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第1章 绪论1

1.1 电机及电力拖动技术的发展简史1

1.2 电机的制造材料及其类别2

1.3 本课程的主要内容及学习方法2

第2章 直流电机4

2.1 直流电机的基本原理和结构4

2.1.1 直流电机的工作原理4

2.1.2 直流电机的主要结构6

2.1.3 直流电机的额定值及主要系列9

2.2 直流电机的电枢绕组11

2.2.1 名词术语介绍11

2.2.2 单叠绕组13

2.3.3 单波绕组15

2.3 直流电机的空载磁场16

2.3.1 直流电机的磁通和磁化曲线16

2.3.2 空载磁场气隙磁通密度波形17

2.4 直流电机负载时磁场和电枢反应18

2.4.1 交轴电枢反应18

2.4.2 直轴电枢反应19

2.5 直流电机的感应电动势和电磁转矩20

2.5.1 电枢电动势20

2.5.2 电磁转矩21

2.6 直流发电机22

2.6.1 直流电机的励磁方式22

2.6.2 直流发电机的基本方程23

2.6.3 直流发电机的效率和损耗24

2.6.4 直流发电机的运行特性25

2.7 直流电动机29

2.7.1 直流电动机的基本方程29

2.7.2 直流电动机的特性31

2.8 直流电机的换向34

2.8.1 电机的换向34

2.8.2 直线换向与延迟换向35

2.8.3 改善换向的基本方法36

2.8.4 环火和补偿绕组37

思考题与习题38

第3章 电力拖动系统概述40

3.1 单轴电力拖动系统运动方程式40

3.1.1 电力拖动系统运动方程式40

3.1.2 电力拖动系统的静负载转矩42

3.1.3 电力拖动系统的飞轮惯量43

3.2 多轴电力拖动系统运动方程式44

3.2.1 多轴旋转系统折算成简单单轴旋转系统44

3.2.2 平移运动系统与旋转运动系统的互相折算46

3.3 电力拖动系统稳定运行的条件50

3.4 电力拖动系统调速的基本概念51

3.4.1 调速的基本概念51

3.4.2 调速的主要性能指标52

思考题与习题54

第4章 直流电动机的电力拖动57

4.1 直流他励电动机的机械特性57

4.1.1 直流电动机的机械特性的分类57

4.1.2 机械特性方程式57

4.1.3 固有机械特性和人为机械特性59

4.2 直流他励电动机的起动62

4.2.1 直接起动62

4.2.2 降低电源电压起动63

4.2.3 电枢回路串电阻起动64

4.3 直流他励电动机的调速67

4.3.1 生产机械对调速的要求67

4.3.2 降低电枢电压调速68

4.3.3 减弱磁通调速70

4.3.4 调速方法比较71

4.4 直流他励电动机的制动73

4.4.1 能耗制动74

4.4.2 电压反接制动77

4.4.3 电动势反接制动78

4.4.4 再生发电制动80

4.5 直流他励电动机的各种运行状态分析82

4.6 直流他励电动机过渡过程的能量损耗84

4.6.1 过渡过程能量损耗的一般情况84

4.6.2 理想空载起动过程中的能量损耗85

4.6.3 理想空载能耗制动过程的能量损耗85

4.6.4 理想空载反接制动过程的能量损耗86

4.6.5 理想空载反转过程中的能量损耗86

4.6.6 减少过渡过程中能量损耗的方法86

4.7 串励直流电动机的电力拖动87

4.7.1 串励电动机的机械特性与起动87

4.7.2 串励电动机的调速89

4.7.3 串励电动机的制动89

思考题及习题90

第5章 变压器93

5.1 变压器的原理及其结构93

5.1.1 变压器的工作原理93

5.1.2 变压器的类型和结构94

5.1.3 变压器的额定值97

5.2 变压器的运行分析98

5.2.1 变压器的空载运行98

5.2.2 变压器的负载运行103

5.2.3 变压器等值电路参数的试验测定110

5.2.4 变压器的运行特性113

5.3 三相变压器116

5.3.1 三相变压器的磁路系统116

5.3.2 单相变压器的联结组117

5.3.3 三相变压器的联结组118

5.3.4 三相变压器磁路系统和联结法对电势波形的影响120

5.3.5 三相变压器的并联运行121

5.4 其他变压器122

思考题与习题126

第6章 交流电机基础129

6.1 三相异步电动机的绕组及感应电动势129

6.1.1 交流机的绕组129

6.1.2 交流绕组的电势132

6.1.3 交流绕组中的谐波电势136

6.2 三相单层绕组分析139

6.2.1 三相单层对称绕组139

6.2.2 三相单层同心式绕组141

6.3 绕组的磁势141

6.3.1 整距元件的磁势141

6.3.2 单相绕组的磁势141

6.3.3 理想绕组产生的磁势142

6.3.4 旋转磁势144

6.3.5 脉振磁势的分解146

6.3.6 三相交流绕组产生的磁势146

思考题与习题149

第7章 三相异步电动机原理152

7.1 三相异步电动机的结构和原理152

7.1.1 三相异步电动机的结构152

7.1.2 三相异步电动机的工作原理154

7.1.3 三相异步电动机的铭牌数据154

7.2 三相异步电动机转子不转的电磁关系155

7.2.1 转子绕组开路时的电磁关系155

7.2.2 转子绕组短路并堵转时电磁关系157

7.3 三相异步电动机转子旋转的电磁关系161

7.3.1 转子回路电压方程161

7.3.2 定子、转子磁动势关系161

7.3.3 转子绕组的折算162

7.3.4 异步电动机的等值电路及向量图164

7.4 三相异步电动机的功率传递与转矩167

7.4.1 异步电动机的功率传递与功率方程式167

7.4.2 异步电动机的电磁转矩168

7.4.3 异步电动机的转矩平衡关系168

7.5 三相异步电动机的工作特性169

7.5.1 工作特性分析169

7.5.2 工作特性的求取170

7.6 三相异步电动机的参数测定171

7.6.1 空载试验171

7.6.2 堵转试验172

思考题与习题173

第8章 同步电机177

8.1 同步电机的结构及工作原理177

8.1.1 同步电机的基本结构177

8.1.2 同步电机的简单工作原理178

8.2 同步电动机的电磁特性179

8.2.1 同步电动机的磁通势179

8.2.2 凸极同步电动机的电动势及向量图182

8.2.3 隐极同步电动机的电动势及向量图183

8.3 同步电动机的功率、转矩和功角特性184

8.3.1 功率传递与转矩平衡184

8.3.2 功（矩）角特性186

8.3.3 同步电动机静态稳定问题187

8.4 同步电动机的功率因数的调节与U形特性曲线189

8.4.1 同步电动机的功率因数调节189

8.4.2 同步电动机的U形特性曲线192

8.5 同步电动机的起动192

思考题与习题195

第9章 控制电机197

9.1 单相异步电动机197

9.1.1 单相异步电动机工作原理197

9.1.2 单相异步电动机的起动198

9.2 测速发电机199

9.2.1 直流测速发电机199

9.2.2 交流测速发电机202

9.3 伺服电动机204

9.3.1 直流伺服电动机204

9.3.2 交流伺服电动机205

9.4 步进电动机208

9.4.1 步进电动机的基本结构208

9.4.2 步进电动机的工作原理209

9.5 旋转变压器211

9.5.1 旋转变压器的结构211

9.5.2 正、余弦旋转变压器的工作原理212

9.5.3 正、余弦旋转变压器对交轴磁势的补偿214

9.5.4 线性旋转变压器的工作原理215

9.6 永磁式直流力矩电动机216

9.6.1 获得大转矩216

9.6.2 获得低转速217

9.7 直线异步电动机217

思考题与习题218

第10章 三相异步电动机的电力拖动219

10.1 三相异步电动机的机械特性219

10.1.1 三相异步电动机机械特性的三种表达式219

10.1.2 三相异步电动机的固有机械特性和人为机械特性223

10.2 三相异步电动机的起动226

10.2.1 异步电动机的固有起动特性227

10.2.2 三相笼型异步电动机的起动227

10.2.3 特种笼型异步电动机的起动233

10.2.4 三相绕线转子异步电动机起动235

10.3 三相异步电动机的调速239

10.3.1 三相异步电动机的变极对数调速239

10.3.2 三相异步电动机的变转差率调速242

10.3.3 三相异步电动机的变频调速247

10.4 三相异步电动机的制动250

10.4.1 三相异步电动机的反接制动250

10.4.2 三相异步电动机的能耗制动254

10.4.3 三相异步电动机的回馈制动255

10.4.4 三相异步电动机的各种运行状态分析258

10.5 异步电动机拖动系统的机械过渡过程259

10.5.1 异步电动机理想空载起动时间的计算259

10.5.2 异步电动机过渡过程的能量损耗260

思考题与习题263

第11章 电力拖动系统中电动机的选择266

11.1 电动机容量选择概述266

11.1.1 电动机的绝缘材料266

11.1.2 电动机的过载能力267

11.1.3 确定电动机额定功率的方法267

11.2 电动机的发热和冷却规律268

11.2.1 电动机发热过程268

11.2.2 电动机冷却过程269

11.3 按发热观点规定的电动机的工作制270

11.3.1 连续工作制270

11.3.2 短时工作制271

11.3.3 断续周期工作制271

11.4 连续工作制的电动机的额定功率选择272

11.4.1 负载恒定或基本恒定时长期工作制的电机容量选择272

11.4.2 变动负载下长期工作制的电机容量选择273

11.5 短时工作制电动机额定功率的选择276

11.5.1 直接选用短时工作制电动机276

11.5.2 选用连续工作制电动机276

11.5.3 选用断续周期工作制电动机278

11.6 断续周期工作制电动机额定功率的选择278

11.7 电动机电流种类、结构形式、额定电压与额定转速的选择278

11.7.1 电动机电流种类的选择279

11.7.2 电动机结构形式的选择279

11.7.3 电动机额定电压的选择280

11.7.4 电动机额定转速的选择280

思考题与习题281

参考文献282