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出版者:中央广播电视大学出版

作者:周绍英

出品人:

页数:190

译者:

出版时间:1994-2

价格:14.10元

装帧:

isbn号码:9787304010409

丛书系列:

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• 电机
• 拖动
• 电力拖动
• 电气工程
• 电机学
• 控制工程
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• 电机控制

《电机与拖动（下册）》 内容梗概 《电机与拖动（下册）》一书是电机及其驱动系统研究领域的深度探索，聚焦于现代工业生产中至关重要的交流电机与直流电机及其拖动系统的理论、设计、应用与控制。本书在前一册的基础上，进一步拓展和深化了对各类电机的机理分析，并着重阐述了与电机性能紧密相关的拖动系统设计、故障诊断与维护等关键技术，旨在为读者提供一套系统、全面且具有实践指导意义的专业知识体系。 第一部分：交流电机及其拖动系统 本部分详细剖析了交流电机，尤其是感应电机和同步电机的工作原理、结构特点、性能参数及实际应用。 第一章：异步感应电机的深入分析 结构与原理回顾与拓展： 在回顾异步电机基本结构（定子、转子）和电磁感应原理的基础上，深入探讨了笼型感应电机的等效电路参数的确定方法，包括空载试验、短路试验的详细步骤及数据分析，以及如何基于这些参数精确计算电机的性能（如转矩-转速特性、效率、功率因数）。对于绕线型感应电机，则着重分析了转子外部电阻对启动性能和调速性能的影响，并介绍了几种增加转子串电阻的常用方法。 多相与特殊类型感应电机： 详细介绍了三相感应电机的运行原理，并对比分析了其优于单相感应电机的性能优势。此外，还涉及了双馈感应电机（DFIG）在风力发电等领域的应用，以及串极电机、迟滞电机等特殊结构的感应电机，阐述了它们的独特构造和适用场合。 感应电机的运行特性与损耗分析： 深入分析了不同负载下感应电机的转矩-转速特性曲线，重点讲解了起动转矩、最大转矩、堵转转矩等关键参数的意义及其影响因素。详细剖析了感应电机的主要损耗（铜损、铁损、机械损耗、杂散损耗），并提供了减小损耗、提高效率的工程实践建议，如采用优质硅钢片、优化绕组设计、改进散热等。 第二章：异步感应电机的调速技术 转子串电阻调速： 详细讲解了绕线型感应电机通过在转子回路中串联电阻来改变其转速的原理，分析了该方法的优缺点（优点：平滑调速，缺点：效率低，调速范围有限），并给出了具体的电路设计和控制策略。 定子电压调速： 探讨了通过改变施加到定子绕组的电压来调整感应电机转速的方法，分析了其在不同负载下的调速特性，以及该方法适用的范围和局限性。 定子变频调速（V/f控制）： 这是现代感应电机调速的核心技术。本书详细阐述了变频器的工作原理，特别是V/f恒压频比控制策略，分析了其如何通过同时改变电压和频率来维持恒定的电磁转矩，实现平滑、宽范围的调速。同时，也讨论了标量控制的优缺点以及在实际应用中的注意事项。 转差频率调速（转子斩波器）： 针对绕线型感应电机，详细介绍了转子斩波器技术，分析了其如何将转子回路的能量回馈到电网或用于其他目的，从而实现高效率的转子侧调速。 电磁调压器调速： 介绍了使用电磁调压器作为调速装置的原理和应用，分析了其结构特点和调速性能。 第三章：同步电机及其拖动系统 同步电机的结构与原理： 详细阐述了同步电机的基本结构（定子、转子），重点介绍了永磁同步电机（PMSM）和同步磁阻电机（SynRM）的特点，分析了同步电机恒定的运行转速（与电源频率同步）的原理。 同步电机的励磁方式： 详细介绍了同步电机的不同励磁方式，包括直流励磁（转子绕组通直流电）和永磁体励磁。对于直流励磁，分析了励磁电流对同步电机性能的影响，以及励磁系统的设计要点。 同步电机的运行特性与功率因数调节： 深入分析了同步电机在不同负载下的运行特性，特别是其“V”形曲线，解释了如何通过调节励磁电流来改变功率因数，实现功率因数补偿。 同步电机的启动方法： 同步电机不能自启动，因此本书详细介绍了常用的启动方法，如感应电动机起动法、阻尼绕组法、变频器软启动等，并分析了各种方法的原理和适用性。 同步电机的应用： 介绍了同步电机在工业生产中的广泛应用，如大型水泵、压缩机、发电机组等，以及在电力系统中的调相机作用。 第四章：变频器及其应用 变频器的工作原理： 详细介绍了变频器的基本组成（整流单元、滤波单元、逆变单元、控制单元），以及它们如何将固定频率和电压的交流电转换为可变频率和电压的交流电。 控制方式： 重点阐述了变频器的主要控制方式，包括V/f控制、矢量控制（磁场定向控制）、直接转矩控制（DTC）等，分析了各种控制方式的优缺点、适用范围和控制精度。 变频器的保护与维护： 详细讲解了变频器常见的过载保护、过压保护、欠压保护、过温保护、短路保护等功能，并提供了变频器的日常检查、维护保养及常见故障排除方法。 变频器的选型与安装： 提供了变频器选型的基本原则，包括功率匹配、电压等级、防护等级、工作环境等，并指导读者如何正确安装变频器，确保其稳定可靠运行。 变频器在工业中的应用案例： 通过具体的工业应用案例，如起重机、风机、水泵、机床等，展示了变频器如何提高生产效率、降低能耗、改善工艺控制。 第二部分：直流电机及其拖动系统 本部分深入探讨了直流电机（永磁直流电机、有刷直流电机、无刷直流电机）的工作原理、特性、调速方法以及其在特定领域的应用。 第五章：直流电机的基本原理与类型 直流电机的基本结构与电磁原理： 详细阐述了直流电机的定子、转子、电枢、换向器、电刷等关键部件，并深入分析了直流电机的工作原理，包括电磁力产生转矩的机理。 有刷直流电机： 详细介绍了串励、并励、复励直流电机的结构和电磁特性，分析了它们在不同负载下的转速-转矩关系，以及各类型电机的优缺点和适用场合。 永磁直流电机： 介绍了永磁体作为励磁源的直流电机，分析了其结构简化、效率高、动态响应好等优点，并重点讨论了其在机器人、电动工具等领域的应用。 无刷直流电机（BLDC）： 详细阐述了无刷直流电机的结构和工作原理，特别是电子换向的实现方式。分析了BLDC电机的高效率、长寿命、低噪音等优势，以及其在航空航天、汽车、高端家电等领域的广泛应用。 第六章：直流电机的调速技术 改变电枢电压调速： 这是最常用的直流电机调速方法。详细分析了通过调整电枢回路的电压来改变直流电机转速的原理，并介绍了实现方法，如使用可控硅（SCR）或脉冲宽度调制（PWM）技术。 改变励磁电流调速： 针对并励和复励直流电机，详细阐述了通过改变励磁回路的电流来调节电机转速的方法，分析了其调速范围和对电机性能的影响。 改变电枢电阻调速： 介绍了在电枢回路中串联电阻来限制电流和改变转速的原理，分析了该方法的优缺点，特别是效率低的问题。 PWM调速技术： 详细讲解了脉冲宽度调制（PWM）技术在直流电机调速中的应用，包括PWM波的产生、占空比的调节以及如何实现平滑、高效的调速。 第七章：电机拖动系统的设计与选择 典型生产机械的负载特性分析： 详细分析了各种典型工业生产机械（如起重机、输送机、轧钢机、机床、风机、水泵等）的负载特性，包括恒转矩负载、恒功率负载、风机水泵类负载等，并介绍了如何根据负载特性来选择合适的电机类型和驱动方式。 电机选型原则： 提供了详细的电机选型原则，包括功率选择、电压等级、防护等级、效率、功率因数、启动性能、调速要求、经济性等方面的考量。 拖动系统设计中的考虑因素： 探讨了在拖动系统设计中需要考虑的各种因素，如传动方式（齿轮、皮带、链条等）、制动装置、安全防护、运行环境、噪声与振动控制等。 能效与节能选型： 强调了电机节能的重要性，介绍了如何根据能效等级来选择高效电机，以及在拖动系统设计中如何实现节能降耗。 第八章：电机故障诊断与维护 常见电机故障类型： 详细介绍了电机运行过程中可能出现的各种故障，如绕组短路、断路、接地、轴承损坏、绝缘老化、过热、振动异常等。 故障诊断方法： 介绍了多种有效的电机故障诊断方法，包括目视检查、听诊法、测温法、电阻测量、绝缘电阻测试、电参数测量、振动分析、红外热成像诊断等。 故障排除与维修： 针对各种常见的故障类型，提供了详细的故障排除步骤和维修指导，包括绕组重绕、轴承更换、绝缘处理、动平衡校正等。 电机维护保养： 强调了预防性维护的重要性，提供了电机日常检查、润滑、清洁、紧固、测试等维护保养规程，旨在延长电机使用寿命，提高运行可靠性。 安全操作规程： 详细阐述了电机检修过程中的安全操作规程，包括断电验电、挂牌警示、穿戴防护用品、高处作业安全等，确保维修人员的人身安全。 本书特色 理论与实践相结合： 本书在深入阐述电机原理和拖动理论的同时，大量引用了实际工程案例，并提供了详细的计算方法和设计步骤，使读者能够将所学知识应用于实际工作中。 结构清晰，逻辑严谨： 全书章节安排合理，内容循序渐进，从基础理论到高级应用，逐步深入，便于读者理解和掌握。 图文并茂，易于理解： 配有大量的原理图、结构图、性能曲线图、实物图等，直观生动，有助于读者清晰地理解抽象的电机原理和复杂的拖动系统。 面向工程应用： 本书的内容紧密结合现代工业生产的实际需求，聚焦于最常用和最重要的电机类型与拖动技术，为电机设计、制造、应用、维护等领域的工程技术人员提供宝贵的参考。 适用读者 本书适合于从事电机设计、制造、销售、安装、调试、维护等工作的工程师、技术人员，以及高等院校相关专业的师生，也是广大电机爱好者学习和提升专业技能的理想读物。通过本书的学习，读者将能够深入理解电机及其拖动系统的奥秘，掌握电机选型、系统设计、故障诊断与维护等关键技能，从而更好地胜任本职工作，为工业自动化和电气工程领域的发展贡献力量。

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不得不提的是，这本书的语言风格显得非常沉稳和务实，没有过多的花哨修辞，一切都以工程实际需求为导向。在讲解不同类型电机（如步进电机、伺服电机）的选型原则时，作者给出了非常量化的指标对比，诸如转矩密度、响应速度、成本效益等，这种决策导向的描述方式，对于工程项目初期的方案设计阶段具有极高的参考价值。我在对照某工业自动化项目的需求进行学习时，书中关于电磁兼容性（EMC）对驱动电路设计的影响章节，提供了许多实用的滤波和屏蔽建议，这些往往是在基础课程中被忽略的“软知识”，但却是保证设备长期可靠运行的关键。此外，书中对电机材料特性的讨论也相当深入，例如不同硅钢片等级对磁滞损耗的影响，作者用详实的数据图表进行了对比分析，这使得我们能从材料层面理解电机的设计优化思路。虽然在某些较为新颖的控制算法（比如模型预测控制MPC）的介绍上篇幅稍显不足，但其对传统经典控制策略的阐述已足够扎实，为进一步学习高阶控制打下了坚实的基础。

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这本书给我最大的感受是其历史的厚重感和对基础理论的坚守。它不像一些新出版的教材那样过度追逐“热门”技术名词，而是将大量的篇幅投入到对电机基本工作原理的深入挖掘上。例如，在处理变压器和感应电机等效电路的推导时，作者细致地追溯了其物理模型建立的每一步假设和近似，这对于培养我们对模型局限性的认识至关重要。阅读时，我常常需要借助一些旧版的电力工程手册来对照查阅一些特定的常数和规范，这反而加深了我对电机工程发展脉络的理解。书中对电机的损耗分析部分处理得尤为透彻，不仅区分了铜耗、铁耗、杂散损耗，还详细分析了这些损耗在不同负载率下的变化趋势，这对于优化系统能效设计有着直接指导意义。当然，对于习惯了现代化多媒体辅助学习的读者来说，纯粹的文字和有限的插图可能会带来一定的阅读疲劳，但如果能静下心来，沉浸于这种传统的、严谨的学术氛围中，所获得的知识体系的完整性和牢固性是无可替代的。

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翻开这本书，我立刻被它那种严谨到近乎苛刻的数学推导所震撼。对于习惯了定性分析的学习者来说，这本书无疑是一次硬核的挑战，但它带来的知识深度是其他教材难以企及的。它不像有些著作那样试图将所有复杂的物理现象“简化”到失去原味，而是毫不避讳地展示了电机内部电磁能量转换的本质规律。特别是在处理异步电机转子等效电路参数的辨识部分，作者详细阐述了不同工况下参数漂移对调速性能的影响，所使用的矩阵分析方法非常精妙，让人不得不感叹理论分析的强大力量。我尤其喜欢它在章节末尾设置的“思考与探究”栏目，这些问题往往不是简单的公式套用，而是需要结合热力学、材料学甚至控制理论进行跨学科思考，极大地锻炼了我们的批判性思维。当然，这种高强度的理论负荷也意味着学习曲线非常陡峭，初次阅读时，我常常需要结合参考的数值算例和软件仿真结果才能真正消化吸收其中的精髓。对于那些追求学术深度，不满足于停留在“会用”层面的读者，这本书绝对是不可多得的“内功心法”。

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这本书的章节组织逻辑性极强，结构紧凑，仿佛一座精心规划的知识迷宫，每一步都有清晰的指向。我发现作者在编排内容时，非常注重知识的循序渐进，特别是对直流电机和交流电机两大核心部分的衔接处理得非常巧妙。在讲解交流电机多相绕组理论时，作者采用了一种非常直观的矢量空间分解法，将复杂的三维磁场问题降维到二维平面上进行分析，使得原本抽象的旋转磁场概念变得具体可感。阅读到后面讲述牵引制动系统的动态响应时，作者将经典控制理论中的波德图、奈奎斯特图等工具自然地融入到电机动态性能分析中，这种多学科工具的集成应用，极大地拓宽了我的视野。我个人认为，如果能将书中涉及到的MATLAB/Simulink的仿真代码或脚本作为附录提供，对于提升学习效率将是巨大的帮助，因为很多时候，亲手运行模拟才能更直观地体会到参数微小变化带来的宏观效应。总体来说，它更像一本“工具书”与“教科书”的完美结合体，实用价值非常高。

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这本《电机与拖动（下册）》的装帧设计真是让人眼前一亮，封面采用了深邃的蓝色调，搭配着精准的电路图线条，一下子就抓住了电气工程专业学生的眼球。拿到手里，分量感十足，能感受到出版社在内容和纸张选择上的用心。我最欣赏的是它对现代电力电子技术与传统电机学知识的融合处理。比如，在讲述变频调速系统的稳定性分析时，作者并没有停留在经典的拉氏变换层面，而是引入了更贴近实际应用的离散时间模型和数字控制器的设计思路。书中的图示清晰明了，特别是那些复杂的磁场分布图和等效电路模型，即使用眼睛去追踪，也能快速定位到关键的物理意义。阅读过程中，我发现作者在处理电机过载和短路保护章节时，不仅给出了理论计算公式，还穿插了大量的工程实例和故障分析案例，这对于我们这些即将走向工作岗位的学生来说，无疑是宝贵的实战经验积累。唯一的遗憾可能在于，对于某些前沿的永磁同步电机控制算法的探讨略显保守，如果能增加更多关于弱磁控制策略的优化讨论，那就更完美了。整体而言，这是一本理论深度与工程实用性兼备的上乘教材，值得反复研读。

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