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第1章 绪论 1

1.1 课程设置的意义与电磁装置的定义 1

1.1.1 课程设置的意义 1

1.1.2 电磁装置的定义 1

1.2 装置与系统 2

1.3 电磁装置的设计计算方法 3

第2章 电磁装置设计的一般问题 5

2.1 概述 5

2.2 机电系统的能量关系 5

2.3 耦合磁场中的储能和余能 9

2.4 耦合系统中的广义电磁力 12

2.5 电磁功率与有效部分几何尺寸之间的关系 16

2.6 能量转换中的损耗与效率 20

2.6.1 基本铁损耗 20

2.6.2 基本铜损耗 22

2.7 发热计算基础 22

2.7.1 概述 22

2.7.2 均质物体的发热过程 23

2.7.3 等效热路法 24

第3章 磁场、磁路及计算方法 27

3.1 磁场的基本概念和基本定律 27

3.2 电磁装置的磁场与磁路 30

3.3 磁路基本定律 31

3.4 气隙磁导计算 35

3.4.1 单独磁体的磁导 35

3.4.2 带气隙铁心柱间的气隙磁导 37

第4章 变压器设计计算 42

4.1 变压器设计的一般问题 42

4.1.1 变压器的定额 43

4.1.2 铁心结构型式 44

4.1.3 绕组型式 45

4.2 变压器主要尺寸的基本关系式 47

4.3 主要尺寸的确定 49

4.4 铁心设计 49

4.5 绕组设计 50

4.5.1 导线和电流密度选择 50

4.5.2 绕组并联根数的选择 52

4.5.3 绕组轴向、辐向尺寸计算 58

4.6 变压器的主绝缘和纵绝缘 62

4.7 变压器绝缘半径计算 63

4.8 变压器漏电抗计算 64

4.8.1 同心式绕组的漏电抗计算 64

4.8.2 对称交错式绕组漏电抗计算 67

4.8.3 多层绕组的漏抗 69

4.8.4 磁场解析法推导罗果夫斯基系数 71

4.9 变压器的性能计算 74

4.9.1 铁心重量及空载损耗 74

4.9.2 铁耗计算 74

4.9.3 空载电流计算 75

4.9.4 负载损耗 76

4.10 温升计算 77

4.10.1 圆筒式绕组温升计算 78

4.10.2 饼式绕组温升计算 79

4.11 配电变压器设计实例 81

4.12 作业 84

第5章 电感器设计计算 86

5.1 概述 86

5.2 铁心电感器的电感计算 87

5.2.1 磁路法计算主电抗 87

5.2.2 轴对称磁场解析法计算主电抗 90

5.2.3 磁路法分析计算漏磁场漏电抗 95

5.2.4 饱和时铁心电感器的电感计算 101

5.3 铁心电感器的电磁力 104

5.3.1 铁心电感器线圈上的作用力的方向 104

5.3.2 铁心电感器线圈上作用力的计算 105

5.3.3 铁心电抗器的设计计算程序及算例 107

5.4 空心电感器的设计与计算 116

5.4.1 空心电感器的自感计算 116

5.4.2 空心电感器的自感计算 119

5.4.3 空心电感器的自感与互感计算 119

5.4.4 空心电感器线圈上作用力的方向 123

5.4.5 空心电感器线圈上电磁力的计算 123

5.4.6 空心电感器线圈的机械应力 125

5.5 积分法计算空心线圈磁场 125

第6章 感应电动机的电磁设计 130

6.1 概述 130

6.1.1 设计过程及内容 130

6.1.2 我国感应电动机分类和主要系列 130

6.1.3 感应电动机的主要性能指标和额定数据 132

6.2 主要尺寸和电磁负荷的选择 133

6.2.1 主要尺寸及其基本关系 133

6.2.2 电磁负荷的选择 133

6.2.3 主要尺寸比的选择 134

6.2.4 主要尺寸的确定 135

6.2.5 气隙长度的确定 136

6.3 定、转子槽数选配与绕组设计 136

6.3.1 定子槽数及定、转子槽配合 136

6.3.2 定子绕组设计 138

6.4 定、转子铁心槽形及槽尺寸的确定 141

6.4.1 定子槽形及槽尺寸 141

6.4.2 转子槽形及槽尺寸 142

6.5 感应电动机磁路计算 144

6.5.1 每极磁通 145

6.5.2 磁通密度和磁位降计算 145

6.5.3 励磁电流计算 149

6.6 参数计算 149

6.6.1 电阻计算 149

6.6.2 电抗计算 151

6.7 运行性能计算 161

6.7.1 定、转子额定电流 161

6.7.2 额定功率因数 162

6.7.3 额定效率 163

6.7.4 额定转差率 163

6.7.5 最大转矩 164

6.8 起动性能计算 164

6.8.1 漏磁路饱和效应对漏抗的影响 164

6.8.2 挤流效应及其对转子参数的影响 167

6.9 中小型三相感应电动机电磁设计程序及算例 168

6.9.1 基本数据 168

6.9.2 磁路计算 171

6.9.3 参数计算 172

6.9.4 运行性能计算 175

6.9.5 起动计算 177

6.10 作业 179

第7章 永磁同步电动机电磁设计 180

7.1 概述 180

7.2 永磁电机用永磁材料性能的基本要求 181

7.3 永磁同步电动机的基本结构型式 185

7.4 永磁电机的主要尺寸确定 186

7.5 永磁电机的磁路计算 190

7.5.1 永磁体激励的主磁路计算原理 190

7.5.2 混合励磁磁路的计算方法 194

7.5.3 漏磁导计算基本方法 198

7.6 永磁同步电动机的电磁设计计算程序及其说明与算例 199

7.6.1 基本数据 200

7.6.2 空载磁路计算 203

7.6.3 负载运行行为计算 210

7.6.4 损耗与效率 215

7.6.5 电负荷及过载能力计算 218

7.6.6 有效材料计算 219

7.6.7 起动特性计算 219

7.7 作业 225

第8章 永磁操作机构及其特性计算 226

8.1 永磁机构的结构及工作原理 226

8.2 永磁机构的等效磁路及其计算 227

8.3 永磁机构的电磁力特性 229

8.4 永磁机构操作过程的动态特性 230

8.5 作业 232

第9章 电磁装置磁场数值计算的基本原理和方法 233

9.1 概述 233

9.2 电磁场的基本方程 234

9.3 求解电磁场边值问题的有限元法 236

9.3.1 定解问题与相关泛函的极值问题 238

9.3.2 求解域的单元剖分 238

9.3.3 单元内近似解的选取——构造单元的插值函数 239

9.3.4 变分问题的离散化处理——单元分析 241

9.3.5 总体合成 244

9.4 求解电磁场边值问题的其他数值方法简介 246

9.5 有限元数值计算软件应用简介及实例 249

9.5.1 建立模型 249

9.5.2 赋予材料属性 250

9.5.3 施加边界条件和励磁 250

9.5.4 设定参数与求解 251

9.5.5 后处理 252

9.5.6 永磁同步电机二维瞬态磁场仿真实例 252

附录 268

参考文献 291

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