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绪论 1

0.1 电机的分类和应用 1

0.2 我国电机工业概况 1

0.3 本教材内容、课程性质、教学任务及学习方法 2

0.4 电机中的铁磁材料及其特性 3

0.5 常用的基本电磁定律 5

0.6 磁路计算仿真 6

本章小结 14

思考题与习题 14

第1章 变压器 16

1.1 概述 16

1.1.1 变压器的用途与分类 16

1.1.2 变压器的基本工作原理 16

1.1.3 变压器的主要结构 17

1.1.4 变压器的铭牌数据和主要系列 18

1.2 单相变压器的空载运行 19

1.2.1 变压器空载运行时的磁场 19

1.2.2 变压器各电磁量正方向 19

1.2.3 空载运行时电压、电动势与主磁通的关系 20

1.2.4 变压器的励磁电流 21

1.2.5 变压器空载运行时的相量图与等效电路 22

1.3 单相变压器的负载运行 23

1.3.1 负载运行时的磁动势平衡方程 23

1.3.2 负载运行时的基本方程 24

1.3.3 变压器的参数折算 24

1.3.4 折算后变压器的基本方程 25

1.3.5 等效电路 26

1.3.6 相量图和功率关系 27

1.4 变压器参数的试验测定 28

1.4.1 变压器空载试验 28

1.4.2 变压器短路试验 29

1.5 标幺值 30

1.6 变压器的运行特性 31

1.6.1 电压变化率和外特性 31

1.6.2 变压器效率和效率特性 32

1.7 三相变压器 33

1.7.1 三相变压器的磁路系统 33

1.7.2 三相变压器的绕组联结组标号 33

1.7.3 试验确定绕组的极性和三相变压器的联结组标号 36

1.8 其他用途的变压器 38

1.8.1 自耦变压器 38

1.8.2 互感器 39

1.9 变压器并联运行 40

1.9.1 电压比不等时的变压器并联运行 41

1.9.2 联结组标号不同时的变压器并联运行 41

1.9.3 短路阻抗标幺值不等时的并联运行 41

1.10 实例（应用） 42

1.11 变压器仿真 51

1.11.1 变压器励磁电流仿真 51

1.11.2 变压器运行状态仿真 57

1.11.3 变压器暂态过程仿真 59

1.11.4 变压器二次侧突然短路仿真 59

1.11.5 变压器联结组标号仿真 60

本章小结 63

思考题与习题 64

第2章 三相交流电动机 66

2.1 交流电动机的基本工作原理和定子结构 66

2.1.1 三相同步电动机的基本工作原理 66

2.1.2 三相异步电动机的基本工作原理 67

2.1.3 交流电动机定子结构 67

2.2 旋转磁动势 68

2.2.1 单相脉振磁动势 68

2.2.2 三相绕组的合成旋转磁动势 71

2.2.3 两相绕组产生的旋转磁动势 71

2.3 交流绕组的感应电动势 73

2.3.1 整距线圈感应电动势 73

2.3.2 整距分布线圈感应电动势 75

2.3.3 短距线圈感应电动势 76

2.3.4 一相绕组感应电动势 77

2.3.5 绕组的谐波感应电动势 77

2.4 三相异步电动机 78

2.4.1 基本结构和铭牌数据 78

2.4.2 三相异步电动机空载运行 81

2.4.3 三相异步电动机负载运行 83

2.4.4 三相异步电动机的电压方程和等效电路 89

2.4.5 三相异步电动机的功率和转矩方程 91

2.4.6 笼型转子的极数和相数 92

2.4.7 异步电动机的工作特性及参数测定 94

2.5 三相同步电动机 96

2.5.1 同步电动机的基本结构和铭牌数据 97

2.5.2 同步电动机的基本方程和相量图 97

2.5.3 同步电动机的功率和转矩方程 100

2.5.4 同步电动机的功角特性和矩角特性 101

2.5.5 同步电动机的励磁调节和V形曲线 103

2.6 实例（应用） 104

2.7 三相交流电动机的仿真 106

2.7.1 三相同步电动机的功角特性仿真 106

2.7.2 三相同步电动机的矩角特性仿真 107

本章小结 109

思考题与习题 109

第3章 三相交流电动机的电力拖动 111

3.1 电力拖动系统基础 111

3.1.1 运动方程式 111

3.1.2 生产机械的负载转矩特性 112

3.1.3 电力拖动系统稳定运行的条件 113

3.2 三相异步电动机的电力拖动 115

3.2.1 异步电动机的机械特性 115

3.2.2 异步电动机的人为机械特性 118

3.2.3 三相异步电动机的起动 120

3.2.4 三相异步电动机的制动 130

3.2.5 三相异步电动机的调速 134

3.2.6 现代交流调速系统的组成 141

3.2.7 三相异步电动机的各种运行状态 142

3.3 三相同步电动机的电力拖动 142

3.3.1 同步电动机的起动 142

3.3.2 同步电动机的调速 143

3.4 三相交流电动机的动态数学模型简介 144

3.4.1 坐标变换 144

3.4.2 三相异步电动机的动态数学模型 147

3.5 实例（应用） 149

3.6 三相交流电动机电力拖动的仿真 151

3.6.1 三相异步电动机机械特性的仿真 151

3.6.2 三相异步电动机起动仿真 155

3.6.3 三相异步电动机制动仿真 160

3.6.4 三相异步电动机正反转仿真 162

3.6.5 三相异步电动机调速仿真 163

3.6.6 三相同步电动机的仿真 167

本章小结 170

思考题与习题 171

第4章 直流电机 173

4.1 直流电机工作原理 173

4.1.1 直流电机的基本工作原理及主要结构 173

4.1.2 电枢绕组和直流电机模型 176

4.1.3 直流电机的铭牌数据和主要系列 177

4.2 直流电机的磁场 179

4.2.1 直流电机的励磁方式 179

4.2.2 直流电机的空载磁场 179

4.2.3 直流电机负载时的磁场 180

4.2.4 直流电机的电枢反应 182

4.2.5 直流电机的感应电动势和电磁转矩 182

4.3 直流电机的基本方程 184

4.3.1 电压方程 184

4.3.2 转矩方程 185

4.3.3 电磁功率和功率平衡方程 185

4.4 直流发电机的运行特性与试验测试 187

4.4.1 他励直流发电机空载特性 188

4.4.2 他励直流发电机外特性 188

4.4.3 并励直流发电机 188

4.5 直流电动机的工作特性与试验测试 190

4.5.1 他励（并励）直流电动机的工作特性 190

4.5.2 串励直流电动机的工作特性 192

4.6 直流电机的换向 192

4.6.1 换向的物理过程 193

4.6.2 换向元件的感应电动势 193

4.6.3 改善换向的方法 194

4.7 实例（应用） 194

4.8 直流电机性能的仿真 196

4.8.1 直流发电机运行特性仿真 196

4.8.2 直流电动机运行特性仿真 201

本章小结 203

思考题与习题 204

第5章 直流电动机的电力拖动 206

5.1 他励直流电动机的机械特性 206

5.1.1 机械特性表达式 206

5.1.2 固有机械特性和人为机械特性 206

5.2 他励直流电动机的起动 208

5.2.1 系统对起动的要求 208

5.2.2 起动方法 208

5.3 他励直流电动机的电动与制动 210

5.3.1 他励直流电动机的电动运行 210

5.3.2 他励直流电动机的制动运行 211

5.3.3 他励直流电动机的各种运行状态 215

5.4 他励直流电动机的调速基础 216

5.4.1 调速的性能指标 216

5.4.2 他励直流电动机的调速方法 217

5.4.3 调速方法与负载性质的匹配问题 218

5.5 实例（应用） 219

5.6 直流电动机拖动的仿真 223

5.6.1 他励直流电动机的机械特性仿真 223

5.6.2 直流电动机起动仿真 225

5.6.3 直流电动机制动仿真 228

5.6.4 直流电动机调速仿真 229

5.6.5 直流调速系统仿真 231

本章小结 237

思考题与习题 237

第6章 驱动和控制微电机 239

6.1 概述 239

6.2 单相异步电动机 240

6.2.1 单相异步电动机的基本工作原理 240

6.2.2 单相异步电动机的起动 241

6.3 测速发电机 243

6.3.1 直流测速发电机 243

6.3.2 交流测速发电机 244

6.4 伺服电动机 246

6.4.1 直流伺服电动机 246

6.4.2 交流伺服电动机 247

6.5 步进电动机 249

6.5.1 步进电动机结构与基本工作原理 249

6.5.2 步进电动机的运行特性 251

6.5.3 步进电动机的驱动电路 252

6.6 其他驱动和控制微电机 253

6.6.1 自整角机 253

6.6.2 开关磁阻电动机 254

6.6.3 旋转变压器 256

6.6.4 无刷直流电动机 257

6.6.5 直线电动机 257

6.6.6 新原理微电机 259

本章小结 259

思考题与习题 261

第7章 电动机容量的选择 262

7.1 电动机选择的主要内容 262

7.2 电动机的发热、冷却与工作制 263

7.2.1 电动机的发热与冷却 263

7.2.2 电动机的工作制 263

7.3 电动机容量的选择 264

7.3.1 连续工作制电动机容量的选择 264

7.3.2 短时工作制电动机容量的选择 269

7.3.3 周期断续工作制电动机容量的选择 270

7.4 实例（应用） 271

本章小结 272

思考题与习题 273

附录 274

附录A 部分变压器磁心型号 274

附录B 交流绕组连接规律举例 275

附录C 交流绕组的分布系数和短距系数 277

附录D 直流电机的电枢绕组 278

附录E 他励直流电动机过渡过程 280

附录F 部分Y3系列三相异步电动机的技术数据 284

附录G 部分Z4系列直流电动机的技术数据 285

附录H 小功率异步电动机的技术数据 287

附录I 部分S9系列配电变压器的主要技术数据 288

参考文献 289

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