本書(shū)分上、下兩篇。上篇為電機(jī)學(xué)，闡述電機(jī)的基本理論和基本分析方法。上篇共六章，包括電機(jī)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、直流電機(jī)、變壓器、異步電機(jī)和同步電機(jī)的基本理論，以及控制電機(jī)的原理與應(yīng)用等。下篇為電力拖動(dòng)，主要闡述各類電動(dòng)機(jī)電力拖動(dòng)的基本原理和方法。下篇共五章，包括電力拖動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)以及電力拖動(dòng)系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的選擇等。
前言
隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的到來(lái)，對(duì)電機(jī)的要求不再是簡(jiǎn)單地提供動(dòng)力，而是要實(shí)現(xiàn)精密控制和智能控制。傳統(tǒng)的電機(jī)技術(shù)與電力電子技術(shù)、控制理論、計(jì)算機(jī)技術(shù)和材料科學(xué)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的緊密結(jié)合，呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)多樣化、機(jī)電一體化、智能化等發(fā)展趨勢(shì)。
研究型大學(xué)的辦學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。樹(shù)立創(chuàng)新意識(shí)、增強(qiáng)創(chuàng)新能力，是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的關(guān)鍵，為此，《電機(jī)與拖動(dòng)》教材必須體現(xiàn)電機(jī)領(lǐng)域的前沿技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí)，掌握扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論才是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的根本。因此，本書(shū)秉承了前兩版“夯實(shí)基礎(chǔ)、拓寬視野”的宗旨，在對(duì)基本概念和基本理論的闡述上不吝篇幅，將重點(diǎn)內(nèi)容講清、講透。在深入剖析電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)理論的同時(shí)，介紹了永磁同步電機(jī)、矢量控制變頻調(diào)速、雙饋發(fā)電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電等新技術(shù)，體現(xiàn)電機(jī)領(lǐng)域的最新進(jìn)展與發(fā)展趨勢(shì)，既為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)，又激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新思維能力。
在教材內(nèi)容的取舍上，刪去了直流電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)串電阻起動(dòng)等過(guò)時(shí)的內(nèi)容，精簡(jiǎn)直流電機(jī)的內(nèi)容，充實(shí)同步電機(jī)的內(nèi)容，將矢量控制原理與變頻調(diào)速結(jié)合起來(lái)，力求使教材內(nèi)容與電氣工程學(xué)科的發(fā)展相適應(yīng)。
教材吸收了作者多年從事電機(jī)及其控制的教學(xué)與科研經(jīng)驗(yàn)，以及主持或參與“電機(jī)與拖動(dòng)”課程教學(xué)改革的成果，將啟發(fā)式教學(xué)和探究型教學(xué)等先進(jìn)的教學(xué)思想融入到教材中，教材體系符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，富有啟發(fā)性；突出重點(diǎn)，分解難點(diǎn)，將難以理解的知識(shí)點(diǎn)采用學(xué)生易于接受的方式表述，如將異步電機(jī)在不同運(yùn)行情況下的參數(shù)變化問(wèn)題通過(guò)算例進(jìn)行講解；把交流電機(jī)的繞組、磁動(dòng)勢(shì)和電動(dòng)勢(shì)等內(nèi)容進(jìn)行分解，結(jié)合三相異步電機(jī)和單相異步電動(dòng)機(jī)的理論進(jìn)行講解。
本書(shū)由大連理工大學(xué)孫建忠和劉鳳春主編，大連理工大學(xué)陳希有主審。具體分工為：第1章、第4章、第7章和第9章由孫建忠編寫(xiě)，第3章、第5章和第10章由劉鳳春編寫(xiě)，第2章、第6章、第8章由曲兵妮、陳燕、任齊、許春雨共同編寫(xiě)，第11章由牟憲民編寫(xiě)。
本書(shū)出版后，被國(guó)內(nèi)多所高校采用，不少師生通過(guò)郵件和電話與作者進(jìn)行討論，并對(duì)本書(shū)內(nèi)容提出了許多建設(shè)性的建議和意見(jiàn)，在此深表謝意。本書(shū)承蒙陳希有教授主審，對(duì)陳教授的貢獻(xiàn)表示衷心感謝。研究生王斌、王冬、王思浩、鐘啟濠、王晨等同學(xué)參加了部分文字和插圖的整理工作，在此表示感謝。本書(shū)在編寫(xiě)中參考了國(guó)內(nèi)外有關(guān)著作和文獻(xiàn)，在此對(duì)這些文獻(xiàn)的作者一并致謝。
由于編者學(xué)識(shí)有限，難免存在失誤或不當(dāng)之處，尚祈廣大讀者不吝批評(píng)指教。
編者
前言
常用符號(hào)表
第1章電機(jī)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)1
1.1電機(jī)的基本功能與主要類型1
1.2電機(jī)的基本原理2
1.2.1磁場(chǎng)的基本概念2
1.2.2磁路及其基本定律4
1.2.3電磁感應(yīng)定律7
1.2.4線圈的電路方程8
1.2.5電磁力定律與電磁轉(zhuǎn)矩8
1.2.6電機(jī)的可逆性原理9
1.3電機(jī)的制造材料10
1.3.1概述10
1.3.2鐵磁材料的重要特性11
1.3.3永磁材料的特性14
思考題與習(xí)題18
第2章直流電機(jī)20
2.1直流電機(jī)的工作原理20
2.1.1直流電動(dòng)機(jī)的工作原理20
2.1.2直流發(fā)電機(jī)的工作原理21
2.2直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和額定值22
2.2.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)22
2.2.2直流電機(jī)的電樞繞組23
2.2.3直流電機(jī)的額定值25
2.2.4直流電機(jī)按勵(lì)磁方式分類26
2.3直流電機(jī)的磁場(chǎng)和電樞反應(yīng)27
2.3.1直流電機(jī)的空載磁場(chǎng)27
2.3.2電樞磁動(dòng)勢(shì)28
2.3.3電樞反應(yīng)29
*2.3.4電樞反應(yīng)對(duì)換向的影響及改善
換向的措施30
2.4直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩32
2.4.1直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)32
2.4.2直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩33
2.5直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析33
2.5.1直流電動(dòng)機(jī)的基本方程33
2.5.2他勵(lì)/并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作
特性35
2.6直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析37
2.6.1直流發(fā)電機(jī)的基本方程37
2.6.2他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的工作特性38
2.6.3并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的自勵(lì)過(guò)程與外
特性39
思考題與習(xí)題41
第3章變壓器44
3.1變壓器的基本結(jié)構(gòu)、分類與額定值44
3.1.1變壓器的基本結(jié)構(gòu)44
3.1.2變壓器的分類48
3.1.3變壓器的額定值49
3.2變壓器的工作原理51
3.2.1變壓器各電磁量的參考方向51
3.2.2變壓器的空載運(yùn)行52
3.2.3變壓器的負(fù)載運(yùn)行57
3.3變壓器的等效電路和相量圖59
3.3.1繞組折算60
3.3.2T形等效電路61
3.3.3近似和簡(jiǎn)化等效電路62
3.3.4變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的相量圖63
3.4標(biāo)幺值64
3.4.1標(biāo)幺值的定義64
3.4.2采用標(biāo)幺值的優(yōu)點(diǎn)65
3.5變壓器的參數(shù)測(cè)定67
3.5.1變壓器的空載試驗(yàn)67
3.5.2變壓器的短路試驗(yàn)69
3.6變壓器的運(yùn)行特性72
3.6.1變壓器的外特性與電壓調(diào)整率72
3.6.2變壓器的損耗與效率特性73
3.7三相變壓器及其聯(lián)結(jié)組76
3.7.1三相變壓器的類型76
3.7.2三相變壓器的聯(lián)結(jié)組77
3.8三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行81
3.8.1并聯(lián)運(yùn)行的理想狀態(tài)及條件81
3.8.2聯(lián)結(jié)組對(duì)并聯(lián)運(yùn)行的影響82
3.8.3電壓比對(duì)并聯(lián)運(yùn)行的影響83
3.8.4短路阻抗對(duì)并聯(lián)運(yùn)行的影響83
3.9特殊變壓器85
3.9.1自耦變壓器86
目錄電機(jī)與拖動(dòng)第3版3.9.2三繞組變壓器89
3.9.3儀用互感器90
*3.10節(jié)能變壓器92
3.10.1非晶合金變壓器92
3.10.2卷鐵心變壓器93
3.10.3超導(dǎo)變壓器95
3.10.4變壓器性能參數(shù)比較97
思考題與習(xí)題97
第4章異步電機(jī)101
4.1三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作
原理101
4.1.1三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)101
4.1.2異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理104
4.1.3三相異步電動(dòng)機(jī)的額定值和主要
系列107
4.2三相交流電機(jī)的繞組109
4.2.1交流繞組的基本概念109
4.2.2三相雙層繞組111
4.2.3三相單層繞組112
4.3三相交流繞組的磁動(dòng)勢(shì)113
4.3.1單相繞組的磁動(dòng)勢(shì)——脈振磁
動(dòng)勢(shì)113
4.3.2三相繞組的合成磁動(dòng)勢(shì)——旋轉(zhuǎn)
磁動(dòng)勢(shì)118
4.3.3三相定子繞組建立的磁場(chǎng)121
4.4三相交流繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)122
4.4.1集中整距線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)122
4.4.2分布繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)123
4.4.3短距繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)123
4.4.4相電動(dòng)勢(shì)124
4.5三相異步電動(dòng)機(jī)的等效電路125
4.5.1轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)和電動(dòng)勢(shì)125
4.5.2定子、轉(zhuǎn)子繞組的電壓方程——
頻率歸算126
4.5.3繞組歸算127
4.5.4異步電動(dòng)機(jī)的等效電路和
相量圖128
4.5.5異步電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)化等效電路129
4.5.6籠型繞組的磁極數(shù)和相數(shù)130
4.6三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩131
4.6.1三相異步電動(dòng)機(jī)的功率關(guān)系131
4.6.2三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩關(guān)系132
4.6.3三相異步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的物理
表達(dá)式133
4.6.4三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)差率
特性133
4.7三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性和參數(shù)
測(cè)定137
4.7.1三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性137
4.7.2三相異步電動(dòng)機(jī)的主要性能
指標(biāo)138
4.7.3三相異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)測(cè)定139
4.8單相異步電動(dòng)機(jī)141
4.8.1單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理142
4.8.2兩相繞組的磁動(dòng)勢(shì)143
4.8.3單相異步電動(dòng)機(jī)的主要類型和
起動(dòng)方法144
*4.9三相異步發(fā)電機(jī)146
4.9.1三相異步發(fā)電機(jī)的單機(jī)運(yùn)行146
4.9.2籠型三相異步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)
運(yùn)行146
4.9.3雙饋異步發(fā)電機(jī)變速恒頻風(fēng)力
發(fā)電系統(tǒng)148
思考題與習(xí)題150
第5章同步電機(jī)152
5.1同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和額定值152
5.1.1同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)152
5.1.2同步電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)155
5.1.3同步電機(jī)的冷卻方式157
5.1.4同步電機(jī)的基本類型157
5.1.5同步電機(jī)的額定值158
5.2三相同步電機(jī)的工作原理159
5.2.1三相同步電機(jī)的基本原理159
5.2.2同步電機(jī)的空載運(yùn)行159
5.2.3同步電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行和電樞
反應(yīng)160
5.2.4三相同步電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)163
5.3三相同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)分析164
5.3.1隱極同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)分析164
5.3.2凸極同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)分析167
5.4三相同步發(fā)電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩172
5.4.1功率平衡方程172
5.4.2電磁功率與功角特性172
5.4.3電磁轉(zhuǎn)矩與矩角特性174
5.5三相同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性175
5.5.1外特性175
5.5.2調(diào)整特性176
5.5.3效率特性176
5.6同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的并聯(lián)運(yùn)行177
5.6.1并聯(lián)運(yùn)行的條件177
5.6.2并聯(lián)運(yùn)行的方法178
5.6.3有功功率的調(diào)節(jié)與穩(wěn)定問(wèn)題179
5.6.4無(wú)功功率的調(diào)節(jié)與V形曲線182
5.7三相同步電動(dòng)機(jī)與同步補(bǔ)償機(jī)184
5.7.1同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析184
5.7.2同步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩186
5.7.3同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性187
5.7.4同步補(bǔ)償機(jī)188
*5.8同步發(fā)電機(jī)的三相突然短路189
5.8.1同步發(fā)電機(jī)突然短路的物理
過(guò)程189
5.8.2同步發(fā)電機(jī)的瞬態(tài)電抗191
5.8.3同步發(fā)電機(jī)的超瞬態(tài)電抗192
思考題與習(xí)題193
第6章控制電機(jī)196
6.1伺服電動(dòng)機(jī)196
6.1.1交流伺服電動(dòng)機(jī)196
6.1.2直流伺服電動(dòng)機(jī)198
6.2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)199
6.2.1基本工作原理200
6.2.2反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)201
6.3測(cè)速發(fā)電機(jī)203
6.3.1直流測(cè)速發(fā)電機(jī)203
6.3.2交流異步測(cè)速發(fā)電機(jī)204
6.4自整角機(jī)205
6.4.1自整角機(jī)的結(jié)構(gòu)205
6.4.2力矩式自整角機(jī)206
6.4.3控制式自整角機(jī)206
6.5旋轉(zhuǎn)變壓器208
6.6感應(yīng)同步器209
思考題與習(xí)題211
第7章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)213
7.1電力拖動(dòng)系統(tǒng)的組成與分類213
7.2電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式213
7.2.1單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)
方程式213
7.2.2多軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)的折算215
7.3電力拖動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載特性220
7.3.1恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載220
7.3.2恒功率負(fù)載221
7.3.3通風(fēng)機(jī)與泵類負(fù)載221
7.4電力拖動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行條件221
7.5電力拖動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)速222
7.5.1調(diào)速的基本概念222
7.5.2調(diào)速系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)223
思考題與習(xí)題224
第8章他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)227
8.1他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性227
8.1.1固有機(jī)械特性227
8.1.2人為機(jī)械特性228
8.2他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和反轉(zhuǎn)229
8.2.1電樞回路串聯(lián)電阻起動(dòng)230
8.2.2降低電樞電壓起動(dòng)231
8.2.3他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)231
8.3他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速231
8.3.1電樞回路串聯(lián)電阻調(diào)速232
8.3.2降低電樞電壓調(diào)速232
8.3.3減弱磁通調(diào)速233
8.3.4調(diào)速方式與負(fù)載類型的配合234
8.4他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)236
8.4.1能耗制動(dòng)237
8.4.2反接制動(dòng)238
8.4.3回饋制動(dòng)241
8.5他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的四象限運(yùn)行242
思考題與習(xí)題243
第9章異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)245
9.1三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性245
9.1.1固有機(jī)械特性245
9.1.2人為機(jī)械特性248
9.2三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)250
9.2.1籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)250
9.2.2高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的異步電動(dòng)機(jī)255
9.2.3繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)258
9.3三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速260
9.3.1變極調(diào)速260
9.3.2變頻調(diào)速262
9.3.3調(diào)壓調(diào)速267
9.3.4繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻
調(diào)速268
9.3.5繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速270
9.3.6電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)271
9.4三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)273
9.4.1回饋制動(dòng)273
9.4.2反接制動(dòng)275
9.4.3能耗制動(dòng)279
9.4.4軟停車與軟制動(dòng)280
9.5異步電動(dòng)機(jī)的各種運(yùn)行狀態(tài)280
思考題與習(xí)題281
第10章同步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)283
10.1同步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性及穩(wěn)定
運(yùn)行283
10.1.1同步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性283
10.1.2同步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行284
10.2同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)284
10.2.1拖動(dòng)起動(dòng)法285
10.2.2異步起動(dòng)法285
10.2.3變頻起動(dòng)法285
10.3同步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速和制動(dòng)286
10.3.1同步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法概述286
10.3.2同步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法287
10.4特種同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)288
10.4.1永磁同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)288
10.4.2無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)290
10.4.3開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)動(dòng)系統(tǒng)293
思考題與習(xí)題296
第11章電力拖動(dòng)系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的
選擇298
11.1電動(dòng)機(jī)選擇的基本原則298
11.1.1類型的選擇298
11.1.2額定功率的選擇299
11.1.3電壓等級(jí)的選擇300
11.1.4轉(zhuǎn)速的選擇300
11.1.5結(jié)構(gòu)型式的選擇301
11.1.6安裝型式的選擇302
11.1.7工作制的選擇302
11.1.8型號(hào)的選擇302
11.2電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱與冷卻303
11.2.1電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱過(guò)程與溫升303
11.2.2電動(dòng)機(jī)的冷卻過(guò)程與冷卻
方式304
11.3電動(dòng)機(jī)的工作制305
11.3.1連續(xù)工作制（S1）305
11.3.2短時(shí)工作制（S2）305
11.3.3斷續(xù)周期工作制（S3）306
11.4電動(dòng)機(jī)額定功率的選擇307
11.4.1電動(dòng)機(jī)的允許輸出功率307
11.4.2拖動(dòng)連續(xù)運(yùn)行負(fù)載電動(dòng)機(jī)額定
功率的選擇308
11.4.3拖動(dòng)短時(shí)運(yùn)行負(fù)載電動(dòng)機(jī)額定
功率的選擇311
11.4.4拖動(dòng)斷續(xù)周期運(yùn)行負(fù)載電動(dòng)機(jī)
額定功率的選擇313
11.5電動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行314
11.5.1電動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行管理314
11.5.2電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基本參數(shù)314
11.5.3電動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行措施316
思考題與習(xí)題316
參考文獻(xiàn)318
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