電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)

前言

進(jìn)入21世紀(jì)以來，電機(jī)理論和技術(shù)與電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)及控制理論等學(xué)科不斷地相互滲透，許多新技術(shù)、新方法的出現(xiàn)使得傳統(tǒng)電機(jī)理論重新煥發(fā)了青春，大量節(jié)能高效、便于調(diào)速控制的新型電機(jī)不斷涌現(xiàn)，從而使傳統(tǒng)電機(jī)學(xué)與電力拖動(dòng)領(lǐng)域發(fā)生了革命性的變革。編者根據(jù)我國高等教育迅猛發(fā)展的現(xiàn)狀，結(jié)合幾十年本科教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，在力求保留電機(jī)原理傳統(tǒng)知識(shí)精華的基礎(chǔ)上，為反映電機(jī)學(xué)與電力拖動(dòng)領(lǐng)域的最新發(fā)展?fàn)顩r、滿足工程實(shí)際的要求而編寫了本書。本書共14章。第1章復(fù)習(xí)了電機(jī)學(xué)中常用的電磁量和電磁定律；第2章分析了電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程，常見負(fù)載特性及拖動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行條件；第3章闡述了直流電機(jī)的磁路和繞組結(jié)構(gòu)，電樞電勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生和計(jì)算；第4章介紹了直流電機(jī)的運(yùn)行原理及其特性，直流拖動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)速與控制問題；第5章闡述了變壓器的原理、電壓方程和磁勢(shì)方程、等效電路、矢量圖及運(yùn)行問題；第6章闡述了交流繞組的磁動(dòng)勢(shì)和電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生與計(jì)算；第7章闡述了三相異步電機(jī)的運(yùn)行原理、電磁關(guān)系、電壓方程、等效電路、功率轉(zhuǎn)矩及特性；第8章闡述了三相異步電機(jī)的機(jī)械特性和運(yùn)行狀態(tài)；第9章介紹了三相異步電機(jī)的各種啟動(dòng)方法及其啟動(dòng)設(shè)備的計(jì)算；第10章闡述了異步電機(jī)的各種調(diào)速方法和控制系統(tǒng)；第11章闡述了同步電機(jī)的原理，分析了同步電機(jī)電樞反應(yīng)，建立了矢量圖，導(dǎo)出了各種特性，介紹了晶閘管無換向器電動(dòng)機(jī)；第12章闡述了電力拖動(dòng)系統(tǒng)中電機(jī)的選擇及計(jì)算問題；第13章闡述了常用的幾種控制電機(jī)的基本原理和應(yīng)用；第14章闡述了幾種常用的特種電機(jī)的基本原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和應(yīng)用問題。在附錄中，介紹了電力拖動(dòng)系統(tǒng)的MATLAB仿真基礎(chǔ)。本書的主要特點(diǎn)是：（1）在內(nèi)容選取上，既考慮傳統(tǒng)電機(jī)的電力拖動(dòng)，又介紹了新型電機(jī)的相關(guān)內(nèi)容。（2）在內(nèi)容編排上，從易到難，循序漸進(jìn)，并將電機(jī)原理和電力拖動(dòng)有機(jī)結(jié)合。（3）在文字?jǐn)⑹錾?，?jiǎn)明扼要，重點(diǎn)突出，層次清楚，深入淺出，通俗易懂，便于自學(xué)。（4）每章末尾都對(duì)本章的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié)，并精心編寫了難度適中、針對(duì)性強(qiáng)的思考題和習(xí)題，便于讀者鞏固本章所學(xué)內(nèi)容。（5）內(nèi)容豐富，適用面寬，教師可根據(jù)本校的培養(yǎng)要求選擇授課內(nèi)容。另外，各章節(jié)加“*”號(hào)的內(nèi)容為可選內(nèi)容，為教師在不同培養(yǎng)計(jì)劃下選擇教學(xué)內(nèi)容提供了方便。

內(nèi)容概要

　　本書的主要內(nèi)容包括電機(jī)中的電磁學(xué)、 電力拖動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)、 變壓器、 直流電機(jī)原理及電力拖動(dòng)、 交流繞組的電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)、 三相異步電機(jī)的原理及各種運(yùn)行方式、 交流電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的速度調(diào)節(jié)、 同步電機(jī)的運(yùn)行原理、 電力拖動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)的選擇、 控制電機(jī)、 特種電機(jī)等?！　”緯勺鳛樽詣?dòng)化、 電氣工程及其自動(dòng)化等本科專業(yè)的基礎(chǔ)課教材， 也可作為運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的基礎(chǔ)教材， 同時(shí)對(duì)電力拖動(dòng)系統(tǒng)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員也具有重要的參考價(jià)值。

書籍目錄

第1章　電機(jī)中的電磁學(xué)基本知識(shí)1.1　磁路的基本知識(shí)1.1.1　電路與磁路1.1.2　電機(jī)電器中的磁路1.1.3　電氣設(shè)備中磁動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生1.2　磁場(chǎng)的基本知識(shí)1.2.1　磁感應(yīng)強(qiáng)度B1.2.2　磁通1.2.3　磁場(chǎng)強(qiáng)度H1.3　電磁學(xué)的基本定律1.3.1　安培環(huán)路定律——描述電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的規(guī)律1.3.2　電磁感應(yīng)定律——描述磁場(chǎng)產(chǎn)生電勢(shì)的規(guī)律1.3.3　畢一薩電磁力定律——描述電磁作用產(chǎn)生力的規(guī)律1.3.4　磁路歐姆定律1.3.5　磁路基爾霍夫第一定律1.3.6　磁路基爾霍夫第二定律1.4　鐵磁材料1.4.1　鐵磁材料的磁化1.4.2　起始磁化曲線、磁滯回線、基本磁化曲線1.4.3　軟磁材料和硬磁材料1.4.4　磁滯損耗和渦流損耗1.5　簡(jiǎn)單磁路的計(jì)算1.5.1　直流磁路1.5.2　交流磁路1.6　永磁材料的應(yīng)用與特點(diǎn)小結(jié)思考題習(xí)題第2章　電力拖動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)2.1　電力拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程及轉(zhuǎn)矩符號(hào)分析2.1.1　電力拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程2.1.2　運(yùn)動(dòng)方程式中轉(zhuǎn)矩的符號(hào)分析2.2　復(fù)雜電力拖動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化2.2.1　工作機(jī)構(gòu)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的簡(jiǎn)化2.2.2　工作機(jī)構(gòu)為直線運(yùn)動(dòng)的簡(jiǎn)化2.3　電力拖動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載特性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　風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性2.3.4　電力拖動(dòng)交通車輛的阻力曲線2.4　電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件小結(jié)思考題習(xí)題第3章　直流電機(jī)3.1　直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)3.1.1　直流電機(jī)的工作原理及電路符號(hào)3.1.2　直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)部件3.1.3　直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)3.2　直流電機(jī)的電樞繞組3.2.1　電樞繞組的特點(diǎn)3.2.2　單疊繞組3.2.3　單波繞組3.3　直流電機(jī)電樞磁動(dòng)勢(shì)對(duì)電機(jī)運(yùn)行的影響留3.3.1　直流電機(jī)的磁路、磁密與磁通3.3.2　直流電機(jī)的空載磁場(chǎng)及磁化曲線3.3.3　直流電機(jī)的勵(lì)磁方式3.3.4　直流電機(jī)負(fù)載時(shí)電樞磁動(dòng)勢(shì)對(duì)電機(jī)運(yùn)行的影響3.4　直流電機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)與電磁轉(zhuǎn)矩-3.4.1　電樞電動(dòng)勢(shì)3.4.2　電磁轉(zhuǎn)矩3.5　直流電機(jī)的運(yùn)行原理3.5.1　直流電機(jī)的可逆原理3.5.2　直流電機(jī)的基本方程3.5.3　直流電機(jī)的工作特性3.5.4　直流發(fā)電機(jī)的工作特性3.6　直流電機(jī)換向小結(jié)思考題習(xí)題第4章　直流電機(jī)的電力拖動(dòng)4.1　他勵(lì)直流電機(jī)的機(jī)械特性4.1.1　機(jī)械特性的一般表達(dá)式4.1.2　固有機(jī)械特性4.1.3　人為機(jī)械特性4.2　他勵(lì)直流電機(jī)拖動(dòng)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)4.2.1　他勵(lì)直流電機(jī)的啟動(dòng)和反轉(zhuǎn)4.2.2　他勵(lì)直流電機(jī)的調(diào)速4.2.3　他勵(lì)直流電機(jī)的制動(dòng)4.2.4　電力拖動(dòng)系統(tǒng)的過渡過程……第5章　變壓器第6章　交流繞組的電動(dòng)勢(shì)及磁動(dòng)勢(shì)第7章　三相異步電機(jī)的運(yùn)行原理第8章　交流電機(jī)電力拖動(dòng)的運(yùn)行狀態(tài)第9章　三相異步電機(jī)的啟動(dòng)第10章　三相異步電機(jī)電力拖動(dòng)的調(diào)速第11章　同步電機(jī)第12章　電力拖動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)的選擇第13章　控制電機(jī)第14章　特種電機(jī)附錄　直流電機(jī)運(yùn)行的MATLAB分析參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：小結(jié)直流電機(jī)是根據(jù)電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與直流電能相互轉(zhuǎn)換的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。電機(jī)中能量的轉(zhuǎn)換是可逆的，同一臺(tái)電機(jī)既可作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，也可作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。如果從軸上輸入機(jī)械能，當(dāng)Ea〉U，I（a）與E（a）同方向，則T（em）帥是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)；如果向電樞繞組輸入直流電能，E 直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)可分為定子與轉(zhuǎn)子兩大部分。定子的主要作用是建立磁場(chǎng)和機(jī)械支撐，轉(zhuǎn)子的作用是感應(yīng)電勢(shì)、產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩以實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。電樞繞組是電機(jī)中實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部件，其連接方式有疊繞組、波繞組和混合型繞組。單疊繞組和單波繞組是電樞繞組的兩種最基本的繞組形式。電樞繞組是由許多線圈通過串聯(lián)的方式構(gòu)成的閉合回路，通過電刷又分成若干條并聯(lián)支路。單疊繞組的并聯(lián)支路對(duì)數(shù)等于主磁極對(duì)數(shù)，口=戶；單波繞組的并聯(lián)支路對(duì)數(shù)a＝1。電樞電勢(shì)等于支路電勢(shì)；電樞電流等于各支路電流之和。導(dǎo)體中的電勢(shì)、電流都是交變量，但經(jīng)過電刷與換向器的換向作用，由電刷端輸入或輸出的電勢(shì)和電流都是直流量。磁場(chǎng)是傳遞能量的媒介。電機(jī)空載時(shí)，氣隙磁場(chǎng)是由主磁極的勵(lì)磁繞組通以直流電流而建立的。主極磁場(chǎng)除產(chǎn)生主磁通外，還產(chǎn)生漏磁通。電機(jī)負(fù)載后，電樞繞組中有電樞電流通過，電樞電流建立的磁場(chǎng)稱為電樞磁場(chǎng)。電機(jī)負(fù)載后的氣隙磁場(chǎng)是電樞磁場(chǎng)和主磁場(chǎng)的合成磁場(chǎng)。電樞磁場(chǎng)對(duì)主磁場(chǎng)的影響稱為電樞反應(yīng)。電樞反應(yīng)使主磁場(chǎng)的分布發(fā)生畸變。

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《高等學(xué)校電子與電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)"十一五"規(guī)劃教材?電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)》可作為自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化等本科專業(yè)的基礎(chǔ)課教材，也可作為運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的基礎(chǔ)教材，同時(shí)對(duì)電力拖動(dòng)系統(tǒng)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員也具有重要的參考價(jià)值。

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