电机与拖动（第2版） [Electric Machinery and Electric Drives (Second Edition)] 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

编辑推荐

本教材从运动控制系统角度讨论了“电机与拖动”的全部内容，涉及“电机学”、“电力拖动基础”和“控制电机”等知识。该教材既兼顾了传统的知识，又增加了本领域的新内容和分析手段。为了兼顾传统内容与新知识的教与学，对全书内容按照两条主线进行了介绍：（1）对传统的以电网供电的交流电机及其拖动部分仍采用以等效电路、相量图为特征的符号法作为分析手段；（2）对新知识则采用综合矢量、坐标变换等作为分析工具，将电力电子变流器作为电压综合矢量的实现手段，从综合矢量的控制入手引出转子磁链定向的矢量控制以及直接转矩控制等新知识。

按照内容的难易程度，全书可大致分为基本部分和高级部分。在基本部分中，全书按照各类电机的基本运行原理、电磁关系、数学模型、特性的计算与分析、起动与制动、调速原理与方法进行了介绍，力争做到突出基本原理、物理概念与分析方法，重在实用；在高级部分中，增加了电机与拖动领域的新内容，如永磁无刷直流电机、永磁同步电动机、开关磁阻电机等新型机电一体化电机以及基于综合矢量观点的磁场定向和矢量控制和直接转矩控制等新知识。

本书特色主要体现在：

1、 从电机控制的角度而不是电机设计的角度介绍相关内容，重在强调电机的控制量以及相关特性；

2、 将电机作为被控对象，从电力电子变流器供电以及运动控制系统角度讨论电机与拖动的相关内容；

3、 增加了以综合矢量、坐标变换为分析工具的新内容；

4、 全面更新了电力电子变流器供电电机的内容，如永磁同步电机、永磁无刷直流电机以及开关磁阻电机等，并增加了分数槽集中绕组等新知识；

5、 文字简洁、生动，语言流畅，循序渐进、逻辑性强；

6、 配有习题解答，便于自学。

内容简介

　　《电机与拖动（第2版）》从运动控制系统和变流器供电角度全面讲述了电机与拖动的相关内容，主要包括各类电机(直流电机、变压器、异步电机、同步电机)的基本运行原理、建模、运行特性的分析与计算，由各类电机组成传动系统的起、制动、调速原理与方法，各类驱动与控制用微特电机的运行原理与特性分析，各类新型机电一体化电机如正弦波永磁同步电机、永磁无刷直流电机、开关磁阻电机、步进电机等的建模、驱动与特性分析以及系统组成，电力拖动系统的方案与电机的选择等。

　　《电机与拖动（第2版）》内容通俗易懂、深入浅出，强调物理概念，文字简练流畅，各章均安排了内容简介、本章小结、例题、思考题与练习题。

　　《电机与拖动（第2版）》可作为自动化、电气自动化以及机电一体化等专业本科生的专业基础教材，也可作为相关专业在运动控制领域的入门性教材。对于长期从事运动控制领域的工程技术人员更新知识，并了解本领域内的新成果，本教材也具有重要的参考价值。

　　《电机与拖动（第2版）》附有MATLAB仿真实例，便于自学。

作者简介

　　刘锦波，男，1964年1月生，博士，现为山东大学控制科学与工程学院教授。2007年5月-2008年5月获国家留掌基金委全额资助至英国Sheffield大学电子与电气工程系从事永磁直线电机控制器方面的研究。2001年3月-2002年8月曾作为高级研究员在香港城市大学从事多轴永磁无刷直流电机控制系统方面的研究。多年来一直从事电力电子与运动控制方面的教学与科研工作。目前主要讲授本科生的“电机与拖动”、研究生的“Advanced Power Electronics & ACDrives”等课程。曾先后承担航天863课题、教育部留学归国人员科研启动基金、国防科工委课题、香港创新（ITF）基金、山东省中青年科学家基金等课题多项。研究成果分别发表在《中国电机工程学报》、《声学学报》、《电工技术学报》、《机械工程学报》以及Sensors & Actuators：A Physical等国内外著名期刊上，发表论文计40余篇，其中15篇分别被SCI或El收录。目前主要研究领域包括：非线性控制策略在运动控制以及电力电子变流器中的应用、微特电机及其驱动、电动车与数控伺服控制器以及各类电力电子装置的研发等。
　　
　　张承慧，男，1963年9月生，博士，现为山东大学控制科学与工程学院教授，兼任山东省自动化学会副理事长、中国电工技术学会理事、中国电力电子学会常务理事、中国自动化学会教育工作委员会委员、山东省自动化学会电气自动化专业委员会常务理事及学术委员会副主任、《电工技术学报》和《电力电子技术》编委等职务。长期从事工程优化控制、电气传动自动化、电动汽车、电力电子技术及新能源等方面的教学与科研工作。曾先后承担国家自然科学基金、863计划、教育部和山东省科研课题16项。在IEEETCS、IEEETAC等期刊发表论文100余篇，其中73篇被SCl、EI收录，出版著作4部。曾获教育部自然科学奖、山东省科技进步奖8项。系新世纪“百千万人才工程”国家人选，山东省有突出贡献的中青年专家，享受国务院政府特殊津贴。

内页插图

目录

绪论
0.1 电机与电力拖动技术的发展概况
0.2 电机学与电力拖动系统的一般分析方法
0.3 课程的性质与任务
0.4 本教材的结构、各章节内容与教学安排
0.5 本课程的学习方法

第1章 电磁学的基本知识与基本定律
1.1 电路的基本定律
1.1.1 基尔霍夫电流定律
1.1.2 基尔霍夫电压定律
1.2 磁场的基本知识
1.2.1 磁感应强度
1.2.2 磁通
1.2.3 磁场强度
1.3 电磁学的基本定律
1.3.1 电生磁的基本定律——安培环路定理
1.3.2 磁生电的基本定律——法拉第电磁感应定律
1.3.3 毕-萨电磁力定律
1.3.4 磁路的欧姆定律与线圈电感的表达式
1.4 常用磁性材料及其特性
1.4.1 磁滞回线与磁化曲线
1.4.2 软磁材料与硬磁材料
1.4.3 铁磁材料中的铁耗
1.4.4 永久磁铁的去磁曲线与各种永磁材料的特点※
1.4.5 永久磁铁组成磁路的分析方法※
本章小结
思考题
练习题

第2章 直流电机的建模与特性分析
2.1 直流电机的基本运行原理与结构
2.1.1 直流电机的基本运行原理
2.1.2 直流电机的结构
2.2 直流电机的额定数据
2.3 直流电机的电枢绕组——电路构成
2.3.1 对直流电枢绕组的要求
2.3.2 直流电机的简单绕组
2.3.3 直流电枢绕组的基本型式
2.4 直流电机的各种励磁方式与磁场
2.4.1 直流电机的各种励磁方式
2.4.2 直流电机的空载主磁场
2.4.3 直流电机负载后的电枢反应磁场
2.4.4 直流电机负载后的气隙磁场
2.5 直流电机的感应电势、电磁转矩与电磁功率
2.5.1 正、负电刷之间感应电势的计算
2.5.2 电磁转矩的计算
2.5.3 直流电机的电磁功率
2.6 直流电机的电磁关系、基本方程式和功率流程图
2.6.1 他励直流电机的基本电磁关系
2.6.2 直流电机的基本方程式与等效电路
2.6.3 直流电机的功率流程图
2.7 直流发电机的运行特性及自励建压过程
2.7.1 直流发电机的运行特性
2.7.2 并励和复励直流发电机空载电压的建立
2.8 他励直流电动机的运行特性
2.8.1 他励直流电动机的工作特性
2.8.2 他励直流电动机的机械特性
2.8.3 他励直流电动机的人为机械特性
2.9 串励直流电动机的机械特性
2.9.1 串励直流电动机的固有机械特性
2.9.2 串励直流电动机的人为机械特性
2.10 复励直流电动机的机械特性
2.11 直流电机的换向
本章小结
思考题

第3章 直流电机的电力拖动
第4章 变压器的建模与特性分析
第5章 三相异步电机的建模与特性分析
第6章 三相异步电动机的电力拖动
第7章 三相同步电机的建模与特性分析
第8章 三相同步电机的电力拖动※
第9章 三相永磁同步电机的建模与分析
第10章 变磁阻(双凸极)电机的建模与分析
第11章 驱动与控制用微特电机
第12章 电力拖动系统的方案与电动机选择
参考文献

前言/序言

本书是普通高等学校“十一五”国家级规划教材，它是由教育部高等学校自动化专业教学指导委员会牵头规划并通过全国招标形式确定的统编教材。教材对各种类型电机及其拖动系统进行了全面介绍。内容涉及传统的有刷直流电机、感应电机、各种类型的同步电机、变磁阻电机(开关磁阻与步进电机)及其拖动控制系统、变压器以及各类控制电机等知识。

教材自2006年9月首次出版以来，以其鲜明的特色深受广大电气传动领域读者的厚爱。该教材于2007年被评选为首批“十一五”国家级精品教材，并于2008年获得山东省高等学校优秀教材一等奖。由于教材注重物理概念和分析方法，删繁就简，强调实用，从系统的角度全面讨论电机与拖动的传统知识和最新内容，因而取得不错的销量。截至2014年1月，本书已重印10次，总销量达27500册。

同第1版一样，本书第2版仍然遵循如下宗旨： (1)从运动控制系统的角度讨论电机与拖动的全部内容，换句话说，应从“电机+电力电子变流器+控制策略”角度出发，而不是从单纯电网供电或电机设计角度讨论各类电机及其拖动的相关内容； (2)按照先定性、后定量再到分析、计算的顺序引入各类电机的运行原理、控制方案及其拖动系统的组成等知识，以符合大多数读者的认知规律； (3)强调物理概念，辅佐以数学描述； (4)侧重电机的外部特性及其控制方法，淡化内部绕组及磁路结构，重在实用； (5)反映电机与拖动(或运动控制)领域的最新知识和理念，以满足当前工程实际的要求。

按照上述原则，《电机与拖动》第2版在保持了第1版基本特色的基础上，借鉴了近30多年国内外的课程改革和自身教学的成果和经验，吸收了近8年来教材使用过程中读者的反馈意见和建议，在不失本课程教学传统的前提下，对全书内容和章节安排作了较大调整。主要体现在如下几个方面： (1)保留了传统教材以基于符号法的正弦相量为分析工具(其基本特征是采用等效电路、相量图等手段)的主线，同时增加了以综合矢量为分析手段的另一条主线内容。这主要基于两点考虑： 一是传统的相量分析仅适用于正弦电源供电(主要是电网供电)下交流电机的分析，而对于以电力电子变流器供电下的各类交流电机，由于其绕组外加电压或电流均为非正弦，上述手段不再有效； 二是对包括磁场定向的矢量控制、直接转矩控制、梯形波电势波形的无刷直流电机等在内的最新拖动控制系统的深刻理解需要以综合矢量为基础的新的数学工具。(2)强化了各类电机与电力电子变流器之间的关联性，以突出电机的各种控制变量在供电变流器中是如何具体实现以及变流器的局限性等物理概念。(3)完善了电机在传动领域内的四象限运行(即电机既运行在电动机又可运行在发电机状态)的知识，并充实了供电变流器工作在四象限伏-安特性(即整流、逆变状态)的内容。(4)增加了对包括矢量控制、直接转矩控制等在内的最新知识，并进一步完善了无刷直流、开关磁阻等机电一体化电机的内容。与第1版相比，《电机与拖动》第2版在遵循上述原则上走得更远。可以相信，上述尝试和努力，将使本书内容更加系统、结构更加合理，知识更加完善。

本书第2版各章节的调整和增减的具体内容如下： (1)第1章增加了有关永磁体组成磁路的分析方法一节，以满足目前各类永磁电机日益应用增多的需要。(2)删去了第1版第3章中目前工程应用较少的直流电力拖动系统四象限运行中的实例分析。(3)删去了第1版第4章(变流器供电下直流电机的机械特性)，将有关内容精炼并归并到第3章(直流电机的电力拖动)中，以确保第2版全书的体系结构一致。(4)在第2版第5章(三相异步电机的建模与特性分析)中增加了三相交流电机的综合矢量与坐标变换的内容； 在第2版第6章(三相异步电机的电力拖动)中增加了变频调速的供电变流器及其调制方案一节，内容涉及三相桥式逆变器及其SPWM以及SVPWM调制技术，由此得到三相交流电机定子电压综合矢量的具体实现方案； 同时，在第2版第6章中还增加了基于综合矢量控制的高性能交流调速系统方案一节，内容涉及基于定子电流综合矢量的调速系统——转子磁链定向的矢量控制以及基于定子磁链综合矢量的调速系统——直接转矩控制的基本思想、物理概念以及系统组成。以上内容组成了全书以综合矢量为分析手段的主线。(5)将第1版第9章中的变流器供电同步电机的制动内容调整至第2版第6章，使体系结构更加合理。(6)重新修改完善了第1版第10章中有关三相永磁同步电机的内容，尤其是永磁无刷直流电机的有关内容； 增加了目前在电动车领域内使用较多的正弦波分数槽集中绕组和梯形波分数槽集中绕组的内容以及有关永磁无刷直流电机正、反转与四象限运行的知识。(7)全面调整修改了开关磁阻电机的有关内容并增加了开关磁阻电机的能量转换与定子磁链—电流图的知识。(8)删去了目前工程实际中应用较少的超声波电机知识。此外，对第1版中许多解释不够的内容也进行了全面修订。

本书可作为自动化、电气自动化、机电一体化以及现代车辆等相关专业的本科生教材，也可作为相关专业“运动控制系统”课程的入门性教材。对于长期从事运动控制领域产品开发的工程技术人员更新知识，并了解本领域内的最新成果，本书也具有重要的参考价值。

本教材第2版由刘锦波教授担任主编，负责教材体系结构及全部内容的修订； 原书第1版中的第4章以及第7章由张承慧教授编写，这些内容部分被浓缩在第2版中的3.8节以及第6章中； 其中，第6章6.2.2节中的第3、第4部分、6.2.4节、6.4节属于新增章节，均由刘锦波教授编写，以保持教材第2版的前后风格一致。

本教材承蒙上海大学陈伯时教授担任主审，(英国)谢菲尔德大学的诸自强教授、清华大学的杨耕教授、天津大学的夏长亮教授、浙江大学的沈建新教授也对本教材提出了许多宝贵的意见和建议，对此，编者向他们以及对本教材给予过关怀和帮助的其他同仁们表示衷心的感谢。

此外，编者仍然要感谢的是《全国高等学校自动化专业系列教材》编审委员会为编者提供的机会，特别要感谢的是清华大学出版社的王一玲编辑及其团队，他们为本书的编辑和出版做了大量而细致的工作。

本教材第2版从下笔修订到最终完稿耗时仅1年的时间，编者深知个中的滋味并由此对书籍充满了敬畏。但一想到有成千上万的读者因本教材成长并喜欢上运动控制领域，编者就倍感欣慰。运动控制领域的成果日新月异，编者力求以最简洁、通俗的方式对其进行归纳总结。但由于时间仓促，编者水平有限，书中难免存在不少错误和不妥之处，恳请广大读者一如既往的批评指正。来函请寄电子邮件: mejinbo@sdu.edu.cn。

作者

2015年4月

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