21 世纪全国高等院校自动化系列实用规划教材：《电机与拖动》PDF电子书

21世纪全国高等院校自动化系列实用规划教材 电机与指动 主编杨天明陈杰 副主编侯云海曹先庆 参编吴鸿霞宋晓燕 中国林业出版社 出京大穿出版社 China Forestry Publishing House EKING UNIVERSITY PRESS

21 世纪全国高等院校自动化系列实用规划教材 电 机 与 拖 动 主 编 杨天明 陈 杰 副主编 侯云海 曹先庆 参 编 吴鸿霞 宋晓燕

内容简介 本书包括“电机学”与“电力拖动”两门课程的主要内容,合并为《电机与拖动》。全书共10章, 分为直流电机与拖动、变压器、交流电机与拖动、控制电机4部分内容,分别从原理、结构、运行特性方 面进行探讨,并在每章节后附有相应的小结与习题便于学生知识的巩固 本书注重实际中常用技术的分析与应用、突出了电机教学研究中的一些成果与特色,特别是一些内容 的新提法 本书可作为普通高等院校自动化、机电、数控、应用电子控制专业以及其他相关专业的教材使用,也 可作为工程技术人员与自学者的参考资料。 图书在版编目(C|P)数据 电机与拖动杨天明,陈杰主编.一北京:中国林业出版社:北京大学出版社,2006.8 (21世纪全国高等院校自动化系列实用规划教材) ISBN7-5038-4409-4 Ⅰ.电…Ⅱ.①杨…②陈…Ⅲ.①电机一高等学校一教材②电力传动一高等学校一教材 ⅣV.TN 中国版本图书馆CIP数据核字(2006)第024158号 书名:电机与拖动 著作责任者:杨天明陈杰主编 策划编辑:李娉婷 责任编辑:李虎曹岚裴振华 标准书号:ISBN7-5038-4409-4 出版者:中国林业出版社(地址:北京市西城区德内大街刘海胡同7号邮编:10000 http://www.cfph.com.cnE-mail:cfphz@public.bta.net.cn 电话:总编室66180373营销中心66187711 北京大学出版社(地址:北京市海淀区成府路205号邮编:100871) http://www.pup.cnhttp://www.pup6.com E-mail:pup6@163.com 电话:邮购部62752015发行部62750672编辑部62750667出版部62754962 印 发行者:北京大学出版社中国林业出版社 经销者:新华书店 787毫米×1092毫米16开本18.75印张400千字 2006年8月第1版2006年8月第1次印刷 定价:27.00元

内 容 简 介 本书包括“电机学”与“电力拖动”两门课程的主要内容，合并为《电机与拖动》。全书共 10 章， 分为直流电机与拖动、变压器、交流电机与拖动、控制电机 4 部分内容，分别从原理、结构、运行特性方 面进行探讨，并在每章节后附有相应的小结与习题便于学生知识的巩固。 本书注重实际中常用技术的分析与应用、突出了电机教学研究中的一些成果与特色，特别是一些内容 的新提法。 本书可作为普通高等院校自动化、机电、数控、应用电子控制专业以及其他相关专业的教材使用，也 可作为工程技术人员与自学者的参考资料。 本书可作为高等工科院校、高等农林院校等机械类、近机类各专业的教材和参考书，也可作为高职类 工科院校及机械制造工程技术人员的学习参考书。 市版权局著作权合同登记号 图字：01-2003-8586 号 图书在版编目(CIP)数据 电机与拖动/杨天明，陈杰主编. —北京：中国林业出版社；北京大学出版社，2006.8 (21 世纪全国高等院校自动化系列实用规划教材) ISBN 7-5038-4409-4 Ⅰ. 电… Ⅱ. ①杨… ②陈… Ⅲ. ①电机—高等学校—教材 ② 电力传动—高等学校—教材 Ⅳ. TM921.5 中国版本图书馆 CIP 数据核字(2006)第 024158 号 书 名：电机与拖动 著作责任者：杨天明 陈 杰 主编 策划编辑：李娉婷 责任编辑：李 虎 曹 岚 裴振华 标准书号：ISBN 7-5038-4409-4 出 版 者：中国林业出版社(地址：北京市西城区德内大街刘海胡同 7 号 邮编：100009 ) http://www.cfph.com.cn E-mail:cfphz@public.bta.net.cn 电话：总编室 66180373 营销中心 66187711 北京大学出版社(地址：北京市海淀区成府路 205 号 邮编：100871) http://www.pup.cn http://www.pup6.com E-mail: pup_6@163.com 电话：邮购部 62752015 发行部 62750672 编辑部 62750667 出版部 62754962 印 刷 者： 发 行 者：北京大学出版社 中国林业出版社 经 销 者：新华书店 787 毫米×1092 毫米 16 开本 18.75 印张 400 千字 2006 年 8 月第 1 版 2006 年 8 月第 1 次印刷 定 价：27.00 元

目录 绪论 恒转矩负载 第1篇直流电机… 232恒功率负载 233通风机类负载 第1章直流电机的原理与结构……924直流电动机的机械特性 1.1直流电机基本工作原理 24.l机械特性方程式 1.1直流电动机工作原理 242固有机械特性 1.1.2直流发电机工作原理 243人为机械特性 12直流电机的结构和额定值 12.1直流电机的结构 90113 244机械特性的计算与绘制 2.5直流串励电动机 2.51直流串励电动机的接线 122直流电机的电枢绕组 与特点 12.3直流电机的励磁方式 .52串励电动机的特性 1.24直流电机的额定值 2.6直流发电机的特性 3直流电机的磁场、电动势、转矩…21 61直流他励发电机的接线 1.3.1直流电机的磁场 1567 与特点 .3.3电枢绕组的感应电动势 62直流他励发电机的特性…46 134电枢绕组的电磁转矩 63直流并励发电机 14直流电机的换向… 本章小结 141换向的过程 思考题与习题 142影响换向的因素 第3章直流电动机的起动、调速 14.3改善换向的方法 和制动 144补偿绕组 本章小结 313.1直流电动机的起动53 思考题与习题 3.1.1对直流电动机起动性能的 第2章直流电动机的电力拖动 基本要求 32 3.1.2直流他励电动机的串电阻 21直流电动机基本的平衡方程式…32 起动 211电压平衡方程式 3,2直流电动机的调速 2.1.2功率平衡方程式 3.21调速指标 2.1.3转矩平衡方程式 23533366 3.22直流他励电动机的调速方法 22直流电动机的工作特性 及其调速性能 22.1转速特性 323电动机调速时的负载能力 22.2转距特性 及其与负载性质的配合 223效率特性 3.3直流他励电动机的各种工作状态 2.3生产机械的负载转矩特性 分析

目 录 绪论...........................................................................1 第 1 篇 直流电机...............................................9 第 1 章 直流电机的原理与结构...................9 1.1 直流电机基本工作原理 .........................9 1.1.1 直流电动机工作原理..................9 1.1.2 直流发电机工作原理................10 1.2 直流电机的结构和额定值 ...................11 1.2.1 直流电机的结构........................11 1.2.2 直流电机的电枢绕组................13 1.2.3 直流电机的励磁方式................20 1.2.4 直流电机的额定值....................20 1.3 直流电机的磁场、电动势、转矩 .......21 1.3.1 直流电机的磁场........................21 1.3.3 电枢绕组的感应电动势............25 1.3.4 电枢绕组的电磁转矩................26 1.4 直流电机的换向 ...................................27 1.4.1 换向的过程................................27 1.4.2 影响换向的因素........................27 1.4.3 改善换向的方法........................29 1.4.4 补偿绕组....................................30 本章小结 ........................................................31 思考题与习题 ................................................31 第 2 章 直流电动机的电力拖动.................32 2.1 直流电动机基本的平衡方程式 ...........32 2.1.1 电压平衡方程式........................32 2.1.2 功率平衡方程式........................33 2.1.3 转矩平衡方程式........................35 2.2 直流电动机的工作特性 .......................35 2.2.1 转速特性....................................35 2.2.2 转距特性....................................35 2.2.3 效率特性....................................36 2.3 生产机械的负载转矩特性 ...................36 2.3.1 恒转矩负载 ...............................36 2.3.2 恒功率负载 ...............................37 2.3.3 通风机类负载 ...........................37 2.4 直流电动机的机械特性 .......................38 2.4.1 机械特性方程式 .......................38 2.4.2 固有机械特性 ...........................40 2.4.3 人为机械特性 ...........................40 2.4.4 机械特性的计算与绘制 ...........42 2.5 直流串励电动机 ...................................44 2.5.1 直流串励电动机的接线 与特点 .......................................44 2.5.2 串励电动机的特性 ...................44 2.6 直流发电机的特性 ...............................46 2.6.1 直流他励发电机的接线 与特点 .......................................46 2.6.2 直流他励发电机的特性 ...........46 2.6.3 直流并励发电机 .......................48 本章小结 ........................................................50 思考题与习题 ................................................51 第 3 章 直流电动机的起动、调速 和制动.................................................53 3.1 直流电动机的起动 ...............................53 3.1.1 对直流电动机起动性能的 基本要求 ...................................53 3.1.2 直流他励电动机的串电阻 起动 ...........................................54 3.2 直流电动机的调速 ...............................57 3.2.1 调速指标 ...................................57 3.2.2 直流他励电动机的调速方法 及其调速性能 ...........................59 3.2.3 电动机调速时的负载能力 及其与负载性质的配合 ...........62 3.3 直流他励电动机的各种工作状态 分析........................................................64

电机与拖动 3.31制动与电动的区别 522单相变压器的连接组 3.32电动机的制动工作状态分析.64 523三相变压器的连接组 本章小结 524磁路结构及连接组对电动势 思考题与习题 波形的影响 53变压器的并联运行 第2篇变压器 531变压器的并联运行的意义…102 第4章单相变压器 532变压器的理想并联运行的 41变压器的工作原理与结构 4.1.1变压器的工作原理 3555566 本章小结 思考题与习题 4.2变压器的应用与分类 41.3变压器的结构 第6章其他用途的变压器 4.1.4变压器的额定值(铭牌数据)….78 6.1自耦变压器 4.2变压器的空载运行 78 6.1.1工作原理 42.1空载运行时的物理状况……78 6.1.2优缺点 42.2空载运行时的电动势平衡 62仪用互感器 方程式、相量图以及等效 621电压互感器 电路 622电流互感器 43变压器的负载运行 3电焊机变压器 43.1负载运行时的物理状况 6.31电焊工艺对变压器的要求….108 43.2负载运行时的基本方程式…83 63.2磁分路动铁心电焊变压器109 4.3.3绕组归算、等效电路及相 633串联可变电抗器的电焊变 量图 .109 44变压器的参数测定 86 本章小结 44.1空载试验 思考题与习题 442短路试验 87第3篇三相异步电动机及拖动 4.5标幺值 第7章三相交流异步电动机…… 111 46变压器的运行特性 46.1外特性 880 7.1三相异步电动机的工作原理与 46.2效率特性 结构 本章小结 7.11三相异步电动机的工作 思考题与习题… 原理 7.1.2交流电动机中旋转速度的 第5章三相变压器 问题 5.1三相变压器的磁路系统 71.3三相异步电动机的结构 5.1.1三相组式变压器 7.14三相异步电动机的铭牌 5.1.2三相心式变压器 数据 52三相变压器的电路系统——连接组94 72三相交流电动机的绕组 52.1变压器原边、副边绕组首末 7.2.1交流绕组的一些基本知识 端标记及连接方法 和基本量

·VI· 电机与拖动 ·VI· 3.3.1 制动与电动的区别....................64 3.3.2 电动机的制动工作状态分析....64 本章小结 ........................................................72 思考题与习题 ................................................73 第 2 篇 变压器.................................................75 第 4 章 单相变压器........................................75 4.1 变压器的工作原理与结构 ...................75 4.1.1 变压器的工作原理....................75 4.1.2 变压器的应用与分类................76 4.1.3 变压器的结构............................76 4.1.4 变压器的额定值(铭牌数据).....78 4.2 变压器的空载运行 ...............................78 4.2.1 空载运行时的物理状况............78 4.2.2 空载运行时的电动势平衡 方程式、相量图以及等效 电路............................................81 4.3 变压器的负载运行 ...............................83 4.3.1 负载运行时的物理状况............83 4.3.2 负载运行时的基本方程式........83 4.3.3 绕组归算、等效电路及相 量图............................................84 4.4 变压器的参数测定 ...............................86 4.4.1 空载试验....................................86 4.4.2 短路试验....................................87 4.5 标幺值 ...................................................87 4.6 变压器的运行特性 ...............................88 4.6.1 外特性........................................88 4.6.2 效率特性....................................90 本章小结 ........................................................91 思考题与习题 ................................................91 第 5 章 三相变压器........................................93 5.1 三相变压器的磁路系统 .......................93 5.1.1 三相组式变压器........................93 5.1.2 三相心式变压器........................93 5.2 三相变压器的电路系统——连接组 ...94 5.2.1 变压器原边、副边绕组首末 端标记及连接方法....................94 5.2.2 单相变压器的连接组 ...............94 5.2.3 三相变压器的连接组 ...............95 5.2.4 磁路结构及连接组对电动势 波形的影响 .............................100 5.3 变压器的并联运行 .............................102 5.3.1 变压器的并联运行的意义 .....102 5.3.2 变压器的理想并联运行的 条件 .........................................102 本章小结 ......................................................104 思考题与习题 ..............................................104 第 6 章 其他用途的变压器........................106 6.1 自耦变压器 .........................................106 6.1.1 工作原理 .................................106 6.1.2 优缺点 .....................................107 6.2 仪用互感器 .........................................107 6.2.1 电压互感器 .............................107 6.2.2 电流互感器 .............................108 6.3 电焊机变压器 .....................................108 6.3.1 电焊工艺对变压器的要求 .....108 6.3.2 磁分路动铁心电焊变压器 .....109 6.3.3 串联可变电抗器的电焊变 压器 .........................................109 本章小结 ......................................................110 思考题与习题 ..............................................110 第 3 篇 三相异步电动机及拖动...............111 第 7 章 三相交流异步电动机...................111 7.1 三相异步电动机的工作原理与 结构......................................................111 7.1.1 三相异步电动机的工作 原理 .........................................111 7.1.2 交流电动机中旋转速度的 问题 .........................................114 7.1.3 三相异步电动机的结构 .........116 7.1.4 三相异步电动机的铭牌 数据 .........................................119 7.2 三相交流电动机的绕组 .....................120 7.2.1 交流绕组的一些基本知识 和基本量 .................................120

VI 722交流电动机绕组排列的 第8章三相异步电动机的电力拖动 基本原则 123 81三相异步电动机的起动性能 73交流电动机电枢绕组的感应 82三相笼型异步电动机的起动…169 电动势 821直接起动 7.3.1绕组的感应电动势及短矩 822降压起动 系数 .126 83三相绕线式异步电动机的起动…17 732绕组组的感应电动势及分布 83.1转子回路串接电阻器起动…..173 系数 129 832转子串频敏变阻器起动……174 733一相绕组的基波感应 84三相异步电动机的调速 电动势 84.1变极调速 734定子绕组的谐波电动势132 842变频调速 相异步电动机的定子磁动势1 843改变转差率调速 74.1单相绕组的脉振磁动势.134 8.5三相异步电动机的制动 74.2三相绕组基波合成磁动势 8.51三相异步电动机的反转…180 旋转磁动势 140 852三相异步电动机的制动 7.5三相异步电动机转子静止时的 8.6电动机的选择 电磁关系 861电动机的种类、型式、额定 7.51转子不动(转子开路)时的 电压与额定转速的选择…184 情况 862电动机的发热与冷却186 7.52转子不动(转子绕组短路并 863电动机的工作方式 堵转)时的情况 864额定功率的选择 7.6三相异步电动机转子旋转时的 8.7电动机的维护处理及故障 .190 电磁关系 150 871起动前的准备 7.7三相异步电动机的功率和转矩…155 872起动时的注意事项 7.7.1功率平衡和转矩平衡 8.7.3运行中的监视 7.7.2电磁转矩公式 874电动机的定期维修 78三相异步电动机的工作特性和参数 8.75常见故障及扫除方法…192 测定 本章小结 7.8.1三相异步电动机工作特性157 思考题与习题 7.82三相异步电动机的参数 测定 58第4篇其他用途的电动机 79三相异步电动机的机械特性…………160第9章单相异步电动机和同步电 791机械特性的表达式 动机 792三相异步电动机的固有机械 91单相异步电动机 特性 164 793三相异步电动机的人为机械 911单相异步电动机基本工作 原理 特性 91.2单相异步电动机的起动 本章小结 思考题与习题

目 录 ·VII· ·VII· 7.2.2 交流电动机绕组排列的 基本原则..................................123 7.3 交流电动机电枢绕组的感应 电动势..................................................126 7.3.1 绕组的感应电动势及短矩 系数..........................................126 7.3.2 绕组组的感应电动势及分布 系数..........................................129 7.3.3 一相绕组的基波感应 电动势......................................131 7.3.4 定子绕组的谐波电动势..........132 7.4 三相异步电动机的定子磁动势 .........134 7.4.1 单相绕组的脉振磁动势..........134 7.4.2 三相绕组基波合成磁动势 ——旋转磁动势......................140 7.5 三相异步电动机转子静止时的 电磁关系..............................................145 7.5.1 转子不动(转子开路)时的 情况..........................................145 7.5.2 转子不动(转子绕组短路并 堵转)时的情况 ........................148 7.6 三相异步电动机转子旋转时的 电磁关系..............................................150 7.7 三相异步电动机的功率和转矩 .........155 7.7.1 功率平衡和转矩平衡..............155 7.7.2 电磁转矩公式..........................157 7.8 三相异步电动机的工作特性和参数 测定 ..................................................157 7.8.1 三相异步电动机工作特性......157 7.8.2 三相异步电动机的参数 测定..........................................158 7.9 三相异步电动机的机械特性 .............160 7.9.1 机械特性的表达式..................161 7.9.2 三相异步电动机的固有机械 特性..........................................164 7.9.3 三相异步电动机的人为机械 特性..........................................165 本章小结 ......................................................166 思考题与习题 ..............................................167 第 8 章 三相异步电动机的电力拖动.....169 8.1 三相异步电动机的起动性能 .............169 8.2 三相笼型异步电动机的起动 .............169 8.2.1 直接起动 .................................169 8.2.2 降压起动 .................................170 8.3 三相绕线式异步电动机的起动 .........173 8.3.1 转子回路串接电阻器起动 .....173 8.3.2 转子串频敏变阻器起动 .........174 8.4 三相异步电动机的调速 .....................174 8.4.1 变极调速 .................................175 8.4.2 变频调速 .................................176 8.4.3 改变转差率调速 .....................178 8.5 三相异步电动机的制动 .....................180 8.5.1 三相异步电动机的反转 .........180 8.5.2 三相异步电动机的制动 .........180 8.6 电动机的选择 .....................................184 8.6.1 电动机的种类、型式、额定 电压与额定转速的选择 .........184 8.6.2 电动机的发热与冷却 .............186 8.6.3 电动机的工作方式 .................186 8.6.4 额定功率的选择 .....................187 8.7 电动机的维护处理及故障 .................190 8.7.1 起动前的准备 .........................190 8.7.2 起动时的注意事项 .................191 8.7.3 运行中的监视 .........................191 8.7.4 电动机的定期维修 .................192 8.7.5 常见故障及扫除方法 .............192 本章小结 ......................................................194 思考题与习题 ..............................................194 第 4 篇 其他用途的电动机........................196 第 9 章 单相异步电动机和同步电 动机...................................................196 9.1 单相异步电动机 .................................196 9.1.1 单相异步电动机基本工作 原理 .........................................196 9.1.2 单相异步电动机的起动 方法 .........................................197