高清PDF《中国电气工程大典 第9卷 电机工程》

电的产生和应用是人类有史以来最伟大的科学技术成就之一。电力作为目
前最清洁和使用最方便的二次能源，在推动社会发展、促进科学技术进步和提
高人民生活质量方面发挥着越来越重要的作用。一个多世纪以来，电气技术的
不断发展，电力生产及应用的日益增长，迅速改变了人类社会的面貌，也深深
影响着人们的生活方式。电气化的程度已成为国家文明程度的重要标志之一。
改革开放30年来，我国科学技术取得了突飞猛进的发展，科技创新已成为
国家发展的重要战略。在电气工程领域，新原理、新技术、新工艺、新材料得到
了广泛应用，涌现出一大批具有自主知识产权的科研成果和产品。三峡电站的建
设，大容量高效清洁超临界和超超临界压力机组的迅速发展，特高压交直流输电
技术和灵活交流输电技术的发展和应用，先进的核能发电厂及可再生能源发电厂
的成功建造，大电网智能化动态稳定监控系统和信息管理系统的广泛应用，具有
先进水平的电气装备制造业的高速发展，大容量电能变换与节能节电技术，风力
发电、太阳能光伏发电等资源节约、环境友好的新技术的大量应用，计算机和信
息网络技术在电气领域的普及，明显改变着电气工程领城技术发展状况。超导电
工技术、脉冲功率技术，纳米材料、永磁材料、有机硅材料等各类电工新技术和
新材料的探索与应用，都充分展示了中国电气工程领城所取得的骄人业绩，引起
了世界的高度关注。其中许多科研成果和产品，已达到国际先进水平。

本套书的编写工作于2004年开始启动，编委会多次召开工作会议，精心
组织，按照“取材突出新原理、新技术、新工艺、新材料；内容体现新颖性、
先进性、实用性：表达力求筒明扼要、深入浅出、直观易懂”的原则，反复
讨论并修改编写大纲，确定编写内容。经过4年磨砺，数易其稿，终于付梓
出版。《中国电气工程大典》共15卷约5000万字，包括《现代电气工程基
础》、《电力电子技术》、《电气工程材料及器件》、《火力发电工程》、《水力发
电工程》、《核能发电工程》、《可再生能源发电工程》、《电力系统工程》、《电
机工程》、《输变电工程》、《配电工程》、《船舶电气工程》、《交通电气工程》、
《建筑电气工程》和《电气传动自动化》。

内容索引：

第1篇电机通论
第1章概论…3
1电机的基本工作原理3
2电机的分类及应用3
3电机的基本技术要求4
3.1运行条件4
3.2工作制和定额5
4电机的发展趋势6
第2章电机设计及分析基础…7
1设计技术要求……7
1.1设计依据7
12设计基本内容8
2电机的主要尺寸8
2.1利用系数及电磁负荷8
2.2主要尺寸比8
2.3气隙8
3绕组9
3.1绕组概述9
3.2交流绕组9
3.3直流电枢绕组…11
3.4短路绕组…11
3.5磁极绕组…12
4气隙磁场及磁路………12
4.1交流绕组磁动势…12
4.2空线气原质场…12
43路计算13

4.4励磁磁动势与励磁电流…15
5电感与电抗15
5.1主电抗…15
5,2漏毯通与漏电抗……15
5.3电抗对电机运行性能的影响·15
6损耗与效率16
6.1基本快损耗…16
6.2绕组电阻规托与电刷接触桐耗…16
6.3杂散损耗16
6.4风摩损耗…16
6.5效率……16
7结构安装型式和防护塑式…17
7,1结构安装型式…17
7,2防护型式代号………19
8分析电机的理论和方法概述·19
第3章电机的现代设计方法…21
1电机设计和制造中计算机的应用…21
1,1概述…21
1,2电机计算机辅助设计的内容与发展简况21
1.3CAD/CAM在电机工程中的应用22
2电机电磁场的数值计算方法…22
2,1边值问题和条件变分问题…·22
2.2剖分插值……23

2.3条件变分间题离散化…24
24总体合成…24
2.5方程组的求解…24
2.6二维矢量位磁场的后续计算…25
3电机电磁场计算数值、解析结合法25
3.1数值解析结合法气隙磁场模型…26
3.2两类方程的连接………26
3.3气隙磁场有关系数的计算…27
3.4磁场离散系数矩阵修改及其对称性…27
3.5转子的自由转动…28
3.6气隙磁场解析解的应用…………28
4电机的计算机铺助设计和优化设计·29
4.1电机计算机辅助设计的一般过程
与一些问题的处理方法……30
4.2电机的计算机辅助“校核设计”…………31
4.3电机的计算机辅助“综合设计”…34
4.4电机CAD数据库与专家系统437
4.5电机设计的最优化技术…………39
5计算机辅助电机工程图的绘制……42
5.1计算机绘图基础…42
5,2电机图形的特点与编程技巧………43
5,3图库及其他………45
第4章电机结构…………47
1固定部分…47
1.1定子机座47
1.2定子铁心48
1.3直流电机的主极和换向极铁心……49

1.4定子绕组…49
1.5主极线圈和换向极线圈…50
2转动部分50
2.1转轴…51
2.2转子铁心……52
2.3转子绕组…………54
2.4集电环和电刷…56
2.5换向器…56
2.6风扇…56
3轴助部分…56
3.1轴承…56
3.2电刷装置……58
3.3冷却器58
4电机结构的机械设计基础……58
4.1概述………58
4.2金属材料的强度理论………59
4.3安全系数…59
4.4断裂力学概念…60
4,5常用应力集中系数……60
5主要零部件的常用机械算法……60
5.1机械设计常用计算公式…60
5.2固定部分机域设计计算…………61
5.3电机轴的强度计算…62
5,4转子的临界转速………62
5.5转子的动平衡………63

5.6转子强度计算………6
第5章电机绝缘67
1电机绝缘的基本性能……67
1.1介电性能……67
1.2附热性能…………70
1.3力学性能……70
1.耐环境因索性能……71
2同步电机绝缘…71
2.1定子绕组绝缘结构………71
22转子绕组绝缘结构……75
2.3定子线圆和绕组绝缘工艺…78
2.4转子线绸和绕组绝缘工艺…79
3感应电机绝缘80
3.1感应电机定子绝缘结构……………80
3.2转于绕组绝缘结构………83
3.3定子线圆和绕组绝缘工艺……83
3.4转子线和绕组绝缘工艺……83
4直流电机绝缘84
4.1电枢线圆和绕组绝缘结构…84
4.2换向器绝缘结构………84
4.3主极绝缘结构…84
4.4手换向极绝缘结构……85
4.5补偿线图绝缘结构……85
4.6直流电机绝缘工艺…85
5低压电机绝缘85
5,1定子绕组绝缘结构…85
5,2转子绕组绝缘结构…86

5,3低压电机绝缘工艺……86
6电机绝缘试验……88
6,1股间短路检查试验88
6,2定子线圈匝间耐冲击电压试验·88
6,3磁极线圈和磁极绕组匝间绝缘试验…89
6,4定子线圈和绕组对地绝缘工频交流时电压试验……89
6.5定子绕组的真流耐电压试验及泄漏电流测量……91
6.6同步电机磁场绕组对地绝缘时电压试验…91
6,7绝缘电阻及极化指数测量……91
6.8其他电机绕组绝缘性能试验…92
第6章电机的发热与冷却…93
1概述93
2电机的发热93
2,1电机损耗的分类……93
2,2电机中各种损耗的分布…93
3电机发热的影响93
3.1电机发热对绝缘为命的影响…93
3.2电机发热对某些金属材料性能的影响…93
4电机的温升94
4.1温升94
4.2现国电机温升限值标准…94
4,3影响电机温升的因素…94
5电机的散热与冷却…94
5,1电机的散热……94
5.2电机的冷知介质……97

5.3电机的冷却方式及其选用……98
5.4电机的通风系统…98

5.5蒸发冷却及其在电机中的应用…101
6电机的综合热计算………104
6.1等效热路法…104
6.2二推稳定导热的数值解法…105
6.3水轮发电机温度场计算…105
7风扇及其选用106
7.1轴流式风扇107
7.2离心式风扇107
8冷却器及其选用107
8.1冷却器中流体的流动方式…107
8.2气体-水冷却器……107
8.3气体气体冷却器…108
8.4冷却器的选用……108
9相似方法在电机通风系统研究中的应用…109
9.1电机通风模型109
9.2水模型…110
10电机发热与冷却的测量…110
10.1电机发热与冷却测试内容…110
10,2测试原理…111
10,3测试所用的试验仪器………111
10,4测试要求的试验工况111
第7章电机振动、噪声与电磁兼容……112
1电机振动…112
1.1产生电机振动的主要因素…112
1.2电机振动限值112
1,3电机振动测定方法………113
2电机噪声……113

2.1电机的主要噪声源及其产生机理…113
2.2电机噪声测定方法及噪声源识别114
2.3电机躁声评定及噪声限值…116
2,4降低电机噪声的措施……118
3电机的电磁兼容性要求…………119
3.1电磁兼容基本概念119
3.2电磁兼容测量和试验标准119
3.3骚扰的测量方法122
3.4抗扰度试验方法123
3.5提高产品EMC的方法123
第8章电机试验………124
1概述124
1.1试验种类124
1.2试验电源124
1.3测量仪器124
1.4测量要求125
2一般试验项目125
2.1绝缘电阻的测定125
2.2介电强度试验125
2.3轴电压的测定126
2.4超速试验……126
2.5转动惯量的测定…126
2.6振动和噪声的测定126
3确定损耗和效率试验方法的通用要求·127
3.1效率。127
3.2损耗127
3.3确定效率的试验方法……127

3.4被试电机的状态127
3.5试验电阻的测定127

3.6绕组温度的确定128
3,7效率测量不确定度…129
4三相感应电动机确定损耗和效率的试验130
4.1输人一输出法…130
4.2双电源对拖回馈法…130
4.3单电源对拖回馈法一适用于绕线转子感应电动机…130
4.4损耗分析法131
4.5降低电压负载法……134
4.6等效电路法134
5三相同步电机确定损耗和效率的试验方法135
5.1输人一输出法……135
5.2总损耗测定法……136
5.3损耗分析法136
6直流电机确定损耗和效率的试验方法…137
6.1输人一输出法………137
6.2总损耗测定法—单电源对拖回馈法137
6.3损托分折法…138
7变频器供电三相笼型感应电动机确定损耗和效率的试验方法…139
7.1测量仪表的浸求………139
7.2输人一输出法确定效率…139
7.3损耗分析法—变频器供电空载和负载试验确定效率139

7.4量热法确定效率139
8间接法确定旋转电机温升140
8.1三相感应电动机………140
8,2三相同步电机142
8.3直流电机叠加法…………143
9现代测试技术在交流电动机测试中的应用143
9.1虚拟仪器测试系统143
9.2总线技术在电动机测试系统中的应用…144
9.3网络化测试技术……144
9.4是电动机测量……………………145
第9章电机的选用、运行节能和维护……148
1电机选用原则148
1.1基本分类148
1.2选用原则148
2电机运行节能150
2.1高效率三相感应电动机150
2.2高效稀土水磁同步电动机150
2.3调速节能150
3电机的保护和维护………151
3.1电机的保护151
3.2电机的维护152
3.3电机常见故障的处理152
参考文献……154
第2篇同步电机155

第1章论…157
1同步电机特征157
2同步电机的基本结构型式及分类…157
2.1基本结构型式…157
2,2分类………157
3同步电机用途158

4同步电机发展趋势158
第2章同步电机的基本原理…160
1稳态数学模型……………160
1.1动势和电动势……160
1.2电枢反应磁动势的折算……161
1,3磁路饱和时的电动势方程161
1,4电动机电动势方程162
2电磁功率和稳定性162
2.1电险功率和电磁转矩…162
2.2静态稳定163
2.3动态稳定概念163
3运行163
3.1发电机运行特性164
3.2额定励磁电流的确定164
3.3并网……165
3.4无功功率调节165
3,5发电电动机的起动165
4不对称运行166
4.1对称分量法……166
4.2不对称稳态短路166
4.3不对称负载的影响166
5瞬态数学模型167
5.1双轴理论167
5,2派克方程168
5.3运算电抗及其等效电路表述…169

5.4瞬态过程的电磁参数170
5.5派克方程的应用…170
5,6状态方程概述170
5.7异步运行171
6各种突然短路过程的解析解…171
6.1三相突然短路171
6.2两相突然短路……172
6.3单相对中性点突然短路172
6.4突然短路的冲击电流和冲击转矩173
6.5突然短路的负序电抗和时间常数…173
7振荡…174
7.1振荡转矩………174
7.2自由振荡和强制振荡……174
7,3定子电阻的影响…175
8特性参数…175
9电磁参数的数位计算176
9,1运算电抗的计算方法176
9.2直、交轴涡流场计算176
9.3饱和工作点的确定…176
9.4参数辨识法177
10机网瞬态过程的数值仿真177
10.1机网协调间题的分析177
10.2异步起动……177
10.3背家背起动………178
10.4变须器起动179

10.5误同期并网………180
11参数测试181
11.1方法的选用182
11,2测试方法…183
第3章透平发电机…185
1概还……185

2透平发电机设计185
2.1设计依据185
2.2系列设计、模块设计………186
2.3写拖动机械匹配186
2.4冷却方式及其选用187
2.5电磁设计187
2.6机械设计188
2.7热计算与温升限值188
3发电机的结构189
3.1基本结构189
3.2空冷发电机194
3.3氢冷发电机195
3.4水内冷发电机197
3.5核电用发电机198
3.6燃气轮发电机199
4关键材料200
5励磁系统200
5.1原理200
5,2性能指标200
5,3常用励磁系统201
6大型透平发电机的几个特殊问题…202
6.1进相运行202
6,2调蜂措施202
6.3不平衡负荷承载能力202
6.4定子运输间题203

7安装与维护203
7.1安装前检查203
7.2定子安装203
7.3转子安装203
7.4轴承及油密封安装203
7.5维修检查…………204
8试验204
8.1型式试验和出厂检查试验204
8.2交接试验205
&.3考核试验205
8.4科研试验205
9发电机运行206
9,1起动前检查项目和要求206
9.2发电机组起动206
9.3发电机组调试207
9.4并网………207
9,5机组综合试运行207
9,6整套机组试运行结束……207
9.7发电机组交付运行207
9.8正常运行方式及规定…207
9.9发电机保护209
9.10运行监测和注意事项……209
9.11偏离允许值时应采取的惜施…·210
10网机关系及协调…211
10.1非正常运行工况设计和应用导则…211

10.2系统扰动后检查…212
10.3协调网机关系…212
11发电机故降诊断…213
11.1在线监测…213
11.2故障诊断…214
11.3提高可靠性对策…221

第4章水轮发电机…222
1分类及型号222
1.1分类222
1.2型号223
2主要技术数据224
2.1额定容量和额定功察…224
2.2最大容量224
2,3额定电压224
2.额定功率因数…224
2.5额定转速224
2.6飞逸转速225
2.7飞轮力矩225
2,8机械时间常数与储能常数225
2.9短路比…225
2.10直轴瞬态电抗…225
2.11槽电流和定子绕组并联支路数…227
2.12电负荷和热负荷……227
2,13磁负荷…232
2.14铁心和绕组温升…232
2,15效率与损耗……232
2.16调相容量及充电容量…233
3设计计算233
3.1空载电压波形计算…233
3.2定子绕组次墙波振动计算234
3.3定子线棒特殊换位选择计算…234

3.4阻尼绕组计算234
3.5定子端部电动力计算…………235
3.6定子短路电流计算235
3,7发电机误同期并网计算235
3.8主要结构部件刚、强度及固有频率计算…235
3.9防止定子铁心热张变形计算…236
3,10机组轴系稳定性计算……………236
3.11薄壳结构稳定性计算…236
3.12发电电动机过转矩计算…236
3,13发电电动机起动特性计算…236
3,14发电电动机工况转换计算…236
4安装结构型式选择…237
4.1卧式237
4.2悬式和伞式……237
5水轮发电机结构237
5.1定子237
5.2转子241
5.3机架249
5.4推力轴承252
5.5导轴承262
5.6制动装置265
5.7空气冷却器266
5.8灭火系统……268
5.9中性点接地装置269
6通风冷却系统………270

6.1冷却方式分类、特点及适用范围…270
6,2通风系统………271
6.3定子绕组水直接冷却…272
6.4定子绕组蒸发冷却…273
7灯泡式水轮发电机…274
7.1电磁设计274

7.2结构及主要尺寸选择275
7.3通风冷却系统…282
8发电电动机…………284
8.1设计特点284
8.2推力轴承284
8.3通风冷却系统284
8.4起动与工况转换284
8.5交流调速发电电动机284
9振动285
9.1振动原因及条件285
9.2振动标准285
10安装287
10.1一般安装程序4…287
10.2定子装配………288
10.3转子装配…289
10.4上、下机架装配…289
10.5发电机总装…289
11试验…290
11.1试验标准……291
11,2试验项目…291
12附属设备293
12.1油水管路…293
12.2照明293
12.3电缆…293
12.4测温电阻…293

12.5端子箱…293
12.6电加热器…294
12.7除湿机…294
12.8粉尘收集装置…294
12.9炭粉吸收装置……294
第5章柴油发电机………295
1概述295
1.1发电机与柴油机的功率匹配295
1.2励磁系统特点295
1.3结构防护型式与安装型式…295
1.4主要技术性能295
2设计要点296
2.1定子绕组296
2.2斜相296
2.3凸极与隐极转子296
2.4通风与冷却297
2.5轴的扭振……297
3机组运行297
3.1单机运行297
3.2并联运行297
3.3柴油发电机运行中的主要故障及其原因和处理方法298
4特殊试验…298

略~~~

投稿会员：芳华