電機與電氣控制（第4版）

目 錄
緒 論 1
第1篇 直流電機及拖動
第1章 直流電機的原理 7
1.1 直流電機的基本工作原理 7
1.1.1 直流電機的模型結構 7
1.1.2 直流發(fā)電機的工作原理 8
1.1.3 直流電動機的工作原理 9
1.1.4 直流電機的可逆原理 10
1.2 直流電機的結構和額定值 10
1.2.1 直流電機的結構 10
1.2.2 直流電機的銘牌 13
1.2.3 直流電機的電樞繞組 14
1.3 直流電機中的電樞繞組的感應電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩、磁場和換向 21
1.3.1 電樞繞組的感應電動勢Ea和電磁轉(zhuǎn)矩T 21
1.3.2 直流電機的磁場 22
※ 1.3.3 直流電機的換向 25
本章小結 29
習題1 30
第2章 直流電動機 33
2.1 直流電動機的基本方程式 33
2.1.1 電壓平衡方程式 33
2.1.2 功率平衡方程式 33
2.1.3 轉(zhuǎn)矩平衡方程式 34
2.2 直流并（他）勵電動機的工作特性 35
2.2.1 轉(zhuǎn)速特性——n = f (P2) 35
2.2.2 轉(zhuǎn)矩特性——T = f (P2) 35
2.2.3 效率特性——? = f (P2) 35
2.3 生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩特性 36
2.4 直流電動機的機械特性 37
2.4.1 電動機的機械特性方程式 37
2.4.2 固有機械特性 38
2.4.3 人為機械特性 38
2.4.4 直流電動機的正/反轉(zhuǎn) 40
2.5 直流串勵電動機 41
2.5.1 串勵電動機的接線與特點 41
2.5.2 串勵電動機的機械特性 42
本章小結 43
習題2 43
第3章 直流電動機的啟動、調(diào)速和制動 46
3.1 直流電動機的啟動 46
3.1.1 對直流電動機的啟動性能的基本要求 46
3.1.2 啟動方法 46
3.2 直流電動機的調(diào)速 49
3.3 直流并（他）勵電動機的制動 53
3.3.1 制動與電動的區(qū)別 53
3.3.2 能耗制動 53
3.3.3 反接制動 55
3.3.4 回饋制動（再生發(fā)電制動） 57
3.4 直流電動機的故障判斷及維修方法 57
本章小結 59
習題3 60
第2篇 變壓器
第4章 單相變壓器 63
4.1 變壓器的工作原理、應用、結構、銘牌和額定值 63
4.1.1 變壓器的工作原理 63
4.1.2 變壓器的應用 64
4.1.3 變壓器的結構 64
4.1.4 變壓器的銘牌和額定值 69
4.2 單相變壓器的空載運行 70
4.2.1 空載運行時的物理狀況 70
4.2.2 變壓器的感應電勢和變比 71
4.2.3 變壓器的空載電流 73
4.2.4 變壓器空載運行時的等值電路和矢量圖 73
4.3 變壓器的負載運行 75
4.3.1 變壓器負載運行時的物理狀況 75
4.3.2 變壓器負載運行時的磁勢平衡方程式 76
4.3.3 變壓器負載運行時的電壓平衡方程式 76
4.3.4 變壓器繞組的折算 77
4.3.5 變壓器負載運行時的等值電路 78
4.4 變壓器參數(shù)的測定 80
4.4.1 變壓器空載試驗 80
4.4.2 變壓器短路試驗 81
4.5 變壓器的運行特性 82
4.5.1 變壓器的外特性和電壓變化率 83
4.5.2 變壓器的效率特性 84
本章小結 87
習題4 87
第5章 三相變壓器 91
5.1 三相變壓器的磁路系統(tǒng) 91
5.2 三相變壓器的電路系統(tǒng)——連接組 92
5.2.1 變壓器原、副繞組首末端標記 92
5.2.2 單相變壓器的連接 92
5.2.3 三相變壓器繞組的接法 94
5.2.4 三相變壓器的連接組別 94
5.3 變壓器的并聯(lián)運行 97
5.3.1 變比不等時的變壓器并聯(lián)運行 98
5.3.2 連接組別不同時的并聯(lián)運行 99
5.3.3 短路阻抗相對值（或短路阻抗壓降）不等時的并聯(lián)運行 100
5.4 電力變壓器的維護 100
5.4.1 電力變壓器的巡視 100
5.4.2 變壓器的異常運行及維修 102
5.4.3 電力變壓器的容量選擇 103
本章小結 103
習題5 104
第6章 其他用途的變壓器 106
6.1 自耦變壓器 106
6.2 儀用互感器 107
6.2.1 電壓互感器 108
6.2.2 電流互感器 109
6.3 電焊變壓器（交流弧焊機） 111
本章小結 112
習題6 113
第3篇 三相異步電動機及拖動
第7章 三相異步電動機 115
7.1 三相異步電動機的基本工作原理和結構 115
7.1.1 三相異步電動機的基本工作原理 115
7.1.2 三相異步電動機的結構 119
7.1.3 三相異步電動機的主要指標 122
7.2 三相交流繞組 123
7.2.1 三相交流繞組的基本術語 123
7.2.2 三相繞組的構成原則 124
7.2.3 三相單層繞組 125
7.2.4 三相雙層繞組 130
7.3 交流繞組的感應電勢 133
7.3.1 線圈感應電勢 133
7.3.2 線圈組電勢 135
7.3.3 每相電勢 136
7.4 三相異步電動機空載運行 137
7.4.1 三相異步電動機與變壓器的異同 137
7.4.2 轉(zhuǎn)子不動（轉(zhuǎn)子繞組開路）時的空載運行 137
7.4.3 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動（轉(zhuǎn)子繞組短路）時的空載運行 138
7.5 三相異步電動機負載運行 139
7.5.1 轉(zhuǎn)子各物理量與轉(zhuǎn)差率S的關系 139
7.5.2 磁勢平衡方程式 140
7.5.3 電壓平衡方程式 142
7.5.4 負載運行時的等值電路 142
7.6 三相異步電動機參數(shù)的測定 145
7.6.1 三相異步電動機空載試驗 145
7.6.2 三相異步電動機短路試驗 147
7.7 三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程式 148
7.7.1 異步電動機的功率平衡關系 148
7.7.2 異步電動機的轉(zhuǎn)矩平衡關系 149
7.7.3 異步電動機的工作特性 150
7.8 三相異步電動機的機械特性 151
7.8.1 三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩T 151
7.8.2 機械特性及特點 154
本章小結 155
習題7 156
第8章 三相異步電動機的電力拖動 161
8.1 三相異步電動機的啟動性能 161
8.1.1 衡量異步電動機啟動性能的標準 161
8.1.2 異步電動機的啟動特點 161
8.2 三相鼠籠式異步電動機的啟動 162
8.2.1 三相鼠籠式異步電動機的直接啟動 162
8.2.2 鼠籠式異步電動機的降壓啟動 163
8.3 三相繞線式異步電動機的啟動 167
8.3.1 三相繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子外串電阻啟動 168
8.3.2 轉(zhuǎn)子外串頻敏變阻器啟動 169
8.4 三相異步電動機的調(diào)速 171
8.4.1 三相異步電動機變極2P調(diào)速 172
8.4.2 三相異步電動機變頻f1調(diào)速 173
8.4.3 改變轉(zhuǎn)差率S調(diào)速 176
8.5 三相異步電動機的制動 180
8.5.1 三相異步電動機的正/反轉(zhuǎn) 181
8.5.2 三相異步電動機的能耗制動 181
8.5.3 三相異步電動機的反接制動 183
8.5.4 異步電動機的回饋（再生發(fā)電）制動 186
8.6 三相異步電動機常見故障及維護 187
8.6.1 電動機啟動前的準備和啟動時的注意事項 187
8.6.2 電動機運行中的監(jiān)視與維護 188
8.6.3 電動機的定期檢修 189
8.6.4 三相異步電動機常見故障現(xiàn)象、原因分析及故障處理 190
本章小結 192
習題8 193
第4篇 其他用途的電機
第9章 單相異步電動機 197
9.1 單相異步電動機的結構特點 197
9.2 單相異步電動機的工作原理 199
9.2.1 單相異步電動機的脈振磁場 199
9.2.2 單相異步電動機的工作過程 200
9.2.3 單相異步電動機旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生 201
9.3 單相分相式異步電動機 202
9.3.1 單相電阻（分相）啟動異步電動機 202
9.3.2 單相電容（分相）啟動異步電動機 203
9.3.3 單相電容運轉(zhuǎn)異步電動機 204
9.3.4 單相雙值電容異步電動機 204
9.4 單相罩極式異步電動機 205
9.4.1 單相凸極式罩極異步電動機的結構 205
9.4.2 單相凸極式罩極異步電動機的工作原理 205
9.4.3 單相罩極式異步電動機的應用 206
9.5 三相異步電動機的單相運行 206
9.5.1 Y接法的三相異步電動機改接為單相使用 207
9.5.2 D接法的三相異步電動機改接為單相使用 207
9.6 單相異步電動機的調(diào)速 208
9.6.1 串聯(lián)電抗器降壓調(diào)速 209
9.6.2 電動機繞組抽頭調(diào)速 209
9.7 單相異步電動機的定子繞組 210
9.7.1 單相電阻分相啟動和電容分相啟動異步電動機的定子繞組 210
9.7.2 單相同心式繞組 211
9.7.3 單相電容運轉(zhuǎn)和雙值電容異步電動機繞組 212
9.7.4 單相正弦繞組 213
9.8 單相異步電動機常見故障及維修 217
9.8.1 單相異步電動機常見故障與三相異步電動機常見故障的區(qū)別 217
9.8.2 單相異步電動機常見故障的維修方法 217
本章小結 219
習題9 219
※第10章 同步電機 221
10.1 同步電機的基本工作原理、分類及結構 221
10.1.1 同步電機的基本工作原理 221
10.1.2 同步電機的分類 222
10.1.3 凸極式同步電機的結構 223
10.1.4 同步電機的型號和額定值 226
10.2 同步電動機的電壓平衡方程式和矢量圖 227
10.2.1 同步電動機的電壓平衡方程式 227
10.2.2 同步電動機的等值電路和相量圖 227
10.2.3 同步電動機的功率 228
10.3 同步補償機（同步調(diào)相機） 230
10.4 同步電動機的啟動 231
10.4.1 同步電動機本身不能自行啟動 231
10.4.2 啟動方法 231
本章小結 232
習題10 233
第11章 控制電機 235
11.1 伺服電動機 235
11.1.1 伺服電動機的特點 235
11.1.2 直流伺服電動機 236
11.1.3 交流伺服電動機 237
11.2 步進電動機 241
11.2.1 反應式步進電動機的結構 241
11.2.2 反應式步進電動機的工作原理 242
11.3 測速發(fā)電機 245
11.3.1 直流測速發(fā)電機 245
11.3.2 交流測速發(fā)電機 248
11.4 直線電動機 250
11.4.1 直線異步電動機的結構 250
11.4.2 直線異步電動機的工作原理 251
11.4.3 直線異步電動機的類型 252
11.4.4 直線異步電動機的應用 253
11.5 電動機的選擇 253
11.5.1 電動機的發(fā)熱、冷卻及工作方式 253
11.5.2 絕緣材料及性能 254
11.5.3