电机及拖动

0绪论

0.1电机及拖动系统发展概况

0.2本课程的性质及任务

0.3本课程的学习方法

0.4本课程涉及的电磁学基本理论

0.4.1磁的基本概念

0.4.2磁性材料

0.4.3电磁感应定律

0.4.4电磁力定律

0.4.5全电流定律

1直流电机原理

1.1直流电机的基本原理

1.1.1直流电机的用途

1.1.2基本结构

1.1.3基本工作原理

1.1.4铭牌数据和型号

1.2直流电机的电枢绕组

1.2.1概述

1.2.2单叠绕组

1.2.3单波绕组

1.3直流电机的磁场

1.3.1励磁方式

1.3.2空载磁场

1.3.3负载磁场和电枢反应

1.4直流电机的感应电动势和电磁转矩

1.4.1感应电动势

1.4.2电磁转矩

1.5直流电机的换向

本章小结

思考题与习题

2直流电机的运行特性

2.1直流发电机的运行原理

2.1.1基本方程式

2.1.2运行特性

2.2直流电动机的运行原理

2.2.1直流电机的可逆原理

2.2.2基本方程式

2.2.3工作特性

2.3直流电动机的机械特性

2.3.1机械特性的一般表达式

2.3.2固有机械特性

2.3.3人为机械特性

2.3.4根据电机的铭牌数据估算机械特性

2.4串励和复励直流电动机

2.4.1串励直流电动机的机械特性

2.4.2复励直流电动机的机械特性

本章小结

思考题与习题

3直流电动机的电力拖动

3.1电力拖动系统的运动方程式

3.1.1运动方程式

3.1.2单轴与多轴系统

3.2负载的转矩特性及电力拖动系统稳定运行条件

3.2.1负载的转矩特性

3.2.2电力拖动系统稳定运行条件

3.3他励直流电动机的启动

3.3.1降压启动

3.3.2电枢回路串电阻启动

3.4他励直流电动机的调速

3.4.1调速方法

3.4.2调速性能指标

3.4.3调速方式与负载性质的配合

3.5他励直流电动机的制动

3.5.1电动运行与制动运行

3.5.2能耗制动

3.5.3反接制动

3.5.4回馈制动

3.5.5他励直流电动机的四象限运行

3.6其他直流电动机的电力拖动

3.6.1并励直流电动机的电力拖动

3.6.2串励直流电动机的电力拖动

3.6.3复励直流电动机的电力拖动

3.7电力拖动系统的过渡过程

3.7.1机械过渡过程分析

3.7.2机电过渡过程分析

本章小结

思考题与习题

4变压器

4.1变压器的工作原理与结构

4.1.1基本工作原理

4.1.2基本结构

4.1.3分类和铭牌数据

4.2单相变压器的空载运行

4.2.1电磁关系

4.2.2电压平衡方程式

4.2.3等效电路和相量图

4.3单相变压器的负载运行

4.3.1电磁关系

4.3.2基本方程式

4.3.3等效电路及相量图

4.4变压器的参数测定和标幺值

4.4.1空载试验

4.4.2短路试验

4.4.3标幺值

4.5变压器的运行特性

4.5.1外特性

4.5.2效率特性

4.6三相变压器

4.6.1磁路分析

4.6.2绕组连接法与联结组

4.6.3空载电动势波形

4.6.4并联运行

4.7特殊变压器

4.7.1三绕组变压器

4.7.2自耦变压器

4.7.3电压互感器

4.7.4电流互感器

4.7.5其他特殊变压器

本章小结

思考题与习題

5三相异步电动机的基本原理

5.1三相异步电动机的基本原理

5.1.1基本结构

5.1.2铭牌数据和型号

5.1.3工作原理

5.2交流电机的定子绕组

5.2.1交流绕组的基本知识

5.2.2三相单层绕组

5.2.3三相双层绕组

5.3交流电机绕组的磁动势

5.3.1单相绕组的磁动势脉振磁动势

5.3.2三相绕组的磁动势旋转磁动势

5.4三相交流电机绕组的电动势

5.4.1线圈单个有效边的基波电动势

5.4.2线圈基波电动势

5.4.3线圈组基波电动势

5.4.4基波相电动势

5.4.5感应电动势与绕组交链磁通的关系

5.4.6谐波电动势及其削弱方法

5.5三相异步电动机的电磁关系

5.5.1磁路分析

5.5.2转子绕组开路时的电磁关系

5.5.3转子绕组短路且转子堵转时的电磁关系

5.5.4转子旋转时的电磁关系

5.5.5笼型转子绕组的参数

5.6三相异步电动机的功率和转矩

5.6.1功率平衡关系

5.6.2转矩平衡关系

5.7三相异步电动机的工作特性

5.7.1工作特性分析

5.7.2工作特性测试方法

5.8三相异步电动机的参数测定

5.8.1空载试验

5.8.2短路试验

本章小结

思考题与习题

6三相异步电动机的电力拖动

6.1三相异步电动机的机械特性

6.1.1电磁转矩表达式

6.1.2固有机械特性

6.1.3人为机械特性

6.1.4利用电磁转矩实用表达式计算机械特性

6.2三相异步电动机的启动

6.2.1直接启动的问题

6.2.2笼型三相异步电动机的直接启动

6.2.3笼型三相异步电动机的降压启动

6.2.4高启动转矩的笼型三相异步电动机

6.2.5笼型三相异步电动札的软启动

6.2.6绕线型三相异步电动机的启动

6.3三相异步电动机的制动

6.3.1能耗制动

6.3.2反接制动

6.3.3回馈制动

6.3.4三相异步电动机的各种运行状态

6.4三相异步电动机的调速

6.4.1调速方法

6.4.2改变极对数调速

6.4.3变频调速

6.4.4改变转差率调速

本章小结

思考题与习题

7同步电机

7.1同步电机的基本工作原理

7.1.1基本结构

7.1.2基本工作原理

7.1.3铭牌数据和型号

7.2同步电动机的电磁关系

7.2.1隐极同步电动机的电磁关系

7.2.2凸极同步电动机的电磁关系

7.3同步电动机的功率、转矩和功(矩)角特性

7.3.1功率传递与转矩平衡

7.3.2功(矩)角特性

7.3.3功角的物理意义

7.3.4稳定运行分析

7.4功率因数调节

7.4.1同步电动机的功率因数调节

7.4.2U形曲线

7.4.3同步调相机

7.5同步电动机的启动

本章小结

思考题与习题

8微控电机

8.1单相异步电动机

8.1.1基本结构

8.1.2工作原理

8.1.3等效电路

8.1.4启动和调速

8.2伺服电动机

8.2.1直流伺服电动机

8.2.2交流伺服电动机

8.3测速发电机

8.3.1直流测速发电机

8.3.2交流测速发电机

8.4步进电动机

8.4.1基本结构

8.4.2工作原理

8.4.3控制与应用

8.5开关磁阻电动机

8.5.1基本结构

8.5.2工作原理

8.5.3控制方式

8.6力矩电动机

8.6.1概述

8.6.2直流力矩电动机

8.6.3交流力矩电动机

8.6.4使用注意事项

8.7直线电动机

8.7.1概述

8.7.2直线异步电动机

8.7.3直线直流电动机

8.7.4直线步进电动机

8.8无刷直流电动机

8.8.1基本结构

8.8.2工作原理

8.9超声波电机

8.9.1工作原理

8.9.2超声波电机与传统电磁电机的比较

8.9.3超声波电机的特点

8.9.4超声波电机的分类及

应用

本章小结

思考题与习题

9电动机的选择

9.1电力拖动系统方案的选择

9.1.1电力拖动系统的供电电源

9.1.2电力拖动系统的稳定性

9.1.3调速方案的选择

9.1.4启动、制动与正、反转方案的选择

9.1.5电力拖动系统的经济性

9.2电动机的一般选择

9.2.1种类选择

9.2.2工作条件分析

9.2.3额定转速的选择

9.2.4结构类型的选择

9.3电动机的发热与温升

9.3.1发热过程

9.3.2冷却过程

9.4电动机的额定功率与允许温升之间的关系

9.4.1允许温升

9.4.2额定功率与允许温升之间的关系

9.5电动机额定功率的选择

9.5.1额定功率的选择步骤

9.5.2负载功率的计算

9.5.3常值负载时电动机额定功率的选择

9.5.4负载变化时电动机额定功率的选择

9.6选择电动机额定功率的统计法和类比法

9.6.1用统计法选择电动机的额定功率

9.6.2用类比法选择电动机的额定功率

本章小结

思考题与习题

10电机及拖动的计算机仿真

10.1仿真的基本概念

10.2MATLAB简介

10.2.1MATLAB的功能特点

10.2.2MATLAB的语言特点

10.3MATLAB在电机及拖动课程中的应用

10.3.1参数计算

10.3.2曲线绘制

10.3.3运行仿真

思考题与习题

参考文献

　　与传统教材相比，本书将电机学与电力拖动基础有机地融为一体，力求简明扼要、层次分明、重点突出，以节省教学时间；既重视基本概念、基本原理的阐述，又强调工程实际应用；增加了许多新型电机的内容，如无刷直流电机、直线电机、力矩电机、超声波电机等；增加了有关MATLAB的仿真内容，有利于读者借助计算机加深对内容的理解，并可以进行一些相关的科学研究，由此提高读者对本课程的学习兴趣。　　本书主要讲述电机及电力拖动的相关理论和知识，主要内容包括：电力拖动系统的运动方程式及稳定运行条件；直流电机、变压器、三相异步电动机、三相同步电机的基本结构、工作原理、运行特性的分析与计算；直流电动机、三相异步电动机的启动、制动、调速原理与方法；各类控制电机的运行原理与特性分析；电动机的选择；MATLAB仿真等。　　本书可作为电气工程及其自动化、自动化及机电一体化等非电机类专业本科生的专业基础课教材，也可供从事电机及运动控制的工程技术人员参考学习。