绪论

0.1 电能与电机

0.1.1 电能的特点及应用

0.1.2 电机的概念及发展

0.2 电机及电力拖动系统

0.3 本课程的内容与学习方法

第1章 磁路及动力学基础知识

1.1 磁路和磁路基本定律

1.1.1 描述磁场的基本物理量

1.1.2 电磁感应定律

1.1.3 全电流定律

1.1.4 磁路及磁路欧姆定律

1.1.5 磁路的基尔霍夫定律

1.2 铁磁材料及其特性

1.2.1 铁磁材料的高导磁性

1.2.2 磁滞与磁滞损耗

1.2.3 涡流与涡流损耗

1.3 电力拖动系统的动力学基础

1.3.1 电力拖动系统的运动方程式

1.3.2 多轴电力拖动系统转矩及飞轮矩的折算

1.3.3 电力拖动系统的负载特性

1.3.4 电动机的机械特性及电力拖动系统稳定运行的条件

小结

习题

第2章 直流电机

2.1 直流电机的基本工作原理

2.1.1 直流发电机的工作原理

2.1.2 直流电动机的基本工作原理

2.1.3 直流电机的可逆性

2.2 直流电机的结构

2.3 直流电机的铭牌数据

2.4 直流电机的空载磁场

2.4.1 直流电机的励磁方式

2.4.2 直流电机空载磁场的分布

2.4.3 磁路分析

2.4.4 直流电机的磁化曲线

2.4.5 气隙磁通密度的分布

2.5 直流电机的电枢绕组

2.5.1 直流电机电枢绕组的基础知识

2.5.2 单叠绕组

2.5.3 单波绕组

2.6 直流电机的负载磁场及电枢反应

2.7 感应电动势和电磁转矩的计算

2.7.1 感应电动势的计算

2.7.2 电磁转矩的计算

2.8 直流发电机

2.8.1 直流发电机的基本平衡方程

2.8.2 他励直流发电机的运行特性

2.8.3 并励直流发电机的运行特性

2.9 直流电动机

2.9.1 直流电动机的基本方程式

2.9.2 直流电动机的工作特性

2.10 直流电机的换向

2.10.1 换向过程

2.10.2 换向元件中的电动势

2.10.3 换向元件中电流变化的规律

2.10.4 改善换向的措施

2.10.5 环火及补偿绕组

小结

习题

第3章 直流电动机的运行与电力拖动

3.1 直流电动机的机械特性

3.1.1 机械特性的一般表达式

3.1.2 固有机械特性

3.1.3 人为机械特性

3.1.4 固有机械特性的绘制

3.2 直流电动机的起动

3.2.1 直接起动

3.2.2 降电压起动

3.2.3 电枢回路串入电阻起动

3.3 直流电动机的调速

3.3.1 调速指标

3.3.2 电枢回路串入电阻调速

3.3.3 改变电源电压调速

3.3.4 改变励磁磁通调速

3.4 直流电动机的制动

3.4.1 能耗制动

3.4.2 反接制动

3.4.3 回馈制动运行

小结

习题

第4章 变压器

4.1 变压器的类别、基本结构、额定值

4.1.1 变压器的主要类别

4.1.2 变压器的基本结构

4.1.3 变压器的额定值

4.2 变压器的空载运行

4.2.1 变压器空载运行时的工作原理

4.2.2 正方向的规定

4.2.3 变压器空载运行时电压平衡方程式及相量图

4.2.4 变压器空载运行时的等效电路

4.3 变压器的负载运行

4.3.1 变压器负载运行时的工作原理

4.3.2 正方向的规定

4.3.3 变压器负载运行时的磁动势平衡方程式

4.3.4 变压器负载运行时的电压平衡方程式

4.4 变压器的等效电路及相量图

4.4.1 变量代换法

4.4.2 Τ形等效电路及相量图

4.4.3 Γ形等效电路和简化等效电路

4.5 变压器的参数测定

4.5.1 变压器的空载试验

4.5.2 变压器的短路试验

4.6 标幺值

4.7 变压器的运行特性

4.7.1 外特性和电压变化率

4.7.2 效率和效率特性

4.8 三相变压器

4.8.1 三相变压器的磁路系统

4.8.2 三相变压器的电路系统

4.9 特种变压器

4.9.1 自耦变压器

4.9.2 电压互感器和电流互感器

小结

习题

第5章 三相异步电动机

5.1 三相异步电动机的结构、类别、铭牌

5.1.1 三相异步电动机基本结构

5.1.2 三相异步电动机的铭牌数据

5.2 三相异步电动机的工作原理

5.2.1 旋转磁场的产生原理

5.2.2 三相异步电动机的基本工作原理

5.2.3 三相异步电动机的运行状态

5.3 三相异步电动机的绕组

5.3.1 交流绕组的构成原则

5.3.2 三相单层绕组

5.3.3 三相双层绕组

5.4 三相异步电动机的磁动势

5.4.1 整距线圈的磁动势

5.4.2 整距线圈的线圈组磁动势

5.4.3 短距线圈的线圈组磁动势

5.4.4 单相绕组的磁动势

5.4.5 三相绕组的磁动势

5.5 三相异步电动机的电动势

5.5.1 导体中的感应电动势

5.5.2 线圈的电动势

5.5.3 线圈组的电动势

5.5.4 相电动势和线电动势

5.5.5 电动势中的谐波分量

5.6 三相异步电动机的电磁分析

5.6.1 三相异步电动机空载时的电磁关系

5.6.2 三相异步电动机的转子磁动势

5.6.3 三相异步电动机负载时的电磁关系

5.6.4 三相异步电动机负载时的方程式

5.7 三相异步电动机的等效电路及相量图

5.7.1 定子、 转子交流耦合电路之间的频率折算

5.7.2 定子、 转子交流耦合电路之间的绕组折算

5.7.3 三相异步电动机的等效电路和相量图

5.8 三相异步电动机的功率和转矩

5.9 三相异步电动机的参数测定

5.10 三相异步电动机的工作特性

小结

习题

第6章 三相异步电动机的电力拖动

6.1 三相异步电动机的机械特性

6.1.1 机械特性的参数表达式

6.1.2 机械特性的实用表达式

6.1.3 三相异步电动机的固有机械特性

6.1.4 三相异步电动机的人为机械特性

6.2 三相笼型异步电动机的起动

6.2.1 直接起动

6.2.2 降压起动

6.2.3 三相笼型异步电动机起动性能的改善

6.3 绕线型三相异步电动机的起动

6.3.1 转子串频敏变阻器起动

6.3.2 转子回路串电阻分级起动

6.4 三相异步电动机的软起动

6.4.1 软起动的主电路

6.4.2 软起动方式

6.5 三相异步电动机的调速

6.5.1 改变转差率调速

6.5.2 变极调速

6.5.3 变频调速

6.6 三相异步电动机的制动

6.6.1 能耗制动

6.6.2 反接制动

6.6.3 回馈制动

6.6.4 软停车与软制动

小结

习题

第7章 同步电机

7.1 同步电机的基本结构与运行状态

7.1.1 同步电机的基本结构

7.1.2 同步电机的运行状态

7.1.3 铭牌数据

7.2 同步电机的工作原理

7.2.1 同步发电机的工作原理

7.2.2 电枢反应

7.2.3 同步电动机的工作原理

7.3 同步电动机的电压方程式与相量图

7.3.1 同步电动机的电压方程式

7.3.2 同步电动机的电动势相量图

7.4 同步电动机的功率、 转矩及功角特性

7.4.1 功率与转矩平衡关系

7.4.2 电磁功率和转矩表达式及功角特性

7.4.3 稳定运行区和负载能力

7.5 同步电动机的工作特性和V形曲线

7.5.1 工作特性

7.5.2 V形曲线

7.6 同步电动机的起动

7.6.1 辅助电动机起动法

7.6.2 异步起动法

7.6.3 变频起动法

小结

习题

第8章 特种电机

8.1 单相异步电动机

8.1.1 结构特点

8.1.2 单相异步电动机的工作原理

8.1.3 单相异步电动机的起动方法

8.2 伺服电动机

8.3 测速发电机

8.4 步进电动机

8.4.1 步进电动机的结构和分类

8.4.2 反应式步进电动机的工作原理

8.5 旋转变压器

8.5.1 基本结构

8.5.2 正余弦旋转变压器的工作原理

8.5.3 线性旋转变压器的工作原理

8.6 自整角机

8.6.1 基本结构和分类

8.6.2 控制式自整角机的工作原理

8.6.3 力矩式自整角机的工作原理

8.7 开关磁阻电动机

8.7.1 开关磁阻电动机驱动系统的组成

8.7.2 开关磁阻电动机的工作原理

小结

习题

第9章 交流拖动系统电动机的质量与选择

9.1 电动机的选择内容

9.2 电动机额定容量选择

9.2.1 电动机的发热过程

9.2.2 电动机的冷却过程

9.2.3 电动机的工作制

9.2.4 电动机的容量选择与过载能力

9.2.5 电动机额定容量的选择方法

9.3 三相异步电动机质量的试验分析

9.3.1 电动机的试验项目

9.3.2 电动机的质量性能试验测定方法

9.3.3 电动机质量的工程判别方法

小结

习题

参考文献

《21世纪高等学校本科电子电气专业系列实用：电机与电力拖动基础教程》按照高等工业学校工业电气自动化专业教学指导委员会《电机原理及拖动》教学大纲编写，全书共9章，主要阐述电机与电力拖动的基本原理和基础知识。 主要内容包括电能与电机、磁路及动力学基础知识、直流电机、直流电动机的运行与电力拖动、变压器、 三相异步电动机、 三相异步电动机的电力拖动、 同步电机、 特种电机、交流拖动系统电动机的质量与选择。

《21世纪高等学校本科电子电气专业系列实用：电机与电力拖动基础教程》适合于普通高等学校的自动化、电气工程及自动化、电力系统及自动化、机电一体化等专业作为教材使用，可作为成人高等教育有关专业的教材，也可以供有关工程科技人员参考。

《电机与电力拖动项目教程》结合中等职业教育改革的实际，以项目为单元，以实用为目的，注重学生实际动手能力的培养。《电机与电力拖动项目教程》可作为中等职业学校电工类、机电类学生的教材，也可作为职工培训教材或自学用书。

《电机与电力拖动基础》中作者根据多年的教学经验和体会，将电机与电力拖动基础基本内容共分]2章阐述，主要介绍直流电机的原理结构与拖动基础、变压器的原理与运行、交流电机原理与拖动、控制电机与电机选择等内容。另外，并以先进的影视制作手段和多媒体技术，制成多媒体课件、交流异步电机制造工艺过程教学片，便于学生更好地了解电机的结构原理，内容编写由浅人深，每章有例题、思考题与习题，便于学生自己预习和复习，符合当前教育教学的指导思想。《电机与电力拖动基础》适合电气工程及其自动化、自动化、机电一体化等非电机专业的“电机与电力拖动基础”课程教学及从事电气工程、电力系统、电机及控制、水电工程、工业自动化等领域工作的工程技术人员参考。

本书为《电机与电力拖动基础》一书的配套教材，主要论述电机与电力拖动基础的学习方法。书中各章分别以内容提要、疑难剖析、拾遗补缺、习题解答和习题补充等板块形式进行讲述，相信能对学生的学习有一定的指导作用。

本书由南昌大学戴文进、陈瑛和杨莉共同编著。戴文进撰写了各章的内容提要、疑难剖析和拾遗补缺各板块，陈瑛撰写了第1～6章的习题解答，杨莉撰写了第7、8两章的习题解答和所有章的习题补充。

此外，戴文进的研究生王凯、陈向杰、刘海静、邓志辉、赵杰、林卿生、杨华、王宝福、谢友慧等同学在本书的资料搜集、文字录入、图表和曲线的绘制及扫描等方面做了大量工作，在此一并致谢。

本书作者虽都长期从事电机与电力拖动基础的教学，但毕竟水平有限，故书中谬误之处在所难免，敬请读者不吝指正。

编著者2011年10月于南昌大学