電機與拖動

前言

　　隨著我國高等教育規(guī)模的不斷擴大，高等教育正逐步朝著大眾化教育方向轉(zhuǎn)型。當(dāng)前，教育對象的特點發(fā)生了較大的變化，而教學(xué)內(nèi)容與課程體系的改革則相對滯后。部分教材內(nèi)容陳舊、體系老化，這個問題亟待解決?！　　半姍C與拖動”是“自動化”專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)各專業(yè)方向的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，許多新技術(shù)與新材料的不斷涌現(xiàn)，對該門課程的教材內(nèi)容提出了更新要求。“電機與拖動”的相關(guān)教材雖已有多種版本，但其中“電機學(xué)”的內(nèi)容在編寫體系上大都沿用電機制造專業(yè)的教材編寫方法。教材中關(guān)于結(jié)構(gòu)的介紹過于繁雜，內(nèi)部的電磁現(xiàn)象的描述過于細(xì)致，已不能適應(yīng)“自動化”專業(yè)需要?！　〈送?，由于教學(xué)改革的需要，專業(yè)課的學(xué)時數(shù)已大幅精簡。因而，課程內(nèi)容與學(xué)時之間的矛盾更顯突出，這便要求該門課程的教材在篇幅上大幅精簡?！　”緯浅鲇谏鲜隹紤]而編寫的一本新的“電機與拖動”教材。在本書編寫過程中，對其中的一些內(nèi)容做了增減，如在“電機原理”部分，舍去了各種電機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電磁現(xiàn)象的細(xì)節(jié)描述；在“電力拖動”部分，舍去了一些繁雜而不實用的內(nèi)容；在“電力拖動系統(tǒng)中電動機容量的選擇”部分，加入了工程中較為實用的確定電動機容量的統(tǒng)計法和類比法。因此，不僅能滿足當(dāng)前減少學(xué)時，精簡內(nèi)容的教改要求，而且更具實用性，更能適合“自動化”專業(yè)的需要。　　本書由南昌大學(xué)戴文進教授和陳瑛老師擔(dān)任主編，負(fù)責(zé)全書的總體構(gòu)思和統(tǒng)稿工作。戴文進教授撰寫第2章“電力拖動系統(tǒng)動力學(xué)基礎(chǔ)”、第7.7節(jié)“自控式三相同步電動機”、第8章“控制電機”，以及第9.2節(jié)“連續(xù)工作方式下電動機容量的選擇”。陳瑛老師撰寫第3章“直流電機”、第4章“直流電動機的電力拖動”，以及第7章“同步電機”（除其中的第7.7節(jié)）。肖倩華老師撰寫第5章“異步電機”和第6章“三相異步電動機的電力拖動”。夏永洪老師撰寫了第1章“變壓器”和第9章“電力拖動系統(tǒng)中電動機容量的選擇”（除其中的第9.2節(jié)）。　　本書所有作者都長期在“電機與拖動”課程的教學(xué)第一線，且對該門課程的教學(xué)改革也有一定體會。但畢竟水平有限，加之本書在結(jié)構(gòu)體系和內(nèi)容取舍上均作了較大改革，書中謬誤在所難免，敬請讀者不吝賜教。

內(nèi)容概要

　　《電機與拖動》主要論述電機原理與電力拖動基礎(chǔ)?！峨姍C與拖動》涵蓋變壓器、直流電機、異步電機、同步電機、控制電機等電機學(xué)內(nèi)容，以及電力拖動系統(tǒng)動力學(xué)基礎(chǔ)、直流電動機的電力拖動、三相異步電動機的電力拖動、電力拖動系統(tǒng)中電動機容量的選擇等電力拖動的內(nèi)容。每章安排有例題與習(xí)題，《電機與拖動》后附有部分習(xí)題參考答案?！　　峨姍C與拖動》可作為自動化專業(yè)“電機與拖動”課程的教材，也可作為其他相關(guān)專業(yè)的“電機學(xué)”課程和“電力拖動基礎(chǔ)”課程的教材，還可供有關(guān)技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第1章變壓器.1.1概述1.1.1變壓器的用途1.1.2變壓器的分類1.1.3變壓器的基本工作原理1.1.4變壓器的基本結(jié)構(gòu)1.1.5變壓器的額定值1.2變壓器的運行分析1.2.1變壓器的空載運行1.2.2變壓器的負(fù)載運行1.3變壓器的參數(shù)測定1.3.1空載實驗1.3.2短路實驗1.3.3阻抗電壓1.3.4標(biāo)么值1.4變壓器的運行特性1.4.1電壓變化率和外特性1.4.2變壓器的效率和效率特性1.5三相變壓器1.5.1三相變壓器的磁路系統(tǒng)1.5.2三相變壓器的繞組接法和聯(lián)結(jié)組別1.5.3三相變壓器的繞組聯(lián)結(jié)和磁路系統(tǒng)對電動勢波形的影響1.5.4三相變壓器的并聯(lián)運行1.6特種變壓器1.6.1自耦變壓器1.6.2儀用互感器習(xí)題第2章電力拖動系統(tǒng)動力學(xué)基礎(chǔ)2.1電力拖動系統(tǒng)運動方程2.2負(fù)載轉(zhuǎn)矩和飛輪矩的折算2.2.1負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算2.2.2飛輪矩的折算2.2.3位能性負(fù)載升降運動的折算問題2.3典型負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性2.3.1恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性2.3.2恒功率負(fù)載特性2.3.3泵類負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性2.4電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行條件習(xí)題第3章直流電機3.1概述3.1.1直流電機的用途3.1.2直流電動機的工作原理3.1.3直流發(fā)電機的工作原理3.1.4直流電機的基本結(jié)構(gòu)3.1.5直流電機的額定值3.1.6直流電機的勵磁方式3.2直流電機的電樞繞組和電樞反應(yīng)3.2.1直流電機的電樞繞組3.2.2直流電機的電樞反應(yīng)3.3直流電機的感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩3.3.1電樞繞組的感應(yīng)電動勢3.3.2直流電機的電磁轉(zhuǎn)矩3.4直流發(fā)電機3.4.1直流發(fā)電機中的能量轉(zhuǎn)換3.4.2直流發(fā)電機中的基本方程式3.4.3直流發(fā)電機的運行特性3.5直流電動機3.5.1電機的可逆原理3.5.2直流電動機的基本方程式3.5.3直流電動機的工作特性習(xí)題第4章直流電動機的電力拖動4.1他勵直流電動機的機械特性4.1.1固有機械特性4.1.2人為機械特性4.1.3他勵直流電動機機械特性的工程計算與繪制4.2他勵直流電動機的起動4.2.1直接起動4.2.2降壓起動4.2.3電樞回路串電阻分級起動4.3他勵直流電動機的制動4.3.1能耗制動4.3.2反接制動4.3.3回饋制動4.4他勵直流電動機的調(diào)速4.4.1調(diào)速指標(biāo)4.4.2他勵直流電動機的各種調(diào)速方法4.4.3調(diào)速方式及其與負(fù)載的合理配合4.5他勵直流電動機的過渡過程4.5.1機械過渡過程的一般規(guī)律4.5.2他勵直流電動機起動時的過渡過程4.5.3他勵直流電動機制動時的過渡過程4.5.4他勵直流電動機過渡過程中的能量損耗4.6串勵與復(fù)勵直流電動機拖動系統(tǒng)的運行4.6.1串勵直流電動機的機械特性4.6.2串勵直流電動機的起動與調(diào)速4.6.3串勵直流電動機的制動4.6.4復(fù)勵直流電動機拖動系統(tǒng)的運行習(xí)題第5章異步電機5.1概述5.1.1三相異步電動機的工作原理5.1.2三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)5.1.3三相異步電動機的額定值5.2三相繞組的電動勢和磁動勢5.2.1三相繞組的電動勢5.2.2三相繞組的磁動勢5.2.3電動勢和磁動勢平衡方程5.3三相異步電動機的運行分析5.3.1轉(zhuǎn)子繞組折算5.3.2基本方程式5.3.3等效電路5.3.4相量圖5.4三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩5.4.1三相異步電動機的功率平衡5.4.2三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩平衡5.5三相異步電動機的工作特性5.5.1轉(zhuǎn)差率特性?s=f(P2)?5.5.2轉(zhuǎn)矩特性?T2=f(P2)?5.5.3定子電流特性?I1=f(P2)?5.5.4功率因數(shù)特性cosφ1=f(P2)5.5.5效率特性?η=f(P2)?5.6三相異步電動機參數(shù)的測定5.6.1空載實驗5.6.2短路實驗5.7單相異步電動機5.7.1工作原理5.7.2起動方法5.8三相異步發(fā)電機5.8.1與電網(wǎng)并聯(lián)運行的三相異步發(fā)電機5.8.2單獨運行的三相異步發(fā)電機習(xí)題第6章三相異步電動機的電力拖動6.1三相異步電動機的機械特性6.1.1三相異步電動機機械特性的三種表達式6.1.2三相異步電動機機械特性的計算與繪制6.1.3三相異步電動機的固有機械特性6.1.4三相異步電動機的人為機械特性6.2三相異步電動機的起動6.2.1三相異步電動機的起動問題及直接起動的條件6.2.2三相籠型異步電動機的降壓起動6.2.3三相繞線型異步電動機的起動6.2.4改善起動性能的三相籠型異步電動機6.3三相異步電動機的制動6.3.1能耗制動6.3.2反接制動6.3.3回饋制動6.4三相異步電動機的調(diào)速6.4.1變極調(diào)速6.4.2變頻調(diào)速6.4.3變轉(zhuǎn)差率調(diào)速6.5三相異步電動機過渡過程的能量損耗6.5.1過渡過程能量損耗的一般表達式6.5.2各種過渡過程中的能量損耗6.5.3減少過渡過程能量損耗的方法習(xí)題第7章同步電機7.1概述7.1.1同步電機的分類和用途7.1.2三相同步電機的工作原理7.1.3三相同步電機的基本結(jié)構(gòu)7.2三相凸極同步電動機的電動勢相量圖7.3三相同步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩7.3.1同步電動機的功率平衡方程7.3.2同步電動機的轉(zhuǎn)矩平衡方程7.4三相凸極同步電動機的功角特性和矩角特性7.5三相同步電動機的勵磁調(diào)節(jié)與U形特性曲線7.5.1三相同步電動機的勵磁調(diào)節(jié)7.5.2三相同步電動機的U形曲線7.5.3同步補償機7.6三相同步電動機的起動7.6.1輔助電動機起動7.6.2變頻起動7.6.3異步起動7.7自控式三相同步電動機7.7.1基本結(jié)構(gòu)7.7.2工作原理7.7.3轉(zhuǎn)速方程式及調(diào)速方法7.7.4機械特性及調(diào)速性能習(xí)題第8章控制電機8.1概述8.1.1控制電機的特點8.1.2控制電機的種類8.1.3控制電機的作用8.2伺服電動機8.2.1交流伺服電動機8.2.2直流伺服電動機8.3測速發(fā)電機8.3.1交流空心杯轉(zhuǎn)子異步測速發(fā)電機8.3.2直流測速發(fā)電機8.4自整角機8.4.1自整角機的種類8.4.2自整角機的基本結(jié)構(gòu)及工作原理8.4.3自整角機的誤差分析8.5旋轉(zhuǎn)變壓器8.5.1旋轉(zhuǎn)變壓器的種類8.5.2旋轉(zhuǎn)變壓器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理8.5.3線性旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理8.6步進電動機8.6.1步進電動機的工作原理8.6.2步進電動機的特性習(xí)題第9章電力拖動系統(tǒng)中電動機容量的選擇9.1概述9.1.1決定電動機容量的主要因素9.1.2過載能力及起動能力的校驗9.1.3電動機的溫升及溫升限值9.1.4電動機的發(fā)熱和冷卻過程9.1.5電動機的工作方式9.2連續(xù)工作方式下電動機容量的選擇9.2.1連續(xù)常值負(fù)載下的電機容量選擇9.2.2連續(xù)周期性變化負(fù)載下的電動機容量選擇9.3短時工作方式下電動機容量的選擇9.3.1短時工作方式下連續(xù)工作制電動機的容量選擇9.3.2短時工作方式下短時工作制電動機容量的選擇9.4周期性斷續(xù)工作方式下電動機容量的選擇9.5確定電動機容量的統(tǒng)計法和類比法9.5.1統(tǒng)計分析法9.5.2類比法習(xí)題部分習(xí)題參考答案參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章　變壓器　　變壓器是利用電磁感應(yīng)原理來改變電壓的一種靜止的電能轉(zhuǎn)換裝置，廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域。本章以普通雙繞組電力變壓器為主要研究對象，首先介紹變壓器的用途、分類、基本結(jié)構(gòu)和額定數(shù)據(jù)；之后重點研究單相變壓器在穩(wěn)態(tài)和對稱運行條件下的基本原理及運行特性，對于三相變壓器僅就其特點加以論述；最后，簡單地介紹兩種特種變壓器的結(jié)構(gòu)特點及其工作原理?！　?.1　概述　　1.1.1　變壓器的用途　　變壓器是一種靜止的電氣設(shè)備，它運用電磁感應(yīng)原理，將一種交流電能轉(zhuǎn)換成頻率相同的另一種交流電能?！　≡陔娏ο到y(tǒng)中，為了將發(fā)電站的大功率電能輸送到遠距離的用戶區(qū)，采用高壓輸電才是經(jīng)濟合理的。因為當(dāng)輸送的功率一定時，電壓越高，線路中的電流就越小，則輸電線路的功率損耗和電壓降也越小。因此需要采用升壓變壓器，將發(fā)電機發(fā)出的電壓（通常只有10.5 kV～20 kV）逐級升高到220 kV～500 kV；當(dāng)電能輸送到用戶區(qū)后，又需要采用降壓變壓器，將其逐級降到各種配電電壓，供動力設(shè)備和照明設(shè)備使用。由此可見，變壓器在電力系統(tǒng)中具有重要的作用?！　〈送?，變壓器在其他部門中也被廣泛應(yīng)用，如測量交流電能的儀用互感器，用于整流、高壓實驗、礦井等特殊場合的專用變壓器，用于自動控制系統(tǒng)中的小功率變壓器等?！　?.1.2　變壓器的分類　　變壓器有多種分類方法。下面將按變壓器的用途、繞組數(shù)目、相數(shù)、冷卻方式和冷卻介質(zhì)分別進行分類?！　。?）按用途分：有電力變壓器和特種變壓器；　?。?）按繞組數(shù)目分：有雙繞組變壓器、三繞組變壓器和自耦變壓器；　?。?）按相數(shù)分：有單相變壓器和三相變壓器；　?。?）按鐵芯結(jié)構(gòu)分：有芯式變壓器和殼式變壓器；　?。?）按冷卻方式和冷卻介質(zhì)分：有用油冷卻的油浸式變壓器和空氣冷卻的干式變壓器。

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