本书为教育部认定的首批线下一流本科课程“电机学”（北京交通大学）的配套教材。全书共6章：第0章为绪论；第1、2、4、5章分别介绍直流电机、变压器、感应电机及同步电机的实物模型——基本结构，物理模型——空载和负载运行的电磁过程，数学模型——电压方程（等效电路、相量图）、功率方程和转矩方程，以及工程应用——稳态运行特性、起动、调速、制动、并联运行等；第3章介绍交流电机的绕组及其电动势与磁动势。为加强学生对相关知识点的理解和方便学生自学，各章都配有相应的例题；为激发学生思维并启发思考，开拓思路，每一节后附有针对性的思考题；为帮助学生课后练习、复习与归纳梳理，每一章后都附有本章内容小结和相应数量的习题。
本书可作为普通高等院校电气工程及其自动化专业和其他电气类、自动化类专业的教材，亦可供相关专业技术人员参考使用。与本书配套的“电机学”MOOC网址：http：//www.icourse163.org/course/NJTU1003243003.

序
前言
绪论1
0.1电机在国民经济中的作用1
0.2电机的定义与分类2
0.3电机中所用的材料3
0.4电机分析的基础知识4
0.4.1磁场和磁路中的常用物理量4
0.4.2磁路的概念7
0.4.3铁磁材料的特性8
0.4.4常用基本定律12
0.4.5简单磁路的计算17
0.4.6磁路与电路的类比22
0.5电机的可逆性原理22
习题23
第1章直流电机26
1.1直流电机的基本结构与工作原理26
1.1.1直流电机的基本结构26
1.1.2直流电机的工作原理29
1.1.3直流电机的励磁方式31
1.1.4直流电机的铭牌数据与型号32
思考题34
1.2直流电机的电枢绕组34
1.2.1直流电枢绕组的基本特点34
1.2.2直流电枢绕组的基本形式36
思考题40
1.3直流电机的磁场40
1.3.1空载运行的气隙磁场41
1.3.2负载运行的气隙磁场和电枢
反应42
思考题46
1.4直流电机的感应电动势和电磁
转矩46
1.4.1直流电机的感应电动势46
1.4.2直流电机的电磁转矩47
思考题49
1.5直流电机的基本方程49
1.5.1直流电机的电压方程49
1.5.2直流电机的功率方程50
1.5.3直流电机的转矩方程52
思考题55
1.6直流发电机的运行特性55
1.6.1他励直流发电机的运行特性55
1.6.2并励直流发电机的运行特性57
1.6.3复励直流发电机的运行特性59
思考题61
1.7直流电动机的运行特性与应用61
1.7.1直流电动机的运行特性61
1.7.2电力拖动系统的稳定运行
条件70
1.7.3他励直流电动机的起动72
1.7.4他励/并励直流电动机的
调速75
1.7.5他励直流电动机的制动79
思考题85
1.8直流电机的换向86
思考题88
本章小结88
习题89
第2章变压器93
2.1变压器的主要用途和分类93
思考题95
2.2变压器的基本结构与额定值95
2.2.1变压器的基本结构95
2.2.2变压器的型号与额定值98
思考题100
2.3变压器的空载运行100
2.3.1空载运行的物理过程100
2.3.2空载运行的主要物理量及其
相互关系103
2.3.3空载运行的电压方程、等效
电路和相量图107
思考题110
2.4变压器的负载运行110
2.4.1负载运行的物理过程110
2.4.2绕组归算112
2.4.3负载运行的等效电路和
相量图113
思考题115
2.5变压器等效电路参数的测定115
2.5.1空载试验115
2.5.2短路试验116
思考题119
2.6标幺值119
思考题124
2.7变压器的运行特性124
2.7.1电压变化率和外特性124
2.7.2效率特性126
思考题127
2.8三相变压器128
2.8.1三相变压器的磁路系统128
2.8.2三相变压器的联结组129
2.8.3三相变压器绕组连接方式及
磁路系统对电动势波形的
影响135
思考题137
2.9变压器的并联运行138
2.9.1并联运行的条件138
2.9.2电压比不等时的并联运行138
2.9.3联结组不同时的并联运行139
2.9.4短路阻抗标幺值不等时的
并联运行139
思考题140
2.10其他变压器140
2.10.1三绕组变压器140
2.10.2分裂绕组变压器143
2.10.3自耦变压器144
2.10.4仪用互感器146
思考题147
本章小结147
习题148
第3章交流电机的绕组及其电动势
与磁动势152
3.1交流电机的基本工作原理152
思考题153
3.2交流绕组153
3.2.1交流绕组的构成原则和
分类153
3.2.2交流绕组的基本概念154
3.2.3三相单层绕组157
3.2.4三相双层绕组161
思考题164
3.3交流绕组的感应电动势164
3.3.1导体感应电动势164
3.3.2线圈电动势和节距因数166
3.3.3线圈组电动势和分布因数167
3.3.4相电动势168
思考题169
3.4感应电动势的高次谐波170
思考题175
3.5单相交流绕组的磁动势175
3.5.1整距线圈的磁动势175
3.5.2整距线圈组的磁动势177
3.5.3相绕组的磁动势178
思考题183
3.6三相交流绕组的合成磁动势183
3.6.1三相交流绕组的基波合成
磁动势183
3.6.2三相合成磁动势中的高次
谐波磁动势188
思考题191
本章小结191
习题192
第4章感应电机194
4.1三相感应电动机的基本结构
与工作原理194
4.1.1三相感应电动机的基本
结构194
4.1.2三相感应电机的工作原理
与运行状态199
4.1.3三相感应电动机的额定值
与型号202
思考题203
4.2三相感应电动机的运行原理204
4.2.1三相感应电动机的空载
运行204
4.2.2三相感应电动机的负载
运行209
思考题215
4.3三相感应电动机的等效电路215
4.3.1频率归算215
4.3.2绕组归算217
4.3.3等效电路与相量图218
思考题222
4.4三相感应电动机的参数测定222
4.4.1空载试验222
4.4.2堵转试验224
思考题226
4.5三相感应电动机的功率方程与转矩
方程226
4.5.1功率方程226
4.5.2转矩方程228
思考题229
4.6三相感应电动机的机械特性229
4.6.1三相感应电动机的电磁转矩229
4.6.2三相感应电动机的固有机械
特性231
4.6.3三相感应电动机的人为机械
特性235
4.6.4机械特性的实用公式236
思考题238
4.7三相感应电动机的工作特性239
思考题240
4.8三相感应电动机的起动241
4.8.1三相感应电动机的直接
起动241
4.8.2笼型感应电动机的减压
起动242
4.8.3高起动转矩的笼型感应
电动机243
4.8.4绕线转子感应电动机的
起动246
思考题246
4.9三相感应电动机的调速247
4.9.1变频调速247
4.9.2变极调速249
4.9.3调压调速250
4.9.4绕线转子感应电动机转子
回路串电阻调速250
思考题251
4.10三相感应电动机的电磁制动251
4.10.1能耗制动251
4.10.2反接制动252
4.10.3回馈制动254
思考题255
4.11其他常用感应电机256
4.11.1三相感应发电机256
4.11.2单相感应电动机257
4.11.3直线感应电动机260
思考题262
本章小结262
习题264
第5章同步电机268
5.1同步电机的基本结构、工作原理
与运行状态268
5.1.1同步电机的基本结构269
5.1.2同步电机的工作原理274
5.1.3同步电机的运行状态275
5.1.4同步电机的额定值、型号
与励磁方式276
思考题277
5.2空载和负载运行时同步发电机的
磁场277
5.2.1空载运行时的磁场277
5.2.2负载运行时的电枢反应与
磁场279
思考题284
5.3隐极同步发电机的电压方程、
相量图和等效电路284
5.3.1不考虑铁心磁饱和的情况284
5.3.2考虑铁心磁饱和的情况286
思考题289
5.4凸极同步发电机的电压方程、
相量图和等效电路289
5.4.1双反应理论289
5.4.2不考虑磁饱和的电压方程和
相量图290
5.4.3考虑磁饱和的电压方程和
相量图293
思考题294
5.5同步发电机的功率方程与转矩
方程294
5.5.1功率方程294
5.5.2电磁功率295
5.5.3转矩方程295
思考题296
5.6同步发电机参数的测定296
5.6.1利用空载特性和短路特性
求取直轴同步电抗Xd296
5.6.2利用转差法测定直轴、交轴
同步电抗Xd和Xq299
5.6.3定子漏抗Xσ和电枢等效
磁动势kadFa的求取300
思考题304
5.7同步发电机的运行特性304
5.7.1外特性305
5.7.2调整特性306
5.7.3效率特性306
思考题307
5.8同步发电机与电网的并联运行307
5.8.1并联运行的条件和方法307
5.8.2同步发电机的功角特性309
5.8.3有功功率的调节和静态
稳定313
5.8.4无功功率的调节和V形
曲线316
思考题320
5.9同步电动机与同步补偿机320
5.9.1同步电动机的电压方程、
相量图和等效电路321
5.9.2同步电动机的功角特性、
功率方程和转矩方程321
5.9.3同步电动机的无功功率和
功率因数调节322
5.9.4同步电动机的起动323
5.9.5同步补偿机325
思考题326
本章小结327
习题329
参考文献332