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第1章 绪论1

1.1 电机及电力拖动技术发展简介1

1.2 电机的制造材料及其类别3

1.3 本课程的主要内容及学习方法4

第2章 直流电机5

2.1 直流电机的基本原理和结构5

2.1.1 直流电机的工作原理5

2.1.2 直流电机的主要结构7

2.1.3 直流电机的额定值及主要系列10

2.2 直流电机的电枢绕组12

2.2.1 名词术语介绍12

2.2.2 单叠绕组13

2.2.3 单波绕组16

2.3 直流电机的空载磁场17

2.3.1 直流电机的磁通和磁化曲线17

2.3.2 空载磁场气隙磁感应密度波形18

2.4 直流电机负载时磁场和电枢反应19

2.4.1 交轴电枢反应19

2.4.2 直轴电枢反应20

2.5 直流电机的感应电动势和电磁转矩20

2.5.1 电枢电动势20

2.5.2 电磁转矩21

2.6 直流发电机22

2.6.1 直流电机的励磁方式22

2.6.2 直流发电机的基本方程23

2.6.3 直流发电机的效率和损耗24

2.6.4 直流发电机的运行特性25

2.7 直流电动机30

2.7.1 直流电动机的基本方程30

2.7.2 直流电动机的特性31

2.8 直流电机的换向35

2.8.1 电机的换向35

2.8.2 直线换向与延迟换向36

2.8.3 改善换向的基本方法37

2.8.4 环火和补偿绕组38

思考题与习题38

第3章 电力拖动系统的动力学基础41

3.1 单轴电力拖动系统运动方程式41

3.1.1 电力拖动系统运动方程式41

3.1.2 电力拖动系统的静负载转矩43

3.1.3 电力拖动系统的飞轮惯量44

3.2 多轴电力拖动系统运动方程式45

3.2.1 多轴旋转系统折算成简单单轴旋转系统45

3.2.2 平移运动系统与旋转运动系统的互相折算47

3.3 电力拖动系统稳定运行的条件51

思考题与习题52

第4章 直流电动机的电力拖动55

4.1 直流他励电动机的机械特性55

4.1.1 直流电动机的机械特性的分类55

4.1.2 机械特性方程式55

4.1.3 固有机械特性和人为机械特性57

4.2 直流他励电动机的启动60

4.2.1 直接启动60

4.2.2 降低电源电压启动61

4.2.3 电枢回路串电阻启动62

4.3 直流他励电动机的调速66

4.3.1 调速的基本概念66

4.3.2 降低电枢电压调速68

4.3.3 减弱磁通调速70

4.3.4 恒转矩调速与恒功率调速71

4.4 直流他励电动机的制动74

4.4.1 能耗制动75

4.4.2 电压反接制动78

4.4.3 电动势反接制动79

4.4.4 再生发电制动81

4.5 他励直流电动机的各种运行状态分析84

4.6 他励直流电动机过渡过程的能量损耗85

4.6.1 过渡过程能量损耗的一般情况86

4.6.2 理想空载启动过程中的能量损耗87

4.6.3 理想空载能耗制动过程的能量损耗87

4.6.4 理想空载反接制动过程的能量损耗87

4.6.5 理想空载反转过程中的能量损耗88

4.6.6 减少过渡过程中能量损耗的方法88

4.7 串励直流电动机的电力拖动89

4.7.1 串励电动机的机械特性与启动89

4.7.2 串励电动机的调速91

4.7.3 串励电动机的制动91

思考题与习题92

第5章 变压器96

5.1 变压器的原理及其结构96

5.1.1 变压器的工作原理96

5.1.2 变压器的类型和结构97

5.1.3 变压器的额定值100

5.2 变压器的运行分析101

5.2.1 变压器的空载运行101

5.2.2 变压器的负载运行107

5.2.3 变压器等效电路参数的实验测定114

5.2.4 变压器的运行特性118

5.3 三相变压器120

5.3.1 三相变压器的磁路系统120

5.3.2 单相变压器的连接组121

5.3.3 三相变压器的连接组122

5.3.4 三相变压器磁路系统和连接法对电势波形的影响125

5.3.5 三相变压器的并联运行126

5.4 其他变压器128

思考题与习题132

第6章 交流电机基础135

6.1 三相异步电动机的绕组及感应电动势135

6.1.1 交流机的绕组135

6.1.2 交流绕组的电势138

6.1.3 交流绕组中的谐波电势142

6.2 三相单层绕组分析145

6.2.1 三相单层对称绕组145

6.2.2 三相单层同心式绕组147

6.3 绕组的磁势148

6.3.1 整距元件的磁势148

6.3.2 单相绕组的磁势148

6.3.3 理想绕组产生的磁势149

6.3.4 旋转磁势151

6.3.5 脉振磁势的分解152

6.3.6 三相交流绕组产生的磁势153

思考题与习题156

第7章 三相异步电动机原理158

7.1 三相异步电动机的结构和原理158

7.1.1 三相异步电动机的结构158

7.1.2 三相异步电动机的工作原理159

7.1.3 三相异步电动机的铭牌数据160

7.2 三相异步电动机转子不转的电磁关系160

7.2.1 转子绕组开路时的电磁关系160

7.2.2 转子绕组短路并堵转时电磁关系163

7.3 三相异步电动机转子旋转的电磁关系167

7.3.1 转子回路电压方程167

7.3.2 定子、转子磁动势关系167

7.3.3 转子绕组的折算168

7.3.4 异步电动机的等效电路及相量图170

7.4 三相异步电动机的功率传递与转矩173

7.4.1 异步电动机的功率传递与功率方程式173

7.4.2 异步电动机的电磁转矩174

7.4.3 异步电动机的转矩平衡关系175

7.5 三相异步电动机的工作特性176

7.5.1 工作特性分析176

7.5.2 工作特性的求取177

7.6 三相异步电动机的参数测定177

7.6.1 空载实验177

7.6.2 堵转实验179

思考题与习题180

第8章 同步电机184

8.1 同步电机的结构及工作原理184

8.1.1 同步电机的基本结构184

8.1.2 同步电机的简单工作原理185

8.2 同步电动机的电磁特性186

8.2.1 同步电动机的磁通势186

8.2.2 凸极式同步电动机的电动势及相量图188

8.2.3 隐极式同步电动机的电动势及相量图190

8.3 同步电动机的功率、转矩和功角特性191

8.3.1 功率传递与转矩平衡191

8.3.2 功（矩）角特性193

8.3.3 同步电动机静态稳定问题194

8.4 同步电动机的功率因数的调节与U形特性曲线196

8.4.1 同步电动机的功率因数调节196

8.4.2 同步电动机的U形特性曲线198

8.5 同步电动机的启动199

思考题与习题202

第9章 控制电机204

9.1 单相异步电动机204

9.1.1 单相异步电动机工作原理204

9.1.2 单相异步电动机的启动205

9.2 测速发电机206

9.2.1 直流测速发电机206

9.2.2 交流测速发电机208

9.3 伺服电动机211

9.3.1 直流伺服电动机211

9.3.2 交流伺服电动机212

9.4 步进电机215

9.4.1 步进电机的基本结构215

9.4.2 步进电机的工作原理216

9.5 旋转变压器218

9.5.1 旋转变压器的结构218

9.5.2 正弦、余弦旋转变压器的工作原理219

9.5.3 正弦、余弦旋转变压器对交轴磁势的补偿221

9.5.4 线性旋转变压器的工作原理223

9.6 永磁式直流力矩电动机223

9.6.1 获得大转矩223

9.6.2 获得低转速224

9.7 直线异步电动机224

思考题与习题225

第10章 三相异步电动机的电力拖动10.1 三相异步电动机的机械特性226

10.1.1 三相异步电动机机械特性的3种表达式226

10.1.2 三相异步电动机的固有机械特性和人为机械特性230

10.2 三相异步电动机的启动234

10.2.1 异步电动机的固有启动特性234

10.2.2 三相笼型异步电动机的启动234

10.2.3 特种笼型异步电动机的启动241

10.2.4 三相绕线转子异步电动机的启动243

10.3 三相异步电动机的调速247

10.3.1 三相异步电动机的变极对数调速247

10.3.2 三相异步电动机的变转差率调速250

10.3.3 三相异步电动机的变频调速256

10.4 三相异步电动机的制动259

10.4.1 三相异步电动机的反接制动260

10.4.2 三相异步电动机的能耗制动263

10.4.3 三相异步电动机的回馈制动264

10.4.4 三相异步电动机的各种运行状态分析267

10.5 异步电动机拖动系统的机械过渡过程268

10.5.1 异步电动机理想空载启动时间的计算268

10.5.2 异步电动机过渡过程的能量损耗269

思考题与习题272

第11章 电力拖动系统中电动机的选择11.1 电动机容量选择概述275

11.1.1 电动机的绝缘材料275

11.1.2 电动机的过载能力276

11.1.3 确定电动机额定功率的方法276

11.2 电动机的发热和冷却规律277

11.2.1 电动机发热过程277

11.2.2 电动机冷却过程278

11.3 按发热观点规定的电动机的工作制279

11.3.1 连续工作制279

11.3.2 短时工作制279

11.3.3 断续周期工作制280

11.4 连续工作制的电动机的额定功率选择281

11.4.1 负载恒定或基本恒定时长期工作制电机容量选择281

11.4.2 变动负载下长期工作制的电机容量选择282

11.5 短时工作制电动机额定功率的选择285

11.5.1 直接选用短时工作制电动机285

11.5.2 选用连续工作制电动机286

11.5.3 选用断续周期工作制电动机287

11.6 断续周期工作制电动机额定功率的选择287

11.7 电动机电流种类、结构形式、额定电压与额定转速的选择288

11.7.1 电动机电流种类的选择288

11.7.2 电动机结构形式的选择289

11.7.3 电动机额定电压的选择289

11.7.4 电动机额定转速的选择290

思考题与习题290

参考文献292