電機(jī)的穩(wěn)態(tài)模型、測(cè)試及設(shè)計(jì)
定 價(jià)：125 元
叢書名：現(xiàn)代電機(jī)典藏系列
- 作者：[羅馬尼亞] 揚(yáng)·博爾代亞（Ion Boldea） [美] 盧西恩·尼古拉·圖特拉（Lucian Nicolae Tutelea ）
- 出版時(shí)間：2022/9/1
- ISBN：9787111710363
- 出 版 社：機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TM3
- 頁(yè)碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：
- 開本：16開
本書重點(diǎn)討論電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的相關(guān)內(nèi)容。全書共6章,涵蓋電機(jī)的共性問(wèn)題、電力變壓器、機(jī)電能量轉(zhuǎn)換原理、直流電機(jī)、感應(yīng)電機(jī)、同步電機(jī)。每一章后面都附有思考題和答案。電機(jī)學(xué)是電氣工程專業(yè)的核心課程之一。本書可作為電機(jī)方向的教材，或作為電機(jī)研發(fā)、設(shè)計(jì)的參考書。
本書的特點(diǎn)是每一章內(nèi)容都盡量貼近工程實(shí)際，將理論分析和實(shí)踐緊密結(jié)合在一起。本書可作為高等學(xué)校電氣工程和自動(dòng)化專業(yè)及其他機(jī)電類、自動(dòng)化類專業(yè)的教學(xué)用書，也可供有關(guān)工程技術(shù)人員、研究生和教師參考。
電機(jī)學(xué)是電氣工程專業(yè)的核心課程之一。每一章后面都附有思考題和答案。本書的特點(diǎn)是每一章內(nèi)容都盡量貼近工程實(shí)際，將理論分析和實(shí)踐緊密結(jié)合在一起。本書可作為高等學(xué)校電氣工程和自動(dòng)化專業(yè)及其他機(jī)電類、自動(dòng)化類專業(yè)的教學(xué)用書，也可供有關(guān)工程技術(shù)人員、研究生和教師參考。
電機(jī)是一種機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置，其中，發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。電機(jī)的工作狀態(tài)是可逆的，它們可以很容易地從發(fā)電狀態(tài)切換到電動(dòng)狀態(tài)。
能源對(duì)現(xiàn)代生活至關(guān)重要，可以用于加熱/冷卻，可以用于制造各種工業(yè)和家用電器，還可以用于運(yùn)輸貨物和人員。電能是清潔能源，易于遠(yuǎn)距離傳輸，并且易于通過(guò)電力電子技術(shù)進(jìn)行電能變換，因此電能非常適合用于溫度（熱量）和運(yùn)動(dòng)控制。
發(fā)電機(jī)（除了燃料電池、光伏板和蓄電池）是幾乎所有發(fā)電廠的電能來(lái)源。它們由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，如水輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，以及風(fēng)力或波浪渦輪機(jī)。
另一方面，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)在所有工業(yè)中都是必需的，可以提高生產(chǎn)效率，節(jié)約能源，減少污染。
由電力電子通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器（Digital Signal Processor,DSP）進(jìn)行數(shù)字控制的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域中，從高架起重機(jī)到人員和貨物的搬運(yùn)，從內(nèi)燃機(jī)到混合動(dòng)力電動(dòng)汽車，從家用電器到信息產(chǎn)品。電機(jī)的功率可以從單機(jī)幾百M(fèi)W到不足1W。家用電器、汽車、船舶、飛機(jī)、機(jī)器人、臺(tái)式計(jì)算機(jī)和筆記本電腦，以及手機(jī)之中，都有一個(gè)或多個(gè)電機(jī)。
本書內(nèi)容
本書旨在全面介紹傳統(tǒng)電機(jī)和新電機(jī)，涵蓋以下內(nèi)容：
1）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；
2）穩(wěn)態(tài)建模和性能；
3）初步設(shè)計(jì)和測(cè)試。
如何使用這本書
本書涵蓋三個(gè)學(xué)期的教學(xué)內(nèi)容（一個(gè)學(xué)期的本科課程和兩個(gè)學(xué)期的研究生課程），包括上面列出的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、穩(wěn)態(tài)建模和性能，以及初步設(shè)計(jì)和測(cè)試（第1章到第6章）。
這三個(gè)部分是相互獨(dú)立的，整書盡量統(tǒng)一符號(hào)。本書包括許多給出計(jì)算過(guò)程和數(shù)值答案的例子，所列出的思考題都給出了提示，以便于求解。
讀者人群
本書適用于所有對(duì)發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的開發(fā)、設(shè)計(jì)、測(cè)試和制造感興趣的電氣工程和機(jī)械工程的學(xué)生以及工業(yè)研發(fā)工程師。
章節(jié)內(nèi)容
第1章是對(duì)這一課程的介紹，討論了電能的消耗及電機(jī)的應(yīng)用；列舉了變壓器、電機(jī)的基本類型；分析了電機(jī)原理、功率等級(jí)和典型應(yīng)用；介紹了zui新的電機(jī)分析方法。
第2章全面介紹了單相和三相電力變壓器。給出了幾個(gè)例子，內(nèi)容包括拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、穩(wěn)態(tài)建模、性能和測(cè)試、瞬態(tài)分析和初步的電磁設(shè)計(jì)方法。
第3章研究了主要類型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)和直線電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程。
第4章包含直流和交流有刷電機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、穩(wěn)態(tài)建模，以及在發(fā)電/電動(dòng)/制動(dòng)狀態(tài)的運(yùn)行特性。
第5章和第6章包含三相（和單相）感應(yīng)電機(jī)和同步電機(jī)（采用永磁或直流勵(lì)磁轉(zhuǎn)子）的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、穩(wěn)態(tài)建模、各種運(yùn)行狀態(tài)（電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)）下的性能，以及電機(jī)的初步設(shè)計(jì)方法。
本書提供了對(duì)電機(jī)的“全面”覆蓋，這一點(diǎn)從詳盡的計(jì)算機(jī)仿真程序可見一斑。 本書的許多內(nèi)容已經(jīng)在課堂上使用了好幾年，而且在持續(xù)改進(jìn)。
本書已經(jīng)盡量介紹了現(xiàn)有的電機(jī)參數(shù)、建模和特性的實(shí)用表達(dá)式，力求使本書能直接應(yīng)用于研發(fā)現(xiàn)代（分布式）電力系統(tǒng)和基于電力電子運(yùn)動(dòng)控制的電機(jī)工業(yè)。
目錄
譯者序
原書前言
第1章概述1
1.1電能與電機(jī)1
1.2變壓器和電機(jī)的基本類型4
1.3損耗與效率10
1.4物理極限與額定值12
1.5額定銘牌15
1.6分析方法17
1.7電機(jī)發(fā)展歷程與前沿技術(shù)17
1.8總結(jié)19
1.9思考題20
參考文獻(xiàn)21
第2章變壓器24
2.1帶鐵心的交流繞組和變壓器原理25
2.2電機(jī)中的磁性材料及其損耗29
2.2.1磁化曲線和磁滯回線29
2.2.2永磁體31
2.2.3軟磁材料中的損耗32
2.3導(dǎo)體與趨膚效應(yīng)35
2.4單相和三相變壓器的組成部件39
2.4.1鐵心40
2.4.2繞組42
2.5單相變壓器的磁鏈和電感45
2.5.1層式繞組的漏感47
2.5.2交疊式繞組的漏感48
2.6考慮鐵耗的單相變壓器電路方程49
2.7穩(wěn)態(tài)與等效電路51
2.8穩(wěn)態(tài)空載運(yùn)行（I2=0）/實(shí)驗(yàn)2.152
2.8.1空載時(shí)的磁路飽和55
2.9穩(wěn)態(tài)短路模式/實(shí)驗(yàn)2.256
2.10單相變壓器的負(fù)載穩(wěn)態(tài)運(yùn)行/實(shí)驗(yàn)2.358
2.11三相變壓器的聯(lián)結(jié)62
2.12三相變壓器空載的特殊情形65
2.12.1空載電流不對(duì)稱65
2.12.2三柱鐵心一次側(cè)聯(lián)結(jié)66
2.13三相變壓器的一般方程67
2.13.1電感測(cè)量/實(shí)驗(yàn)2.468
2.14三相變壓器帶不平衡負(fù)載的穩(wěn)態(tài)/實(shí)驗(yàn)2.569
2.15三相變壓器并聯(lián)運(yùn)行72
2.16變壓器的瞬態(tài)74
2.16.1電磁（R，L）瞬態(tài)75
2.16.2浪涌電流瞬態(tài)/實(shí)驗(yàn)2.676
2.16.3空載突然短路（V′2=0）/實(shí)驗(yàn)2.777
2.16.4峰值短路電流下的受力77
2.16.5靜電（C，R）超快瞬態(tài)79
2.16.6防過(guò)電壓靜電瞬態(tài)保護(hù)措施82
2.17儀器用互感器82
2.18自耦變壓器83
2.19電力電子變壓器和電感器85
2.20變壓器初步設(shè)計(jì)實(shí)例87
2.20.1規(guī)格87
2.20.2設(shè)計(jì)需求87
2.20.3磁路尺寸確定87
2.20.4繞組尺寸88
2.20.5損耗和效率90
2.20.6空載電流90
2.20.7有源材料重量91
2.20.8等效電路91
2.21總結(jié)92
2.22思考題93
參考文獻(xiàn)95
第3章能量轉(zhuǎn)換原理與電機(jī)類型96
3.1電機(jī)中的能量轉(zhuǎn)換96
3.2電磁轉(zhuǎn)矩和齒槽轉(zhuǎn)矩（零電流激勵(lì)時(shí)的永磁轉(zhuǎn)矩）97
3.3無(wú)源轉(zhuǎn)子電機(jī)98
3.4有源轉(zhuǎn)子電機(jī)101
3.4.1轉(zhuǎn)子側(cè)直流且定子側(cè)交流101
3.4.2轉(zhuǎn)子側(cè)和定子側(cè)均為交流102
3.4.3直流（永磁）定子和交流轉(zhuǎn)子103
3.5固定磁場(chǎng)（電刷-換向器）電機(jī)104
3.6旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步電機(jī)105
3.7直線電機(jī)106
3.8總結(jié)111
3.9思考題112
參考文獻(xiàn)112
第4章直流電機(jī)：穩(wěn)態(tài)分析113
4.1概述113
4.1.1定子和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)113
4.2直流電機(jī)電樞繞組116
4.2.1單疊繞組舉例：Ns=16，2p1=4117
4.2.2單波繞組舉例：Ns=9，2p1=2119
4.3電刷—換向器121
4.4定子勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的氣隙磁密122
4.5空載磁化曲線舉例123
4.6永磁體氣隙磁密和電樞反應(yīng)舉例127
4.7換向過(guò)程130
4.7.1交流勵(lì)磁電刷—換向繞組133
4.8電動(dòng)勢(shì)134
4.9等效電路和勵(lì)磁方式136
4.10他勵(lì)（或永磁體勵(lì)磁）有刷直流電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)/實(shí)驗(yàn)4.1136
4.11有刷直流電機(jī)穩(wěn)態(tài)分析和轉(zhuǎn)速控制方法/實(shí)驗(yàn)4.2138
4.11.1調(diào)速方法140
4.12串勵(lì)有刷直流電機(jī)/實(shí)驗(yàn)4.3145
4.12.1起動(dòng)方法和調(diào)速方法147
4.13串勵(lì)有刷交直流兩用電機(jī)148
4.14電刷—換向器電機(jī)測(cè)試/實(shí)驗(yàn)4.4150
4.14.1永磁有刷直流電機(jī)的損耗、效率和齒槽轉(zhuǎn)矩151
4.15永磁有刷直流汽車電機(jī)的初步設(shè)計(jì)算例153
4.15.1定子結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)154
4.15.2轉(zhuǎn)子槽和繞組設(shè)計(jì)155
4.16總結(jié)157
4.17思考題159
參考文獻(xiàn)161
第5章感應(yīng)電機(jī)：穩(wěn)態(tài)分析162
5.1引言：應(yīng)用和拓?fù)?62
5.2基本結(jié)構(gòu)162
5.3交流分布式繞組164
5.3.1交流分布式繞組的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)165
5.3.2簡(jiǎn)單的單層分布式繞組（q≥1，整數(shù)）167
5.3.3簡(jiǎn)單的雙層三相分布式繞組（q為整數(shù)）168
5.3.4每極每相槽數(shù)q為整數(shù)時(shí)的磁動(dòng)勢(shì)空間諧波169
5.3.5實(shí)用的三相交流單層分布式繞組173
5.3.6變極交流三相分布式繞組176
5.3.7兩相交流繞組177
5.3.8籠型轉(zhuǎn)子繞組179
5.4感應(yīng)電機(jī)的電感181
5.4.1主電感181
5.4.2漏感182
5.5轉(zhuǎn)子鼠籠折算到定子185
5.6繞線式轉(zhuǎn)子折算到定子185
5.7三相感應(yīng)電機(jī)方程186
5.8三相感應(yīng)電機(jī)的對(duì)稱穩(wěn)態(tài)188
5.9理想空載運(yùn)行/實(shí)驗(yàn)5.1190
5.10靜止的感應(yīng)電機(jī)（s=1）/實(shí)驗(yàn)5.2192
5.11電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行（轉(zhuǎn)軸自由無(wú)阻礙）/實(shí)驗(yàn) 5.3195
5.12電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行（1＞s＞0）/實(shí)驗(yàn) 5.4197
5.13并網(wǎng)發(fā)電（n＞f 1/p1, s＜0）/實(shí)驗(yàn) 5.5197
5.14自主發(fā)電機(jī)模式（s＜0）/實(shí)驗(yàn)5.6198
5.15電磁轉(zhuǎn)矩與電動(dòng)機(jī)特性200
5.16深槽式和雙籠式轉(zhuǎn)子204
5.17附加（空間諧波）轉(zhuǎn)矩205
5.18起動(dòng)方法208
5.18.1直接起動(dòng)(籠型轉(zhuǎn)子)208
5.18.2降低定子電壓209
5.18.3附加轉(zhuǎn)子電阻起動(dòng)210
5.19調(diào)速方法211
5.19.1繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制212
5.20不對(duì)稱電壓215
5.21定子一相開路舉例216
5.22轉(zhuǎn)子一相開路舉例219
5.23電容器裂相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)220
5.24直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)224
5.24.1直線感應(yīng)電機(jī)中的端部和邊緣效應(yīng)225
5.25感應(yīng)電機(jī)的實(shí)時(shí)測(cè)試與虛擬負(fù)載測(cè)試/實(shí)驗(yàn)5.7229
5.26感應(yīng)電機(jī)初步電磁設(shè)計(jì)實(shí)例230
5.26.1磁路231
5.26.2電路234
5.26.3參數(shù)235
5.26.4起動(dòng)電流和轉(zhuǎn)矩238
5.26.5臨界轉(zhuǎn)差率和轉(zhuǎn)矩238
5.26.6激磁電抗Xm以及鐵心損耗piron239
5.26.7空載和額定電流I0、In240
5.26.8效率與功率因數(shù)241
5.26.9結(jié)束語(yǔ)241
5.27總結(jié)242
5.28思考題244
參考文獻(xiàn)24
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