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简介
《电机与电力拖动》的主要内容包括科学技术的发展，要求人们掌握的知识和具备的能力与素质不断提高。为适应这种发展的需要，多年来，高等教育课程体系进行了整体优化，科学协调，知识结构的重新组合和分配，这样使得原有的内容也要进行调整，在保证功能基本不变的情况下精选和提炼。电机与电力拖动是一门重要的专业基础课，也是学生专业素质形成的关键性课程，具有对象具体、理论性强又较为抽象，同时与工程实际密切相关的特点。在目前教改带来的课程教学课时大为减少，但又要保证其基本教学内容不变的情况下，我们根据培养21世纪工程应用型人才的需要，总结多年来从事本课程教学的工作，结合其课程变化和教学改革的经验，从加强能力培养，注重基础知识，面向实际应用进行了《电机与电力拖动》的编写工作。在《电机与电力拖动》的编写工作中，我们力求从应用角度出发，着重分析各种电机的工作原理和运行特性，以及电机稳态运行的基本电磁规律和能量转换规律，着重讲述电力拖动中电动机为满足不同工艺要求在起动、调速、制动等状态下的工作情况，以培养学生的工程观点和处理一些实际问题的工程分析方法。
目录
第1章 磁路
1.1 磁场的基本物理量
1.1.1 磁感应强度
1.1.2 磁通
1.1.3 磁场强度与磁导率
1.2 铁磁物质的磁性能
1.2.1 铁磁材料的高导磁性
1.2.2 铁磁材料的磁饱和性
1.2.3 铁磁材料的磁滞性
1.2.4 交变磁通下的铁芯损耗
1.3 磁路和磁路定律
1.3.1 磁路的基本概念
1.3.2 磁路的基本定律
1.4 磁路计算
1.4.1 直流磁路的计算
1.4.2 交流磁路的特点
思考题与习题
第2章 电力拖动系统的动力学基础
2.1 概述
2.2 电力拖动系统的运动方程式
2.2.1 单轴拖动系统的运动方程式
2.2.2 多轴旋转拖动系统的折算
2.2.3 平移运动系统的折算
2.2.4 升降运动系统的折算
2.3 电力拖动系统的暂态过程
2.3.1 转速变化规律n=f(t)
2.3.2 电磁转矩的变化规律T=f(t)
2.3.3 电枢电流的变化规律I_a=f(t)
2.4 生产机械的负载转矩特性
2.4.1 恒转矩负载特性
2.4.2 通风机负载特性
2.4.3 功率负载特性
思考题与习题
第3章 直流电机基本理论
3.1 直流电机的工作原理
3.1.1 直流发电机的工作原理
3.1.2 直流电动机的工作原理
3.2 直流电机的基本结构和额定值
3.2.1 直流电机的基本结构
3.2.2 直流电机的额定值
3.3 直流电机的电枢绕组
3.3.1 有关技术名词
3.3.2 单叠绕组连接示例
3.4 直流电机的磁场
3.4.1 直流电机的励磁方式
3.4.2 直流电机的空载磁场
3.4.3 直流电机负载时的磁场和电枢反应
3.5 直流电机的感应电动势和电磁转矩
3.5.1 电枢绕组的感应电动势
3.5.2 电枢绕组的电磁转矩
3.6 直流电动机稳态运行时的基本方程式和工作特性
3.6.1 直流电动机稳态运行时的基本方程式
3.6.2 直流电动机的工作特性
3.7 他励直流电动机的机械特性方程
3.8 直流发电机稳态运行时的基本方程式和运行特性
3.8.1 直流发电机稳态运行时的基本方程式
3.8.2 直流发电机的运行分析
3.9 直流电机的换向
3.9.1 直流电机的换向过程
3.9.2 直流电机的直线换向、延迟换向、超越换向
3.9.3 改善换向的方法
3.9.4 环火与补偿绕组
思考题与习题
第4章 直流电动机的电力拖动
4.1 他励直流电动机的机械特性
4.1.1 固有机械特性
4.1.2 人为机械特性
4.1.3 电力拖动系统稳定运行的条件
4.2 他励直流电动机的起动和反转
4.2.1 他励直流电动机的起动
4.2.2 他励直流电动机的反转
4.3 他励直流电动机的调速
4.3.1 电枢串电阻调速
4.3.2 弱磁调速
4.3.3 改变电枢端电压调速
4.3.4 调速的性能指标
4.4 他励直流电动机的制动
4.4.1 能耗制动
4.4.2 反接制动
4.4.3 回馈制动
4.5 串励直流电动机的电力拖动
4.5.1 串励直流电动机的机械特性
4.5.2 串励直流电动机的起动与调速
4.5.3 串励直流电动机的电气制动
思考题与习题
第5章 变压器
5.1 变压器的工作原理和结构
5.1.1 变压器的工作原理
5.1.2 变压器的分类
5.1.3 变压器的基本结构
5.1.4 变压器的额定值
5.2 变压器的空载运行
5.2.1 空载时的电磁物理现象
5.2.2 正方向规定
5.2.3 空载时的电磁关系
5.2.4 励磁电流
5.2.5 相量图、等效电路
5.3 变压器的负载运行
5.3.1 负载时的电磁物理现象
5.3.2 基本方程式
5.3.3 折算
5.3.4 折算后的基本方程式、等效电路和相量图
5.3.5 Г形等效电路和简化等效电路
5.4 变压器参数的试验测定
5.4.1 空载试验
5.4.2 短路试验
5.5 变压器的运行特性
5.5.1 外特性和电压调整率
5.5.2 损耗与效率特性
5.6 三相变压器
5.6.1 三相变压器的磁路系统
5.6.2 三相变压器的电路系统
5.6.3 三相变压器绕组联结法和磁路系统对电势波形的影响
5.6.4 变压器的并联运行
5.7 特殊变压器
5.7.1 三绕组变压器
5.7.2 自耦变压器
5.7.3 仪用互感器
思考题与习题
第6章 交流电机基础
6.1 交流电机
6.1.1 交流电机的主要形式
6.1.2 三相同步发电机
6.1.3 三相异步电动机
6.2 交流电机的绕组
6.2.1 交流电机绕组的基本要求和概念
6.2.2 三相单层绕组
6.2.3 三相双层绕组
6.3 正弦磁场下交流绕组的电动势
6.3.1 一根导体的电动势E_c
6.3.2 整距线圈的电动势
6.3.3 短距线圈的电动势
6.3.4 线圈组电动势
6.3.5 相电动势和线电动势
6.4 交流绕组中的谐波电势
6.4.1 谐波电势的影响
6.4.2 削弱谐波电势不良影响的方法
6.5 单相绕组的磁动势——脉振磁动势
6.5.1 整距集中线圈的基波磁动势
6.5.2 整距分布线圈组的磁动势
6.5.3 一组双层短距分布绕组的基波磁动势
6.5.4 相绕组的磁动势
6.6 三相绕组的磁动势——旋转磁动势
思考题与习题
第7章 异步电动机
7.1 三相异步电动机的基本结构及工作原理
7.1.1 三相异步电动机的基本结构
7.1.2 三相异步电动机的工作原理
7.1.3 三相异步电动机的铭牌和主要系列
7.2 三相异步电动机的空载运行
7.2.1 空载运行时的电磁关系
7.2.2 空载运行时定子电压平衡关系
7.3 三相异步电动机的负载运行
7.3.1 负载运行时的电磁关系
7.3.2 转子绕组各电磁量
7.3.3 磁动势平衡方程
7.3.4 电动势平衡方程
7.4 三相异步电动机的等效电路和相量图
7.4.1 折算
7.4.2 等效电路
7.5 三相异步电动机的功率和电磁转矩
7.5.1 功率平衡
7.5.2 转矩平衡
7.6 三相异步电动机的参数测定
7.6.1 空载试验
7.6.2 短路试验
7.7 单相异步电动机
7.7.1 单相异步电动机的工作原理
7.7.2 单相异步电动机的主要类型
思考题与习题
第8章 三相异步电动机的电力拖动
8.1 三相异步电动机的机械特性
8.1.1 三相异步电动机机械特性的表达式
8.1.2 机械特性
8.2 三相异步电动机的起动
8.2.1 三相异步电动机对起动的要求
8.2.2 笼型异步电动机的降压起动
8.2.3 起动性能改善的笼型异步电动机
8.2.4 绕线转子异步电动机的起动
8.3 三相异步电动机的调速
8.3.1 三相异步电动机的变极调速
8.3.2 三相异步电动机的变频调速
8.3.3 改变转差率调速
8.4 三相异步电动机的制动
8.4.1 三相异步电动机的反接制动
8.4.2 三相异步电动机的回馈制动
8.4.3 三相异步电动机的能耗制动原理
思考题与习题
第9章 同步电机
9.1 同步电机的基本工作原理和结构
9.1.1 同步电机的工作原理
9.1.2 同步电机的基本结构
9.1.3 同步电机的励磁方式
9.1.4 额定值
9.2 同步电机的电枢反应
9.2.1 同步电机的空载磁场
9.2.2 对称三相负载时同步电机的电枢反应
9.3 同步电动机的运行分析
9.3.1 隐极同步电动机的电动势平衡方程式和相量图
9.3.2 凸极同步电动机的电动势平衡方程式和相量图
9.4 同步电动机的功率、转矩和功(矩)角特性
9.4.1 同步电动机的功率、转矩平衡方程式
9.4.2 同步电动机的功(矩)角特性
9.5 同步电动机的功率因数调节
9.6 同步电动机的起动
9.6.1 起动方法
9.6.2 异步起动过程
9.7 同步发电机的运行分析
9.7.1 同步发电机的电动势平衡方程式和相量图
9.7.2 功率、转矩平衡方程式和功(矩)角特性
9.8 同步发电机的运行特性
9.8.1 外特性
9.8.2 调整特性
9.8.3 空载特性
9.8.4 短路特性
9.8.5 零功率因数负载特性
9.9 同步发电机与电网的并联运行
9.9.1 并联运行的条件
9.9.2 投入并联的方法
9.9.3 有功功率的调节
9.9.4 静态稳定
9.10 同步发电机的不对称运行
9.10.1 对称分量法
9.10.2 同步发电机的各相序阻抗和等效电路
9.10.3 同步发电机的单相短路
9.10.4 同步发电机的线间短路
思考题与习题
第10章 控制电机
10.1 步进电动机
10.1.1 基本结构
10.1.2 基本工作原理
10.2 伺服电动机
10.2.1 直流伺服电动机
10.2.2 交流伺服电动机
10.3 测速发电机
10.3.1 直流测速发电机
10.3.2 交流测速发电机
10.4 自整角机
10.4.1 力矩式自整角机
10.4.2 控制式自整角机
10.5 旋转变压器
10.5.1 基本结构
10.5.2 基本工作原理
思考题与习题
第11章 电力拖动系统中电动机的选择
11.1 电动机选择的基本要求与主要内容
11.1.1 基本要求
11.1.2 主要内容
11.2 电动机的发热和冷却过程
11.3 电动机的工作制
11.4 电动机的额定功率和实际功率
11.4.1 电动机的额定功率
11.4.2 电动机的实际功率
11.5 恒定负载电动机额定功率的选择
11.5.1 连续运行工作制电动机的选择
11.5.2 短时工作制(S_2)电动机额定功率的选择
11.5.3 断续周期工作制(S_3)电动机额定功率的选择
11.6 周期性变动负载电动机额定功率的选择
11.6.1 电动机额定功率的选择
11.6.2 须考虑起动、制动和停机过程时发热公式的修正
思考题与习题
实验一 直流并励电动机
实验二 直流发电机
实验三 单相变压器
实验四 三相变压器
实验五 绕线式三相异步电动机
实验六 鼠笼式三相异步电动机
实验七 三相同步电动机
实验八 三相同步发电机
部分习题答案
参考文献
1.1 磁场的基本物理量
1.1.1 磁感应强度
1.1.2 磁通
1.1.3 磁场强度与磁导率
1.2 铁磁物质的磁性能
1.2.1 铁磁材料的高导磁性
1.2.2 铁磁材料的磁饱和性
1.2.3 铁磁材料的磁滞性
1.2.4 交变磁通下的铁芯损耗
1.3 磁路和磁路定律
1.3.1 磁路的基本概念
1.3.2 磁路的基本定律
1.4 磁路计算
1.4.1 直流磁路的计算
1.4.2 交流磁路的特点
思考题与习题
第2章 电力拖动系统的动力学基础
2.1 概述
2.2 电力拖动系统的运动方程式
2.2.1 单轴拖动系统的运动方程式
2.2.2 多轴旋转拖动系统的折算
2.2.3 平移运动系统的折算
2.2.4 升降运动系统的折算
2.3 电力拖动系统的暂态过程
2.3.1 转速变化规律n=f(t)
2.3.2 电磁转矩的变化规律T=f(t)
2.3.3 电枢电流的变化规律I_a=f(t)
2.4 生产机械的负载转矩特性
2.4.1 恒转矩负载特性
2.4.2 通风机负载特性
2.4.3 功率负载特性
思考题与习题
第3章 直流电机基本理论
3.1 直流电机的工作原理
3.1.1 直流发电机的工作原理
3.1.2 直流电动机的工作原理
3.2 直流电机的基本结构和额定值
3.2.1 直流电机的基本结构
3.2.2 直流电机的额定值
3.3 直流电机的电枢绕组
3.3.1 有关技术名词
3.3.2 单叠绕组连接示例
3.4 直流电机的磁场
3.4.1 直流电机的励磁方式
3.4.2 直流电机的空载磁场
3.4.3 直流电机负载时的磁场和电枢反应
3.5 直流电机的感应电动势和电磁转矩
3.5.1 电枢绕组的感应电动势
3.5.2 电枢绕组的电磁转矩
3.6 直流电动机稳态运行时的基本方程式和工作特性
3.6.1 直流电动机稳态运行时的基本方程式
3.6.2 直流电动机的工作特性
3.7 他励直流电动机的机械特性方程
3.8 直流发电机稳态运行时的基本方程式和运行特性
3.8.1 直流发电机稳态运行时的基本方程式
3.8.2 直流发电机的运行分析
3.9 直流电机的换向
3.9.1 直流电机的换向过程
3.9.2 直流电机的直线换向、延迟换向、超越换向
3.9.3 改善换向的方法
3.9.4 环火与补偿绕组
思考题与习题
第4章 直流电动机的电力拖动
4.1 他励直流电动机的机械特性
4.1.1 固有机械特性
4.1.2 人为机械特性
4.1.3 电力拖动系统稳定运行的条件
4.2 他励直流电动机的起动和反转
4.2.1 他励直流电动机的起动
4.2.2 他励直流电动机的反转
4.3 他励直流电动机的调速
4.3.1 电枢串电阻调速
4.3.2 弱磁调速
4.3.3 改变电枢端电压调速
4.3.4 调速的性能指标
4.4 他励直流电动机的制动
4.4.1 能耗制动
4.4.2 反接制动
4.4.3 回馈制动
4.5 串励直流电动机的电力拖动
4.5.1 串励直流电动机的机械特性
4.5.2 串励直流电动机的起动与调速
4.5.3 串励直流电动机的电气制动
思考题与习题
第5章 变压器
5.1 变压器的工作原理和结构
5.1.1 变压器的工作原理
5.1.2 变压器的分类
5.1.3 变压器的基本结构
5.1.4 变压器的额定值
5.2 变压器的空载运行
5.2.1 空载时的电磁物理现象
5.2.2 正方向规定
5.2.3 空载时的电磁关系
5.2.4 励磁电流
5.2.5 相量图、等效电路
5.3 变压器的负载运行
5.3.1 负载时的电磁物理现象
5.3.2 基本方程式
5.3.3 折算
5.3.4 折算后的基本方程式、等效电路和相量图
5.3.5 Г形等效电路和简化等效电路
5.4 变压器参数的试验测定
5.4.1 空载试验
5.4.2 短路试验
5.5 变压器的运行特性
5.5.1 外特性和电压调整率
5.5.2 损耗与效率特性
5.6 三相变压器
5.6.1 三相变压器的磁路系统
5.6.2 三相变压器的电路系统
5.6.3 三相变压器绕组联结法和磁路系统对电势波形的影响
5.6.4 变压器的并联运行
5.7 特殊变压器
5.7.1 三绕组变压器
5.7.2 自耦变压器
5.7.3 仪用互感器
思考题与习题
第6章 交流电机基础
6.1 交流电机
6.1.1 交流电机的主要形式
6.1.2 三相同步发电机
6.1.3 三相异步电动机
6.2 交流电机的绕组
6.2.1 交流电机绕组的基本要求和概念
6.2.2 三相单层绕组
6.2.3 三相双层绕组
6.3 正弦磁场下交流绕组的电动势
6.3.1 一根导体的电动势E_c
6.3.2 整距线圈的电动势
6.3.3 短距线圈的电动势
6.3.4 线圈组电动势
6.3.5 相电动势和线电动势
6.4 交流绕组中的谐波电势
6.4.1 谐波电势的影响
6.4.2 削弱谐波电势不良影响的方法
6.5 单相绕组的磁动势——脉振磁动势
6.5.1 整距集中线圈的基波磁动势
6.5.2 整距分布线圈组的磁动势
6.5.3 一组双层短距分布绕组的基波磁动势
6.5.4 相绕组的磁动势
6.6 三相绕组的磁动势——旋转磁动势
思考题与习题
第7章 异步电动机
7.1 三相异步电动机的基本结构及工作原理
7.1.1 三相异步电动机的基本结构
7.1.2 三相异步电动机的工作原理
7.1.3 三相异步电动机的铭牌和主要系列
7.2 三相异步电动机的空载运行
7.2.1 空载运行时的电磁关系
7.2.2 空载运行时定子电压平衡关系
7.3 三相异步电动机的负载运行
7.3.1 负载运行时的电磁关系
7.3.2 转子绕组各电磁量
7.3.3 磁动势平衡方程
7.3.4 电动势平衡方程
7.4 三相异步电动机的等效电路和相量图
7.4.1 折算
7.4.2 等效电路
7.5 三相异步电动机的功率和电磁转矩
7.5.1 功率平衡
7.5.2 转矩平衡
7.6 三相异步电动机的参数测定
7.6.1 空载试验
7.6.2 短路试验
7.7 单相异步电动机
7.7.1 单相异步电动机的工作原理
7.7.2 单相异步电动机的主要类型
思考题与习题
第8章 三相异步电动机的电力拖动
8.1 三相异步电动机的机械特性
8.1.1 三相异步电动机机械特性的表达式
8.1.2 机械特性
8.2 三相异步电动机的起动
8.2.1 三相异步电动机对起动的要求
8.2.2 笼型异步电动机的降压起动
8.2.3 起动性能改善的笼型异步电动机
8.2.4 绕线转子异步电动机的起动
8.3 三相异步电动机的调速
8.3.1 三相异步电动机的变极调速
8.3.2 三相异步电动机的变频调速
8.3.3 改变转差率调速
8.4 三相异步电动机的制动
8.4.1 三相异步电动机的反接制动
8.4.2 三相异步电动机的回馈制动
8.4.3 三相异步电动机的能耗制动原理
思考题与习题
第9章 同步电机
9.1 同步电机的基本工作原理和结构
9.1.1 同步电机的工作原理
9.1.2 同步电机的基本结构
9.1.3 同步电机的励磁方式
9.1.4 额定值
9.2 同步电机的电枢反应
9.2.1 同步电机的空载磁场
9.2.2 对称三相负载时同步电机的电枢反应
9.3 同步电动机的运行分析
9.3.1 隐极同步电动机的电动势平衡方程式和相量图
9.3.2 凸极同步电动机的电动势平衡方程式和相量图
9.4 同步电动机的功率、转矩和功(矩)角特性
9.4.1 同步电动机的功率、转矩平衡方程式
9.4.2 同步电动机的功(矩)角特性
9.5 同步电动机的功率因数调节
9.6 同步电动机的起动
9.6.1 起动方法
9.6.2 异步起动过程
9.7 同步发电机的运行分析
9.7.1 同步发电机的电动势平衡方程式和相量图
9.7.2 功率、转矩平衡方程式和功(矩)角特性
9.8 同步发电机的运行特性
9.8.1 外特性
9.8.2 调整特性
9.8.3 空载特性
9.8.4 短路特性
9.8.5 零功率因数负载特性
9.9 同步发电机与电网的并联运行
9.9.1 并联运行的条件
9.9.2 投入并联的方法
9.9.3 有功功率的调节
9.9.4 静态稳定
9.10 同步发电机的不对称运行
9.10.1 对称分量法
9.10.2 同步发电机的各相序阻抗和等效电路
9.10.3 同步发电机的单相短路
9.10.4 同步发电机的线间短路
思考题与习题
第10章 控制电机
10.1 步进电动机
10.1.1 基本结构
10.1.2 基本工作原理
10.2 伺服电动机
10.2.1 直流伺服电动机
10.2.2 交流伺服电动机
10.3 测速发电机
10.3.1 直流测速发电机
10.3.2 交流测速发电机
10.4 自整角机
10.4.1 力矩式自整角机
10.4.2 控制式自整角机
10.5 旋转变压器
10.5.1 基本结构
10.5.2 基本工作原理
思考题与习题
第11章 电力拖动系统中电动机的选择
11.1 电动机选择的基本要求与主要内容
11.1.1 基本要求
11.1.2 主要内容
11.2 电动机的发热和冷却过程
11.3 电动机的工作制
11.4 电动机的额定功率和实际功率
11.4.1 电动机的额定功率
11.4.2 电动机的实际功率
11.5 恒定负载电动机额定功率的选择
11.5.1 连续运行工作制电动机的选择
11.5.2 短时工作制(S_2)电动机额定功率的选择
11.5.3 断续周期工作制(S_3)电动机额定功率的选择
11.6 周期性变动负载电动机额定功率的选择
11.6.1 电动机额定功率的选择
11.6.2 须考虑起动、制动和停机过程时发热公式的修正
思考题与习题
实验一 直流并励电动机
实验二 直流发电机
实验三 单相变压器
实验四 三相变压器
实验五 绕线式三相异步电动机
实验六 鼠笼式三相异步电动机
实验七 三相同步电动机
实验八 三相同步发电机
部分习题答案
参考文献
电机与电力拖动
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