電機(jī)學(xué)

內(nèi)容概要

　　《電機(jī)學(xué)（第5版）》是電機(jī)學(xué)領(lǐng)域的一本經(jīng)典教材。全書內(nèi)容涉及電機(jī)原理簡(jiǎn)介、變壓器、交流電機(jī)基礎(chǔ)、同步發(fā)電機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、直流電機(jī)基礎(chǔ)、直流電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)、單相及特種電動(dòng)機(jī)等，附錄內(nèi)容包括三相電路、線圈節(jié)距、離散分布繞阻、同步電機(jī)的凸極理論、轉(zhuǎn)換系數(shù)表等內(nèi)容。在新版中，作者更新并拓展了關(guān)于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的內(nèi)容，修訂了全書中的習(xí)題與示例，融入了MATLAB，添加了便于讀者學(xué)習(xí)的指導(dǎo)意見，同時(shí)在配套網(wǎng)站上提供了本書的習(xí)題解答。

作者簡(jiǎn)介

作者:(美)Stephen J. Chapman

書籍目錄

第1章 電機(jī)原理入門
1.1 電機(jī)、變壓器與日常生活
1.2 單位和符號(hào)的注釋
1.3 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、牛頓定律及功率關(guān)系
1.3.1 角位置θ
1.3.2 角速度ω
1.3.3 角加速度α
1.3.4 轉(zhuǎn)矩τ
1.3.5 牛頓旋轉(zhuǎn)定律
1.3.6 功W
1.3.7 功率P
1.4 磁場(chǎng)
1.4.1 磁場(chǎng)的產(chǎn)生
1.4.2 磁路
1.4.3 鐵磁材料的磁特性
1.4.4 鐵心中的能耗
1.5 法拉第定律——時(shí)變磁場(chǎng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
1.6 導(dǎo)線上電磁力的產(chǎn)生
1.7 磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
1.8 直線直流電機(jī)——一個(gè)簡(jiǎn)單例子
1.8.1 直線直流電機(jī)的起動(dòng)
1.8.2 直線直流電機(jī)用做電動(dòng)機(jī)
1.8.3 直線直流電機(jī)用做發(fā)電機(jī)
1.8.4 直線電機(jī)起動(dòng)問題
1.9 單相交流電路中的有功功率、無功功率和視在功率
1.9.1 功率計(jì)算式的變形
1.9.2 復(fù)功率
1.9.3 阻抗角、電流相位角和功率之間的關(guān)系
1.9.4 功率三角形
1.10 小結(jié)
思考題
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
第2章 變壓器
2.1 變壓器在現(xiàn)代生活中的重要性
2.2 變壓器的類型及結(jié)構(gòu)
2.3 理想變壓器
2.3.1 理想變壓器中的功率
2.3.2 變壓器的阻抗變換
2.3.3 含有理想變壓器電路的分析
2.4 實(shí)際單相變壓器的運(yùn)行理論
2.4.1 變壓器的電壓比
2.4.2 實(shí)際變壓器中的磁化電流
2.4.3 變壓器中的電流比和標(biāo)記慣例
2.5 變壓器的等效電路
2.5.1 實(shí)際變壓器的精確等效電路
2.5.2 變壓器的近似等效電路
2.5.3 變壓器模型中各參數(shù)值的確定
2.6 標(biāo)幺值度量體系
2.7 變壓器的電壓調(diào)整率和效率
2.7.1 變壓器相量圖
2.7.2 變壓器效率
2.8 變壓器抽頭和電壓調(diào)整率
2.9 自耦變壓器
2.9.1 自耦變壓器中的電壓和電流關(guān)系
2.9.2 自耦變壓器的視在功率定額優(yōu)勢(shì)
2.9.3 自耦變壓器的內(nèi)部阻抗
2.10 三相變壓器
2.10.1 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組
2.10.2 三相變壓器的標(biāo)幺值體系
2.11 用兩臺(tái)變壓器實(shí)現(xiàn)三相變換
2.11.1 開口Δ（或VV）聯(lián)結(jié)
2.11.2 開啟星形-開口三角形聯(lián)結(jié)
2.11.3 斯科特-T聯(lián)結(jié)
2.11.4 三相T聯(lián)結(jié)
2.12 變壓器額定值及相關(guān)問題
2.12.1 變壓器的額定電壓和頻率
2.12.2 變壓器的額定視在功率
2.12.3 涌流問題
2.12.4 變壓器銘牌
2.13 測(cè)量用變壓器
2.14 小結(jié)
思考題
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
第3章 交流電機(jī)基礎(chǔ)
3.1 均勻磁場(chǎng)中的單個(gè)線圈
3.1.1 單個(gè)旋轉(zhuǎn)線圈中的感應(yīng)電勢(shì)
3.1.2 載流線圈中的電磁轉(zhuǎn)矩
3.2 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)
3.2.1 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)推斷的證明
3.2.2 電頻率與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系
3.2.3 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向的改變
3.3 交流電機(jī)中磁動(dòng)勢(shì)和磁場(chǎng)的分布
3.4 交流電機(jī)中的感應(yīng)電勢(shì)
3.4.1 二極定子上單個(gè)線圈的感應(yīng)電勢(shì)
3.4.2 三相線圈組中的感應(yīng)電勢(shì)
3.4.3 三相定子電勢(shì)的有效值
3.5 交流電機(jī)中的電磁轉(zhuǎn)矩
3.6 交流電機(jī)中的繞組絕緣
3.7 交流電機(jī)功率流程和損耗
3.7.1 交流電機(jī)中的損耗
3.7.2 功率流程圖
3.8 電壓調(diào)整率和轉(zhuǎn)速調(diào)整率
3.9 小結(jié)
思考題
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
第4章 同步發(fā)電機(jī)
4.1 同步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)
4.2 同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速
4.3 同步發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電勢(shì)
4.4 同步發(fā)電機(jī)的等效電路
4.5 同步發(fā)電機(jī)的相量圖
4.6 同步發(fā)電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩
4.7 同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)測(cè)量
4.7.1 短路比
4.8 同步發(fā)電機(jī)單機(jī)運(yùn)行
4.8.1 負(fù)載變化對(duì)同步發(fā)電機(jī)單機(jī)運(yùn)行的影響
4.8.2 例題解析
4.9 交流發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行
4.9.1 投入并聯(lián)的條件
4.9.2 同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)的一般操作過程
4.9.3 同步發(fā)電機(jī)的頻率-有功功率特性和電壓-無功功率特性
4.9.4 發(fā)電機(jī)并聯(lián)在大電網(wǎng)上運(yùn)行
4.9.5 容量相近的同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行分析
4.10 同步發(fā)電機(jī)暫態(tài)過程
4.10.1 同步發(fā)電機(jī)的暫態(tài)穩(wěn)定性
4.10.2 同步發(fā)電機(jī)的突然短路
4.11 同步發(fā)電機(jī)的額定值
4.11.1 電壓、轉(zhuǎn)速和頻率額定值
4.11.2 視在功率和功率因數(shù)額定值
4.11.3 同步發(fā)電機(jī)的能力曲線
4.11.4 短時(shí)運(yùn)行和利用率
4.12 小結(jié)
思考題
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
第5章 同步電動(dòng)機(jī)
5.1 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的基本原理
5.1.1 同步電動(dòng)機(jī)的等效電路
5.1.2 從磁場(chǎng)的觀點(diǎn)看同步電動(dòng)機(jī)
5.2 同步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行
5.2.1 同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性曲線
5.2.2 負(fù)載變化對(duì)同步電動(dòng)機(jī)的影響
5.2.3 勵(lì)磁電流變化對(duì)同步電動(dòng)機(jī)的影響
5.2.4 同步電動(dòng)機(jī)與功率因數(shù)補(bǔ)償
5.2.5 同步電容器或同步補(bǔ)償機(jī)
5.3 同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)
5.3.1 通過降低供電頻率起動(dòng)電動(dòng)機(jī)
5.3.2 用外部原動(dòng)機(jī)起動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)
5.3.3 用阻尼繞組起動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)
5.3.4 阻尼繞組對(duì)電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定性的影響
5.4 同步發(fā)電機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)比較
5.5 同步電動(dòng)機(jī)的額定值
5.6 小結(jié)
思考題
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
第6章 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)
6.1 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)
6.2 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中的基本概念
6.2.1 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生
6.2.2 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差率概念
6.2.3 轉(zhuǎn)子的電頻率
6.3 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的等效電路
6.3.1 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的變壓器模型
6.3.2 轉(zhuǎn)子電路模型
6.3.3 最終等效電路
6.4 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中的功率和轉(zhuǎn)矩
6.4.1 損耗和功率流程圖
6.4.2 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中的功率和轉(zhuǎn)矩
6.4.3 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等效電路中轉(zhuǎn)子銅耗與轉(zhuǎn)化功率的分離
6.5 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性
6.5.1 基于物理學(xué)觀點(diǎn)的電磁轉(zhuǎn)矩
6.5.2 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式的推導(dǎo)
6.5.3 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性曲線的注解
6.5.4 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中的最大（牽出）轉(zhuǎn)矩
6.6 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性的改變
6.6.1 通過籠型轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)控制電動(dòng)機(jī)的特性
6.6.2 深槽和雙籠轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)
6.6.3 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)類別
6.7 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)趨勢(shì)
6.8 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)
6.9 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速
6.9.1 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)變極調(diào)速
6.9.2 改變供電頻率調(diào)速
6.9.3 改變供電電壓調(diào)速
6.9.4 改變轉(zhuǎn)子電阻調(diào)速
6.10 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)固態(tài)驅(qū)動(dòng)器
6.10.1 頻率（速度）調(diào)節(jié)
6.10.2 電壓和頻率模式的選擇
6.10.3 獨(dú)立調(diào)整加、減速斜坡
6.10.4 電動(dòng)機(jī)保護(hù)
6.11 等效電路模型參數(shù)的確定
6.11.1 空載試驗(yàn)
6.11.2 測(cè)取定子電阻的直流試驗(yàn)
6.11.3 轉(zhuǎn)子鎖定試驗(yàn)
6.12 感應(yīng)發(fā)電機(jī)
6.12.1 獨(dú)立運(yùn)行的感應(yīng)發(fā)電機(jī)
6.12.2 感應(yīng)發(fā)電機(jī)的應(yīng)用
6.13 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)額定值
6.14 小結(jié)
思考題
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
第7章 直流電機(jī)基礎(chǔ)
7.1 曲面磁極間的簡(jiǎn)單旋轉(zhuǎn)回路
7.1.1 旋轉(zhuǎn)回路中的感應(yīng)電勢(shì)
7.1.2 旋轉(zhuǎn)線圈回路輸出的直流電勢(shì)
7.1.3 旋轉(zhuǎn)線圈回路中的電磁轉(zhuǎn)矩
7.2 簡(jiǎn)單四線圈回路直流電機(jī)的換向
7.3 實(shí)際直流電機(jī)中的換向與電樞結(jié)構(gòu)
7.3.1 轉(zhuǎn)子線圈
7.3.2 與換向片的連接
7.3.3 疊繞組
7.3.4 波繞組
7.3.5 蛙繞組
7.4 實(shí)際電機(jī)中的換向問題
7.4.1 電樞反應(yīng)
7.4.2 Ldi/dt電勢(shì)
7.4.3 換向問題的解決方法
7.5 實(shí)際直流電機(jī)中的感應(yīng)電勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩表

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   4.12 小 結(jié) 同步發(fā)電機(jī)是將來自于原動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率轉(zhuǎn)換成一定電壓和頻率的交流電功率的設(shè)備。同步的意思是指電機(jī)的電頻率與其轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的機(jī)械速度之間有鎖定關(guān)系或者說二者同步。全世界所使用的絕大部分電能都靠同步發(fā)電機(jī)來生產(chǎn)。 同步電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)由其轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的速度和磁通大小決定。受電樞反應(yīng)、電樞繞組的電阻和電抗等因素的影響，發(fā)電機(jī)的相電壓與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之間存在差值。對(duì)應(yīng)于△聯(lián)結(jié)或者Y聯(lián)結(jié)，發(fā)電機(jī)端電壓等于相電壓或者等于相電壓除以√3。 在實(shí)際電力系統(tǒng)中，同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行方式取決于對(duì)它的約束條件。當(dāng)一臺(tái)發(fā)電機(jī)獨(dú)立運(yùn)行時(shí)，它必須產(chǎn)生的有功功率和無功功率取決于所接的負(fù)載，原動(dòng)機(jī)的調(diào)速器設(shè)定值和勵(lì)磁電流分別用來控制頻率和端電壓。當(dāng)一臺(tái)發(fā)電機(jī)并聯(lián)到無窮大母線上運(yùn)行時(shí)，其頻率和電壓是固定的，調(diào)速器設(shè)定值和勵(lì)磁電流分別用來控制發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率的流量。在由容量相近的發(fā)電機(jī)組成的實(shí)際系統(tǒng)中，調(diào)速器設(shè)定值既影響頻率也影響有功功率流量，勵(lì)磁電流既影響端電壓也影響無功功率流量。 同步發(fā)電機(jī)的發(fā)電能力（產(chǎn)生電功率的能力）主要受電機(jī)內(nèi)部發(fā)熱的限制。當(dāng)發(fā)電機(jī)繞組過熱時(shí)，電機(jī)壽命會(huì)大大縮短。因?yàn)橛袃煞N不同的繞組（電樞繞組和勵(lì)磁繞組），對(duì)發(fā)電機(jī)（的發(fā)電能力）就形成兩個(gè)獨(dú)立的約束。電樞繞組的最大允許發(fā)熱限定了電機(jī)的最大允許視在功率，而勵(lì)磁繞組的最大允許發(fā)熱限定了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EA的最大值。EA和IA的最大值共同限定了發(fā)電機(jī)功率因數(shù)的最大值。 思考題 4.1 為什么同步發(fā)電機(jī)的頻率與其轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)速度之間有鎖定關(guān)系？ 4.2為什么接入滯后性負(fù)載時(shí)交流發(fā)電機(jī)的電壓會(huì)明顯下降？ 4.3為什么接入超前性負(fù)載時(shí)交流發(fā)電機(jī)的電壓會(huì)上升？ 4.4畫出同步發(fā)電機(jī)分別運(yùn)行在以下功率因數(shù)時(shí)的相量圖和磁場(chǎng)關(guān)系圖。 （a）功率因數(shù)為1；（b）滯后性功率因數(shù)；（c）超前性功率因數(shù)。 4.5分析說明怎樣測(cè)定同步發(fā)電機(jī)的同步阻抗和電樞電阻？ 4.6為什么60 Hz發(fā)電機(jī)運(yùn)行在50 Hz時(shí)必須降低電壓？應(yīng)該降多少？ 4.7額定功率和額定電壓相同時(shí)，預(yù)計(jì)400Hz的發(fā)電機(jī)比60Hz的發(fā)電機(jī)看上去大還是??？為什么？ 4.8兩臺(tái)同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)時(shí)需要哪些條件？ 4.9為什么發(fā)電機(jī)并入電力系統(tǒng)時(shí)，待并發(fā)電機(jī)的頻率要（稍）高于運(yùn)行系統(tǒng)頻率？ 4.10什么是無窮大母線？它對(duì)并入其中的發(fā)電機(jī)有什么強(qiáng)制性約束？ 4.11如何在不影響系統(tǒng)頻率的條件下，調(diào)節(jié)兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)之間的有功功率分配？如何在不影響端電壓的條件下，調(diào)節(jié)兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)之間的無功功率分配？ 4.12如何在不影響各臺(tái)并聯(lián)發(fā)電機(jī)功率分配的條件下，調(diào)節(jié)大電力系統(tǒng)的頻率？ 4.13如何拓展4.9節(jié)的知識(shí)，并用來計(jì)算三臺(tái)或更多臺(tái)發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的系統(tǒng)頻率和有功功率分配？ 4.14為什么對(duì)發(fā)電機(jī)來說過熱是個(gè)嚴(yán)重問題？ 4.15詳細(xì)解釋能力曲線的概念？ 4.16什么是短時(shí)定額？為什么說短時(shí)定額對(duì)正常運(yùn)行的發(fā)電機(jī)很重要？

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