交流電機(jī)及其系統(tǒng)的分析PDF電子書免費(fèi)下載

　　交流電機(jī)是電能生產(chǎn)及應(yīng)用的基本裝備。工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活中普遍應(yīng)用的電能，幾乎全部是通過交流發(fā)電機(jī)生產(chǎn)的，而生產(chǎn)出的電能則多半是通過交流電動(dòng)機(jī)加以利用的?，F(xiàn)代交流電機(jī)的單機(jī)容量已經(jīng)大大增加，應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大，與其組成的系統(tǒng)的自動(dòng)化程度日益提高，運(yùn)行條件更加復(fù)雜化。在把我國(guó)建成現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代工業(yè)、現(xiàn)代國(guó)防和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的偉大的社會(huì)主義強(qiáng)國(guó)的過程中，不僅對(duì)交流電機(jī)的需要量增加，對(duì)交流電機(jī)的品種的需求日益繁多，而且對(duì)其性能和與其組成的系統(tǒng)的要求也不斷提高。

　　因此，了解和掌握交流電機(jī)及其系統(tǒng)的運(yùn)行性能和分析方法，對(duì)電工科技工作者是十分重要的。交流電機(jī)及其系統(tǒng)是比較成熟而又迅速發(fā)展的科學(xué)技術(shù)。交流電機(jī)的出現(xiàn)和發(fā)展已有…百多年的歷史，已經(jīng)研究制造了型式多樣、用途各異的多種交流電機(jī)。在電機(jī)的設(shè)計(jì)、制造及運(yùn)行過程中，經(jīng)過不斷的研究和完善，可以說，人們對(duì)于交流電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理、制造技術(shù)和運(yùn)行性能的了解已經(jīng)相當(dāng)深刻了。但由于技術(shù)發(fā)展和研究條件的限制，過去人們的注意力主要集中在電機(jī)的正常運(yùn)行性能、外部故障狀態(tài)以及聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行等問題上。這是合乎發(fā)展規(guī)律的，因?yàn)檫@些問題確實(shí)是在實(shí)際工作中經(jīng)常遇到的。

　　三十多年來，電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用、直流輸電技術(shù)的進(jìn)步、交直流混合輸電系統(tǒng)的聯(lián)合運(yùn)行、大容量發(fā)電機(jī)的制造和應(yīng)用電機(jī)的各種新要求，再加上現(xiàn)代控制理論、微電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)、電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，相互促進(jìn)，相輔相成，使交流電機(jī)及其系統(tǒng)的理論和運(yùn)行性能又有了不少新的發(fā)展和提高。例如電機(jī)繞組內(nèi)部不對(duì)稱問題的分析，電機(jī)與電力電子學(xué)、微電子學(xué)及計(jì)算機(jī)技術(shù)組成的調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的研究，電磁諧波分量的影響分析和抑制措施等，都是人們關(guān)注的新問題。

　　交流電機(jī)在運(yùn)行過程中，由于制造的缺陷或操作使用不當(dāng)?shù)仍?，可能使電機(jī)繞組發(fā)生故障而造成不必要的損失。大型水輪發(fā)電機(jī)定子繞組往往采用多支路結(jié)構(gòu)，在運(yùn)行中，如果發(fā)生匝間或相間短路以及繞組斷裂等內(nèi)部故障，數(shù)值很大的短路電流就可能使其產(chǎn)生嚴(yán)重的機(jī)械損傷或因局部過熱而燒毀繞組或鐵心；故障發(fā)生時(shí)的負(fù)序磁場(chǎng)還可能損傷轉(zhuǎn)子。汽輪發(fā)電機(jī)和異步電機(jī)的定子繞組在運(yùn)行中也可能發(fā)生嚴(yán)重的內(nèi)部故障。在交流電機(jī)轉(zhuǎn)子方面，還可能發(fā)生導(dǎo)條開焊、斷裂或短路等故障。這就要求研究分析電機(jī)發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)的各狀態(tài)量，以便了解這種故障的危害性，以改進(jìn)設(shè)計(jì)制造，并提出相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置。

　　在直流輸電系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)與整流器件組成一種與交流輸電迥異的特殊系統(tǒng)。從電機(jī)方面看，它經(jīng)常處在不對(duì)稱運(yùn)行狀態(tài)，整流元件的非線性作用使這個(gè)系統(tǒng)中出現(xiàn)了嚴(yán)重的諧波，提出了不少值得研究的特殊問題。得到普遍應(yīng)用的交流勵(lì)磁系統(tǒng)以及在發(fā)電機(jī)定子內(nèi)圓加裝勵(lì)磁線棒并經(jīng)整流器供給主機(jī)勵(lì)磁的系統(tǒng)等，均有類似的問題。

　　交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速和控制技術(shù)在與計(jì)算機(jī)、微電子學(xué)及電力電子技術(shù)結(jié)合后，突飛猛進(jìn)地發(fā)展，過去不易量測(cè)或控制的電磁過程，現(xiàn)在經(jīng)過在線量測(cè)、計(jì)算分析和控制，可以實(shí)現(xiàn)多種要求、多種原理和技術(shù)方案的調(diào)節(jié)控制。交直交變頻、交交變頻、脈沖寬度調(diào)制、多電平等技術(shù)為交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速和控制提供了許多新的可能。自控式同步電動(dòng)機(jī)及矢量控制的異步電動(dòng)機(jī)的研究和應(yīng)用，已經(jīng)取得了不少新成就，特別是在交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能方面取得的進(jìn)展是十分令人矚目的。

　　隨著電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展和數(shù)值計(jì)算方法的應(yīng)用，過去很多難以計(jì)算的電機(jī)電磁場(chǎng)問題得到了求解的可能，大大提高了電機(jī)設(shè)計(jì)、運(yùn)行性能分析的能力和參數(shù)計(jì)算的準(zhǔn)確度。在異步電機(jī)變極調(diào)速、起動(dòng)原理及方法、電容與電機(jī)繞組的組合應(yīng)用方面以及方波電源供電的特殊電機(jī)、蓄能電機(jī)、特種電機(jī)的研制等方面所取得的成就，也是十分明顯的。

　　交流電機(jī)及其系統(tǒng)的深入分析要求提出新的理論和方法。我們知道，就交流電機(jī)的電磁關(guān)系而言，可以看成是一些相互耦合的線圈的集合，并可按一般的電路法則進(jìn)行研究。但由于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的關(guān)系，這些電路之間存在著相對(duì)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。交流電機(jī)的定子繞組一般均采用在時(shí)間及空間上互差120°的三相對(duì)稱分布繞組，這樣設(shè)計(jì)的繞組一般均能使三相對(duì)稱電流產(chǎn)生的氣隙磁場(chǎng)達(dá)到基本為正弦分布的要求。這樣制造的交流電機(jī)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一般均較高，它的用料、加工等制造費(fèi)用，損耗、效率、轉(zhuǎn)矩、振動(dòng)等性能指標(biāo)以及運(yùn)行中的經(jīng)濟(jì)性及可靠性等均屬優(yōu)良之列。因此，過去在研究分祈這種電機(jī)時(shí)，一般均假定基波磁動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生基波氣隙磁場(chǎng)，少量的氣隙諧波磁場(chǎng)歸入漏磁場(chǎng)加以考慮。在分析其運(yùn)行性能時(shí)，所用參數(shù)也多以反映其氣隙磁場(chǎng)總效應(yīng)的數(shù)值為準(zhǔn)，諸如同步電機(jī)的電樞反應(yīng)電抗x.d，x.。，異步電機(jī)的激磁電抗x。等。相應(yīng)地，其他參數(shù)，如同步電機(jī)的xx，xa，x么，x%，x%，z4也都是一些反映其電磁總效應(yīng)的數(shù)值。應(yīng)用這些參數(shù)建立的數(shù)學(xué)模型及分析的結(jié)果一般也能滿足實(shí)際工作的要求。因此多年來教科書和參考書均以相繞組為基礎(chǔ)，并以多相繞組的總體效應(yīng)分析電機(jī)的理論和方法為基本內(nèi)容。