電機與電力拖動基礎

本書為“電機與拖動”課程的新編教材，主要論述電機原理與電力拖動基礎知識。全書涵蓋直流電動機、非同步電動機、同步電動機、變壓器、特種驅動電動機和控制電機等電機學內容，以及電力拖動系統動力學基礎、直流電動機的電力拖動、三相非同步電動機的電力拖動、電力拖動系統中電動機容量的選擇等電力拖動的內容。

筆者還撰寫並同時出版與之配套的學習指導書，書中除有針對性地對“電機與拖動”課程進行學習指導以及附有全書的習題解答外，還補充了不少課外習題，並附有全部解答。

本書可作為自動化專業內各專業方向的“電機與拖動”課程的教材，也可作為其他相關專業的“電機學”課程以及“電力拖動基礎”課程的選用教材，還可供有關技術人員參考。

第0章 緒論1

0.1 電機與電力拖動史話1

0.2 電機與電力拖動基礎學習方法總覽4

0.2.1 電機學內容的基本要求和學習方法4

0.2.2 電力拖動基礎內容的基本要求和學習方法4

第1章 直流電動機5

1.1 概述5

1.2 直流電動機的運行原理9

1.2.1 直流電動機的電樞繞組和電樞反應9

1.2.2 直流電動機的感應電動勢和電磁轉矩14

1.2.3 直流電動機運行的基本方程式16

1.2.4 電機的可逆性原理19

1.3 直流電動機的工作特性20

1.3.1 並勵電動機的工作特性20

1.3.2 串勵電動機的工作特性22

1.3.3 復勵電動機的工作特性23

習題24

第2章 交流電動機26

2.1 概述26

2.2 三相交流電動機26

2.2.1 三相交流電動機的繞組及電動勢和磁動勢26

2.2.2 三相非同步電動機概述35

2.2.3 三相非同步電動機的運行分析38

2.2.4 三相非同步電動機的運行特性及參數測定50

2.2.5 三相同步電動機運行原理54

2.3 變壓器63

2.3.1 單相變壓器63◆電機與電力拖動基礎目 錄◆2.3.2 三相變壓器及其二次側線電壓的相位移65

2.3.3 自耦變壓器與互感器69

習題71

第3章 電力拖動系統及其動力學原理75

3.1 電力拖動系統運動方程75

3.2 負載轉矩和飛輪矩的折算77

3.2.1 負載轉矩的折算77

3.2.2 飛輪矩的折算79

3.2.3 位能性負載升降運動的折算問題81

3.3 典型負載轉矩特性83

3.3.1 恆轉矩負載特性83

3.3.2 恆功率負載特性84

3.3.3 泵類負載特性84

3.4 電力拖動系統穩定運行的判據85

3.4.1 直流電動機拖動系統與三相非同步電動機拖動系統85

3.4.2 三相同步電動機拖動系統87

習題88

第4章 直流電動機的電力拖動91

4.1 他勵直流電動機的機械特性91

4.1.1 固有機械特性92

4.1.2 人為機械特性92

4.1.3 他勵直流電動機機械特性的工程計算與繪製93

4.2 他勵直流電動機的起動 95

4.2.1 直接起動96

4.2.2 降壓起動96

4.2.3 電樞迴路串電阻分級起動97

4.3 他勵直流電動機的制動100

4.3.1 能耗制動100

4.3.2 反接制動102

4.3.3 回饋制動105

4.4 他勵直流電動機的調速107

4.4.1 調速指標107

4.4.2 他勵直流電動機的各種調速方法108

4.4.3 調速方式及其與負載的合理配合113

4.5 他勵直流電動機的過渡過程116

4.5.1 機械過渡過程的一般規律117

4.5.2 他勵直流電動機起動時的過渡過程119

4.5.3 他勵直流電動機制動時的過渡過程121

4.5.4 他勵直流電動機過渡過程中的能量損耗126

4.6 串勵與復勵直流電動機拖動系統的運行130

4.6.1 串勵直流電動機的機械特性130

4.6.2 串勵直流電動機的起動與調速131

4.6.3 串勵直流電動機的制動131

4.6.4 復勵直流電動機拖動系統的運行132

習題133

第5章 三相非同步電動機的電力拖動137

5.1 三相非同步電動機的機械特性137

5.1.1 三相非同步電動機機械特性的三種表達式137

5.1.2 三相非同步電動機機械特性的計算與繪製140

5.1.3 三相非同步電動機的固有機械特性140

5.1.4 三相非同步電動機的人為機械特性141

5.2 三相非同步電動機的起動143

5.2.1 三相非同步電動機的起動問題及直接起動的條件143

5.2.2 三相籠型非同步電動機的降壓起動144

5.2.3 三相繞線型非同步電動機的起動147

5.2.4 改善起動性能的三相籠型非同步電動機149

5.3 三相非同步電動機的電氣制動151

5.3.1 能耗制動151

5.3.2 反接制動154

5.3.3 回饋制動156

5.4 三相非同步電動機的調速159

5.4.1 變極調速159

5.4.2 變頻調速162

5.4.3 變轉差率調速165

5.5 三相非同步電動機過渡過程中的能量損耗171

5.5.1 過渡過程能量損耗的一般表達式171

5.5.2 各種過渡過程中的能量損耗172

5.5.3 減少過渡過程能量損耗的方法173

習題173

第6章 電力拖動系統中電動機容量的選擇177

6.1 概述177

6.1.1 電機的發熱與冷卻177

6.1.2 決定電動機容量的主要因素179

6.1.3 過載能力及起動能力的校驗180

6.1.4 電動機的工作方式181

6.2 連續工作方式下電動機容量的選擇182

6.2.1 連續常值負載下的電動機容量選擇182

6.2.2 連續周期性變化負載的電動機容量選擇186

6.3 短時工作方式下電動機容量的選擇195

6.3.1 短時工作方式下連續工作制電動機的容量選擇195

6.3.2 短時工作方式下短時工作制電動機容量的選擇197

6.4 周期性斷續工作方式的電動機容量選擇199

6.5 確定電動機容量的統計法和類比法201

6.5.1 統計法201

6.5.2 類比法202

6.6 由特殊電源供電的電動機選擇問題202

6.6.1 由可控晶閘管供電的直流電動機容量的選擇202

6.6.2 由變頻電源供電的三相非同步電動機選擇問題203

習題204

第7章 特種驅動電動機208

7.1 概述208

7.2 中小型特種電動機208

7.2.1 無換向器電動機208

7.2.2 轉子供電式三相併勵交流換向器電動機214

7.2.3 直線電動機219

7.2.4 開關磁阻電動機221

7.3 驅動微電機225

7.3.1 單相非同步電動機225

7.3.2 單相串勵換向器電動機230

7.3.3 磁阻式及磁滯式同步電動機232

習題236

第8章 控制電機237

8.1 概述237

8.1.1 控制電機的特點237

8.1.2 控制電機的種類237

8.1.3 控制電機的作用238

8.2 伺服電動機238

8.2.1 交流伺服電動機238

8.2.2 直流伺服電動機242

8.3 測速發電機245

8.3.1 交流空心杯轉子非同步測速發電機245

8.3.2 直流測速發電機248

8.4 自整角機249

8.4.1 自整角機的種類249

8.4.2 自整角機的基本結構及工作原理250

8.5 旋轉變壓器254

8.5.1 旋轉變壓器的種類254

8.5.2 旋轉變壓器的基本結構和工作原理255

8.6 步進電動機259

8.6.1 步進電動機的工作原理259

8.6.2 步進電動機的特性262

習題264

附錄A 並勵直流發電機的自勵建壓266

附錄B 直流電機的換向268

參考文獻270