-
第一章直流电机
本章主要介绍了直流电机的基本功能与用途、直流电机的基本作用原理、直流电机的基本结构、直流电机的基本分析方法和直流电机的基本特性。
-
●1.1直流电机的基本功能与用途
本小节主要讲授了直流电机的定义、直流电机的分类、直流电机的基本功能、直流电动机的优势，介绍了直流电机的用途。
-
●1.2直流电机的基本作用原理
本小节主要讲授了直流电机基础、直流发电机的基本作用原理、直流电动机的基本作用原理和换向器的作用。
-
●1.3直流电机的基本结构
本小节主要讲授了主磁极与励磁线圈、电枢铁芯、电枢绕组及绕组术语和直流电机电枢绕组的特点；单叠绕组和单波绕组；换向器和电刷装置、换向极、气隙和机座。
-
●1.4直流电机的基本分析方法
本小节主要讲授了气隙磁场和电刷间的感应电动势Ea；流电机的电磁转矩Tem、电磁功率Pem、电压方程式和功率平衡方程式。
-
●1.5直流电机的基本特性
本小节主要讲授了直流发电机的基本特性和直流电动机的基本特性；电动机稳定运行的条件、直流电动机的起动和直流电动机的调速；直流电动机制动的概念、火花、换向和铭牌数据。
-
第二章变压器
变压器是以磁场为媒介，通过电磁感应现象进行工作的一种电磁装置，也是电机的一种，能够改变交流电的电压。
变压器主体是绕组和铁芯，除此之外，还有油箱和冷却装置以及绝缘套管等。
在变压器当中存在着磁势平衡和电势平衡两个基本关系，通过电势与磁势平衡的过程，能量从一次侧传递到二次侧。通过归算将变压器的一、二次电路连接起来，成为一个纯电路形式的等效电路。利用空载实验和短路实验数据，可求取变压器的参数。引入变压器的连接组别说明三相变压器连接方式及一、二次绕组线电动势的相位关系。
电压变化率反映了供电电压的稳定性。效率反映了变压器运行时经济性能的好坏。
还有一些特殊结构的变压器，如自耦变压器、三绕组变压器、互感器等。 -
●2.1变压器的介绍
变压器是以磁场为媒介，通过电磁感应现象进行工作的一种电磁装置，因此变压器也是电机的一种。变压器的主要功能是把交流电源电压按使用要求升高或降低，因此，变压器的用途极为广泛。变压器可以按照不同的分类方式进行分类，例如：按照用途不同可以分成电力变压器和特种变压器；按照线圈的数目分，可以分成双绕组变压器，自耦变压器，三绕组变压器和多绕组变压器；按照冷却方式分，可以分成油侵式变压器，干式变压器和充气式变压器等。
-
●2.2变压器的基本结构
变压器属静止电器，结构相对比较简单，其主体是绕组和铁芯，除此之外，还有油箱和冷却装置以及绝缘套管等。绕组是变压器最基本的组成部分，它与铁心合称电力变压器本体，是建立磁场和传输电能的电路部分。由包有绝缘材料的铜或铝导线绕制而成。变压器铁芯是耦合变压器一二次绕组的磁路，为减小交变磁场引起的铁芯损耗，铁芯一般由硅钢片叠装而成。
-
●2.3变压器的空载运行
通过对变压器空载运行电磁过程的分析，推导出变压器变压的原理。由于一次绕组和二次绕组的匝数不同，由铁芯中的主磁通分别在一次绕组和二次绕组当中产生的感应电动势e1和e2大小并不一样，它们的比值刚好等于匝数比k，k就是变压器的电压比。因此，要使一、二次绕组具有不同的电压，只要使它们具有不同的匝数即可。
-
●2.4变压器的负载运行
通过变压器负载运行的分析得出，在变压器当中存在着磁势平衡和电势平衡两个基本关系，通过电势与磁势平衡的过程，能量从一次侧传递到二次侧。负载变化对一次侧的影响是通过二次侧磁势起作用的。这就是变压器能量传递的原理。
-
●2.5变压器的基本方程
通过对变压器电磁过程的分析，对变压器列出六个基本方程，这六个基本方程能够比较完整的描述变压器运行时内部的电磁过程。
-
●2.6变压器的归算
变压器一、二次绕组的电路是相互独立的，只有磁的联系，没有直接电的联系，由于一、二次绕组的电势、电压不同，因此这两个等值电路并不能够直接连在一起，因此不便于计算。若要将变压器的一、二次电路连接起来，成为一个纯电路形式的等效电路，需要进行绕组归算。归算的原则是：归算不改变变压器内部的电磁平衡关系，也就是说要保持磁动势不变，保持各功率或损耗不变。
-
●2.7变压器的等值电路
通过归算将变压器原、副边电路整合为一个统一的电路，即为变压器的等值电路。变压器的等值电路有几种形式：变压器的T型等效电路，近似等效电路，简化等效电路。有了变压器等效电路，分析计算变压器的各种特性，就只是用熟知的电路理论求解电路问题了，当然，求得的是归算值，还需要还原计算出实际值。
-
●2.8变压器参数测定
变压器空载实验数据用来计算变压器的激磁电阻和励磁电抗，短路实验数据用来计算变压器的短路电阻和短路电抗。
-
●2.9波形与频率
电力变压器可以分成单相变压器和三相变压器，他们的铁芯结构和绕组连接方式是不同的。单相变压器中，当磁路饱和时，Φ与E均呈正弦波形，i0为尖顶波。三相变压器按铁芯结构可以分为两类，三相组式变压器和三相芯式变压器。由于不同的变压器磁路系统和绕组连接方式对电动势波形具有不同的影响，为了使电动势波形为正常的正弦波，首先，三相变压器组不能采用yy连接。其次，一、二次绕组中最好有一侧接为三角形。
-
●2.10相位角
一、二次绕组被同一个磁通匝链，交变磁通将同时在两个绕组中产生感应电动势，任意瞬间，两个绕组的感应电动势同时为正电位的端点，称为同名端。变压器电动势正方向通常设定为由绕组的末端指向始端，一相的高、低压绕组相电动势之间的相位关系只有同向或反向两种可能。三相变压器一、二次侧线电动势（或线电压）的相位差总是30º的整数倍，引入三相变压器的连接组别说明三相变压器连接方式及一、二次绕组线电动势的相位关系。
-
●2.11变压器的基本特性
电压变化率是用来反应负载改变时，变压器输出电压大小变化的情况。电压变化率是表征变压器运行性能的重要指标之一,它的大小反映了供电电压的稳定性。效率反映变压器运行时经济性能的好坏，也是表征变压器运行性能的重要指标之一。当电源电压不变，负载的性质不变，变压器的效率是负载系数的函数，即变压器的效率特性。当PFe =PCu 时会出现最高效率，此时的负载率称为经济负载率。
-
●2.12变压器的并联运行
变压器的并联运行是指两台或两台以上的变压器，他们的一次和二次绕组分别并联到共同的高压和低压母线上，变压器并联运行有很多的优点，也需要满足一定的条件。一、并联运行的各变压器变比相同；二、各变压器的连接组别相同；三、各变压器的短路阻抗，或者说是短路电压的标么值相等，并且短路阻抗角也相等。这三条中，第二条必须绝对满足。
-
●2.13自耦变压器
与普通双绕组变压器相比，自耦变压器的一、二次侧绕组即有磁的联系、还有直接电的联系。自耦变压器的优点是：自耦变压器比双绕组电力变压器节省材料，成本低，效率高。变比越接近1,效益系数越小, 电磁容量(绕组容量)越小, 节材效果就越明显。自耦变压器的缺点是：自耦变压器的短路阻抗标幺值比较小，因此短路电流比较大。
-
●2.14三绕组变压器
在同一铁心柱上绕上三个绕组，具有高/中/低三种电压的变压器叫三绕组变压器。三绕组变压器可以直接连接三个不同电压等级的电网，它起着两台甚至三台双绕组变压器的作用，因此较为经济。一般工作情况下，三个绕组中的任意一个（或两个）绕组都可以作为原边绕组，而其它的两个（或一个）则为副边绕组。
-
●2.15互感器
互感器也是利用电磁感应原理来进行工作的，但是互感器不是用来进行能量的传输，而是进行信号的变换的。互感器的一次绕组与高压线路相连，二次绕组接测量仪表，既实现了高压线路与测量仪表间的电气隔离，又能够将高电压和大电流转变为较小的二次电量，方便测量或控制。为保护人身和设备安全，在使用时应将互感器二次侧的一端及铁芯接地。在一次侧接电源时，电压互感器的二次侧不允许短路，而电流互感器的二次侧则绝对不允许开路。
-
第三章感应电机
主要介绍了感应电机的结构、工作原理、磁场的产生及其特点、等效电路模型、机械特性及起动、调速等方面的知识。通过本章的学习，能够掌握感应电机的基本概念、基本理论、基本分析方法及基本特性，具有一定的计算、分析和解决感应电机运行问题的能力。
-
●3.1感应电机的组成
本节介绍了感应电机的用途、分类以及感应电机的基本组成。重点内容为介绍感应电机的结构特点以及两类感应电机在结构上的主要区别。
-
●3.2与电机绕组有关的基本概念
本节主要介绍与绕组有关的几个基本概念，包括电角度与机械角度的关系、极距、第一节距、整距绕组与短距绕组、槽距角以及每极每相槽数等。为后续学习交流绕组对称布置的实现奠定基础。
-
●3.3定子三相绕组单层对称布置的实现
本节以单相叠绕组为例介绍了绕组单层对称布置的实现方法以及绕组展开图的画法。
-
●3.4定子三相绕组双层对称布置的实现
本节以单相叠绕组为例介绍了绕组双层整距与双层短距对称布置的实现方法以及绕组展开图的画法。
-
●3.5感应电机的基本作用原理
本节主要介绍了感应电动机将电能转变为机械能的工作原理。
-
●3.6单相单层绕组的磁动势
本节主要介绍了单相单层分布绕组通入正弦电流后产生的磁场特点，并引出了分布因数的概念以及绕组采用分布布置的意义所在。
-
●3.7单相双层短距绕组的磁动势
本节主要介绍了单相双层短距绕组通入正弦电流后产生的磁场特点，并引出了节距因数的概念以及绕组采用双层短距布置的意义所在。
-
●3.8三相对称分布短距绕组的合成磁动势
本节基于单相双层短距绕组的磁动势，推出三相对称分布短距绕组通入对称三相正弦电流所产生的合成磁动势为电气旋转磁动势，并引出交流电机中的时空同步现象以及同步转速的概念。
-
●3.9电气旋转磁场的特点
本节基于电气旋转磁场的产生原理，从幅值、转速、转向及轴线位置四个方面介绍了电气旋转磁场的特点。
-
●3.10转子不动时感应电机的等效电路
本节通过对比感应电机与变压器的异同点，推出转子不动时感应电机的等效电路及等效电路中模型元件的名称与物理意义。
-
●3.11转子转动时感应电机的等效电路
本节介绍了感应电机的重要参数转差率，并通过频率归算推出转子转动时感应电机的等效电路，引出模拟电阻的概念及物理意义。
-
●3.12感应电机的功率平衡方程与转矩方程
本节基于等效电路模型介绍了感应电机的有功功率平衡方程，并基于电磁功率推出转矩方程，引出影响感应电机电磁转矩大小的因素。
-
●3.13感应电机的机械特性
本节基于转矩方程，介绍了感应电机的重要特性——机械特性的定义、机械特性曲线的特点以及感应电机的稳定运行区间。通过分析影响起动转矩、最大电磁转矩及临界转差率大小的因素，总结得到移动机械特性的方法。
-
●3.14感应电机的起动
本节从电动机起动性能指标入手，分析了感应电动机本身固有的起动性能。分别讨论了鼠笼型与绕线型两类感应电机的起动方法以及各种方法所带来的对起动性能的改善效果。
-
●3.15感应电机的调速
本节从感应电机转子转速与同步转速的关系入手，结合机械特性曲线的移动原理，介绍了感应电动机的几种调速方法及各调速方法的特点。
-
第四章同步电机
同步电机是交流旋转电机的一种，其在电气工程中甚至在整个国民经济生产和人民生活中的地位都是极其重要和不可替代的。本章主要学习同步电机的基本功能和作用原理、基本构造、励磁系统、分析方法、运行特性和参数测定、与电网并列运行及同步电动机和同步调相机、同步电机的不对称运行等内容。
-
●4.1基本功能用途和作用原理
同步电机的用途；同步电机的作用原理。
-
●4.2同步电机的基本构造
同步电机由定子、转子和气隙等部分构成。定子和转子的基本组成。
-
●4.3同步电机的励磁系统
励磁系统的概念；同步电机的三种励磁方式。
-
●4.4同步电机的电枢反应
电枢反应的概念；交轴电枢反应；直轴电枢反应。
-
●4.5同步电机的分析方法
同步发电机对称运行时的内部电磁关系；基本方程式和相量图。
-
●4.6同步电机的运行特性及参数测定
空载特性，短路特性，负载特性；外特性，调整特性，效率特性。
-
●4.7同步发电机与电网的并列运行
同步发电机与电网并列运行的必要性和优越性，并列条件和整步方法，静态稳定性的基本概念及静稳条件。
-
●4.8同步电动机和同步调相机
同步电动机的常用的起动方法。同步调相机的本质和运行状态。
-
●4.9同步电机的不对称运行
不对称运行的概念；不对称运行对发电机的危害；同步电机不对称运行的分析方法；同步发电机不对称短路举例。
