電機及其驅動(基本原理類型與應用原書第5版)/電機工程經典書系

作者：(英)奧斯汀·休斯//比爾·德魯里|責編:劉星寧//閭洪慶|譯者:劉曉
出版社：機械工業
ISBN：9787111779285

出版日期：2025/07/01
裝幀：平裝
頁數：389

人民幣：RMB 139 元售價：元

內容大鋼

本書全面介紹了電機及其驅動系統的相關內容，主要包括各類電機（直流電機、感應電機、同步電機、開關磁阻電機和步進電機）及其驅動系統的基本工作原理、運行特性的分析與計算，由各類電機所組成的驅動系統的調速、起動和制動方法，各類電機驅動器的典型拓撲結構與控制策略，電機及其驅動器的選用方法等。《電機及其驅動：基本原理、類型與應用（原書第5版）》內容通俗易懂、深入淺出，強調物理概念，文字簡練流暢，且各章均包含有簡介和習題，以方便讀者閱讀和加深理解。
本書可作為電氣工程專業本科生和研究生的專業基礎教材，也可作為相關專業在電機及其驅動領域的入門性教材，還可作為相關專業技術人員的參考用書。

作者介紹

(英)奧斯汀·休斯//比爾·德魯里|責編:劉星寧//閭洪慶|譯者:劉曉

譯者序
前言
第1章  電機基礎知識
  1.1  簡介
  1.2  旋轉運動的產生
    1.2.1  磁場和磁通
    1.2.2  磁通密度
    1.2.3  導體受力
  1.3  磁路
    1.3.1  磁動勢
    1.3.2  磁路與電路類比
    1.3.3  氣隙
    1.3.4  磁阻和氣隙磁通密度
    1.3.5  飽和
    1.3.6  電機的磁路
  1.4  轉矩的產生
    1.4.1  轉矩的大小
    1.4.2  開槽的作用
  1.5  轉矩和電機體積
    1.5.1  單位電磁負荷
    1.5.2  轉矩和轉子體積
    1.5.3  輸出功率——轉速的重要性
    1.5.4  功率密度（單位體積輸出功率）
  1.6  能量轉換——運動電動勢
    1.6.1  原型電機——靜止狀態
    1.6.2  功率——導體以恆定速度運動
  1.7  等效電路
    1.7.1  電動機運行和發電機運行
  1.8  恆定電壓狀態運行
    1.8.1  空載特性
    1.8.2  負載特性
    1.8.3  輸入電壓與感應電動勢和效率的關係
    1.8.4  原型電機的分析——結論
  1.9  電機的一般特性
    1.9.1  工作溫度與冷卻
    1.9.2  轉矩密度（單位體積轉矩）
    1.9.3  功率密度和效率——速度的重要性
    1.9.4  尺寸影響——比轉矩和效率
    1.9.5  額定電壓
    1.9.6  短時過載
  1.10  習題
第2章  電機驅動用電力電子變換器
  2.1  簡介
    2.1.1  電機驅動系統的總體架構
  2.2  電壓控制——直流供電、直流輸出
    2.2.1  開關控制
    2.2.2  晶體管斬波器
    2.2.3  感性負載斬波器——過電壓保護
    2.2.4  升壓變換器
  2.3  可控整流——交流供電、直流輸出

    2.3.1  晶閘管
    2.3.2  單脈衝整流器
    2.3.3  單相全控整流器——輸出電壓及控制
    2.3.4  三相全控整流器
    2.3.5  輸出電壓範圍
    2.3.6  觸發電路
  2.4  逆變器——直流供電、交流輸出
    2.4.1  單相逆變器
    2.4.2  輸出電壓控制
    2.4.3  三相逆變器
    2.4.4  多電平逆變器
    2.4.5  制動
    2.4.6  有源前端
  2.5  交-交變頻
    2.5.1  交-交變頻器
    2.5.2  矩陣變換器
  2.6  逆變器開關器件
    2.6.1  雙極結型晶體管（BJT）
    2.6.2  金屬-氧化物-半導體場效應晶體管（MOSFET）
    2.6.3  絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）
  2.7  變頻器的波形、雜訊和冷卻
    2.7.1  開關器件的冷卻——熱阻
    2.7.2  散熱器和強制風冷
  2.8  習題
第3章  直流電機
  3.1  簡介
  3.2  轉矩產生機理
    3.2.1  換向器的作用
    3.2.2  換向器的工作原理
  3.3  運動電動勢
    3.3.1  等效電路
  3.4  直流電機的穩態性能
    3.4.1  空載轉速
    3.4.2  性能計算示例
    3.4.3  負載運行
    3.4.4  額定轉速和弱磁
    3.4.5  電樞反應
    3.4.6  最大輸出功率
  3.5  瞬態過程
    3.5.1  動態響應和時間常數
  3.6  四象限運行和再生制動
    3.6.1  全速再生制動
    3.6.2  能耗制動
  3.7  並勵和串勵直流電機
    3.7.1  並勵直流電機穩態性能
    3.7.2  串勵直流電機穩態性能
    3.7.3  通用電機
  3.8  自勵直流電機
  3.9  微型電機
  3.10  習題

第4章  直流電機傳動系統
  4.1  簡介
  4.2  晶閘管直流驅動器概述
    4.2.1  變換器驅動電機運行
    4.2.2  直流電機的電流波形
    4.2.3  斷續電流
    4.2.4  變換器輸出阻抗與重疊角
    4.2.5  四象限運行和逆變
    4.2.6  單變換器反向驅動運行
    4.2.7  雙變換器反向驅動運行
    4.2.8  功率因數和電源影響
  4.3  直流傳動控制系統
    4.3.1  電流限制和保護
    4.3.2  轉矩控制
    4.3.3  轉速控制
    4.3.4  全速域運行
    4.3.5  電樞電壓反饋和IR補償
    4.3.6  電流開環控制
  4.4  斬波式直流電機驅動裝置
    4.4.1  直流斬波驅動器的性能
    4.4.2  轉矩?轉速特性和控制方法
  4.5  直流伺服驅動系統
    4.5.1  伺服電機
    4.5.2  位置控制
  4.6  數控驅動系統
  4.7  習題
第5章  感應電機的旋轉磁場、轉差率和轉矩
  5.1  簡介
    5.1.1  方法概述
  5.2  旋轉磁場
    5.2.1  旋轉磁場的產生
    5.2.2  每相繞組磁場
    5.2.3  三相合成磁場
    5.2.4  旋轉方向
    5.2.5  主（氣隙）磁通和漏磁通
    5.2.6  旋轉磁通幅值
    5.2.7  勵磁功率和視在功率
    5.2.8  小結
  5.3  轉矩產生機理
    5.3.1  轉子結構
    5.3.2  轉差率
    5.3.3  轉子感應電動勢和電流
    5.3.4  轉矩
    5.3.5  轉子電流和轉矩——低轉差率
    5.3.6  轉子電流和轉矩——高轉差率
    5.3.7  發電運行——負轉差率
  5.4  轉子電流對磁通的影響
    5.4.1  轉子電流對磁通的削弱
  5.5  定子電流的轉速特性
  5.6  習題

第6章  感應電機在50/60Hz電源下運行
  6.1  簡介
  6.2  籠型感應電機的起動方法
    6.2.1  直接起動
    6.2.2  星形/三角形起動
    6.2.3  自耦變壓器起動
    6.2.4  串電阻或電抗起動
    6.2.5  固態軟起動
    6.2.6  變頻器起動
  6.3  加速和穩定運行
    6.3.1  諧波效應——轉子斜槽
    6.3.2  大慣量負載——過熱
    6.3.3  穩態轉子損耗和效率
    6.3.4  穩態穩定性——失步轉矩和失速
  6.4  轉矩-轉速曲線——轉子參數的影響
    6.4.1  籠型轉子
    6.4.2  雙籠型和深槽型轉子
    6.4.3  繞線轉子感應電機的起動和加速
  6.5  供電電壓對轉矩-轉速曲線的影響
  6.6  發電運行
    6.6.1  發電運行區域
    6.6.2  自勵感應發電機
    6.6.3  風力發電用雙饋感應電機
  6.7  制動
    6.7.1  反接和反接制動
    6.7.2  能耗制動
  6.8  轉速控制（不改變定子供電頻率）
    6.8.1  變極電機
    6.8.2  高電阻籠型感應電機的調壓調速
    6.8.3  繞線轉子感應電機的轉速控制
    6.8.4  轉差能量的回饋
  6.9  功率因數控制和能量優化
  6.10  單相感應電機
    6.10.1  運行原理
    6.10.2  電容型單相電機
    6.10.3  分相電機
    6.10.4  罩極電機
  6.11  功率範圍
    6.11.1  縮比——勵磁問題
  6.12  習題
第7章  感應電機的變頻運行
  7.1  簡介
  7.2  變頻運行
    7.2.1  穩態運行——最大磁通的重要性
    7.2.2  轉矩-轉速特性
    7.2.3  變頻器限制——恆轉矩和恆功率區域
    7.2.4  電機限制
    7.2.5  四象限運行能力
  7.3  變頻器供電驅動系統的實際問題
    7.3.1  PWM電壓源型逆變器

    7.3.2  電流源型逆變器
    7.3.3  變頻器供電驅動系統的性能
  7.4  變頻器對感應電機的影響
    7.4.1  雜訊
    7.4.2  電機絕緣及長電纜線的影響
    7.4.3  損耗及其對電機額定值的影響
    7.4.4  軸電流
    7.4.5  「變頻器專用」感應電機
  7.5  對公共電源的影響
    7.5.1  諧波電流
    7.5.2  功率因數
  7.6  變頻器和電機保護
  7.7  習題
第8章  感應電機的磁場定向控制
  8.1  簡介
  8.2  基本方法
    8.2.1  磁動勢空間相量
    8.2.2  坐標變換
    8.2.3  瞬態和穩態電路
  8.3  感應電機的電路模型
    8.3.1  耦合電路、感應電動勢和磁鏈
    8.3.2  自感和互感
    8.3.3  由電路模型推導轉矩
    8.3.4  轉子電流推導
  8.4  電流源供電條件下的電機穩態轉矩
    8.4.1  轉矩與轉差率——定子電流恆定
    8.4.2  轉矩與轉差率——轉子磁鏈恆定
    8.4.3  定子電流的磁通分量和轉矩分量
  8.5  動態轉矩控制
    8.5.1  強耦合電路的特性
    8.5.2  建立轉子磁通
    8.5.3  轉矩控制機理
  8.6  磁場定向控制的實現
    8.6.1  PWM控制器/矢量調製器
    8.6.2  轉矩控制方案
    8.6.3  瞬態運行
    8.6.4  從靜止狀態起動
    8.6.5  推導轉子磁通角
  8.7  直接轉矩控制
    8.7.1  控制原理
    8.7.2  定子磁通控制和轉矩控制
  8.8  習題
第9章  同步電機、永磁電機和磁阻電機及其驅動系統
  9.1  簡介
  9.2  同步電機類型
    9.2.1  轉子電勵磁電機
    9.2.2  永磁電機
    9.2.3  磁阻電機
    9.2.4  磁滯電機
  9.3  轉矩產生機理

    9.3.1  轉子電勵磁電機
    9.3.2  永磁電機
    9.3.3  磁阻電機
    9.3.4  凸極轉子電勵磁同步電機
    9.3.5  凸極永磁磁阻電機
  9.4  同步電機的恆壓恆頻運行
    9.4.1  轉子電勵磁電機
    9.4.2  永磁電機
    9.4.3  磁阻電機
    9.4.4  凸極轉子電勵磁同步電機
    9.4.5  工頻起動
  9.5  同步電機的變頻運行
    9.5.1  永磁電機相量圖
    9.5.2  調速和負載情況
  9.6  同步電機驅動器
    9.6.1  簡介
    9.6.2  轉子電勵磁電機
    9.6.3  永磁電機
    9.6.4  磁阻電機
    9.6.5  凸極永磁電機
  9.7  永磁電機的性能
    9.7.1  永磁電機的優勢
    9.7.2  工業永磁電機
    9.7.3  性能特點總結
    9.7.4  無刷永磁電機的運行範圍
    9.7.5  無刷永磁發電機
  9.8  永磁電機的新興發展
    9.8.1  多極永磁電機的優點
    9.8.2  分段定子鐵心和集中繞組
    9.8.3  分數槽繞組
  9.9  習題
第10章  步進電機和開關磁阻電機
  10.1  簡介
  10.2  步進電機
    10.2.1  開環位置控制
    10.2.2  脈衝指令信號的產生及電機響應
    10.2.3  高速運行
  10.3  步進電機的工作原理
    10.3.1  可變磁阻型步進電機
    10.3.2  混合型步進電機
    10.3.3  小結
  10.4  步進電機特性
    10.4.1  靜態轉矩特性曲線
    10.4.2  單步運行
    10.4.3  定位誤差和保持轉矩
    10.4.4  半步運行
    10.4.5  細分運行——微步進
  10.5  穩態特性——理想（恆流）驅動電路
    10.5.1  驅動器的要求
    10.5.2  恆定電流下的失步轉矩

  10.6  驅動電路和失步轉矩-速度曲線
    10.6.1  恆壓驅動器
    10.6.2  電流限制型驅動器
    10.6.3  恆流斬波型驅動器
    10.6.4  共振和不穩定性
  10.7  瞬態性能
    10.7.1  階躍響應
    10.7.2  起動
    10.7.3  加速過程優化和閉環控制
  10.8  開關磁阻電機驅動系統
    10.8.1  工作原理
    10.8.2  轉矩預測和轉矩控制
    10.8.3  功率變換器和驅動系統特性
  10.9  習題
第11章  電機/驅動器的選擇
  11.1  簡介
  11.2  額定功率和功能
  11.3  驅動系統特性
    11.3.1  最高轉速和轉速範圍
  11.4  負載要求——轉矩?轉速特性
    11.4.1  恆轉矩負載
    11.4.2  慣量匹配
    11.4.3  風機和水泵類負載
  11.5  一般應用注意事項
    11.5.1  再生運行和制動
    11.5.2  工作制和額定功率
    11.5.3  防護和冷卻
    11.5.4  尺寸標準
    11.5.5  電源干擾和諧波
  11.6  習題
附錄  習題答案

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