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绪论1

0.1 电机拖动在自动化中的作用1

0.2 本课程的性质、内容和特点2

0.3 电机原理所遵循的基本电磁规律2

0.3.1 电机工作原理中的基本知识2

0.3.2 磁路中的基本定律5

0.4 电机中铁磁材料的特性6

第1章 直流电机10

1.1 直流电机的基本工作原理与结构10

1.1.1 直流电机的基本工作原理10

1.1.2 直流电机的主要结构部件13

1.1.3 直流电机的主要额定值及系列15

1.2 电枢绕组16

1.2.1 电枢绕组构成的原则17

1.2.2 单叠绕组与单波绕组的特点19

1.3 直流电机的磁场23

1.3.1 直流电机的励磁方式23

1.3.2 直流电机空载时磁场24

1.3.3 直流电机负载时气隙磁场25

1.4 直流电机的换向29

1.4.1 换向中的电磁现象30

1.4.2 改善换向的方法34

1.4.3 环火与直流电机的过载能力35

1.5 直流电机运行时的基本关系式36

1.5.1 电枢电势及电磁转矩36

1.5.2 电势平衡方程式39

1.5.3 功率平衡方程式41

1.5.4 转矩平衡方程式44

1.6 直流电机的可逆原理46

1.6.1 直流发电机转变成电动机的过程46

1.6.2 直流电动机转变成发电机的过程47

小结48

思考题49

习题50

第2章 直流电动机拖动基础53

2.1 他励直流电动机的机械特性53

2.1.1 他励直流电动机的机械特性方程式53

2.1.2 他励直流电动机的自然机械特性55

2.1.3 他励直流电动机的人工机械特性55

2.1.4 机械特性曲线的绘制58

2.2 典型的负载转矩特性62

2.2.1 恒转矩负载特性62

2.2.2 恒功率负载特性63

2.2.3 通风机型负载特性64

2.3 电力拖动系统的运行分析64

2.3.1 拖动系统的基本运动方程式65

2.3.2 拖动系统运动过程的分析67

2.3.3 拖动系统稳定运行条件70

2.4 他励直流电动机的起动72

2.4.1 起动方法72

2.4.2 起动过渡过程74

2.4.3 电机常数TM的含义81

2.4.4 缩短电力拖动系统过渡过程时间的途径82

2.5 他励直流电动机的制动运行状态83

2.5.1 回馈制动84

2.5.2 能耗制动88

2.5.3 电压反接制动94

2.5.4 倒拖制动103

2.6 他励直流电动机的转速调节111

2.6.1 电枢串电阻调速113

2.6.2 降低电源电压调速113

2.6.3 弱磁调速117

2.6.4 评价调速性能的主要指标121

小结130

思考题133

习题136

第3章 变压器141

3.1 变压器的基本工作原理与结构141

3.1.1 变压器的基本工作原理141

3.1.2 变压器的额定值143

3.1.3 变压器的主要结构部件144

3.2 变压器空载运行146

3.2.1 变压器空载时的物理情况146

3.2.2 变压器中各电磁量正方向的规定147

3.2.3 主磁通φ与e1、e2、u1之间的大小与相位关系148

3.2.4 变压器的空载电流150

3.2.5 变压器空载时的电势方程、等值电路与相量图152

3.3 变压器负载运行155

3.3.1 变压器负载运行的物理情况156

3.3.2 变压器负载时的基本方程式157

3.3.3 绕组的折算与等值电路158

3.3.4 变压器负载运行时的相量图164

3.4 变压器的运行特性166

3.4.1 变压器的外特性166

3.4.2 变压器的效率特性168

3.5 三相变压器171

3.5.1 三相变压器的磁路系统171

3.5.2 三相变压器绕组的连接形式172

3.5.3 三相变压器的联接组173

3.5.4 三相绕组的连接形式和磁路系统对电势波形的影响180

3.6 特殊用途的变压器182

3.6.1 自耦变压器182

3.6.2 交流互感器185

小结188

思考题190

习题192

第4章 三相异步电动机196

4.1 三相异步电动机的工作原理与结构196

4.1.1 三相异步电动机的基本工作原理196

4.1.2 旋转磁场的建立197

4.1.3 三相异步电动机转子的转向与转速201

4.1.4 三相异步电动机的主要结构部件201

4.1.5 三相异步电动机的铭牌数据204

4.2 三相异步电动机的磁势与绕组205

4.2.1 单相定子绕组的磁势206

4.2.2 三相定子绕组的磁势211

4.2.3 几种常用的单层分布绕组214

4.2.4 转子绕组与磁势217

4.3 三相异步电动机运行时的电磁关系219

4.3.1 转子不转时的电磁关系219

4.3.2 转子旋转时的电磁关系222

4.3.3 异步电动机运行时的基本方程式224

4.4 三相异步电动机的等值电路与相量图225

4.4.1 等值电路225

4.4.2 相量图228

4.5 三相异步电动机的功率与转矩229

4.5.1 异步电动机的功率平衡关系229

4.5.2 异步电动机的转矩平衡关系231

4.6 三相异步电动机的工作特性233

4.6.1 转速特性n=f（P2）233

4.6.2 定子电流特性I1=f（P2）233

4.6.3 电磁转矩特性Te=f（P2）234

4.6.4 功率因数特性cos？1=f（P2）234

4.6.5 效率特性η=f（P2）234

小结235

思考题236

习题237

第5章 三相异步电动机拖动基础240

5.1 三相异步电动机的电磁转矩表达式与机械特性240

5.1.1 电磁转矩的三种表达式及其描述的机械特性240

5.1.2 异步电动机的自然机械特性248

5.1.3 异步电动机的人工机械特性249

5.2 三相异步电动机的起动251

5.2.1 异步电动机的固有起动性能252

5.2.2 直接起动254

5.2.3 降压起动254

5.2.4 绕线转子异步电动机转子串变阻器起动264

5.2.5 异步电动机起动时间的计算269

5.3 三相异步电动机制动运行状态272

5.3.1 回馈制动272

5.3.2 能耗制动275

5.3.3 倒拖控制280

5.3.4 定子两相反接制动281

5.3.5 异步电动机负载运行实例及起、制动与调速电阻的计算283

5.4 三相异步电动机的转速调节291

5.4.1 改变极对数调速291

5.4.2 改变电源频率调速296

5.4.3 绕线转子串电阻调速298

5.4.4 串级调速300

5.4.5 降定子电压调速307

5.4.6 电磁转差离合器调速312

小结317

思考题319

习题321

第6章 几种其他典型电机324

6.1 单相异步电动机324

6.1.1 单相绕组电机的工作特点324

6.1.2 两相绕组电机的磁势326

6.1.3 单相异步电动机的起动方法328

6.2 同步电动机331

6.2.1 同步电动机的基本结构及工作原理331

6.2.2 同步电动机的电势方程及相量图332

6.2.3 同步电动机运行特性334

6.2.4 同步电动机的起动340

6.3 无换向器电动机344

6.3.1 基本结构与工作原理344

6.3.2 无换向器电动机的调速性能346

小结349

思考题350

第7章 控制电机352

7.1 伺服电动机352

7.1.1 直流伺服电动机352

7.1.2 交流伺服电动机354

7.2 测速发电机359

7.2.1 直流测速发电机359

7.2.2 交流测速发电机360

7.2.3 感应子测速发电机363

7.3 自整角机364

7.3.1 自整角机的基本结构365

7.3.2 力矩式自整角机的工作原理365

7.3.3 控制式自整角机的工作原理368

7.4 步进电动机369

7.4.1 基本结构与工作原理370

7.4.2 通电方式与转速370

7.4.3 步进电动机的运行性能373

小结376

思考题377

附录379

附录A 并励直流发电机的自励过程与条件379

附录B 串励与复励直流电动机的机械特性382

附录C 多轴系统的转矩与飞轮矩、力与质量的折算384

附录D 晶闸管变流供电对直流电动机的影响388

附录E 变压器等值电路中的参数测定391

附录F 交流电机的分布与短距绕组系数393

附录G 三相异步电动机的参数测定与工程计算397

附录H 改善起动性能的特殊笼形转子异步电动机404

附录I 电动机容量的选择407

附录J 逆变器供电异步电动机的选配417

附录K 异步电动机的矢量变换控制理论421

附录L 直接转矩控制基本理论434

附录M 部分习题答案439

参考文献443