电机与拖动

**篇 电 机 第1章 电机的基础知识 2 1.1 课程的性质与学习方法 2 1.2 电机的分类与应用 3 1.3 电磁学的基本知识 4 1.3.1 常用基本电磁量 4 1.3.2 常用电磁定律 5 1.3.3 铁磁材料及其特性 7 习题1 9 第2章 直流电机 10 2.1 直流电机的结构 11 2.2 直流电机的工作原理 15 2.2.1 直流电动机的工作原理 15 2.2.2 直流发电机的工作原理 16 2.3 直流电机的铭牌及其参数 18 2.4 直流电机的电枢绕组 20 2.4.1 电枢绕组 20 2.4.2 单叠绕组 22 2.4.3 单波绕组 26 2.5 直流电机中的电与磁 27 2.5.1 直流电机的电枢电动势 27 2.5.2 直流电机的电枢电磁转矩 28 2.5.3 直流电机的电枢反应 29 2.6 直流电机的运行性能 36 2.6.1 直流发电机稳态运行时的基本方程式 36 2.6.2 直流发电机的运行特性 39 2.6.3 直流电动机稳态运行时的基本方程式 39 2.6.4 直流电动机的运行特性 42 习题2 43 第3章 变压器 45 3.1 变压器的结构 46 3.2 变压器的铭牌及其参数 50 3.3 变压器的空载运行 52 3.3.1 变压器空载运行时的电磁关系 52 3.3.2 电磁量的参考方向 54 3.3.3 变压器的感应电动势 54 3.3.4 变压器的空载电流与损耗 55 3.3.5 变压器空载运行时电动势方程、 相量图与等效电路 56 3.4 变压器的负载运行 60 3.4.1 变压器负载运行时的电磁关系 61 3.4.2 变压器负载运行时电动势、磁动势的平衡方程 62 3.4.3 变压器的折算 63 3.4.4 变压器负载运行时的相量图与等效电路 65 3.4.5 标幺值 68 3.5 变压器参数的测定 70 3.5.1 空载试验 70 3.5.2 短路试验 72 3.6 变压器的运行特性 74 3.6.1 电压变化率与外特性 74 3.6.2 效率与效率特性 77 3.7 三相变压器与联结组 78 3.8 特种变压器 84 3.8.1 自耦变压器 84 3.8.2 互感器 86 习题3 88 第4章 三相异步电动机 92 4.1 三相异步电动机的基本结构 93 4.2 三相异步电动机的基本工作原理 95 4.3 三相异步电动机的铭牌及其参数 99 4.4 三相异步电机的定子绕组 103 4.4.1 三相异步电机的相关概念 103 4.4.2 三相单层绕组 105 4.4.3 三相双层绕组 107 4.5 三相异步电机定子绕组的感应电动势 108 4.5.1 定子绕组线圈的感应电动势 109 4.5.2 定子绕组线圈组的感应电动势 111 4.5.3 定子绕组一相绕组的感应电动势 112 4.6 三相异步电机定子绕组的磁动势 115 4.6.1 单相绕组的脉动磁动势 115 4.6.2 三相绕组的旋转磁动势 119 4.7 三相异步电动机的空载运行 121 4.7.1 空载运行时的电磁关系 121 4.7.2 空载运行时的电压平衡方程式与等效电路 122 4.8 三相异步电动机的负载运行 124 4.8.1 负载运行时的电磁关系 124 4.8.2 转子绕组各电磁量 124 4.8.3 负载运行时的磁动势平衡方程式 127 4.8.4 负载运行时的电动势平衡方程式 128 4.9 三相异步电动机的折算、等效电路和相量图 128 4.9.1 折算 128 4.9.2 等效电路 130 4.9.3 相量图 131 4.10 三相异步电动机的功率和转矩 132 4.10.1 功率关系 132 4.10.2 转矩关系 133 4.10.3 三相异步电动机的工作特性 135 习题4 136 第5章 同步电机 139 5.1 同步电机的基本结构 140 5.2 同步电机的基本工作原理 141 5.3 同步电机的铭牌及其参数 142 5.4 同步发电机的空载磁场与电枢反应 144 5.4.1 同步发电机的空载磁场 144 5.4.2 对称负载时的电枢反应 145 5.5 同步电动机的电磁关系 148 5.5.1 同步电动机的磁动势 148 5.5.2 同步电动机的电动势 150 5.6 同步电动机的功率和转矩 153 5.6.1 同步电动机的功率和转矩平衡关系 153 5.6.2 有功功率的功角特性和矩角特性 153 5.7 同步电动机的工作特性和功率因数调节 155 5.7.1 同步电动机的工作特性 155 5.7.2 同步电动机的功率因数调节 156 5.7.3 V形曲线 158 习题5 159 第6章 特种电机 161 6.1 伺服电动机 162 6.1.1 直流伺服电动机 162 6.1.2 交流伺服电动机 164 6.2 测速发电机 169 6.2.1 直流测速发电机 169 6.2.2 交流异步测速发电机 170 6.2.3 交流同步测速发电机 173 6.3 步进电动机 173 6.3.1 反应式步进电动机的工作原理 173 6.3.2 步进电动机的运行状态及运行特性 176 6.3.3 伺服电动机与步进电动机的性能比较 178 习题6 180 第二篇 电 力 拖 动 第7章 电力拖动的基础知识 182 7.1 电力拖动系统的运动方程式 183 7.1.1 运动方程式 183 7.1.2 转矩正、负号的规定 184 7.1.3 复杂电力拖动系统的折算 185 7.2 负载的转矩特性 187 7.2.1 恒转矩负载特性 187 7.2.2 恒功率负载特性 188 7.2.3 泵与风机类负载特性 188 7.3 电力拖动系统稳定运行的条件 189 习题7 191 第8章 直流电动机的电力拖动 192 8.1 他励直流电动机的机械特性 193 8.1.1 机械特性的表达式 193 8.1.2 固有机械特性和人为机械特性 194 8.2 他励直流电动机的启动 197 8.2.1 降压启动 198 8.2.2 电枢回路串电阻启动 198 8.3 他励直流电动机的制动 201 8.3.1 能耗制动 201 8.3.2 反接制动 203 8.3.3 回馈制动 206 8.4 他励直流电动机的调速 207 8.4.1 评价调速的指标 208 8.4.2 调速方法 209 8.4.3 调速方式与负载特性的匹配 212 习题8 213 第9章 三相异步电动机的电力拖动 215 9.1 三相异步电动机的机械特性 216 9.1.1 机械特性的表达式 216 9.1.2 固有机械特性和人为机械特性 221 9.2 三相异步电动机的启动 223 9.2.1 三相笼型异步电动机的启动 224 9.2.2 三相绕线转子异步电动机的启动 227 9.2.3 三相异步电动机的软启动 231 9.3 三相异步电动机的制动 232 9.3.1 能耗制动 233 9.3.2 反接制动 234 9.3.3 回馈制动 237 9.3.4 软停车与软制动 238 9.4 三相异步电动机的调速 239 9.4.1 变频调速 239 9.4.2 变极调速 241 9.4.3 定子调压调速 245 9.4.4 绕线转子回路串电阻调速 247 9.4.5 绕线转子串级调速 248 习题9 251 第10章 同步电动机的电力拖动 253 10.1 同步电动机的启动 253 10.2 同步电动机的变频调速 255 10.3 同步电动机的制动系统 258 习题10 260 第11章 电力拖动系统电动机的选择 261 11.1 电动机的发热、冷却与允许温升 262 11.1.1 电动机的发热与冷却 262 11.1.2 电动机的允许温升 264 11.2 电动机的工作方式（工作制） 265 11.2.1 三种工作方式（工作制） 265 11.2.2 不同工作方式（工作制）下电动机的额定功率 266 11.3 电动机的一般选择 268 11.3.1 电动机种类的选择 268 11.3.2 电动机额定电压和额定转速的选择 270 11.4 电动机额定功率与转矩的选择 271 11.4.1 选择电动机额定功率的步骤 271 11.4.2 不同工作时间内额定功率的选择方法 271 11.4.3 温度修正 272 11.4.4 电动机额定转矩的选择 273 11.5 电动机的过载倍数与启动能力 273 习题11 274 第三篇 新能源与电机 第12章 风力发电技术及其仿真 276 12.1 风力发电技术概述 277 12.1.1 风力发电历程 277 12.1.2 风力发电原理 282 12.2 风力发电系统 284 12.2.1 独立风力发电系统 284 12.2.2 并网风力发电系统 285 12.2.3 风电并网对电力系统的影响 290 12.3 风力发电机的仿真 292 12.3.1 仿真电路与仿真参数 292 12.3.2 风机软并网仿真研究 294 习题12 296 第13章 电动汽车中的电机 298 13.1 电动汽车中的电机分类与要求 298 13.2 常用电动汽车电机的比较 300 13.3 我国主流电动汽车中的电机 302 习题13 304 附录 主要符号说明 305 参考文献 309