电机学 (第三版) 李发海朱东起编著 科学出版社 2001
前 言 为了适应社会主义市场经济和科学技术发展的要，培养面向2引世纪具有更强造庄 性的高新科技人才，高等学校电工学科的原有专业正在合并为统一的宽口径专业 气工程及其自动化专业，《电机学》作为宽口径专业的一门专业基础课，在学时比原来有 所制诚的情况下，负为多门后继课程打好坚实基础的任务，为此对教学内容进行了调 整.为配合教学内容的变化，我们对199]年第二版《电机学》进行了全面修订和改写 《电机学》第三版是根据新的教学大钢，吸收种技发展成果，集中多羊的教学经验重 新编写而成的。本书力求做到内容精选，重点突出，力创新，适合教半 全书仍以电 机的三相、对称、稳态为主进行分析，重点闲迷各类电机的基本概念、基本理论和基本 分析方法。对电机的非正常运行只作物理瓶念的闸述，不作定量分析，全书基本保留了 第二版教材的体亲，在各篇内容上均作了一些删减、更新。考虑到直流电机在工业上的 实际应用减少，其内容剧减较多，并去掉了“特殊直流电机”及“整流供电的直流电动 机”一童。在交流电机中刑去“同步电机的扳荡舞、“交道电机的拼耗、就事、发热和冷 却”二为了引导学生更好地学习“电机学”课程，增写了“绪论”， 为了后续专业课 程的需要，增加了“同步电机的派克方程”一章，另外，将同步电机和异步电机共网的 理论问题：交流绕如及电动势、磁动势的分析，单独增设为第三篇。全书共五高二十七 幸，葛幅比第二版减少约1/4.为了学生能更好地理解和掌握电机学的主要内客， 提高分 析和解决问题的能力，与本书配套出版《电机学习题集及题解》. 清华大学电机教研组一重视教材建设，自1964年科学出版社出版幸名海数投主编 的《电机学》以来，累计出版爱行已达30余万新.为了适应教学需要，于1982年由科 学出版社出版了新版电机学，即由李发海、陈汤铭、郑逢时、张麟征、朱东起编写的 《电机学》第一版，已印刷了三次，在全国表材评比中，曹获机械委颂发的全国高等学校 机电、兵工类优秀教材二等，该书被多所普通高等学校和成人高等学校选作教材，受 到广大读者的欢迎.1991年经过修订，由科学出版社出版了《电机学》第二版，已印刷 了四 第 二版共印刷了七次，印数近4万册 本书由李发海、朱东起教授主编并审定.李发海编写了第一至第六幸及第二十二至 第二十七章：朱东起编写了绪论及第七至第二十章；孙旭东（工学博士）副教投编写了第 二十一，并通谈了全，对文稿和插图进行了整理和校订，对穑中的名调、术语和 号进行了统一，教研组有关藏师也对本书提供了宝青惠见。由于作者水平有限，本书难 免有缺点和错误，欢迎读者批评指正 编著者 2000年1月于清华园 .i
第二版前言 清华大学电机装研组历来重視电机学教材建设。早在60年代初，在教研组自编《电 机学》讲义的基础上，由章名海教主编的《电机学》（上、下册），于1964年由科学出 (社出版，从而改变了学生只有翻译载材的局面，该书被很多院校选作教科书使用，裁 止到70年代末，已累计出版发行了30多万册.进入80年代，为了造应科学技术的发履 并根据教研组多年的教学经验，编著者编写了新的《电机学》（上、下骑），1982年仍由 科学出版社出版。编写孩书的指导思怒是：力求选材适当，内容全面，重点突出：注意 来统性和理论联亲实际；在论述上力求由浅入深，循序渐进，富于启发，便于读者理解、 事握和运用.该书出版后同样受到读者的欢迎，至1988年已印刷三次，均已售缺。在1987 年全国教材评比中，获机械委领发的全国高等学校机电、兵工类优秀牧材二等奖. 近年来，为了造应我国社会主义现代化建设发展和改草开救对人才培养的要求，高 等学较的强电类专业拓宽了专业面，在教学计划中增设了拉制理论、电力电子学、计 机技术、信息技术等方面的新课程，电机学课程的教学时间有较多的剂诚。为了更好地 配合教学内容的变化，使学生有一本适合自学的教材，我们1982年版的《电机学》进 行了全面修订改写. 本书第二保留了原版教材的体，削了原版材中的特殊变压器、精殊电机以 及与电机设计关亲密切的绕组、参数计算、发热冷中等方面的内容。本书着重阐述各类 电机的共同性问题，重点救在对称稳态运行的基本电磁规律及机电能量转换的分析，突 出电机学分析工具和分析方法的介绍及应用，使读者通过学习本书，能掌摄电机的基本 理论和基本分析方法，有能力解决所远到的各种实际电机问题，经全面修订改写后，全 书篇幅比第一版减少约四分之一，并将原来的上、下两册合并为一册 这次全面修订改写是在装学攻革的进程中进行的。由于编著者水平的局很，加之时 问仓促，书中难免还会存在一些餐误和不买之处，欢迎选用本书作教材的任课教师和广 大读者批评指正， 编著者 1990年7月于清华园 出
第一版前言 根据多年来清华大半电机教研组在教学方面的经验，并为造适应目前科学技术的发晨， 编写了本书。 全书分上、下两册。上册包括变压器和直流电机，下带包格同步电机和异步电机 本书可作为电机亲各专业的电机学教材参考书，书中主要闲述变压器、直流电机 同步电机和异步电机的运行原理、分析方法和运行特性，限于篇幅，对其他类型电机和 一些非基本问题未加论述在编写边程中力求作到循序渐进，由浅入深，物理概念清楚 对电机的基本原理及分析工具、分新方法作了详细的阐述.在交流电机郁分，突出用时 空向量图来进行分析，目的是使读者在概念上加深对电机内部的电候规律的理解。此外 还有一些较深入戏生产发展凝出来的新内容。 本书是由李发海、陈汤铭、郑逢时、张裤征、朱东起合编的，李发海同志负青全书 内容与符号的统一，以及文字的修改和登理等工作.全书由高景德教校投审阅。在编写过 程中教研组的其他同志提供了许多宝青意见，在此向他们深表谢意. 由干水平有限，书中不安和错误之处在所难免，希望谈者批评指正 编著者 1981年7月于清华 .iv
前言 第二版前言 第一版前言 绪论 50-1电机在国民经济中的作用 多-2电机的分类 2 $0-3电机学课程性质及学习方法 5c-4 电机学中常用的电工定律 第一篇变压器 第一章变压器的用途、分类与结构. 6 $1】变压舞的用途与分类 多1-2电力变压器的主要结构部件 苓1-3变压器的发热与温升 8 514 变压器的颜定据 思考题 10 10 第二章变压器的运行分析 11 2-1 变压器各电磁量正方向 52-2 变压船空载运行+ 323变压器负我运行. 19 82.4 标么值. 30 25 变压器参数的测定 82-6 变压器的运行性能 3 39 习 。40 第三章 三相变压器. 导3-1概述. ￡32三相变压器的磁路系统· 53-3 变压器的联结组标号 33-4 三相变压器空裁运行电动势波形 5 思考题.* 习级. 第四章 变压器的并联运行 尊4】椴述. ￡42变压器变比不等并联运行 50
S4-3变压器联结组标号对并联运行的影响. 61 84.4 并联运行变压器的负载分配. 1 思考题 62 习题 第五章三绕组变压器和自耦变压器. 64 85-1述 64 85-2 三绕组变压器 95- 自耦变压器“ 68 思考题. 73 习明+ 74 第六章变压器的过渡过程 76 $5-1 述 76 §6-2过电流现象*. 76 S6-3过电压现象. 82 思考题 82 习题 82 第二篇直流电机 第七章直流电机的用途、基本工作原理与结构 S7-1直流电机及其用途. 83 ￡7-2直流电机的基本工作原理 44 83 $7-3直流电机的主琴结构 思考 92 第八章直流电机的磁路和磁化特性 982 空载时气隙磁通度分布曲线 苓8-3励磁磁动势和过化特性曲线+. 思考题 习现. 95 第九章 直流电机的电枢绕组 98 S92电枢绕组的一般知识. 59-3单叠绕组 100 单波绕组 102 95 其他型式电枢绕组简介 04 §96直流电机电框绕组的感应电动势 号97直流电机电枢绕组的电磁转矩“ 107 思考斯 108 109 第十章 直流发电机 10 10-1概述. 110
10-2 直流发电机的运行原理 11 $10-3直流发电机的电枢反应 母10-4首流发电机的坛行特性 116 愚考题. 121 第十 章 直流电动机. 123 母11-1概述 123 景】1-2直流电动机的运行原理， 811-3 直流电动机的工作特性和机械特性 11-4 直流电动机的起动. 129 s11-5 直流电动机的调速.4**4. 811-6 直流电动机的电磁制动· 134 思考原， 137 138 第十二章 直流电机的换向. 141 812-1 将术， 141 12-2换向元件电流分析 142 512-3 换向时产生火花的原因 S12- 改善换向的措施+*. 146 思考 148 .148 第三篇交流电机的绕组电动势和磁动势 第十三章交流电机的绕组和电动势. 149 13-1 交流电机的工作原理，对绕组的基本要求. 4149 5132 三相单层集中整距经组 153 813-3 三相单层分布绕组“. 161 多134二阳型唱杂布短阳修组. 167 5135货楼波电动热、分数糖绕组简介 171 思考题 175 习题： 175 第十四章交流电枢绕组的磁动势. 180 14-1单层集中距绕组的一相磁动势. 180 等4-2 单层集中整距绕组的三相磁动势 186 814-3 三相双层分布短距绕组的磁蓟势 5144椭圆形磁动势. 194 思考题. 196 197 第四篇同步电机 第十五章同步电机的基本类型与结构. 4200 §15-1同步电机的用途 200
多15-2同步电机的基本类型与结构 思考 .20g 习题· 20 第十大章同步电机的基本电磁关系. 206 16.1 同步发申机的空截运行 162 对称负载时的电根反应 211 516-3 隐极可步发电机的磁动势电动势相矢量图和电动势相址图 214 等16-4凸极同步发电机的双反应理论及电动势相量图.： 225 S16-5电压调整率及负载下励磁磁动势的求祛. 230 思老. 231 习题 23 第十七章同步发电机的运行特性. 236 1？】同步发电机的空、短整特性和同申抗的测定. 236 17-2 同步发电机零功事因数负载特性及普梯尔电抗的测定 240 517-3 同步发电机的外特性和调整特性 S17-4转差法和敢出转子法求参数. 244 思考题. 247 247 第十八章 同步发电机的并联运行， 250 6181报术， 250 8182并联合月的条件与方法. 251 8183 同步发电机并联运行的理论基础. 2 18 有功功率的调节和静态稳 259 s18-5 并联运行时无功功率的调节 V形曲线 26 思考题. 267 题. 268 第十九章 同步电动机 271 271 5192同步电动机的运行原理 271 81同步电动机的起动 277 19-4 同步补偿机 考题.+ 习夏+ 28 第二十章同步电机的非正常运行. 284 820-1 慨述 284 20-2 不对所运行的相序方程和等效电路 285 520-3 几种不对蔬趋茶缅路的分折 285 920-d 角序和零座数的 293 20-1 不对称运行对同步电机的影聘 9则 §20-6超导体闭合回路磁链守恒定则 2 §207同步发电机空载时三相突然短路的分析 520-8突然短路与同步电机及电力系统的关系： 305 .viii
思考题 308 习题 308 第二十一章同步电机的派克方程. 310 21-1同步电机的磁徒方程和电压方程. 521-2 同步电机的派克方程 21-3 派克方程的应用.“ 322 思考题.4. 325 习题4n .325 第五篇异步电机 第二十二章三相异步电动机的结构和基本工作原理.326 $221异步电动机的用途与分类. 822.2 三相异步电动机的结构 322-3 三相异步电动机的辆定值 522-4 三相异步电动机的简单工作原理.+ 328 330 330 第二十三章三相异步电动机的运行原理. 33 §23-1三相异步电动机转子不转、转子绕组开路时的电戳关系. 331 苓23-2三相异步电动机转子堵转时的电磁关系. 823-3 三异步动机子旋转时的电共系.， 34 思考题 35 习题 352 第二十四章异步电动机的功率、转矩与运行性能. 356 924 三相异步电动机的功率与转矩关系 4444356 24- 三相异步电动机的机械性 358 824-3三相异步电动机的工作转性. 365 §24-4三相异步电动机参数的测定 358 思考恩. 习题 371 第二十五章三相异步电动机的起动 373 25-1三相异步电动机的直接起动*.+. 373 825-2 4444*44444 374 s25-3 动转矩的三相笼型异步电动机 37 525-4绕线型三相异步电动机的起动 37g 思者瓶： 题 381 第二十六章 三相异步电动机的调速 383 景26-1概述 389 S26-2改变定子电压调速. 383 S263转子回路串接电阻调速 381 526-4变极调速 385 ix
苓26-5变频调澳.+.4.386 526-6电磁调速弹步电动机（电發转差离合器调速）.388 .389 习题 38g 第二十七章 三相异步电机的其他运行方式.一 391 S27-1三相异步发电机. 。.。301 多27-2感应调压器 393 想考题 习题. 395