本书主要介绍了各类常用电机的基本结构、工作原理、特性、控制方法，以及如何正确选择与使用各类拖动电机与控制电机。在突出电机基本原理、基本方法和基本运行控制规律的同时，本书适当注重电机作为系统中控制、执行元件时的功能。在电动机的选择一章中增加电机标准和电机质量判别、分析等内容，明确电动机选用的质量依据，适应工程实际应用要求并反映电机行业发展现状。

前 言 当前， 工业电气自动化技术发展十分迅速， 为专业及基础教学带来了许多新的内容; 另一方面， 高等教育教学改革要求在主要教学内容基本不变的情况下， 减少部分教学课 时。为此，需要对原有课程的知识体系进行整体优化、 科学协调、 结构重组， 以压缩原有内容和所占学时， 在保证课程内涵基本不变的情况下进行精选和提炼， 同时补充本专业最新的科技知识。 电机与电力拖动是一门重要的专业基础课， 也是学生专业素质形成的关键性课程， 具 有对象具体、 理论性强、 较为抽象， 同时与工程实践密切相关的特点。编者根据培养2 1世纪工程应用型人才的需要， 结合课程变化和教学改革的要求， 总结多年来本课程的教学成果， 从加强能力培养出发， 结合注重基础知识以及面向实际应用等原则， 进行了本书的编写工作。 本教材按高等工业学校工业电气自动化专业教学指导委员会《电机原理及拖动》教学大 纲编写， 主要压缩了原电机学中与结构和制作工艺有关的一些内容， 而将《电机学》和 《电力拖动基础》中的电机特性融为一体。这样在保证了《电机与电力拖动基础教程》这门重要的专业基础课的主要内容和基本要求不被削弱的同时，缩短了部分学时。 全书共9章， 主要内容包括磁路及动力学基础知识、直流电机、直流电动机的运行与电力拖动、变压器、三相异步电动机、三相异步电动机的电力拖动、同步电机、特种电机、交流拖动系统电动机的质量与选择。每章的重点内容均配有例题， 后面有小结和习题。本书重点讲述了各种电动机的工作原理、 分析方法及电动机的静、 动态特性， 内容由浅入深、 重点突出。本书的主要特点在于: 结合多年教学经验， 对教学重点、 难点部分不吝笔墨地详细阐述，或者从新的角度进行了简化分析， 利于学生自学; 增加了电机学基础知识的介绍， 起到基础课到专业基础课的过渡作用; 结合工程实践经验， 增加了电机的质量分析等内容， 使得学生具备一定的解决工程实际问题的能力; 反映了电机领域最新的研究进展， 介绍了开关磁阻电动机及其驱动系统;书中尽量采用国家标准与行业习惯用法。 本书绪论、 第2、 5、 9章由南通大学羌予践编写， 第1章由南通大学高宁宇编写， 第 3章由常州工学院邹一琴编写， 第4、 8章由南通大学秦岭编写， 第6、 7章由宁波工程学院包蕾编写， 全书由羌予践统稿并担任主编。 本书由苏州科技学院沈振平老师主审， 沈老师对全书进行了十分认真的审阅和修改，并提出了许多宝贵意见。高宁宇进行了部分章节的绘图和计算机处理， 并提供了部分习题的答 案。在本书编写过程中，南通大学电气工程学院的老师们给予了大力支持。在此， 一并表示 衷心的感谢。 由于编者水平有限， 经验不足， 书中难免有不少缺点和错误， 敬请读者批评指正。 编者 2008年5月 序 言 随着世界经济一体化的进程，我国已成为世界最大的加工基地和制造基地，尤其是长江三角洲地区更为突出，已有近百家名列世界五百强的企业落户该地区，带动了该地区经济突飞猛进的发展，同时也为就业创造了广阔的前景。企事业单位对应用型本科人才的需求多了，但要求也提高了。这就对工程教育的发展提出了新的挑战，同时也提供了新的发展机遇。 在此形势下，国家教育部近年来批准组建了一批以培养应用型本科人才为宗旨的高等院 校，同时举办了多次“应用型本科人才培养模式研讨会”，对应用型本科教育的办学思想和发展定位进行初步探讨。并于2002年在全国高等院校教学研究中心立项，成立了21世纪中国 高等学校应用型人才培养体系的创新与实践课题组，有十几所应用型本科院校参加了课题 组的研究，取得了多项研究成果，并于2004年结题验收。我们就是在这种形势下，组织了多所应用型本科院校编写本系列教材，以适应国家对工程教育的新要求，满足培养素质高、能力强的应用型本科人才的需要。 工程强调知识的应用和综合，强调方案优缺点的比较并做出论证和合理应用。这就要求 我们对应用型本科人才的培养实施与之相配套的培养方案和培养模式，采用具有自身特点的 教材。同时，避免重理论、轻实践、工程教育“学术化”的倾向;避免在工程实践能力的培养中，轻视学生个性及创新精神的培养;避免工程教育在实践中与社会经济、产业的发展脱节。为使我国应用型人才培养适应社会发展的新形势，我们必须开拓进取、努力改革。 组织编写本系列教材，有利于应用型人才培养所需要的、富有特色的本科教材的建设。 本系列教材的编写原则如下。 1. 确保基础 在内容安排上，本系列教材确保学生掌握基本的理论基础，满足本科教学的基本要求。 2. 富有特色 围绕培养目标，以工程应用为背景，通过理论与实践相结合，构建应用型本科教育系列教材特色。在融会贯通本科教学内容的基础上，挑选最基本的内容、方法和典型应用，将有关技术进步的新成果、新应用纳入教学内容，妥善处理传统内容的继承与现代内容的引进;在保持本科教学基本体系的前提下，处理好与交叉学科的关系，并按新的教学系统重新组织;在注重理论与实践相结合的基础上，注入工程概念，包括质量、环境等诸多因素对工程的影响，突出特色、强化应用。 3. 精选编者，保证质量 参编院校根据编委会要求推荐了一批具有丰富工程实践经验和教学经验的教师参加编写工作。本系列教材的许多内容都是在优秀教案、讲义的基础上编写的，并由主编全文统稿，以确保教材质量。 本系列教材的编写得到了电子工业出版社的大力支持。他们为编好这套教材做了大量认 真细致的工作，为教材的出版提供了许多有利条件，在此深表感谢! 编委会

绪论 0.1 电能与电机 0.1.1 电能的特点及应用 0.1.2 电机的概念及发展 0.2 电机及电力拖动系统 0.3 本课程的内容与学习方法 第1章 磁路及动力学基础知识 1.1 磁路和磁路基本定律 1.1.1 描述磁场的基本物理量 1.1.2 电磁感应定律 1.1.3 全电流定律 1.1.4 磁路及磁路欧姆定律 1.1.5 磁路的基尔霍夫定律 1.2 铁磁材料及其特性 1.2.1 铁磁材料的高导磁性 1.2.2 磁滞与磁滞损耗 1.2.3 涡流与涡流损耗 1.3 电力拖动系统的动力学基础 1.3.1 电力拖动系统的运动方程式 1.3.2 多轴电力拖动系统转矩及飞轮矩的折算 1.3.3 电力拖动系统的负载特性 1.3.4 电动机的机械特性及电力拖动系统稳定运行的条件 小结 习题 第2章 直流电机 2.1 直流电机的基本工作原理 2.1.1 直流发电机的工作原理 2.1.2 直流电动机的基本工作原理 2.1.3 直流电机的可逆性 2.2 直流电机的结构 2.3 直流电机的铭牌数据 2.4 直流电机的空载磁场 2.4.1 直流电机的励磁方式 2.4.2 直流电机空载磁场的分布 2.4.3 磁路分析 2.4.4 直流电机的磁化曲线 2.4.5 气隙磁通密度的分布 2.5 直流电机的电枢绕组 2.5.1 直流电机电枢绕组的基础知识 2.5.2 单叠绕组 2.5.3 单波绕组 2.6 直流电机的负载磁场及电枢反应 2.7 感应电动势和电磁转矩的计算 2.7.1 感应电动势的计算 2.7.2 电磁转矩的计算 2.8 直流发电机 2.8.1 直流发电机的基本平衡方程 2.8.2 他励直流发电机的运行特性 2.8.3 并励直流发电机的运行特性 2.9 直流电动机 2.9.1 直流电动机的基本方程式 2.9.2 直流电动机的工作特性 2.10 直流电机的换向 2.10.1 换向过程 2.10.2 换向元件中的电动势 2.10.3 换向元件中电流变化的规律 2.10.4 改善换向的措施 2.10.5 环火及补偿绕组 小结 习题 第3章 直流电动机的运行与电力拖动 3.1 直流电动机的机械特性 3.1.1 机械特性的一般表达式 3.1.2 固有机械特性 3.1.3 人为机械特性 3.1.4 固有机械特性的绘制 3.2 直流电动机的起动 3.2.1 直接起动 3.2.2 降电压起动 3.2.3 电枢回路串入电阻起动 3.3 直流电动机的调速 3.3.1 调速指标 3.3.2 电枢回路串入电阻调速 3.3.3 改变电源电压调速 3.3.4 改变励磁磁通调速 3.4 直流电动机的制动 3.4.1 能耗制动 3.4.2 反接制动 3.4.3 回馈制动运行 小结 习题 第4章 变压器 4.1 变压器的类别、 基本结构、 额定值 4.1.1 变压器的主要类别 4.1.2 变压器的基本结构 4.1.3 变压器的额定值 4.2 变压器的空载运行 4.2.1 变压器空载运行时的工作原理 4.2.2 正方向的规定 4.2.3 变压器空载运行时电压平衡方程式及相量图 4.2.4 变压器空载运行时的等效电路 4.3 变压器的负载运行 4.3.1 变压器负载运行时的工作原理 4.3.2 正方向的规定 4.3.3 变压器负载运行时的磁动势平衡方程式 4.3.4 变压器负载运行时的电压平衡方程式 4.4 变压器的等效电路及相量图 4.4.1 变量代换法 4.4.2 Τ形等效电路及相量图 4.4.3 Γ形等效电路和简化等效电路 4.5 变压器的参数测定 4.5.1 变压器的空载试验 4.5.2 变压器的短路试验 4.6 标幺值 4.7 变压器的运行特性 4.7.1 外特性和电压变化率 4.7.2 效率和效率特性 4.8 三相变压器 4.8.1 三相变压器的磁路系统 4.8.2 三相变压器的电路系统 4.9 特种变压器 4.9.1 自耦变压器 4.9.2 电压互感器和电流互感器 小结 习题 第5章 三相异步电动机 5.1 三相异步电动机的结构、 类别、 铭牌 5.1.1 三相异步电动机基本结构 5.1.2 三相异步电动机的铭牌数据 5.2 三相异步电动机的工作原理 5.2.1 旋转磁场的产生原理 5.2.2 三相异步电动机的基本工作原理 5.2.3 三相异步电动机的运行状态 5.3 三相异步电动机的绕组 5.3.1 交流绕组的构成原则 5.3.2 三相单层绕组 5.3.3 三相双层绕组 5.4 三相异步电动机的磁动势 5.4.1 整距线圈的磁动势 5.4.2 整距线圈的线圈组磁动势 5.4.3 短距线圈的线圈组磁动势 5.4.4 单相绕组的磁动势 5.4.5 三相绕组的磁动势 5.5 三相异步电动机的电动势 5.5.1 导体中的感应电动势 5.5.2 线圈的电动势 5.5.3 线圈组的电动势 5.5.4 相电动势和线电动势 5.5.5 电动势中的谐波分量 5.6 三相异步电动机的电磁分析 5.6.1 三相异步电动机空载时的电磁关系 5.6.2 三相异步电动机的转子磁动势 5.6.3 三相异步电动机负载时的电磁关系 5.6.4 三相异步电动机负载时的方程式 5.7 三相异步电动机的等效电路及相量图 5.7.1 定子、 转子交流耦合电路之间的频率折算 5.7.2 定子、 转子交流耦合电路之间的绕组折算 5.7.3 三相异步电动机的等效电路和相量图 5.8 三相异步电动机的功率和转矩 5.9 三相异步电动机的参数测定 5.10 三相异步电动机的工作特性 小结 习题 第6章 三相异步电动机的电力拖动 6.1 三相异步电动机的机械特性 6.1.1 机械特性的参数表达式 6.1.2 机械特性的实用表达式 6.1.3 三相异步电动机的固有机械特性 6.1.4 三相异步电动机的人为机械特性 6.2 三相笼型异步电动机的起动 6.2.1 直接起动 6.2.2 降压起动 6.2.3 三相笼型异步电动机起动性能的改善 6.3 绕线型三相异步电动机的起动 6.3.1 转子串频敏变阻器起动 6.3.2 转子回路串电阻分级起动 6.4 三相异步电动机的软起动 6.4.1 软起动的主电路 6.4.2 软起动方式 6.5 三相异步电动机的调速 6.5.1 改变转差率调速 6.5.2 变极调速 6.5.3 变频调速 6.6 三相异步电动机的制动 6.6.1 能耗制动 6.6.2 反接制动 6.6.3 回馈制动 6.6.4 软停车与软制动 小结 习题 第7章 同步电机 7.1 同步电机的基本结构与运行状态 7.1.1 同步电机的基本结构 7.1.2 同步电机的运行状态 7.1.3 铭牌数据 7.2 同步电机的工作原理 7.2.1 同步发电机的工作原理 7.2.2 电枢反应 7.2.3 同步电动机的工作原理 7.3 同步电动机的电压方程式与相量图 7.3.1 同步电动机的电压方程式 7.3.2 同步电动机的电动势相量图 7.4 同步电动机的功率、 转矩及功角特性 7.4.1 功率与转矩平衡关系 7.4.2 电磁功率和转矩表达式及功角特性 7.4.3 稳定运行区和负载能力 7.5 同步电动机的工作特性和V形曲线 7.5.1 工作特性 7.5.2 V形曲线 7.6 同步电动机的起动 7.6.1 辅助电动机起动法 7.6.2 异步起动法 7.6.3 变频起动法 小结 习题 第8章 特种电机 8.1 单相异步电动机 8.1.1 结构特点 8.1.2 单相异步电动机的工作原理 8.1.3 单相异步电动机的起动方法 8.2 伺服电动机 8.3 测速发电机 8.4 步进电动机 8.4.1 步进电动机的结构和分类 8.4.2 反应式步进电动机的工作原理 8.5 旋转变压器 8.5.1 基本结构 8.5.2 正余弦旋转变压器的工作原理 8.5.3 线性旋转变压器的工作原理 8.6 自整角机 8.6.1 基本结构和分类 8.6.2 控制式自整角机的工作原理 8.6.3 力矩式自整角机的工作原理 8.7 开关磁阻电动机 8.7.1 开关磁阻电动机驱动系统的组成 8.7.2 开关磁阻电动机的工作原理 小结 习题 第9章 交流拖动系统电动机的质量与选择 9.1 电动机的选择内容 9.2 电动机额定容量选择 9.2.1 电动机的发热过程 9.2.2 电动机的冷却过程 9.2.3 电动机的工作制 9.2.4 电动机的容量选择与过载能力 9.2.5 电动机额定容量的选择方法 9.3 三相异步电动机质量的试验分析 9.3.1 电动机的试验项目 9.3.2 电动机的质量性能试验测定方法 9.3.3 电动机质量的工程判别方法 小结 习题 参考文献