電機(jī)學(xué)

前言

　　本書主要為電氣工程及其自動化專業(yè)編寫，覆蓋了原來的電力系統(tǒng)及自動化、電機(jī)電器及其控制、高電壓技術(shù)及絕緣、工業(yè)自動化等專業(yè)。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能掌握典型電機(jī)（變壓器、異步電機(jī)、同步電機(jī)、直流電機(jī)）的結(jié)構(gòu)、原理、特性和應(yīng)用，掌握電機(jī)的基本理論與基本分析方法?！　”緯闹笇?dǎo)思想是：著眼于適應(yīng)我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要和世界科技發(fā)展綜合化、高新化趨勢的需要，突出強(qiáng)化基礎(chǔ)知識，拓寬專業(yè)口徑；注重能力的培養(yǎng)和綜合素質(zhì)的提高，力求深入淺出、循循誘導(dǎo)，培養(yǎng)和提高學(xué)生思考及解決問題的能力；啟發(fā)式學(xué)習(xí)，讓學(xué)生帶著問題學(xué)，激發(fā)學(xué)生思考的積極性和學(xué)習(xí)的主動性，培養(yǎng)和提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力打下基礎(chǔ)?！　?nèi)容體系與特色：　　1.主體內(nèi)容定位。以變壓器、異步電機(jī)、同步電機(jī)、直流電機(jī)為主體，分析它們的結(jié)構(gòu)、工作原理和運(yùn)行特性，著重于穩(wěn)態(tài)性能的分析?！　?.突出重點(diǎn)，主次分明。考慮到高校電機(jī)學(xué)課時的減少，對磁動勢的諧波問題、電機(jī)繞組、電機(jī)動態(tài)過程、有關(guān)公式的詳細(xì)推導(dǎo)以及涉及設(shè)計(jì)方面的電機(jī)詳細(xì)結(jié)構(gòu)分析等做了大幅度的壓縮，對直流電機(jī)內(nèi)容也做了較大幅度的精簡?！　?.適應(yīng)電機(jī)新技術(shù)的發(fā)展，電機(jī)學(xué)雖然是一個傳統(tǒng)學(xué)科，但相關(guān)的新技術(shù)發(fā)展很快，因此本書適當(dāng)增加了一些相關(guān)內(nèi)容，如電機(jī)軟起動、雙饋電機(jī)在風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用等?！　?.MATLAB是當(dāng)今工科學(xué)校非常有用的分析工具，書中專門辟出一章，分析MATLAB在電機(jī)分析計(jì)算中的應(yīng)用，精選幾個有代表性的問題，用MATLAB進(jìn)行求解，由于在其他章節(jié)對電機(jī)動態(tài)過程的分析有所壓縮，本章適當(dāng)注重這方面的例子，發(fā)揮MATLAB分析解決電機(jī)學(xué)問題的優(yōu)勢?！　?.考慮不同專業(yè)對電機(jī)學(xué)的要求不同，對部分內(nèi)容用“*”標(biāo)出，供相關(guān)專業(yè)選講。　　6.啟發(fā)式教學(xué)。在主要問題分析之前，先提出問題，讓學(xué)生“帶著問題學(xué)”。這有利于提高學(xué)習(xí)效果。　　7.考慮電機(jī)學(xué)內(nèi)容難教難學(xué)，本教材中適當(dāng)增加了有代表性的例題，同時，針對各章節(jié)的重點(diǎn)與難點(diǎn)，精心編寫了大量的思考題與習(xí)題，通過練習(xí)幫助學(xué)生掌握和鞏固所學(xué)知識。　　8.每章前面有簡短的提要，幫助讀者了解本章的概況；章未有本章小結(jié)，對本章講述的主要概念、分析方法等進(jìn)行了歸納和提煉，以幫助學(xué)生對本章內(nèi)容有整體性的把握。

內(nèi)容概要

全書共分8章，主要介紹電氣工程中常用的變壓器、異步電機(jī)、同步電機(jī)和直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、基本原理、特性和應(yīng)用，以及電機(jī)的基本理論與基本分析方法。每一章前有簡短提要，幫助學(xué)生了解本章的概況；章末有本章小結(jié)，對本章講述的主要概念、分析方法等進(jìn)行了歸納和提煉。教材采用啟發(fā)式學(xué)習(xí)體系，先提出問題，讓學(xué)生“帶著問題學(xué)”。考慮風(fēng)電專業(yè)的需要，本書增加了雙饋電機(jī)及其在風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用內(nèi)容。書中部分內(nèi)容用“*”標(biāo)出，供相關(guān)專業(yè)選講。
本書可作為普通高等學(xué)校和成人高等學(xué)校電氣工程學(xué)科相關(guān)專業(yè)“電機(jī)學(xué)”課程的教材或參考書，也可供有關(guān)科技人員學(xué)習(xí)參考。為了便于讀者更好地理解和掌握電機(jī)學(xué)的主要內(nèi)容，提高分析和解決問題的能力，本書有配套教材《電機(jī)學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)與習(xí)題解答》。

書籍目錄

第一章　緒論
　1.1 電機(jī)概述
 1.1.1 電機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)中的作用
 1.1.2　電機(jī)工業(yè)發(fā)展概況
 1.1.3 電機(jī)分類
 1.2 本課程的性質(zhì)、要求及學(xué)習(xí)方法
　 1.2.1 電機(jī)學(xué)課程內(nèi)容及要求
　 1.2.2　電機(jī)學(xué)課程的學(xué)習(xí)方法
 1.3 電機(jī)學(xué)中常用的磁路知識
 　1.3.1　描述磁場的幾個物理量
　 1.3.2　磁路基本定律
　 1.3.3　鐵磁材料的磁化曲線
　1.4 電機(jī)制造材料
　本章小結(jié)
　思考題
　習(xí)題
第二章　變壓器
　2.1 變壓器的工作原理、分類和結(jié)構(gòu)
　 2.1.1　原理、分類
　 2.1.2　結(jié)構(gòu)
　 2.1.3　銘牌及額定值
　 2.1.4　發(fā)熱、溫升與冷卻
　2.2 變壓器的空載運(yùn)行
　 2.2.1　變壓器空載運(yùn)行的物理情況
　 2.2.2　參考方向
　 2.2.3　變比
　 2.2.4　空載運(yùn)行的基本方程
　 2.2.5　等效電路與相量圖
　 2.2.6　空載功率
　 2.2.7　空載電流分析
 2.3 變壓器的負(fù)載運(yùn)行
　 2.3.1　負(fù)載運(yùn)行時的物理情況
　 2.3.2　負(fù)載運(yùn)行時的電磁關(guān)系與基本方程
　　2.3.3　二次側(cè)的歸算
　　2.3.4　等效電路
　　2.3.5　相量圖
　　2.3.6　近似等效電路和簡化等效電路
　2.4　標(biāo)幺值
　　2.4.1　標(biāo)幺值的定義
　　2.4.2　基值
　　2.4.3　標(biāo)幺值的優(yōu)點(diǎn)
　2.5 變壓器的參數(shù)測定
　　2.5.1　空載試驗(yàn)
　　2.5.2　短路試驗(yàn)
　2.6 變壓器的運(yùn)行性能
　　2.6.1　電壓調(diào)整率
　　2.6.2　損耗與效率
　2.7　三相變壓器及其運(yùn)行
　　2.7.1　三相變壓器的磁路
　　2.7.2　三相變壓器的聯(lián)結(jié)組
　　2.7.3 三相變壓器繞組連接法及磁路系統(tǒng)對電動勢波形的影響
　2.8 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行
　2.9 三繞組變壓器、自耦變壓器、互感器
　　2.9.1　三繞組變壓器
　　2.9.2 自耦變壓器
　　2.9.3　互感器
　2.10 變壓器的瞬態(tài)過程
　　2.10.1　二次側(cè)突然短路
　　2.10.2　變壓器空載合閘時的瞬態(tài)過程
　2.11 三相變壓器的不對稱運(yùn)行
　　2.11.1　對稱分量法
　　2.11.2　Yyn聯(lián)結(jié)三相變壓器單相運(yùn)行
　本章小結(jié)
　思考題
第三章 交流電機(jī)的基本理論
第四章 異步電機(jī)
第五章 同步電機(jī)
第六章 直流電機(jī)
第七章 其他電機(jī)簡介
第八章 MATLAB在電機(jī)分析計(jì)算中的應(yīng)用
附錄
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第一章　緒論　　電機(jī)是利用電磁原理進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換或信號傳遞的電氣設(shè)備，或把與電能有關(guān)的能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，是實(shí)現(xiàn)電能的生產(chǎn)、變換、傳輸、分配、使用和控制的電磁機(jī)械裝置。電機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、日常生活、文教、醫(yī)療以及國防、人造衛(wèi)星等領(lǐng)域?！　‰姍C(jī)學(xué)是講述電機(jī)基本結(jié)構(gòu)、基本原理及運(yùn)行特性的一門學(xué)科。電機(jī)學(xué)課程與其他后續(xù)專業(yè)課程聯(lián)系密切，因此只有學(xué)好該課程才能為以后其他課程的學(xué)習(xí)和將來從事電氣工作奠定基礎(chǔ)。　　1.1　電機(jī)概述　　1.1.1　電機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)中的作用　　電能與各種形式的能量相比，具有明顯的優(yōu)越性，適宜于大量生產(chǎn)、集中管理、遠(yuǎn)距離傳輸、靈活分配和自動控制，而且清潔環(huán)保。電機(jī)是能量轉(zhuǎn)換或信號傳遞的核心電氣設(shè)備之一，主要包括發(fā)電機(jī)、變壓器和電動機(jī)等類型。不同類型的電機(jī)雖然性能不相同，但它們都是一種能量轉(zhuǎn)換裝置。長期以來，電機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著重要的作用，廣泛用在各行各業(yè)和日常生活中。例如：　　1.電力系統(tǒng)中電能的生產(chǎn)、傳輸和分配　　電力系統(tǒng)包括發(fā)電、輸變電、配電、用電等環(huán)節(jié)。電機(jī)主要包括發(fā)電機(jī)、變壓器和電動機(jī)等類型。發(fā)電機(jī)主要用在生產(chǎn)電能的發(fā)電廠，把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。在火電廠，通過汽輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)，把燃料燃燒所產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?；在水電廠，水輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)，把水流的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?；在核電廠，把原子核裂變產(chǎn)生的原子能通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋！　‰娏ψ儔浩髦饕陔娏ο到y(tǒng)變電站中用于改變電壓、傳輸電能。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)出口電壓一般比較低：為了減少遠(yuǎn)距離輸電中的電能損失，需要采用高壓輸電。只有通過變壓器才能把發(fā)電機(jī)出口的低電壓升高到輸電系統(tǒng)的高電壓。由于各種用電設(shè)備如電動機(jī)、電爐、電燈等需要不同的低電壓，因此還要由變壓器把輸電線的高電壓降低到各個用電區(qū)所需的低電壓?！　‰妱訖C(jī)是電力系統(tǒng)的主要用電設(shè)備，它把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能?！　?.驅(qū)動生產(chǎn)機(jī)械和裝備

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