內容簡介
     《電機與拖動基礎(第4版)/“十二五”普通高等教育本科國傢級規劃教材》主要講述電機與電力拖動的基本理論和基礎知識,主要內容包括電力拖動係統動力學,直流電機原理,他勵直流電動機的啓動、調速與四象限運行,變壓器,交流電機電樞繞組電動勢與磁通勢,三相異步電動機原理、啓動和四象限運行,同步電動機,交流電機調速,微控電機和電動機的選擇。
  《電機與拖動基礎(第4版)/“十二五”普通高等教育本科國傢級規劃教材》適閤於普通高等學校的非電機專業作為教材使用,也可供有關科技人員參考。與《電機與拖動基礎(第4版)/“十二五”普通高等教育本科國傢級規劃教材》配套使用的教材為王岩和曹李民編寫的《電機與拖動基礎(第4版)學習指導》和陳宜林製作的《電機與拖動基礎電子教案》。     
內頁插圖
          目錄
   第1章 緒論
1.1 課程性質
1.2 本課程常用的物理概念和定律
思考題
第2章 電力拖動係統動力學
2.1 電力拖動係統轉動方程式
2.2 多軸電力拖動係統簡化
2.3 負載的轉矩特性與電力拖動係統穩定運行的條件
思考題
習題
第3章 直流電機原理
3.1 直流電機的用途及基本工作原理
3.2 直流電機的主要結構與型號
3.3 直流電機的磁路、空載時的氣隙磁密與空載磁化特性
3.4 直流電機的電樞繞組
3.5 電樞電動勢與電磁轉矩
3.6 直流發電機
3.7 直流電動機運行原理
3.8 他勵直流電動機的機械特性
3.9 串勵和復勵直流電動機
3.1 0直流電機的換嚮
思考題
習題
第4章 他勵直流電動機的運行
4.1 他勵直流電動機的啓動
4.2 他勵直流電動機的調速
4.3 他勵直流電動機的電動與製動運行
4.4 直流電力拖動係統的過渡過程
思考題
習題
第5章 變壓器
5.1 概述
5.2 變壓器空載運行
5.3 變壓器負載運行
5.4 標幺值
5.5 變壓器參數測定
5.6 變壓器的運行特性
5.7 變壓器的連接組彆
5.8 變壓器的並聯運行
5.9 自耦變壓器
5.10 儀用互感器
思考題
習題
第6章 交流電機電樞繞組的電動勢與磁通勢
6.1 交流電機電樞繞組的電動勢
6.2 交流電機電樞繞組
6.3 交流電機電樞單相繞組産生的磁通勢
6.4 三相電樞繞組産生的磁通勢
6.5 兩相電樞繞組産生的磁通勢
思考題
習題
第7章 異步電動機原理
7.1 異步電動機結構、額定數據與工作原理
7.2 三相異步電動機轉子不轉、轉子繞組開路時的電磁關係
7.3 三相異步電動機轉子堵轉時的電磁關係
7.4 三相異步電動機轉子鏇轉時的電磁關係
7.5 三相異步電動機的功率與轉矩
7.6 三相異步電動機的機械特性
7.7 三相異步電動機的工作特性及其測試方法
7.8 三相異步電動機參數的測定
思考題
習題
第8章 三相異步電動機的啓動與製動
8.1 三相異步電動機直接啓動
8.2 鼠籠式三相異步電動機降壓啓動
8.3 高啓動轉矩的鼠籠式三相異步電動機
8.4 繞綫式三相異步電動機的啓動
8.5 三相異步電動機的各種運行狀態
思考題
習題
第9章 同步電動機
9.1 概述
9.2 同步電動機的電磁關係
9.3 同步電動機的功率關係與矩角特性
9.4 同步電動機功率因數的調節
9.5 同步電動機的啓動
思考題
習題
第10章 三相交流電動機調速
10.1 鼠籠式異步電動機調速
10.2 繞綫式異步電動機調速
10.3 同步電動機調速
思考題
習題
第11章 電動機的選擇
11.1 電動機的發熱與溫升
11.2 電動機的額定功率
11.3 電動機的一般選擇
11.4 電動機額定功率的選擇
11.5 電動機額定轉矩的選擇
11.6 電動機的過載倍數與啓動能力
思考題
第12章 微控電機
12.1 單相異步電動機
12.2 伺服電動機
12.3 力矩電動機
12.4 微型同步電動機
12.5 步進電動機
12.6 鏇轉變壓器
12.7 自整角機
12.8 測速發電機
思考題
習題
參考文獻      
前言/序言
     本書是為工業自動化等非電機專業編寫的教材,全麵闡述瞭這些專業所需的電機與電力拖動的基本理論和基礎知識。
  本書為第4版,第1版由中央廣播電視大學齣版社齣版,第2、3版由清華大學齣版社齣版。本書被普通高校、夜大學廣泛選用,受到師生普遍歡迎,第3版被選定為普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材。根據教材的使用情況及有關專業發展的需要,對本書再次進行修訂。
  本書保留瞭原有12章的絕大部分內容,對第8章三相異步電動機的啓動與製動、第10章三相交流電動機調速、第11章電動機的選擇進行瞭重新編排,增加瞭異步電動機三相反並聯晶閘管軟啓動、變頻電源等內容,使本書能更緊密地結閤近些年相關專業發展的實際情況。本書受到瞭普遍歡迎和肯定,其特點並沒有也不能改變,仍然適用於不同層次、不同學校的相關專業。
  本書曾獲得清華大學優秀教材一等奬、中央廣播電視大學優秀教材奬,並被列入普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材,作者在此對廣大讀者的支持錶示深深的感謝。
  由於作者水平有限,雖再次修訂,缺點、錯誤還會存在,歡迎廣大讀者批評指正。
  李發海 王岩
  2011年7月於清華園    
				
 
				
				
					探索機械世界的動力之源:電機與拖動精要  本書旨在為讀者構建一個全麵而深入的電機與拖動知識體係,從基礎原理齣發,逐步剖析各類電機的工作機製、特性及實際應用,並詳細闡述拖動係統在工業生産中的重要性及其設計要領。本書內容力求嚴謹、實用,理論與實踐相結閤,旨在培養讀者分析和解決復雜工程問題的能力,為他們在機械、電氣自動化等領域打下堅實的理論基礎。  第一篇:電機基礎理論與原理  本篇將係統梳理電機學科的核心概念,為後續深入學習奠定堅實基礎。     第一章 導電機組與電磁感應定律:        導電機組的構成與分類: 詳細介紹導電機組的基本組成部分,包括定子、轉子、繞組等,以及不同類型導電機組的結構特點和適用範圍。        電磁場的形成與分布: 深入解析永磁體、電流産生磁場的基本原理,以及不同幾何形狀導體中電流産生的磁場分布特性,為理解電磁力産生奠定基礎。        法拉第電磁感應定律: 詳盡闡述法拉第電磁感應定律的數學錶達式和物理意義,解釋感應電動勢的産生條件、大小和方嚮,並結閤具體實例進行推導和說明。        楞次定律及其應用: 詳細講解楞次定律,闡述感應電流的方嚮總是阻礙引起感應電動勢的原因,並分析其在實際電路和電機中的應用。        互感與自感: 區分互感和自感現象,推導互感係數和自感係數的計算公式,分析其對電路動態特性的影響。        渦流與磁滯損耗: 深入分析渦流在導電材料中産生的機理及其帶來的能量損耗,闡述磁滯現象的産生原因及磁滯損耗的計算方法,為電機效率分析提供依據。     第二章 電機中的電磁能量轉換:        電磁力與電磁轉矩的産生: 基於安培力定律,詳細推導導體在磁場中受到的電磁力,並進一步分析其如何在電機轉子中産生電磁轉矩,闡述電磁轉矩與磁場強度、電流、導體長度及分布等因素的關係。        電磁能量轉換過程: 從能量守恒的角度,係統闡述電能如何轉換為機械能,以及機械能如何通過電磁耦閤反嚮轉換為電能的過程,分析能量轉換中的損耗環節。        功率關係分析: 建立電機輸入功率、輸齣功率、電磁功率、機械功率以及各種損耗功率之間的相互關係,推導齣反映電機運行狀態的功率平衡方程。        能量守恒定律在電機中的應用: 運用能量守恒定律,分析電機在不同運行模式下的能量流嚮,解釋為什麼實際電機效率無法達到100%。     第三章 直流電機:        直流電機基本構造與工作原理: 詳細介紹直流電機的定子、轉子、電樞繞組、換嚮器、電刷等關鍵部件的結構和功能,深入剖析換嚮器在改變電流方嚮、實現連續轉矩産生中的作用。        直流電機的分類與特性: 分類介紹他勵、並勵、串勵和復勵直流電動機的結構特點、勵磁方式及其在不同負載下的轉速-轉矩特性麯綫,分析它們的優缺點和適用場閤。        直流發電機的工作原理: 闡述直流發電機將機械能轉化為電能的基本原理,介紹不同類型直流發電機的電壓-電流特性。        直流電機的電樞反應與換嚮: 深入分析電樞反應對主磁場的影響,闡述其對電機性能造成的負麵效應,並詳細介紹改善換嚮性能的各種方法,如補償繞組、分路繞組等。        直流電機的啓動、調速與製動: 詳細講解直流電動機的啓動方法,分析不同調速方式(如改變電樞電壓、改變勵磁電流)的原理和適用性,介紹直流電機的製動原理與常見製動方式。     第四章 交流電機基礎:        鏇轉磁場理論: 深入闡述多相交流電為何能産生鏇轉磁場,推導鏇轉磁場的轉速公式,分析鏇轉磁場對交流電機工作的重要性。        異步電機(感應電機)原理:            構造與分類: 詳細介紹三相籠型和繞綫型異步電動機的結構特點,重點分析轉子繞組的作用。            工作原理: 講解異步電動機轉子繞組中感應電動勢的産生、轉子電流的形成、轉子磁場與定子鏇轉磁場相互作用産生轉矩的過程。            轉差率: 引入轉差率的概念,解釋其與轉速、轉矩的關係,分析轉差率在異步電機工作中的重要意義。            基本特性麯綫: 繪製異步電動機的轉速-轉矩特性麯綫,分析啓動轉矩、最大轉矩、空載轉速等關鍵參數。            等效電路: 推導異步電動機的等效電路,講解等效電路各參數的物理意義,並利用等效電路進行性能計算。        同步電機原理:            構造與分類: 介紹三相同步電動機的結構,包括定子繞組、轉子(永磁式、電磁式)等。            工作原理: 闡述同步電機轉子磁場與定子鏇轉磁場同步鏇轉的原理,分析同步電機不産生轉差的原因。            同步電動機的起動: 介紹同步電動機的起動方法,如采用異步起動、阻尼繞組起動等。            同步電動機的功率因數調節: 詳細講解同步電動機如何通過改變勵磁電流來調節功率因數,並分析其在電力係統中的作用。        單相交流電機: 介紹單相交流電機的基本原理,分析其啓動睏難的原因,重點講解分相式、電容式、遮蔽式等單相異步電動機的結構和工作方式。     第五章 特種電機:        伺服電機:            基本概念與分類: 介紹伺服電機的基本特點(高精度、快速響應)及其在自動化控製中的應用。            直流伺服電機: 講解其工作原理,特點及應用。            交流伺服電機: 介紹交流伺服電機的類型(同步、異步),重點分析其在現代工業自動化中的重要性。        步進電機:            工作原理: 闡述步進電機通過脈衝信號控製轉子步進鏇轉的原理。            分類與特性: 介紹混閤式、永磁式、可變磁阻式步進電機的結構和特性。            應用: 強調步進電機在精密定位和開環控製中的優勢。        永磁電機:            原理與優點: 介紹永磁電機利用永磁體産生磁場的工作原理,分析其高效率、高功率密度等優點。            分類與應用: 簡述不同類型的永磁電機(如永磁同步電機)及其在新能源汽車、工業驅動等領域的廣泛應用。        其他特種電機簡介: 簡要介紹綫性電機、開關磁阻電機等具有特殊結構和應用前景的電機類型。  第二篇:電機拖動係統  本篇將聚焦於電機在實際工程應用中的“拖動”功能,深入探討如何設計、選擇和優化電機拖動係統,以滿足各種生産機械的運動需求。     第六章 機械負載特性:        負載的分類: 詳細介紹不同類型的機械負載,包括恒轉矩負載(如輸送機、擠壓機)、恒功率負載(如捲繞機、某些機床)、變轉矩負載(如風機、水泵)等。        負載的轉速-轉矩特性: 繪製各類典型負載的轉速-轉矩特性麯綫,分析其與電機特性的匹配關係。        負載的慣量: 解釋負載慣量對電機啓動、製動動態性能的影響,介紹慣量對電機係統的等效處理方法。        負載的效率: 討論機械傳動效率對整個拖動係統能耗的影響,分析降低機械損耗的途徑。     第七章 電機拖動係統的基本組成與設計:        電機選擇原則:            根據負載特性選擇電機類型: 結閤前述電機類型及其特性,詳細指導讀者如何根據負載的轉速、轉矩、功率、運行環境等因素,選擇最適閤的電機型號(如直流電機、異步電機、同步電機等)。            功率和轉矩的匹配: 詳細介紹如何計算電機額定功率和額定轉矩,以及如何進行功率和轉矩的裕度校核,確保電機在各種工況下都能可靠運行。            效率和功率因數: 強調選擇高效率、高功率因數的電機對降低運行成本和提高電網利用率的重要性。            運行環境和防護等級: 考慮電機安裝環境的溫度、濕度、粉塵、腐蝕性等因素,選擇具有相應防護等級(IP等級)和絕緣等級的電機。        傳動裝置的選擇與設計:            減速器: 介紹齒輪減速器、蝸杆減速器、帶式減速器等常見減速器的類型、特點、傳動比選擇及效率分析。            聯軸器: 介紹剛性聯軸器、彈性聯軸器、萬嚮聯軸器等,分析其在傳遞轉矩、補償軸綫偏差、減震等方麵的作用。            皮帶傳動與鏈條傳動: 講解皮帶傳動的張緊、帶輪設計、選型,鏈條傳動的節距、鏈輪設計等。        製動與限速裝置:            電機製動原理: 詳細闡述再生製動、能耗製動、反接製動等電機製動方式的工作原理。            機械製動裝置: 介紹電磁製動器、液壓製動器等機械製動裝置的結構、工作原理和選型。            限速與安全保護: 討論如何設計限速裝置以防止超速,以及如何配置過載保護、短路保護等安全裝置。     第八章 電機拖動係統的動態性能分析:        啓動過程分析:            啓動時間計算: 運用機電耦閤方程,推導並計算電機啓動過程中的加速時間,分析啓動電流的大小和持續時間。            啓動轉矩要求: 明確不同負載啓動時的轉矩需求,分析電機啓動轉矩是否能滿足要求。            啓動方式對動態性能的影響: 對比直接啓動、電抗器降壓啓動、軟啓動、變頻器軟啓動等不同啓動方式在啓動性能、衝擊大小、能耗等方麵的差異。        製動過程分析:            製動時間計算: 分析電機在不同製動方式下的減速時間,研究製動轉矩對減速過程的影響。            製動能量的吸收與處理: 探討製動過程中能量的耗散或迴收方式,例如能耗製動時的電阻發熱,再生製動時的能量迴饋。        穩態運行特性:            電機在穩態下的轉速與轉矩: 分析電機在不同負載下的穩定運行轉速,以及電機輸齣轉矩與負載轉矩的平衡關係。            動態響應速度: 探討電機係統對負載變化和指令信號的響應速度,以及影響動態響應的因素。     第九章 電機調速係統:        調速的目的與要求: 闡述工業生産中對電機調速的各種需求,例如精確的速度控製、恒轉矩調速、恒功率調速等。        直流電機的調速方法:            電樞串電阻調速: 分析其原理、優點(簡單)、缺點(效率低、調速範圍窄)。            改變電樞電壓調速: 講解如何通過改變供電電壓實現調速,分析其效率和適用性。            改變勵磁電流調速: 闡述弱磁調速原理,分析其調速範圍和特性。        交流異步電機的調速方法:            轉子串電阻調速(僅繞綫型): 分析其原理、優點(可調範圍較大)、缺點(效率低、附加電阻損耗)。            改變極對數調速: 講解分級調速的原理,分析其調速範圍的限製。            變頻調速(VVVF):                變頻器工作原理: 詳細介紹變頻器(AC-DC-AC)的整流、濾波、逆變等環節,闡述如何通過改變輸齣電壓和頻率實現無級調速。                恒壓頻比(CV/F)控製: 講解其基本原理,分析其對異步電機轉矩特性的影響。                矢量控製(VC)和直接轉矩控製(DTC): 介紹更高級的控製策略,分析其在高精度、寬範圍調速中的優勢。                變頻調速的優點與應用: 強調變頻調速在節能、平穩啓動、精確控製等方麵的巨大優勢,及其在各種工業自動化場閤的應用。        同步電機的調速方法:            變頻調速: 介紹同步電機與變頻器配閤實現調速的原理。            勵磁控製: 講解如何通過改變勵磁電流實現一定範圍內的調速。     第十章 電機保護與可靠運行:        電機故障的類型:            電氣故障: 短路(相間短路、對地短路)、斷相、缺相、過載、欠載、過壓、欠壓等。            機械故障: 軸承損壞、繞組絕緣損壞、轉子偏心、過熱等。        電機保護的基本原理與常用保護方式:            過載保護: 介紹熱繼電器、電子式過載繼電器等保護裝置的工作原理。            短路保護: 講解斷路器、熔斷器等速斷保護裝置的作用。            缺相保護: 分析缺相對電機的影響,介紹缺相保護裝置。            過熱保護: 介紹熱敏電阻、熱敏開關等溫度監測元件。            接地保護: 強調電機外殼接地的重要性,介紹接地保護的作用。        電機運行的可靠性分析:            可靠性指標: 介紹平均無故障時間(MTBF)、故障率等可靠性指標。            影響電機可靠性的因素: 分析運行環境、維護保養、設計製造等因素對電機可靠性的影響。            提高電機可靠性的措施: 提齣加強日常檢查、定期維護、選擇高質量電機、優化運行參數等建議。        電機故障的診斷與排除:            常見故障現象分析: 引導讀者識彆電機在運行過程中齣現的異常現象,如異響、振動、過熱、異味等。            診斷方法: 介紹萬用錶測量、絕緣電阻測試、耐壓測試、紅外測溫等簡易診斷方法。            排除故障的基本步驟: 給齣係統性的故障排除思路和方法。  本書的編寫力求貼近實際工程應用,在理論推導清晰的基礎上,注重結閤大量的工程實例和圖錶,幫助讀者更好地理解和掌握電機與拖動係統的知識。無論是電氣工程專業的學生,還是從事相關行業的工程技術人員,本書都將是您探索機械動力世界的寶貴參考。