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第1章 绪论1

1.1电机与拖动技术概述1

1.1.1电机与拖动技术的发展概况1

1.1.2本课程在专业中的作用、任务及课程目标2

1.2相关的物理与数学概念3

思考题与练习题14

第2章 电力拖动系统的动力学基础15

2.1电力拖动系统的运动方程15

2.2负载的转矩特性17

2.3电力拖动系统的稳态分析——稳定运行的条件18

2.3.1电力拖动系统稳定运行的概念18

2.3.2电力拖动系统稳定运行的条件19

2.4电力拖动系统的动态分析——过渡过程分析21

2.4.1电力拖动系统动态分析的假设条件21

2.4.2电力拖动系统转速的动态方程22

2.4.3电力拖动系统转矩的动态方程22

2.4.4电力拖动系统热过程的动态方程23

2.4.5过渡过程时间的计算24

2.5多轴电力拖动系统的简化24

2.5.1系统等效的原则和方法25

2.5.2多轴旋转系统等效为单轴旋转系统的方法25

2.5.3直线运动系统等效为旋转运动系统的方法28

思考题与练习题30

第3章 直流电机原理31

3.1直流电机的基本工作原理31

3.1.1直流电动机的基本工作原理31

3.1.2直流发电机的基本工作原理32

3.2直流电机的结构及铭牌33

3.2.1直流电机的结构33

3.2.2直流电机的铭牌35

3.3直流电机的磁路、空载时的气隙磁通密度与空载磁化特性37

3.3.1直流电机的磁路37

3.3.2空载时气隙磁通密度的分布波形38

3.3.3空载磁化特性39

3.3.4直流电机的励磁方式40

3.4直流电机的电枢绕组41

3.4.1电枢绕组的常用术语41

3.4.2单叠绕组43

3.4.3单波绕组45

3.5电枢电动势与电磁转矩47

3.6直流发电机的运行原理48

3.6.1直流发电机稳态运行时的基本方程48

3.6.2直流发电机稳态运行时的功率关系49

3.7直流电动机的运行原理51

3.7.1他励直流电动机稳态运行时的基本方程52

3.7.2他励直流电动机稳态运行时的功率关系53

3.7.3直流电动机的工作特性55

3.8直流发电机的运行特性55

3.8.1他励直流发电机的运行特性55

3.8.2并励直流发电机57

3.9串励和复励直流电动机58

3.9.1串励直流电动机的机械特性58

3.9.2复励直流电动机的机械特性60

3.10直流电机的换向60

思考题与练习题61

第4章 他励直流电动机的运行63

4.1他励直流电动机的机械特性63

4.1.1机械特性的一般形式63

4.1.2固有机械特性63

4.1.3人为机械特性64

4.2他励直流电动机的启动65

4.2.1直接启动65

4.2.2电枢回路串电阻启动66

4.2.3降压启动69

4.3他励直流电动机的调速69

4.3.1调速指标69

4.3.2调速方法71

4.3.3调速方式与负载类型的配合74

4.4他励直流电动机的制动74

4.4.1能耗制动75

4.4.2反接制动77

4.4.3回馈制动80

4.5他励直流电力拖动系统的过渡过程82

4.5.1过渡过程的数学分析82

4.5.2过渡过程时间的计算84

4.5.3启动过渡过程85

4.5.4能耗制动过渡过程85

4.5.5反接制动过渡过程87

4.6他励直流电动机的建模及仿真91

4.6.1直流电动机的启动91

4.6.2直流电动机的调速99

思考题与练习题103

第5章 变压器105

5.1变压器的基本结构、工作原理与额定数据105

5.1.1变压器的基本结构105

5.1.2理想变压器的运行原理106

5.1.3变压器的额定数据108

5.2变压器的空载运行和负载运行109

5.2.1变压器的空载运行109

5.2.2变压器的负载运行111

5.3标么值113

5.4变压器的等效电路和参数测定115

5.4.1变压器负载运行时的等效电路115

5.4.2变压器的参数测定117

5.5变压器的运行特性120

5.5.1变压器的外特性与电压变化率121

5.5.2变压器的效率特性121

5.6三相变压器123

5.7电力拖动系统中的特殊变压器133

5.7.1自耦变压器133

5.7.2电压互感器134

5.7.3电流互感器135

5.7.4其他特殊用途变压器135

5.8变压器的MATLAB仿真136

5.8.1变压器负载运行状态仿真136

5.8.2变压器连接组别仿真140

5.9变压器的维护及故障分析144

5.9.1变压器的维护144

5.9.2变压器常见故障分析144

思考题与练习题147

第6章 三相异步电动机149

6.1三相异步电动机的基本结构和工作原理149

6.1.1三相异步电动机的基本结构149

6.1.2三相异步电动机的工作原理152

6.1.3三相异步电动机的铭牌155

6.2交流绕组161

6.2.1交流绕组的基本知识161

6.2.2三相单层绕组162

6.2.3三相双层绕组164

6.3交流电机绕组的感应电动势164

6.3.1导体的感应电动势165

6.3.2线圈的感应电动势165

6.3.3线圈组的感应电动势166

6.3.4相绕组的感应电动势167

6.4交流电机绕组的磁动势168

6.4.1单相绕组的磁动势168

6.4.2三相绕组的基波合成磁动势169

6.5三相异步电动机的空载运行170

6.5.1三相异步电动机空载运行时的电磁关系171

6.5.2三相异步电动机空载运行时的基本方程和等效电路171

6.6三相异步电动机的负载运行172

6.6.1三相异步电动机负载运行时的电磁关系172

6.6.2转子绕组各电磁量173

6.6.3三相异步电动机负载运行时的基本方程174

6.6.4三相异步电动机负载运行时的等效电路175

6.7三相异步电动机的功率平衡和转矩平衡178

6.7.1三相异步电动机的功率平衡178

6.7.2三相异步电动机的转矩平衡179

6.8三相异步电动机的工作特性及其测试方法181

6.8.1三相异步电动机工作特性的分析181

6.8.2用实验法测三相异步电动机的工作特性182

6.9三相异步电动机参数的测定182

6.9.1短路（堵转）试验182

6.9.2空载试验183

思考题与练习题184

第7章 三相异步电动机的电力拖动186

7.1三相异步电动机的启动186

7.1.1直接启动与存在的问题186

7.1.2鼠笼式三相异步电动机降压启动187

7.1.3绕线式三相异步电动机的启动194

7.2三相异步电动机的调速200

7.2.1变极调速200

7.2.2变频调速201

7.2.3改变电动机的转差率调速202

7.3三相异步电动机的制动204

7.3.1三相异步电动机的能耗制动204

7.3.2三相异步电动机的反接制动205

7.3.3三相异步电动机的回馈制动208

思考题与练习题209

第8章 同步电动机210

8.1同步电动机的基本结构、工作原理与额定数据210

8.2同步电动机的电磁关系212

8.3同步电动机的功率关系及功角特性与矩角特性215

8.3.1功率关系215

8.3.2功角特性与矩角特性216

8.4同步电动机的功率因数调节218

8.5同步电动机的启动方法219

8.6微型同步电动机220

8.6.1永磁式微型同步电动机221

8.6.2反应式微型同步电动机221

8.6.3磁滞式微型同步电动机222

思考题与练习题223

第9章 特种电机224

9.1测速发电机224

9.1.1直流测速发电机224

9.1.2交流异步测速发电机225

9.2单相异步电动机227

9.2.1单相单绕组异步电动机的工作原理227

9.2.2单相异步电动机的类型及启动方法228

9.2.3单相异步电动机的调速232

9.2.4三相异步电动机的单相运行233

9.3伺服电动机233

9.3.1直流伺服电动机234

9.3.2交流伺服电动机236

9.4步进电动机237

9.4.1概述237

9.4.2基本结构237

9.4.3工作原理238

9.5直线电动机与磁悬浮239

9.5.1感应式直线电动机的基本结构和工作原理240

9.5.2交流同步直线电动机与磁悬浮243

思考题与练习题246

第10章 电动机的选择248

10.1电动机的发热和冷却248

10.1.1电动机的发热248

10.1.2电动机的冷却249

10.1.3电动机的允许温升249

10.2电动机的工作制250

10.3电动机类型、形式、额定电压和额定转速的选择252

10.3.1电动机类型的选择252

10.3.2电动机形式的选择253

10.3.3电动机额定电压的选择253

10.3.4电动机额定转速的选择253

10.4电动机额定功率的选择254

10.4.1连续工作制电动机额定功率的选择254

10.4.2短时工作制电动机额定功率的选择256

10.4.3周期性断续工作制电动机额定功率的选择256

思考题与练习题257

附录A 电机主要符号258

附录B 直流电动机常见故障分析261

附录C 三相异步电动机常见故障分析263

参考文献267