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绪论1

0.1 电机概述1

0.1.1 电机的主要类型1

0.1.2 电机及电力拖动技术在国民经济中的作用2

0.2　本课程的性质、内容与学习方法2

第1章　直流电机4

1.1　直流电机的基本工作原理4

1.1.1 直流发电机的基本工作原理4

1.1.2　直流电动机的基本工作原理6

1.1.3　直流电机的可逆原理7

1.2 直流电机的基本结构与铭牌7

1.2.1　直流电机的基本结构7

1.2.2　直流电机的铭牌11

1.2.3　直流电机的主要系列13

1.3　直流电机的磁场13

1.3.1　直流电机的励磁方式14

1.3.2 直流电机的空载磁场和磁化曲线14

1.3.3 直流电机的负载磁场和电枢反应16

1.4　直流电机的基本公式17

1.4.1 直流电机的电枢电动势17

1.4.2　直流电机的电磁转矩18

1.4.3　直流电机的电磁功率18

1.5　直流电动机的运行原理19

1.5.1　电动势平衡方程式19

1.5.2　转矩平衡方程式19

1.5.3　功率平衡方程式20

1.6　直流电动机的工作特性22

1.6.1　他励直流电动机的工作特性22

1.6.2 串励直流电动机的工作特性24

1.7 直流电机的换向25

1.7.1 直流电机的换向过程25

1.7.2　影响换向的电磁原因26

1.7.3　改善换向的方法26

小结27

思考与练习题28

第2章　直流电动机的电力拖动30

2.1 电力拖动系统的运动方程式30

2.1.1　单轴电力拖动系统的运动方程式31

2.1.2 电力拖动系统的运动状态分析32

2.2　生产机械的负载转矩特性33

2.3　他励直流电动机的机械特性34

2.3.1　他励直流电动机的机械特性方程式34

2.3.2 他励直流电动机的固有机械特性35

2.3.3　他励直流电动机的人为机械特性36

2.3.4 电力拖动系统稳定运行的条件37

2.4 他励直流电动机的启动和反转38

2.4.1　他励直流电动机的启动38

2.4.2 他励直流电动机的反转40

2.5　他励直流电动机的调速41

2.5.1 调速指标41

2.5.2　他励直流电动机的调速方法42

2.6　他励直流电动机的制动47

2.6.1 能耗制动47

2.6.2 反接制动50

2.6.3 回馈制动53

小结54

思考与练习题55

第3章　变压器57

3.1 变压器的基本工作原理和基本结构57

3.1.1　变压器的基本工作原理57

3.1.2　变压器的应用和分类58

3.1.3　变压器的基本结构59

3.1.4 变压器的铭牌与主要系列62

3.2　单相变压器的空载运行64

3.2.1　空载运行时的物理状况64

3.2.2　感应电动势和漏电动势65

3.2.3　空载电流和空载损耗66

3.2.4　电动势平衡方程式和等效电路66

3.2.5　空载运行时的相量图67

3.3　单相变压器的负载运行68

3.3.1　负载运行时的物理状况68

3.3.2　负载运行时的基本方程式69

3.3.3　负载运行时的等效电路69

3.4　变压器参数的测定72

3.4.1　空载试验72

3.4.2　短路试验73

3.5　变压器的运行特性76

3.5.1　变压器的外特性和电压变化率76

3.5.2　变压器的损耗和效率特性77

3.6　三相变压器79

3.6.1　三相变压器的磁路系统79

3.6.2 三相变压器的电路系统——连接组80

3.6.3　三相变压器的并联运行84

3.7　其他常用变压器85

3.7.1 自耦变压器85

3.7.2　仪用互感器87

小结88

思考与练习题89

第4章　三相异步电动机92

4.1 三相异步电动机的基本工作原理93

4.1.1 三相交流电的旋转磁场和旋转磁动势93

4.1.2 三相异步电动机的基本工作原理96

4.2　三相异步电动机的基本结构和铭牌97

4.2.1 三相异步电动机的基本结构97

4.2.2 三相异步电动机的铭牌101

4.2.3 三相异步电动机的主要系列简介102

4.3 三相异步电动机的定子绕组和感应电动势103

4.3.1 交流绕组的基本知识103

4.3.2 三相单层绕组的排列和连接105

4.3.3 异步电动机的感应电动势109

4.4 三相异步电动机的空载运行110

4.4.1　空载运行时的物理情况110

4.4.2 电动势平衡方程式和等效电路111

4.5 三相异步电动机的负载运行111

4.5.1 负载运行时的物理情况111

4.5.2　负载运行时的基本方程式112

4.5.3　负载运行时的等效电路113

4.6　三相异步电动机的功率和转矩118

4.6.1　功率转换过程118

4.6.2　功率平衡方程式119

4.6.3　转矩平衡方程式119

4.7　三相异步电动机的工作特性121

4.8 三相异步电动机参数的测定122

4.8.1 空载试验122

4.8.2　堵转试验124

小结125

思考与练习题127

第5章 三相异步电动机的电力拖动129

5.1 三相异步电动机的电磁转矩表达式129

5.1.1 电磁转矩的物理表达式129

5.1.2　电磁转矩的参数表达式130

5.1.3　电磁转矩的实用表达式132

5.2　三相异步电动机的机械特性132

5.2.1　固有机械特性133

5.2.2　人为机械特性134

5.3 三相异步电动机的启动136

5.3.1 三相笼型异步电动机的启动136

5.3.2 三相绕线转子异步电动机的启动142

5.4 三相异步电动机的制动144

5.4.1　能耗制动144

5.4.2　反接制动146

5.4.3 回馈制动148

5.5 三相异步电动机的调速149

5.5.1 变极调速150

5.5.2 变频调速153

5.5.3　改变转差率调速155

小结159

思考与练习题160

第6章　其他交流电动机162

6.1　单相异步电动机162

6.1.1 单相单绕组异步电动机的工作原理162

6.1.2 单相异步电动机的主要类型和启动方法163

6.1.3　单相异步电动机的应用165

6.2　三相同步电动机167

6.2.1 三相同步电动机的基本结构167

6.2.2　三相同步电动机的工作原理168

6.2.3 三相同步电动机的相量图与电磁功率169

6.2.4　同步电动机的V形曲线及功率因数调节170

6.2.5 同步电动机的启动171

6.3　单相（微型）同步电动机172

6.3.1　永磁式同步电动机172

6.3.2　磁阻式（反应式）同步电动机173

6.3.3　磁滞式同步电动机174

6.4　直线异步电动机175

6.4.1　直线异步电动机的工作原理175

6.4.2　直线异步电动机的结构形式176

小结178

思考与练习题179

第7章　控制电机180

7.1　伺服电动机180

7.1.1　直流伺服电动机181

7.1.2　交流伺服电动机184

7.2　步进电动机188

7.2.1 三相磁阻式步进电动机的结构和工作原理188

7.2.2　步进电动机的应用192

7.3　测速发电机193

7.3.1 直流测速发电机193

7.3.2　交流测速发电机195

7.4 自整角机196

7.4.1 力矩式自整角机的工作原理197

7.4.2　控制式自整角机的工作原理198

7.5　旋转变压器199

7.5.1 正余弦旋转变压器的工作原理200

7.5.2　线性旋转变压器的工作原理200

小结201

思考与练习题202

第8章 电力拖动系统中电动机的选择203

8.1 电动机种类、电压、转速和结构形式的选择203

8.1.1　电动机种类的选择203

8.1.2　电动机电压等级的选择204

8.1.3　电动机额定转速的选择204

8.1.4　电动机结构形式的选择205

8.2　电动机容量选择的基本知识205

8.2.1　电动机的温升和绝缘205

8.2.2　电动机的发热和冷却206

8.3　电动机容量选择的基本方法209

8.3.1　连续工作制电动机容量的选择209

8.3.2　短时工作制电动机容量的选择211

8.3.3 断续周期工作制电动机容量的选择213

8.3.4 选择电动机容量的统计法和类比法214

小结215

思考与练习题215

附录　本课程中常用的基础知识217

附录A　磁场及其基本物理量217

附录B　安培定律及电磁感应定律219

附录C　常用铁磁材料及其特性220

附录D　磁路的概念和基本定律225

参考文献231