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绪论1

0.1 电机的分类和应用1

0.2 我国电机工业概况1

0.3 本教材内容、课程性质、教学任务及学习方法2

0.4 电机中的铁磁材料及其特性3

0.5 常用的基本电磁定律5

0.6 磁路计算仿真6

本章小结14

思考题与习题14

第1章 变压器16

1.1 概述16

1.1.1 变压器的用途与分类16

1.1.2 变压器的基本工作原理16

1.1.3 变压器的主要结构17

1.1.4 变压器的铭牌数据和主要系列18

1.2 单相变压器的空载运行19

1.2.1 变压器空载运行时的磁场19

1.2.2 变压器各电磁量正方向19

1.2.3 空载运行时电压、电动势与主磁通的关系20

1.2.4 变压器的励磁电流21

1.2.5 变压器空载运行时的相量图与等效电路22

1.3 单相变压器的负载运行23

1.3.1 负载运行时的磁动势平衡方程23

1.3.2 负载运行时的基本方程24

1.3.3 变压器的参数折算24

1.3.4 折算后变压器的基本方程25

1.3.5 等效电路26

1.3.6 相量图和功率关系27

1.4 变压器参数的试验测定28

1.4.1 变压器空载试验28

1.4.2 变压器短路试验29

1.5 标幺值30

1.6 变压器的运行特性31

1.6.1 电压变化率和外特性31

1.6.2 变压器效率和效率特性32

1.7 三相变压器33

1.7.1 三相变压器的磁路系统33

1.7.2 三相变压器的绕组联结组标号33

1.7.3 试验确定绕组的极性和三相变压器的联结组标号36

1.8 其他用途的变压器38

1.8.1 自耦变压器38

1.8.2 互感器39

1.9 变压器并联运行40

1.9.1 电压比不等时的变压器并联运行41

1.9.2 联结组标号不同时的变压器并联运行41

1.9.3 短路阻抗标幺值不等时的并联运行41

1.10 实例（应用）42

1.11 变压器仿真51

1.11.1 变压器励磁电流仿真51

1.11.2 变压器运行状态仿真57

1.11.3 变压器暂态过程仿真59

1.11.4 变压器二次侧突然短路仿真59

1.11.5 变压器联结组标号仿真60

本章小结63

思考题与习题64

第2章 三相交流电动机66

2.1 交流电动机的基本工作原理和定子结构66

2.1.1 三相同步电动机的基本工作原理66

2.1.2 三相异步电动机的基本工作原理67

2.1.3 交流电动机定子结构67

2.2 旋转磁动势68

2.2.1 单相脉振磁动势68

2.2.2 三相绕组的合成旋转磁动势71

2.2.3 两相绕组产生的旋转磁动势71

2.3 交流绕组的感应电动势73

2.3.1 整距线圈感应电动势73

2.3.2 整距分布线圈感应电动势75

2.3.3 短距线圈感应电动势76

2.3.4 一相绕组感应电动势77

2.3.5 绕组的谐波感应电动势77

2.4 三相异步电动机78

2.4.1 基本结构和铭牌数据78

2.4.2 三相异步电动机空载运行81

2.4.3 三相异步电动机负载运行83

2.4.4 三相异步电动机的电压方程和等效电路89

2.4.5 三相异步电动机的功率和转矩方程91

2.4.6 笼型转子的极数和相数92

2.4.7 异步电动机的工作特性及参数测定94

2.5 三相同步电动机96

2.5.1 同步电动机的基本结构和铭牌数据97

2.5.2 同步电动机的基本方程和相量图97

2.5.3 同步电动机的功率和转矩方程100

2.5.4 同步电动机的功角特性和矩角特性101

2.5.5 同步电动机的励磁调节和V形曲线103

2.6 实例（应用）104

2.7 三相交流电动机的仿真106

2.7.1 三相同步电动机的功角特性仿真106

2.7.2 三相同步电动机的矩角特性仿真107

本章小结109

思考题与习题109

第3章 三相交流电动机的电力拖动111

3.1 电力拖动系统基础111

3.1.1 运动方程式111

3.1.2 生产机械的负载转矩特性112

3.1.3 电力拖动系统稳定运行的条件113

3.2 三相异步电动机的电力拖动115

3.2.1 异步电动机的机械特性115

3.2.2 异步电动机的人为机械特性118

3.2.3 三相异步电动机的起动120

3.2.4 三相异步电动机的制动130

3.2.5 三相异步电动机的调速134

3.2.6 现代交流调速系统的组成141

3.2.7 三相异步电动机的各种运行状态142

3.3 三相同步电动机的电力拖动142

3.3.1 同步电动机的起动142

3.3.2 同步电动机的调速143

3.4 三相交流电动机的动态数学模型简介144

3.4.1 坐标变换144

3.4.2 三相异步电动机的动态数学模型147

3.5 实例（应用）149

3.6 三相交流电动机电力拖动的仿真151

3.6.1 三相异步电动机机械特性的仿真151

3.6.2 三相异步电动机起动仿真155

3.6.3 三相异步电动机制动仿真160

3.6.4 三相异步电动机正反转仿真162

3.6.5 三相异步电动机调速仿真163

3.6.6 三相同步电动机的仿真167

本章小结170

思考题与习题171

第4章 直流电机173

4.1 直流电机工作原理173

4.1.1 直流电机的基本工作原理及主要结构173

4.1.2 电枢绕组和直流电机模型176

4.1.3 直流电机的铭牌数据和主要系列177

4.2 直流电机的磁场179

4.2.1 直流电机的励磁方式179

4.2.2 直流电机的空载磁场179

4.2.3 直流电机负载时的磁场180

4.2.4 直流电机的电枢反应182

4.2.5 直流电机的感应电动势和电磁转矩182

4.3 直流电机的基本方程184

4.3.1 电压方程184

4.3.2 转矩方程185

4.3.3 电磁功率和功率平衡方程185

4.4 直流发电机的运行特性与试验测试187

4.4.1 他励直流发电机空载特性188

4.4.2 他励直流发电机外特性188

4.4.3 并励直流发电机188

4.5 直流电动机的工作特性与试验测试190

4.5.1 他励（并励）直流电动机的工作特性190

4.5.2 串励直流电动机的工作特性192

4.6 直流电机的换向192

4.6.1 换向的物理过程193

4.6.2 换向元件的感应电动势193

4.6.3 改善换向的方法194

4.7 实例（应用）194

4.8 直流电机性能的仿真196

4.8.1 直流发电机运行特性仿真196

4.8.2 直流电动机运行特性仿真201

本章小结203

思考题与习题204

第5章 直流电动机的电力拖动206

5.1 他励直流电动机的机械特性206

5.1.1 机械特性表达式206

5.1.2 固有机械特性和人为机械特性206

5.2 他励直流电动机的起动208

5.2.1 系统对起动的要求208

5.2.2 起动方法208

5.3 他励直流电动机的电动与制动210

5.3.1 他励直流电动机的电动运行210

5.3.2 他励直流电动机的制动运行211

5.3.3 他励直流电动机的各种运行状态215

5.4 他励直流电动机的调速基础216

5.4.1 调速的性能指标216

5.4.2 他励直流电动机的调速方法217

5.4.3 调速方法与负载性质的匹配问题218

5.5 实例（应用）219

5.6 直流电动机拖动的仿真223

5.6.1 他励直流电动机的机械特性仿真223

5.6.2 直流电动机起动仿真225

5.6.3 直流电动机制动仿真228

5.6.4 直流电动机调速仿真229

5.6.5 直流调速系统仿真231

本章小结237

思考题与习题237

第6章 驱动和控制微电机239

6.1 概述239

6.2 单相异步电动机240

6.2.1 单相异步电动机的基本工作原理240

6.2.2 单相异步电动机的起动241

6.3 测速发电机243

6.3.1 直流测速发电机243

6.3.2 交流测速发电机244

6.4 伺服电动机246

6.4.1 直流伺服电动机246

6.4.2 交流伺服电动机247

6.5 步进电动机249

6.5.1 步进电动机结构与基本工作原理249

6.5.2 步进电动机的运行特性251

6.5.3 步进电动机的驱动电路252

6.6 其他驱动和控制微电机253

6.6.1 自整角机253

6.6.2 开关磁阻电动机254

6.6.3 旋转变压器256

6.6.4 无刷直流电动机257

6.6.5 直线电动机257

6.6.6 新原理微电机259

本章小结259

思考题与习题261

第7章 电动机容量的选择262

7.1 电动机选择的主要内容262

7.2 电动机的发热、冷却与工作制263

7.2.1 电动机的发热与冷却263

7.2.2 电动机的工作制263

7.3 电动机容量的选择264

7.3.1 连续工作制电动机容量的选择264

7.3.2 短时工作制电动机容量的选择269

7.3.3 周期断续工作制电动机容量的选择270

7.4 实例（应用）271

本章小结272

思考题与习题273

附录274

附录A 部分变压器磁心型号274

附录B 交流绕组连接规律举例275

附录C 交流绕组的分布系数和短距系数277

附录D 直流电机的电枢绕组278

附录E 他励直流电动机过渡过程280

附录F 部分Y3系列三相异步电动机的技术数据284

附录G 部分Z4系列直流电动机的技术数据285

附录H 小功率异步电动机的技术数据287

附录I 部分S9系列配电变压器的主要技术数据288

参考文献289