电机与拖动实验及学习指导

电机与拖动学习指导，共11章，与主教材《电机与拖动》的章节一一对应。每一章由“教学基本要求”、“学习指导”、“典型题分析”以及“思考题与习题解答”等几部分组成（第6章和靠前1章没有典型题分析）。在“教学基本要求”中，按照“了解”、“理解”和“掌握”三个层次，详细说明了每一章中对各个知识点应该掌握的程度；在“学习指导”中，简要地总结了每一章的基本知识，帮助读者理解关键概念并理顺各个知识点之间的联系；在“典型题分析”中，详细分析计算了一些具有综合性的问题，用于引导读者掌握电机与拖动课程中常见问题的分析与计算；在“思考题与习题解答”中，给出了主教材中全部思考题与习题的详细解答，以利于读者深刻理解课程的基本概念，同时也是课堂讨论的好素材。

前言
上篇 电机与拖动学习指导
第1章 电机学基础知识 3
1.1 基本要求 3
1.2 学习指导 3
1.3 典型题分析 5
1.4 思考题与习题解答 6
第2章 直流电机 9
2.1 基本要求 9
2.2 学习指导 9
2.3 典型题分析11
2.4 思考题与习题解答 12
第3章 变压器 21
3.1 基本要求 21
3.2 学习指导 21
3.3 典型题分析 25
3.4 思考题与习题解答 29
第4章 异步电机 41
4.1 基本要求 41
4.2 学习指导 41
4.3 典型题分析 43
4.4 思考题与习题解答 45
第5章 同步电机 53
5.1 基本要求 53
5.2 学习指导 53
5.3 典型题分析 57
5.4 思考题与习题解答 58
电机与拖动实验及学习指导
VI
第6章 控制电机 69
6.1 基本要求 69
6.2 学习指导 69
6.3 思考题与习题解答 72
第7章 电力拖动基础 74
7.1 基本要求 74
7.2 学习指导 74
7.3 典型题分析 75
7.4 思考题与习题解答 76
第8章 直流电动机的电力拖动 81
8.1 基本要求 81
8.2 学习指导 81
8.3 典型题分析 82
8.4 思考题与习题解答 84
第9章 异步电动机的电力拖动 91
9.1 基本要求 91
9.2 学习指导 91
9.3 典型题分析 93
9.4 思考题与习题解答 95
第10章 同步电动机的电力拖动 103
10.1 基本要求 103
10.2 学习指导 103
10.3 思考题与习题解答 105
第11章 电力拖动系统中电动机的选择 108
11.1 基本要求 108
11.2 学习指导 108
11.3 思考题与习题解答110
下篇 电机与拖动实验
第12章 实验预备知识115
12.1 实验的目的、意义及一般要求115
12.2 实验设备118
12.3 安全用电常识 123
第13章 基础性实验 125
13.1 直流发电机实验 125
目 录
VII
13.2 单相变压器实验 129
13.3 三相笼型异步电动机实验 134
13.4 三相同步发电机并联运行实验 140
13.5 三相同步电动机实验 147
13.6 步进电动机实验 151
第14章 设计性实验 160
14.1 三相变压器实验 160
14.2 变压器的并联运行实验 162
14.3 并励与串励直流电动机实验 164
14.4 三相绕线转子异步电动机实验 166
14.5 伺服电动机实验 170
14.6 永磁同步电动机实验 174
第15章 电机仿真实验 179
15.1 MATLAB概要 179
15.2 变压器的MATLAB 仿真 186
15.3 直流电动机的MATLAB 仿真 193
15.4 异步电动机的MATLAB 仿真 203
15.5 同步电机的MATLAB仿真 209
参考文献 215

本教材是与孙建忠、刘凤春主编的《电机与拖动》第3 版（ISBN 978-7-111-53886-8，机械工业出版社出版）配套的辅助教材，分为上、下两篇。    上篇为电机与拖动学习指导，共11 章，与主教材《电机与拖动》第3 版的章节一一对应。每一章由“基本要求”“学习指导”“典型题分析”“思考题与习题解答”等几部分组成（第6章、第10章和第11章没有典型题分析）。在“基本要求”中，按照“了解”“理解”“掌握”三个层次，详细说明了每一章中对各个知识点应该掌握的程度；在“学习指导”中，简要地总结了每一章的基本知识，帮助读者理解关键概念并理顺各个知识点之间的联系。在“典型题分析”中，详细分析计算了一些综合性的问题，用于引导读者掌握电机与拖动课程中常见问题的分析与计算。在“思考题与习题解答”中，给出了主教材中全部思考题的详细解答，以利于读者深刻理解课程的基本概念；对于计算类的习题，每一章给出了绝大部分习题的详细计算过程，并留有几道省略计算过程只给出答案的习题，目的是为学习者留出一定独立思考的空间，这些题亦可作为教师课堂讨论的素材。    下篇为电机与拖动实验，共4章。从第12章到第15章依次为实验预备知识、基础性实验、设计性实验和电机仿真实验。其中，在实验预备知识章节中，介绍了电机与拖动实验的一般要求、教学实验平台所包含的基本设备以及安全用电常识。在基础性实验和设计性实验章节中，按照直流电机、变压器、异步电机、同步电机和控制电机的电机类别给出了丰富的实验项目，指导教师可以根据实验学时和学生的实验水平，设定必做实验项目和选做实验项目。在电机仿真实验章节，首先介绍了MATLAB 仿真软件的基本使用方法，然后给出了各类电机的MATLAB 仿真实验范例以及仿真实验项目和要求。通过大量仿真范例，方便学生快速掌握MATLAB仿真工具的使用方法。    本教材所提供的MATLAB 仿真程序是基于MATLAB 2016平台编写的。MATLAB是一款可用于电路、电力电子系统、电机与拖动系统以及电力传输系统等工程技术问题的仿真。自MATLAB问世以来，凭借其强大的数值计算能力、出色的数据图形可视化技术以及日益丰富的Simulink 动态仿真模型库，迅速成为各个学科和工程技术领域主要的计算机仿真平台。因此，利用MATLAB仿真软件可以方便地构成电机学的仿真实验平台。在这样的仿真实验平台上，学生设计的任意实验方案均可以实施，不仅很好地弥补了实验室硬件条件的不足，也为实验前的预习工作创造了优越的条件。仿真实验环境可以为学生实际动手连接电路和测试电路提供很好的“练习场所”，为学生进入实验室实施真实实验奠定良好的基础。而且，交互式的仿真方法与分析功能为学生深入理解理论或查找方法错误提供了极大的帮助，也使学生得到最新科学研究方法的培养和训练。    电机与拖动实验是电机与拖动课程的实践性教学环节。其基本任务不仅要帮助学生理论联系实际，巩固和加深对所学理论知识的理解，更重要的是让学生得到实践技能的基本训练，提高学生分析问题和解决问题的能力，树立工程实际观念，培养严谨而科学的工作作风。因此，通过实验课程，学生的实践能力和学科综合素质将得到大幅提高。    实验课程与理论课程的重要差别在于，学生是实验课堂的主体，教师仅起辅助作用。在实验课电机与拖动实验及学习指导·IV ·程实施之前，学生必须认真阅读本教材的第12 章，明确电机与拖动实验的一般要求，了解教学实验台（设备）的组成和基本使用方法，学习安全用电常识，并熟记安全操作规程。学生在每次实验之前，必须在课前通读教材的相关章节，明确实验目的（任务），充分理解实验项目的具体内容，弄清实验原理、实验线路和实验步骤，了解本次实验所需要的实验设备、仪器和仪表以及它们的使用方法、使用注意事项，撰写预习报告。    提交正确的预习报告是能进入实验室、实施实验的必要条件。预习报告的主要内容包括解答基本理论问题以及与实验设备、操作方法相关的问题。对于设计性实验，还需要学生根据实验目的和要求，自主拟定实验线路、实验步骤、实验数据表格，确定所需的实验设备。在实验过程中，必须严格遵守实验室的各项规章制度和安全操作规程，严格遵守“先接线后通电，先断电后拆线”的操作程序。完成接线、检查无误后，必须经指导教师的同意，方可通电实验。出现故障时，应立刻断电，并配合指导教师查找原因、排除故障。实验数据测试完毕，应呈交指导教师检查，经指导教师签字认可后，方可拆线。    本教材由大连理工大学刘凤春、孙建忠和牟宪民编著。其中，第2、3、5、6、10～13 章由刘凤春编写；第1、4、7、8、9、14 章由孙建忠编写；第15 章由牟宪民编写。全书由刘凤春统稿。    本教材承蒙大连理工大学有教授主审并提出许多宝贵的修改意见，谨此致以衷心的感谢。    在本教材的编写过程中，参考了国内外有关的著作，在此对这些著作的作者表示诚挚的谢意。本教材的编写还得到了大连理工大学教务处的大力支持。    关于本教材的编著，我们在主观上倾注了极大精力，力求精益求精，但限于学识与经验，疏漏之处，仍恐难免，殷切希望使用本教材的师生给予批评指正。作者也可以为使用本教材的教师提供原始MATLAB仿真程序，以及部分只有答案的练习题的全解，联系方式：lfc5e001@dlut.edu.cn。    编著者