电机与拖动基础（第4版）/“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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李发海，王岩 著

图书标签:

• 电机
• 拖动
• 电力拖动
• 电气工程
• 电机学
• 电力系统
• 电能转换
• 自动化
• 高等教育
• 规划教材

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302278122

版次：4

商品编码：12168417

包装：平装

丛书名： “十二五”普通高等教育本科国家级规划教材

开本：16开

出版时间：2012-06-01

用纸：胶版纸

页数：379

字数：560000

正文语种：中文

内容简介

　　《电机与拖动基础（第4版）/“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材》主要讲述电机与电力拖动的基本理论和基础知识，主要内容包括电力拖动系统动力学，直流电机原理，他励直流电动机的启动、调速与四象限运行，变压器，交流电机电枢绕组电动势与磁通势，三相异步电动机原理、启动和四象限运行，同步电动机，交流电机调速，微控电机和电动机的选择。
　　《电机与拖动基础（第4版）/“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材》适合于普通高等学校的非电机专业作为教材使用，也可供有关科技人员参考。与《电机与拖动基础（第4版）/“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材》配套使用的教材为王岩和曹李民编写的《电机与拖动基础（第4版）学习指导》和陈宜林制作的《电机与拖动基础电子教案》。

内页插图

目录

第1章 绪论
1．1 课程性质
1．2 本课程常用的物理概念和定律
思考题

第2章 电力拖动系统动力学
2．1 电力拖动系统转动方程式
2．2 多轴电力拖动系统简化
2．3 负载的转矩特性与电力拖动系统稳定运行的条件
思考题
习题

第3章 直流电机原理
3．1 直流电机的用途及基本工作原理
3．2 直流电机的主要结构与型号
3．3 直流电机的磁路、空载时的气隙磁密与空载磁化特性
3．4 直流电机的电枢绕组
3．5 电枢电动势与电磁转矩
3．6 直流发电机
3．7 直流电动机运行原理
3．8 他励直流电动机的机械特性
3．9 串励和复励直流电动机
3．1 0直流电机的换向
思考题
习题

第4章 他励直流电动机的运行
4．1 他励直流电动机的启动
4．2 他励直流电动机的调速
4．3 他励直流电动机的电动与制动运行
4．4 直流电力拖动系统的过渡过程
思考题
习题

第5章 变压器
5．1 概述
5．2 变压器空载运行
5．3 变压器负载运行
5．4 标幺值
5．5 变压器参数测定
5．6 变压器的运行特性
5．7 变压器的连接组别
5．8 变压器的并联运行
5．9 自耦变压器
5．10 仪用互感器
思考题
习题

第6章 交流电机电枢绕组的电动势与磁通势
6．1 交流电机电枢绕组的电动势
6．2 交流电机电枢绕组
6．3 交流电机电枢单相绕组产生的磁通势
6．4 三相电枢绕组产生的磁通势
6．5 两相电枢绕组产生的磁通势
思考题
习题

第7章 异步电动机原理
7．1 异步电动机结构、额定数据与工作原理
7．2 三相异步电动机转子不转、转子绕组开路时的电磁关系
7．3 三相异步电动机转子堵转时的电磁关系
7．4 三相异步电动机转子旋转时的电磁关系
7．5 三相异步电动机的功率与转矩
7．6 三相异步电动机的机械特性
7．7 三相异步电动机的工作特性及其测试方法
7．8 三相异步电动机参数的测定
思考题
习题

第8章 三相异步电动机的启动与制动
8．1 三相异步电动机直接启动
8．2 鼠笼式三相异步电动机降压启动
8．3 高启动转矩的鼠笼式三相异步电动机
8．4 绕线式三相异步电动机的启动
8．5 三相异步电动机的各种运行状态
思考题
习题

第9章 同步电动机
9．1 概述
9．2 同步电动机的电磁关系
9．3 同步电动机的功率关系与矩角特性
9．4 同步电动机功率因数的调节
9．5 同步电动机的启动
思考题
习题

第10章 三相交流电动机调速
10．1 鼠笼式异步电动机调速
10．2 绕线式异步电动机调速
10．3 同步电动机调速
思考题
习题

第11章 电动机的选择
11．1 电动机的发热与温升
11．2 电动机的额定功率
11．3 电动机的一般选择
11．4 电动机额定功率的选择
11．5 电动机额定转矩的选择
11．6 电动机的过载倍数与启动能力
思考题

第12章 微控电机
12．1 单相异步电动机
12．2 伺服电动机
12．3 力矩电动机
12．4 微型同步电动机
12．5 步进电动机
12．6 旋转变压器
12．7 自整角机
12．8 测速发电机
思考题
习题
参考文献

前言/序言

　　本书是为工业自动化等非电机专业编写的教材，全面阐述了这些专业所需的电机与电力拖动的基本理论和基础知识。
　　本书为第4版，第1版由中央广播电视大学出版社出版，第2、3版由清华大学出版社出版。本书被普通高校、夜大学广泛选用，受到师生普遍欢迎，第3版被选定为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。根据教材的使用情况及有关专业发展的需要，对本书再次进行修订。
　　本书保留了原有12章的绝大部分内容，对第8章三相异步电动机的启动与制动、第10章三相交流电动机调速、第11章电动机的选择进行了重新编排，增加了异步电动机三相反并联晶闸管软启动、变频电源等内容，使本书能更紧密地结合近些年相关专业发展的实际情况。本书受到了普遍欢迎和肯定，其特点并没有也不能改变，仍然适用于不同层次、不同学校的相关专业。
　　本书曾获得清华大学优秀教材一等奖、中央广播电视大学优秀教材奖，并被列入普通高等教育“十一五”国家级规划教材，作者在此对广大读者的支持表示深深的感谢。
　　由于作者水平有限，虽再次修订，缺点、错误还会存在，欢迎广大读者批评指正。
　　李发海 王岩
　　2011年7月于清华园

探索机械世界的动力之源：电机与拖动精要 本书旨在为读者构建一个全面而深入的电机与拖动知识体系，从基础原理出发，逐步剖析各类电机的工作机制、特性及实际应用，并详细阐述拖动系统在工业生产中的重要性及其设计要领。本书内容力求严谨、实用，理论与实践相结合，旨在培养读者分析和解决复杂工程问题的能力，为他们在机械、电气自动化等领域打下坚实的理论基础。 第一篇：电机基础理论与原理 本篇将系统梳理电机学科的核心概念，为后续深入学习奠定坚实基础。 第一章 导电机组与电磁感应定律： 导电机组的构成与分类： 详细介绍导电机组的基本组成部分，包括定子、转子、绕组等，以及不同类型导电机组的结构特点和适用范围。 电磁场的形成与分布： 深入解析永磁体、电流产生磁场的基本原理，以及不同几何形状导体中电流产生的磁场分布特性，为理解电磁力产生奠定基础。 法拉第电磁感应定律： 详尽阐述法拉第电磁感应定律的数学表达式和物理意义，解释感应电动势的产生条件、大小和方向，并结合具体实例进行推导和说明。 楞次定律及其应用： 详细讲解楞次定律，阐述感应电流的方向总是阻碍引起感应电动势的原因，并分析其在实际电路和电机中的应用。 互感与自感： 区分互感和自感现象，推导互感系数和自感系数的计算公式，分析其对电路动态特性的影响。 涡流与磁滞损耗： 深入分析涡流在导电材料中产生的机理及其带来的能量损耗，阐述磁滞现象的产生原因及磁滞损耗的计算方法，为电机效率分析提供依据。 第二章 电机中的电磁能量转换： 电磁力与电磁转矩的产生： 基于安培力定律，详细推导导体在磁场中受到的电磁力，并进一步分析其如何在电机转子中产生电磁转矩，阐述电磁转矩与磁场强度、电流、导体长度及分布等因素的关系。 电磁能量转换过程： 从能量守恒的角度，系统阐述电能如何转换为机械能，以及机械能如何通过电磁耦合反向转换为电能的过程，分析能量转换中的损耗环节。 功率关系分析： 建立电机输入功率、输出功率、电磁功率、机械功率以及各种损耗功率之间的相互关系，推导出反映电机运行状态的功率平衡方程。 能量守恒定律在电机中的应用： 运用能量守恒定律，分析电机在不同运行模式下的能量流向，解释为什么实际电机效率无法达到100%。 第三章 直流电机： 直流电机基本构造与工作原理： 详细介绍直流电机的定子、转子、电枢绕组、换向器、电刷等关键部件的结构和功能，深入剖析换向器在改变电流方向、实现连续转矩产生中的作用。 直流电机的分类与特性： 分类介绍他励、并励、串励和复励直流电动机的结构特点、励磁方式及其在不同负载下的转速-转矩特性曲线，分析它们的优缺点和适用场合。 直流发电机的工作原理： 阐述直流发电机将机械能转化为电能的基本原理，介绍不同类型直流发电机的电压-电流特性。 直流电机的电枢反应与换向： 深入分析电枢反应对主磁场的影响，阐述其对电机性能造成的负面效应，并详细介绍改善换向性能的各种方法，如补偿绕组、分路绕组等。 直流电机的启动、调速与制动： 详细讲解直流电动机的启动方法，分析不同调速方式（如改变电枢电压、改变励磁电流）的原理和适用性，介绍直流电机的制动原理与常见制动方式。 第四章 交流电机基础： 旋转磁场理论： 深入阐述多相交流电为何能产生旋转磁场，推导旋转磁场的转速公式，分析旋转磁场对交流电机工作的重要性。 异步电机（感应电机）原理： 构造与分类： 详细介绍三相笼型和绕线型异步电动机的结构特点，重点分析转子绕组的作用。 工作原理： 讲解异步电动机转子绕组中感应电动势的产生、转子电流的形成、转子磁场与定子旋转磁场相互作用产生转矩的过程。 转差率： 引入转差率的概念，解释其与转速、转矩的关系，分析转差率在异步电机工作中的重要意义。 基本特性曲线： 绘制异步电动机的转速-转矩特性曲线，分析启动转矩、最大转矩、空载转速等关键参数。 等效电路： 推导异步电动机的等效电路，讲解等效电路各参数的物理意义，并利用等效电路进行性能计算。 同步电机原理： 构造与分类： 介绍三相同步电动机的结构，包括定子绕组、转子（永磁式、电磁式）等。 工作原理： 阐述同步电机转子磁场与定子旋转磁场同步旋转的原理，分析同步电机不产生转差的原因。 同步电动机的起动： 介绍同步电动机的起动方法，如采用异步起动、阻尼绕组起动等。 同步电动机的功率因数调节： 详细讲解同步电动机如何通过改变励磁电流来调节功率因数，并分析其在电力系统中的作用。 单相交流电机： 介绍单相交流电机的基本原理，分析其启动困难的原因，重点讲解分相式、电容式、遮蔽式等单相异步电动机的结构和工作方式。 第五章 特种电机： 伺服电机： 基本概念与分类： 介绍伺服电机的基本特点（高精度、快速响应）及其在自动化控制中的应用。 直流伺服电机： 讲解其工作原理，特点及应用。 交流伺服电机： 介绍交流伺服电机的类型（同步、异步），重点分析其在现代工业自动化中的重要性。 步进电机： 工作原理： 阐述步进电机通过脉冲信号控制转子步进旋转的原理。 分类与特性： 介绍混合式、永磁式、可变磁阻式步进电机的结构和特性。 应用： 强调步进电机在精密定位和开环控制中的优势。 永磁电机： 原理与优点： 介绍永磁电机利用永磁体产生磁场的工作原理，分析其高效率、高功率密度等优点。 分类与应用： 简述不同类型的永磁电机（如永磁同步电机）及其在新能源汽车、工业驱动等领域的广泛应用。 其他特种电机简介： 简要介绍线性电机、开关磁阻电机等具有特殊结构和应用前景的电机类型。 第二篇：电机拖动系统 本篇将聚焦于电机在实际工程应用中的“拖动”功能，深入探讨如何设计、选择和优化电机拖动系统，以满足各种生产机械的运动需求。 第六章 机械负载特性： 负载的分类： 详细介绍不同类型的机械负载，包括恒转矩负载（如输送机、挤压机）、恒功率负载（如卷绕机、某些机床）、变转矩负载（如风机、水泵）等。 负载的转速-转矩特性： 绘制各类典型负载的转速-转矩特性曲线，分析其与电机特性的匹配关系。 负载的惯量： 解释负载惯量对电机启动、制动动态性能的影响，介绍惯量对电机系统的等效处理方法。 负载的效率： 讨论机械传动效率对整个拖动系统能耗的影响，分析降低机械损耗的途径。 第七章 电机拖动系统的基本组成与设计： 电机选择原则： 根据负载特性选择电机类型： 结合前述电机类型及其特性，详细指导读者如何根据负载的转速、转矩、功率、运行环境等因素，选择最适合的电机型号（如直流电机、异步电机、同步电机等）。 功率和转矩的匹配： 详细介绍如何计算电机额定功率和额定转矩，以及如何进行功率和转矩的裕度校核，确保电机在各种工况下都能可靠运行。 效率和功率因数： 强调选择高效率、高功率因数的电机对降低运行成本和提高电网利用率的重要性。 运行环境和防护等级： 考虑电机安装环境的温度、湿度、粉尘、腐蚀性等因素，选择具有相应防护等级（IP等级）和绝缘等级的电机。 传动装置的选择与设计： 减速器： 介绍齿轮减速器、蜗杆减速器、带式减速器等常见减速器的类型、特点、传动比选择及效率分析。 联轴器： 介绍刚性联轴器、弹性联轴器、万向联轴器等，分析其在传递转矩、补偿轴线偏差、减震等方面的作用。 皮带传动与链条传动： 讲解皮带传动的张紧、带轮设计、选型，链条传动的节距、链轮设计等。 制动与限速装置： 电机制动原理： 详细阐述再生制动、能耗制动、反接制动等电机制动方式的工作原理。 机械制动装置： 介绍电磁制动器、液压制动器等机械制动装置的结构、工作原理和选型。 限速与安全保护： 讨论如何设计限速装置以防止超速，以及如何配置过载保护、短路保护等安全装置。 第八章 电机拖动系统的动态性能分析： 启动过程分析： 启动时间计算： 运用机电耦合方程，推导并计算电机启动过程中的加速时间，分析启动电流的大小和持续时间。 启动转矩要求： 明确不同负载启动时的转矩需求，分析电机启动转矩是否能满足要求。 启动方式对动态性能的影响： 对比直接启动、电抗器降压启动、软启动、变频器软启动等不同启动方式在启动性能、冲击大小、能耗等方面的差异。 制动过程分析： 制动时间计算： 分析电机在不同制动方式下的减速时间，研究制动转矩对减速过程的影响。 制动能量的吸收与处理： 探讨制动过程中能量的耗散或回收方式，例如能耗制动时的电阻发热，再生制动时的能量回馈。 稳态运行特性： 电机在稳态下的转速与转矩： 分析电机在不同负载下的稳定运行转速，以及电机输出转矩与负载转矩的平衡关系。 动态响应速度： 探讨电机系统对负载变化和指令信号的响应速度，以及影响动态响应的因素。 第九章 电机调速系统： 调速的目的与要求： 阐述工业生产中对电机调速的各种需求，例如精确的速度控制、恒转矩调速、恒功率调速等。 直流电机的调速方法： 电枢串电阻调速： 分析其原理、优点（简单）、缺点（效率低、调速范围窄）。 改变电枢电压调速： 讲解如何通过改变供电电压实现调速，分析其效率和适用性。 改变励磁电流调速： 阐述弱磁调速原理，分析其调速范围和特性。 交流异步电机的调速方法： 转子串电阻调速（仅绕线型）： 分析其原理、优点（可调范围较大）、缺点（效率低、附加电阻损耗）。 改变极对数调速： 讲解分级调速的原理，分析其调速范围的限制。 变频调速（VVVF）： 变频器工作原理： 详细介绍变频器（AC-DC-AC）的整流、滤波、逆变等环节，阐述如何通过改变输出电压和频率实现无级调速。 恒压频比（CV/F）控制： 讲解其基本原理，分析其对异步电机转矩特性的影响。 矢量控制（VC）和直接转矩控制（DTC）： 介绍更高级的控制策略，分析其在高精度、宽范围调速中的优势。 变频调速的优点与应用： 强调变频调速在节能、平稳启动、精确控制等方面的巨大优势，及其在各种工业自动化场合的应用。 同步电机的调速方法： 变频调速： 介绍同步电机与变频器配合实现调速的原理。 励磁控制： 讲解如何通过改变励磁电流实现一定范围内的调速。 第十章 电机保护与可靠运行： 电机故障的类型： 电气故障： 短路（相间短路、对地短路）、断相、缺相、过载、欠载、过压、欠压等。 机械故障： 轴承损坏、绕组绝缘损坏、转子偏心、过热等。 电机保护的基本原理与常用保护方式： 过载保护： 介绍热继电器、电子式过载继电器等保护装置的工作原理。 短路保护： 讲解断路器、熔断器等速断保护装置的作用。 缺相保护： 分析缺相对电机的影响，介绍缺相保护装置。 过热保护： 介绍热敏电阻、热敏开关等温度监测元件。 接地保护： 强调电机外壳接地的重要性，介绍接地保护的作用。 电机运行的可靠性分析： 可靠性指标： 介绍平均无故障时间（MTBF）、故障率等可靠性指标。 影响电机可靠性的因素： 分析运行环境、维护保养、设计制造等因素对电机可靠性的影响。 提高电机可靠性的措施： 提出加强日常检查、定期维护、选择高质量电机、优化运行参数等建议。 电机故障的诊断与排除： 常见故障现象分析： 引导读者识别电机在运行过程中出现的异常现象，如异响、振动、过热、异味等。 诊断方法： 介绍万用表测量、绝缘电阻测试、耐压测试、红外测温等简易诊断方法。 排除故障的基本步骤： 给出系统性的故障排除思路和方法。 本书的编写力求贴近实际工程应用，在理论推导清晰的基础上，注重结合大量的工程实例和图表，帮助读者更好地理解和掌握电机与拖动系统的知识。无论是电气工程专业的学生，还是从事相关行业的工程技术人员，本书都将是您探索机械动力世界的宝贵参考。

评分☆☆☆☆☆

这本书在语言的表述和内容的编排上，都充满了教学智慧，使得学习过程既高效又愉快。作者似乎非常理解学生在学习过程中可能遇到的困惑，因此在很多地方都采用了“由浅入深，由简到繁”的方式。例如，当介绍到电机启动和运行的各种模式时，他不是一次性地把所有模式都列出来，而是先从最简单的直接启动开始，详细解释其原理和缺点，然后逐步引入软启动、变频启动等更复杂的调速和保护方式，并清晰地说明它们各自的优势和适用范围。这种层层递进的讲解方式，让我在学习过程中不会感到 overwhelming，而是能够一步一个脚印地掌握知识。此外，书中对于每一个重要的概念，都会给出明确的定义，并在后续的章节中反复提及和应用，加深读者的印象。我特别喜欢书中提供的一些“思考题”或者“课后习题”，这些题目设计的非常有代表性，能够很好地检验我对前面内容的理解程度，并且能够引导我思考一些更深层次的问题。总的来说，这本书的学习体验非常好，让我觉得掌握电机与拖动知识是一件充满乐趣的事情。

评分☆☆☆☆☆

这本《电机与拖动基础（第4版）》在理论的深度和广度上都做得相当出色，远超出了我最初的预期。它不仅仅停留在概念的介绍，而是深入到了电机工作原理的物理本质。例如，在分析三相异步电机的转矩方程时，作者不仅给出了公式，还详细解释了其中各项参数的物理含义，以及它们如何影响电机的输出转矩。他特别强调了转矩与气隙磁密、导体长度、导体内电流以及它们之间的夹角之间的关系，这让我能从更根本的层面去理解电机的动力来源。此外，书中还涉及了一些更高级的内容，比如各种损耗的分析，包括铁耗、铜耗、机械损耗等，并详细讲解了如何通过优化设计和运行策略来降低这些损耗，从而提高电机的效率。这对于理解电机能量转换的效率至关重要。在拖动系统方面，这本书也给出了详尽的分析，包括各种负载的机械特性，以及如何根据负载特性匹配合适的电机和传动装置，并对制动、调速等动态过程进行了深入的阐述，让我对整个拖动系统的设计有了更全面的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节安排可谓是逻辑严谨，环环相扣，尤其是在讲述交流电机部分，简直是将复杂的理论化繁为简的典范。它没有一下子就跳到同步电机或异步电机的各种模型，而是先从三相交流电的基本性质讲起，包括相量、旋转磁场等关键概念，为后续的深入学习打下了坚实的基础。当我读到异步电机时，它通过分析转子绕组中感应电势和电流的产生，然后结合定子旋转磁场，一步步地推导出了电机的等效电路模型。这个过程非常细腻，充分考虑了各种实际因素，比如漏感、损耗等，让我能理解为什么实际电机的性能参数会与理想模型有所差异。而且，书中在讲解不同类型电机（如笼型异步电动机、绕线型异步电动机）的特性时，对比非常鲜明，通过图表清晰地展示了它们在启动性能、调速性能、效率等方面的优劣，让我能够根据实际应用场景选择最合适的电机。最让我印象深刻的是，书中对于不同调速方法的讲解，比如改变转差、改变频率、改变电压等，都配有详细的原理分析和性能曲线图，让我直观地看到了不同调速方式对电机性能的影响，这对于我以后实际的工程设计非常有指导意义。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，这本书的内容在实践性和应用性方面做得非常到位，完全可以作为工程师的案头必备。它在讲解理论知识的同时，非常注重与实际工程应用的结合。比如，在介绍各种电机的选择原则时，书中列举了许多不同行业的应用实例，详细说明了为什么在某种场合下需要选择特定类型的电机，以及在选择时需要考虑哪些关键的性能指标，如功率、效率、防护等级、安装方式等等。而且，书中还给出了不少关于电机选型、参数计算的实际案例，并提供了详细的计算步骤和表格，这对于我们这些在工程一线工作的技术人员来说，简直是雪中送炭。我尤其欣赏书中关于电机故障分析和维护的内容，它列举了许多常见的电机故障现象，并分析了可能的故障原因，还给出了相应的维修和处理建议，这大大缩短了我们排查故障的时间，也避免了一些不必要的损失。这本书真正做到了学以致用，让我在实际工作中受益匪浅。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容简直是为初学者量身打造的！我之前对电机和拖动完全是一窍不通，看着电路图就头疼，更别提那些复杂的公式了。但自从翻开了这本《电机与拖动基础（第4版）》，我的世界豁然开朗。作者的讲解非常清晰，循序渐进，从最基础的概念开始，一点点地构建起完整的知识体系。比如，在讲解直流电机时，他没有一开始就抛出巴勃罗方程，而是先从电磁感应的基本原理入手，用通俗易懂的比喻解释了电磁转矩的产生，让我这个门外汉也能大概理解。然后，再逐步引入电压方程、电流方程，并详细讲解了不同运行状态下的工作特性。更让我惊喜的是，书中配有大量的图示和实例，这些图不仅仅是枯燥的线条，而是生动地描绘了电机的内部结构和工作过程，比如，他画出了不同类型电机的磁路图，解释了为什么有些电机需要励磁绕组，而有些则依靠永磁体。每一个公式的推导都给出了详细的步骤，而不是直接给出结果，让我知道“为什么”是这样的，而不是死记硬背。读完关于直流电机的内容，我感觉自己对它有了基本的认识，不再觉得它是一个神秘的黑匣子。