本书为“十二五” 普通高等教育本科规划教材､山东省精品课程教材，是高等学校电气工程类专业“电机学” 课程的教学用书。全书共11 章，前8 章为电机的稳态分析，包括: 电机的基本原理､变压器､直流电机､交流电机的共同问题､感应电机､同步电机､特殊电机､电机的发热与冷却；后3 章为电机的动态分析与控制，包括: 直流电机的动态分析与运动控制､感应电机的动态分析与矢量控制､同步电机的动态分析与矢量控制。
本书可作为高等学校电气工程及相关专业的教材，还可供有关科技人员参考。
本书配有电子课件等教学资源，向采用本书的授课教师免费提供，需要者可登录机工教育服务网(www.cmpedu.com) 下载。
前言
本书为“十二五” 普通高等教育本科国家级规划教材､山东省精品课程教材，是高等学校电气工程类专业“电机学” 课程的教学用书。本书第1､2 版分别于2009 年､2013 年出版，第3 版是在第2 版基础上修订而成。全书共11 章，前8 章为电机的稳态分析，包括:电机的基本原理､变压器､直流电机､交流电机的共同问题､感应电机､同步电机､特殊电机､电机的发热与冷却；后3 章为电机的动态分析与控制，包括: 直流电机的动态分析与运动控制､感应电机的动态分析与矢量控制､同步电机的动态分析与矢量控制。本书可作为高等学校电气工程及相关专业的教材，还可供有关科技人员参考。
为便于读者自主学习和复习，本书每章附有习题，扫描二维码可查看习题解答。
本书由山东大学王秀和教授､孙雨萍教授､王建民教授､李光友教授､徐衍亮教授和刘志珍教授共同编写。王秀和任主编，孙雨萍任副主编。王秀和编写了第1､7､8 章，孙雨萍编写了第4､5 章，王建民编写了第9､10､11 章，李光友编写了第6 章，徐衍亮编写了第2章，刘志珍编写了第3 章。
本书由沈阳工业大学张凤阁教授主审。张凤阁教授对本书提出了许多宝贵意见，编者对此表示衷心的感谢。
在本书的编写过程中，得到了山东大学电机电器研究所各位老师的大力支持和帮助，在此一并致谢。
由于编者水平有限，书中疏漏和不妥之处在所难免，敬请读者批评指正。
编 者
于山东大学
目录
前 言
第1 篇 电机的稳态分析
第1 章 电机的基本原理………………… 2
1.1 概述………………………………… 2
1.2 磁场与磁路………………………… 3
1.3 铁磁材料的特性…………………… 9
1.4 电感和磁场储能…………………… 15
1.5 机电能量转换的基本原理…………… 17
习题…………………………………… 22
第2 章 变压器………………………… 25
2.1 变压器的基本工作原理和结构……… 25
2.2 变压器的空载运行………………… 27
2.3 变压器的负载运行………………… 32
2.4 变压器等效电路参数的测定………… 40
2.5 标幺值…………………………… 44
2.6 三相变压器的磁路系统与联结组………… 46
2.7 变压器的运行特性………………… 53
2.8 变压器的并联运行………………… 57
2.9 特殊变压器………………………… 60
2.10 三相变压器的不对称运行………… 66
习题…………………………………… 71
第3 章 直流电机……………………… 74
3.1 直流电机的工作原理､结构和额定值………… 74
3.2 直流电机的电枢绕组……………… 78
3.3 直流电机的磁场…………………… 84
3.4 直流电机的感应电动势和电磁转矩…… 88
3.5 直流发电机的基本方程与运行特性…… 90
3.6 直流电动机的基本方程与运行特性……… 95
3.7 直流电动机的起动和调速………… 101
3.8 直流电机的换向…………………… 105
3.9 特殊直流电机…………………… 108
习题…………………………………… 113
第4 章 交流电机的共同问题………… 116
4.1 交流绕组的基本概念……………… 116
4.2 三相双层绕组…………………… 117
∗4.3 三相单层绕组……………………… 123
4.4 正弦磁场下交流绕组的感应电动势…… 125
4.5 感应电动势中的谐波及其削弱方法…… 130
4.6 正弦电流下单相绕组的磁动势……… 134
4.7 正弦电流下对称三相绕组的旋转磁动势……… 140
4.8 非正弦电流下交流绕组的磁动势……… 146
习题…………………………………… 146
第5 章 感应电机……………………… 148
5.1 感应电机的结构…………………… 148
5.2 感应电机的工作原理和运行状态…… 150
5.3 三相感应电动机的磁动势和磁场……… 153
5.4 三相感应电动机的基本方程､相量图和等效电路…… 157
5.5 三相感应电动机的参数测定……… 164
5.6 笼型转子参数的计算……………… 166
5.7 感应电动机的功率关系､功率方程和转矩方程……… 169
5.8 感应电动机的电磁转矩及机械特性……… 171
5.9 感应电动机的工作特性及其计算………… 174
5.10 感应电动机的起动及深槽和双笼电机………… 178
5.11 感应电动机的调速……………… 184
5.12 特殊感应电动机………………… 188
5.13 感应电动机在不对称电压下的运行分析…… 193
习题…………………………………… 195
第6 章 同步电机……………………… 197
6.1 同步电机的基本结构和运行状态……………… 197
6.2 同步发电机的空载磁场和电枢反应……… 202
6.3 隐极同步发电机的电压方程､相量图和等效电路…… 206
6.4 凸极同步发电机的电压方程和相量图……… 209
6.5 同步发电机的功率方程､转矩方程和功角特性………… 213
6.6 同步发电机参数的测定…………… 217
6.7 同步发电机的运行特性…………… 223
6.8 同步发电机与电网的并联运行……… 227
6.9 同步电动机与同步补偿机………… 235
6.10 同步发电机的不对称运行………… 243
6.11 同步发电机的三相突然短路……… 248
6.12 永磁同步电机…………………… 256
习题…………………………………… 259
第7 章 特殊电机……………………… 262
7.1 步进电动机……………………… 262
7.2 开关磁阻电机…………………… 267
7.3 力矩电机………………………… 269
7.4 磁滞电动机……………………… 270
7.5 超导电机………………………… 273
7.6 超声波电机……………………… 275
习题…………………………………… 278
第8 章 电机的发热与冷却…………… 279
8.1 电机的发热与温升………………… 279
8.2 电机的散热……………………… 282
8.3 电机的工作制､定额与额定容量……… 284
8.4 电机的冷却……………………… 286
习题…………………………………… 289
第2 篇 电机的动态分析与控制
第9 章 直流电机的动态分析与运动控制……… 294
9.1 直流电机的动态方程……………… 294
9.2 他励直流电动机的框图和传递函数………… 295
9.3 他励直流电动机起动过程的分析…… 298
9.4 直流电动机的运动控制…………… 300
习题…………………………………… 313
第10 章 感应电机的动态分析与矢量控制……… 314
10.1 三相坐标系中感应电机的动态方程………… 314
10.2 坐标变换与空间矢量…………… 319
10.3 两相坐标系中感应电机的动态数学模型………… 331
10.4 三相感应电动机
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