交流电机及其系统的分析PDF电子书免费下载

　　交流电机是电能生产及应用的基本装备。工农业生产和人民生活中普遍应用的电能，几乎全部是通过交流发电机生产的，而生产出的电能则多半是通过交流电动机加以利用的。现代交流电机的单机容量已经大大增加，应用领域日益扩大，与其组成的系统的自动化程度日益提高，运行条件更加复杂化。在把我国建成现代农业、现代工业、现代国防和现代科学技术的伟大的社会主义强国的过程中，不仅对交流电机的需要量增加，对交流电机的品种的需求日益繁多，而且对其性能和与其组成的系统的要求也不断提高。

　　因此，了解和掌握交流电机及其系统的运行性能和分析方法，对电工科技工作者是十分重要的。交流电机及其系统是比较成熟而又迅速发展的科学技术。交流电机的出现和发展已有…百多年的历史，已经研究制造了型式多样、用途各异的多种交流电机。在电机的设计、制造及运行过程中，经过不断的研究和完善，可以说，人们对于交流电机的结构原理、制造技术和运行性能的了解已经相当深刻了。但由于技术发展和研究条件的限制，过去人们的注意力主要集中在电机的正常运行性能、外部故障状态以及联网经济安全运行等问题上。这是合乎发展规律的，因为这些问题确实是在实际工作中经常遇到的。

　　三十多年来，电力电子技术的广泛应用、直流输电技术的进步、交直流混合输电系统的联合运行、大容量发电机的制造和应用电机的各种新要求，再加上现代控制理论、微电子技术及计算机、电力电子技术的快速发展，相互促进，相辅相成，使交流电机及其系统的理论和运行性能又有了不少新的发展和提高。例如电机绕组内部不对称问题的分析，电机与电力电子学、微电子学及计算机技术组成的调节控制系统的研究，电磁谐波分量的影响分析和抑制措施等，都是人们关注的新问题。

　　交流电机在运行过程中，由于制造的缺陷或操作使用不当等原因，可能使电机绕组发生故障而造成不必要的损失。大型水轮发电机定子绕组往往采用多支路结构，在运行中，如果发生匝间或相间短路以及绕组断裂等内部故障，数值很大的短路电流就可能使其产生严重的机械损伤或因局部过热而烧毁绕组或铁心；故障发生时的负序磁场还可能损伤转子。汽轮发电机和异步电机的定子绕组在运行中也可能发生严重的内部故障。在交流电机转子方面，还可能发生导条开焊、断裂或短路等故障。这就要求研究分析电机发生内部故障时的各状态量，以便了解这种故障的危害性，以改进设计制造，并提出相应的继电保护装置。

　　在直流输电系统中，发电机与整流器件组成一种与交流输电迥异的特殊系统。从电机方面看，它经常处在不对称运行状态，整流元件的非线性作用使这个系统中出现了严重的谐波，提出了不少值得研究的特殊问题。得到普遍应用的交流励磁系统以及在发电机定子内圆加装励磁线棒并经整流器供给主机励磁的系统等，均有类似的问题。

　　交流电动机的调速和控制技术在与计算机、微电子学及电力电子技术结合后，突飞猛进地发展，过去不易量测或控制的电磁过程，现在经过在线量测、计算分析和控制，可以实现多种要求、多种原理和技术方案的调节控制。交直交变频、交交变频、脉冲宽度调制、多电平等技术为交流电动机的调速和控制提供了许多新的可能。自控式同步电动机及矢量控制的异步电动机的研究和应用，已经取得了不少新成就，特别是在交流电动机的调速性能方面取得的进展是十分令人瞩目的。

　　随着电子计算机的发展和数值计算方法的应用，过去很多难以计算的电机电磁场问题得到了求解的可能，大大提高了电机设计、运行性能分析的能力和参数计算的准确度。在异步电机变极调速、起动原理及方法、电容与电机绕组的组合应用方面以及方波电源供电的特殊电机、蓄能电机、特种电机的研制等方面所取得的成就，也是十分明显的。

　　交流电机及其系统的深入分析要求提出新的理论和方法。我们知道，就交流电机的电磁关系而言，可以看成是一些相互耦合的线圈的集合，并可按一般的电路法则进行研究。但由于转子旋转的关系，这些电路之间存在着相对运动的特点。交流电机的定子绕组一般均采用在时间及空间上互差120°的三相对称分布绕组，这样设计的绕组一般均能使三相对称电流产生的气隙磁场达到基本为正弦分布的要求。这样制造的交流电机的技术经济指标一般均较高，它的用料、加工等制造费用，损耗、效率、转矩、振动等性能指标以及运行中的经济性及可靠性等均属优良之列。因此，过去在研究分祈这种电机时，一般均假定基波磁动势产生基波气隙磁场，少量的气隙谐波磁场归入漏磁场加以考虑。在分析其运行性能时，所用参数也多以反映其气隙磁场总效应的数值为准，诸如同步电机的电枢反应电抗x.d，x.。，异步电机的激磁电抗x。等。相应地，其他参数，如同步电机的xx，xa，x么，x%，x%，z4也都是一些反映其电磁总效应的数值。应用这些参数建立的数学模型及分析的结果一般也能满足实际工作的要求。因此多年来教科书和参考书均以相绕组为基础，并以多相绕组的总体效应分析电机的理论和方法为基本内容。