電機(jī)與變壓器及其應(yīng)用

出版說明

前　言

項(xiàng)目1　直流電機(jī) 1

任務(wù)1. 1　認(rèn)識(shí)直流電機(jī) 2

1. 1. 1　直流電機(jī)簡介 2

1. 1. 2　直流電機(jī)的工作原理 2

1. 1. 3　直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 4

1. 1. 4　直流電機(jī)的額定值 7

任務(wù)1. 2　直流電機(jī)的共同理論 8

1. 2. 1　直流電機(jī)的電樞繞組 9

1. 2. 2　直流電機(jī)的磁場 15

1. 2. 3　直流電機(jī)中的換向 19

1. 2. 4　直流電機(jī)的電樞電動(dòng)勢和電磁

轉(zhuǎn)矩 23

任務(wù)1. 3　直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析 24

1. 3. 1　直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式 24

1. 3. 2　直流發(fā)電機(jī)的基本方程式 25

1. 3. 3　他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性 27

1. 3. 4　并勵(lì)直流發(fā)電機(jī) 28

任務(wù)1. 4　直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析 30

1. 4. 1　直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式 31

1. 4. 2　直流電動(dòng)機(jī)的基本方程式 31

1. 4. 3　直流電動(dòng)機(jī)的工作特性 33

1. 4. 4　他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 35

任務(wù)1. 5　直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用 38

1. 5. 1　直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 39

1. 5. 2　他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 41

1. 5. 3　他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng) 47

1. 5. 4　串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速簡介———

PWM 調(diào)速器 52

任務(wù)1. 6　直流電機(jī)常見故障分析 53

1. 6. 1　直流電動(dòng)機(jī)常見故障及原因

分析 53

1. 6. 2　直流電動(dòng)機(jī)故障處理方法 54

1. 6. 3　直流發(fā)電機(jī)常見故障及其處理

方法 56

實(shí)訓(xùn)1. 1　直流電機(jī)的拆裝 57

實(shí)訓(xùn)1. 2　驗(yàn)證直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速、

反轉(zhuǎn)和制動(dòng) 60

思考題與習(xí)題1 63

項(xiàng)目2　變壓器 66

任務(wù)2. 1　認(rèn)識(shí)變壓器 67

2. 1. 1　變壓器簡介 67

2. 1. 2　變壓器的基本結(jié)構(gòu) 68

2. 1. 3　變壓器的分類 74

2. 1. 4　變壓器的額定值 75

任務(wù)2. 2　變壓器的基本工作原理分析 79

2. 2. 1　變壓器的空載運(yùn)行 79

2. 2. 2　變壓器的負(fù)載運(yùn)行 86

任務(wù)2. 3　變壓器的參數(shù)測定和標(biāo)幺值 92

2. 3. 1　變壓器的參數(shù)測定 92

2. 3. 2　標(biāo)幺值 94

任務(wù)2. 4　變壓器的運(yùn)行特性 98

2. 4. 1　變壓器的外特性和電壓變化率 98

2. 4. 2　效率特性 99

任務(wù)2. 5　三相變壓器 102

2. 5. 1　三相變壓器的磁路系統(tǒng) 102

2. 5. 2　三相變壓器的電路系統(tǒng) 104

2. 5. 3　變壓器的并聯(lián)運(yùn)行 108

任務(wù)2. 6　特殊用途的變壓器 114

2. 6. 1　自耦變壓器 114

2. 6. 2　三繞組變壓器 117

2. 6. 3　互感器 119

任務(wù)2. 7　配電變壓器常見故障分析 121

2. 7. 1　變壓器故障檢查 121

2. 7. 2　變壓器的故障處理 122

實(shí)訓(xùn)2. 1　變壓器的空載實(shí)驗(yàn)和短路

試驗(yàn) 123

實(shí)訓(xùn)2. 2　變壓器繞組同名端的判定 125

思考題與習(xí)題2 126

項(xiàng)目3　異步電動(dòng)機(jī) 128

任務(wù)3. 1　認(rèn)識(shí)三相異步電動(dòng)機(jī) 129

·Ⅵ

3. 1. 1　三相異步電動(dòng)機(jī)的分類 129

3. 1. 2　三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 129

3. 1. 3　三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌 131

3. 1. 4　三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組

接線 133

3. 1. 5　三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理 135

任務(wù)3. 2　三相交流電機(jī)的繞組 138

3. 2. 1　交流繞組的基本概念 138

3. 2. 2　三相異步電動(dòng)機(jī)繞組展開圖

畫法 140

任務(wù)3. 3　三相交流電機(jī)的磁場 145

3. 3. 1　單相繞組的磁場 145

3. 3. 2　三相繞組的磁場 150

任務(wù)3. 4　三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行 151

3. 4. 1　正弦磁場下交流繞組的感應(yīng)

電動(dòng)勢 151

3. 4. 2　高次諧波磁場下交流繞組的感應(yīng)

電動(dòng)勢 153

3. 4. 3　三相異步電動(dòng)機(jī)的電壓方程 155

3. 4. 4　三相異步電動(dòng)機(jī)的等效電路 156

3. 4. 5　三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩

平衡方程式 159

任務(wù)3. 5　三相異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)測定和

工作特性 160

3. 5. 1　絕緣電阻測定 160

3. 5. 2　繞組直流電阻的測定 160

3. 5. 3　轉(zhuǎn)子開路電壓的測定 160

3. 5. 4　空載試驗(yàn) 161

3. 5. 5　堵轉(zhuǎn)試驗(yàn) 162

3. 5. 6　耐壓試驗(yàn) 163

3. 5. 7　三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性 163

任務(wù)3. 6　三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 164

3. 6. 1　電磁轉(zhuǎn)矩的表達(dá)式 164

3. 6. 2　三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 165

任務(wù)3. 7　三相異步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用 168

3. 7. 1　三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 168

3. 7. 2　三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 173

3. 7. 3　三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng) 177

任務(wù)3. 8　單相異步電動(dòng)機(jī) 179

3. 8. 1　單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 180

3. 8. 2　單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理 182

3. 8. 3　單相異步電動(dòng)機(jī)的分類 183

任務(wù)3. 9　異步電動(dòng)機(jī)的常見故障分析 185

3. 9. 1　三相異步電動(dòng)機(jī)常見故障分析 186

3. 9. 2　三相異步電動(dòng)機(jī)常見故障現(xiàn)象及

原因 187

3. 9. 3　單相異步電動(dòng)機(jī)常見故障 189

實(shí)訓(xùn)3. 1　三相異步電動(dòng)機(jī)的拆裝 189

實(shí)訓(xùn)3. 2　三相異步電動(dòng)機(jī)的檢測 192

思考題與習(xí)題3 195

項(xiàng)目4　同步電機(jī) 197

任務(wù)4. 1　認(rèn)識(shí)同步電機(jī) 197

4. 1. 1　同步電機(jī)的基本類型 198

4. 1. 2　同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 200

4. 1. 3　同步電機(jī)的額定值及主要系列 203

任務(wù)4. 2　同步電機(jī)的電樞反應(yīng) 204

4. 2. 1　同步發(fā)電機(jī)的空載運(yùn)行 204

4. 2. 2　同步發(fā)電機(jī)的電樞反應(yīng) 207

任務(wù)4. 3　三相同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)分析 213

4. 3. 1　隱極式同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)分析 214

4. 3. 2　凸極式同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)分析 215

任務(wù)4. 4　三相同步發(fā)電機(jī)的功率和

轉(zhuǎn)矩 218

4. 4. 1　功率平衡方程式 218

4. 4. 2　轉(zhuǎn)矩平衡方程式 219

4. 4. 3　同步發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)的功角特性 219

任務(wù)4. 5　三相同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性 221

4. 5. 1　空載特性 222

4. 5. 2　短路特性 222

4. 5. 3　外特性和調(diào)節(jié)特性 223

任務(wù)4. 6　同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行 224

4. 6. 1　并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn) 225

4. 6. 2　并聯(lián)運(yùn)行的條件 225

4. 6. 3　并聯(lián)投入的方法 226

4. 6. 4　有功功率和無功功率的調(diào)節(jié) 228

任務(wù)4. 7　三相同步電動(dòng)機(jī)和同步

調(diào)相機(jī) 233

4. 7. 1　同步電機(jī)的可逆性原理 234

4. 7. 2　同步電動(dòng)機(jī) 235

4. 7. 3　同步調(diào)相機(jī) 240

4. 7. 4　永磁同步電動(dòng)機(jī) 241

實(shí)訓(xùn)4. 1　三相同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)測定 244

實(shí)訓(xùn)4. 2　三相同步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)運(yùn)行 248

思考題與習(xí)題4 251

項(xiàng)目5　控制電機(jī) 253

任務(wù)5. 1　伺服電動(dòng)機(jī) 253

5. 1. 1　直流伺服電動(dòng)機(jī) 254

5. 1. 2　交流伺服電動(dòng)機(jī) 260

任務(wù)5. 2　測速發(fā)電機(jī) 270

5. 2. 1　直流測速發(fā)電機(jī) 271

5. 2. 2　交流測速發(fā)電機(jī) 276

任務(wù)5. 3　步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 280

·Ⅶ

5. 3. 1　認(rèn)識(shí)步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 280

5. 3. 2　反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理 282

5. 3. 3　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性 282

5. 3. 4　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo) 283

5. 3. 5　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制 284

任務(wù)5. 4　自整角機(jī) 288

5. 4. 1　認(rèn)識(shí)自整角機(jī) 288

5. 4. 2　控制式自整角機(jī)的工作原理 289

5. 4. 3　力矩式自整角機(jī)的工作原理 295

5. 4. 4　自整角機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo) 296

任務(wù)5. 5　旋轉(zhuǎn)變壓器 297

5. 5. 1　認(rèn)識(shí)旋轉(zhuǎn)變壓器 298

5. 5. 2　正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理 301

5. 5. 3　旋轉(zhuǎn)變壓器的主要技術(shù)指標(biāo) 303

5. 5. 4　線性旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理 303

任務(wù)5. 6　新型控制電機(jī)介紹 304

5. 6. 1　超聲波電機(jī) 304

5. 6. 2　無刷直流電動(dòng)機(jī) 306

5. 6. 3　直線電機(jī) 308

5. 6. 4　開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī) 310

任務(wù)5. 7　控制電機(jī)的應(yīng)用舉例 313

5. 7. 1　直流測速發(fā)電機(jī)的應(yīng)用 313

5. 7. 2　伺服電動(dòng)機(jī)在數(shù)控機(jī)床中的

應(yīng)用 314

5. 7. 3　力矩式自整角機(jī)在位置測量中

的應(yīng)用 314

5. 7. 4　控制式自整角機(jī)在火炮發(fā)射角

控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 315

5. 7. 5　旋轉(zhuǎn)變壓器的典型應(yīng)用 316

5. 7. 6　開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)在數(shù)控壓力機(jī)上

的應(yīng)用 317

思考題與習(xí)題5 318

參考文獻(xiàn) 320

本書共分5個(gè)項(xiàng)目、36個(gè)任務(wù)及8個(gè)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，主要以穩(wěn)態(tài)運(yùn)行為主進(jìn)行分析，重點(diǎn)闡述了各類電機(jī)與變壓器的基本概念、基本理論和基本分析方法，對(duì)新技術(shù)和應(yīng)用以及電機(jī)與變壓器的常見故障與維修作了介紹，并精選了典型的例題和難易程度不同的思考題及習(xí)題，加深對(duì)重要知識(shí)的理解。

該教材主要是針對(duì)全國工程碩士專業(yè)學(xué)位研究生運(yùn)籌學(xué)課程教學(xué)所編寫，主要內(nèi)容包括：緒論、線性規(guī)劃及其應(yīng)用、運(yùn)輸規(guī)劃及其應(yīng)用、整數(shù)規(guī)劃及其應(yīng)用、目標(biāo)規(guī)劃及其應(yīng)用、非線性規(guī)劃及其應(yīng)用、存儲(chǔ)論及其應(yīng)用、圖論與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化及其應(yīng)用、排隊(duì)論及其應(yīng)用、對(duì)策論及其應(yīng)用和決策論及其應(yīng)用等章節(jié)．其中每一章都包括問題的工程背景、問題的數(shù)學(xué)原理、問題的LINGO求解方法、應(yīng)用案例分析和應(yīng)用案例練習(xí)等內(nèi)容．書中的所有案例和練習(xí)全部是來自各工程領(lǐng)域的實(shí)際問題，共包含50多個(gè)應(yīng)用案例和100多個(gè)應(yīng)用練習(xí)問題．最后給出了LINGO軟件使用方法簡介．

本書適合作為相關(guān)各工程領(lǐng)域的工程碩士專業(yè)學(xué)位研究生運(yùn)籌學(xué)課程教材，也適合工科各專業(yè)的大學(xué)本科生和非運(yùn)籌學(xué)專業(yè)研究生的運(yùn)籌學(xué)課程教學(xué)使用或作為參考教材，也可供從事相關(guān)研究工作的工程技術(shù)人員參考之用．

《電機(jī)與變壓器》是電氣運(yùn)用與維修專業(yè)教學(xué)用書，根據(jù)最新頒布《維修電工》及相關(guān)工種國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及職業(yè)技能鑒定規(guī)范編寫的?！峨姍C(jī)與變壓器》主要內(nèi)容包括：變壓器的結(jié)構(gòu)與工作、變壓器的連接與并聯(lián)運(yùn)行、專用變壓器、直流電機(jī)、三相異步電動(dòng)機(jī)、單相異步電動(dòng)機(jī)、同步電機(jī)、微控電機(jī)?！峨姍C(jī)與變壓器》采用理論與實(shí)訓(xùn)一體化形式，既對(duì)電機(jī)和變壓器進(jìn)行必要的理論分析，又講解實(shí)訓(xùn)操作，以滿足中級(jí)工考工需要。每一個(gè)單元分解為若干課題，每一個(gè)課題包括：學(xué)習(xí)目標(biāo)、相關(guān)知識(shí)、技能訓(xùn)練，并盡可能采用圖表形式，簡明直觀?！峨姍C(jī)與變壓器》可作為電氣運(yùn)用與維修專業(yè)教學(xué)用書，也可作為維修電工及相關(guān)工種職業(yè)技能鑒定培訓(xùn)用書和職業(yè)院校電工類專業(yè)教材，還可供相關(guān)工程技術(shù)人員參考。

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