本书主要介绍电机及电力拖动系统的相关理论和基础知识，内容主要包括：直流电机、交流电机、变压器的基本结构、工作原理、运行特性的分析与计算；电力拖动系统的运动方程式及稳定运行条件；直流电动机、异步电动机的起动、制动、调速的原理与方法，拖动系统的四象限运行、闭环速度控制；各类控制电机的运行原理与特性分析；电动机的选择；MATLAB仿真。 本书可作为普通高校电气工程、自动化及机电一体化等非电机类专业本科生的专业基础课教材，也可供从事电机及运动控制的工程技术人员参考学习。

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绪论1
0.1电机及电力拖动系统的发展概况1
0.2电机的种类及制造材料2
0.3电机及电力拖动系统的一般分析方法3
0.4本课程的性质、任务及学习方法4
0.5本课程涉及的电磁学基本理论4
0.5.1磁的基本概念4
0.5.2磁性材料及其特性6
0.5.3电磁学的基本定律8
本章小结10
思考题与习题10
第1章直流电机基本原理与运行
分析11
1.1直流电机的基本工作原理11
1.1.1直流电机的基本结构11
1.1.2直流电机的铭牌数据13
1.1.3直流电机的工作原理14
1.2直流电机的电枢绕组16
1.2.1电枢绕组的相关概念16
1.2.2单叠绕组17
1.2.3单波绕组19
1.3直流电机的磁场22
1.3.1直流电机的励磁方式22
1.3.2直流电机的空载磁场23
1.3.3直流电机的负载磁场和电枢
反应25
1.4直流电机的感应电动势和电磁转矩26
1.4.1感应电动势26
1.4.2电磁转矩27
1.4.3电磁功率28
1.5直流电机的换向28
1.5.1换向过程28
1.5.2改善换向的方法29
1.6直流发电机30
1.6.1直流发电机的数学模型30
1.6.2直流发电机的运行特性35
1.6.3并励和复励直流发电机空载
电压的建立36
1.7直流电动机37
1.7.1直流电机的可逆运行原理37
1.7.2直流电动机的数学模型38
1.7.3直流电动机的工作特性43
1.7.4直流电动机的机械特性44
1.8串励和复励直流电动机47
1.8.1串励直流电动机的机械特性47
1.8.2复励直流电动机的机械特性48
本章小结48
思考题与习题49
第2章直流电动机的电力拖动52
2.1电力拖动系统概述52
2.1.1电力拖动系统的运动方程式52
2.1.2负载的转矩特性54
2.1.3电力拖动系统的稳定运行条件56
2.2他励直流电动机的起动59
2.2.1直接起动59
2.2.2电枢回路串电阻起动59
2.2.3降低电源电压起动59
2.3他励直流电动机的调速61
2.3.1调速方法61
2.3.2调速性能指标65
2.3.3调速方式与负载的配合67
2.4他励直流电动机的制动70
2.4.1电动运行与制动运行71
2.4.2能耗制动71
2.4.3反接制动73
2.4.4回馈制动76
2.5直流电动机的四象限运行及应用
分析79
2.5.1四象限运行79
2.5.2应用分析80
2.6其他直流电动机的电力拖动*83
2.6.1并励直流电动机的电力拖动83
2.6.2串励直流电动机的电力拖动84
2.6.3复励直流电动机的电力拖动85
2.7直流电动机的闭环速度控制*85
2.7.1改变电枢电压的闭环速度控制86
2.7.2带电流内环的闭环速度控制86
2.8直流电动机应用举例89
2.8.1直流电动机应用概述89
2.8.2应用举例90
本章小结90
思考题与习题91
第3章三相异步电动机基本原理与
运行分析94
3.1三相异步电动机的基本工作原理94
3.1.1三相异步电动机的基本结构94
3.1.2三相异步电动机的铭牌数据97
3.1.3三相异步电动机的工作原理98
3.2交流电机的定子绕组100
3.2.1交流绕组的相关概念 100
3.2.2三相单层绕组102
3.2.3三相双层绕组102
3.3交流电机绕组的磁动势104
3.3.1单相绕组的磁动势104
3.3.2三相绕组的磁动势108
3.4交流电机绕组的电动势111
3.4.1线圈基波电动势111
3.4.2基波相电动势113
3.4.3谐波电动势及其削弱方法114
3.5三相异步电动机的稳态模型115
3.5.1转子绕组开路时的电磁关系116
3.5.2转子绕组短路且转子堵转时的
电磁关系119
3.5.3转子旋转时的电磁关系122
3.6三相异步电动机的参数测定127
3.6.1空载试验127
3.6.2短路试验128
3.7三相异步电动机的功率、转矩与
工作特性130
3.7.1功率平衡关系130
3.7.2转矩平衡关系131
3.7.3工作特性132
3.8三相异步电动机的机械特性133
3.8.1电磁转矩表达式134
3.8.2固有机械特性136
3.8.3人为机械特性138
3.8.4利用实用表达式计算机械特性139
本章小结142
思考题与习题143
第4章三相异步电动机的电力拖动145
4.1三相异步电动机的起动145
4.1.1直接起动的问题145
4.1.2三相笼型异步电动机的
直接起动145
4.1.3三相笼型异步电动机的降压
起动146
4.1.4高起动转矩的三相笼型异步
电动机150
4.1.5三相绕线转子异步电动机的
起动152
4.2三相异步电动机的制动154
4.2.1能耗制动154
4.2.2反接制动158
4.2.3回馈制动161
4.2.4三相异步电动机的四象限运行163
4.3三相异步电动机的调速164
4.3.1调速原理164
4.3.2改变极对数调速165
4.3.3变频调速166
4.3.4改变转差率调速168
4.4交流异步电动机的应用174
4.4.1交流异步电动机应用概述174
4.4.2应用举例174
本章小结176
思考题与习题177
第5章变压器179
5.1变压器的工作原理和结构179
5.1.1基本工作原理179
5.1.2基本结构180
5.1.3铭牌数据181
5.2单相变压器的空载运行182
5.2.1电磁关系182
5.2.2电压平衡方程式182
5.2.3等效电路和相量图184
5.3单相变压器的负载运行185
5.3.1电磁关系185
5.3.2基本方程式185
5.3.3等效电路和相量图186
5.4变压器的参数测定189
5.4.1空载试验189
5.4.2短路试验191
5.5变压器的运行特性193
5.5.1外特性193
5.5.2效率特性195
5.6三相变压器196
5.6.1磁路分析196
5.6.2绕组连接方式与联结组197
5.6.3并联运行200
5.7特殊变压器203
5.7.1自耦变压器203
5.7.2电压互感器205
5.7.3电流互感器205
本章小结206
思考题与习题207
第6章控制电机209
6.1单相异步电动机209
6.1.1基本结构209
6.1.2工作原理209
6.1.3单相异步电动机的起动210
6.2伺服电动机211
6.2.1直流伺服电动机211
6.2.2交流伺服电动机213
6.2.3应用举例216
6.3同步电动机218
6.3.1磁阻同步电动机218
6.3.2永磁同步电动机219
6.3.3磁滞同步电动机220
6.3.4应用举例221
6.4测速发电机222
6.4.1直流测速发电机222
6.4.2交流测速发电机225
6.4.3应用举例226
6.5步进电动机228
6.5.1基本结构228
6.5.2工作原理229
6.5.3应用举例232
6.6直线电动机233
6.6.1直线直流电动机233
6.6.2直线异步电动机234
6.6.3直线步进电动机235
6.6.4应用举例236
6.7无刷直流电动机237
6.7.1基本结构237
6.7.2工作原理238
6.7.3控制与应用239
6.8开关磁阻电动机239
6.8.1基本结构239
6.8.2工作原理240
6.8.3应用举例240
6.9超声波电动机241
6.9.1基本结构241
6.9.2工作原理242
6.9.3应用举例244
本章小结245
思考题与习题245
第7章电动机的选择246
7.1选择电动机的基本原则246
7.1.1类型的选择246
7.1.2额定功率的选择246
7.1.3电压等级的选择247
7.1.4转速的选择247
7.1.5结构形式及安装形式的选择248
7.1.6工作制和型号的选择248
7.2电动机的发热与冷却249
7.2.1发热过程与温升249
7.2.2冷却过程与冷却方式250
7.3电动机的工作制251
7.3.1连续工作制251
7.3.2短时工作制251
7.3.3断续周期工作制252
7.4电动机额定功率的选择253
7.4.1允许输出功率253
7.4.2连续工作制电动机额定功率
的选择253
7.4.3拖动短时运行负载电动机额定
功率的选择255
7.4.4拖动断续周期运行负载电动机
额定功率的选择256
本章小结257
思考题与习题257
第8章电机及拖动的计算机仿真258
8.1MATLAB简介258
8.2直流电机特性的MATLAB仿真259
8.3直流电动机拖动的MATLAB仿真264
8.3.1直流电动机起动的仿真264
8.3.2直流电动机制动的仿真268
8.3.3直流电动机调速的仿真271
8.4三相异步电机特性的MATLAB
仿真273
8.4.1交流电机旋转磁动势的仿真273
8.4.2三相异步电动机机械特性曲线
的仿真277
8.5三相异步电机拖动的MATLAB
仿真279
8.5.1三相异步电动机起动的仿真279
8.5.2三相异步电动机制动的仿真281
8.5.3三相异步电动机调速的仿真283
思考题与习题287
参考文献288