《電機(jī)與拖動基礎(chǔ)》

第1章 電機(jī)中的電磁學(xué)基本知識 1

1.1 磁路的基本知識 1

1.1.1 電路與磁路 1

1.1.2 電機(jī)電器中的磁路 1

1.1.3 電氣設(shè)備中磁動勢的產(chǎn)生 2

1.2 磁場的基本知識 2

1.2.1 磁感應(yīng)強(qiáng)度B 2

1.2.2 磁通Φ 3

1.2.3 磁場強(qiáng)度H 3

1.3 電磁學(xué)的基本定律 3

1.3.1 安培環(huán)路定律——描述電流產(chǎn)生磁場的規(guī)律 3

1.3.2 電磁感應(yīng)定律——描述磁場產(chǎn)生電勢的規(guī)律 4

1.3.3 畢 - 薩電磁力定律——描述電磁作用產(chǎn)生力的規(guī)律 5

1.3.4 磁路歐姆定律 6

1.3.5 磁路基爾霍夫第一定律 6

1.3.6 磁路基爾霍夫第二定律 7

1.4 鐵磁材料 7

1.4.1 鐵磁材料的磁化 7

1.4.2 起始磁化曲線、 磁滯回線、 基本磁化曲線 8

1.4.3 軟磁材料和硬磁材料 9

1.4.4 磁滯損耗和渦流損耗 9

1.5 簡單磁路的計(jì)算 10

1.5.1 直流磁路 10

1.5.2 交流磁路 12

1.6 永磁材料的應(yīng)用與特點(diǎn) 13

小結(jié) 14

思考題 14

習(xí)題 15

第2章 電力拖動系統(tǒng)動力學(xué) 17

2.1 電力拖動系統(tǒng)運(yùn)動方程及轉(zhuǎn)矩符號分析 17

2.1.1 電力拖動系統(tǒng)運(yùn)動方程 17

2.1.2 運(yùn)動方程式中轉(zhuǎn)矩的符號分析 18

2.2 復(fù)雜電力拖動系統(tǒng)的簡化 18

2.2.1 工作機(jī)構(gòu)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的簡化 19

2.2.2 工作機(jī)構(gòu)為直線運(yùn)動的簡化 21

2.3 電力拖動系統(tǒng)的負(fù)載特性 22

2.3.1 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性 23

2.3.2 恒功率負(fù)載特性 23

2.3.3 風(fēng)機(jī)、 泵類負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性 24

*2.3.4 電力拖動交通車輛的阻力曲線 25

2.4 電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件 26

小結(jié) 27

思考題 27

習(xí)題 28

第3章 直流電機(jī) 31

3.1 直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu) 31

3.1.1 直流電機(jī)的工作原理及電路符號 31

3.1.2 直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)部件 33

3.1.3 直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù) 37

3.2 直流電機(jī)的電樞繞組 38

3.2.1 電樞繞組的特點(diǎn) 38

3.2.2 單疊繞組 39

*3.2.3 單波繞組 42

3.3 直流電機(jī)電樞磁動勢對電機(jī)運(yùn)行的影響 44

3.3.1 直流電機(jī)的磁路、 磁密與磁通 45

3.3.2 直流電機(jī)的空載磁場及磁化曲線 45

3.3.3 直流電機(jī)的勵(lì)磁方式 47

3.3.4 直流電機(jī)負(fù)載時(shí)電樞磁動勢對電機(jī)運(yùn)行的影響 47

3.4 直流電機(jī)的電樞電動勢與電磁轉(zhuǎn)矩 50

3.4.1 電樞電動勢 50

3.4.2 電磁轉(zhuǎn)矩 51

3.5 直流電機(jī)的運(yùn)行原理 52

3.5.1 直流電機(jī)的可逆原理 52

3.5.2 直流電機(jī)的基本方程 53

3.5.3 直流電機(jī)的工作特性 56

3.5.4 直流發(fā)電機(jī)的工作特性 59

*3.6 直流電機(jī)換向 61

小結(jié) 64

思考題 64

習(xí)題 66

第4章 直流電機(jī)的電力拖動 69

4.1 他勵(lì)直流電機(jī)的機(jī)械特性 69

4.1.1 機(jī)械特性的一般表達(dá)式 69

4.1.2 固有機(jī)械特性 71

4.1.3 人為機(jī)械特性 71

4.2 他勵(lì)直流電機(jī)拖動時(shí)的運(yùn)行狀態(tài) 75

4.2.1 他勵(lì)直流電機(jī)的啟動和反轉(zhuǎn) 75

4.2.2 他勵(lì)直流電機(jī)的調(diào)速 78

4.2.3 他勵(lì)直流電機(jī)的制動 80

*4.2.4 電力拖動系統(tǒng)的過渡過程 89

4.3 其他直流電機(jī)的運(yùn)行機(jī)械特性 91

4.3.1 串勵(lì)直流電機(jī)的機(jī)械特性 91

4.3.2 復(fù)勵(lì)直流電機(jī)的機(jī)械特性 92

4.4 直流電機(jī)拖動系統(tǒng)的控制方法 93

4.4.1 電力拖動調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo) 93

*4.4.2 調(diào)速控制 95

*4.4.3 轉(zhuǎn)矩控制 97

小結(jié) 97

思考題 98

習(xí)題 99

第5章 變壓器 103

5.1 變壓器概述 103

5.1.1 變壓器的工作原理 103

5.1.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu) 104

5.1.3 變壓器的型號與額定參數(shù) 107

5.1.4 變壓器的分類 108

5.2 變壓器的空載運(yùn)行 109

5.2.1 變壓器空載運(yùn)行原理 109

5.2.2 變壓器空載運(yùn)行時(shí)的電勢、 電流及漏電抗 110

5.2.3 變壓器空載運(yùn)行時(shí)的電壓方程、 相量圖和等效電路 114

5.3 變壓器的負(fù)載運(yùn)行 116

5.3.1 負(fù)載時(shí)的磁動勢平衡方程及一、 二次側(cè)電流關(guān)系 116

5.3.2 負(fù)載時(shí)變壓器的電壓方程 117

5.4 變壓器的等效電路和相量圖 118

5.4.1 繞組折算 118

5.4.2 變壓器負(fù)載時(shí)的等效電路 120

5.4.3 變壓器負(fù)載時(shí)的相量圖 122

5.4.4 理想變壓器 124

5.5 變壓器的參數(shù)測定與應(yīng)用 125

5.5.1 變比K、 鐵耗pFe、勵(lì)磁阻抗Zm的測定——空載試驗(yàn) 125

5.5.2 銅耗和短路參數(shù)的測定——短路試驗(yàn) 126

5.5.3 阻抗電壓 127

5.5.4 變壓器的工程應(yīng)用 128

5.6 三相變壓器 129

5.6.1 三相變壓器的磁路系統(tǒng) 130

5.6.2 三相變壓器的電路系統(tǒng) 131

5.6.3 連接組和磁路結(jié)構(gòu)對電壓波形的影響 134

5.7 變壓器的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行 136

5.7.1 變壓器的運(yùn)行特性 136

5.7.2 變壓器的效率 138

*5.8 變壓器參數(shù)的標(biāo)幺值與變壓器的并聯(lián)運(yùn)行 142

5.8.1 標(biāo)幺值 142

5.8.2 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行 143

5.9 自耦變壓器與互感器 146

5.9.1 自耦變壓器 146

5.9.2 多繞組變壓器 149

5.9.3 電壓互感器和電流互感器 149

小結(jié) 151

思考題 152

習(xí)題 153

第6章 交流繞組的電動勢及磁動勢 157

6.1 交流繞組的基本概念 157

6.1.1 交流繞組的基本知識和基本量 157

6.1.2 交流繞組的排列和連接——單層繞組 159

6.1.3 三相雙層疊繞組 162

6.2 單相交流繞組產(chǎn)生的磁動勢 163

6.2.1 整距線圈的磁動勢 164

6.2.2 線圈組的磁動勢 166

6.2.3 短距線圈組的磁動勢 168

6.2.4 相繞組的磁動勢及其性質(zhì) 169

6.3 三相交流繞組的合成磁動勢 170

6.3.1 三相繞組的基波合成磁動勢 171

6.3.2 三相繞組的諧波磁動勢 175

6.4 三相交流繞組的電動勢 176

6.4.1 線圈的感應(yīng)電動勢 176

6.4.2 線圈組的感應(yīng)電動勢 179

6.4.3 相繞組的感應(yīng)電動勢 180

*6.4.4 繞組的諧波電動勢 181

小結(jié) 183

思考題 184

習(xí)題 184

本書的主要內(nèi)容包括電機(jī)中的電磁學(xué)、電力拖動系統(tǒng)動力學(xué)、變壓器、直流電機(jī)原理及電力拖動、交流繞組的電動勢和磁動勢、三相異步電機(jī)的原理及各種運(yùn)行方式、交流電機(jī)拖動系統(tǒng)的速度調(diào)節(jié)、 同步電機(jī)的運(yùn)行原理、電力拖動系統(tǒng)電機(jī)的選擇、控制電機(jī)、特種電機(jī)等。

本書可作為自動化、電氣工程及其自動化等本科專業(yè)的基礎(chǔ)課教材，也可作為運(yùn)動控制領(lǐng)域的基礎(chǔ)教材，同時(shí)對電力拖動系統(tǒng)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員也具有重要的參考價(jià)值。

《電機(jī)與拖動基礎(chǔ)（第4版）》是為工業(yè)自動化等非電機(jī)專業(yè)編寫的教材，全面闡述了這些專業(yè)所需的電機(jī)與電力拖動的基本理論和基礎(chǔ)知識。與《電機(jī)與拖動基礎(chǔ)（第4版）》配套使用的教材為王巖和曹李民編寫的《電機(jī)與拖動基礎(chǔ)（第4版）學(xué)習(xí)指導(dǎo)》和陳宜林制作的《電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電子教案》。

電機(jī)與拖動基礎(chǔ)（第4版）修訂情況

《電機(jī)與拖動基礎(chǔ)（第4版）》由清華大學(xué)出版社出版，被普通高校、夜大學(xué)選用，根據(jù)教材的使用情況及有關(guān)專業(yè)發(fā)展的需要，對該書進(jìn)行了修訂。第3版被選定為普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。

電機(jī)與拖動基礎(chǔ)（第4版）成書特色

《電機(jī)與拖動基礎(chǔ)（第4版）》保留了原有12章的絕大部分內(nèi)容，對第8章三相異步電動機(jī)的啟動與制動、第10章三相交流電動機(jī)調(diào)速、第11章電動機(jī)的選擇進(jìn)行了重新編排，增加了異步電動機(jī)三相反并聯(lián)晶閘管軟啟動、變頻電源等內(nèi)容，使本書能更緊密地結(jié)合近些年相關(guān)專業(yè)發(fā)展的實(shí)際情況。本書受到了普遍歡迎和肯定，其特點(diǎn)并沒有也不能改變，仍然適用于不同層次、不同學(xué)校的相關(guān)專業(yè)。

• 配套教材

《電機(jī)與拖動基礎(chǔ)（少學(xué)時(shí)）》的配套教材是《電機(jī)與拖動基礎(chǔ)（少學(xué)時(shí)）思考題與習(xí)題解答》，配套教材解答的思考題與習(xí)題共159題，其中思考題115題、習(xí)題44題。