电机与电力拖动_王志勇_9787560663944_山东红枫叶教育发展有限公司

本书是在河北省一流课程“电机与电力拖动”建设期间编写的适合电气工程及其自动化、自动化等专业的基础课教材，内容包括电机原理、电力拖动和控制电机等，既满足电气工程及其自动化专业后续专业课对同步电机和变压器等基础知识的需要，又兼顾到自动化专业对电力拖动知识的需求。本书分为8章，分别讲述了直流电机及电力拖动、异步电动机及电力拖动、电动机的选择、同步发电机的原理及特性、交流绕组的结构和原理、典型控制电机的原理和应用等内容。各章节设有内容导学、知识目标、能力目标、小结和思考与练习，便于教师组织教学和学生自学，也便于进行过程化考核；例题讲解视频和课程思政元素通过二维码链接给出；此外，书末还附有两套试卷及答案。本书可以作为电气类专业学生学习电机与电力拖动的教材，也可以为相关行业的工程技术人员提供参考。

本书由河北省一流课程“电机与电力拖动”建设团队联合其他兄弟院校教师、企业专家共同编写，通过教材建设，实现和其他高校、企业优势互补，丰富教学内容，促进一流课程建设，同时带动师资队伍建设和教学团队建设，全面提升教师的教学水平。本书内容涵盖电机原理、电力拖动和控制电机等，介绍了交/直流电机、变压器的基本构造、运行原理，分析了同步发电机的功率调节和静态稳定，讨论了电动机的机械特性及起动、制动和调速的方法，还介绍了几种典型的控制电机的原理和应用。书中配备了丰富的思考与练习、自测题和例题讲解视频等。本书参考和借鉴了国内外优秀电机教材，并结合编者自身教学经验和学生需求形成了特色鲜明的“学、教、做三维立体化”的结构模式。其特点如下： · 取“百家”之长本书内容参考了国内外众多优秀电机教材和手册，并进行了提炼，形成了自己的特色。编写团队成员既有一线教师，也有企业专家，既有教学经验丰富的资深教师，也有年富力强的高学历教师，成员来自不同单位，群策群力，优势互补。 · 内容结构立体化本书采用“学、教、做三维立体化”的结构模式，内容建立在学生已有知识基础之上，便于学生预习和自学；教材结构经过细化，方便教师组织任务驱动式的教学；其中的工程案例可供教师拓展为案例教学；二维码链接的思政元素则可方便教师进行课程思政教学。本书大部分小节后配备了思考与练习，便于学生巩固知识；书末所附的自测题，便于教师检测教学效果，学生也可以用来自检。另外，二维码链接的例题视频讲解可方便学生预习和复习。 · 采用引导的方式，便于激发学生的学习兴趣本书内容由电路、物理相关内容导入，每章内容由上一章内容或实际问题导入，每一节也有相应的内容导入。这种方式可让学生带着问题学习，在已有的知识基础上层层递进，便于激发学习兴趣，培养自主学习的学习习惯。 · 便于实现以学生为中心的教学本书内容选取依照学生的专业岗位需求，结构安排符合学生的认知规律，立体化的结构模式便于教师引导学生进行预习、学习、复习、练习，完成整个学习过程。 · 引入课程思政内容本书结合课程内容，引入了一些思政案例，便于教学过程中使用，从而实现既教书又育人的教学目标。 · 配备丰富资源本书配备了课件、实验案例、QQ交流群等学习资源，线上资源正在建设和完善中。本书由河北水利电力学院的王志勇副教授任主编，并编写了第1章、第3章及前言和自测题等内容；沧州师范学院的史瑞雪老师编写了第5章；河北水利电力学院的江洪副教授编写了第6章；河北水利电力学院的马丽老师编写了第2章、第8章，和红梅老师编写了第4章，苏敬芳老师编写了第7章。保定天威集团有限公司的张炳旭高工和秦皇岛科技师范学院的马玉泉教授、崔丽娜老师参加了教材的组稿和实践考察，并提出了许多修改建议。全书由王志勇副教授统稿。在本书的编写过程中，我们查阅了许多文献资料，得到了很多启发，在此向相关作者表示诚挚的谢意，同时对校系领导的支持、企业专家的指导表示衷心的感谢。由于编写水平所限，书中难免有不足之处，恳请读者批评指正。编者 2021.10

第1章电机基础知识 1 1.1 电机的发展历史及其应用 1 1.2 学习电机课程应具备的理论知识 2 1.3 课程特点及学习方法 6 小结 7 思考与练习 7 第2章直流电机及电力拖动 9 2.1 直流电机基础知识 9 2.1.1 直流电机基本工作原理 10 2.1.2 直流电机的基本结构与额定值 12 2.1.3 直流电机的励磁方式 15 2.1.4 直流电机的电枢电动势和电磁转矩 17 小结 18 思考与练习 18 2.2 电力拖动系统动力学 19 2.2.1 电力拖动系统运动方程式 19 2.2.2 多轴电力拖动系统的简化 21 2.2.3 负载的转矩特性与电力拖动系统稳定运行的条件 23 小结 26 思考与练习 26 2.3 直流电动机 27 2.3.1 直流电动机的基本方程式 28 2.3.2 直流电动机的机械特性 30 2.3.3 直流电动机的起动和改变转向的方法 33 2.3.4 直流电动机的调速与制动 35 小结 44 思考与练习 45 第3章变压器 47 3.1 变压器的基础知识 47 3.1.1 变压器的基本工作原理 48 3.1.2 变压器的类型及其基本结构 49 3.1.3 变压器的铭牌 53 小结 55 思考与练习 55 3.2 单相变压器的运行 56 3.2.1 单相变压器的空载运行 57 3.2.2 单相变压器的负载运行 61 小结 65 思考与练习 65 3.3 变压器参数的测定及标幺值 67 3.3.1 变压器参数的测定 67 3.3.2 标幺值 70 小结 72 思考与练习 72 3.4 变压器的运行特性 73 3.4.1 变压器的外特性 74 3.4.2 变压器的效率特性 75 小结 77 思考与练习 78 3.5 三相变压器 78 3.5.1 三相变压器的磁路系统 79 3.5.2 三相变压器的连接组别 80 小结 85 思考与练习 85 3.6 三相变压器的并联运行 86 3.6.1 三相变压器并联运行的理想条件 87 3.6.2 理想条件的必要性分析 88 小结 91 思考与练习 91 3.7 其他变压器 92 3.7.1 三绕组变压器 92 3.7.2 自耦变压器 93 3.7.3 仪用互感器 95 小结 98 思考与练习 98 第4章交流绕组及其电动势和磁动势 100 4.1 交流绕组的结构 100 4.1.1 交流绕组基础知识 101 4.1.2 三相单层绕组 103 4.1.3 三相双层绕组 106 小结 107 思考与练习 107 4.2 交流绕组的电动势 108 4.2.1 正弦分布磁场下的绕组电动势 108 4.2.2 改善电动势波形的方法 112 小结 114 思考与练习 115 4.3 交流绕组的磁动势 116 4.3.1 单相绕组的磁动势及分解 116 4.3.2 三相绕组的磁动势 121 小结 123 思考与练习 123 第5章同步电机 126 5.1 同步发电机基础知识 126 5.1.1 同步发电机的基本工作原理 127 5.1.2 同步发电机的类型和基本结构 128 5.1.3 三相同步发电机的励磁方式 130 5.1.4 同步发电机的铭牌 132 小结 134 思考与练习 134 5.2 同步发电机的空载运行 135 5.2.1 同步发电机的空载气隙磁场 136 5.2.2 同步发电机的空载特性及实际应用 137 小结 138 思考与练习 138 5.3 同步发电机的负载运行 139 5.3.1 同步发电机的电枢反应 140 5.3.2 不同内功率因数角的电枢反应性质 141 小结 144 思考与练习 144 5.4 同步发电机的电动势方程和相量图 145 5.4.1 隐极同步发电机的电动势方程式和相量图 146 5.4.2 凸极同步发电机的电动势方程式和相量图 149 小结 151 思考与练习 152 5.5 同步发电机的运行特性 153 5.5.1 同步发电机短路特性 153 5.5.2 同步发电机外特性 155 5.5.3 同步发电机调整特性 156 5.5.4 同步发电机的损耗和效率 156 小结 157 思考与练习 157 5.6 同步发电机并联运行的方法和条件 158 5.6.1 同步发电机并联运行的条件 159 5.6.2 同步发电机投入并联运行的方法 160 小结 162 思考与练习 163 5.7 并联运行时有功功率的调节和静态稳定 163 5.7.1 同步发电机功率和转矩平衡方程 163 5.7.2 同步发电机功角特性 165 5.7.3 有功功率调节 167 5.7.4 静态稳定 168 小结 169 思考与练习 170 5.8 并联运行时无功功率的调节和V形曲线 171 5.8.1 无功功率的调节 172 5.8.2 同步发电机的V形曲线 173 小结 174 思考与练习 174 5.9 同步电动机与同步调相机 175 5.9.1 同步电动机 176 5.9.2 同步调相机 179 小结 180 思考与练习 180 第6章异步电动机及电力拖动 182 6.1 三相异步电动机基础知识 182 6.1.1 三相异步电动机的工作原理 183 6.1.2 三相异步电动机的基本结构 186 6.1.3 三相异步电动机的额定值 189 小结 190 思考与练习 191 6.2 三相异步电动机的运行分析 192 6.2.1 三相异步电动机转子静止时的运行 193 6.2.2 三相异步电动机转子转动时的运行 200 6.2.3 三相异步电动机的功率和电磁转矩 207 6.2.4 三相异步电动机的机械特性 210 6.2.5 三相异步电动机的工作特性分析及参数测定 216 小结 220 思考与练习 220 6.3 三相异步电动机的起动、调速和制动 223 6.3.1 三相异步电动机的起动方法 223 6.3.2 深槽式和双鼠笼式异步电动机 230 6.3.3 三相异步电动机的调速方法 232 6.3.4 三相异步电动机的制动方法 242 小结 249 思考与练习 249 6.4 单相异步电动机 252 6.4.1 单相异步电动机的工作原理 253 6.4.2 单相异步电动机的起动与反转 254 小结 257 思考与练习 257 第7章电力拖动系统电动机的选择 259 7.1 电动机的发热、冷却及电动机的工作制分类 259 7.1.1 电动机的发热过程 259 7.1.2 电动机的冷却过程 261 7.1.3 电动机的工作制分类 262 7.2 电动机功率的选择 264 7.2.1 连续工作制电动机额定功率的选择 264 7.2.2 短时工作制电动机额定功率的选择 266 7.2.3 断续周期工作制电动机额定功率的选择 268 7.3 电动机的类型、额定电压和额定转速的选择 268 7.3.1 电动机类型的选择 269 7.3.2 电动机额定电压的选择 269 7.3.3 电动机额定转速的选择 270 小结 270 思考与练习 271 第8章控制电机 272 8.1 伺服电动机 272 8.1.1 直流伺服电动机 273 8.1.2 交流伺服电动机 275 8.2 测速发电机 278 8.2.1 直流测速发电机 278 8.2.2 交流测速发电机 281 8.3 步进电动机 283 8.3.1 步进电动机的分类与结构 283 8.3.2 步进电动机的工作原理 285 8.3.3 步进电动机的特性 286 小结 289 思考与练习 289 自测题 291 试卷一 291 试卷二 293 参考文献 296

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