电机学

本书为教育部认定的首批线下一流本科课程“电机学”（北京交通大学）的配套教材。全书共6章：第0章为绪论；第1、2、4、5章分别介绍直流电机、变压器、感应电机及同步电机的实物模型——基本结构，物理模型——空载和负载运行的电磁过程，数学模型——电压方程（等效电路、相量图）、功率方程和转矩方程，以及工程应用——稳态运行特性、起动、调速、制动、并联运行等；第3章介绍交流电机的绕组及其电动势与磁动势。为加强学生对相关知识点的理解和方便学生自学，各章都配有相应的例题；为激发学生思维并启发思考，开拓思路，每一节后附有针对性的思考题；为帮助学生课后练习、复习与归纳梳理，每一章后都附有本章内容小结和相应数量的习题。 本书可作为普通高等院校电气工程及其自动化专业和其他电气类、自动化类专业的教材，亦可供相关专业技术人员参考使用。与本书配套的“电机学”MOOC网址：http：//www.icourse163.org/course/NJTU1003243003.

序前言绪论10.1电机在国民经济中的作用10.2电机的定义与分类20.3电机中所用的材料30.4电机分析的基础知识40.4.1磁场和磁路中的常用物理量40.4.2磁路的概念70.4.3铁磁材料的特性80.4.4常用基本定律120.4.5简单磁路的计算170.4.6磁路与电路的类比220.5电机的可逆性原理22习题23第1章直流电机261.1直流电机的基本结构与工作原理261.1.1直流电机的基本结构261.1.2直流电机的工作原理291.1.3直流电机的励磁方式311.1.4直流电机的铭牌数据与型号32思考题341.2直流电机的电枢绕组341.2.1直流电枢绕组的基本特点341.2.2直流电枢绕组的基本形式36思考题401.3直流电机的磁场401.3.1空载运行的气隙磁场411.3.2负载运行的气隙磁场和电枢反应42思考题461.4直流电机的感应电动势和电磁转矩461.4.1直流电机的感应电动势461.4.2直流电机的电磁转矩47思考题491.5直流电机的基本方程491.5.1直流电机的电压方程491.5.2直流电机的功率方程501.5.3直流电机的转矩方程52思考题551.6直流发电机的运行特性551.6.1他励直流发电机的运行特性551.6.2并励直流发电机的运行特性571.6.3复励直流发电机的运行特性59思考题611.7直流电动机的运行特性与应用611.7.1直流电动机的运行特性611.7.2电力拖动系统的稳定运行条件701.7.3他励直流电动机的起动721.7.4他励/并励直流电动机的调速751.7.5他励直流电动机的制动79思考题851.8直流电机的换向86思考题88本章小结88习题89第2章变压器932.1变压器的主要用途和分类93思考题952.2变压器的基本结构与额定值952.2.1变压器的基本结构952.2.2变压器的型号与额定值98思考题1002.3变压器的空载运行1002.3.1空载运行的物理过程1002.3.2空载运行的主要物理量及其相互关系1032.3.3空载运行的电压方程、等效电路和相量图107思考题1102.4变压器的负载运行1102.4.1负载运行的物理过程1102.4.2绕组归算1122.4.3负载运行的等效电路和相量图113思考题1152.5变压器等效电路参数的测定1152.5.1空载试验1152.5.2短路试验116思考题1192.6标幺值119思考题1242.7变压器的运行特性1242.7.1电压变化率和外特性1242.7.2效率特性126思考题1272.8三相变压器1282.8.1三相变压器的磁路系统1282.8.2三相变压器的联结组1292.8.3三相变压器绕组连接方式及磁路系统对电动势波形的影响135思考题1372.9变压器的并联运行1382.9.1并联运行的条件1382.9.2电压比不等时的并联运行1382.9.3联结组不同时的并联运行1392.9.4短路阻抗标幺值不等时的并联运行139思考题1402.10其他变压器1402.10.1三绕组变压器1402.10.2分裂绕组变压器1432.10.3自耦变压器1442.10.4仪用互感器146思考题147本章小结147习题148第3章交流电机的绕组及其电动势与磁动势1523.1交流电机的基本工作原理152思考题1533.2交流绕组1533.2.1交流绕组的构成原则和分类1533.2.2交流绕组的基本概念1543.2.3三相单层绕组1573.2.4三相双层绕组161思考题1643.3交流绕组的感应电动势1643.3.1导体感应电动势1643.3.2线圈电动势和节距因数1663.3.3线圈组电动势和分布因数1673.3.4相电动势168思考题1693.4感应电动势的高次谐波170思考题1753.5单相交流绕组的磁动势1753.5.1整距线圈的磁动势1753.5.2整距线圈组的磁动势1773.5.3相绕组的磁动势178思考题1833.6三相交流绕组的合成磁动势1833.6.1三相交流绕组的基波合成磁动势1833.6.2三相合成磁动势中的高次谐波磁动势188思考题191本章小结191习题192第4章感应电机1944.1三相感应电动机的基本结构与工作原理1944.1.1三相感应电动机的基本结构1944.1.2三相感应电机的工作原理与运行状态1994.1.3三相感应电动机的额定值与型号202思考题2034.2三相感应电动机的运行原理2044.2.1三相感应电动机的空载运行2044.2.2三相感应电动机的负载运行209思考题2154.3三相感应电动机的等效电路2154.3.1频率归算2154.3.2绕组归算2174.3.3等效电路与相量图218思考题2224.4三相感应电动机的参数测定2224.4.1空载试验2224.4.2堵转试验224思考题2264.5三相感应电动机的功率方程与转矩方程2264.5.1功率方程2264.5.2转矩方程228思考题2294.6三相感应电动机的机械特性2294.6.1三相感应电动机的电磁转矩2294.6.2三相感应电动机的固有机械特性2314.6.3三相感应电动机的人为机械特性2354.6.4机械特性的实用公式236思考题2384.7三相感应电动机的工作特性239思考题2404.8三相感应电动机的起动2414.8.1三相感应电动机的直接起动2414.8.2笼型感应电动机的减压起动2424.8.3高起动转矩的笼型感应电动机2434.8.4绕线转子感应电动机的起动246思考题2464.9三相感应电动机的调速2474.9.1变频调速2474.9.2变极调速2494.9.3调压调速2504.9.4绕线转子感应电动机转子回路串电阻调速250思考题2514.10三相感应电动机的电磁制动2514.10.1能耗制动2514.10.2反接制动2524.10.3回馈制动254思考题2554.11其他常用感应电机2564.11.1三相感应发电机2564.11.2单相感应电动机2574.11.3直线感应电动机260思考题262本章小结262习题264第5章同步电机2685.1同步电机的基本结构、工作原理与运行状态2685.1.1同步电机的基本结构2695.1.2同步电机的工作原理2745.1.3同步电机的运行状态2755.1.4同步电机的额定值、型号与励磁方式276思考题2775.2空载和负载运行时同步发电机的磁场2775.2.1空载运行时的磁场2775.2.2负载运行时的电枢反应与磁场279思考题2845.3隐极同步发电机的电压方程、相量图和等效电路2845.3.1不考虑铁心磁饱和的情况2845.3.2考虑铁心磁饱和的情况286思考题2895.4凸极同步发电机的电压方程、相量图和等效电路2895.4.1双反应理论2895.4.2不考虑磁饱和的电压方程和相量图2905.4.3考虑磁饱和的电压方程和相量图293思考题2945.5同步发电机的功率方程与转矩方程2945.5.1功率方程2945.5.2电磁功率2955.5.3转矩方程295思考题2965.6同步发电机参数的测定2965.6.1利用空载特性和短路特性求取直轴同步电抗Xd2965.6.2利用转差法测定直轴、交轴同步电抗Xd和Xq2995.6.3定子漏抗Xσ和电枢等效磁动势kadFa的求取300思考题3045.7同步发电机的运行特性3045.7.1外特性3055.7.2调整特性3065.7.3效率特性306思考题3075.8同步发电机与电网的并联运行3075.8.1并联运行的条件和方法3075.8.2同步发电机的功角特性3095.8.3有功功率的调节和静态稳定3135.8.4无功功率的调节和V形曲线316思考题3205.9同步电动机与同步补偿机3205.9.1同步电动机的电压方程、相量图和等效电路3215.9.2同步电动机的功角特性、功率方程和转矩方程3215.9.3同步电动机的无功功率和功率因数调节3225.9.4同步电动机的起动3235.9.5同步补偿机325思考题326本章小结327习题329参考文献332