電機學

本書是“十三五”國家重點出版物出版規劃項目，是卓越工程能力培養與工程教育專業認證系列規劃教材和西安交通大學“十三五”規劃教材，是在總結西安交通大學電機專業多年教學經驗並借鑑國內外相關教材的基礎上編寫而成的。全書分為9章，包括緒論、變壓器、機電能量轉換與旋轉電機工作原理、直流電機、交流電機的共同問題、感應電機、同步電機、特種電機、交流旋轉電機的伺服控制等。全書在強調傳統電機和機電能量轉換基本理論的同時，還闡述了無刷直流電機、永磁同步電機、開關磁阻電機、步進電機、雙饋感應發電機、伺服控制等新內容。

本書可作為高等院校電類或機電類專業的教材，也可作為相關工程技術人員的參考用書。 ^[1] 

前言

第1章緒論1

1.1電機的用途和類別1

1.1.1電機的用途1

1.1.2電機的類別2

1.2磁路3

1.3磁性材料的特性6

1.3.1鐵磁材料的磁化7

1.3.2磁化曲線7

1.3.3鐵心損耗9

1.4電機作用原理的基礎10

1.4.1磁鏈、感應電勢、電感10

1.4.2電磁力、電磁轉矩12

本章小結13

思考題13

習題14

第2章變壓器16

2.1變壓器的工作原理和結構16

2.1.1變壓器的工作原理16

2.1.2變壓器的基本結構18

2.1.3變壓器的分類22

2.1.4變壓器銘牌和額定值23

2.2變壓器基本理論23

2.2.1參考方向的選取24

2.2.2變壓器的磁勢平衡25

2.2.3變壓器的電勢平衡27

2.2.4勵磁電流分析27

2.2.5等效電路29

2.2.6變壓器的相量圖33

2.2.7標幺值34

2.3三相變壓器35

2.3.1三相變壓器的類型35

2.3.2三相變壓器的聯結組36

2.3.3三相變壓器的勵磁電流、磁通及

電勢波形40

2.4變壓器穩態運行性能分析42

2.4.1外特性與電壓調整率42

2.4.2損耗和效率44

2.4.3並聯運行46

2.4.4參數測定49

2.4.5三相變壓器的不對稱運行52

2.5變壓器的暫態過程60

2.5.1變壓器的過電流60

2.5.2過電壓現象64

2.6自耦變壓器65

2.7三繞組變壓器68

2.8互感器73

本章小結75

思考題79

習題81

第3章機電能量轉換與旋轉電機

工作原理85

3.1機電能量轉換裝置概述85

3.2機電能量轉換裝置的物理模型85

3.3能量守恆和磁能分析86

3.3.1能量守恆方程86

3.3.2磁能和磁共能分析87

3.4感應電勢和電磁轉矩93

3.5機電能量轉換的條件96

3.6旋轉電機工作原理98

3.6.1旋轉電機概述98

3.6.2同步電機99

3.6.3感應電機102

3.6.4直流電機103

3.7從磁場觀點分析電機原理108

3.7.1旋轉電機中的磁勢108

3.7.2用磁勢表示的電磁轉矩公式110

3.7.3從磁場觀點分析電機原理110

本章小結112

思考題114

習題115

第4章直流電機118

4.1直流電機的結構與勵磁方式118

4.1.1直流電機的基本結構118

4.1.2直流電機中的電樞繞組120

4.1.3直流電機的勵磁方式124

4.1.4直流電機的額定值124

4.2直流電機的氣隙磁場與電樞反應125

4.2.1空載氣隙磁場的空間分佈125

4.2.2負載時電樞磁場的空間分佈126

4.2.3電樞反應及其對電機性能的

影響127

4.2.4電刷偏離幾何中性線的

電樞反應128

電機學目錄4.3直流電機的電勢、功率與

轉矩公式129

4.3.1感應電勢計算公式129

4.3.2電樞迴路的電勢平衡方程式130

4.3.3直流電機的損耗132

4.3.4功率流程圖與功率平衡方程式133

4.3.5電磁轉矩計算公式134

4.3.6轉矩平衡方程式135

4.4直流發電機137

4.4.1他勵發電機138

4.4.2並勵發電機139

4.4.3串勵發電機141

4.4.4復勵發電機142

4.4.5直流發電機端電壓的調節142

4.5直流電動機143

4.5.1起動特性143

4.5.2工作特性145

4.5.3機械特性146

4.5.4調速特性148

4.5.5制動特性151

4.5.6電動機穩定運行條件154

4.6直流電機的換向156

4.6.1換向過程156

4.6.2改善換向的方法157

4.6.3換向火花158

本章小結158

思考題159

習題161

第5章交流電機的共同問題165

5.1交流繞組165

5.1.1交流繞組的基本概念165

5.1.2三相單層繞組167

5.1.3三相雙層繞組169

5.2交流繞組的感應電勢171

5.2.1導體電勢及交流電勢三要素171

5.2.2線圈電勢與短距係數173

5.2.3分佈線圈組電勢與分佈係數174

5.2.4每相繞組電勢與繞組係數175

5.2.5高次諧波電勢及其削弱方法175

5.3交流繞組的磁勢178

5.3.1整距集中線圈的磁勢178

5.3.2單層繞組的磁勢179

5.3.3雙層短距繞組的磁勢181

5.3.4單相繞組的基波脈振磁勢182

5.3.5單相繞組脈振磁勢的分解183

5.3.6三相繞組的基波合成磁勢184

5.3.7三相繞組合成磁勢中的高次

諧波磁勢186

5.3.8交流電機中的主磁通和漏磁通187

本章小結188

思考題189

習題191

第6章感應電機193

6.1感應電機的工作原理和基本結構193

6.1.1感應電機的工作原理193

6.1.2感應電機的基本結構195

6.1.3感應電機的額定值198

6.2感應電機的基本理論199

6.2.1轉差率和轉子頻率199

6.2.2感應電機的電勢平衡201

6.2.3感應電機的磁勢平衡202

6.2.4感應電機的等效電路204

6.2.5感應電動機的相量圖208

6.3感應電動機的損耗及功率平衡210

6.4感應電機的電磁轉矩及機械特性213

6.4.1感應電動機的轉矩平衡方程式213

6.4.2電磁轉矩213

6.4.3感應電機的機械特性214

6.5感應電動機的工作特性217

6.6感應電動機的起動218

6.6.1感應電動機的起動性能218

6.6.2感應電動機的主要起動方法219

6.7感應電動機的調速227

6.7.1變極調速227

6.7.2調壓調速229

6.7.3繞線轉子感應電動機的

轉子串電阻調速230

6.7.4繞線轉子感應電動機的

串級調速231

6.7.5感應電動機的變頻調速233

6.8三相感應發電機236

6.8.1併網運行的感應發電機236

6.8.2獨立運行的感應發電機238

6.8.3感應發電機運行分析239

6.8.4雙饋感應發電機240

6.9單相感應電動機243

6.9.1用途和結構243

6.9.2工作原理244

6.9.3單相感應電動機分類245

6.10等效電路模型參數的確定248

本章小結251

思考題253

習題256

第7章同步電機259

7.1同步電機的結構和勵磁方式259 ^[2]