电机与拖动基础

　　本书从电机及其电力拖动应用的角度出发，简明、扼要地介绍了常用的直流电机、交流电机和变压器的结构及其工作原理、铭牌参数、电机与变压器的磁场和绕组电动势，分析了其等效电路、电磁关系和运行特性。在分析电动机机械特性和工作机械负载特性的基础上，重点介绍了电动机的起动、调速和制动问题。此外，还简要介绍了一些其他种类的电机。为强化高等职业教育的实践技能培养，本书介绍了基于MATLAB图形化仿真技术的电机及电力拖动系统仿真实验内容，安排了实验研究等实训内容。本书的特色是较为详细地介绍了仿真实验和相应实物实验的方法，这将有利于加强读者实践能力的培养。全书内容深入浅出、简明扼要、实用性较强。

　　本书可作为高职高专、民办本科、高职本科和应用型本科电类专业学生的教材，也可供从事电机及电力拖动技术工作的电气工程技术人员参考。

绪论

第1章直流电机

1.1直流电机的基本原理

1.1.1直流电动机的基本工作原理

1.1.2直流发电机的基本工作原理

1.2直流电机的结构和电枢绕组

1.2.1直流电机的结构

1.2.2直流电机的电枢绕组

1.3直流电机的铭牌数据和主要

系列

1.3.1直流电机的铭牌数据

1.3.2直流电机的主要系列

1.4直流电机的磁场

1.4.1直流电机的励磁方式

1.4.2直流电机的空载磁场

1.4.3直流电机的电枢反应及负载

磁场

1.5电枢绕组的感应电动势和

电磁转矩的计算

1.5.1电枢绕组的感应电动势计算

1.5.2电枢绕组的电磁转矩计算

1.6直流电动机的运行原理

1.6.1他励式直流电动机稳态运行时的

基本关系式

1.6.2他励式直流电动机的工作特性

1.6.3其他励磁形式直流电动机的

工作特性

1.7直流发电机的运行原理

1.7.1直流发电机稳态运行时的基本

关系式

1.7.2他励式直流发电机的运行特性

1.7.3并励式直流发电机的运行特性

1.7.4复励式直流发电机的运行特性

1.8小结

1.9思考题和习题

第2章直流电动机的电力拖动

2.1电力拖动系统

2.1.1电力拖动系统运动方程式

2.1.2运动方程式中转矩的正负号

分析

2.2生产机械的负载机械特性

2.2.1恒转矩负载机械特性

2.2.2泵类负载机械特性

2.2.3恒功率负载机械特性

2.3他励式直流电动机的机械

特性

2.3.1他励式直流电动机的机械特性

方程式

2.3.2他励式直流电动机的固有机械

特性

2.3.3他励式直流电动机的人为机械

特性

2.3.4他励式直流电动机机械特性的

绘制

2.3.5电力拖动系统的稳定运行条件

2.4他励式直流电动机的起动

2.4.1电枢回路串电阻分级起动

2.4.2他励式直流电动机起动电阻的

计算

2.4.3他励式直流电动机降电压起动

2.5他励式直流电动机的过渡

过程

2.5.1机械过渡过程方程式

2.5.2机电时间常数

2.5.3过渡过程持续时间的计算

2.5.4缩短过渡过程持续时间的方法

2.6他励式直流电动机的调速

2.6.1调速指标

2.6.2电枢回路串电阻调速

2.6.3降低电源电压的调速

2.6.4弱磁调速

2.7直流电动机的制动

2.7.1能耗制动

2.7.2反接制动

2.7.3回馈制动（再生制动）

2.8小结

2.9思考题和习题

第3章变压器

3.1变压器的工作原理、分类及

基本结构

3.1.1变压器的工作原理

3.1.2变压器的分类

3.1.3变压器的基本结构

3.1.4变压器的型号与额定参数

3.2变压器的空载运行

3.2.1空载运行时的物理情况

3.2.2空载运行时的电动势、电流及

漏电抗

3.2.3空载运行时的电动势平衡方程

式、相量图及等效电路

3.3变压器的负载运行

3.3.1负载运行时的基本方程式

3.3.2负载运行时的绕组折算法

3.3.3负载运行时的等效电路

3.3.4负载运行时的相量图

3.3.5理想变压器

3.4变压器参数的测定

3.4.1空载试验

3.4.2短路试验

3.5变压器的运行特性

3.5.1变压器的电压变化率及外特性

3.5.2变压器的效率

3.6三相变压器的联结组别

3.6.1三相变压器绕组的联结方式

3.6.2三相变压器的联结组别

3.7变压器的并联运行

3.7.1变压器并联运行的理想情况和

条件

3.7.2联结组别对并联运行的影响

3.7.3电压比不等时的并联运行

3.7.4短路阻抗相对值不等时的并联

运行

3.8自耦变压器与互感器

3.8.1自耦变压器

3.8.2互感器

3.9小结

3.10思考题和习题

第4章三相异步电动机

4.1三相异步电动机的基本结构、

额定数据

4.1.1三相异步电动机的基本结构

4.1.2三相绕组

4.1.3三相异步电动机的额定数据

4.2三相异步电动机的基本原理

4.3三相异步电动机的定子磁场

4.3.1单相绕组的磁通势——脉振磁

通势

4.3.2三相绕组的磁通势——旋转磁

通势

4.4三相异步电动机的感应电动

势

4.4.1交流绕组的电动势

4.4.2三相绕组的电动势

4.5三相异步电动机转子静止时的

电磁关系

4.5.1转子绕组开路时的情况

4.5.2转子绕组短路和转子堵住不转时

的情况

4.6三相异步电动机转子旋转时的

电磁关系

4.6.1基本方程式

4.6.2频率折算

4.6.3等效电路和相量图

4.7三相异步电动机的功率和

转矩

4.7.1功率平衡方程式

4.7.2转矩平衡方程式

4.7.3电磁转矩公式

4.8三相异步电动机的工作特性

和参数测定

4.8.1三相异步电动机的工作特性

4.8.2三相异步电动机的参数测定

4.9小结

4.10思考题和习题

第5章三相异步电动机的电力拖动

5.1三相异步电动机的机械特性

5.1.1三相异步电动机机械特性的3种

表达式

5.1.2三相异步电动机的固有机械特性

和人为机械特性

5.2三相笼型异步电动机的起动

5.2.1直接起动

5.2.2降压起动

5.3三相绕线转子异步电动机的

起动

5.3.1转子回路串电阻起动

5.3.2转子回路串频敏变阻器起动

5.4三相异步电动机的调速

5.4.1变极调速

5.4.2变频调速

5.4.3变转差率调速

5.5三相异步电动机的制动

5.5.1能耗制动

5.5.2反接制动

5.5.3回馈制动

5.6小结

5.7思考题和习题

第6章电力拖动系统电动机的选择

6.1电动机种类、型式、额定电压

与额定转速的选择

6.1.1电动机种类的选择

6.1.2电动机结构型式的选择

6.1.3电动机额定电压的选择

6.1.4电动机额定转速的选择

6.2电动机发热和冷却过程、绝缘

等级及电动机工作制的分类

6.2.1电动机的发热过程

6.2.2电动机的冷却过程

6.2.3电动机的绝缘等级

6.2.4电动机工作制的分类

6.3连续工作制电动机的选择

6.3.1常值负载下电动机额定功率的

选择

6.3.2变化负载下电动机额定功率的

选择

6.3.3校核发热的方法

6.3.4过载能力的校验

6.4短时工作制电动机的选择

6.4.1为连续工作制设计的电动机

6.4.2专为短时工作制设计的电动机

6.5断续周期工作制电动机的

选择

6.6选择电动机功率的统计法和

类比法

6.7小结

6.8思考题和习题

第7章单相异步、三相同步及其控制

电机

7.1单相异步电动机

7.1.1单相异步电动机的结构和工作

原理

7.1.2单相异步电动机的主要类型和

起动方法

7.2三相同步电动机

7.2.1三相同步电动机的基本结构和额

定值

7.2.2三相同步电动机的工作原理

7.2.3三相同步电动机的电动势方程式

和相量图

7.2.4同步电动机的功率、转矩和功角

特性

7.2.5同步电动机的V形曲线

7.2.6同步电动机的起动

7.3控制电机

7.3.1伺服电动机

7.3.2测速发电机

7.3.3自整角机

7.3.4步进电动机

7.4小结

7.5思考题和习题

第8章电机与拖动系统的MATLAB

仿真

8.1电机与拖动系统的MATLAB仿真

概述

8.2基于编制M文件方法的电动机机械

特性和工作特性的仿真

8.2.1直流电动机机械特性和工作特性的

MATLAB仿真

8.2.2交流电动机机械特性的MATLAB

仿真

8.3面向电气原理结构图的直流电

动机拖动系统仿真

8.3.1直流电动机拖动系统的起动

仿真

8.3.2直流电动机拖动系统的调速

仿真

8.3.3直流电动机拖动系统的制动

仿真

8.4面向电气原理结构图的交流

电动机拖动系统仿真

8.4.1交流电动机拖动系统的起动

仿真

8.4.2交流电动机拖动系统的调速

仿真

8.4.3交流电动机拖动系统的制动

仿真

8.5面向电气原理结构图的变压器运行仿真

8.5.1单相变压器的运行仿真

8.5.2三相变压器的运行仿真

8.5.3三相变压器的联结组别仿真

第9章电机与拖动基础实验指导书

9.1电机实验的基本要求

9.2实验安全操作规程

9.3实验指导书

9.3.1实验1电机认识实验

9.3.2实验2并励式直流电动机实

验

*9.3.3实验3他励式直流电动机机械

特性实验

9.3.4实验4直流发电机实验

9.3.5实验5单相变压器实验

9.3.6实验6三相变压器实验

9.3.7实验7三相异步电动机的机械

特性实验

9.3.8实验8三相异步电动机的起动与

调速(综合性实验)

参考文献

　　本书从电机及其电力拖动应用的角度出发，简明、扼要地介绍了常用的直流电机、交流电机和变压器的结构及其工作原理、铭牌参数、电机与变压器的磁场和绕组电动势，分析了其等效电路、电磁关系和运行特性。在分析电动机机械特性和工作机械负载特性的基础上，重点介绍了电动机的起动、调速和制动问题。此外，还简要介绍了一些其他种类的电机。为强化高等职业教育的实践技能培养，本书介绍了基于MATLAB图形化仿真技术的电机及电力拖动系统仿真实验内容，安排了实验研究等实训内容。本书的特色是较为详细地介绍了仿真实验和相应实物实验的方法，这将有利于加强读者实践能力的培养。全书内容深入浅出、简明扼要、实用性较强。

　　本书可作为高职高专、民办本科、高职本科和应用型本科电类专业学生的教材，也可供从事电机及电力拖动技术工作的电气工程技术人员参考。