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第1章 电机中的电磁学基本知识1

1.1磁路的基本知识1

1.1.1电路与磁路1

1.1.2电机电器中的磁路1

1.1.3电气设备中磁动势的产生2

1.2磁场的基本知识2

1.2.1磁感应强度B2

1.2.2磁通φ3

1.2.3磁场强度H3

1.3电磁学的基本定律3

1.3.1安培环路定律——描述电流产生磁场的规律3

1.3.2电磁感应定律——描述磁场产生电势的规律4

1.3.3毕-萨电磁力定律——描述电磁作用产生力的规律5

1.3.4磁路欧姆定律6

1.3.5磁路基尔霍夫第一定律6

1.3.6磁路基尔霍夫第二定律7

1.4铁磁材料7

1.4.1铁磁材料的磁化7

1.4.2起始磁化曲线、磁滞回线、基本磁化曲线8

1.4.3软磁材料和硬磁材料9

1.4.4磁滞损耗和涡流损耗9

1.5简单磁路的计算10

1.5.1直流磁路10

1.5.2交流磁路12

1.6永磁材料的应用与特点13

小结14

思考题14

习题15

第2章 电力拖动系统动力学17

2.1电力拖动系统运动方程及转矩符号分析17

2.1.1电力拖动系统运动方程17

2.1.2运动方程式中转矩的符号分析18

2.2复杂电力拖动系统的简化18

2.2.1工作机构为旋转运动的简化19

2.2.2工作机构为直线运动的简化21

2.3电力拖动系统的负载特性22

2.3.1恒转矩负载特性23

2.3.2恒功率负载特性23

2.3.3风机、泵类负载的转矩特性24

2.3.4电力拖动交通车辆的阻力曲线25

2.4电力拖动系统稳定运行的条件26

小结27

思考题27

习题28

第3章 直流电机31

3.1直流电机的工作原理及结构31

3.1.1直流电机的工作原理及电路符号31

3.1.2直流电机的主要结构部件33

3.1.3直流电机的铭牌数据37

3.2直流电机的电枢绕组38

3.2.1电枢绕组的特点38

3.2.2单叠绕组39

3.2.3单波绕组42

3.3直流电机电枢磁动势对电机运行的影响44

3.3.1直流电机的磁路、磁密与磁通45

3.3.2直流电机的空载磁场及磁化曲线45

3.3.3直流电机的励磁方式47

3.3.4直流电机负载时电枢磁动势对电机运行的影响47

3.4直流电机的电枢电动势与电磁转矩50

3.4.1电枢电动势50

3.4.2电磁转矩51

3.5直流电机的运行原理52

3.5.1直流电机的可逆原理52

3.5.2直流电机的基本方程53

3.5.3直流电机的工作特性56

3.5.4直流发电机的工作特性59

3.6直流电机换向61

小结64

思考题64

习题66

第4章 直流电机的电力拖动69

4.1他励直流电机的机械特性69

4.1.1机械特性的一般表达式69

4.1.2固有机械特性71

4.1.3人为机械特性71

4.2他励直流电机拖动时的运行状态75

4.2.1他励直流电机的启动和反转75

4.2.2他励直流电机的调速78

4.2.3他励直流电机的制动80

4.2.4电力拖动系统的过渡过程89

4.3其他直流电机的运行机械特性91

4.3.1串励直流电机的机械特性91

4.3.2复励直流电机的机械特性92

4.4直流电机拖动系统的控制方法93

4.4.1电力拖动调速系统的性能指标93

4.4.2调速控制95

4.4.3转矩控制97

小结97

思考题98

习题99

第5章 变压器103

5.1变压器概述103

5.1.1变压器的工作原理103

5.1.2变压器的基本结构104

5.1.3变压器的型号与额定参数107

5.1.4变压器的分类108

5.2变压器的空载运行109

5.2.1变压器空载运行原理109

5.2.2变压器空载运行时的电势、电流及漏电抗110

5.2.3变压器空载运行时的电压方程、相量图和等效电路114

5.3变压器的负载运行116

5.3.1负载时的磁动势平衡方程及一、二次侧电流关系116

5.3.2负载时变压器的电压方程117

5.4变压器的等效电路和相量图118

5.4.1绕组折算118

5.4.2变压器负载时的等效电路120

5.4.3变压器负载时的相量图122

5.4.4理想变压器124

5.5变压器的参数测定与应用125

5.5.1变比K、铁耗PFe、励磁阻抗Zm的测定——空载试验125

5.5.2铜耗和短路参数的测定——短路试验126

5.5.3阻抗电压127

5.5.4变压器的工程应用128

5.6三相变压器129

5.6.1三相变压器的磁路系统130

5.6.2三相变压器的电路系统131

5.6.3连接组和磁路结构对电压波形的影响134

5.7变压器的稳态运行136

5.7.1变压器的运行特性136

5.7.2变压器的效率138

5.8变压器参数的标幺值与变压器的并联运行142

5.8.1标幺值142

5.8.2变压器的并联运行143

5.9自耦变压器与互感器146

5.9.1自耦变压器146

5.9.2多绕组变压器149

5.9.3电压互感器和电流互感器149

小结151

思考题152

习题153

第6章 交流绕组的电动势及磁动势157

6.1交流绕组的基本概念157

6.1.1交流绕组的基本知识和基本量157

6.1.2交流绕组的排列和连接——单层绕组159

6.1.3三相双层叠绕组162

6.2单相交流绕组产生的磁动势163

6.2.1整距线圈的磁动势164

6.2.2线圈组的磁动势166

6.2.3短距线圈组的磁动势168

6.2.4相绕组的磁动势及其性质169

6.3三相交流绕组的合成磁动势170

6.3.1三相绕组的基波合成磁动势171

6.3.2三相绕组的谐波磁动势175

6.4三相交流绕组的电动势176

6.4.1线圈的感应电动势176

6.4.2线圈组的感应电动势179

6.4.3相绕组的感应电动势180

6.4.4绕组的谐波电动势181

小结183

思考题184

习题184

第7章 三相异步电机的运行原理186

7.1三相异步电机的基本原理及结构186

7.1.1三相异步电机的结构186

7.1.2三相异步电机的铭牌数据189

7.1.3三相异步电机的工作原理191

7.2三相异步电机空载时的电磁关系192

7.2.1异步电机空载时的电磁关系192

7.2.2异步电机空载时的电路参数与等效电路195

7.3三相异步电机负载时的电磁关系196

7.3.1负载时的转子磁动势196

7.3.2转子磁动势对电机磁场的影响——磁势方程198

7.3.3负载时的转子电势方程和等效电路199

7.4三相异步电机负载时的电压方程、等效电路与相量图200

7.4.1异步电机负载时的电磁关系200

7.4.2异步电机的转子绕组归算201

7.4.3等效电路、电压方程和相矢图204

7.4.4简化的Γ型等效电路206

7.5三相异步电机的功率和转矩208

7.5.1损耗与功率方程209

7.5.2转矩方程211

7.5.3电磁转矩的物理表达式212

7.6三相异步电机的工作特性及其求取213

7.6.1工作特性分析213

7.6.2工作特性求取215

7.7三相异步电机参数的测定215

7.7.1空载试验与励磁参数的测定216

7.7.2堵转试验与相关参数的测定217

7.8单相异步电机218

7.8.1单相异步电机的工作原理——双旋转磁场理论218

7.8.2单相异步电机的主要类型221

小结223

思考题225

习题226

第8章 交流电机电力拖动的运行状态228

8.1三相异步电机的机械特性228

8.1.1机械特性的表达式228

8.1.2机械特性的实用表达式231

8.2固有机械特性和人为机械特性234

8.2.1固有机械特性234

8.2.2人为机械特性234

8.3电力拖动中异步电机的运行状态237

8.3.1电动运行237

8.3.2能耗制动运行238

8.3.3反接制动243

8.3.4倒拉反转运行246

8.3.5回馈制动247

8.4异步电机的参数计算252

小结254

思考题255

习题256

第9章 三相异步电机的启动258

9.1三相异步电机的启动258

9.1.1笼型异步电机的启动方法258

9.1.2绕线式异步电机的启动方法263

9.2启动设备的选择与计算265

9.2.1定子对称启动电抗的计算266

9.2.2启动设备的选择与计算267

9.2.3绕线式异步电机转子串电阻分级启动的计算269

9.3改善启动性能的三相异步电机272

9.3.1深槽式异步电机272

9.3.2双笼型异步电机273

小结274

思考题275

习题275

第10章 三相异步电机电力拖动的调速277

10.1能耗转差调速277

10.1.1降压调速278

10.1.2绕线式异步电机转子回路串电阻调速279

10.2变频调速282

10.2.1从基频向下调速282

10.2.2从基频向上调速284

10.2.3恒功率运行286

10.3变极调速288

10.3.1变极调速的基本原理288

10.3.2Y-YY变极调速289

10.3.3△-YY变极调速291

10.4绕线式转子异步电机的双馈调速及串级调速293

10.4.1双馈调速的基本原理293

10.4.2串级调速的基本原理299

10.5电磁转差离合器调速301

10.5.1电磁转差离合器的结构与工作原理301

10.5.2电磁转差离合器调速特性302

小结303

思考题304

习题304

第11章 同步电机306

11.1同步电机的基本工作原理306

11.1.1同步发电机的工作原理306

11.1.2同步电机的工作原理307

11.1.3同步电机的结构308

11.2同步电机的电磁关系309

11.2.1同步电机的磁动势及磁通309

11.2.2同步电机的双反应原理311

11.2.3同步电机的电压平衡方程及相量图312

11.3同步电机的功率关系与矩角特性315

11.3.1同步电机的功率方程及转矩方程315

11.3.2同步电机的功角特性317

11.3.3同步电机的矩角特性318

11.3.4同步电机的运行318

11.4同步电机的功率因数调节和V形曲线320

11.4.1同步电机的功率因数调节320

11.4.2同步电机的V形曲线322

11.5同步电机的启动323

11.6无换向器电机324

11.6.1无换向器电机的分类325

11.6.2无换向器电机的工作原理326

11.6.3无换向器同步电机的特性328

小结332

思考题333

习题333

第12章 电力拖动系统电机的选择335

12.1电力拖动系统电机选择的一般问题335

12.1.1电机种类的选择335

12.1.2电机额定电压与额定转速的选择336

12.2电机的发热与冷却337

12.2.1电机的发热与温升337

12.2.2电机的冷却与散热338

12.2.3电机的允许温升与绝缘材料339

12.3电机额定功率的选择339

12.3.1电机的工作方式339

12.3.2连续工作制电机的选择340

12.3.3短时工作制电机的选择345

12.3.4断续周期工作制电机的选择346

12.3.5电力拖动调速电机的选择346

12.4电机额定功率选择的其它问题347

12.4.1统计法347

12.4.2带冲击负载对电机额定功率选择的影响347

12.4.3笼型异步电机小时合闸次数的确定349

小结350

思考题350

习题351

第13章 控制电机352

13.1伺服电动机352

13.1.1直流伺服电动机352

13.1.2交流伺服电动机353

13.2力矩电机358

13.3测速发电机359

13.3.1直流测速发电机359

13.3.2交流测速发电机360

13.4自整角机362

13.4.1自整角机的基本结构362

13.4.2自整角机的工作原理363

13.5旋转变压器368

13.5.1正弦、余弦旋转变压器的空载原理369

13.5.2正弦、余弦旋转变压器的负载原理370

13.5.3原边补偿的正弦、余弦旋转变压器371

小结371

思考题372

第14章 特种电机373

14.1永磁电机373

14.1.1永磁同步电机373

14.1.2永磁无刷直流电动机375

14.2开关磁阻电机380

14.2.1SRM电机的结构和基本原理380

14.2.2SRM电机的相电流384

14.2.3SRM电机的功率变换器主电路386

14.2.4SRM电机的控制方式387

14.3步进电机389

14.3.1步进电机的原理389

14.3.2步进电机的结构390

14.3.3步进电机的控制方式391

14.3.4步进电机的运行特性393

14.3.5步进电机的驱动电路396

14.4直线感应电机397

14.4.1直线感应电机的工作原理397

14.4.2直线感应电机的基本结构与运行原理399

小结401

习题402

附录直 流电机运行的MATLAB分析404

参考文献411