高等學校電子與電氣工程及自動化專業(yè)“十一五”規(guī)劃教材:電機與拖動基礎
定 價:38 元
- 作者:楊文煥 編
- 出版時間:2008/7/1
- ISBN:9787560620282
- 出 版 社:西安電子科技大學出版社
- 中圖法分類:TM3
- 頁碼:411
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16K
本書的主要內容包括電機中的電磁學、 電力拖動系統(tǒng)動力學、 變壓器、 直流電機原理及電力拖動、 交流繞組的電動勢和磁動勢、 三相異步電機的原理及各種運行方式、 交流電機拖動系統(tǒng)的速度調節(jié)、 同步電機的運行原理、 電力拖動系統(tǒng)電機的選擇、 控制電機、 特種電機等。
本書可作為自動化、 電氣工程及其自動化等本科專業(yè)的基礎課教材, 也可作為運動控制領域的基礎教材, 同時對電力拖動系統(tǒng)領域的工程技術人員也具有重要的參考價值。
進入21世紀以來,電機理論和技術與電力電子技術、微電子技術及控制理論等學科不斷地相互滲透,許多新技術、新方法的出現(xiàn)使得傳統(tǒng)電機理論重新煥發(fā)了青春,大量節(jié)能高效、
便于調速控制的新型電機不斷涌現(xiàn),從而使傳統(tǒng)電機學與電力拖動領域發(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,結合幾十年本科教學的經(jīng)驗和體會,在力求
保留電機原理傳統(tǒng)知識精華的基礎上,為反映電機學與電力拖動領域的最新發(fā)展狀況、滿足工程實際的要求而編寫了本書。
本書共14章。第1章復習了電機學中常用的電磁量和電磁定律;第2章分析
了電力拖動系統(tǒng)的運動方程,常見負載特性及拖動系統(tǒng)的穩(wěn)定運行條件;第3章闡述了直流電機的磁路和繞組結構,電樞電勢和電磁轉矩的產(chǎn)生和計算;第4章介紹了直流電機的運行原理及其特性,直流拖動系統(tǒng)的調速與控制問題;第5章闡述了變壓器的原理、電壓方程和磁勢方程、等效電路、矢量圖及運行問題;第6章闡述了交流繞組的磁動勢和電動勢的產(chǎn)生與計算;第7章闡述了三相異步電機的運行原理、電磁關系、電壓方程、等效電路、功率轉矩及特性;第8章闡述了三相異步電機的機械特性和運行狀態(tài);第9章介紹了三相異步電機的各種啟動方法及其啟動設備的計算;第10章闡述了異步電機的各種調速方法和控制系統(tǒng);第11章闡述了同步電機的原理,分析了同步電機電樞反應,建立了矢量圖,導出了各種特性,介紹了晶閘管無換向器電動機;第12章闡述了電力拖動系統(tǒng)中電機的選擇及計算問題;第13章闡述了常用的幾種控制電機的基本原理和應用;第14章闡述了幾種常用的特種電機的基本原理、結構特點和應用問題。在附錄中,介紹了電力拖動系統(tǒng)的MATLAB仿真基礎。
本書的主要特點是:
(1)在內容選取上,既考慮傳統(tǒng)電機的電力拖動,又介紹了新型電機的相關內容。
(2)在內容編排上,從易到難,循序漸進,并將電機原理和電力拖動有機結合。
(3)在文字敘述上,簡明扼要,重點突出,層次清楚,深入淺出,通俗易懂,便于自學。
(4)每章末尾都對本章的重點和難點內容進行了總結,并精心編寫了難度適中、針對
性強的思考題和習題,便于讀者鞏固本章所學內容。
(5)內容豐富,適用面寬,教師可根據(jù)本校的培養(yǎng)要求選擇授課內容。
另外,各章節(jié)加“*”號的內容為可選內容,為教師在不同培養(yǎng)計劃下選擇教學內容提供了方便。
第1章 電機中的電磁學基本知識 1
1.1 磁路的基本知識 1
1.1.1 電路與磁路 1
1.1.2 電機電器中的磁路 1
1.1.3 電氣設備中磁動勢的產(chǎn)生 2
1.2 磁場的基本知識 2
1.2.1 磁感應強度B 2
1.2.2 磁通Φ 3
1.2.3 磁場強度H 3
1.3 電磁學的基本定律 3
1.3.1 安培環(huán)路定律——描述電流產(chǎn)生磁場的規(guī)律 3
1.3.2 電磁感應定律——描述磁場產(chǎn)生電勢的規(guī)律 4
1.3.3 畢-薩電磁力定律——描述電磁作用產(chǎn)生力的規(guī)律 5
1.3.4 磁路歐姆定律 6
1.3.5 磁路基爾霍夫第一定律 6
1.3.6 磁路基爾霍夫第二定律 7
1.4 鐵磁材料 7
1.4.1 鐵磁材料的磁化 7
1.4.2 起始磁化曲線、 磁滯回線、 基本磁化曲線 8
1.4.3 軟磁材料和硬磁材料 9
1.4.4 磁滯損耗和渦流損耗 9
1.5 簡單磁路的計算 10
1.5.1 直流磁路 10
1.5.2 交流磁路 12
1.6 永磁材料的應用與特點 13
小結 14
思考題 14
習題 15
第2章 電力拖動系統(tǒng)動力學 17
2.1 電力拖動系統(tǒng)運動方程及轉矩符號分析 17
2.1.1 電力拖動系統(tǒng)運動方程 17
2.1.2 運動方程式中轉矩的符號分析 18
2.2 復雜電力拖動系統(tǒng)的簡化 18
2.2.1 工作機構為旋轉運動的簡化 19
2.2.2 工作機構為直線運動的簡化 21
2.3 電力拖動系統(tǒng)的負載特性 22
2.3.1 恒轉矩負載特性 23
2.3.2 恒功率負載特性 23
2.3.3 風機、 泵類負載的轉矩特性 24
2.3.4 電力拖動交通車輛的阻力曲線 25
2.4 電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件 26
小結 27
思考題 27
習題 28
第3章 直流電機 31
3.1 直流電機的工作原理及結構 31
3.1.1 直流電機的工作原理及電路符號 31
3.1.2 直流電機的主要結構部件 33
3.1.3 直流電機的銘牌數(shù)據(jù) 37
3.2 直流電機的電樞繞組 38
3.2.1 電樞繞組的特點 38
3.2.2 單疊繞組 39
3.2.3 單波繞組 42
3.3 直流電機電樞磁動勢對電機運行的影響 44
3.3.1 直流電機的磁路、 磁密與磁通 45
3.3.2 直流電機的空載磁場及磁化曲線 45
3.3.3 直流電機的勵磁方式 47
3.3.4 直流電機負載時電樞磁動勢對電機運行的影響 47
3.4 直流電機的電樞電動勢與電磁轉矩 50
3.4.1 電樞電動勢 50
3.4.2 電磁轉矩 51
3.5 直流電機的運行原理 52
3.5.1 直流電機的可逆原理 52
3.5.2 直流電機的基本方程 53
3.5.3 直流電機的工作特性 56
3.5.4 直流發(fā)電機的工作特性 59
*3.6 直流電機換向 61
小結 64
思考題 64
習題 66
第4章 直流電機的電力拖動 69
4.1 他勵直流電機的機械特性 69
4.1.1 機械特性的一般表達式 69
4.1.2 固有機械特性 71
4.1.3 人為機械特性 71
4.2 他勵直流電機拖動時的運行狀態(tài) 75
4.2.1 他勵直流電機的啟動和反轉 75
4.2.2 他勵直流電機的調速 78
4.2.3 他勵直流電機的制動 80
*4.2.4 電力拖動系統(tǒng)的過渡過程 89
4.3 其他直流電機的運行機械特性 91
4.3.1 串勵直流電機的機械特性 91
4.3.2 復勵直流電機的機械特性 92
4.4 直流電機拖動系統(tǒng)的控制方法 93
4.4.1 電力拖動調速系統(tǒng)的性能指標 93
*4.4.2 調速控制 95
*4.4.3 轉矩控制 97
小結 97
思考題 98
習題 99
第5章 變壓器 103
第6章 交流繞組的電動勢及磁動勢 157
第7章 三相異步電機的運行原理 186
第8章 交流電機電力拖動的運行狀態(tài) 228
第9章 三相異步電機的啟動 258
第10章 三相異步電機電力拖動的調速 277
第11章 同步電機 306
第12章 電力拖動系統(tǒng)電機的選擇 335
第13章 控制電機 352
第14章 特種電機 373
小結
直流電機是根據(jù)電磁感應原理實現(xiàn)機械能與直流電能相互轉換的旋轉電機。電機中能量的轉換是可逆的,同一臺電機既可作發(fā)電機運行,也可作電動機運行。如果從軸上輸入機械能,當Ea>U,I(a)與E(a)同方向,則T(em)帥是制動轉矩,電機處于發(fā)電狀態(tài);如果向電樞繞組輸入直流電能,E 直流電機的結構可分為定子與轉子兩大部分。定子的主要作用是建立磁場和機械支撐,轉子的作用是感應電勢、產(chǎn)生電磁轉矩以實現(xiàn)能量轉換。
電樞繞組是電機中實現(xiàn)能量轉換的關鍵部件,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)支路對數(shù)等于主磁極對數(shù),口=戶;單波繞組的并聯(lián)支路對數(shù)a=1。電樞電勢等于支路電勢;電樞電流等于各支路電流之和。導體中的電勢、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和電流都是直流量。
磁場是傳遞能量的媒介。電機空載時,氣隙磁場是由主磁極的勵磁繞組通以直流電流而建立的。主極磁場除產(chǎn)生主磁通外,還產(chǎn)生漏磁通。電機負載后,電樞繞組中有電樞電流通過,電樞電流建立的磁場稱為電樞磁場。電機負載后的氣隙磁場是電樞磁場和主磁場的合成磁場。電樞磁場對主磁場的影響稱為電樞反應。電樞反應使主磁場的分布發(fā)生畸變。