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绪论1

0.1 电机及电力拖动概述1

0.2 磁场和磁路定律2

第1章 直流电机4

1.1 直流电机的结构及工作原理4

1.1.1 直流电机的构造4

1.1.2 直流电机的工作原理7

1.1.3 直流电机的分类8

1.1.4 直流电机的额定值9

1.2 直流电机的电枢绕组10

1.2.1 直流电机电枢绕组的一般介绍10

1.2.2 直流电机电枢绕组的基本形式11

1.2.3 不同绕组的适用范围17

1.3 直流电机的磁场17

1.3.1 直流电机的空载磁场17

1.3.2 直流电机负载时的磁场及电枢反应19

1.4 感应电动势和电磁转矩的计算22

1.4.1 感应电动势的计算22

1.4.2 电磁转矩的计算23

1.4.3 电磁功率的计算24

1.5 直流电机的换向25

1.5.1 换向的电磁理论25

1.5.2 改善换向的方法28

1.5.3 环火及补偿绕组29

1.6 直流发电机30

1.6.1 直流发电机的基本方程式30

1.6.2 他励发电机的特性32

1.6.3 并励发电机35

1.7 直流电动机37

1.7.1 直流电动机的基本方程式37

1.7.2 他励（并励）直流电动机的工作特性39

1.7.3 串励电动机的工作特性41

1.7.4 复励电动机的工作特性42

1.7.5 电动机的适用范围42

第2章 直流电动机的电力拖动45

2.1 电力拖动系统动力学45

2.1.1 运动方程式45

2.1.2 运动方程式中转矩正负号的规定46

2.1.3 工作机构转矩和转动惯量的折算46

2.2 生产机械的负载转矩特性51

2.2.1 恒转矩负载特性51

2.2.2 通风机与泵类的负载特性52

2.2.3 恒功率负载特性52

2.3 他励直流电动机的机械特性52

2.3.1 机械特性方程式53

2.3.2 直流电动机的固有机械特性53

2.3.3 直流电动机的人为机械特性54

2.3.4 机械特性的绘制54

2.3.5 电力拖动系统稳定运行的条件57

2.4 他励直流电机的起动58

2.4.1 直接起动59

2.4.2 电枢回路串电阻起动59

2.4.3 降电枢电压起动60

2.5 他励直流电动机的调速60

2.5.1 调速指标60

2.5.2 电枢串电阻调速62

2.5.3 改变电枢电压调速63

2.5.4 弱磁调速64

2.6 他励直流电动机的制动65

2.6.1 直流电动机的能耗制动66

2.6.2 直流电动机的反接制动68

2.6.3 直流电动机的回馈制动69

2.7 串励直流电动机的电力拖动70

2.7.1 串励电动机的机械特性70

2.7.2 串励直流电动机的起动和调速71

2.7.3 串励电动机的制动74

2.8 复励电动机的机械特性74

2.9 电力拖动系统的过渡过程75

2.10 无刷直流电动机简介77

2.10.1 无刷直流电动机的组成77

2.10.2 无刷直流电动机的工作原理79

2.10.3 无刷直流电动机的特点81

2.10.4 无刷直流电动机的应用81

第3章 变压器84

3.1 变压器的工作原理84

3.1.1 电压变换85

3.1.2 电流变换85

3.1.3 阻抗变换85

3.1.4 电磁关系86

3.1.5 功率关系89

3.2 变压器的结构类型90

3.2.1 变压器基本结构90

3.2.2 变压器类型91

3.2.3 变压器额定参数92

3.3 变压器的运行分析93

3.3.1 等效电路93

3.3.2 基本方程式96

3.3.3 相量图97

3.4 变压器的参数测定与运行特性98

3.4.1 变压器的参数测定98

3.4.2 变压器的运行特性101

3.5 三相变压器103

3.5.1 三相变压器的结构类型103

3.5.2 三相变压器的连接组105

3.6 变压器的并联运行109

3.7 特殊类型变压器110

3.7.1 自耦变压器111

3.7.2 仪用互感器112

第4章 三相异步电动机117

4.1 异步电动机概述117

4.1.1 异步电动机的用途与分类117

4.1.2 三相异步电动机的基本结构117

4.1.3 异步电机的铭牌与额定值119

4.2 异步电动机的工作原理和运行状态121

4.2.1 基本工作原理121

4.2.2 转差率122

4.2.3 异步电动机的三种运行状态122

4.3 交流电机的绕组123

4.3.1 交流绕组的基础知识123

4.3.2 交流绕组的几个基本概念124

4.3.3 三相单层绕组125

4.3.4 三相双层绕组126

4.4 交流电机绕组的感应电动势128

4.4.1 一根导体的电动势128

4.4.2 线圈的电动势及短距系数129

4.4.3 线圈组的感应电动势及分布系数130

4.4.4 相绕组基波感应电动势131

4.5 交流电机绕组的磁动势134

4.5.1 单相绕组的磁动势——脉动磁动势135

4.5.2 三相绕组的合成磁动势——旋转磁动势140

4.6 三相异步电动机的空载运行与负载运行142

4.6.1 三相异步电动机的空载运行142

4.6.2 三相异步电动机的负载运行144

4.7 三相异步电动机的等效电路和相量图147

4.7.1 折算148

4.7.2 等效电路150

4.7.3 相量图151

4.7.4 笼型转子的极数、相数、匝数和绕组系数152

4.8 三相异步电动机的功率关系、转矩关系和工作特性152

4.8.1 三相异步电动机的功率平衡和转矩平衡关系153

4.8.2 三相异步电动机的工作特性155

4.9 三相异步电动机的参数测定156

4.9.1 空载实验156

4.9.2 短路实验157

4.10 单相异步电动机158

4.10.1 单相异步电动机的磁动势159

4.10.2 单相异步电动机的工作原理160

4.10.3 单相异步电动机起动方法和分类161

第5章 三相异步电动机的电力拖动165

5.1 三相异步电动机的机械特性165

5.1.1 固有机械特性165

5.1.2 人为机械特性169

5.2 三相异步电动机的起动170

5.2.1 鼠笼式异步电动机的起动171

5.2.2 深槽转子异步电动机和双笼异步电动机的起动173

5.2.3 绕线式异步电动机的起动174

5.3 三相异步电动机的调速177

5.3.1 变极调速177

5.3.2 变频调速181

5.3.3 变转差率调速185

5.4 三相异步电动机的制动187

5.4.1 能耗制动188

5.4.2 反接制动189

5.4.3 回馈制动190

5.5 异步电动机的各种运行状态191

第6章 同步发电机195

6.1 同步发电机的结构、工作原理、额定值195

6.1.1 同步发电机的基本结构195

6.1.2 同步发电机的基本工作原理197

6.1.3 同步电机的运行状态198

6.1.4 同步电机的额定值199

6.2 同步发电机的励磁方式200

6.2.1 直流励磁机励磁200

6.2.2 整流器励磁201

6.3 同步发电机的空载运行201

6.4 同步发电机的电枢反应202

6.4.1 I与E0同相，ψ0＝0°202

6.4.2 I滞后于E0，90°＞ψ0＞0°204

6.4.3 I超前E0，0°＞ψ0＞-90°205

6.5 隐极式同步发电机的负载运行205

6.6 凸极式同步发电机的电压方程和相量图207

6.6.1 双反应理论207

6.6.2 凸极同步发电机的电压方程和相量图208

6.6.3 直轴和交轴同步电抗的意义210

6.7 同步发电机的功率方程和转矩方程210

6.7.1 功率方程和电磁功率210

6.7.2 转矩方程211

6.8 同步发电机的运行特性211

6.8.1 外特性211

6.8.2 调节特性212

6.8.3 效率特性212

6.9 同步发电机的并网运行213

6.9.1 投入并联运行的条件213

6.9.2 投入并联的方法214

6.10 与无穷大电网并联时同步发电机的功角特性216

6.11 并网运行时有功功率的调节与静态稳定217

6.11.1 有功功率的调节217

6.11.2 静态稳定217

6.12 并列运行时无功功率的调节与V形曲线219

6.12.1 无功功率的调节219

6.12.2 同步发电机的V形曲线220

6.13 同步发电机的三相突然短路221

6.13.1 带阻尼绕组的同步发电机模型图221

6.13.2 短路过程中定子绕组电抗变化过程222

6.13.3 突然短路电流及其衰减224

6.13.4 同步发电机突然短路对发电机和电力系统的影响225

第7章 同步电动机及电力拖动228

7.1 同步电动机的结构和额定值228

7.1.1 同步电动机的结构228

7.1.2 同步电动机的额定值228

7.2 同步电动机的电势方程式和向量图229

7.2.1 同步电机的三种状态229

7.2.2 同步电动机的电压方程和相量图230

7.3 同步电动机的功率和转矩232

7.3.1 功率平衡方程式232

7.3.2 转矩平衡方程式232

7.4 同步电动机的功角特性和功率因数调节232

7.4.1 功角特性233

7.4.2 同步电动机的无功功率调节233

7.4.3 同步电动机的V形曲线234

7.5 同步电动机的起动和制动235

7.5.1 起动方法235

7.5.2 同步电动机的制动236

7.6 同步电动机的调速236

7.6.1 同步电动机的变频调速236

7.6.2 自控式同步电动机调速系统237

7.7 同步调相机238

7.7.1 同步调相机的工作原理238

7.7.2 调相机在电网的安装方式239

7.7.3 调相机的额定值和特点240

第8章 电力拖动系统中电动机的选择242

8.1 电动机选择的主要内容242

8.1.1 电动机种类的选择242

8.1.2 电动机额定功率的选择243

8.1.3 电动机额定电压的选择243

8.1.4 电动机额定转速的选择243

8.1.5 电动机结构形式的选择244

8.1.6 电动机安装形式的选择244

8.1.7 电动机工作制的选择244

8.1.8 电动机型号的选择244

8.2 电动机的发热和冷却244

8.2.1 温升244

8.2.2 冷却246

8.3 电动机的工作制246

8.3.1 连续工作制（S1）246

8.3.2 短时工作制（S2）247

8.3.3 断续周期工作制（S3）247

8.4 电动机的额定功率和允许输出功率248

8.4.1 电动机额定功率的确定248

8.4.2 电动机的允许输出功率249

8.5 连续工作制电动机额定功率的选择250

8.5.1 长期恒定负载连续工作制电动机额定功率的选择250

8.5.2 周期性变动负载连续工作制电动机额定功率的选择250

8.5.3 起动、制动、停机过程时发热公式的修正254

8.6 短时恒定负载电动机额定功率的选择255

8.6.1 选择短时工作制电动机255

8.6.2 选择断续周期工作制电动机256

8.6.3 选择连续工作制电动机256

8.7 断续周期恒定负载电动机额定功率的选择257

8.7.1 选择断续周期工作制电动机257

8.7.2 选择连续工作制电动机258

8.8 选择电动机额定功率的统计法和类比法258

8.8.1 统计法258

8.8.2 类比法259

第9章 控制电机261

9.1 伺服电动机261

9.1.1 直流伺服电动机262

9.1.2 交流伺服电动机265

9.2 测速发电机269

9.2.1 直流测速发电机270

9.2.2 交流异步测速发电机271

9.3 自整角机274

9.3.1 基本结构274

9.3.2 力矩式自整角机274

9.3.3 控制式自整角机275

9.3.4 自整角机应用举例和选用时应注意的问题276

9.4 旋转变压器278

9.4.1 正余弦旋转变压器278

9.4.2 线性旋转变压器281

9.4.3 比例式旋转变压器282

9.4.4 数据传输用旋转变压器282

9.4.5 旋转变压器的应用282

9.5 步进电动机284

9.5.1 工作原理284

9.5.2 运行特性287

9.5.3 驱动电源290

9.6 力矩电动机291

9.6.1 直流力矩电动机291

9.6.2 交流力矩电动机292

9.7 微型同步电动机292

9.7.1 永磁式同步电动机292

9.7.2 反应式同步电动机293

9.7.3 磁滞式同步电动机294

习题参考解答298

参考文献324