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绪论1

0.1 电机与电力拖动在国民经济中的重要作用1

0.2　课程的性质、教学要求及学习方法2

0.3　常用的基本定律与定则2

0.3.1　电机磁场的描述2

0.3.2　电磁感应定律3

0.3.3　电磁力定律4

0.3.4　全电流定律5

0.3.5　铁磁材料的特性6

第1章　直流电机8

1.1 直流电机的工作原理8

1.1.1 直流电动机的基本工作原理8

1.1.2　直流发电机的基本工作原理9

1.2　直流电机的结构和额定值10

1.2.1　直流电机的结构10

1.2.2　直流电机的额定值13

1.3　直流电机的电枢绕组14

1.3.1　元件与节距14

1.3.2　单叠绕组16

1.3.3　单波绕组18

1.4　直流电机的磁场18

1.4.1　直流电机的励磁方式19

1.4.2　直流电机的空载磁场19

1.4.3　直流电机的电枢反应及负载磁场20

1.5 直流电机的感应电动势和电磁转矩23

1.5.1 直流电机电枢绕组的感应电动势23

1.5.2　电枢绕组的电磁转矩24

1.6　直流电动机25

1.6.1 直流电动机稳态运行的基本关系式25

1.6.2　并励直流电动机的工作特性27

1.6.3　串励直流电动机的工作特性27

1.7　他励直流电动机的机械特性28

1.7.1　机械特性方程式28

1.7.2 固有机械特性与人为机械特性29

1.8　直流发电机30

1.8.1 直流发电机稳态运行时的基本方程式30

1.8.2　他励直流发电机的运行特性32

1.8.3　并励直流发电机的自励过程和自励条件33

1.8.4　并励直流发电机的运行特性34

1.9　直流电机的换向35

思考题与习题36

第2章　变压器38

2.1 变压器的结构和铭牌数据38

2.1.1　变压器的结构38

2.1.2　变压器的铭牌数据40

2.2　变压器的空载运行41

2.2.1 变压器空载运行时的物理状况41

2.2.2 电磁量参考方向的习惯规定42

2.2.3　变压器绕组的感应电动势43

2.2.4　励磁电流44

2.2.5　空载运行时电压平衡方程式45

2.2.6　空载运行时的相量图及等值电路45

2.3　变压器的负载运行47

2.3.1 负载运行时的物理状况及磁动势平衡方程式48

2.3.2 负载运行时的基本方程式49

2.3.3　变压器的折算法50

2.3.4　折算后的基本方程式和等值电路51

2.3.5 变压器负载运行时的相量图52

2.3.6　标么值55

2.4　用试验方法测定变压器的参数56

2.4.1　空载试验56

2.4.2　短路试验58

2.5　变压器的运行特性60

2.5.1　外特性与电压变化率60

2.5.2　效率及效率特性61

2.6　三相变压器及联结组标号62

2.6.1 三相变压器的连接62

2.6.2　变压器的联结组标号63

2.7 三相变压器的并联运行67

2.8　特种变压器70

2.8.1 自耦变压器和接触式调压器70

2.8.2　仪用互感器72

2.8.3　电焊变压器74

思考题与习题75

第3章 交流异步电动机78

3.1 三相异步电动机的工作原理与结构78

3.1.1 三相异步电动机的工作原理78

3.1.2　组成异步电动机的主要部件79

3.1.3 三相异步电动机的铭牌数据82

3.2　三相异步电动机的定子绕组83

3.2.1　三相单层绕组84

3.2.2　三相双层绕组86

3.3 三相异步电动机定子绕组的感应电动势87

3.3.1　导体的感应电动势87

3.3.2　线圈的感应电动势90

3.3.3　线圈组的感应电动势91

3.3.4　一相绕组的感应电动势93

3.3.5　定子绕组的谐波电动势93

3.4　三相异步电动机的定子磁动势94

3.4.1 单相绕组产生的脉动磁动势94

3.4.2 三相绕组产生的旋转磁动势99

3.5 三相异步电动机的等值电路和相量图100

3.5.1 转子绕组开路时的等值电路和相量图101

3.5.2　转子绕组闭合时的等值电路和相量图103

3.6 三相异步电动机的功率和转矩109

3.6.1 三相异步电动机的功率关系109

3.6.2　三相异步电动机的电磁转矩111

3.7 三相异步电动机的工作特性113

3.8 三相异步电动机的机械特性114

3.8.1 机械特性的表达式114

3.8.2　三相异步电动机的固有机械特性和人为机械特性118

3.9　单相异步电动机120

3.9.1 单相异步电动机的工作原理和机械特性120

3.9.2　单相异步电动机的起动及运行121

思考题与习题123

第4章　同步电动机126

4.1 同步电动机的结构及工作原理126

4.2 同步电动机的电磁关系128

4.3 同步电动机的功率关系及功角特性与矩角特性133

4.3.1　功率关系133

4.3.2　功角特性与矩角特性134

4.3.3 功角θ决定同步电机的运行状态和稳定状态136

4.4 同步电动机功率因数的调节和V形曲线138

4.4.1 同步电动机功率因数的调节138

4.4.2　V形曲线139

思考题与习题141

第5章　特种电机143

5.1 伺服电机143

5.1.1 直流伺服电机144

5.1.2　交流伺服电机145

5.2　测速发电机149

5.2.1　直流测速发电机150

5.2.2　交流异步测速发电机151

5.2.3　交流同步测速发电机153

5.3　步进电机154

5.3.1 反应式步进电机工作原理154

5.3.2 反应式步进电机的运行状态及运行特性156

5.4　直线电动机与磁悬浮装置158

5.4.1　直线异步电动机158

5.4.2　直线同步电动机161

5.4.3　直线电动机的应用162

5.4.4　磁悬浮装置163

思考题与习题166

第6章　直流电动机的电力拖动168

6.1 电力拖动系统的运动方程式168

6.2　多轴系统中工作机构转矩、力、飞轮矩和质量的折算169

6.2.1 工作机构转矩的折算170

6.2.2　作直线运动的工作机构作用力的折算171

6.2.3 传动机构与工作机构飞轮矩的折算172

6.2.4　作直线运动的工作机构质量的折算173

6.3 生产机械的负载转矩特性173

6.4 电力拖动系统稳定运行的条件176

6.4.1 他励直流电动机机械特性的绘制176

6.4.2 电力拖动系统稳定运行条件分析179

6.5　他励直流电动机的起动180

6.5.1 他励直流电动机的起动方法180

6.5.2　起动电阻的计算181

6.6　他励直流电动机的制动184

6.6.1　能耗制动185

6.6.2　反接制动188

6.6.3　回馈制动190

6.7　他励直流电动机的调速193

6.7.1　调速指标193

6.7.2　电枢回路串电阻调速195

6.7.3 可控整流的直流调压调速196

6.7.4　弱磁调速197

思考题与习题199

第7章 三相异步电动机的电力拖动204

7.1 三相异步电动机的起动204

7.1.1 三相异步电动机在起动中存在的问题及解决办法204

7.1.2　笼型异步电动机的起动205

7.1.3 特殊型号笼型异步电动机的起动209

7.1.4　绕线转子三相异步电动机的起动211

7.1.5 三相异步电动机的软起动216

7.2　三相异步电动机的调速217

7.2.1 改变磁极对数的变极调速217

7.2.2　三相异步电动机的变频调速220

7.2.3 改变定子电压的交流调压调速224

7.2.4　绕线转子异步电动机转子回路串电阻调速225

7.2.5 绕线转子异步电动机的串级调速226

7.3 三相异步电动机的制动228

7.3.1　三相异步电动机的回馈制动229

7.3.2　三相异步电动机的反接制动230

7.3.3 三相异步电动机的能耗制动232

7.3.4　三相异步电动机的软停车和软制动233

7.3.5　三相异步电动机的各种运行状态分析233

思考题与习题234

第8章 同步电动机和直线电动机及磁浮列车的电力拖动237

8.1 同步电动机的起动237

8.2 同步电动机的变频调速238

8.3 直线电动机及磁浮列车的电力拖动240

8.3.1 直线异步电动机和斥浮型磁浮列车的电力拖动240

8.3.2　直线同步电动机和吸浮型磁浮列车的电力拖动243

思考题与习题245

第9章　可再生能源发电技术247

9.1 风能与风电场247

9.2　风能发电原理248

9.3 风力发电装置和风力发电技术251

思考题与习题254

第10章 电力拖动系统中电动机的选择255

10.1 电动机发热与冷却规律255

10.2　电动机的工作制257

10.3 电动机的一般选择259

10.4 电动机额定功率的选择259

10.4.1 连续工作制电动机额定功率的选择260

10.4.2　短时工作制电动机额定功率的选择266

10.4.3　周期性断续工作制电动机额定功率的选择267

思考题与习题268

参考文献269