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绪论1

0.1　电机与电力拖动系统1

0.2　电机与电力拖动系统在国民经济中的作用与发展趋势1

0.2.1　电机与电力拖动系统在国民经济中的作用1

0.2.2　电机与电力拖动技术的发展概况2

0.3　本课程的性质、内容和任务3

0.4　本课程的学习方法5

第1章　电机理论中常用的基本知识和基本定律6

1.1　磁场的基本知识6

1.1.1　电流的磁效应6

1.1.2　磁路的几个基本物理量7

1.2　安培环路定律——电生磁7

1.3　磁路的欧姆定律8

1.4　电磁感应定律——磁变生电9

1.5　电磁力定律——电磁生力10

1.6　电路定律11

1.7　常用的铁磁材料及其特性11

1.7.1　铁磁材料的磁化特性11

1.7.2　铁磁材料的损耗13

本章小结15

思考题16

练习题16

第2章　直流电机18

2.1　直流电机的工作原理18

2.1.1　直流电动机的工作原理18

2.1.2　直流发电机的工作原理20

2.1.3　直流电机的可逆原理20

2.2　直流电机的结构、额定值及主要系列21

2.2.1　直流电机的结构21

2.2.2　直流电机的额定值23

2.2.3　国产直流电机的主要系列24

2.3　直流电机的电枢绕组24

2.3.1　电枢绕组的一般知识24

2.3.2　单叠绕组26

2.3.3　单波绕组28

2.4　直流电机的磁场30

2.4.1　直流电机的励磁方式30

2.4.2　直流电机的空载磁场31

2.4.3　直流电机的电枢反应和负载磁场32

2.5　直流电机的电枢感应电动势和电磁转矩34

2.5.1　直流电机的电枢感应电动势35

2.5.2　直流电机的电磁转矩36

2.6　直流电动机的运行原理37

2.6.1　直流电动机的基本方程式38

2.6.2　并励直流电动机的工作特性41

2.6.3　他励直流电动机的机械特性42

2.6.4　串励直流电动机的机械特性51

2.6.5　复励直流电动机的机械特性52

2.7　直流发电机的运行原理53

2.7.1　直流发电机的基本方程式53

2.7.2　直流发电机的工作特性55

2.7.3　并励直流发电机的自励过程和自励条件57

2.8　直流电机的换向58

2.8.1　直流电机换向过程的物理现象59

2.8.2　改善换向的方法61

2.8.3　环火与补偿绕组62

本章小结62

思考题65

练习题65

第3章　直流电动机的电力拖动67

3.1 电力拖动系统的动力学基础67

3.1.1　单轴电力拖动系统的运动方程式67

3.1.2　多轴电力拖动系统的运动方程式69

3.2　各类生产机械的负载转矩特性74

3.2.1　恒转矩负载特性74

3.2.2 通风机负载特性75

3.2.3 恒功率负载特性75

3.2.4　实际的负载特性76

3.3　电力拖动系统稳定运行的条件76

3.3.1　电力拖动系统平衡运转的概念76

3.3.2　电力拖动系统稳定运行的概念77

3.3.3　电力拖动系统稳定运行的条件78

3.4　直流电力拖动系统的动态分析79

3.4.1　电力拖动系统的机械过渡过程79

3.4.2　电力拖动系统的机械-电磁过渡过程83

3.5　他励直流电动机的起动86

3.5.1　他励直流电动机直接起动时存在的问题86

3.5.2　他励直流电动机的起动方法86

3.6 他励直流电动机的调速90

3.6.1　调速的性能指标91

3.6.2 调速方法93

3.6.3　调速方式与负载类型的配合97

3.7　他励直流电动机的制动103

3.7.1　他励直流电动机的能耗制动104

3.7.2　他励直流电动机的反接制动107

3.7.3　回馈制动112

3.7.4　制动状态小结114

3.8　工程中的实例分析116

本章小结118

思考题120

练习题122

第4章　变压器125

4.1　变压器的基本工作原理和结构125

4.1.1　变压器的基本结构125

4.1.2　变压器的基本工作原理127

4.1.3　变压器的额定值及分类128

4.2　单相变压器的空载运行129

4.2.1　变压器空载运行时的电磁关系129

4.2.2　空载运行时的电压方程式、等效电路及相量图132

4.3　单相变压器的负载运行133

4.3.1　变压器负载运行的电磁关系133

4.3.2　变压器负载运行的基本方程式134

4.3.3　变压器负载运行的等效电路及相量图135

4.4　变压器的参数测定138

4.4.1　空载试验138

4.4.2　短路试验139

4.5　标幺值140

4.5.1　标幺值的概念140

4.5.2　基值的选取及标幺值的计算141

4.6　变压器的运行性能和特性143

4.6.1　变压器的电压变化率及外特性143

4.6.2　变压器的效率特性145

4.7　三相变压器147

4.7.1　三相变压器的磁路系统148

4.7.2　三相变压器电路系统——联结组148

4.7.3　三相变压器电路系统及磁路系统对电动势波形的影响151

4.8　变压器的并联运行153

4.8.1　变压器并联运行的条件153

4.8.2　对并联运行条件的分析154

4.9　其他用途的变压器156

4.9.1 自耦变压器156

4.9.2　仪用互感器157

本章小结158

思考题159

练习题160

第5章　异步电动机162

5.1　三相异步电动机的结构及额定值162

5.1.1　三相异步电动机的结构162

5.1.2　三相异步电动机额定值及主要系列164

5.2 异步电动机的定子绕组165

5.2.1　交流绕组的构成原则及分类165

5.2.2　交流绕组的基本知识165

5.2.3　三相双层绕组166

5.2.4　三相单层绕组170

5.3　三相异步电动机的定子磁动势与磁场172

5.3.1　单相绕组的磁动势172

5.3.2　三相绕组的合成磁动势177

5.4　三相异步电动机定子绕组的感应电动势180

5.4.1　导体的感应电动势180

5.4.2　整距线圈的感应电动势181

5.4.3　短距线圈的感应电动势182

5.4.4　线圈组的电动势182

5.4.5　相电动势和线电动势184

5.5　三相异步电动机的工作原理及运行状态185

5.5.1　三相异步电动机的基本工作原理185

5.5.2　三相异步电机的转差率与三种运行状态185

5.6　三相异步电动机的电磁关系186

5.6.1　三相异步电动机空载运行电磁关系186

5.6.2　三相异步电动机负载运行电磁关系188

5.6.3　转子静止时的三相异步电动机189

5.6.4　转子转动时的三相异步电动机189

5.7　三相异步电动机的基本方程式、等效电路和相量图190

5.7.1　三相异步电动机的基本方程式190

5.7.2　异步电动机的等效电路191

5.7.3　异步电动机的相量图194

5.8　三相异步电动机的功率与转矩195

5.8.1　三相异步电动机的功率流程图及功率平衡方程式195

5.8.2　三相异步电动机的转矩平衡方程式197

5.9　三相异步电动机的参数测定198

5.9.1　空载试验198

5.9.2　短路试验199

5.10　三相异步电动机的工作特性200

5.10.1　三相异步电动机的工作特性200

5.10.2　用直接负载法计算工作特性201

5.11　单相异步电动机203

5.11.1　单相异步电动机的工作原理203

5.11.2　等效电路204

5.11.3　起动方法205

本章小结206

思考题207

练习题208

第6章　三相异步电动机的电力拖动209

6.1　三相异步电动机的机械特性209

6.1.1　三相异步电动机机械特性的三种表达式209

6.1.2　三相异步电动机的固有机械特性与人为机械特性214

6.2　三相异步电动机的起动217

6.2.1　三相异步电动机的固有起动特性217

6.2.2　三相异步电动机的直接起动218

6.2.3　三相笼型异步电动机的减压起动219

6.2.4　三相笼型异步电动机的软起动226

6.2.5　高起动性能的三相笼型异步电动机228

6.2.6　三相绕线转子异步电动机的起动230

6.3 三相异步电动机的调速235

6.3.1 变极调速236

6.3.2　变频调速240

6.3.3　改变定子电压调速247

6.3.4　绕线转子异步电动机转子串电阻调速249

6.3.5　绕线转子异步电动机双馈调速及串极调速250

6.3.6　利用电磁转差离合器调速（滑差电动机）256

6.4　三相异步电动机的制动状态257

6.4.1　反接制动258

6.4.2　回馈制动260

6.4.3　能耗制动262

6.4.4　三相异步电动机制动状态小结266

6.5　绕线转子电动机进行调速和制动时其电阻和转速的计算266

本章小结273

思考题275

练习题276

第7章　三相同步电机278

7.1　三相同步电机的结构、工作原理及额定数据278

7.1.1　三相同步电机的结构278

7.1.2　三相同步电机的工作原理280

7.1.3　三相同步电机的额定数据281

7.1.4　三相同步电动机的型号282

7.2　三相同步电动机的电枢反应282

7.2.1　三相同步电动机空载时的磁场282

7.2.2　三相同步电动机负载时的电枢反应283

7.3　三相同步电动机的电动势平衡方程式、等效电路与相量图287

7.3.1　三相隐极式同步电动机的电动势平衡方程式、等效电路与相量图287

7.3.2　三相凸极式同步电动机的电动势平衡方程式、等效电路与相量图289

7.4　三相同步发电机的电动势平衡方程式、等效电路与相量图291

7.4.1　三相隐极式同步发电机的电动势平衡方程式、等效电路与相量图291

7.4.2　三相凸极式同步发电机的电动势平衡方程式与相量图292

7.5　三相同步电动机的矩角特性293

7.5.1　功率和转矩关系293

7.5.2　功角特性和矩角特性293

7.5.3　同步电动机的稳定运行区与过载能力296

7.6　三相同步电动机的功率因数调节与V形曲线298

7.6.1　功率因数的调节298

7.6.2　同步电动机的V形曲线299

7.7　三相同步电动机的起动301

7.7.1　异步起动法301

7.7.2　辅助电动机起动法302

7.7.3　变频起动法302

本章小结302

思考题304

练习题304

第8章　控制电机306

8.1　伺服电动机306

8.1.1　直流伺服电动机306

8.1.2　交流伺服电动机308

8.1.3　交流伺服电动机与直流伺服电动机的性能比较312

8.2　测速发电机313

8.2.1 直流测速发电机313

8.2.2　交流测速发电机314

8.3　无刷直流电动机317

8.3.1　无刷直流电动机的基本结构317

8.3.2　无刷直流电动机的工作原理317

8.3.3　无刷直流电动机的电磁转矩和运行特性320

8.3.4　无刷直流电动机的PWM控制方式321

8.4　步进电动机323

8.4.1　反应式步进电动机的基本结构和工作原理324

8.4.2　步进电动机的运行特性326

8.5 自整角机329

8.5.1　自整角机的结构及分类329

8.5.2　力矩式自整角机的工作原理330

8.5.3　控制式自整角机的工作原理332

8.5.4　自整角机的应用举例334

8.6 旋转变压器334

8.6.1　旋转变压器的结构及分类334

8.6.2　正余弦旋转变压器335

8.6.3 线性旋转变压器340

8.7　直线电动机341

8.7.1　直线异步电动机341

8.7.2　直线直流电动机342

本章小结343

思考题与练习题345

第9章　电动机容量的选择347

9.1　概述347

9.2　电动机的发热与冷却规律348

9.2.1　电动机的热平衡方程式348

9.2.2　电动机的发热过程349

9.2.3　电动机的冷却过程350

9.2.4　电动机的工作方式350

9.3　连续工作制电动机容量的选择352

9.3.1　连续恒定负载下电动机容量的选择352

9.3.2　连续周期变化负载时电动机容量的选择353

9.4　短时工作制电动机容量的选择358

9.4.1　选用连续工作制电动机358

9.4.2　选用专为短时工作方式而设计的电动机359

9.5　断续周期工作制电动机容量的选择360

9.6　电动机容量选择的工程方法364

9.6.1　用统计法选择电动机容量364

9.6.2　用类比法选择电动机容量365

9.7　电动机种类、额定电压、额定转速和型式的选择365

9.7.1　电动机种类的选择365

9.7.2　电动机额定电压的选择365

9.7.3　电动机额定转速的选择366

9.7.4　电动机型式的选择366

本章小结366

思考题367

练习题368

参考文献372