電機與電力拖動

在工業自動化專業與電氣工程及自動化專業中,電機與電力拖動是一門十分重要的專業基礎課或技術基礎課,它在整個專業教學計劃中起着承前啓後的作用。 ^[1] 

第1章 磁路……1

1.1 磁場的基本物理量……1

1.1.1 磁感應強度……1

1.1.2 磁通……1

1.1.3 磁場強度與磁導率……2

1.2 鐵磁物質的磁性能……2

1.2.1 鐵磁材料的高導磁性……2

1.2.2 鐵磁材料的磁飽和性……3

1.2.3 鐵磁材料的磁滯性……4

1.2.4 交變磁通下的鐵芯損耗……6

1.3 磁路和磁路定律……7

1.3.1 磁路的基本概念……7

1.3.2 磁路的基本定律……7

1.4 磁路計算……10

1.4.1 直流磁路的計算……10

1.4.2 交流磁路的特點……14

思考題與習題……14

第2章 電力拖動系統的動力學基礎……17

2.1 概述……17

2.2 電力拖動系統的運動方程式……17

2.2.1 單軸拖動系統的運動方程式……17

2.2.2 多軸旋轉拖動系統的折算……21

2.2.3 平移運動系統的折算……23

2.2.4 升降運動系統的折算……24

2.3 電力拖動系統的暫態過程……28

2.3.1 轉速變化規律n=f(t)……28

2.3.2 電磁轉矩的變化規律T=f(t)……29

2.3.3 電樞電流的變化規律Ia=f(t)……30

2.4 生產機械的負載轉矩特性……30

2.4.1 恆轉矩負載特性……30

2.4.2 通風機負載特性……31

2.4.3 恆功率負載特性……31

思考題與習題……32

第3章 直流電機基本理論……35

3.1 直流電機的工作原理……35

3.1.1 直流發電機的工作原理……35

3.1.2 直流電動機的工作原理……36

3.2 直流電機的基本結構和額定值……37

3.2.1 直流電機的基本結構……37

3.2.2 直流電機的額定值……40

3.3 直流電機的電樞繞組……41

3.3.1 有關技術名詞……41

3.3.2 單疊繞組連接示例……42

3.4 直流電機的磁場……44

3.4.1 直流電機的勵磁方式……45

3.4.2 直流電機的空載磁場……45

3.4.3 直流電機負載時的磁場和電樞反應……47 ^[1] 

3.5 直流電機的感應電動勢和電磁轉矩……49

3.5.1 電樞繞組的感應電動勢……49

3.5.2 電樞繞組的電磁轉矩……50

3.6 直流電動機穩態運行時的基本方程式和工作特性……51

3.6.1 直流電動機穩態運行時的基本方程式……51

3.6.2 直流電動機的工作特性……54

3.7 他勵直流電動機的機械特性方程……57

3.8 直流發電機穩態運行時的基本方程式和運行特性……58

3.8.1 直流發電機穩態運行時的基本方程式……58

3.8.2 直流發電機的運行分析……61

3.9 直流電機的換向……64

3.9.1 直流電機的換向過程……64

3.9.2 直流電機的直線換向、延遲換向、超越換向……65

3.9.3 改善換向的方法……66

3.9.4 環火與補償繞組……67

思考題與習題……67

第4章 直流電動機的電力拖動……71

4.1 他勵直流電動機的機械特性……71

4.1.1 固有機械特性……71

4.1.2 人為機械特性……72

4.1.3 電力拖動系統穩定運行的條件……74

4.2 他勵直流電動機的起動和反轉……76

4.2.1 他勵直流電動機的起動……76

4.2.2 他勵直流電動機的反轉……80

4.3 他勵直流電動機的調速……80

4.3.1 電樞串電阻調速……80

4.3.2 弱磁調速……81

4.3.3 改變電樞端電壓調速……81

4.3.4 調速的性能指標……82

4.4 他勵直流電動機的制動……85

4.4.1 能耗制動……86

4.4.2 反接制動……88

4.4.3 回饋制動……90

4.5 串勵直流電動機的電力拖動……92

4.5.1 串勵直流電動機的機械特性……92

4.5.2 串勵直流電動機的起動與調速……94

4.5.3 串勵直流電動機的電氣制動……94

思考題與習題……95

第5章 變壓器……99

5.1 變壓器的工作原理和結構……99

5.1.1 變壓器的工作原理……99

5.1.2 變壓器的分類……100

5.1.3 變壓器的基本結構……100

5.1.4 變壓器的額定值……103

5.2 變壓器的空載運行……104

5.2.1 空載時的電磁物理現象……104

5.2.2 正方向規定……105 ^[1] 

5.2.3 空載時的電磁關係……105

5.2.4 勵磁電流……107

5.2.5 相量圖、等效電路……108

5.3 變壓器的負載運行……109

5.3.1 負載時的電磁物理現象……109

5.3.2 基本方程式……110

5.3.3 折算……111

5.3.4 折算後的基本方程式、等效電路和相量圖……113

5.3.5 Γ形等效電路和簡化等效電路……113

5.4 變壓器參數的試驗測定……115

5.4.1 空載試驗……115

5.4.2 短路試驗……116

5.5 變壓器的運行特性……118

5.5.1 外特性和電壓調整率……118

5.5.2 損耗與效率特性……120

5.6 三相變壓器……121

5.6.1 三相變壓器的磁路系統……122

5.6.2 三相變壓器的電路系統……123

5.6.3 三相變壓器繞組連接法和磁路系統對電勢波形的影響……126

5.6.4 變壓器的並聯運行……128

5.7 特殊變壓器……131

5.7.1 三繞組變壓器……131

5.7.2 自耦變壓器……133

5.7.3 儀用互感器……134

思考題與習題……136

第6章 交流電機基礎……139

6.1 交流電機……139

6.1.1 交流電機的主要形式……139

6.1.2 三相同步發電機……139

6.1.3 三相異步電動機……140

6.2 交流電機的繞組……140

6.2.1 交流電機繞組的基本要求和概念……140

6.2.2 三相單層繞組……142

6.2.3 三相雙層繞組……143

6.3 正弦磁場下交流繞組的電動勢……144

6.3.1 一根導體的電動勢E ……144

6.3.2 整距線圈的電動勢……146

6.3.3 短距線圈的電動勢……147

6.3.4 線圈組電動勢……147

6.3.5 相電動勢和線電動勢……148

6.4 交流繞組中的諧波電勢……149

6.4.1 諧波電勢的影響……149

6.4.2 削弱諧波電勢不良影響的方法……150

6.5 單相繞組的磁動勢———脈振磁動勢……151

6.5.1 整距集中線圈的基波磁動勢……151

6.5.2 整距分佈線圈組的磁動勢……153

6.5.3 一組雙層短距分佈繞組的基波磁動勢……153 ^[1] 

6.5.4 相繞組的磁動勢……154

6.6 三相繞組的磁動勢———旋轉磁動勢……156

思考題與習題……158

第7章 異步電動機……160

7.1 三相異步電動機的基本結構及工作原理……160

7.1.1 三相異步電動機的基本結構……160

7.1.2 三相異步電動機的工作原理……162

7.1.3 三相異步電動機的銘牌和主要系列……163

7.2 三相異步電動機的空載運行……165

7.2.1 空載運行時的電磁關係……165

7.2.2 空載運行時定子電壓平衡關係……166

7.3 三相異步電動機的負載運行……168

7.3.1 負載運行時的電磁關係……168

7.3.2 轉子繞組各電磁量……168

7.3.3 磁動勢平衡方程……171

7.3.4 電動勢平衡方程……172

7.4 三相異步電動機的等效電路和相量圖……172

7.4.1 折算……172

7.4.2 等效電路……174

7.5 三相異步電動機的功率和電磁轉矩……176

7.5.1 功率平衡……176

7.5.2 轉矩平衡……178

7.6 三相異步電動機的參數測定……179

7.6.1 空載試驗……179

7.6.2 短路試驗……181

7.7 單相異步電動機……182

7.7.1 單相異步電動機的工作原理……182

7.7.2 單相異步電動機的主要類型……183

思考題與習題……185

第8章 三相異步電動機的電力拖動……187

8.1 三相異步電動機的機械特性……187

8.1.1 三相異步電動機機械特性的表達式……187

8.1.2 機械特性……189

8.2 三相異步電動機的起動……193

8.2.1 三相異步電動機對起動的要求……193

8.2.2 籠型異步電動機的降壓起動……193

8.2.3 起動性能改善的籠型異步電動機……198

8.2.4 繞線轉子異步電動機的起動……199

8.3 三相異步電動機的調速……205

8.3.1 三相異步電動機的變極調速……206

8.3.2 三相異步電動機的變頻調速……208

8.3.3 改變轉差率調速……210

8.4 三相異步電動機的制動……213

8.4.1 三相異步電動機的反接制動……213

8.4.2 三相異步電動機的回饋制動……214

8.4.3 三相異步電動機的能耗制動原理……216

思考題與習題……219

第9章 同步電機……222

9.1 同步電機的基本工作原理和結構……222

9.1.1 同步電機的工作原理……222

9.1.2 同步電機的基本結構……223

9.1.3 同步電機的勵磁方式……224

9.1.4 額定值……225 ^[1]