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目录1

绪论1

0.1 电机与电力拖动系统发展概况1

0.2　课程特点2

0.3　电机理论中常用的基本电磁规律2

0.3.1　描述磁场的物理量2

0.3.2　铁磁材料的特性3

0.3.3　电磁感应定律4

0.3.4　电磁力定律5

0.3.5　全电流定律6

第1章 电力拖动系统动力学7

1.1　单轴电力拖动系统动力学7

1.1.1　单轴电力拖动系统7

1.1.2　单轴电力拖动系统的运动方程式7

1.2　多轴电力拖动系统的简化9

1.2.1　工作机构作旋转运动9

1.2.2　工作机构作升降运动11

1.3.1　负载的转矩特性14

1.3　负载的转矩特性和电力拖动系统稳定运行的条件14

1.3.2　系统稳定运行的条件15

小结18

思考题与习题18

2.1.1　直流电机的用途20

2.1.2　主要结构20

2.1　直流电机的基本工作原理20

第2章　直流电机原理20

2.1.3　基本工作原理22

2.1.4　额定数据和型号23

2.2　直流电机的空载磁路24

2.2.1　直流电机的磁路25

2.2.2　空载气隙磁通密度的分布25

2.2.3　空载磁化特性27

2.2.4　直流电机的励磁方式27

2.3.1　概述28

2.3　直流电机的电枢绕组28

2.3.2　单叠绕组30

2.3.3　单波绕组33

2.4　感应电势与电磁转矩35

2.4.1　感应电势35

2.4.2　电磁转矩36

2.5　直流电机的电枢反应37

2.5.1 电枢磁势37

2.5.2　电枢反应39

2.6　直流发电机41

2.6.1　稳定运行时的基本平衡式42

2.6.2　他励直流发电机的运行特性45

2.6.3　并励直流发电机46

2.7　直流电动机47

2.7.1 直流电机的可逆原理47

2.7.2　基本平衡式48

2.7.3　工作特性51

2.8　直流电动机的机械特性52

2.8.1　机械特性的一般表达式52

2.8.2　固有机械特性52

2.8.3　人为机械特性54

2.8.4　串励电机的机械特性56

2.8.5　复励电机的机械特性57

2.9　直流电机换向的改进措施57

2.10　航空直流启动发电机59

小结61

思考题与习题63

第3章　他励直流电动机的运行66

3.1　他励直流电动机的启动66

3.1.1　降压启动66

3.1.2　电枢回路串电阻启动66

3.2　他励直流电动机的调速67

3.2.1　调速方法67

3.2.2　调速的性能指标72

3.2.3　调速方式75

3.2.4　调速方式与负载性质的匹配76

3.3　他励直流电动机四象限运行80

3.3.1　电动运行80

3.3.2　反接制动过程81

3.3.3　能耗制动82

3.3.4　倒拉反转运行84

3.3.5　回馈制动（再生制动）84

3.4　电力拖动系统的过渡过程89

3.4.1　他励直流电动机过渡过程的数学分析89

3.4.2　机电时间常数的性质91

3.4.3　他励电动机考虑电枢电感的启动过渡过程92

小结94

思考题与习题95

4.1　变压器的工作原理、分类及结构98

4.1.1　单相变压器的工作原理98

第4章　变压器98

4.1.2　单相变压器的基本结构99

4.1.3　变压器的分类和额定数据101

4.2　单相变压器的空载运行102

4.2.1　空载运行时的物理现象102

4.2.2　空载电势分析103

4.2.3　空载电流分析105

4.2.4　空载等值电路和矢量图107

4.3.1　负载运行时的电磁关系108

4.3　单相变压器的负载运行108

4.3.2　负载运行时的等值电路109

4.3.3　相对单位制112

4.4　试验和参数测定113

4.4.1　短路试验113

4.4.2　空载试验113

4.5　外特性与效率114

4.5.1　外特性和电压调整率114

4.6　三相变压器115

4.5.2　电磁功率和效率115

4.6.1　铁心结构116

4.6.2　绕组连接法及其组别116

4.6.3　三相变压器空载电势波形118

4.7　特殊变压器120

4.7.1 自耦变压器121

4.7.2　电压互感器122

4.7.3　电流互感器122

小结123

思考题与习题124

第5章 交流电机的绕组电势和磁势127

5.1　交流绕组及其感应电势127

5.1.1　绕组电势127

5.1.2　60°/120°相带绕组136

5.1.3　谐波电势的特征140

5.2.1　单相绕组的脉振磁势142

5.2　交流绕组的磁势142

5.2.2　三相绕组的旋转磁势150

5.2.3 高次空间谐波磁势156

5.2.4　双重绕组技术157

小结159

思考题与习题160

6.1 三相异步电动机的结构与基本原理162

6.1.1　三相异步电动机的结构162

第6章　异步电动机的运行原理162

6.1.2　基本工作原理165

6.1.3　航空异步电动机的型号及其额定数据166

6.2　转子静止时的分析167

6.2.1　转子绕组开路167

6.2.2　转子绕组短路170

6.3　转子转动时的分析173

6.3.1　定、转子的磁势关系173

6.3.3　基本平衡式、等值电路和矢量图175

6.3.2　转动转子变为静止转子175

6.3.4　笼型转子的特点176

6.3.5　试验和参数测定178

6.4　三相异步电动机的机械特性180

6.4.1　功率转换关系180

6.4.2　电磁转矩182

6.4.3　机械特性和工作特性188

6.4.4　电磁转矩实用公式190

6.4.5　空间高次谐波对异步电动机的影响191

小结193

思考题与习题194

第7章 异步电动机的各种运行方式分析197

7.1　异步电动机的启动特性197

7.1.1　直接启动197

7.1.2　降压启动198

7.1.3　深槽和双笼型异步电动机199

7.2.1　反接制动200

7.1.4　串接变阻器启动200

7.2　异步电动机的制动特性200

7.2.2　能耗制动201

7.2.3　回馈制动203

7.3　异步电动机的调速特性205

7.3.1　变极调速206

7.3.2　变频调速210

7.3.3　转子电路外接电阻调速210

7.3.4　非正弦电源对异步电动机的影响211

小结215

思考题与习题215

第8章 同步电动机的运行原理216

8.1　同步电机的基本工作原理和结构216

8.1.1　基本工作原理216

8.1.2　基本结构218

8.1.3　航空同步发电机的结构特点219

8.1.4　同步电机的额定值220

8.2　同步电动机的电枢反应221

8.2.1 电枢电流？与反电势E0同相221

8.2.2 电枢电流？滞后于反电势E0一个锐角ψ（ψ＜0）222

8.2.3 电枢电流？超前于反电势E0一个锐角ψ（ψ＞0）224

8.3　电压平衡式、同步电抗和矢量图225

8.3.1 电压平衡式和同步电抗225

8.3.2　同步电动机的矢量图227

8.4　功角特性和有功功率调节229

8.4.1　功角特性229

8.4.2　有功功率调节和静态稳定231

8.5　无功功率调节和V形曲线234

8.5.1　无功功率调节234

8.5.2　V形曲线236

8.6　同步电动机的启动237

8.7　反应式同步电动机238

8.8.1　d,q,0坐标系统239

8.8　同步电动机的数学模型239

8.8.2　同步电动机的基本电磁关系241

8.8.3　电磁式同步电动机的数学模型244

8.8.4　永磁同步电动机的数学模型246

小结247

思考题与习题248

9.1　单相异步电动机250

9.1.1　基本工作原理250

第9章　微特电机250

9.1.2　等值电路251

9.1.3　启动和调速252

9.2　两相伺服电动机255

9.2.1　功用、结构及特点255

9.2.2　机械特性和控制特性257

9.3　异步测速发电机259

9.4　自整角机260

9.4.1　力矩式自整角机系统261

9.4.2　控制式自整角机系统264

9.5　旋转变压器265

9.5.1 正、余弦旋转变压器266

9.5.2　无刷旋转变压器268

9.5.3　误差和精度等级269

9.6　无刷直流电动机270

9.6.1　结构和工作原理271

9.6.2　基本公式273

9.6.3　机械特性和调节特性275

9.6.4　航空航天应用276

9.7　永磁同步伺服电动机277

9.7.1　基本结构和工作原理277

9.7.2　矢量图和功角特性278

9.8　磁滞电动机279

9.8.1　结构和工作原理279

9.8.2　机械特性和特点281

9.9.1　反应式步进电机282

9.9　步进电机282

9.9.2　永磁式步进电机285

小结286

思考题与习题287

第10章　小型电机调速系统288

10.1　直流电动机调速系统288

10.1.1　直流电动机的PWM控制288

10.1.2　闭环调速系统静特性290

10.1.3　系统的动态结构292

10.2　无刷直流电动机调速系统294

10.2.1　无刷直流电动机动态数学模型294

10.2.2　系统的控制方法296

10.2.3　调速系统299

10.2.4　航空双通道无刷直流电动机调速系统300

10.3　永磁同步电动机调速系统303

10.3.1　调速原理304

10.3.2　调速系统结构305

10.3.3　航空双通道永磁同步电动机调速系统308

10.4　笼型电动机变频调速系统310

10.4.1　变频调速控制方法310

10.4.2　SPWM静止逆变器313

10.4.3　转速开环变频调速系统317

10.5　笼型电动机矢量控制调速系统319

10.5.1　异步电动机的数学模型319

10.5.2　矢量控制变换基本方程式324

10.5.3　矢量控制系统结构326

10.6　开关磁阻电机调速系统329

10.6.1　SR电机结构和工作原理330

10.6.2　电流波形分析333

10.6.3　控制方式336

10.6.4　航空开关磁阻启动／发电机系统（SR-S/G系统）340

小结341

思考题与习题342

11.1.1 电动机的发热过程343

11.1 电动机的发热与冷却过程343

第11章 电动机的功率选择343

11.1.2　电动机的冷却过程345

11.2　电动机的额定功率与运行方式345

11.2.1 电动机的允许温升345

11.2.2　电动机的工作方式346

11.2.3　连续工作方式下电动机的额定功率347

11.2.4　短时工作方式下电动机的额定功率348

11.2.5　周期性断续工作方式下电动机的额定功率349

11.3　电动机额定功率的选择349

11.3.1　电动机额定功率选择的步骤350

11.3.2　负载功率计算350

11.3.3　常值负载时电动机额定功率的选择351

11.3.4　负载变化时电动机额定功率的预选与发热校核354

11.3.5　等效转矩法校核发热时弱磁段转矩的修正356

小结358

思考题与习题359