定 價:59.5 元
叢書名:普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材 全國高等學校自動化專業(yè)系列教材 教育部高等學校自動化專業(yè)教學指導委員會牽頭規(guī)劃 國家級精品教材
- 作者:劉錦波,張承慧編著
- 出版時間:2015/6/1
- ISBN:9787302385127
- 出 版 社:清華大學出版社
- 中圖法分類:TM3
- 頁碼:558
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16K
本書從運動控制系統(tǒng)和變流器供電角度全面講述了電機與拖動的相關內容,主要包括各類電機(直流電機、變壓器、異步電機、同步電機)的基本運行原理、建模、運行特性的分析與計算,由各類電機組成傳動系統(tǒng)的起、制動、調速原理與方法,各類驅動與控制用微特電機的運行原理與特性分析,各類新型機電一體化電機如正弦波永磁同步電機、永磁無刷直流電機、開關磁阻電機、步進電機等的建模、驅動與特性分析以及系統(tǒng)組成,電力拖動系統(tǒng)的方案與電機的選擇等。
本書是普通高等學校“十一五”國家級規(guī)劃教材,它是由教育部高等學校自動化專業(yè)教學指導委員會牽頭規(guī)劃并通過全國招標形式確定的統(tǒng)編教材。教材對各種類型電機及其拖動系統(tǒng)進行了全面介紹。內容涉及傳統(tǒng)的有刷直流電機、感應電機、各種類型的同步電機、變磁阻電機(開關磁阻與步進電機)及其拖動控制系統(tǒng)、變壓器以及各類控制電機等知識。
教材自2006年9月首次出版以來,以其鮮明的特色深受廣大電氣傳動領域讀者的厚愛。該教材于2007年被評選為首批“十一五”國家級精品教材,并于2008年獲得山東省高等學校優(yōu)秀教材一等獎。由于教材注重物理概念和分析方法,刪繁就簡,強調實用,從系統(tǒng)的角度全面討論電機與拖動的傳統(tǒng)知識和最新內容,因而取得不錯的銷量。截至2014年1月,本書已重印10次,總銷量達27500冊。
同第1版一樣,本書第2版仍然遵循如下宗旨: (1)從運動控制系統(tǒng)的角度討論電機與拖動的全部內容,換句話說,應從“電機+電力電子變流器+控制策略”角度出發(fā),而不是從單純電網供電或電機設計角度討論各類電機及其拖動的相關內容; (2)按照先定性、后定量再到分析、計算的順序引入各類電機的運行原理、控制方案及其拖動系統(tǒng)的組成等知識,以符合大多數(shù)讀者的認知規(guī)律; (3)強調物理概念,輔佐以數(shù)學描述; (4)側重電機的外部特性及其控制方法,淡化內部繞組及磁路結構,重在實用; (5)反映電機與拖動(或運動控制)領域的最新知識和理念,以滿足當前工程實際的要求。
按照上述原則,《電機與拖動》第2版在保持了第1版基本特色的基礎上,借鑒了近30多年國內外的課程改革和自身教學的成果和經驗,吸收了近8年來教材使用過程中讀者的反饋意見和建議,在不失本課程教學傳統(tǒng)的前提下,對全書內容和章節(jié)安排作了較大調整。主要體現(xiàn)在如下幾個方面: (1)保留了傳統(tǒng)教材以基于符號法的正弦相量為分析工具(其基本特征是采用等效電路、相量圖等手段)的主線,同時增加了以綜合矢量為分析手段的另一條主線內容。這主要基于兩點考慮: 一是傳統(tǒng)的相量分析僅適用于正弦電源供電(主要是電網供電)下交流電機的分析,而對于以電力電子變流器供電下的各類交流電機,由于其繞組外加電壓或電流均為非正弦,上述手段不再有效; 二是對包括磁場定向的矢量控制、直接轉矩控制、梯形波電勢波形的無刷直流電機等在內的最新拖動控制系統(tǒng)的深刻理解需要以綜合矢量為基礎的新的數(shù)學工具。(2)強化了各類電機與電力電子變流器之間的關聯(lián)性,以突出電機的各種控制變量在供電變流器中是如何具體實現(xiàn)以及變流器的局限性等物理概念。(3)完善了電機在傳動領域內的四象限運行(即電機既運行在電動機又可運行在發(fā)電機狀態(tài))的知識,并充實了供電變流器工作在四象限伏-安特性(即整流、逆變狀態(tài))的內容。(4)增加了對包括矢量控制、直接轉矩控制等在內的最新知識,并進一步完善了無刷直流、開關磁阻等機電一體化電機的內容。與第1版相比,《電機與拖動》第2版在遵循上述原則上走得更遠?梢韵嘈,上述嘗試和努力,將使本書內容更加系統(tǒng)、結構更加合理,知識更加完善。
本書第2版各章節(jié)的調整和增減的具體內容如下: (1)第1章增加了有關永磁體組成磁路的分析方法一節(jié),以滿足目前各類永磁電機日益應用增多的需要。(2)刪去了第1版第3章中目前工程應用較少的直流電力拖動系統(tǒng)四象限運行中的實例分析。(3)刪去了第1版第4章(變流器供電下直流電機的機械特性),將有關內容精煉并歸并到第3章(直流電機的電力拖動)中,以確保第2版全書的體系結構一致。(4)在第2版第5章(三相異步電機的建模與特性分析)中增加了三相交流電機的綜合矢量與坐標變換的內容; 在第2版第6章(三相異步電機的電力拖動)中增加了變頻調速的供電變流器及其調制方案一節(jié),內容涉及三相橋式逆變器及其SPWM以及SVPWM調制技術,由此得到三相交流電機定子電壓綜合矢量的具體實現(xiàn)方案; 同時,在第2版第6章中還增加了基于綜合矢量控制的高性能交流調速系統(tǒng)方案一節(jié),內容涉及基于定子電流綜合矢量的調速系統(tǒng)——轉子磁鏈定向的矢量控制以及基于定子磁鏈綜合矢量的調速系統(tǒng)——直接轉矩控制的基本思想、物理概念以及系統(tǒng)組成。以上內容組成了全書以綜合矢量為分析手段的主線。(5)將第1版第9章中的變流器供電同步電機的制動內容調整至第2版第6章,使體系結構更加合理。(6)重新修改完善了第1版第10章中有關三相永磁同步電機的內容,尤其是永磁無刷直流電機的有關內容; 增加了目前在電動車領域內使用較多的正弦波分數(shù)槽集中繞組和梯形波分數(shù)槽集中繞組的內容以及有關永磁無刷直流電機正、反轉與四象限運行的知識。(7)全面調整修改了開關磁阻電機的有關內容并增加了開關磁阻電機的能量轉換與定子磁鏈—電流圖的知識。(8)刪去了目前工程實際中應用較少的超聲波電機知識。此外,對第1版中許多解釋不夠的內容也進行了全面修訂。
本書可作為自動化、電氣自動化、機電一體化以及現(xiàn)代車輛等相關專業(yè)的本科生教材,也可作為相關專業(yè)“運動控制系統(tǒng)”課程的入門性教材。對于長期從事運動控制領域產品開發(fā)的工程技術人員更新知識,并了解本領域內的最新成果,本書也具有重要的參考價值。
本教材第2版由劉錦波教授擔任主編,負責教材體系結構及全部內容的修訂; 原書第1版中的第4章以及第7章由張承慧教授編寫,這些內容部分被濃縮在第2版中的3.8節(jié)以及第6章中; 其中,第6章6.2.2節(jié)中的第3、第4部分、6.2.4節(jié)、6.4節(jié)屬于新增章節(jié),均由劉錦波教授編寫,以保持教材第2版的前后風格一致。
本教材承蒙上海大學陳伯時教授擔任主審,(英國)謝菲爾德大學的諸自強教授、清華大學的楊耕教授、天津大學的夏長亮教授、浙江大學的沈建新教授也對本教材提出了許多寶貴的意見和建議,對此,編者向他們以及對本教材給予過關懷和幫助的其他同仁們表示衷心的感謝。
此外,編者仍然要感謝的是《全國高等學校自動化專業(yè)系列教材》編審委員會為編者提供的機會,特別要感謝的是清華大學出版社的王一玲編輯及其團隊,他們?yōu)楸緯木庉嫼统霭孀隽舜罅慷氈碌墓ぷ鳌?br />本教材第2版從下筆修訂到最終完稿耗時僅1年的時間,編者深知個中的滋味并由此對書籍充滿了敬畏。但一想到有成千上萬的讀者因本教材成長并喜歡上運動控制領域,編者就倍感欣慰。運動控制領域的成果日新月異,編者力求以最簡潔、通俗的方式對其進行歸納總結。但由于時間倉促,編者水平有限,書中難免存在不少錯誤和不妥之處,懇請廣大讀者一如既往的批評指正。來函請寄電子郵件: mejinbo@sdu.edu.cn。
作者
2015年4月
劉錦波,男,1964年1月生,博士,現(xiàn)為山東大學控制科學與工程學院教授。2007年5月-2008年5月獲國家留掌基金委全額資助至英國Sheffield大學電子與電氣工程系從事永磁直線電機控制器方面的研究。2001年3月-2002年8月曾作為高級研究員在香港城市大學從事多軸永磁無刷直流電機控制系統(tǒng)方面的研究。多年來一直從事電力電子與運動控制方面的教學與科研工作。目前主要講授本科生的“電機與拖動”、研究生的“Advanced Power Electronics & ACDrives”等課程。曾先后承擔航天863課題、教育部留學歸國人員科研啟動基金、國防科工委課題、香港創(chuàng)新(ITF)基金、山東省中青年科學家基金等課題多項。研究成果分別發(fā)表在《中國電機工程學報》、《聲學學報》、《電工技術學報》、《機械工程學報》以及Sensors & Actuators:A Physical等國內外著名期刊上,發(fā)表論文計40余篇,其中15篇分別被SCI或El收錄。目前主要研究領域包括:非線性控制策略在運動控制以及電力電子變流器中的應用、微特電機及其驅動、電動車與數(shù)控伺服控制器以及各類電力電子裝置的研發(fā)等。
張承慧,男,1963年9月生,博士,現(xiàn)為山東大學控制科學與工程學院教授,兼任山東省自動化學會副理事長、中國電工技術學會理事、中國電力電子學會常務理事、中國自動化學會教育工作委員會委員、山東省自動化學會電氣自動化專業(yè)委員會常務理事及學術委員會副主任、《電工技術學報》和《電力電子技術》編委等職務。長期從事工程優(yōu)化控制、電氣傳動自動化、電動汽車、電力電子技術及新能源等方面的教學與科研工作。曾先后承擔國家自然科學基金、863計劃、教育部和山東省科研課題16項。在IEEETCS、IEEETAC等期刊發(fā)表論文100余篇,其中73篇被SCl、EI收錄,出版著作4部。曾獲教育部自然科學獎、山東省科技進步獎8項。系新世紀“百千萬人才工程”國家級人選,山東省有突出貢獻的中青年專家,享受國務院政府特殊津貼。
緒論
0.1 電機與電力拖動技術的發(fā)展概況
0.2 電機學與電力拖動系統(tǒng)的一般分析方法
0.3 課程的性質與任務
0.4 本教材的結構、各章節(jié)內容與教學安排
0.5 本課程的學習方法
第1章 電磁學的基本知識與基本定律
1.1 電路的基本定律
1.1.1 基爾霍夫電流定律
1.1.2 基爾霍夫電壓定律
1.2 磁場的基本知識
1.2.1 磁感應強度
1.2.2 磁通
1.2.3 磁場強度
1.3 電磁學的基本定律
1.3.1 電生磁的基本定律——安培環(huán)路定理
1.3.2 磁生電的基本定律——法拉第電磁感應定律
1.3.3 畢-薩電磁力定律
1.3.4 磁路的歐姆定律與線圈電感的表達式
1.4 常用磁性材料及其特性
1.4.1 磁滯回線與磁化曲線
1.4.2 軟磁材料與硬磁材料
1.4.3 鐵磁材料中的鐵耗
1.4.4 永久磁鐵的去磁曲線與各種永磁材料的特點※
1.4.5 永久磁鐵組成磁路的分析方法※
本章小結
思考題
練習題
第2章 直流電機的建模與特性分析
2.1 直流電機的基本運行原理與結構
2.1.1 直流電機的基本運行原理
2.1.2 直流電機的結構
2.2 直流電機的額定數(shù)據(jù)
2.3 直流電機的電樞繞組——電路構成
2.3.1 對直流電樞繞組的要求
2.3.2 直流電機的簡單繞組
2.3.3 直流電樞繞組的基本型式
2.4 直流電機的各種勵磁方式與磁場
2.4.1 直流電機的各種勵磁方式
2.4.2 直流電機的空載主磁場
2.4.3 直流電機負載后的電樞反應磁場
2.4.4 直流電機負載后的氣隙磁場
2.5 直流電機的感應電勢、電磁轉矩與電磁功率
2.5.1 正、負電刷之間感應電勢的計算
2.5.2 電磁轉矩的計算
2.5.3 直流電機的電磁功率
2.6 直流電機的電磁關系、基本方程式和功率流程圖
2.6.1 他勵直流電機的基本電磁關系
2.6.2 直流電機的基本方程式與等效電路
2.6.3 直流電機的功率流程圖
2.7 直流發(fā)電機的運行特性及自勵建壓過程
2.7.1 直流發(fā)電機的運行特性
2.7.2 并勵和復勵直流發(fā)電機空載電壓的建立
2.8 他勵直流電動機的運行特性
2.8.1 他勵直流電動機的工作特性
2.8.2 他勵直流電動機的機械特性
2.8.3 他勵直流電動機的人為機械特性
2.9 串勵直流電動機的機械特性
2.9.1 串勵直流電動機的固有機械特性
2.9.2 串勵直流電動機的人為機械特性
2.10 復勵直流電動機的機械特性
2.11 直流電機的換向
本章小結
思考題
第3章 直流電機的電力拖動
第4章 變壓器的建模與特性分析
第5章 三相異步電機的建模與特性分析
第6章 三相異步電動機的電力拖動
第7章 三相同步電機的建模與特性分析
第8章 三相同步電機的電力拖動※
第9章 三相永磁同步電機的建模與分析
第10章 變磁阻(雙凸極)電機的建模與分析
第11章 驅動與控制用微特電機
第12章 電力拖動系統(tǒng)的方案與電動機選擇
參考文獻