电机与电力拖动基础

前言

绪论1

0.1电机的定义及分类1

0.2电机及电力拖动系统在国民经济中的作用1

0.3电机及电力拖动系统发展概况2

0.4本课程的性质、任务与学习方法3

0.5本书常用的电磁知识与定律4

0.5.1电路的基本定律4

0.5.2磁场的基本知识5

0.5.3电磁学的基本定律5

0.5.4简单磁路的计算方法6

0.5.5铁磁材料的磁化特性7

思考题与习题8

第1章直流电机9

1.1直流电机的基本工作原理9

1.1.1直流发电机的工作原理9

1.1.2直流电动机的工作原理10

1.2直流电机的主要结构与铭牌10

1.2.1直流电机的定子部件11

1.2.2直流电机的转子部件12

1.2.3直流电机的铭牌数据12

1.3直流电机的电枢绕组13

1.3.1电枢绕组的基本知识14

1.3.2单叠绕组15

1.3.3单波绕组17

1.4直流电机的励磁方式及磁场20

1.4.1直流电机的励磁方式20

1.4.2直流电机的空载磁场20

1.4.3直流电机负载时的磁场22

1.4.4直流电机的电枢反应24

1.5直流电机的感应电动势和电磁转矩25

1.5.1感应电动势25

1.5.2电磁转矩26

1.6直流电机的换向26

1.6.1换向过程26

1.6.2改善换向的方法27

1.7直流发电机29

1.7.1直流发电机的基本方程式29

1.7.2直流发电机的运行特性31

1.8直流电动机34

1.8.1直流电机的可逆原理34

1.8.2直流电动机的基本方程式34

1.8.3直流电动机的工作特性36

1.9他励直流电动机的机械特性37

1.9.1机械特性的表达式37

1.9.2固有机械特性和人为机械特性38

1.9.3机械特性的求取40

思考题与习题42

第2章直流电动机的电力拖动43

2.1电力拖动系统的动力学基础43

2.1.1电力拖动系统的运动方程式43

2.1.2负载的转矩特性45

2.1.3电力拖动系统稳定运行的条件46

2.2他励直流电动机的起动47

2.2.1电枢回路串电阻起动48

2.2.2减压起动49

2.3他励直流电动机的制动49

2.3.1能耗制动50

2.3.2反接制动51

2.3.3回馈制动53

2.4他励直流电动机的调速54

2.4.1调速指标54

2.4.2调速方法55

2.4.3调速方式与负载类型的配合59

思考题与习题60

第3章变压器的基本原理62

3.1变压器的用途、工作原理及分类62

3.1.1变压器的用途62

3.1.2变压器的工作原理62

3.1.3变压器的分类63

3.2变压器的基本结构63

3.3变压器的额定值与主要系列66

思考题与习题68

第4章变压器的运行分析69

4.1单相变压器的空载运行69

4.1.1空载时的磁场69

4.1.2电压、电动势和磁通的关系69

4.1.3空载电流和空载损耗70

4.1.4空载运行时的等效电路和相量图71

4.2单相变压器的负载运行72

4.2.1负载时的物理状况72

4.2.2负载运行时的基本方程式73

4.2.3负载运行时的等效电路和相量图74

4.3变压器参数的测定77

4.3.1空载试验77

4.3.2短路试验78

4.4标幺值79

4.5变压器的运行特性80

4.5.1变压器的外特性与电压变化率80

4.5.2变压器的效率特性81

思考题与习题82

第5章三相变压器84

5.1三相变压器的磁路系统84

5.2三相变压器的电路系统联结组标号85

5.2.1三相变压器绕组的联结法85

5.2.2三相变压器的联结组标号86

5.2.3标准联结组88

5.3变压器的并联运行89

5.3.1变压器并联运行的理想条件89

5.3.2不满足并联运行理想条件时的运行分析89

思考题与习题91

第6章其他种类变压器92

6.1自耦变压器92

6.2仪用互感器93

思考题与习题95

第7章交流电机的电枢绕组、磁通势及感应电动势96

7.1交流电机的电枢绕组96

7.1.1三相交流绕组的基本结构与分类96

7.1.2单层绕组98

7.1.3双层叠绕组102

7.2交流绕组的电动势103

7.2.1线圈的感应电动势104

7.2.2线圈组电动势105

7.2.3相电动势106

7.2.4短距绕组与分布绕组对电动势波形的影响107

7.3交流绕组的磁通势108

7.3.1单相绕组的磁通势脉振磁通势108

7.3.2三相绕组基波合成磁通势旋转磁通势110

思考题与习题112

第8章异步电动机原理113

8.1异步电动机的结构与工作原理113

8.1.1异步电动机的结构113

8.1.2异步电动机的工作原理115

8.1.3异步电动机的铭牌数据117

8.2三相异步电动机的空载运行119

8.2.1空载运行时的电磁关系119

8.2.2空载运行时的电压平衡方程120

8.3三相异步电动机的负载运行121

8.3.1负载运行时的物理情况121

8.3.2负载运行时的电磁关系123

8.4三相异步电动机的等效电路和相量图123

8.4.1参数折算124

8.4.2异步电动机的等效电路与相量图126

8.5三相异步电动机的功率平衡和转矩平衡126

8.5.1功率平衡126

8.5.2转矩平衡127

8.6三相异步电动机的工作特性128

8.7三相异步电动机的参数测定129

8.7.1空载试验129

8.7.2堵转试验131

思考题与习题131

第9章三相异步电动机的电力拖动133

9.1三相异步电动机的电磁转矩表达式133

9.1.1物理表达式133

9.1.2电磁转矩的参数表达式133

9.1.3电磁转矩的实用表达式135

9.2三相异步电动机的机械特性136

9.2.1固有机械特性136

9.2.2人为机械特性137

9.3三相异步电动机的起动138

9.3.1三相笼型异步电动机的起动138

9.3.2深槽式及双笼型异步电动机140

9.3.3绕线转子异步电动机的起动141

9.3.4三相异步电动机的软起动144

9.4三相异步电动机的制动145

9.4.1能耗制动145

9.4.2反接制动146

9.4.3回馈制动148

9.5三相异步电动机的调速149

9.5.1变压调速149

9.5.2绕线转子异步电动机转子回路串电阻调速150

9.5.3三相笼型异步电动机变极调速151

9.5.4变频调速154

9.5.5绕线转子异步电动机的串级调速156

思考题与习题157

第10章同步电机159

10.1同步电机的用途和分类159

10.2同步电机的基本结构及工作原理159

10.2.1同步电机的结构159

10.2.2同步电机的工作原理161

10.2.3三相同步电机的铭牌数据161

10.3同步发电机162

10.3.1同步发电机的励磁方式162

10.3.2同步发电机的运行特性164

10.3.3同步发电机的并联运行166

10.4同步电动机168

10.4.1同步电动机的基本方程式和相量图168

10.4.2同步电动机的功角特性和机械特性170

10.4.3同步电动机的工作特性和“V”形曲线172

10.4.4同步电动机的起动方法174

思考题与习题175

第11章控制电机176

11.1伺服电动机176

11.1.1直流伺服电动机177

11.1.2交流伺服电动机178

11.2测速发电机182

11.2.1直流测速发电机182

11.2.2交流测速发电机182

11.3步进电动机184

11.3.1步进电动机概述184

11.3.2反应式步进电动机185

11.4自整角机187

11.4.1力矩式自整角机的工作原理188

11.4.2控制式自整角机的工作原理189

11.4.3自整角机的误差与选用时应注意的事项190

11.5旋转变压器190

思考题与习题192

第12章电动机的选择193

12.1电动机的一般选择193

12.1.1电动机种类的选择193

12.1.2电动机形式的选择193

12.1.3电动机额定电压的选择194

12.1.4电动机额定转速的选择194

12.2电动机的发热与冷却194

12.2.1电动机的发热过程194

12.2.2电动机的冷却过程196

12.2.3电动机的允许温升196

12.3电动机额定功率的选择197

12.3.1连续工作制电动机额定功率的选择197

12.3.2短时工作制电动机额定功率的选择199

12.3.3断续周期工作制电动机额定功率的选择199

思考题与习题200

参考文献202

　　《电机与电力拖动基础》共分绪论和12章内容阐述，覆盖直流电机的原理结构与拖动基础、变压器的原理与运行、交流电机的原理与拖动、控制电机与电机选择等教学内容，符合当前的教育教学的指导思想。编写由浅入深，每章有思考题与习题，便于学生自己预习和复习，是一本实用的教学书籍。　　本书主要介绍电机与电力拖动基本理论和基础知识，作者根据多年的教学经验和体会，将电机与电力拖动基础基本内容共分12章阐述，主要介绍直流电机的原理结构与拖动基础、变压器的原理与运行、交流电机原理与拖动、控制电机与电机选择等内容。另外，并以先进的影视制作手段和多媒体技术，制成多媒体课件、交流异步电机制造工艺过程教学片，便于学生更好地了解电机的结构原理，内容编写由浅入深，每章有例题、思考题与习题，便于学生自己预习和复习，符合当前教育教学的指导思想。　　本书适合电气工程及其自动化、自动化、机电一体化等非电机专业的“电机与电力拖动基础”课程教学及从事电气工程、电力系统、电机及控制、水电工程、工业自动化等领域工作的工程技术人员参考。