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第1章 电机学基础知识1

1.1电机的基本功能与主要类型1

1.2电机的基本原理2

1.2.1磁场的基本概念2

1.2.2磁路及其基本定律4

1.2.3电磁感应定律7

1.2.4线圈的电路方程8

1.2.5电磁力定律与电磁转矩9

1.2.6电机的可逆性原理10

1.3电机的制造材料10

1.3.1概述10

1.3.2铁磁材料的重要特性12

1.3.3永磁材料的特性14

1.3.4电机中常用的永磁材料17

思考题与习题19

第2章 直流电机20

2.1直流电机的工作原理20

2.1.1直流电动机的工作原理20

2.1.2直流发电机的工作原理21

2.2直流电机的基本结构和额定值22

2.2.1直流电机的基本结构22

2.2.2直流电机的电枢绕组23

2.2.3直流电机的额定值25

2.2.4直流电机按励磁方式分类26

2.3直流电机的磁场和电枢反应27

2.3.1直流电机的空载磁场27

2.3.2电枢磁动势28

2.3.3电枢反应29

2.3.4电枢反应对换向的影响及改善换向的措施30

2.4直流电机的感应电动势和电磁转矩32

2.4.1直流电机的感应电动势32

2.4.2直流电机的电磁转矩33

2.5直流电动机的运行分析33

2.5.1直流电动机的基本方程33

2.5.2直流电动机的工作特性34

2.6直流发电机的运行分析37

2.6.1直流发电机的基本方程37

2.6.2他励直流发电机的工作特性38

2.6.3并励直流发电机的自励过程与外特性40

思考题与习题42

第3章 变压器44

3.1变压器的基本结构、分类与额定值44

3.1.1变压器的基本结构44

3.1.2变压器的分类48

3.1.3变压器的额定值50

3.2变压器的工作原理51

3.2.1变压器各电磁量的参考方向51

3.2.2变压器的空载运行52

3.2.3变压器的负载运行57

3.3变压器的等效电路和相量图59

3.3.1绕组折算59

3.3.2 T形等效电路60

3.3.3近似和简化等效电路61

3.3.4变压器负载运行时的相量图62

3.4标么值64

3.4.1标么值的定义64

3.4.2采用标么值的优点64

3.5变压器的参数测定66

3.5.1变压器的空载试验67

3.5.2变压器的短路试验68

3.6变压器的运行特性71

3.6.1变压器的外特性与电压调整率71

3.6.2变压器的损耗与效率特性72

3.7三相变压器及其联结组76

3.7.1三相变压器的类型76

3.7.2三相变压器的联结组77

3.8三相变压器的并联运行81

3.8.1并联运行的理想状态及条件81

3.8.2联结组对并联运行的影响82

3.8.3电压比对并联运行的影响82

3.8.4短路阻抗对并联运行的影响82

3.9特殊变压器84

3.9.1自耦变压器85

3.9.2三绕组变压器88

3.9.3仪用互感器89

3.10节能变压器91

3.10.1非晶合金变压器91

3.10.2卷铁心变压器92

3.10.3超导变压器94

思考题与习题96

第4章 异步电机99

4.1三相异步电动机的基本结构与工作原理99

4.1.1三相异步电动机的基本结构99

4.1.2异步电动机的基本工作原理102

4.1.3三相异步电动机的额定值和主要系列105

4.2三相交流电机的绕组107

4.2.1交流绕组的基本概念107

4.2.2三相双层绕组109

4.2.3三相单层绕组110

4.3三相交流绕组的磁动势111

4.3.1单相绕组的磁动势——脉振磁动势111

4.3.2三相绕组的合成磁动势——旋转磁动势116

4.3.3三相定子绕组建立的磁场120

4.4三相交流绕组的感应电动势120

4.4.1集中整距线圈的感应电动势120

4.4.2分布绕组的感应电动势121

4.4.3短距绕组的感应电动势122

4.4.4相电动势122

4.5三相异步电动机的等效电路123

4.5.1转子磁动势和电动势123

4.5.2定子、转子绕组的电压方程——频率归算124

4.5.3绕组归算125

4.5.4异步电动机的等效电路和相量图126

4.5.5异步电动机的简化等效电路127

4.5.6笼型绕组的磁极数和相数128

4.6三相异步电动机的功率和转矩129

4.6.1三相异步电动机的功率关系129

4.6.2三相异步电动机的转矩关系130

4.6.3三相异步电动机电磁转矩的物理表达式131

4.6.4三相异步电动机的转矩—转差率特性132

4.7三相异步电动机的工作特性和参数测定136

4.7.1三相异步电动机的工作特性136

4.7.2三相异步电动机的主要性能指标137

4.7.3三相异步电动机的参数测定138

4.8单相异步电动机140

4.8.1单相异步电动机的工作原理140

4.8.2两相绕组的磁动势141

4.8.3单相异步电动机的主要类型和起动方法143

4.9三相异步发电机145

4.9.1三相异步发电机的单机运行145

4.9.2笼型三相异步发电机的并网运行146

4.9.3双馈异步发电机变速恒频风力发电系统147

思考题与习题149

第5章 同步电机151

5.1同步电机的基本结构和额定值151

5.1.1同步电机的基本结构151

5.1.2同步电机的励磁系统154

5.1.3同步电机的冷却方式155

5.1.4同步电机的基本类型156

5.1.5同步电机的额定值156

5.2三相同步电机的工作原理157

5.2.1三相同步电机的基本原理157

5.2.2同步电机的空载运行157

5.2.3同步电机的负载运行和电枢反应158

5.2.4三相同步电机的运行状态161

5.3三相同步发电机的稳态分析162

5.3.1隐极同步发电机的稳态分析162

5.3.2凸极同步发电机的稳态分析165

5.4三相同步发电机的功率和转矩169

5.4.1功率平衡方程169

5.4.2电磁功率与功角特性170

5.4.3电磁转矩与矩角特性172

5.5三相同步发电机的运行特性173

5.5.1外特性173

5.5.2调整特性173

5.5.3效率特性174

5.6同步发电机与电网的并联运行174

5.6.1并联运行的条件174

5.6.2并联运行的方法175

5.6.3有功功率的调节与稳定问题176

5.6.4无功功率的调节与V形曲线180

5.7三相同步电动机与同步补偿机182

5.7.1同步电动机的运行分析182

5.7.2同步电动机的功率和转矩183

5.7.3同步电动机的运行特性184

5.7.4同步补偿机186

5.8同步发电机的三相突然短路186

5.8.1同步发电机突然短路的物理过程186

5.8.2同步发电机的瞬态电抗189

5.8.3同步发电机的超瞬态电抗190

思考题与习题191

第6章 控制电机194

6.1伺服电动机194

6.1.1交流伺服电动机194

6.1.2直流伺服电动机196

6.2步进电动机197

6.2.1基本工作原理197

6.2.2反应式步进电动机199

6.3测速发电机201

6.3.1直流测速发电机201

6.3.2交流异步测速发电机202

6.4自整角机203

6.4.1自整角机的结构203

6.4.2力矩式自整角机的接线方式和工作原理204

6.4.3控制式自整角机204

6.5旋转变压器206

6.6感应同步器208

思考题与习题210

第7章 电力拖动基础211

7.1电力拖动系统的组成与分类211

7.2电力拖动系统的运动方程式212

7.2.1单轴电力拖动系统的运动方程式212

7.2.2多轴电力拖动系统的折算213

7.3电力拖动系统的负载特性218

7.3.1恒转矩负载218

7.3.2恒功率负载219

7.3.3通风机、泵类负载219

7.4电力拖动系统的稳定运行条件220

7.5电力拖动系统调速的基础知识221

7.5.1调速的基本概念221

7.5.2调速系统的主要性能指标221

思考题与习题223

第8章 直流电动机的电力拖动225

8.1他励直流电动机的机械特性225

8.1.1固有机械特性225

8.1.2人为机械特性226

8.2他励直流电动机的起动和反转227

8.2.1电枢回路串联电阻起动228

8.2.2降低电枢电压起动230

8.2.3他励直流电动机的反转231

8.3他励直流电动机的调速231

8.3.1电枢回路串联电阻调速231

8.3.2降低电枢电压调速232

8.3.3减弱磁通调速233

8.3.4调速方式与负载类型的配合233

8.4他励直流电动机的制动236

8.4.1能耗制动236

8.4.2反接制动238

8.4.3回馈制动240

8.5他励直流电动机的四象限运行242

思考题与习题243

第9章 异步电动机的电力拖动245

9.1三相异步电动机的机械特性245

9.1.1固有机械特性245

9.1.2人为机械特性248

9.2三相异步电动机的起动250

9.2.1笼型异步电动机的起动250

9.2.2高起动转矩的异步电动机256

9.2.3绕线转子异步电动机的起动258

9.3三相异步电动机的调速263

9.3.1变极调速263

9.3.2变频调速267

9.3.3调压调速270

9.3.4绕线转子异步电动机转子串电阻调速272

9.3.5绕线转子异步电动机串级调速273

9.3.6电磁调速电动机275

9.3.7异步电动机调速中的矢量控制和直接转矩控制276

9.4三相异步电动机的制动280

9.4.1回馈制动280

9.4.2反接制动282

9.4.3能耗制动286

9.4.4软停车与软制动287

9.5异步电动机的各种运行状态287

思考题与习题288

第10章 同步电动机的电力拖动290

10.1同步电动机的机械特性及稳定运行290

10.1.1同步电动机的机械特性290

10.1.2同步电动机的稳定运行291

10.2同步电动机的起动291

10.2.1拖动起动法292

10.2.2异步起动法292

10.2.3变频起动法293

10.3同步电动机的调速和制动293

10.3.1同步电动机的调速方法概述293

10.3.2同步电动机的制动方法294

10.4永磁同步电动机调速系统295

10.4.1永磁同步电动机的基本结构295

10.4.2永磁同步电动机的调速原理296

10.4.3永磁同步电动机的特点和应用297

10.5无刷直流电动机调速系统298

10.5.1无刷直流电动机调速系统的基本组成298

10.5.2无刷直流电动机的工作原理300

10.5.3无刷直流电动机的特点与应用302

10.6开关磁阻电动机调速系统303

10.6.1开关磁阻电动机调速系统的组成304

10.6.2开关磁阻电动机的工作原理305

10.6.3开关磁阻电动机调速系统的特点306

10.6.4开关磁阻电动机的应用308

10.6.5开关磁阻电动机与步进电动机的区别309

思考题与习题310

第11章 电力拖动系统中电动机的选择311

11.1电动机选择的基本原则311

11.1.1类型的选择311

11.1.2额定功率的选择312

11.1.3电压等级的选择313

11.1.4转速的选择313

11.1.5结构型式的选择314

11.1.6安装型式的选择315

11.1.7工作制的选择315

11.1.8型号的选择315

11.2电动机的发热与冷却316

11.2.1电动机的发热过程与温升316

11.2.2电动机的冷却过程与冷却方式317

11.3电动机的工作制318

11.3.1连续工作制（S1）321

11.3.2短时工作制（S2）321

11.3.3断续周期工作制（S3）322

11.4电动机额定功率的选择322

11.4.1电动机的允许输出功率322

11.4.2拖动连续运行负载电动机额定功率的选择323

11.4.3拖动短时运行负载电动机额定功率的选择327

11.4.4拖动断续周期运行负载电动机额定功率的选择329

11.5电动机的经济运行330

11.5.1电动机的经济运行管理330

11.5.2电动机经济运行的基本参数330

11.5.3电动机的经济运行措施332

思考题与习题333

参考文献334