電機學

內(nèi)容概要

　　《電機學（第5版）》是電機學領(lǐng)域的一本經(jīng)典教材。全書內(nèi)容涉及電機原理簡介、變壓器、交流電機基礎(chǔ)、同步發(fā)電機、同步電動機、感應電動機、直流電機基礎(chǔ)、直流電動機和發(fā)電機、單相及特種電動機等，附錄內(nèi)容包括三相電路、線圈節(jié)距、離散分布繞阻、同步電機的凸極理論、轉(zhuǎn)換系數(shù)表等內(nèi)容。在新版中，作者更新并拓展了關(guān)于感應電動機的內(nèi)容，修訂了全書中的習題與示例，融入了MATLAB，添加了便于讀者學習的指導意見，同時在配套網(wǎng)站上提供了本書的習題解答。

作者簡介

作者:(美)Stephen J. Chapman

書籍目錄

第1章 電機原理入門
1.1 電機、變壓器與日常生活
1.2 單位和符號的注釋
1.3 旋轉(zhuǎn)運動、牛頓定律及功率關(guān)系
1.3.1 角位置θ
1.3.2 角速度ω
1.3.3 角加速度α
1.3.4 轉(zhuǎn)矩τ
1.3.5 牛頓旋轉(zhuǎn)定律
1.3.6 功W
1.3.7 功率P
1.4 磁場
1.4.1 磁場的產(chǎn)生
1.4.2 磁路
1.4.3 鐵磁材料的磁特性
1.4.4 鐵心中的能耗
1.5 法拉第定律——時變磁場的感應電動勢
1.6 導線上電磁力的產(chǎn)生
1.7 磁場中運動導體上的感應電動勢
1.8 直線直流電機——一個簡單例子
1.8.1 直線直流電機的起動
1.8.2 直線直流電機用做電動機
1.8.3 直線直流電機用做發(fā)電機
1.8.4 直線電機起動問題
1.9 單相交流電路中的有功功率、無功功率和視在功率
1.9.1 功率計算式的變形
1.9.2 復功率
1.9.3 阻抗角、電流相位角和功率之間的關(guān)系
1.9.4 功率三角形
1.10 小結(jié)
思考題
習題
參考文獻
第2章 變壓器
2.1 變壓器在現(xiàn)代生活中的重要性
2.2 變壓器的類型及結(jié)構(gòu)
2.3 理想變壓器
2.3.1 理想變壓器中的功率
2.3.2 變壓器的阻抗變換
2.3.3 含有理想變壓器電路的分析
2.4 實際單相變壓器的運行理論
2.4.1 變壓器的電壓比
2.4.2 實際變壓器中的磁化電流
2.4.3 變壓器中的電流比和標記慣例
2.5 變壓器的等效電路
2.5.1 實際變壓器的精確等效電路
2.5.2 變壓器的近似等效電路
2.5.3 變壓器模型中各參數(shù)值的確定
2.6 標幺值度量體系
2.7 變壓器的電壓調(diào)整率和效率
2.7.1 變壓器相量圖
2.7.2 變壓器效率
2.8 變壓器抽頭和電壓調(diào)整率
2.9 自耦變壓器
2.9.1 自耦變壓器中的電壓和電流關(guān)系
2.9.2 自耦變壓器的視在功率定額優(yōu)勢
2.9.3 自耦變壓器的內(nèi)部阻抗
2.10 三相變壓器
2.10.1 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組
2.10.2 三相變壓器的標幺值體系
2.11 用兩臺變壓器實現(xiàn)三相變換
2.11.1 開口Δ（或VV）聯(lián)結(jié)
2.11.2 開啟星形-開口三角形聯(lián)結(jié)
2.11.3 斯科特-T聯(lián)結(jié)
2.11.4 三相T聯(lián)結(jié)
2.12 變壓器額定值及相關(guān)問題
2.12.1 變壓器的額定電壓和頻率
2.12.2 變壓器的額定視在功率
2.12.3 涌流問題
2.12.4 變壓器銘牌
2.13 測量用變壓器
2.14 小結(jié)
思考題
習題
參考文獻
第3章 交流電機基礎(chǔ)
3.1 均勻磁場中的單個線圈
3.1.1 單個旋轉(zhuǎn)線圈中的感應電勢
3.1.2 載流線圈中的電磁轉(zhuǎn)矩
3.2 旋轉(zhuǎn)磁場
3.2.1 旋轉(zhuǎn)磁場推斷的證明
3.2.2 電頻率與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系
3.2.3 旋轉(zhuǎn)磁場方向的改變
3.3 交流電機中磁動勢和磁場的分布
3.4 交流電機中的感應電勢
3.4.1 二極定子上單個線圈的感應電勢
3.4.2 三相線圈組中的感應電勢
3.4.3 三相定子電勢的有效值
3.5 交流電機中的電磁轉(zhuǎn)矩
3.6 交流電機中的繞組絕緣
3.7 交流電機功率流程和損耗
3.7.1 交流電機中的損耗
3.7.2 功率流程圖
3.8 電壓調(diào)整率和轉(zhuǎn)速調(diào)整率
3.9 小結(jié)
思考題
習題
參考文獻
第4章 同步發(fā)電機
4.1 同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)
4.2 同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)速
4.3 同步發(fā)電機的感應電勢
4.4 同步發(fā)電機的等效電路
4.5 同步發(fā)電機的相量圖
4.6 同步發(fā)電機的功率和轉(zhuǎn)矩
4.7 同步發(fā)電機的參數(shù)測量
4.7.1 短路比
4.8 同步發(fā)電機單機運行
4.8.1 負載變化對同步發(fā)電機單機運行的影響
4.8.2 例題解析
4.9 交流發(fā)電機的并聯(lián)運行
4.9.1 投入并聯(lián)的條件
4.9.2 同步發(fā)電機并聯(lián)的一般操作過程
4.9.3 同步發(fā)電機的頻率-有功功率特性和電壓-無功功率特性
4.9.4 發(fā)電機并聯(lián)在大電網(wǎng)上運行
4.9.5 容量相近的同步發(fā)電機并聯(lián)運行分析
4.10 同步發(fā)電機暫態(tài)過程
4.10.1 同步發(fā)電機的暫態(tài)穩(wěn)定性
4.10.2 同步發(fā)電機的突然短路
4.11 同步發(fā)電機的額定值
4.11.1 電壓、轉(zhuǎn)速和頻率額定值
4.11.2 視在功率和功率因數(shù)額定值
4.11.3 同步發(fā)電機的能力曲線
4.11.4 短時運行和利用率
4.12 小結(jié)
思考題
習題
參考文獻
第5章 同步電動機
5.1 電動機運行的基本原理
5.1.1 同步電動機的等效電路
5.1.2 從磁場的觀點看同步電動機
5.2 同步電動機的穩(wěn)態(tài)運行
5.2.1 同步電動機的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性曲線
5.2.2 負載變化對同步電動機的影響
5.2.3 勵磁電流變化對同步電動機的影響
5.2.4 同步電動機與功率因數(shù)補償
5.2.5 同步電容器或同步補償機
5.3 同步電動機的起動
5.3.1 通過降低供電頻率起動電動機
5.3.2 用外部原動機起動同步電動機
5.3.3 用阻尼繞組起動同步電動機
5.3.4 阻尼繞組對電動機穩(wěn)定性的影響
5.4 同步發(fā)電機和同步電動機比較
5.5 同步電動機的額定值
5.6 小結(jié)
思考題
習題
參考文獻
第6章 感應電動機
6.1 感應電動機結(jié)構(gòu)
6.2 感應電動機中的基本概念
6.2.1 感應電動機中電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生
6.2.2 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差率概念
6.2.3 轉(zhuǎn)子的電頻率
6.3 感應電動機的等效電路
6.3.1 感應電動機的變壓器模型
6.3.2 轉(zhuǎn)子電路模型
6.3.3 最終等效電路
6.4 感應電動機中的功率和轉(zhuǎn)矩
6.4.1 損耗和功率流程圖
6.4.2 感應電動機中的功率和轉(zhuǎn)矩
6.4.3 感應電動機等效電路中轉(zhuǎn)子銅耗與轉(zhuǎn)化功率的分離
6.5 感應電動機轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性
6.5.1 基于物理學觀點的電磁轉(zhuǎn)矩
6.5.2 感應電動機電磁轉(zhuǎn)矩表達式的推導
6.5.3 感應電動機轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性曲線的注解
6.5.4 感應電動機中的最大（牽出）轉(zhuǎn)矩
6.6 感應電動機轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性的改變
6.6.1 通過籠型轉(zhuǎn)子設(shè)計控制電動機的特性
6.6.2 深槽和雙籠轉(zhuǎn)子設(shè)計
6.6.3 感應電動機設(shè)計類別
6.7 感應電動機設(shè)計趨勢
6.8 感應電動機的起動
6.9 感應電動機的調(diào)速
6.9.1 感應電動機變極調(diào)速
6.9.2 改變供電頻率調(diào)速
6.9.3 改變供電電壓調(diào)速
6.9.4 改變轉(zhuǎn)子電阻調(diào)速
6.10 感應電動機固態(tài)驅(qū)動器
6.10.1 頻率（速度）調(diào)節(jié)
6.10.2 電壓和頻率模式的選擇
6.10.3 獨立調(diào)整加、減速斜坡
6.10.4 電動機保護
6.11 等效電路模型參數(shù)的確定
6.11.1 空載試驗
6.11.2 測取定子電阻的直流試驗
6.11.3 轉(zhuǎn)子鎖定試驗
6.12 感應發(fā)電機
6.12.1 獨立運行的感應發(fā)電機
6.12.2 感應發(fā)電機的應用
6.13 感應電動機額定值
6.14 小結(jié)
思考題
習題
參考文獻
第7章 直流電機基礎(chǔ)
7.1 曲面磁極間的簡單旋轉(zhuǎn)回路
7.1.1 旋轉(zhuǎn)回路中的感應電勢
7.1.2 旋轉(zhuǎn)線圈回路輸出的直流電勢
7.1.3 旋轉(zhuǎn)線圈回路中的電磁轉(zhuǎn)矩
7.2 簡單四線圈回路直流電機的換向
7.3 實際直流電機中的換向與電樞結(jié)構(gòu)
7.3.1 轉(zhuǎn)子線圈
7.3.2 與換向片的連接
7.3.3 疊繞組
7.3.4 波繞組
7.3.5 蛙繞組
7.4 實際電機中的換向問題
7.4.1 電樞反應
7.4.2 Ldi/dt電勢
7.4.3 換向問題的解決方法
7.5 實際直流電機中的感應電勢和電磁轉(zhuǎn)矩表

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   4.12 小 結(jié) 同步發(fā)電機是將來自于原動機的機械功率轉(zhuǎn)換成一定電壓和頻率的交流電功率的設(shè)備。同步的意思是指電機的電頻率與其轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的機械速度之間有鎖定關(guān)系或者說二者同步。全世界所使用的絕大部分電能都靠同步發(fā)電機來生產(chǎn)。 同步電機的感應電動勢由其轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的速度和磁通大小決定。受電樞反應、電樞繞組的電阻和電抗等因素的影響，發(fā)電機的相電壓與感應電動勢之間存在差值。對應于△聯(lián)結(jié)或者Y聯(lián)結(jié)，發(fā)電機端電壓等于相電壓或者等于相電壓除以√3。 在實際電力系統(tǒng)中，同步發(fā)電機的運行方式取決于對它的約束條件。當一臺發(fā)電機獨立運行時，它必須產(chǎn)生的有功功率和無功功率取決于所接的負載，原動機的調(diào)速器設(shè)定值和勵磁電流分別用來控制頻率和端電壓。當一臺發(fā)電機并聯(lián)到無窮大母線上運行時，其頻率和電壓是固定的，調(diào)速器設(shè)定值和勵磁電流分別用來控制發(fā)電機的有功功率和無功功率的流量。在由容量相近的發(fā)電機組成的實際系統(tǒng)中，調(diào)速器設(shè)定值既影響頻率也影響有功功率流量，勵磁電流既影響端電壓也影響無功功率流量。 同步發(fā)電機的發(fā)電能力（產(chǎn)生電功率的能力）主要受電機內(nèi)部發(fā)熱的限制。當發(fā)電機繞組過熱時，電機壽命會大大縮短。因為有兩種不同的繞組（電樞繞組和勵磁繞組），對發(fā)電機（的發(fā)電能力）就形成兩個獨立的約束。電樞繞組的最大允許發(fā)熱限定了電機的最大允許視在功率，而勵磁繞組的最大允許發(fā)熱限定了感應電動勢EA的最大值。EA和IA的最大值共同限定了發(fā)電機功率因數(shù)的最大值。 思考題 4.1 為什么同步發(fā)電機的頻率與其轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)速度之間有鎖定關(guān)系？ 4.2為什么接入滯后性負載時交流發(fā)電機的電壓會明顯下降？ 4.3為什么接入超前性負載時交流發(fā)電機的電壓會上升？ 4.4畫出同步發(fā)電機分別運行在以下功率因數(shù)時的相量圖和磁場關(guān)系圖。 （a）功率因數(shù)為1；（b）滯后性功率因數(shù)；（c）超前性功率因數(shù)。 4.5分析說明怎樣測定同步發(fā)電機的同步阻抗和電樞電阻？ 4.6為什么60 Hz發(fā)電機運行在50 Hz時必須降低電壓？應該降多少？ 4.7額定功率和額定電壓相同時，預計400Hz的發(fā)電機比60Hz的發(fā)電機看上去大還是小？為什么？ 4.8兩臺同步發(fā)電機并聯(lián)時需要哪些條件？ 4.9為什么發(fā)電機并入電力系統(tǒng)時，待并發(fā)電機的頻率要（稍）高于運行系統(tǒng)頻率？ 4.10什么是無窮大母線？它對并入其中的發(fā)電機有什么強制性約束？ 4.11如何在不影響系統(tǒng)頻率的條件下，調(diào)節(jié)兩臺并聯(lián)運行的發(fā)電機之間的有功功率分配？如何在不影響端電壓的條件下，調(diào)節(jié)兩臺并聯(lián)運行的發(fā)電機之間的無功功率分配？ 4.12如何在不影響各臺并聯(lián)發(fā)電機功率分配的條件下，調(diào)節(jié)大電力系統(tǒng)的頻率？ 4.13如何拓展4.9節(jié)的知識，并用來計算三臺或更多臺發(fā)電機并聯(lián)運行時的系統(tǒng)頻率和有功功率分配？ 4.14為什么對發(fā)電機來說過熱是個嚴重問題？ 4.15詳細解釋能力曲線的概念？ 4.16什么是短時定額？為什么說短時定額對正常運行的發(fā)電機很重要？

編輯推薦

《電氣工程、自動化專業(yè)規(guī)劃教材:電機學(第5版)》可作為電氣工程、自動化專業(yè)學生的教材，也可供從事該領(lǐng)域工作的工程技術(shù)人員學習參考。

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