电机与变压器及其应用

出版说明

前　言

项目1　直流电机 1

任务1. 1　认识直流电机 2

1. 1. 1　直流电机简介 2

1. 1. 2　直流电机的工作原理 2

1. 1. 3　直流电机的基本结构 4

1. 1. 4　直流电机的额定值 7

任务1. 2　直流电机的共同理论 8

1. 2. 1　直流电机的电枢绕组 9

1. 2. 2　直流电机的磁场 15

1. 2. 3　直流电机中的换向 19

1. 2. 4　直流电机的电枢电动势和电磁

转矩 23

任务1. 3　直流发电机的运行分析 24

1. 3. 1　直流发电机的励磁方式 24

1. 3. 2　直流发电机的基本方程式 25

1. 3. 3　他励直流发电机的运行特性 27

1. 3. 4　并励直流发电机 28

任务1. 4　直流电动机的运行分析 30

1. 4. 1　直流电动机的励磁方式 31

1. 4. 2　直流电动机的基本方程式 31

1. 4. 3　直流电动机的工作特性 33

1. 4. 4　他励直流电动机的机械特性 35

任务1. 5　直流电动机的应用 38

1. 5. 1　直流电动机的起动 39

1. 5. 2　他励直流电动机的调速 41

1. 5. 3　他励电动机的制动 47

1. 5. 4　串励直流电动机的调速简介———

PWM 调速器 52

任务1. 6　直流电机常见故障分析 53

1. 6. 1　直流电动机常见故障及原因

分析 53

1. 6. 2　直流电动机故障处理方法 54

1. 6. 3　直流发电机常见故障及其处理

方法 56

实训1. 1　直流电机的拆装 57

实训1. 2　验证直流电动机的起动、调速、

反转和制动 60

思考题与习题1 63

项目2　变压器 66

任务2. 1　认识变压器 67

2. 1. 1　变压器简介 67

2. 1. 2　变压器的基本结构 68

2. 1. 3　变压器的分类 74

2. 1. 4　变压器的额定值 75

任务2. 2　变压器的基本工作原理分析 79

2. 2. 1　变压器的空载运行 79

2. 2. 2　变压器的负载运行 86

任务2. 3　变压器的参数测定和标幺值 92

2. 3. 1　变压器的参数测定 92

2. 3. 2　标幺值 94

任务2. 4　变压器的运行特性 98

2. 4. 1　变压器的外特性和电压变化率 98

2. 4. 2　效率特性 99

任务2. 5　三相变压器 102

2. 5. 1　三相变压器的磁路系统 102

2. 5. 2　三相变压器的电路系统 104

2. 5. 3　变压器的并联运行 108

任务2. 6　特殊用途的变压器 114

2. 6. 1　自耦变压器 114

2. 6. 2　三绕组变压器 117

2. 6. 3　互感器 119

任务2. 7　配电变压器常见故障分析 121

2. 7. 1　变压器故障检查 121

2. 7. 2　变压器的故障处理 122

实训2. 1　变压器的空载实验和短路

试验 123

实训2. 2　变压器绕组同名端的判定 125

思考题与习题2 126

项目3　异步电动机 128

任务3. 1　认识三相异步电动机 129

·Ⅵ

3. 1. 1　三相异步电动机的分类 129

3. 1. 2　三相异步电动机的基本结构 129

3. 1. 3　三相异步电动机的铭牌 131

3. 1. 4　三相异步电动机的定子绕组

接线 133

3. 1. 5　三相异步电动机的工作原理 135

任务3. 2　三相交流电机的绕组 138

3. 2. 1　交流绕组的基本概念 138

3. 2. 2　三相异步电动机绕组展开图

画法 140

任务3. 3　三相交流电机的磁场 145

3. 3. 1　单相绕组的磁场 145

3. 3. 2　三相绕组的磁场 150

任务3. 4　三相异步电动机的运行 151

3. 4. 1　正弦磁场下交流绕组的感应

电动势 151

3. 4. 2　高次谐波磁场下交流绕组的感应

电动势 153

3. 4. 3　三相异步电动机的电压方程 155

3. 4. 4　三相异步电动机的等效电路 156

3. 4. 5　三相异步电动机的功率和转矩

平衡方程式 159

任务3. 5　三相异步电动机的参数测定和

工作特性 160

3. 5. 1　绝缘电阻测定 160

3. 5. 2　绕组直流电阻的测定 160

3. 5. 3　转子开路电压的测定 160

3. 5. 4　空载试验 161

3. 5. 5　堵转试验 162

3. 5. 6　耐压试验 163

3. 5. 7　三相异步电动机的工作特性 163

任务3. 6　三相异步电动机的机械特性 164

3. 6. 1　电磁转矩的表达式 164

3. 6. 2　三相异步电动机的机械特性 165

任务3. 7　三相异步电动机的应用 168

3. 7. 1　三相异步电动机的起动 168

3. 7. 2　三相异步电动机的调速 173

3. 7. 3　三相异步电动机的制动 177

任务3. 8　单相异步电动机 179

3. 8. 1　单相异步电动机的结构 180

3. 8. 2　单相异步电动机的工作原理 182

3. 8. 3　单相异步电动机的分类 183

任务3. 9　异步电动机的常见故障分析 185

3. 9. 1　三相异步电动机常见故障分析 186

3. 9. 2　三相异步电动机常见故障现象及

原因 187

3. 9. 3　单相异步电动机常见故障 189

实训3. 1　三相异步电动机的拆装 189

实训3. 2　三相异步电动机的检测 192

思考题与习题3 195

项目4　同步电机 197

任务4. 1　认识同步电机 197

4. 1. 1　同步电机的基本类型 198

4. 1. 2　同步电机的基本结构 200

4. 1. 3　同步电机的额定值及主要系列 203

任务4. 2　同步电机的电枢反应 204

4. 2. 1　同步发电机的空载运行 204

4. 2. 2　同步发电机的电枢反应 207

任务4. 3　三相同步发电机的稳态分析 213

4. 3. 1　隐极式同步发电机的稳态分析 214

4. 3. 2　凸极式同步发电机的稳态分析 215

任务4. 4　三相同步发电机的功率和

转矩 218

4. 4. 1　功率平衡方程式 218

4. 4. 2　转矩平衡方程式 219

4. 4. 3　同步发电机稳态的功角特性 219

任务4. 5　三相同步发电机的运行特性 221

4. 5. 1　空载特性 222

4. 5. 2　短路特性 222

4. 5. 3　外特性和调节特性 223

任务4. 6　同步发电机的并联运行 224

4. 6. 1　并联运行的优点 225

4. 6. 2　并联运行的条件 225

4. 6. 3　并联投入的方法 226

4. 6. 4　有功功率和无功功率的调节 228

任务4. 7　三相同步电动机和同步

调相机 233

4. 7. 1　同步电机的可逆性原理 234

4. 7. 2　同步电动机 235

4. 7. 3　同步调相机 240

4. 7. 4　永磁同步电动机 241

实训4. 1　三相同步发电机的参数测定 244

实训4. 2　三相同步发电机的并网运行 248

思考题与习题4 251

项目5　控制电机 253

任务5. 1　伺服电动机 253

5. 1. 1　直流伺服电动机 254

5. 1. 2　交流伺服电动机 260

任务5. 2　测速发电机 270

5. 2. 1　直流测速发电机 271

5. 2. 2　交流测速发电机 276

任务5. 3　步进电动机 280

·Ⅶ

5. 3. 1　认识步进电动机 280

5. 3. 2　反应式步进电动机的工作原理 282

5. 3. 3　步进电动机的运行特性 282

5. 3. 4　步进电动机的主要技术指标 283

5. 3. 5　步进电动机的驱动控制 284

任务5. 4　自整角机 288

5. 4. 1　认识自整角机 288

5. 4. 2　控制式自整角机的工作原理 289

5. 4. 3　力矩式自整角机的工作原理 295

5. 4. 4　自整角机的主要技术指标 296

任务5. 5　旋转变压器 297

5. 5. 1　认识旋转变压器 298

5. 5. 2　正余弦旋转变压器的工作原理 301

5. 5. 3　旋转变压器的主要技术指标 303

5. 5. 4　线性旋转变压器的工作原理 303

任务5. 6　新型控制电机介绍 304

5. 6. 1　超声波电机 304

5. 6. 2　无刷直流电动机 306

5. 6. 3　直线电机 308

5. 6. 4　开关磁阻电动机 310

任务5. 7　控制电机的应用举例 313

5. 7. 1　直流测速发电机的应用 313

5. 7. 2　伺服电动机在数控机床中的

应用 314

5. 7. 3　力矩式自整角机在位置测量中

的应用 314

5. 7. 4　控制式自整角机在火炮发射角

控制系统中的应用 315

5. 7. 5　旋转变压器的典型应用 316

5. 7. 6　开关磁阻电动机在数控压力机上

的应用 317

思考题与习题5 318

参考文献 320

本书共分5个项目、36个任务及8个实训内容，主要以稳态运行为主进行分析，重点阐述了各类电机与变压器的基本概念、基本理论和基本分析方法，对新技术和应用以及电机与变压器的常见故障与维修作了介绍，并精选了典型的例题和难易程度不同的思考题及习题，加深对重要知识的理解。

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