電機(jī)拖動(dòng)基礎(chǔ)

前言

　　本書(shū)參考了現(xiàn)行高等工程專科基礎(chǔ)教學(xué)基本要求，結(jié)合了我國(guó)高等職業(yè)技術(shù)教育的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，按照“三教統(tǒng)籌，協(xié)調(diào)發(fā)展”的思路編寫(xiě)?！　”菊n程是將“電機(jī)學(xué)”、“電力拖動(dòng)”和“控制電機(jī)”等課程有機(jī)結(jié)合而成的一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程。在編寫(xiě)時(shí)主要側(cè)重體現(xiàn)出下列特色?！　。?）側(cè)重于基本原理和基本概念的闡述，語(yǔ)言精簡(jiǎn)，通俗易懂，并強(qiáng)調(diào)基本理論的實(shí)際應(yīng)用?！　。?）在編寫(xiě)過(guò)程中，全篇都采用“提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，最后總結(jié)出概念與特點(diǎn)并進(jìn)行推廣”的編寫(xiě)思路，每一章都采用“總一分一總”的結(jié)構(gòu)，使讀者對(duì)章節(jié)重點(diǎn)一目了然?！　。?）為便于讀者鞏固應(yīng)掌握的基本知識(shí)、基本理論以及引導(dǎo)應(yīng)用，書(shū)中編配了大量的例題、思考題和自測(cè)題，題目涉及面廣，緊密聯(lián)系理論內(nèi)容，難易適中。　?。?）教學(xué)內(nèi)容模塊化，各模塊教學(xué)內(nèi)容明確，具有針對(duì)性、可組合性和可選擇性，便于不同專業(yè)選修。在每章的后面選配了一定數(shù)量的實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)動(dòng)手能力。在本書(shū)的最后還選配了電機(jī)拆裝的實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)，使整個(gè)教材集理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)于一體?！　。?）為了滿足各專業(yè)的需要，并考慮各專業(yè)講授的課時(shí)數(shù)相差較大（60～120課時(shí)），本書(shū)按照多課時(shí)情況編寫(xiě)，內(nèi)容全面，對(duì)于少學(xué)時(shí)情況，教師可根據(jù)專業(yè)需要進(jìn)行刪減和選擇?！　。?）書(shū)中符號(hào)和插圖均采用國(guó)家新標(biāo)準(zhǔn)。　　全書(shū)共分7章，其中第2章由湖南工業(yè)大學(xué)呂鋒編寫(xiě)，第3章由湖南工業(yè)大學(xué)袁川來(lái)副教授編寫(xiě)，第4章由湖南工業(yè)大學(xué)何獻(xiàn)忠副教授編寫(xiě)，第6、7章由湖南工業(yè)大學(xué)王兵副教授編寫(xiě)，所有實(shí)驗(yàn)由周建華編寫(xiě)，其余部分由湖南工業(yè)大學(xué)劉穎慧副教授編寫(xiě)，并擔(dān)任主編?！　∪珪?shū)由湖南工業(yè)大學(xué)肖伸平教授主審，并在審閱過(guò)程中提出了寶貴的意見(jiàn)和建議，在此表示衷心的感謝！　　本書(shū)的順利出版，還要感謝湖南工業(yè)大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)和老師給予了大力支持和幫助?！　∮捎跁r(shí)間倉(cāng)促，書(shū)中難免存在不妥之處，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正，并提出寶貴意見(jiàn)。

內(nèi)容概要

本書(shū)從實(shí)用的角度出發(fā)，介紹了磁路的基本定理與定律，直流電動(dòng)機(jī)、變壓器、三相交流異步電動(dòng)機(jī)、各種微特電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理以及拖動(dòng)基礎(chǔ)，在每章的后面設(shè)置了習(xí)題以及自測(cè)題，并配置了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，在附錄中還介紹了電動(dòng)機(jī)拆裝的基本方法與步驟。    本書(shū)可作為高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院、高等?？茖W(xué)校、成人高校及本科院校開(kāi)辦的二級(jí)職業(yè)技術(shù)學(xué)院和民辦高校的工業(yè)電氣自動(dòng)化、機(jī)電一體化、供用電技術(shù)和電氣技術(shù)等專業(yè)的“電機(jī)及拖動(dòng)”課程的教材，也可供有關(guān)工程技術(shù)人員參考。

書(shū)籍目錄

第1章 緒論  1.1 電機(jī)及電力拖動(dòng)的歷史與發(fā)展現(xiàn)狀  1.2 電機(jī)及電力拖動(dòng)系統(tǒng)分類  1.3 本課程涉及的基本電磁學(xué)理論    1.3.1 電磁感應(yīng)的基本概念    1.3.2 磁通    1.3.3 磁場(chǎng)強(qiáng)度    1.3.4 磁路的基本定律    1.3.5 電磁力定律    1.3.6 電磁感應(yīng)定律    1.3.7 鐵磁材料的特性及其相關(guān)損耗  小結(jié)  思考題與習(xí)題.第2章 直流電機(jī)基本理論山  2.1 直流電機(jī)的基本原理與結(jié)構(gòu)    2.1.1 電機(jī)的分類    2.1.2 直流發(fā)電機(jī)的工作原理    2.1.3 直流電動(dòng)機(jī)的工作原理    2.1.4 電機(jī)的可逆性    2.1.5 直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)  2.2 直流電機(jī)的電樞繞組簡(jiǎn)介    2.2.1 直流電樞繞組的基本知識(shí)    2.2.2 單疊繞組展開(kāi)圖    2.2.3 單波繞組  2.3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng)    2.3.1 直流電機(jī)的勵(lì)磁方式    2.3.2 直流電機(jī)空載時(shí)的氣隙磁場(chǎng)    2.3.3 直流電機(jī)負(fù)載磁場(chǎng)    2.3.4 直流電機(jī)的電樞反應(yīng)  2.4 直流電機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩    2.4.1 直流電機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)    2.4.2 直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩  2.5 直流電機(jī)的換向    2.5.l換向概述    2.5.2 產(chǎn)生火花的電磁原因    2.5.3 改善換向的方法  2.6 直流電動(dòng)機(jī)    2.6.1 直流電動(dòng)機(jī)的基本方程    2.6.2 直流電動(dòng)機(jī)的工作特性  實(shí)驗(yàn)一 電動(dòng)機(jī)的認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)  小結(jié)  思考題與習(xí)題  自測(cè)題第3章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)基礎(chǔ)  3.1 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式和負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性    3.1.1 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式    3.1.2 負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性  3.2 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性    3.2.1 機(jī)械特性的表達(dá)式    3.2.2 固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性    3.2.3 機(jī)械特性的求取    3.2.4 電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行條件  3.3 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)    3.3.1 電樞回路串電阻啟動(dòng)    3.3.2 降壓?jiǎn)?dòng)  3.4 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速    3.4.1 評(píng)價(jià)調(diào)速的指標(biāo)    3.4.2 調(diào)速方法    3.4.3 調(diào)速方式與負(fù)載類型的配合  3.5 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)    3.5.1 能耗制動(dòng)    3.5.2 反接制動(dòng)    3.5.3 回饋制動(dòng)    3.5.4 直流電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)  3.6 串勵(lì)及復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)    3.6.1 串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性    3.6.2 串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)速與制動(dòng)    3.6.3 復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)  實(shí)驗(yàn)二 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與調(diào)速實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)三 并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)  小結(jié)  思考題與習(xí)題  自測(cè)題第4章 變壓器  4.1 變壓器的基本工作原理、用途與結(jié)構(gòu)    4.1.1 變壓器的基本工作原理及用途    4.1.2 變壓器的分類與結(jié)構(gòu)    4.1.3 變壓器的銘牌與額定值  4.2 單向變壓器的空載運(yùn)行    4.2.1 空載運(yùn)行的物理情況    4.2.2 變壓器空載運(yùn)行時(shí)各量之間的關(guān)系  4.3 單向變壓器的負(fù)載運(yùn)行    4.3.1 變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系    4.3.2 基本方程式    4.3.3 變壓器的折算  4.4 變壓器的運(yùn)行特性    4.4.1 變壓器的外特性和電壓變化率    4.4.2 變壓器的效率  4.5 三相變壓器。    4.5.1 三相變壓器的磁路系統(tǒng)    4.5.2 三相變壓器的電路系統(tǒng)——連接組別    4.5.3 磁路系統(tǒng)和繞組連接方式對(duì)電動(dòng)勢(shì)波形的影響  4.6 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行    4.6.1 并聯(lián)運(yùn)行的理想條件    4.6.2 并聯(lián)條件不滿足時(shí)的運(yùn)行分析  4.7 其他用途的變壓器    4.7.1 自耦變壓器    4.7.2 儀用互感器    4.7.3 電焊機(jī)變壓器  實(shí)驗(yàn)四 變壓器的參數(shù)測(cè)定  實(shí)驗(yàn)五 單相變壓器的運(yùn)行特性  實(shí)驗(yàn)六 三相變壓器的組別判定  小結(jié)  思考題與習(xí)題  自測(cè)題第5章 三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及基本理論  5.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本原理與結(jié)構(gòu)    5.1.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)    5.1.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理    5.1.3 異步電動(dòng)機(jī)的銘牌和主要系列  5.2 交流電機(jī)的繞組    5.2.1 交流繞組的基本知識(shí)    5.2.2 三相單層繞組    5.2.3 三相雙層繞組  5.3 交流電機(jī)繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)    5.3.l線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及短距系數(shù)    5.3.2 線圈組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及分布系數(shù)    5.3.3 一相繞組中的基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)  5.4 交流電機(jī)繞組的磁動(dòng)勢(shì)    5.4.1 單相繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)    5.4.2 三相繞組基波合成磁動(dòng)勢(shì)——旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)  5.5 三相異步電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行    5.5.1 空載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系    5.5.2 空載運(yùn)行時(shí)的電壓平衡方程式  5.6 三相異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載運(yùn)行    5.6.1 負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系    5.6.2 轉(zhuǎn)子繞組各電磁量    5.6.3 磁動(dòng)勢(shì)平衡方程    5.6.4 電動(dòng)勢(shì)平衡方程  5.7 三相異步電動(dòng)機(jī)的等效電路    5.7.1 折算    5.7.2 等效電路  5.8 三相異步電動(dòng)機(jī)的功率平衡、轉(zhuǎn)矩平衡和工作特性    5.8.1 功率平衡和轉(zhuǎn)矩平衡    5.8.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性  實(shí)驗(yàn)七 三相異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)測(cè)試實(shí)驗(yàn)  小結(jié)  思考題與習(xí)題  自測(cè)題第6章 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)第7章 微特電機(jī)附錄A 電機(jī)拆裝實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　縱觀電力拖動(dòng)的發(fā)展過(guò)程，交、直流兩種拖動(dòng)方式并存于各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域。隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，兩種拖動(dòng)方式在相互競(jìng)爭(zhēng)、相互促進(jìn)中發(fā)生著深刻的變革。在交流電機(jī)出現(xiàn)以前，直流電力拖動(dòng)是唯一的拖動(dòng)方式。19世紀(jì)末，由于研制出了經(jīng)濟(jì)實(shí)用的交流電機(jī)，使交流電力拖動(dòng)在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。但是隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，特別是精密機(jī)械加工與冶金工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的進(jìn)步，對(duì)電力拖動(dòng)在啟動(dòng)、制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)以及調(diào)速精度與范圍等靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性響應(yīng)方面提出了更新、更高的要求。由于交流電力拖動(dòng)比直流電力拖動(dòng)在技術(shù)上難以實(shí)現(xiàn)這些要求，所以20世紀(jì)以來(lái)，在可逆、可調(diào)速與高精度的拖動(dòng)領(lǐng)域中，在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)幾乎都是采用直流電力拖動(dòng)，而交流電力拖動(dòng)則主要用于恒轉(zhuǎn)速系統(tǒng)?！　‰m然直流電力拖動(dòng)具有調(diào)速性能優(yōu)異這一突出優(yōu)點(diǎn)，但是由于它具有電刷和換向器，使得它的故障率較高，電動(dòng)機(jī)的使用環(huán)境受到限制，其電壓等級(jí)、額定轉(zhuǎn)速、單機(jī)容量的發(fā)展也受到限制。所以在20世紀(jì)60年代以后，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速不斷進(jìn)步和完善，在調(diào)速性能方面由落后狀態(tài)直到可以與直流調(diào)速相媲美。今天，交流調(diào)速在很多場(chǎng)合已經(jīng)取代了直流調(diào)速。在不久的將來(lái)，交流調(diào)速將完全取代直流調(diào)速，這也是一種必然的發(fā)展趨勢(shì)。　　電力拖動(dòng)的發(fā)展大致可以分為這樣幾個(gè)階段：第一階段是單一電機(jī)的拖動(dòng)控制階段，很多工作機(jī)械都是由一臺(tái)主電機(jī)來(lái)作為動(dòng)力，通過(guò)天軸和機(jī)械傳動(dòng)的方式進(jìn)行，往往在一個(gè)車間就只有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，對(duì)電機(jī)的控制采用繼電一接觸器，這種工作方式噪聲大、效率低、指針精度差；第二階段，電力拖動(dòng)走向了單機(jī)拖動(dòng)的時(shí)代，一臺(tái)電機(jī)拖動(dòng)一臺(tái)機(jī)械設(shè)備，采用模擬電路與晶閘管等電力電子器件進(jìn)行控制，與前一階段相比，電機(jī)的利用率、加工精度都有了很大的提高；第三階段，電機(jī)的拖動(dòng)控制向單獨(dú)的器件發(fā)展，即一個(gè)旋轉(zhuǎn)部件由一臺(tái)電機(jī)拖動(dòng)，采用數(shù)字電子計(jì)算機(jī)等數(shù)字控制設(shè)備進(jìn)行控制，先進(jìn)的控制方法也逐漸在電力拖動(dòng)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用?！　≡诜ɡ趧倓偘l(fā)明第一臺(tái)發(fā)電機(jī)的時(shí)候，這臺(tái)小小的裝置只能使電流表的指針輕微偏轉(zhuǎn)。有人問(wèn)他，耗費(fèi)那么多心血發(fā)明這玩意有什么用。法拉第反問(wèn)道，新生的嬰兒又有什么用呢？正是這個(gè)新生的嬰兒推進(jìn)了以電氣化革新為代表的第二次技術(shù)革命，使人類的生產(chǎn)力水平提高了一大步，同時(shí)也造就了一大批電機(jī)理論學(xué)者和發(fā)明家。　　目前隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制理論和技術(shù)以及電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，電機(jī)與電力拖動(dòng)技術(shù)正如虎添翼向著更高的層次不斷發(fā)展。相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)，電機(jī)與電力拖動(dòng)技術(shù)將會(huì)向數(shù)字化、高智能化的方向邁進(jìn)，其發(fā)展前景是非常可觀的。

圖書(shū)封面

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