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绪论 1

0.1 电机及电力拖动概述 1

0.2 磁场和磁路定律 2

第1章 直流电机 4

1.1 直流电机的结构及工作原理 4

1.1.1 直流电机的构造 4

1.1.2 直流电机的工作原理 7

1.1.3 直流电机的分类 8

1.1.4 直流电机的额定值 9

1.2 直流电机的电枢绕组 10

1.2.1 直流电机电枢绕组的一般介绍 10

1.2.2 直流电机电枢绕组的基本形式 11

1.2.3 不同绕组的适用范围 17

1.3 直流电机的磁场 17

1.3.1 直流电机的空载磁场 17

1.3.2 直流电机负载时的磁场及电枢反应 19

1.4 感应电动势和电磁转矩的计算 22

1.4.1 感应电动势的计算 22

1.4.2 电磁转矩的计算 23

1.4.3 电磁功率的计算 24

1.5 直流电机的换向 25

1.5.1 换向的电磁理论 25

1.5.2 改善换向的方法 28

1.5.3 环火及补偿绕组 29

1.6 直流发电机 30

1.6.1 直流发电机的基本方程式 30

1.6.2 他励发电机的特性 32

1.6.3 并励发电机 35

1.7 直流电动机 37

1.7.1 直流电动机的基本方程式 37

1.7.2 他励（并励）直流电动机的工作特性 39

1.7.3 串励电动机的工作特性 41

1.7.4 复励电动机的工作特性 42

1.7.5 电动机的适用范围 42

第2章 直流电动机的电力拖动 45

2.1 电力拖动系统动力学 45

2.1.1 运动方程式 45

2.1.2 运动方程式中转矩正负号的规定 46

2.1.3 工作机构转矩和转动惯量的折算 46

2.2 生产机械的负载转矩特性 51

2.2.1 恒转矩负载特性 51

2.2.2 通风机与泵类的负载特性 52

2.2.3 恒功率负载特性 52

2.3 他励直流电动机的机械特性 52

2.3.1 机械特性方程式 53

2.3.2 直流电动机的固有机械特性 53

2.3.3 直流电动机的人为机械特性 54

2.3.4 机械特性的绘制 54

2.3.5 电力拖动系统稳定运行的条件 57

2.4 他励直流电机的起动 58

2.4.1 直接起动 59

2.4.2 电枢回路串电阻起动 59

2.4.3 降电枢电压起动 60

2.5 他励直流电动机的调速 60

2.5.1 调速指标 60

2.5.2 电枢串电阻调速 62

2.5.3 改变电枢电压调速 63

2.5.4 弱磁调速 64

2.6 他励直流电动机的制动 65

2.6.1 直流电动机的能耗制动 66

2.6.2 直流电动机的反接制动 68

2.6.3 直流电动机的回馈制动 69

2.7 串励直流电动机的电力拖动 70

2.7.1 串励电动机的机械特性 70

2.7.2 串励直流电动机的起动和调速 71

2.7.3 串励电动机的制动 74

2.8 复励电动机的机械特性 74

2.9 电力拖动系统的过渡过程 75

2.10 无刷直流电动机简介 77

2.10.1 无刷直流电动机的组成 77

2.10.2 无刷直流电动机的工作原理 79

2.10.3 无刷直流电动机的特点 81

2.10.4 无刷直流电动机的应用 81

第3章 变压器 84

3.1 变压器的工作原理 84

3.1.1 电压变换 85

3.1.2 电流变换 85

3.1.3 阻抗变换 85

3.1.4 电磁关系 86

3.1.5 功率关系 89

3.2 变压器的结构类型 90

3.2.1 变压器基本结构 90

3.2.2 变压器类型 91

3.2.3 变压器额定参数 92

3.3 变压器的运行分析 93

3.3.1 等效电路 93

3.3.2 基本方程式 96

3.3.3 相量图 97

3.4 变压器的参数测定与运行特性 98

3.4.1 变压器的参数测定 98

3.4.2 变压器的运行特性 101

3.5 三相变压器 103

3.5.1 三相变压器的结构类型 103

3.5.2 三相变压器的连接组 105

3.6 变压器的并联运行 109

3.7 特殊类型变压器 110

3.7.1 自耦变压器 111

3.7.2 仪用互感器 112

第4章 三相异步电动机 117

4.1 异步电动机概述 117

4.1.1 异步电动机的用途与分类 117

4.1.2 三相异步电动机的基本结构 117

4.1.3 异步电机的铭牌与额定值 119

4.2 异步电动机的工作原理和运行状态 121

4.2.1 基本工作原理 121

4.2.2 转差率 122

4.2.3 异步电动机的三种运行状态 122

4.3 交流电机的绕组 123

4.3.1 交流绕组的基础知识 123

4.3.2 交流绕组的几个基本概念 124

4.3.3 三相单层绕组 125

4.3.4 三相双层绕组 126

4.4 交流电机绕组的感应电动势 128

4.4.1 一根导体的电动势 128

4.4.2 线圈的电动势及短距系数 129

4.4.3 线圈组的感应电动势及分布系数 130

4.4.4 相绕组基波感应电动势 131

4.5 交流电机绕组的磁动势 134

4.5.1 单相绕组的磁动势——脉动磁动势 135

4.5.2 三相绕组的合成磁动势——旋转磁动势 140

4.6 三相异步电动机的空载运行与负载运行 142

4.6.1 三相异步电动机的空载运行 142

4.6.2 三相异步电动机的负载运行 144

4.7 三相异步电动机的等效电路和相量图 147

4.7.1 折算 148

4.7.2 等效电路 150

4.7.3 相量图 151

4.7.4 笼型转子的极数、相数、匝数和绕组系数 152

4.8 三相异步电动机的功率关系、转矩关系和工作特性 152

4.8.1 三相异步电动机的功率平衡和转矩平衡关系 153

4.8.2 三相异步电动机的工作特性 155

4.9 三相异步电动机的参数测定 156

4.9.1 空载实验 156

4.9.2 短路实验 157

4.10 单相异步电动机 158

4.10.1 单相异步电动机的磁动势 159

4.10.2 单相异步电动机的工作原理 160

4.10.3 单相异步电动机起动方法和分类 161

第5章 三相异步电动机的电力拖动 165

5.1 三相异步电动机的机械特性 165

5.1.1 固有机械特性 165

5.1.2 人为机械特性 169

5.2 三相异步电动机的起动 170

5.2.1 鼠笼式异步电动机的起动 171

5.2.2 深槽转子异步电动机和双笼异步电动机的起动 173

5.2.3 绕线式异步电动机的起动 174

5.3 三相异步电动机的调速 177

5.3.1 变极调速 177

5.3.2 变频调速 181

5.3.3 变转差率调速 185

5.4 三相异步电动机的制动 187

5.4.1 能耗制动 188

5.4.2 反接制动 189

5.4.3 回馈制动 190

5.5 异步电动机的各种运行状态 191

第6章 同步发电机 195

6.1 同步发电机的结构、工作原理、额定值 195

6.1.1 同步发电机的基本结构 195

6.1.2 同步发电机的基本工作原理 197

6.1.3 同步电机的运行状态 198

6.1.4 同步电机的额定值 199

6.2 同步发电机的励磁方式 200

6.2.1 直流励磁机励磁 200

6.2.2 整流器励磁 201

6.3 同步发电机的空载运行 201

6.4 同步发电机的电枢反应 202

6.4.1 I与E0同相，ψ0＝0° 202

6.4.2 I滞后于E0，90°＞ψ0＞0° 204

6.4.3 I超前E0，0°＞ψ0＞-90° 205

6.5 隐极式同步发电机的负载运行 205

6.6 凸极式同步发电机的电压方程和相量图 207

6.6.1 双反应理论 207

6.6.2 凸极同步发电机的电压方程和相量图 208

6.6.3 直轴和交轴同步电抗的意义 210

6.7 同步发电机的功率方程和转矩方程 210

6.7.1 功率方程和电磁功率 210

6.7.2 转矩方程 211

6.8 同步发电机的运行特性 211

6.8.1 外特性 211

6.8.2 调节特性 212

6.8.3 效率特性 212

6.9 同步发电机的并网运行 213

6.9.1 投入并联运行的条件 213

6.9.2 投入并联的方法 214

6.10 与无穷大电网并联时同步发电机的功角特性 216

6.11 并网运行时有功功率的调节与静态稳定 217

6.11.1 有功功率的调节 217

6.11.2 静态稳定 217

6.12 并列运行时无功功率的调节与V形曲线 219

6.12.1 无功功率的调节 219

6.12.2 同步发电机的V形曲线 220

6.13 同步发电机的三相突然短路 221

6.13.1 带阻尼绕组的同步发电机模型图 221

6.13.2 短路过程中定子绕组电抗变化过程 222

6.13.3 突然短路电流及其衰减 224

6.13.4 同步发电机突然短路对发电机和电力系统的影响 225

第7章 同步电动机及电力拖动 228

7.1 同步电动机的结构和额定值 228

7.1.1 同步电动机的结构 228

7.1.2 同步电动机的额定值 228

7.2 同步电动机的电势方程式和向量图 229

7.2.1 同步电机的三种状态 229

7.2.2 同步电动机的电压方程和相量图 230

7.3 同步电动机的功率和转矩 232

7.3.1 功率平衡方程式 232

7.3.2 转矩平衡方程式 232

7.4 同步电动机的功角特性和功率因数调节 232

7.4.1 功角特性 233

7.4.2 同步电动机的无功功率调节 233

7.4.3 同步电动机的V形曲线 234

7.5 同步电动机的起动和制动 235

7.5.1 起动方法 235

7.5.2 同步电动机的制动 236

7.6 同步电动机的调速 236

7.6.1 同步电动机的变频调速 236

7.6.2 自控式同步电动机调速系统 237

7.7 同步调相机 238

7.7.1 同步调相机的工作原理 238

7.7.2 调相机在电网的安装方式 239

7.7.3 调相机的额定值和特点 240

第8章 电力拖动系统中电动机的选择 242

8.1 电动机选择的主要内容 242

8.1.1 电动机种类的选择 242

8.1.2 电动机额定功率的选择 243

8.1.3 电动机额定电压的选择 243

8.1.4 电动机额定转速的选择 243

8.1.5 电动机结构形式的选择 244

8.1.6 电动机安装形式的选择 244

8.1.7 电动机工作制的选择 244

8.1.8 电动机型号的选择 244

8.2 电动机的发热和冷却 244

8.2.1 温升 244

8.2.2 冷却 246

8.3 电动机的工作制 246

8.3.1 连续工作制（S1） 246

8.3.2 短时工作制（S2） 247

8.3.3 断续周期工作制（S3） 247

8.4 电动机的额定功率和允许输出功率 248

8.4.1 电动机额定功率的确定 248

8.4.2 电动机的允许输出功率 249

8.5 连续工作制电动机额定功率的选择 250

8.5.1 长期恒定负载连续工作制电动机额定功率的选择 250

8.5.2 周期性变动负载连续工作制电动机额定功率的选择 250

8.5.3 起动、制动、停机过程时发热公式的修正 254

8.6 短时恒定负载电动机额定功率的选择 255

8.6.1 选择短时工作制电动机 255

8.6.2 选择断续周期工作制电动机 256

8.6.3 选择连续工作制电动机 256

8.7 断续周期恒定负载电动机额定功率的选择 257

8.7.1 选择断续周期工作制电动机 257

8.7.2 选择连续工作制电动机 258

8.8 选择电动机额定功率的统计法和类比法 258

8.8.1 统计法 258

8.8.2 类比法 259

第9章 控制电机 261

9.1 伺服电动机 261

9.1.1 直流伺服电动机 262

9.1.2 交流伺服电动机 265

9.2 测速发电机 269

9.2.1 直流测速发电机 270

9.2.2 交流异步测速发电机 271

9.3 自整角机 274

9.3.1 基本结构 274

9.3.2 力矩式自整角机 274

9.3.3 控制式自整角机 275

9.3.4 自整角机应用举例和选用时应注意的问题 276

9.4 旋转变压器 278

9.4.1 正余弦旋转变压器 278

9.4.2 线性旋转变压器 281

9.4.3 比例式旋转变压器 282

9.4.4 数据传输用旋转变压器 282

9.4.5 旋转变压器的应用 282

9.5 步进电动机 284

9.5.1 工作原理 284

9.5.2 运行特性 287

9.5.3 驱动电源 290

9.6 力矩电动机 291

9.6.1 直流力矩电动机 291

9.6.2 交流力矩电动机 292

9.7 微型同步电动机 292

9.7.1 永磁式同步电动机 292

9.7.2 反应式同步电动机 293

9.7.3 磁滞式同步电动机 294

习题参考解答 298

参考文献 324