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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θ 2

1.3.2角速度ω 2

1.3.3角加速度α 3

1.3.4转矩τ 3

1.3.5牛顿旋转定律 4

1.3.6功W 4

1.3.7功率P 5

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