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第1章 电机原理入门1

1.1电机、变压器与日常生活1

1.2单位和符号的注释2

1.3旋转运动、牛顿定律及功率关系2

1.3.1角位置θ2

1.3.2角速度ω2

1.3.3角加速度α3

1.3.4转矩τ3

1.3.5牛顿旋转定律4

1.3.6功W4

1.3.7功率P5

1.4磁场5

1.4.1磁场的产生6

1.4.2磁路7

1.4.3铁磁材料的磁特性12

1.4.4铁心中的能耗15

1.5法拉第定律——时变磁场的感应电动势17

1.6导线上电磁力的产生19

1.7磁场中运动导体上的感应电动势20

1.8直线直流电机——一个简单例子21

1.8.1直线直流电机的起动21

1.8.2直线直流电机用做电动机23

1.8.3直线直流电机用做发电机24

1.8.4直线电机起动问题25

1.9单相交流电路中的有功功率、无功功率和视在功率28

1.9.1功率计算式的变形30

1.9.2复功率30

1.9.3阻抗角、电流相位角和功率之间的关系31

1.9.4功率三角形31

1.10小结32

思考题33

习题33

参考文献39

第2章 变压器40

2.1变压器在现代生活中的重要性40

2.2变压器的类型及结构41

2.3理想变压器42

2.3.1理想变压器中的功率43

2.3.2变压器的阻抗变换44

2.3.3含有理想变压器电路的分析44

2.4实际单相变压器的运行理论47

2.4.1变压器的电压比47

2.4.2实际变压器中的磁化电流49

2.4.3变压器中的电流比和标记惯例51

2.5变压器的等效电路52

2.5.1实际变压器的精确等效电路52

2.5.2变压器的近似等效电路53

2.5.3变压器模型中各参数值的确定54

2.6标幺值度量体系57

2.7变压器的电压调整率和效率61

2.7.1变压器相量图61

2.7.2变压器效率62

2.8变压器抽头和电压调整66

2.9自耦变压器67

2.9.1自耦变压器中的电压和电流关系68

2.9.2自耦变压器的视在功率定额优势69

2.9.3自耦变压器的内部阻抗71

2.10三相变压器71

2.10.1三相变压器的联结组71

2.10.2三相变压器的标幺值体系75

2.11用两台变压器实现三相变换77

2.11.1开口△（或V-V）联结78

2.11.2开口Y-开口△联结80

2.11.3斯科特-T联结81

2.11.4三相T联结81

2.12变压器额定值及相关问题83

2.12.1变压器的额定电压和频率83

2.12.2变压器的额定视在功率86

2.12.3涌流问题87

2.12.4变压器铭牌87

2.13测量用变压器88

2.14小结89

思考题89

习题90

参考文献95

第3章 交流电机基础96

3.1均匀磁场中的单个线圈96

3.1.1单个旋转线圈中的感应电动势96

3.1.2载流线圈的电磁转矩98

3.2旋转磁场100

3.2.1旋转磁场推断的证明103

3.2.2电频率与旋转磁场转速之间的关系104

3.2.3旋转磁场方向的改变105

3.3交流电机中磁动势和磁场的分布107

3.4交流电机中的感应电动势109

3.4.1二极定子上单个线圈的感应电动势109

3.4.2三相线圈组中的感应电动势111

3.4.3三相定子电势的有效值111

3.5交流电机中的电磁转矩112

3.6交流电机中的绕组绝缘114

3.7交流电机功率流程和损耗115

3.7.1交流电机中的损耗115

3.7.2功率流程图116

3.8电压调整率和转速调整率117

3.9小结117

思考题118

习题118

参考文献119

第4章 同步发电机120

4.1同步发电机的结构120

4.2同步发电机的转速123

4.3同步发电机的感应电动势124

4.4同步发电机的等效电路124

4.5同步发电机的相量图128

4.6同步发电机的功率和转矩128

4.7同步发电机的参数测量130

4.8同步发电机单机运行134

4.8.1负载变化对同步发电机单机运行的影响134

4.8.2例题解析135

4.9交流发电机的并联运行141

4.9.1投入并联的条件142

4.9.2同步发电机并联的一般操作过程143

4.9.3同步发电机的频率-有功功率特性和电压-无功功率特性144

4.9.4发电机并联在大电网上运行146

4.9.5容量相近的同步发电机并联运行分析148

4.10同步发电机暂态过程152

4.10.1同步发电机的暂态稳定性153

4.10.2同步发电机的突然短路153

4.11同步发电机的额定值156

4.11.1电压、转速和频率额定值156

4.11.2视在功率和功率因数额定值157

4.11.3同步发电机的能力曲线158

4.11.4短时运行和利用率161

4.12小结162

思考题162

习题163

参考文献168

第5章 同步电动机169

5.1电动机运行的基本原理169

5.1.1同步电动机的等效电路169

5.1.2从磁场的观点看同步电动机170

5.2同步电动机的稳态运行171

5.2.1同步电动机的转矩-转速特性曲线172

5.2.2负载变化对同步电动机的影响172

5.2.3励磁电流变化对同步电动机的影响175

5.2.4同步电动机与功率因数补偿178

5.2.5同步电容器或同步补偿机180

5.3同步电动机的起动181

5.3.1通过降低供电频率起动电动机182

5.3.2用外部原动机起动同步电动机182

5.3.3用阻尼绕组起动同步电动机183

5.3.4阻尼绕组对电动机稳定性的影响185

5.4同步发电机和同步电动机比较185

5.5同步电动机的额定值186

5.6小结186

思考题187

习题187

参考文献192

第6章 感应电动机193

6.1感应电动机结构193

6.2感应电动机中的基本概念195

6.2.1感应电动机中电磁转矩的产生195

6.2.2转子转差率概念196

6.2.3转子的电频率197

6.3感应电动机的等效电路198

6.3.1感应电动机的变压器模型198

6.3.2转子电路模型199

6.3.3最终等效电路201

6.4感应电动机中的功率和转矩201

6.4.1损耗和功率流程图202

6.4.2感应电动机中的功率和转矩203

6.4.3感应电动机等效电路中转子铜耗与转化功率的分离204

6.5感应电动机转矩-转速特性206

6.5.1基于物理学观点的电磁转矩206

6.5.2感应电动机电磁转矩表达式的推导208

6.5.3感应电动机转矩-转速特性曲线的注解211

6.5.4感应电动机中的最大（牵出）转矩212

6.6感应电动机转矩-转速特性的改变216

6.6.1通过笼型转子设计控制电动机的特性217

6.6.2深槽和双笼转子设计218

6.6.3感应电动机设计类别219

6.7感应电动机设计趋势223

6.8感应电动机的起动225

6.9感应电动机的调速228

6.9.1感应电动机变极调速229

6.9.2改变供电频率调速231

6.9.3改变供电电压调速233

6.9.4改变转子电阻调速233

6.10感应电动机固态驱动器233

6.10.1频率（速度）调节235

6.10.2电压和频率模式的选择235

6.10.3独立调整加、减速斜坡237

6.10.4电动机保护237

6.11等效电路模型参数的确定237

6.11.1空载试验237

6.11.2测取定子电阻的直流试验239

6.11.3转子堵转试验239

6.12感应发电机243

6.12.1独立运行的感应发电机243

6.12.2感应发电机的应用245

6.13感应电动机额定值246

6.14小结247

思考题248

习题249

参考文献253

第7章 直流电机基础255

7.1曲面磁极间的简单旋转回路255

7.1.1旋转回路中的感应电动势256

7.1.2旋转线圈回路输出的直流电势258

7.1.3旋转线圈回路中的电磁转矩259

7.2简单四线圈回路直流电机的换向262

7.3实际直流电机中的换向与电枢结构264

7.3.1转子线圈264

7.3.2与换向片的连接266

7.3.3叠绕组266

7.3.4波绕组270

7.3.5蛙绕组271

7.4实际电机中的换向问题272

7.4.1电枢反应272

7.4.2 Ldi/dt电势274

7.4.3换向问题的解决方法275

7.5实际直流电机中的感应电动势和电磁转矩表达式279

7.6直流电机结构282

7.6.1磁极和机座结构283

7.6.2转子或电枢结构284

7.6.3换向器和电刷284

7.6.4绕组绝缘285

7.7直流电机的功率流程和损耗286

7.7.1直流电机的损耗286

7.7.2功率流程图287

7.8小结287

思考题288

习题288

参考文献291

第8章 直流电动机和发电机292

8.1直流电动机概述292

8.2直流电动机的等效电路293

8.3直流电机的磁化曲线294

8.4他励和并励直流电动机295

8.4.1并励直流电动机的端部特性295

8.4.2并励直流电动机的非线性分析298

8.4.3并励直流电动机的调速301

8.4.4励磁回路开路的影响307

8.5永磁直流电动机308

8.6串励直流电动机310

8.6.1串励直流电动机的电磁转矩310

8.6.2串励直流电动机的端部特性310

8.6.3串励直流电动机的调速314

8.7复励直流电动机314

8.7.1积复励直流电动机的转矩-转速特性314

8.7.2差复励直流电动机的转矩-转速特性315

8.7.3复励直流电动机的非线性分析316

8.7.4积复励直流电动机的调速316

8.8直流电动机起动器317

8.8.1直流电动机的起动问题317

8.8.2直流电动机起动电路320

8.9沃德-伦纳德系统和固态电子调速器322

8.9.1保护电路环节325

8.9.2起动/停机电路环节326

8.9.3大功率电子电路环节326

8.9.4低功率电子电路环节326

8.10直流电动机效率的计算327

8.11直流发电机概述329

8.12他励发电机330

8.12.1他励直流发电机的端部特性330

8.12.2端电压的调节331

8.12.3他励直流发电机的非线性分析332

8.13并励直流发电机334

8.13.1并励发电机的建压过程334

8.13.2并励直流发电机的端部特性336

8.13.3并励直流发电机的电压调节336

8.13.4并励直流发电机的分析336

8.14串励直流发电机338

8.15积复励直流发电机339

8.15.1积复励直流发电机的端部特性339

8.15.2复励直流发电机的电压调节341

8.15.3复励直流发电机的分析341

8.16差复励直流发电机342

8.16.1差复励直流发电机的端部特性342

8.16.2差复励直流发电机的电压调节343

8.16.3差复励直流发电机的图解分析343

8.17小结344

思考题344

习题345

参考文献352

第9章 单相及特种电动机353

9.1通用电动机353

9.1.1通用电动机的应用354

9.1.2通用电动机的调速354

9.2单相感应电动机引论355

9.2.1单相感应电动机的双旋转磁场理论356

9.2.2单相感应电动机的交叉磁场理论358

9.3单相感应电动机的起动360

9.3.1绕组裂相360

9.3.2电容起动电动机362

9.3.3固定电容裂相和电容起动与电容运转电动机363

9.3.4罩极电动机364

9.3.5单相感应电动机的比较365

9.4单相感应电动机的调速365

9.5单相感应电动机的电路模型367

9.6其他类型的电动机371

9.6.1磁阻电动机372

9.6.2磁滞电动机373

9.6.3步进电动机374

9.6.4无刷直流电动机377

9.7小结379

思考题380

习题380

参考文献381

附录A三相电路382

附录B线圈节距及分布绕组398

附录C同步电机的凸极理论411

附录D常数及转换系数表417