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第一篇 直流电机7

第1章 直流电机的工作原理、结构及额定值7

1.1 直流电机的工作原理7

1.1.1 直流发电机的工作原理7

1.1.2 直流电动机的工作原理9

1.2 直流电机的结构10

1.2.1 定子11

1.2.2 转子12

1.3 电枢绕组13

1.4 直流电机的额定值17

本章小结18

习题与思考题18

第2章 直流电机的基本理论20

2.1 直流电机的励磁方式20

2.2 空载时直流电机的气隙磁场21

2.3 负载时直流电机的气隙磁场21

2.4 电枢绕组中的感应电势25

2.5 直流电机的电势平衡方程26

2.5.1 直流发电机的电势平衡方程26

2.5.2 直流电动机的电势平衡方程26

2.6 电磁转矩27

2.7 直流电机的损耗和功率平衡方程27

2.7.1 直流电机中的损耗27

2.7.2 直流发电机的功率平衡方程28

2.7.3 直流电动机的功率平衡方程29

本章小结31

习题与思考题32

第3章 直流发电机34

3.1 他励直流发电机的运行特性34

3.1.1 开路特性34

3.1.2 外特性34

3.2 并励直流发电机的运行特性35

3.2.1 并励直流发电机的建压条件35

3.2.2 开路特性36

3.2.3 外特性36

3.3 复励直流发电机的运行特性36

3.3.1 开路特性37

3.3.2 外特性37

本章小结38

习题与思考题38

第4章 直流电动机40

4.1 直流电动机的起动及改变转向40

4.1.1 电枢回路串电阻起动40

4.1.2 他励直流电动机降低电枢电压起动41

4.1.3 改变直流电动机转向的方法41

4.2 他励直流电动机的工作特性41

4.2.1 转速特性41

4.2.2 转矩特性42

4.2.3 效率特性42

4.3 他励直流电动机的机械特性42

4.3.1 机械特性方程式42

4.3.2 固有机械特性43

4.3.3 人为机械特性43

4.4 串励直流电动机的机械特性44

4.5 复励直流电动机的机械特性45

4.6 负载的机械特性45

4.6.1 恒转矩负载46

4.6.2 泵类负载46

4.6.3 恒功率负载46

4.7 电动机稳定运行的条件47

4.8 他励直流电动机的调速方法48

4.8.1 改变电枢电压调节转速48

4.8.2 调节励磁回路电阻，改变励磁电流If调节转速49

4.8.3 电枢回路串入调节电阻调节转速50

4.8.4 不同调速方式时电动机的功率与转矩51

4.9 直流电动机的制动51

4.9.1 能耗制动52

4.9.2 反接制动53

4.9.3 回馈制动54

4.10 直流电机的换向55

本章小结56

习题与思考题57

第二篇 变压器60

第5章 变压器的结构、原理及额定值60

5.1 变压器的用途和工作原理60

5.2 变压器的结构及类型61

5.2.1 绕组62

5.2.2 铁心63

5.2.3 油箱和冷却装置65

5.2.4 总体结构66

5.3 变压器的额定值67

本章小结67

习题与思考题68

第6章 变压器的基本理论69

6.1 变压器的空载运行69

6.1.1 变压器空载运行时的物理分析69

6.1.2 磁通和电势、电压的相互关系70

6.1.3 变压器的变比k和电压比K71

6.1.4 变压器空载运行时的等效电路和相量图72

6.2 变压器的负载运行73

6.2.1 变压器负载时的磁势平衡方程73

6.2.2 负载运行时的电势平衡方程75

6.3 变压器的等效电路和相量图75

6.3.1 变压器的折算法76

6.3.2 变压器负载运行时的等效电路77

6.3.3 变压器负载运行的相量图79

6.4 变压器的参数测定和标幺值80

6.4.1 变压器的空载试验80

6.4.2 稳态短路试验81

6.4.3 标幺值82

6.5 变压器运行时副边电压的变化和调压装置83

6.5.1 电压调整率83

6.5.2 变压器的稳压装置84

6.6 变压器的损耗和效率86

6.6.1 变压器的损耗86

6.6.2 效率86

本章小结92

习题与思考题92

第7章 三相变压器94

7.1 三相组式和芯式变压器94

7.1.1 三相组式变压器94

7.1.2 三相芯式变压器94

7.2 三相变压器的联结组95

7.2.1 原、副方绕组感应电势之间的相位关系（即单相变压器的联结组）95

7.2.2 三相变压器的联结组96

7.2.3 三相变压器的标准联结组100

7.3 三相变压器的励磁电流和电势波形101

7.3.1 单相变压器励磁电流的波形101

7.3.2 三相变压器不同联结组中的电势波形102

7.4 变压器的并联运行104

7.5 三相变压器的不对称运行108

7.5.1 对称分量法的原理108

7.5.2 “Yy”联结变压器的单相短路时的接线图109

本章小结111

习题与思考题112

第8章 自耦变压器、三绕组变压器和互感器114

8.1 自耦变压器114

8.1.1 定义114

8.1.2 变比ka114

8.1.3 磁势平衡115

8.1.4 容量关系115

8.1.5 传导容量和电磁容量116

8.2 三绕组变压器116

8.2.1 结构和用途116

8.2.2 三绕组变压器的特性117

8.3 互感器118

8.3.1 电流互感器119

8.3.2 电压互感器119

本章小结120

习题与思考题120

第9章 变压器的暂态运行121

9.1 变压器空载合闸121

9.2 变压器暂态短路123

9.2.1 副绕组突然短路时的短路电流123

9.2.2 暂态短路时的机械力125

9.3 过电压现象125

本章小结127

习题与思考题127

第三篇 异步电机130

第10章 交流旋转电机的绕组130

10.1 三相同步发电机的工作原理130

10.2 交流绕组概述130

10.2.1 相关概念和术语131

10.2.2 交流绕组的构成原则132

10.2.3 电势星形图133

10.3 三相单层绕组134

10.4 三相双层绕组137

10.4.1 双层叠绕组137

10.4.2 双层波绕组138

本章小结138

习题与思考题139

第11章 交流绕组中的感应电势140

11.1 一个线圈的感应电势140

11.1.1 导体的感应电势140

11.1.2 线圈的电势141

11.2 交流分布绕组的感应电势143

11.2.1 线圈组的电势143

11.2.2 单层绕组的相电势144

11.2.3 双层绕组的相电势145

11.3 高次谐波电势及其削弱方法145

本章小结147

习题与思考题147

第12章 交流绕组产生的磁势149

12.1 交流电机定子单相绕组中的磁势——脉振磁势149

12.1.1 整距集中绕组的磁势149

12.1.2 矩形波磁势的谐波分析法150

12.1.3 整距分布绕组的磁势及分布系数152

12.1.4 双层短距绕组的磁势及短距系数153

12.2 单相脉振磁势的分解155

12.2.1 数学分解155

12.2.2 图解分析156

12.3 三相绕组的基波合成磁势——旋转磁势157

12.3.1 三相绕组中的各相磁势157

12.3.2 用数学变换求合成磁势158

12.3.3 三相基波合成磁势的结论159

12.4 三相合成磁势中的高次谐波磁势160

12.5 交流旋转电机中的主磁通和漏磁通161

12.5.1 主磁通161

12.5.2 漏磁通及漏电抗161

12.5.3 影响漏电抗大小的因素162

本章小结163

习题及思考题163

第13章 异步电机的基本理论165

13.1 异步电机的结构及额定值165

13.1.1 定子165

13.1.2 气隙167

13.1.3 转子167

13.1.4 异步电动机的型号及额定值168

13.2 异步电机的三种运行状态169

13.2.1 三相异步电动机的工作原理——异步电机作为电动机状态时169

13.2.2 异步电机作为发电机运行状态170

13.2.3 异步电机在制动状态下运行170

13.3 异步电动机的电势平衡171

13.3.1 定子绕组的电势平衡方程171

13.3.2 转子绕组的电势平衡方程172

13.4 异步电动机的磁势平衡173

13.4.1 转子磁势的大小和转速173

13.4.2 磁势平衡方程174

13.5 异步电动机的等效电路及相量图175

13.5.1 把转子旋转的异步电动机折算为堵转时的异步电动机——频率折算175

13.5.2 异步电动机的转子绕组折算和等效电路176

13.5.3 异步电动机的相量图分析178

13.5.4 等效电路的简化——异步电动机的近似等效电路178

13.6 三相异步电动机的功率平衡及转矩平衡方程179

13.6.1 功率平衡方程及效率179

13.6.2 转矩平衡方程180

13.7 异步电动机的电磁转矩和机械特性183

13.7.1 电磁转矩183

13.7.2 机械特性184

13.7.3 异步电动机的最大转矩及过载能力185

13.7.4 异步电动机的启动电流和启动转矩186

13.7.5 转矩的实用公式187

13.8 异步电动机的工作特性189

13.9 三相异步电动机的参数测定191

13.9.1 空载试验191

13.9.2 堵转试验192

本章小结193

习题与思考题194

第14章 三相异步电动机的起动及速度调节197

14.1 异步电动机的起动性能197

14.2 鼠笼式异步电动机的起动方法197

14.2.1 直接起动197

14.2.2 降压起动198

14.2.3 软起动200

14.3 绕线式异步电动机的起动201

14.3.1 转子回路串电阻起动201

14.3.2 转子回路串频敏变阻器起动202

14.4 改善起动性能的三相鼠笼式异步电动机203

14.5 异步电动机的调速方法综述205

14.6 三相异步电动机的变极调速206

14.6.1 单绕组变极三相异步电动机的变速原理206

14.6.2 单绕组变极三相异步电动机的转动方向分析207

14.6.3 变极三相电动机接法及其功率与转矩的关系207

14.7 异步电动机变频调速210

14.7.1 从基频向低变频调速210

14.7.2 从基频向高变频调速212

14.8 改变定子电压调速213

14.9 绕线式转子异步电动机调速214

14.9.1 在转子回路中串电阻调速214

14.9.2 在转子回路接入附加电势调速——串级调速215

本章小结217

习题与思考题217

第15章 单相异步电动机220

15.1 单相异步电动机结构及分类220

15.2 单相异步电动机的磁场和机械特性220

15.2.1 一相定子绕组通电时的磁场和机械特性220

15.2.2 两相定子绕组通电时的磁场和机械特性221

15.3 各种类型的单相异步电动机222

本章小结226

习题与思考题226

第四篇 同步电机228

第16章 同步电机原理和结构228

16.1 同步发电机原理简述228

16.1.1 结构模型228

16.1.2 工作原理228

16.1.3 同步电机的运行方式229

16.2 同步发电机的型式和结构229

16.2.1 两种基本型式229

16.2.2 同步电机的结构特点230

16.2.3 同步发电机励磁方式简介231

16.3 同步电机额定值和型号233

16.3.1 额定值233

16.3.2 国产同步电机型号233

本章小结233

习题与思考题234

第17章 同步发电机的基本理论235

17.1 空载运行分析235

17.1.1 空载气隙磁场235

17.1.2 空载特性236

17.2 负载运行和电枢反应分析236

17.2.1 负载后的磁势分析236

17.2.2 电枢反应237

17.2.3 电枢反应电抗和同步电抗240

17.3 同步发电机的电势方程及相量图241

17.4 同步发电机的基本特性及电抗测定243

17.4.1 短路特性243

17.4.2 利用短路特性和空载特性求同步电抗243

17.4.3 零功率因数负载特性244

17.4.4 利用零功率因数特性和空载特性求取同步电抗和漏抗245

17.4.5 外特性和电压调整率245

本章小结247

习题与思考题248

第18章 同步发电机的并网运行250

18.1 并联条件及并联方法250

18.2 功率平衡方程和功角特性253

18.2.1 功率平衡方程253

18.2.2 功角及功角特性254

18.3 并网后有功功率及无功功率的调节、V形曲线256

18.3.1 有功功率的调节256

18.3.2 无功功率的调节257

本章小结261

习题与思考题261

第19章 同步电动机263

19.1 同步电动机工作原理263

19.2 同步电动机电势平衡和相量图264

19.3 同步电动机的优点264

19.4 同步电动机的功角特性265

19.5 同步电动机的异步起动法266

19.6 磁阻同步电动机268

19.7 开关磁阻电动机简介269

本章小结270

习题与思考题270

第20章 同步发电机的异常运行272

20.1 三相同步发电机不对称运行的分析方法272

20.2 稳态不对称短路分析274

20.2.1 单相线对中点短路274

20.2.2 两相线对线短路275

20.3 三相突然短路分析276

20.3.1 分析的基本方法——超导闭合回路磁链不变原则276

20.3.2 三相突然短路的物理过程276

20.3.3 突然短路时的电抗278

20.4 突然短路电流279

20.5 同步电机的振荡280

20.6 不对称运行和突然短路的影响282

20.6.1 不对称运行影响282

20.6.2 突然短路的影响282

本章小结282

习题与思考题283

第五篇 特种电机286

第21章 特种用途的电机286

21.1 直流弧焊机286

21.1.1 电源外特性与焊接电弧的关系286

21.1.2 对弧焊机的要求287

21.1.3 旋转式直流弧焊机的结构和原理287

21.2 汽车用电机288

21.2.1 汽车用发电机289

21.2.2 汽车用起动机293

21.2.3 汽车用磁电机294

21.3 无刷直流电动机295

21.4 防爆电动机297

21.4.1 概述297

21.4.2 分类297

21.4.3 结构特点及要求298

本章小结299

习题与思考题299

第22章 微特电机301

22.1 步进电动机301

22.1.1 概述301

22.1.2 反应式步进电动机的原理302

22.1.3 步进电动机的基本特点及特性303

22.2 自整角机304

22.2.1 结构304

22.2.2 类型305

22.2.3 控制式自整角机的原理306

22.2.4 力矩式自整角机的原理功能简述307

22.3 电机扩大机308

22.3.1 结构308

22.3.2 原理309

本章小结311

习题与思考题311

参考文献312