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0 绪论1

0.1 电机及拖动系统发展概况1

0.2 本课程的性质及任务1

0.3 本课程的学习方法2

0.4 本课程涉及的电磁学基本理论2

0.4.1 磁的基本概念2

0.4.2 磁性材料3

0.4.3 电磁感应定律4

0.4.4 电磁力定律5

0.4.5 全电流定律5

1 直流电机原理6

1.1 直流电机的基本原理6

1.1.1 直流电机的用途6

1.1.2 基本结构6

1.1.3 基本工作原理7

1.1.4 铭牌数据和型号9

1.2 直流电机的电枢绕组11

1.2.1 概述11

1.2.2 单叠绕组12

1.2.3 单波绕组15

1.3 直流电机的磁场17

1.3.1 励磁方式17

1.3.2 空载磁场18

1.3.3 负载磁场和电枢反应20

1.4 直流电机的感应电动势和电磁转矩21

1.4.1 感应电动势21

1.4.2 电磁转矩21

1.5 直流电机的换向22

本章小结24

思考题与习题25

2 直流电机的运行特性26

2.1 直流发电机的运行原理26

2.1.1 基本方程式26

2.1.2 运行特性28

2.2 直流电动机的运行原理31

2.2.1 直流电机的可逆原理31

2.2.2 基本方程式31

2.2.3 工作特性34

2.3 直流电动机的机械特性35

2.3.1 机械特性的一般表达式35

2.3.2 固有机械特性35

2.3.3 人为机械特性36

2.3.4 根据电机的铭牌数据估算机械特性38

2.4 串励和复励直流电动机39

2.4.1 串励直流电动机的机械特性39

2.4.2 复励直流电动机的机械特性40

本章小结41

思考题与习题41

3 直流电动机的电力拖动43

3.1 电力拖动系统的运动方程式43

3.1.1 运动方程式43

3.1.2 单轴与多轴系统44

3.2 负载的转矩特性及电力拖动系统稳定运行条件45

3.2.1 负载的转矩特性45

3.2.2 电力拖动系统稳定运行条件47

3.3 他励直流电动机的启动50

3.3.1 降压启动50

3.3.2 电枢回路串电阻启动50

3.4 他励直流电动机的调速53

3.4.1 调速方法54

3.4.2 调速性能指标57

3.4.3 调速方式与负载性质的配合60

3.5 他励直流电动机的制动62

3.5.1 电动运行与制动运行62

3.5.2 能耗制动63

3.5.3 反接制动65

3.5.4 回馈制动67

3.5.5 他励直流电动机的四象限运行70

3.6 其他直流电动机的电力拖动70

3.6.1 并励直流电动机的电力拖动70

3.6.2 串励直流电动机的电力拖动71

3.6.3 复励直流电动机的电力拖动72

3.7 电力拖动系统的过渡过程73

3.7.1 机械过渡过程分析73

3.7.2 机电过渡过程分析78

本章小结80

思考题与习题81

4 变压器84

4.1 变压器的工作原理与结构84

4.1.1 基本工作原理84

4.1.2 基本结构85

4.1.3 分类和铭牌数据87

4.2 单相变压器的空载运行88

4.2.1 电磁关系88

4.2.2 电压平衡方程式88

4.2.3 等效电路和相量图90

4.3 单相变压器的负载运行91

4.3.1 电磁关系91

4.3.2 基本方程式92

4.3.3 等效电路及相量图93

4.4 变压器的参数测定和标幺值97

4.4.1 空载试验97

4.4.2 短路试验98

4.4.3 标幺值100

4.5 变压器的运行特性101

4.5.1 外特性101

4.5.2 效率特性102

4.6 三相变压器103

4.6.1 磁路分析103

4.6.2 绕组连接法与联结组104

4.6.3 空载电动势波形107

4.6.4 并联运行109

4.7 特殊变压器112

4.7.1 三绕组变压器112

4.7.2 自耦变压器114

4.7.3 电压互感器116

4.7.4 电流互感器116

4.7.5 其他特殊变压器117

本章小结118

思考题与习题119

5 三相异步电动机的基本原理122

5.1 三相异步电动机的基本原理122

5.1.1 基本结构122

5.1.2 铭牌数据和型号124

5.1.3 工作原理125

5.2 交流电机的定子绕组127

5.2.1 交流绕组的基本知识127

5.2.2 三相单层绕组129

5.2.3 三相双层绕组130

5.3 交流电机绕组的磁动势130

5.3.1 单相绕组的磁动势——脉振磁动势130

5.3.2 三相绕组的磁动势——旋转磁动势134

5.4 三相交流电机绕组的电动势137

5.4.1 线圈单个有效边的基波电动势137

5.4.2 线圈基波电动势137

5.4.3 线圈组基波电动势138

5.4.4 基波相电动势139

5.4.5 感应电动势与绕组交链磁通的关系139

5.4.6 谐波电动势及其削弱方法139

5.5 三相异步电动机的电磁关系141

5.5.1 磁路分析141

5.5.2 转子绕组开路时的电磁关系141

5.5.3 转子绕组短路且转子堵转时的电磁关系144

5.5.4 转子旋转时的电磁关系146

5.5.5 笼型转子绕组的参数151

5.6 三相异步电动机的功率和转矩152

5.6.1 功率平衡关系152

5.6.2 转矩平衡关系153

5.7 三相异步电动机的工作特性154

5.7.1 工作特性分析154

5.7.2 工作特性测试方法155

5.8 三相异步电动机的参数测定155

5.8.1 空载试验155

5.8.2 短路试验156

本章小结157

思考题与习题159

6 三相异步电动机的电力拖动161

6.1 三相异步电动机的机械特性161

6.1.1 电磁转矩表达式161

6.1.2 固有机械特性163

6.1.3 人为机械特性165

6.1.4 利用电磁转矩实用表达式计算机械特性166

6.2 三相异步电动机的启动168

6.2.1 直接启动的问题169

6.2.2 笼型三相异步电动机的直接启动169

6.2.3 笼型三相异步电动机的降压启动169

6.2.4 高启动转矩的笼型三相异步电动机173

6.2.5 笼型三相异步电动机的软启动175

6.2.6 绕线型三相异步电动机的启动176

6.3 三相异步电动机的制动180

6.3.1 能耗制动180

6.3.2 反接制动185

6.3.3 回馈制动187

6.3.4 三相异步电动机的各种运行状态189

6.4 三相异步电动机的调速189

6.4.1 调速方法189

6.4.2 改变极对数调速191

6.4.3 变频调速191

6.4.4 改变转差率调速194

本章小结199

思考题与习题200

7 同步电机202

7.1 同步电机的基本工作原理202

7.1.1 基本结构202

7.1.2 基本工作原理203

7.1.3 铭牌数据和型号204

7.2 同步电动机的电磁关系205

7.2.1 隐极同步电动机的电磁关系205

7.2.2 凸极同步电动机的电磁关系206

7.3 同步电动机的功率、转矩和功（矩）角特性208

7.3.1 功率传递与转矩平衡208

7.3.2 功（矩）角特性209

7.3.3 功角的物理意义210

7.3.4 稳定运行分析211

7.4 功率因数调节212

7.4.1 同步电动机的功率因数调节212

7.4.2 U形曲线214

7.4.3 同步调相机214

7.5 同步电动机的启动215

本章小结216

思考题与习题216

8 微控电机218

8.1 单相异步电动机218

8.1.1 基本结构218

8.1.2 工作原理218

8.1.3 等效电路219

8.1.4 启动和调速219

8.2 伺服电动机222

8.2.1 直流伺服电动机222

8.2.2 交流伺服电动机224

8.3 测速发电机226

8.3.1 直流测速发电机226

8.3.2 交流测速发电机227

8.4 步进电动机229

8.4.1 基本结构229

8.4.2 工作原理229

8.4.3 控制与应用231

8.5 开关磁阻电动机232

8.5.1 基本结构232

8.5.2 工作原理232

8.5.3 控制方式233

8.6 力矩电动机234

8.6.1 概述234

8.6.2 直流力矩电动机234

8.6.3 交流力矩电动机235

8.6.4 使用注意事项235

8.7 直线电动机235

8.7.1 概述235

8.7.2 直线异步电动机236

8.7.3 直线直流电动机238

8.7.4 直线步进电动机238

8.8 无刷直流电动机239

8.8.1 基本结构239

8.8.2 工作原理240

8.9 超声波电机241

8.9.1 工作原理241

8.9.2 超声波电机与传统电磁电机的比较241

8.9.3 超声波电机的特点242

8.9.4 超声波电机的分类及应用243

本章小结244

思考题与习题244

9 电动机的选择246

9.1 电力拖动系统方案的选择246

9.1.1 电力拖动系统的供电电源246

9.1.2 电力拖动系统的稳定性246

9.1.3 调速方案的选择247

9.1.4 启动、制动与正、反转方案的选择247

9.1.5 电力拖动系统的经济性249

9.2 电动机的一般选择249

9.2.1 种类选择250

9.2.2 工作条件分析250

9.2.3 额定转速的选择251

9.2.4 结构类型的选择252

9.3 电动机的发热与温升252

9.3.1 发热过程253

9.3.2 冷却过程253

9.4 电动机的额定功率与允许温升之间的关系254

9.4.1 允许温升254

9.4.2 额定功率与允许温升之间的关系254

9.5 电动机额定功率的选择257

9.5.1 额定功率的选择步骤257

9.5.2 负载功率的计算257

9.5.3 常值负载时电动机额定功率的选择258

9.5.4 负载变化时电动机额定功率的选择260

9.6 选择电动机额定功率的统计法和类比法261

9.6.1 用统计法选择电动机的额定功率261

9.6.2 用类比法选择电动机的额定功率262

本章小结262

思考题与习题262

10 电机及拖动的计算机仿真264

10.1 仿真的基本概念264

10.2 MATLAB简介264

10.2.1 MATLAB的功能特点265

10.2.2 MATLAB的语言特点265

10.3 MATLAB在电机及拖动课程中的应用266

10.3.1 参数计算266

10.3.2 曲线绘制269

10.3.3 运行仿真271

思考题与习题275

参考文献276