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isbn号码:9787120010355

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《电机学》是一本旨在深入剖析电动机和发电机工作原理、结构设计、性能分析及应用技术的专业书籍。本书内容涵盖了电机领域的基础理论、核心概念以及前沿发展，力求为读者构建一个全面而系统的知识体系。 核心内容详述： 本书首先从电磁学基本定律出发，详细阐述了磁场、电流与导体的相互作用，这是理解电机工作机制的基石。读者将系统学习麦克斯韦方程组在电机学中的应用，理解电磁感应定律如何驱动发电机发电，以及安培力定律如何产生电机的转矩。 接着，本书深入探讨了各类电机的基本原理和结构特点。 直流电机部分，详细介绍了直流电机的构造，包括电枢、磁场绕组（串励、并励、复励）、换向器和电刷等关键组成部分。通过对永磁材料和电磁材料在不同励磁方式下的特性分析，读者能理解直流电机的工作过程，包括电枢反应、换向过程及补偿措施。本书还详细推导了直流电机的电动势和转矩方程，并系统讲解了不同运行状态下的特性曲线，如空载特性、负载特性和调速特性。同时，直流电机的故障分析、维修方法以及在工业生产中的典型应用场景（如矿山提升机、轧钢机、电力机车等）也将得到详尽阐述。 同步电机部分，着重介绍了同步电机的基本结构，包括定子绕组和转子（凸极式和隐极式）。本书详细讲解了同步电机的电磁关系，如同步电机产生的感应电动势的决定因素、同步电抗的概念及其影响。读者将学习到同步发电机的电磁感应原理、特性曲线（如功角特性）以及其在电网中的运行方式，包括并列运行、调相运行等。对于同步电动机，本书深入分析了其启动方式（如哑元启动、直流励磁启动）、空载特性、电磁转矩的产生机制及其在恒速驱动、功率因数补偿等方面的应用。此外，同步机的故障诊断与保护，以及现代同步电机（如永磁同步电机）的设计理念和发展趋势也将有所提及。 异步电机（感应电机）部分是本书的重点之一。本书详细介绍了异步电机的结构，包括定子、转子（鼠笼式和绕线式）以及它们的电磁耦合关系。读者将深入理解异步电机的工作原理，包括电磁感应、转子电流的产生以及转矩的形成。本书详细推导了异步电机的等效电路，并基于此分析其各种性能参数，如起动转矩、最大转矩、效率、功率因数等。异步电机的运行特性，如稳态特性、起动特性、制动特性以及各种调速方法（如改变极对数、改变电源频率、改变电网电压）都将得到详尽讲解。书中还包含了异步电机的故障分析，如堵转、过载、缺相运行等，并提供了相应的防护措施和维修指导。异步电机在工业和日常生活中的广泛应用，例如风机、水泵、传送带、电动工具等，都将在本书中得到体现。 特种电机部分，本书将触及一些非主流但同样重要的电机类型。这可能包括： 步进电机：介绍其工作原理、结构（反应式、永磁式、混合式）以及在精确位置控制领域的应用，如机器人、数控机床、打印机等。 伺服电机：阐述其在闭环控制系统中的作用，包括直流伺服和交流伺服的特点，以及它们在自动化、航空航天等领域的关键角色。 无刷直流电机 (BLDC)：分析其结构优势（无电刷磨损）、控制方式（电子换向）以及在电动汽车、无人机、家用电器等领域的崛起。 开关磁阻电机 (SRM)：介绍其结构简单、成本低廉的特点，以及在特定应用中的优势。 关键能力培养： 通过研习本书，读者将能够： 1. 理解电机核心原理：熟练掌握电磁学基本定律在电机工作中的应用，深刻理解各类电机能量转换的内在机制。 2. 掌握电机结构与设计：了解不同类型电机的构造，包括绕组连接、磁路设计、冷却方式等，具备初步的电机选型和设计能力。 3. 进行电机性能分析：能够运用数学模型和等效电路分析电机的各种性能参数，理解参数对电机工作特性的影响。 4. 掌握电机控制与调速：熟悉电机的运行控制和调速方法，理解变频调速、PID控制等技术在电机应用中的作用。 5. 进行电机故障诊断与维护：掌握常见的电机故障及其原因，能够运用专业知识进行故障排查和维修。 6. 了解电机应用与发展：熟悉电机在不同工业领域和现代科技中的应用，并对电机技术的发展趋势有基本认识。 本书适合高等院校电气工程、自动化、机械工程等相关专业的学生，以及从事电机设计、制造、运行、维护等工作的工程技术人员阅读。通过系统学习，读者将能为未来在电机及相关领域的深入研究和实践打下坚实基础。

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这本《电机学》的导论部分，简直就像一位经验老道的工程师在跟你娓娓道来，而不是生硬地抛出公式和定义。作者对电磁现象的物理图像构建得异常清晰，即便是初次接触这门学科的读者，也能迅速建立起对电磁力、磁场、电场之间相互作用的直观理解。书中对于历史背景的穿插也恰到好处，让你明白为什么某些理论会以现在这种形式被确立下来，而不是被当作既定的真理来膜拜。特别欣赏它在引入楞次定律时的处理方式，没有急于求成地展示数学推导，而是通过几个精心设计的、与实际应用息息相关的例子，让读者真正体会到“阻碍变化”这一核心精神的精髓。这种“知其然，更要知其所以然”的教学理念，极大地激发了阅读的兴趣。我花了很长时间去回味那些关于磁路等效模型的章节，作者将复杂的磁场分布通过巧妙的类比，转化为了更易于处理的电路模型，这不仅极大地简化了初学者的学习曲线，也为后续深入研究提供了坚实的思维框架。书中对理想化模型和实际系统之间差异的探讨也十分到位，避免了读者陷入纯粹的理论真空，时刻提醒着我们工程实践的复杂性与严谨性。

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这本书的习题设计是其一大亮点，它们绝非简单的公式代入，而是真正考验读者对概念理解和工程应用能力的“试金石”。我做完第三章中关于变压器等效电路优化那组题后，深感对实际绕组损耗和漏磁影响的认识提升了一个台阶。很多习题设置了多个情景分支，要求读者在不同负载率或不同电源频率下评估电机性能，这迫使你必须将理论知识与实际运行的边界条件紧密结合起来思考。举个例子，关于直流电机电枢反应的习题，它不仅仅要求计算气隙磁密的变化，还引导你去思考如何通过改变磁极形状来改善磁场分布，这是一种从“分析问题”到“解决问题”的思维跨越。我发现自己不再满足于得出最终的数值答案，而是开始关注中间推导过程中那些被忽略的、但实际中可能起到决定性作用的小参数。这种由内而外的求知欲，正是优秀教材所应具备的感染力，它成功地将一门偏硬核的学科，转化成了一场充满挑战的思维探险。

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这本书对于现代电机驱动和控制技术的预留接口做得相当到位，并非止步于传统的“大马拉小车”式的理论灌输。在探讨永磁同步电机（PMSM）等前沿领域时，作者并没有使用过于复杂的现代控制理论术语，而是巧妙地将其工作原理与经典绕组理论联系起来。它清晰地解释了如何通过控制电流的相位角来精确调节转矩和磁链，这为后续学习FOC（磁场定向控制）等现代驱动策略打下了坚实的理论基础。更让我惊喜的是，书中对电机效率和功率密度的讨论，引入了先进材料和冷却技术对性能提升的影响分析，这使得这本书不仅仅是一本“经典理论”的总结，更是一部面向未来的工程参考书。它让我意识到，电机设计是一个多目标优化的复杂系统工程，需要在电磁学、热学和材料学之间进行精妙的权衡。这种宏观的视野，对于渴望站在行业前沿的读者来说，是极其宝贵的思维财富。

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深入到具体的电机类型分析部分，这本书展现出了罕见的深度和广度，尤其是在对交流电机和直流电机基本工作原理的剖析上，那种层层递进的逻辑链条让人拍案叫绝。它没有简单地将同步机和异步机并列介绍，而是先通过对旋转磁场的精妙阐述，为后续所有交流电机分析打下了坚实的基础。我尤其对异步机转子电流和转矩特性的分析印象深刻，作者详细阐述了等效电路的建立过程，每一步的参数选取和模型假设都经过了严谨的论证，绝非草草了事。更难能可贵的是，书中穿插了大量关于不同运行状态——启动、制动、反向运行——对性能影响的细致分析，这对于理解电机控制的实际挑战至关重要。相比其他一些教材，这本书在处理瞬态过程和稳态特性之间的衔接上显得尤为流畅自然，使得读者能够清晰地把握电机从静止到稳定运行的完整物理过程。对于那些希望未来从事电机设计或高级故障诊断的读者来说，这种详尽的论述无异于一份宝贵的参考手册。

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从排版和图示的角度来看，这本《电机学》的制作水准非常高，体现了出版方对专业读者的尊重。特别是那些复杂的磁场分布图和截面结构图，线条清晰，标注明确，即便是包含多个交织磁极和复杂绕组的电机内部结构，也能一目了然。在讲解三相绕组的分布系数和节距系数时，作者利用动态的、多角度的剖视图，生动地展示了绕组空间位置与感应电动势相位之间的关系，极大地弥补了纯文字描述的抽象性。另外，书中对于实验数据的展示也很有章法，例如对同步机并网特性曲线的描绘，不仅展示了标准运行点，还特意标注了失步临界点和振荡区域，配以简洁的文字说明，让抽象的“暂态稳定”概念变得触手可及。这种高质量的视觉辅助材料，使得原本枯燥的数学模型推导过程变得更加直观和易于接受，极大地降低了深度学习的认知负荷。我个人认为，好的教材不仅要讲得对，更要看得懂，而这本书在这方面做得非常出色。

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