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0绪论1

0.1电机及拖动系统发展概况1

0.2电机及拖动系统的一般分析方法1

0.3本课程的性质与任务2

0.4本课程的学习方法3

0.5本课程涉及的电磁学基本理论3

0.5.1磁的基本概念3

0.5.2磁性材料4

0.5.3电磁感应定律4

0.5.4电磁力定律5

0.5.5全电流定律6

1直流电机原理7

1.1直流电机的基本原理7

1.1.1直流电机的用途7

1.1.2基本结构7

1.1.3基本工作原理8

1.1.4铭牌数据和型号10

1.2直流电机的电枢绕组12

1.2.1概述12

1.2.2单叠绕组13

1.2.3单波绕组16

1.3直流电机的磁场18

1.3.1励磁方式18

1.3.2空载磁场19

1.3.3负载磁场和电枢反应21

1.4直流电机的感应电动势和电磁转矩22

1.4.1感应电动势22

1.4.2电磁转矩22

1.5直流电机的换向23

本章小结25

思考题与习题26

2直流电机的运行特性27

2.1直流发电机的运行原理27

2.1.1基本方程式27

2.1.2运行特性29

2.2直流电动机的运行原理32

2.2.1直流电机的可逆原理32

2.2.2基本方程式32

2.2.3工作特性35

2.3直流电动机的机械特性36

2.3.1机械特性的一般表达式36

2.3.2固有机械特性36

2.3.3人为机械特性37

2.3.4根据电机的铭牌数据估算机械特性39

2.4串励和复励直流电动机40

2.4.1串励直流电动机的机械特性40

2.4.2复励直流电动机的机械特性41

本章小结42

思考题与习题42

3直流电动机的电力拖动44

3.1电力拖动系统的运动方程式44

3.1.1运动方程式44

3.1.2单轴与多轴系统45

3.2负载的转矩特性及电力拖动系统稳定运行条件46

3.2.1负载的转矩特性46

3.2.2电力拖动系统稳定运行条件48

3.3他励直流电动机的启动51

3.3.1降压启动51

3.3.2电枢回路串电阻启动51

3.4他励直流电动机的调速54

3.4.1调速方法55

3.4.2调速性能指标58

3.4.3调速方式与负载性质的配合61

3.5他励直流电动机的制动63

3.5.1电动运行与制动运行63

3.5.2能耗制动64

3.5.3反接制动66

3.5.4回馈制动68

3.6直流电动机的四象限运行及应用分析71

3.6.1直流电动机的四象限运行71

3.6.2应用分析71

3.7其他直流电动机的电力拖动75

3.7.1并励直流电动机的电力拖动75

3.7.2串励直流电动机的电力拖动76

3.7.3复励直流电动机的电力拖动77

3.8电力拖动系统的过渡过程78

3.8.1机械过渡过程分析78

3.8.2机电过渡过程分析83

本章小结85

思考题与习题86

4变压器89

4.1变压器的工作原理与结构89

4.1.1基本工作原理89

4.1.2基本结构90

4.1.3分类和铭牌数据92

4.2单相变压器的空载运行93

4.2.1电磁关系93

4.2.2电压平衡方程式93

4.2.3等效电路和相量图95

4.3单相变压器的负载运行96

4.3.1电磁关系96

4.3.2基本方程式97

4.3.3等效电路及相量图98

4.4变压器的参数测定和标幺值102

4.4.1空载试验102

4.4.2短路试验103

4.4.3标幺值105

4.5变压器的运行特性106

4.5.1外特性106

4.5.2效率特性107

4.6三相变压器108

4.6.1磁路分析108

4.6.2绕组连接法与联结组109

4.6.3空载电动势波形112

4.6.4并联运行114

4.7特殊变压器117

4.7.1三绕组变压器117

4.7.2自耦变压器119

4.7.3电压互感器121

4.7.4电流互感器121

4.7.5其他特殊变压器122

本章小结123

思考题与习题124

5三相异步电动机的基本原理126

5.1三相异步电动机的基本原理126

5.1.1基本结构126

5.1.2铭牌数据和型号128

5.1.3基本工作原理129

5.2交流电机的定子绕组131

5.2.1交流绕组的基本知识131

5.2.2三相单层绕组133

5.2.3三相双层绕组134

5.3交流电机绕组的磁动势134

5.3.1单相绕组的磁动势——脉振磁动势134

5.3.2三相绕组的磁动势——旋转磁动势138

5.4三相交流电机绕组的电动势141

5.4.1线圈单个有效边的基波电动势141

5.4.2线圈基波电动势141

5.4.3线圈组基波电动势142

5.4.4基波相电动势143

5.4.5感应电动势与绕组交链磁通的关系143

5.4.6谐波电动势及其削弱方法143

5.5三相异步电动机的电磁关系145

5.5.1磁路分析145

5.5.2转子绕组开路时的电磁关系145

5.5.3转子绕组短路且转子堵转时的电磁关系148

5.5.4转子旋转时的电磁关系150

5.5.5笼型转子绕组的参数155

5.6三相异步电动机的功率和转矩156

5.6.1功率平衡关系156

5.6.2转矩平衡关系157

5.7三相异步电动机的工作特性158

5.7.1工作特性分析158

5.7.2工作特性测试方法159

5.8三相异步电动机的参数测定159

5.8.1空载试验159

5.8.2短路试验160

本章小结161

思考题与习题163

6三相异步电动机的电力拖动165

6.1三相异步电动机的机械特性165

6.1.1电磁转矩表达式165

6.1.2固有机械特性167

6.1.3人为机械特性169

6.1.4利用电磁转矩实用表达式计算机械特性170

6.2三相异步电动机的启动172

6.2.1直接启动的问题173

6.2.2笼型三相异步电动机的直接启动173

6.2.3笼型三相异步电动机的降压启动173

6.2.4高启动转矩的笼型三相异步电动机177

6.2.5笼型三相异步电动机的软启动179

6.2.6绕线型三相异步电动机的启动180

6.3三相异步电动机的制动184

6.3.1能耗制动184

6.3.2反接制动189

6.3.3回馈制动191

6.3.4三相异步电动机的各种运行状态193

6.4三相异步电动机的调速193

6.4.1调速方法193

6.4.2改变极对数调速195

6.4.3变频调速195

6.4.4改变转差率调速198

本章小结203

思考题与习题204

7同步电机206

7.1同步电机的基本工作原理206

7.1.1基本结构206

7.1.2基本工作原理207

7.1.3铭牌数据和型号208

7.2同步电动机的电磁关系209

7.2.1隐极同步电动机的电磁关系209

7.2.2凸极同步电动机的电磁关系210

7.3同步电动机的功率、转矩和功（矩）角特性212

7.3.1功率传递与转矩平衡212

7.3.2功（矩）角特性213

7.3.3功角的物理意义214

7.3.4稳定运行分析215

7.4功率因数调节216

7.4.1同步电动机的功率因数调节216

7.4.2 U形曲线218

7.4.3同步调相机218

7.5同步电动机的启动219

本章小结220

思考题与习题220

8微控电机222

8.1单相异步电动机222

8.1.1基本结构222

8.1.2工作原理222

8.1.3等效电路223

8.1.4启动和调速223

8.2伺服电动机226

8.2.1直流伺服电动机226

8.2.2交流伺服电动机228

8.3测速发电机230

8.3.1直流测速发电机230

8.3.2交流测速发电机231

8.4步进电动机233

8.4.1基本结构233

8.4.2工作原理234

8.4.3控制与应用235

8.5开关磁阻电动机236

8.5.1基本结构236

8.5.2工作原理236

8.5.3控制方式237

8.6力矩电动机238

8.6.1概述238

8.6.2直流力矩电动机238

8.6.3交流力矩电动机239

8.6.4使用注意事项239

8.7直线电动机239

8.7.1概述239

8.7.2直线异步电动机240

8.7.3直线直流电动机242

8.7.4直线步进电动机242

8.8无刷直流电动机243

8.8.1基本结构243

8.8.2工作原理244

8.9超声波电机245

8.9.1工作原理245

8.9.2超声波电机与传统电磁电机的比较245

8.9.3超声波电机的特点246

8.9.4超声波电机的分类及应用247

本章小结248

思考题与习题248

9电动机的选择250

9.1电力拖动系统方案的选择250

9.1.1电力拖动系统的供电电源250

9.1.2电力拖动系统的稳定性250

9.1.3调速方案的选择251

9.1.4启动、制动与正、反转方案的选择251

9.1.5电力拖动系统的经济性253

9.2电动机的一般选择253

9.2.1种类选择254

9.2.2工作条件分析254

9.2.3额定转速的选择255

9.2.4结构类型的选择256

9.3电动机的发热与温升256

9.3.1发热过程257

9.3.2冷却过程257

9.4电动机的额定功率与允许温升之间的关系258

9.4.1允许温升258

9.4.2额定功率与允许温升之间的关系258

9.5电动机额定功率的选择261

9.5.1额定功率的选择步骤261

9.5.2负载功率的计算261

9.5.3常值负载时电动机额定功率的选择262

9.5.4负载变化时电动机额定功率的选择264

9.6选择电动机额定功率的统计法和类比法265

9.6.1用统计法选择电动机的额定功率265

9.6.2用类比法选择电动机的额定功率266

本章小结266

思考题与习题266

10电机及拖动的计算机仿真268

10.1仿真的基本概念268

10.2 MATLAB简介268

10.2.1 MATLAB的功能特点269

10.2.2 MATLAB的语言特点269

10.3 MATLAB在电机及拖动课程中的应用270

10.3.1参数计算270

10.3.2曲线绘制273

10.3.3运行仿真275

思考题与习题279

参考文献280