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第一章 “电”“磁”话古1

第一节 中国古代的电学1

一、“雷”“电”训诂1

二、中国古代对“雷”“电”的观察和描述2

三、中国古代对摩擦电的观察和描述4

第二节 西方古代对“电”的观察4

第三节 中国古代的磁学5

一、“磁”字溯源5

二、中国古代关于磁石性能的观察研究6

1.磁石吸铁6

2.磁石极性6

3.关于磁力不受媒质影响和磁屏蔽作用6

三、指南针的发明及应用6

1.司南7

2.指南鱼和指北龟7

3.指南针及罗盘8

4.指南针、罗盘在航海上的应用8

第四节 西方古代的磁学9

第五节 小结10

第二章 探索者的足迹——从吉尔伯特到法拉第11

第一节 电学、磁学泰斗吉尔伯特11

第二节 捕雷役电的巨人富兰克林14

第三节 将电学插上数学翅膀的库仑15

第四节 打开动电大门的伽伐尼和伏特17

第五节 现代电磁学的奠基人——奥斯特、安培和欧姆20

第六节 “最大的电学家”法拉第22

第七节 小结24

第三章 电机的萌芽及诞生25

第一节 前言25

第二节 直流发电机的诞生25

一、发电机的始祖——法拉第圆盘式发电机25

二、“来路不明”的发电机——P.M.发电机26

三、往复式发电机雏形——内格罗发电机26

四、现代直流发电机雏形——皮克西手摇发电机和萨克斯顿手摇发电机27

五、第一批走出实验室的直流发电机——克拉克手摇发电机和雅可比手摇发电机27

六、第一台多极直流发电机——施特纳手摇发电机28

七、第一台多电枢直流发电机——惠斯通手摇发电机29

八、第一台实用直流发电机——伍尔里奇直流发电机29

九、开启发电机应用大门的发电机——诺莱-霍姆斯蒸汽机驱动发电机29

第三节 直流电动机的诞生31

一、电磁铁发明简史31

二、电动机的始祖——法拉第电动机32

三、巴洛星形轮电动机33

四、斯特金电动机34

五、捷德里克电动机34

六、亨利摆动式电动机和内格罗摆动式电动机34

七、现代旋转电动机的雏形——里奇电动机35

八、开电动机应用先河的达文波特电动机36

九、涅瓦河上电动船37

十、佩奇的电动机和电动机车37

十一、惠斯通偏心式电动机38

十二、其他电动机39

十三、小结44

第四节 电机的改进44

一、电机可逆性原理的发现44

二、电源问题迎刃而解45

三、励磁方式的进展46

四、电机结构的改进47

1.电枢绕组47

2.铁心49

3.其他50

第五节 旋转磁场的发现和感应电动机的诞生50

一、阿拉果圆盘51

二、贝利旋转磁力实验51

三、费拉里斯两相感应电动机52

四、特斯拉和他的感应电动机53

五、多利沃-多布罗夫斯基鼠笼式电动机54

六、其他多相感应电动机55

七、单相感应电动机56

第六节 同步电机的诞生57

一、同步发电机57

1.单相同步发电机57

2.两相同步发电机59

3.三相同步发电机60

二、同步电动机62

第四章 汽轮发电机发展史64

第一节 发展历程64

一、初创阶段（1884—1900）64

二、空气冷却阶段（1901—1925）66

三、氢气冷却阶段（1926—1954）69

四、高速发展阶段（1955—1976）71

五、平稳发展时期（1977—2014）74

第二节 冷却技术发展史76

一、空气冷却76

二、氢气冷却77

三、水冷却78

四、蒸发冷却82

五、超导汽轮发电机83

第三节 汽轮发电机结构的发展85

一、转子85

1.转轴85

2.护环86

3.转子绕组87

4.风扇87

二、定子绕组87

三、隔振结构88

第四节 励磁系统的发展89

一、直流发电机励磁方式89

二、离子励磁方式89

三、晶闸管励磁方式90

第五节 汽轮发电机的技术经济性90

一、额定频率90

二、额定电压91

三、单机容量91

四、损耗及效率91

五、利用系数、材料消耗率及造价93

第六节 汽轮发电机发展近况95

一、20世纪80年代—21世纪初世界汽轮发电机工业的特点95

1.单机容量增长势头受到遏制95

2.一些公司汽轮发电机产量急剧下降，生产严重萎缩95

3.中国汽轮发电机工业异军突起，领跑全球95

4.欧美公司并购重组，形成三大垄断集团95

5.核电机组从高速度发展迅速回落，再逐渐复苏96

6.空冷汽轮发电机东山再起96

7.超高电压汽轮发电机诞生96

8.产品“三化”水平提高，模块化设计技术得以推广应用97

9.汽轮发电机调峰运行技术发展较快97

10.发展在线监测和事故诊断技术，不断提高机组运行可靠性97

二、汽轮发电机冷却技术97

三、汽轮发电机结构97

1.总体布置97

2.定子97

3.转子98

4.其他98

四、技术经济性98

1.单机容量和电压水平98

2.损耗和效率98

3.运行可靠性98

第五章 水轮发电机发展史99

第一节 国外水电开发简史99

一、美国的水电开发99

二、加拿大的水电开发103

三、苏联的水电开发104

四、欧洲的水电开发（不包括苏联）106

五、日本的水电开发107

六、其他一些国家的水电开发108

第二节 水轮机发明小史109

一、古代水轮和水力机具109

1.中国古代的水轮和水力机具109

2.西方古代的水轮和水力机具112

二、现代水轮机的诞生和形成112

1.混流式水轮机114

2.轴流式水轮机115

3.冲击式水轮机115

4.斜流式水轮机116

5.贯流式水轮机116

6.早期水轮机水力设计理论118

第三节 水轮发电机发展历程118

一、初创阶段（1891—1920）118

1.德国劳芬水电厂水轮发电机119

2.交直流之战和美国尼亚加拉瀑布Adams电站5000hp水轮发电机119

3.直流水轮发电机122

二、技术成长期（1921—1950）123

1.加拿大Queenston电站水轮发电机123

2.苏联第聂伯电站水轮发电机125

3.美国大古力第一、第二电厂水轮发电机125

三、高速发展期（1951—1984）127

1.苏联古比雪夫电站123.5 MV·A水轮发电机131

2.瑞典斯托诺福电站150MV·A水轮发电机131

3.苏联布拉兹克电站225MW水轮发电机132

4.苏联克拉斯诺雅尔斯克电站500MW水轮发电机132

5.美国大古力第三电厂600MW和700MW水轮发电机133

6.苏联萨彦-舒申斯克电站640MW水轮发电机134

7.巴西-巴拉圭伊泰普电站700MW水轮发电机134

8.委内瑞拉古里第二电站630MW水轮发电机135

四、平稳发展阶段（1985—2010）136

1.瑞士Bieudron电站465MV·A高速水轮发电机136

2.中国二滩电站550MW水轮发电机139

3.中国李家峡电站400MW蒸发冷却水轮发电机139

4.中国三峡电站700MW水轮发电机140

第四节 水轮发电机结构的发展141

一、总体布置141

二、定子145

1.定子机座145

2.定子铁心147

3.定子绕组147

三、机架147

四、转子149

1.转子支架149

2.转子磁轭152

3.转子磁极153

4.转轴154

五、推力轴承155

1.推力轴承支承结构155

2.推力轴瓦159

第六章 变压器发展史162

第一节 变压器发明简史162

一、变压器的雏形——感应线圈162

二、高兰德—吉布斯二次发电机165

三、齐伯诺夫斯基—德里—布拉希（Z-D-B）变压器166

四、变压器技术在美国的传播和发展169

五、三相变压器的诞生172

六、其他变压器173

第二节 变压器技术的发展174

一、变压器技术发展历程174

1.探索、初创阶段（1831—1900）174

2.技术成长、成熟阶段（1901—1950）175

3.高速发展阶段（1951—1980）177

4.平稳发展阶段（1981—2012）177

二、变压器结构型式的发展178

三、铁心结构181

四、线圈及线圈绝缘182

1.线圈绝缘182

2.线圈结构183

五、油箱及其他结构件184

1.油箱184

2.其他结构件185

六、变压器的冷却186

第七章 交流感应电动机发展史189

第一节 交流感应电动机的萌芽和诞生189

第二节 交流感应电动机的兴起和发展（1887—1900）190

一、美国交流感应电动机技术的兴起和发展190

二、欧洲交流感应电动机技术的兴起和发展192

三、产品发展193

1.难断的公案——双鼠笼电动机是谁发明的193

2.绕线转子感应电动机193

3.多转速电动机194

四、小结194

第三节 感应电动机技术发展和成熟时期（1901—1950）194

一、感应电动机理论的发展194

二、感应电动机起动技术的发展194

1.鼠笼式电动机起动法194

2.绕线式电动机起动法196

3.鼠笼式电动机和绕线式电动机均可采用的起动法196

4.特殊起动法196

5.特殊笼型电动机199

三、感应电动机变速及调速技术的发展200

1.变极变速电动机201

2.变压调速201

3.副边绕组串电阻调速201

4.变频调速法201

5.双电动机串级调速法201

6.亨特串级调速电动机202

7.改变相数变速202

8.改接发电机的变频变速202

9.变相—变频组合调速203

10.乔治斯多相换向器式电动机203

11.温特—艾切贝格三相换向器式电动机203

12.刷移式三相换向器式电动机203

13.带磁场调速的多相换向器式电动机204

14.克莱默机械串级调速系统和谢尔必斯系统204

15.谢尔必斯调速传动系统205

16.马沃双转子电动机205

四、感应电动机结构和冷却技术的发展206

1.感应电动机的结构防护型式206

2.感应电动机结构的发展206

3.感应电动机冷却技术的发展207

五、感应电动机产品的发展208

1.感应电动机实现系列化、规范化及标准化208

2.研制成功一批大型电动机209

3.电动机体积缩小，重量减轻209

第四节 感应电动机技术平稳发展时期（1951—2010）211

一、交流电动机理论的发展211

1.交流电机绕组理论的研究和应用211

2.感应电动机杂散损耗的研究212

3.感应电动机调速、控制技术的研究213

4.通风发热冷却技术214

二、产品发展特点及趋势214

1.增加电动机品种，提高电动机的适用性和专用性214

2.缩小体积，减轻质量215

3.电动机效率的改善和高效率电动机215

4.机电一体化和电动机的智能化215

5.提高运行可靠性，延长使用寿命215

第五节 小结216

第八章 直流电机发展史217

第一节 有关直流电机萌芽和诞生的早期事件217

一、直流电动机217

二、直流发电机217

三、直流发电机和直流电动机217

第二节 直流电机成长、定型时期（1821—1895）218

一、直流电机理论的发展218

二、直流电机结构的改进219

1.电枢219

2.磁极221

3.轴222

4.电刷222

三、产品发展222

1.直流发电机222

2.直流电动机225

第三节 直流电机平稳发展时期（1896—1960）226

一、概述226

二、直流电机换向理论的发展227

三、直流电机技术的发展227

1.绝缘材料和电工钢片的进展227

2.直流电机结构的改进227

3.通风冷却228

四、产品开发228

第四节 直流电动机图变发展阶段（1961—2010）232

一、与时俱进求生存求发展232

二、直流电动机产品发展233

1.中小型直流电动机233

2.起重冶金用直流电动机234

3.无刷直流电动机234

4.大型直流电动机235

第五节 小结237

第九章 电机理论的发展238

第一节 电路理论及电机电磁场理论的发展238

一、电路理论的发展238

1.电路理论的形成238

2.交流电路计算理论的进展238

二、电机电磁场理论的发展240

1.麦克斯韦电磁场理论的建立240

2.电机电磁场理论的研究进展241

3.中国学者的贡献243

第二节 电机基础理论的进展243

一、电机原理探索243

二、电机理论的探索和形成244

1.直流电机理论的探索及形成244

2.交流电机理论的形成246

三、电机统一理论和原型电机248

四、机电能量转换249

五、电机数值计算及仿真250

第三节 电子电机学的建立250

第四节 直流电机换向理论的发展251

第五节 电子计算机在电机设计计算中的应用和电机CAD252

一、计算机在电机设计计算中的应用252

1.设计计算252

2.设计综合253

3.优化设计253

二、计算机辅助设计（CAD）253

第十章 电机材料的发展255

第一节 软磁材料255

一、纯铁、软钢及无硅钢255

二、硅钢片256

1.热轧硅钢片256

2.冷轧无取向硅钢片257

3.冷轧取向硅钢片257

三、铁镍合金（坡莫合金）260

四、铁铝合金260

五、非晶合金262

六、微晶合金263

七、铁心钢片绝缘层263

第二节 永磁材料264

一、天然磁石264

二、碳钢264

三、钨钢264

四、铬钢264

五、钴钢264

六、铝镍钴磁石265

七、铁氧体永磁材料266

八、MT磁钢267

九、非铁合金永磁材料267

十、稀土永磁材料268

第三节 导电材料269

一、铜269

二、铝271

1.铝的发明简史271

2.铝作为导电材料在电机中的应用272

三、超导电材料274

第十一章 电机绝缘的发展277

第一节 电机绝缘材料277

一、电机绝缘材料的发展历程277

1.电绝缘材料的萌芽（1890年以前）277

2.电机绝缘材料的成长、成熟期（1890—1945）277

3.电机绝缘材料大发展时期（1946—1980）278

4.电机绝缘材料平稳发展时期（1981年以后）278

二、气体绝缘材料278

三、液体绝缘材料279

1.矿物油279

2.合成油279

四、矿物绝缘材料280

1.云母及云母制品280

2.橡胶280

3.塑料281

4.纤维283

第二节 电机绝缘结构及工艺的发展285

一、大电机主绝缘结构及工艺的发展285

1.大电机主绝缘系统材料的沿革285

2.大电机主绝缘结构及工艺的发展286

二、中小型电机绝缘的发展289

三、电线用绝缘的进展290

第十二章 国外电机制造企业发展简史291

一、电机制造企业的萌芽及诞生291

二、美国三大电气公司的兴建和发展293

1.美国通用电气公司293

2.西屋电气公司296

3.阿里斯—查摩公司297

三、苏联电机企业的发展297

四、德国西门子公司和德国通用电气公司299

1.德国西门子公司299

2.德国通用电气公司301

五、阿西亚·布朗—波维里集团302

六、法国阿尔斯通公司304

七、英国电机企业的诞生和变迁305

1.英国电气公司305

2.茂伟电气公司306

3.英国汤姆逊—休斯敦公司307

4.英国联合电气工业公司307

5.英国通用电气公司308

6.帕森斯公司309

八、日本四大电气公司的建立和发展310

1.株式会社日立制造所310

2.东芝电气公司310

3.三菱电机公司312

4.富士电气公司313

第十三章 中国电机工业史314

第一节 中国水电设备工业史314

一、惨淡荒凉步履维艰——新中国成立前的水电设备工业314

1.新中国成立前的水力发电业314

2.新中国成立前的水电设备制造工业315

二、新中国成立后水电设备工业的发展321

1.恢复、筹建阶段（1949—1953）321

2.蓬勃发展阶段（1954—1960）322

3.独立开发，曲折前进阶段（1961—1976）323

4.面向世界阔步前进阶段（1977—2000）326

5.由大变强屡创辉煌（2001—2014）328

三、新中国成立后水电设备技术的发展329

1.典型产品的开发329

2.品种发展344

3.中小型水电机组的发展345

4.阀门和控制设备的发展345

5.科学技术水平的提高351

第二节 中国汽轮发电机工业史353

一、中国火力发电史略353

1.新中国成立前的中国火力发电业353

2.新中国成立后火力发电工业的发展356

二、新中国成立前的中国汽轮发电机制造业358

三、新中国成立后汽轮发电机工业的发展358

1.汽轮发电机工业的初创阶段（1949—1957）358

2.汽轮发电机工业的形成发展阶段（1958—1965）359

3.“文革”时期的汽轮发电机工业（1966—1976）361

4.改革开放初期的中国汽轮发电机工业（1977—1985）363

5.走向世界欣欣向荣的中国汽轮发电机工业（1986年以后）364

第三节 中国小型电机工业发展史373

一、新中国成立前的中国电机工业373

1.中国电机工业的萌芽及发展373

2.产品发展377

二、新中国成立后的中国小型电机工业379

1.发展历程379

2.产品发展385

三、小结389

第四节 中国典型电机企业发展历程390

1.东方电机厂390

2.哈尔滨电机厂392

3.上海电机厂393

4.北京重型电机厂394

5.南京汽轮电机厂395

6.武汉汽轮发电机厂395

7.天津发电设备厂396

8.重庆水轮机厂397

9.杭州发电设备厂397

10.湘潭电机厂398

11.沈阳电机厂399

12.大连电机厂400

13.佳木斯电机厂400

14.重庆电机厂401

15.昆明电机厂402

16.天津市电机总厂402

17.西安电机厂403

18.博山电机厂和张店电机厂403

19.合肥电机厂404

20.长沙电机厂405

21.上海先锋电机厂405

22.上海南洋电机厂406

23.上海革新电机厂406

24.上海五一电机厂407

25.上海跃进电机厂408

26.上海人民电机厂408

27.兰州电机厂409

28.闽东电机厂和福安电机409

29.上海电器科学研究所410

第五节 灿若星辰的中国早期著名电机人物411

一、中国早期著名电机教育家和电机学者411

1.文理融通、学贯中西的学术泰斗——顾毓琇411

2.蜚声中外的电机学家——萨本栋412

3.创办四所大学电机系的电机教育家——赵师梅413

4.清华大学电机系的奠基人——章名涛413

5.桃李满天下的电机教授——曹凤山414

6.中国电机工程教育的一代宗师——钟兆琳414

7.终生献身浙江大学的名师——王国松414

8.风雨载途、诲教四方的电学大师——王际强415

9.享誉世界的电机学家——高景德415

10.德高望重的电工理论大师——江泽佳415

11.中国自编出版中文电机教材第一人——吴大榕416

12.著名电机学者——程福秀416

13.中国直线电机理论开拓者——艾维超416

14.中国电机瞬态分析的开拓者之一——曾继铎417

15.中外电机学术交流的领军人物——林金铭417

16.当代电机绕组理论的集大成者——许实章417

17.双水内冷发电机技术的开拓者——郑光华418

二、中国早期电机工程专家418

1.中国电机工程先驱——恽震418

2.中国第一个自行设计交流发电机的专家——丁舜年419

3.中国第一个交流电动机系列的设计师——褚应璜419

4.电机英才——朱仁堪420

5.哈尔滨电机厂发电设备研制的领军人物——沈从龙420

6.上海电机厂双水内冷电机的开拓者——孟庆元420

7.中国现代变压器技术学术宗匠——汤明奇421

8.中国变压器技术的开拓者——杨庆龄421

9.中国现代水轮机工艺的开拓者——陶炜421

10.中国发电设备制造专家——管敦信422

11.交流电机专家——游善良422

12.水轮发电机专家——吴天霖422

13.中小型电机专家——朱春甲423

14.电机工业前辈——姚诵尧423

15.哈尔滨电机厂汽轮发电机专家——张弘夏423

三、中国电机工业的拓荒者和早期电机实业家423

1.从发明家到电机实业家——胡汝鼎423

2.学识丰厚的电机工业实业家——孙鼎424

3.中国早期官办电机工业的开拓者——俞汝鑫424

4.中国电机工业的拓荒牛——叶友才424

5.开启武汽、重水大门的湖北机械工业先驱——周仲宣425

6.自励奋发、创制中国第一台电风扇的杨济川425

7.开中国电机工业先河的实业家——钱镛森426

8.从自制电动机到创立华成电器厂——周锦水426

附录 电机历史年表428

人名索引448

中文人名索引448

西文人名索引452

俄文人名索引463

日文人名索引464

参考文献465