電機學

本書主要論述電機學原理，包括緒論和五篇（共15章）內容。第1～5篇分別對變壓器、直流電機、非同步電機、同步電機，以及特種電機等的基本結構、工作原理、運行性能和工作特性進行了詳細的分析。

本書編排合理、結構新穎。書中刪去了大量各種電機的內部結構以及各種電磁現象細節的描述，內容精簡。將各類特種電機集中編寫，獨成章節，分為“中小型特種電機”、“驅動微電機”和“控制微電機”三類，使人一目了然，特色分明。

本書可作為高等學校電氣工程及其自動化專業的教材，也可為自動化專業的選用教材，還可供有關技術人員參考。

第0章 緒論1

0.1 電機總覽1

0.1.1 電機在國民經濟生活中的作用1

0.1.2 電機的發明簡史1

0.1.3 電機的分類2

0.1.4 電機學課程特點和學習方法2

0.2 電磁理論基礎3

0.2.1 電磁力定律（洛倫茲力方程）3

0.2.2 畢奧-薩伐爾（Boit-Savart）定律3

0.2.3 右手定則4

0.2.4 法拉第電磁感應定律5

0.2.5 楞次定律5

0.2.6 ?Bl ????定則5

0.2.7 安培電路定律（全電流定律）5

0.2.8 能量守恆定律6

0.3 鐵磁材料和磁路6

0.3.1 飽和現象6

0.3.2 磁滯現象與磁滯損耗8

0.3.3 渦流現象與渦流損耗8

0.3.4 磁路9

0.3.5 磁路分析方法9

0.3.6 氣隙邊緣效應10

0.3.7 漏磁通11

0.3.8 串聯磁路11

0.3.9 並聯磁路12

0.3.10 永磁材料12

0.4 電機製造材料13

0.4.1 導電材料13

0.4.2 導磁材料14

0.4.3 絕緣材料14

0.4.4 機械支撐材料15

小結15

習題16

第1篇 變 壓 器

第1章 變壓器概覽18

1.1 變壓器的用途18

1.2 變壓器的分類與基本結構19

1.2.1 變壓器的分類19

1.2.2 電力變壓器的基本結構19

1.3 變壓器的額定值與標么值22

1.3.1 變壓器的額定值22

1.3.2 標么值22

小結24

習題24

第2章 變壓器的運行分析25

2.1 變壓器的空載運行25

2.1.1 空載運行時的物理情況25

2.1.2 感應電動勢26

2.1.3 電壓平衡方程式和變比27

2.1.4 勵磁電流28

2.1.5 電路方程、等效電路和相量圖30

2.2 變壓器的負載運行31

2.2.1 負載運行時的物理情況31

2.2.2 基本方程式32

2.2.3 摺合演演算法33

2.2.4 折算后的基本方程和等效電路34

2.2.5 相量圖35

2.3 變壓器的參數測定36

2.3.1 短路實驗36

2.3.2 空載實驗37

2.4 變壓器運行時的特性指標40

2.4.1 電壓變化率40

2.4.2 變壓器的損耗和效率41

2.5 特種變壓器的運行分析42

2.5.1 三繞組變壓器42

2.5.2 自耦變壓器45

2.5.3 互感器47

小結49

習題50

第3章 三相變壓器52

3.1 三相變壓器的怕廢低?2

3.1.1 三相變壓器組52

3.1.2 三相芯式變壓器52

3.2 三相變壓器的電路系統53

3.2.1 三相變壓器繞組的接法53

3.2.2 聯接組別及標準聯接組54

3.3 三相變壓器的空載電動勢波形分析56

3.3.1 三相變壓器組Yy聯接56

3.3.2 三相鐵芯式變壓器Yy聯接57

3.3.3 三相變壓器Yd聯接57

3.4 三相變壓器的並聯運行57

3.4.1 理想並聯運行的條件57

3.4.2 如何滿足並聯運行的條件58

3.4.3 並聯運行時負載分配的實用計算59

小結61

習題62

第2篇 直 流 電 機

第4章 直流電機概覽66

4.1 直流電機的用途和基本工作原理66

4.1.1 直流電機的用途66

4.1.2 直流電機的基本工作原理66

4.2 直流電機的結構67

4.2.1 定子部分67

4.2.2 轉子部分69

4.3 直流電機的勵磁方式69

4.4 直流電機的額定值70

小結71

習題71

第5章 直流電機的運行分析72

5.1 直流電機的磁場72

5.1.1 空載時直流電機的磁場72

5.1.2 負載時電樞電流的磁場73

5.1.3 交軸電樞反應74

5.1.4 直軸電樞反應75

5.2 直流電機的電樞繞組76

5.2.1 電樞繞組的基本特點76

5.2.2 單疊繞組77

5.2.3 單波繞組78

5.3 電樞繞組的感應電動勢與電機的電磁轉矩79

5.3.1 電樞繞組的感應電動勢80

5.3.2 電樞繞組的電磁轉矩80

5.4 直流電機運行的基本方程式81

5.4.1 電壓平衡方程式81

5.4.2 功率平衡方程式82

5.4.3 轉矩平衡方程式83

5.5 直流電機的換向問題84

5.5.1 換向過程84

5.5.2 改善換向的方法86

小結86

習題87

第6章 直流電機的運行特性89

6.1 直流發電機的運行特性89

6.1.1 他勵發電機的特性89

6.1.2 並勵發電機的特性91

6.1.3 復勵發電機的特性93

6.2 直流電動機的機械特性和工作特性94

6.2.1 並勵電動機的特性95

6.2.2 串勵電動機的特性96

6.2.3 復勵電動機的特性98

6.3 直流電動機的起動、調速與制動98

6.3.1 直流電動機的起動98

6.3.2 直流電動機的調速100

6.3.3 直流電動機的制動103

小結104

習題105

第3篇 異 步 電 機

第7章 非同步電機概覽108

7.1 非同步電機的用途108

7.2 非同步電機的分類與基本結構108

7.2.1 非同步電機的分類108

7.2.2 三相非同步電動機的基本結構108

7.3 三相非同步電動機的銘牌和額定值111

7.3.1 三相非同步電動機的型號111

7.3.2 三相電動機的額定值111

小結112

習題113

第8章 三相非同步電動機的運行原理114

8.1 三相非同步電動機定子繞組及其電動勢114

8.1.1 三相交流繞組的一般概念114

8.1.2 交流繞組的基礎知識115

8.1.3 交流繞組的類型116

8.1.4 單層和雙層繞組117

8.1.5 三相電樞繞組的電動勢121

8.2 三相非同步電動機繞組的磁動勢123

8.2.1 單相電樞繞組的磁動勢123

8.2.2 三相電樞繞組的基波旋轉磁動勢124

8.3 三相非同步電動機的工作原理126

8.3.1 三相非同步電動機運行時的基本電磁過程126

8.3.2 轉差率與同步速126

8.3.3 非同步電機的三種運行狀態127

8.4 三相非同步電動機轉子堵轉時的電磁關係128

8.4.1 正方向假定128

8.4.2 電磁過程129

8.4.3 非同步電動機轉子堵轉時的電動勢平衡關係130

8.4.4 轉子繞組的折算131

8.4.5 基本方程式、等效電路與相量圖133

8.5 三相非同步電動機轉子旋轉時的電磁關係134

8.5.1 轉子旋轉時的電磁關係134

8.5.2 轉子繞組頻率的折算135

8.5.3 基本方程式、等效電路圖和矢量圖136

小結139

習題139

第9章 三相非同步電動機的運行特性141

9.1 三相非同步電動機的功率與轉矩141

9.1.1 非同步電動機的功率關係141

9.1.2 非同步電動機的轉矩關係143

9.2 三相非同步電動機的機械特性與工作特性144

9.2.1 電磁轉矩的兩種表達方式144

9.2.2 三相非同步電動機的機械特性145

9.2.3 三相非同步電動機的工作特性151

9.3 三相非同步電動機的參數測定153

9.3.1 空載實驗153

9.3.2 短路實驗（堵轉實驗）154

9.4 三相非同步電動機的起動、調速與制動155

9.4.1 三相非同步電動機的起動155

9.4.2 三相非同步電動機的調速159

9.4.3 三相非同步電動機制動163

小結164

習題165

第4篇 同 步 電 機

第10章 同步電機概覽168

10.1 同步電機的用途和分類168

10.1.1 同步電機的用途168

10.1.2 同步電機的基本類型168

10.2 同步電機的基本結構169

10.2.1 隱極同步發電機的基本結構169

10.2.2 凸極同步發電機的基本結構170

10.3 同步電機的額定值171

小結172

習題172

第11章 同步發電機的運行分析173

11.1 同步發電機的空載運行173

11.1.1 空載特性173

11.1.2 時空矢量圖174

11.2 同步發電機對稱負載時的電樞反應174

11.2.1 ?I?·和?E?·?0同相（ψ=0）時的電樞反應175

11.2.2 I·滯后E·?090?. ? (ψ=90?. ?）時的電樞反應176

11.2.3 I·超前E·?0?90?. ? (ψ=-90?. ?）時的電樞反應177

11.2.4 I·滯后E·?0一個銳角ψ時的電樞反應177

11.3 隱極同步發電機的對稱負載運行分析179

11.3.1 不考慮飽和時179

11.3.2 考慮飽和時181

11.4 凸極同步發電機的對稱負載運行分析183

11.4.1 凸極同步發電機的雙反應理論183

11.4.2 不考慮飽和時的電動勢相量圖183

11.4.3 相量圖的實際作圖法185

11.4.4 考潛ズ褪鋇氖笨帳噶客?86

11.5 同步發電機的空載和短路特性188

11.5.1 空載特性188

11.5.2 短路特性188

11.5.3 X??d?不飽和值的確定189

11.5.4 短路比189

11.6 同步發電機的零功率因數負載特性190

11.6.1 零功率因數負載特性190

11.6.2 定子漏抗的確定191

11.6.3 保梯電抗192

11.7 外特性和調整特性193

11.7.1 外特性193

11.7.2 調整特性194

小結194

習題195

第12章 同步電機的併網運行198

12.1 同步發電機的並聯條件和方法198

12.1.1 並聯合閘的條件198

12.1.2 投入並聯的方法198

12.2 同步發電機的平衡方程式和功角特性200

12.2.1 同步發電機的功率和轉矩平衡方程式200

12.2.2 同步發電機的功角特性201

12.3 同步發電機有功功率的調節和靜態穩定204

12.3.1 有功功率的調節204

12.3.2 靜態穩定205

12.4 同步發電機無功功率的調節和V形曲線207

12.5 同步電動機210

12.5.1 同步電機的可逆原理211

12.5.2 同步電動機的電動勢方程式和相量圖212

12.5.3 功角特性和功率平衡方程式212

12.5.4 無功功率的調節和V形曲線213

12.5.5 同步電動機的起動214

12.5.6 同步調相機214

小結215

習題216

第5篇 特 種 電 機

第13章 中小型特種電機222

13.1 無換向器電動機222

13.1.1 基本結構222

13.1.2 工作原理223

13.1.3 轉速方程式及調速方法225

13.1.4 機械特性及調速性能227

13.2 轉子供電式三相併勵交流換向器電動機228

13.2.1 運轉原理228

13.2.2 調速原理及轉差電動勢的引出229

13.2.3 基本結構及工作原理231

13.2.4 主要優缺點232

13.3 電磁轉差調速非同步電動機233

13.4 直線電機235

13.4.1 直線電機的類型235

13.4.2 扁平型的直線非同步電動機的結構特點235

13.4.3 直線非同步電動機的工作原理236

13.5 開關磁阻電動機237

13.5.1 電動機工作原理238

13.5.2 驅動系統的構成及工作原理239

13.5.3 開關磁阻電動機的基本特點241

小結242

習題242

第14章 驅動微電機243

14.1 單相非同步電動機243

14.1.1 單相非同步電動機的種類及主要結構243

14.1.2 單相非同步電動機的工作原理244

14.1.3 單相非同步電動機的起動方法245

14.2 單相串勵換向器電動機248

14.3 磁阻式及磁滯式同步電動機250

14.3.1 磁阻式同步電動機250

14.3.2 磁滯式同步電動機252

小結254

習題254

第15章 控制電機256

15.1 概述256

15.1.1 控制電機的特點256

15.1.2 控制電機的種類256

15.1.3 控制電機的作用257

15.2 伺服電動機257

15.2.1 交流伺服電動機257

15.2.2 直流伺服電動機262

15.3 測速發電機264

15.3.1 交流空心杯轉子非同步測速發電機265

15.3.2 直流測速發電機267

15.4 自整角機269

15.4.1 自整角機的種類269

15.4.2 自整角機的基本結構及工作原理269

15.4.3 自整角機的誤差分析273

15.5 旋轉變壓器274

15.5.1 旋轉變壓器的種類274

15.5.2 旋轉變壓器的基本結構和工作原理275

15.5.3 線性旋轉變壓器的工作原理277

15.6 步進電動機279

15.6.1 步進電動機的工作原理279

15.6.2 步進電動機的特性282

小結284

習題285

附錄 部分習題參考答案287

參考文獻290