《電機學》

《電機學》

電機學課程是高等學校電氣類專業的一門重要技術基礎課,課程的特點是理論性強、概念抽象、專業性特徵明顯,它涉及的基礎理論和知識面較廣,牽涉電、磁、熱、機械等綜合知識。

基本信息

內容簡介

《電機學(第2版)》可作為高等學校電氣工程及其自動化專業主幹課電機學的教材,也可供其他相關專業本科生、研究生學習,還可作為從事電機運行和製造的工程技術人員參考用書。

目錄

第二版前言
第一版前言
主要符號表
第一章緒論
第一節概述
第二節電機的磁路和磁路定律
第三節電機的電磁基本理論
第四節電機的製造材料
小結
思考題
習題
第一篇變壓器
第二章變壓器的基本作用原理與理論分析
第一節電力變壓器的基本結構和額定值
第二節變壓器空載運行
第三節變壓器負載運行
第四節標麼值
第五節參數測定方法
第六節變壓器的運行性能
小結
思考題
習題
第三章三相變壓器及運行
第一節三相變壓器的磁路
第二節三相變壓器的連線組
第三節三相變壓器繞組連線法及其磁路系統對電動勢波形的影響
第四節變壓器的並聯運行
小結
思考題
習題
第四章三相變壓器的不對稱運行及瞬態過程
第一節對稱分量法
第二節三相變壓器的各序阻抗及其等效電路
第三節三相變壓器Yyn連線單相運行
第四節變壓器二次側突然短路時的瞬態過程
第五節變壓器空載合閘時的瞬態過程
小結
思考題
習題
第五章電力系統中的特種變壓器
第一節三繞組變壓器
第二節自耦變壓器
第三節互感器
小結
思考題
習題
第二篇交流電機的共同問題
第六章交流電機繞組及其感應電動勢
第一節旋轉電機的基本作用原理
第二節交流繞組
第三節繞組的感應電動勢
第四節諧波電動勢及其削弱方法
小結
思考題
習題
第七章交流繞組的磁動勢
第一節概述
第二節單相繞組的磁動勢
第三節對稱三相電流流過對稱三相繞組的基波磁動勢
第四節不對稱三相電流流過對稱三相繞組的基波磁動勢
第五節三相繞組磁動勢的空間諧波分量和時間諧波分量
小結
思考題
習題
第八章電機的發熱和冷卻
第一節電機的額定容量
第二節電機的發熱
第三節電機的散熱
小結
思考題
第三篇異步電機
第九章異步電機的理論分析與運行特性
第一節異步電機的基本結構
第二節異步電機的運行狀態和磁場
第三節三相異步電機的等效電路
第四節異步電機的參數
第五節異步電動機的功率平衡式和轉矩平衡式
第六節異步電動機的機械特性及穩定運行條件
第七節異步電動機的工作特性
小結
思考題
習題
第十章三相異步電動機的起動和調速
第一節起動電流和起動轉矩
第二節諧波轉矩及其對起動的影響
第三節籠型異步電動機的起動
第四節籠型異步電動機的調速
第五節繞線轉子異步電動機的起動和調速
小結
思考題
習題
第十一章單相異步電動機及異步電機的其他運行方式
第一節三相異步電動機在不對稱電壓下運行
第二節單相異步電動機
第三節異步發電機
第四節異步電機的制動運行
小結
思考題
習題
第四篇同步電機
第十二章同步電機的基本理論和運行特性
第一節同步電機的結構
第二節同步電機的勵磁系統
第三節同步電機的空載運行
第四節對稱負載時的電樞反應
第五節隱極同步發電機的分析方法
第六節凸極同步發電機的分析方法
第七節電樞繞組的漏抗
第八節同步發電機的空載、短路和負載特性
第九節同步發電機的參數及測定
第十節同步發電機的穩態運行特性
小結
思考題
習題
第十三章同步發電機在大電網上運行
第一節同步發電機的並聯運行
第二節隱極同步發電機的功角特性
第三節凸極同步發電機的功角特性
第四節同步發電機的有功功率調節
第五節無功功率的調節和V形曲線
第六節同步電動機與同步補償機
第七節同步發電機的進相運行
小結
思考題
習題
第十四章同步發電機的不對稱運行
第一節同步電機各序阻抗與等效電路
第二節同步發電機的單相穩定短路
第三節同步發電機的兩相穩定短路
小結
思考題
習題
第十五章同步電機的突然短路與振盪
第一節同步發電機突然短路的物理過程
第二節同步電機的瞬態電抗和超瞬態電抗
第三節三相突然短路電流
第四節同步電機振盪的物理概念
小結
思考題
習題
第五篇直流電機
第十六章直流電機的基本原理和電磁關係
第一節直流電機的基本結構
第二節直流電樞繞組
第三節直流電機的磁場和電樞反應
第四節電樞繞組的感應電動勢和電壓、功率平衡方程式
第五節電樞繞組的電磁轉矩和轉矩平衡方程式
小結
思考題
習題
第十七章直流發電機和直流電動機
第一節自勵發電機的電壓建起
第二節直流發電機的運行特性
第三節直流電動機的機械特性和工作特性
第四節直流電動機的起動和調速
第五節直流電機的換向和改善換向的方法
小結
思考題
習題
參考文獻
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前言

本書第二版是在第一版的基礎上,為了適應我國現代化建設和教學改革的需要,根據電氣工程及其自動化專業新的教學大綱的要求,電機學教材內容需要整合和不斷更新。為此,我們進行了第二版的修訂工作。
第二版電機學教材繼承原教材的體系和風格,仍以電機電磁基本理論為基礎,突出重點,以穩態運行性能分析為主線,闡述變壓器,異步電機,同步電機和直流電機等四類電機的基本原理和分析方法。微特電機涉及面寬,品種多,原理各異,將另設課程。
修訂時,增刪或改寫了部分內容,更改了個別插圖,梳理了部分習題和思考題。增加了電機節能內容,在有關章節中強調以下問題:如何提高交直流電機和變壓器的效率,仔細分析電機各種損耗,使用新型導磁、導電材料,減少損耗提高效率;如何減少各種運行狀態的能量消耗,改善運行環境,建立電機和變壓器經濟運行的理念,運用合理的運行方式,使用調速,調電壓方法達到電機系統節能的效果。
由於各院校普遍壓縮本課程學時(約100學時),原有內容偏多,本書將一些內容列為選學,有關章節前標有“*”,可以簡單介紹,不作教學基本要求,具有靈活性。教材只是藍本,提供本課程比較準確而豐富的素材,使讀者能開卷受益。教學中各校情況不同,要求不一,供使用者參考選用。
本書的習題與思考題內容比較寬泛,初學者有一定難度,為此,與本書配套,編寫出版了“電機學習題解析”一書,該書有大量思考題和計算題的解答,還包括套用MATLAB解題。
本書仍由東南大學胡虔生教授,胡敏強教授合作編著。胡虔生教授負責統稿。全書由清華大學邱阿瑞教授和天津大學劉承榆教授擔任主審,兩位教授對本書初稿進行了認真的評閱,提出許多非常寶貴的意見和建議,對此編者深表由衷感謝!
本書第一版出版四年,已印刷8次,印數2.5萬冊,其間評為電力行業精品教材,被多所高等學校選作教材,得到廣大讀者的歡迎和支持,東南大學電機學國家級精品課程組老師在使用和修改教材中給予大力支持和無私的幫助,修訂過程中廣泛聽取各方面的意見,得到東南大學黃學良教授,周建華教授和黃允凱副教授等的大力協助,再次表示誠摯的謝意。。書中難免還會存在一些不妥和錯誤,殷切希望讀者指正。
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精彩書摘

第二篇 交流電機的共同問題
第八章 電機的發熱和冷卻
第一節 電機的額定容量
電機是一種變換能量形式的機器。它一方面有功率輸人,另一方面有功率輸出,在能量轉換過程中同時產生功率損耗,各種損耗最後都轉化為熱能,因而使電機各部分的溫度升高。對於鐵磁材料和導電材料,通常在200℃以下的環境中使用不會顯著影響其電磁性能和機械性能,但是絕緣材料的耐熱性能較低,它是電機中較易損壞的部分,直接影響電機的使用壽命,絕緣材料的老化是一種化學變化,包括緩慢氧化和突然固化,並導致機械耐力和介醞度的下降,絕緣材料的壽命與它的工作溫度有關,以8級絕緣為例,每當工作溫度超出規定限值約10℃,它的使用壽命將縮短一半。為了保證電機正常使用年限(一般為10~20年),對各種絕緣材料都規定有極限容許溫度,這也間接規定了電機的工作狀況。
電機的額定容量即額定功率。發電機的額定功率是指銘牌上規定的符合定額的輸出電功率電動機的額定功率是指軸端輸出的機械功率。當電機運行時,如果各種電量(如電壓、電流、頻率等)與機械量(如轉速、轉矩等)都符合技術標準規定的數值,則此種運行情況稱為額定運行情況。在額定情況下運行,各種功率損耗也都有一定的數值。損耗將使電機蠢熟,如在每單位時間內損耗產生的熱量大於發散的熱量,電機的溫度將升高,直到雙方達到熱平衡為止,此時電機溫度比環境溫度或冷卻介質溫度高,它們之間相差的溫度黧數稱為電機的溫升。

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