图解电机基础知识入门

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出版者:
作者:井出万盛
出品人:
页数:207
译者:尹基华 等
出版时间:2012-4
价格:28.00元
装帧:
isbn号码:9787111369158
丛书系列:最易读懂的理工科基础丛书
图书标签:
  • 电机
  • 电机知识
  • 科普
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具体描述

《图解电机基础知识入门》介绍了电动机几乎都被应用在机械系统中。电动机可以改变转速、转动方向,平缓停止或通过制动器可紧急停止。虽然它可满足大家的需求,但却无法感觉到它的存在。这样默默地给予我们安全舒适方便生活的就是电动机。在人们的生活中,电动机的重要性越来越大。

《图解电机基础知识入门》深入浅出地介绍了电动机的基础知识、应用和发展。其内容包括电动机的用途、电动机的基础知识及应用、电流和磁场的关系、直流电动机的结构和作用、交流电动机的结构和作用、特殊电动机的结构和作用、电动机和半导体控制等。本书以电动机为切入点,结合最新话题,引入大量图表,图文对应详细地进行了介绍。

图解电机基础知识入门:内容概述 本书旨在为读者提供一个全面、深入且易于理解的电机基础知识入门指南。我们精心设计了丰富详尽的内容结构,力求覆盖电机领域的核心概念、原理、结构、运行方式以及常见的应用场景,确保读者在阅读后能够建立起坚实的理论基础和初步的实践认知。 第一部分:电机世界的基石——电磁学与电工基础 在深入探讨具体的电机类型之前,我们首先为读者构建了理解电机的理论框架。这部分内容是理解所有电磁设备运作的先决条件。 1.1 电与磁的相互作用: 我们将从最基础的电荷、电流、磁场等概念入手。详细讲解了奥斯特实验和法拉第电磁感应定律,这是揭示电机工作原理的两大核心支柱。通过大量的图示,清晰地展示磁力线、磁感应强度、磁通量等关键物理量的定义和测量方法。 1.2 电磁力的本质: 重点解析安培力定律,即电流在磁场中受到的力的原理。通过分析右手定则和左手定则在不同场景下的应用,帮助读者直观地理解力、电流和磁场方向之间的关系,为后续理解电动机的转矩产生奠定基础。 1.3 电路基础与参数: 涵盖直流电路和交流电路的基础知识。对于交流电,我们深入探讨了正弦波的特性、相位、频率、电压、电流的有效值、峰值和平均值。此外,详细介绍了电阻、电感和电容在电路中的特性及其阻抗(感抗和容抗)的计算,这些参数直接影响着电机的运行特性和效率。 1.4 磁路与铁损耗: 阐述了磁路的基本概念,包括磁动势、磁阻和磁路的欧姆定律类比。同时,深入剖析了电机在运行过程中不可避免的铁损耗,包括磁滞损耗和涡流损耗,并介绍了降低这些损耗的常用材料和设计方法。 第二部分:直流电机——历史的印记与现代应用 直流电机是电机发展历程中的重要里程碑,其结构相对简单,控制特性优良,至今在许多特殊场合仍不可替代。 2.1 直流电机的基本结构: 详细描绘了直流电机的关键部件:定子(电磁铁或永磁体)、转子(电枢)、电刷和换向器。重点分析了换向器在维持电枢电流方向、确保转矩持续作用方向上的关键作用。 2.2 工作原理与电动势: 基于法拉第电磁感应定律,推导出发电机工作时产生的感应电动势的计算公式,解释了影响电动势大小的因素(磁通、转速、绕组)。随后,解释了其作为电动机时如何通过电流产生驱动转矩。 2.3 直流电机的分类与特性: 系统介绍了串励、并励、复励和永磁直流电机的结构特点、磁路连接方式,并对比了它们各自的机械特性曲线(转速-转矩特性),说明了不同励磁方式在起动转矩、调速范围上的优势与劣势。 2.4 直流电机的运行与控制: 讲解了直流电机常见的运行模式,如电枢电压控制法和磁场控制法,这是实现精确调速的基础。同时,也简要介绍了直流电机常见的故障诊断和维护方法。 第三部分:交流电机——工业的血液与主流选择 交流电机以其结构坚固、维护简单、成本较低等优势,成为现代工业中最广泛使用的动力源。本部分将重点解析异步电机(感应电机)和同步电机。 3.1 旋转磁场与三相交流电: 这是理解交流电机工作原理的“钥匙”。通过向量图和空间分布,清晰演示了三相对称正弦电流在定子绕组中如何产生一个方向恒定、大小不变的旋转磁场,并讲解了旋转磁场的转速计算公式。 3.2 异步电机(感应电机)的奥秘: 3.2.1 结构与原理: 详细介绍鼠笼式和绕线式异步电机的结构差异,特别是转子绕组的作用。重点阐释了“转差率”的概念,这是异步电机能够持续运转的核心物理现象。 3.2.2 运行特性: 绘制并分析了异步电机的转矩-转速特性曲线,解释了起动转矩、最大转矩(失步转矩)的物理意义,以及不同电压和频率对性能的影响。 3.2.3 异步电机的应用与控制: 涵盖异步电机常见的降压起动法(如星三角降压起动)和现代变频调速技术的基本原理。 3.3 同步电机的工作原理: 3.3.1 结构特点: 阐明同步电机转子励磁的特殊性(直流励磁或永磁体),以及其转速与电源频率严格同步的特性。 3.3.2 同步运行与并网: 深入讲解同步电机运行的同步条件——“提并网”过程,以及功率因数调节的能力,这使其在电网中不仅是动力源,也是重要的无功补偿设备。 第四部分:特种电机与电机设计基础 本部分将拓宽读者的视野,介绍一些在特定领域具有独特优势的电机类型,并对电机的设计优化进行初步探讨。 4.1 步进电机与伺服电机: 4.1.1 步进电机: 介绍其开环控制的特性、步距角、工作模式(全步进、半步进),以及在精密定位系统中的应用。 4.1.2 伺服电机: 阐述伺服系统(电机+编码器+驱动器)的闭环控制理念,强调其高精度、高响应速度的特点,在机器人和数控机床中的核心地位。 4.2 单相交流电机: 探讨单相交流电机因无法自启动的问题,如何通过分相绕组、电容启动、罩极技术等方法实现辅助起动转矩,并分析了串励式单相通用电机(如吸尘器、电动工具中常用)的特点。 4.3 电机设计基础概念: 简要介绍电机设计中需要考虑的核心要素,包括电磁负荷、温升限制、材料选择(导磁材料和绝缘材料)以及铁耗与铜耗的平衡,引导读者理解如何从零开始设计一台满足特定要求的电机。 总结与展望: 全书最终将电机知识体系化,不仅介绍了“是什么”和“为什么”,更侧重于“怎么用”。通过对上述四大模块的详尽阐述,读者将能够清晰地认知各类电机的内在联系和区别,为未来深入学习电机控制、电力电子或电气工程打下坚实的基础。全书的讲解风格注重图文并茂,力求将复杂的电磁现象转化为直观的视觉体验。

作者简介

目录信息

前言……………………………………………………………………………………3
书中出现的卡通人物介绍……………………………………………………………8
001  电风扇和换气扇中使用的感应电动机是根据负载需要来变换转速的……10
002  洗衣机的感应电动机也升级为直接传动的无刷电动机……………………12
003  空调器、冰箱为了节能,普遍采用无刷电动机……………………………14
004  电动工具中用的是起动时能产生大转矩的交流换向器电动机……………16
005  地铁、路面电车使用的是具有理想特性的串励直流电动机………………18
006  新干线、特快电力机车中使用变压变频(VVVF )逆变器控制的三相  感应电动机……………………………………………………………………20
007  电动汽车使用三相交流感应电动机或者永磁(PM )同步电动机…………22
008  新干线利用大规模的电动机控制系统进行运行管理………………………24
009  随着伺服电动机和控制技术的发展,机器人活跃在看护、医疗领域中…26
010  通过VVVF 控制技术和PM 同步电动机,电梯、自动扶梯得以改进………28
011  有轨缆车、缆车中使用的是变频器控制的三相感应电动机………………30
012  游乐场的大型游乐设备使用的是液压马达或直线电动机…………………32
013  个人计算机和外围设备为了静音使用的都是无刷电动机…………………34
014  其他家电产品中使用的电动机………………………………………………36
015  到底什么是电机(马达)?…………………………………………………40
016  作为清洁能源的电能…………………………………………………………42
017  直流和交流这两种电动机维持着现在的舒适生活…………………………44
018  电动机因使用电能、驱动原理和结构的不同有多种类型…………………46
019  小型直流电动机的基本结构…………………………………………………48
020  什么是“转矩”?……………………………………………………………50
021  电动机的转速和电压、电流的额定值………………………………………52

022  电动机效率低的原因及提高方法……………………………………………54
023  永久磁铁即使分割为两块也会再次出现N极和S极…………………………58
024  用磁力线表示磁场的强弱……………………………………………………60
025  钕磁铁有更强的磁力…………………………………………………………62
026  电池电流的用途………………………………………………………………64
027  右手定则:电流和磁场的关系………………………………………………66
028  电磁铁即使断开电池也会残留磁性…………………………………………68
029  变化磁场在线圈内会产生不可思议的电流…………………………………70
030  电磁感应是由法拉第和楞次发现的…………………………………………72
031  发电机的原理:线圈中产生的感应电动势…………………………………74
032  在磁场中力对电流的作用……………………………………………………76
033  弗莱明定则有“右手定则”和“左手定则”………………………………78
034  电动机的转动原理:磁场内的铁和磁铁受到力的作用……………………80
035  永久磁铁产生的磁场和电磁铁产生磁场的原理……………………………84
036  使用永久磁铁的小型直流电动机的基本结构………………………………86
037  小型直流电动机的转动原理…………………………………………………88
038  小型直流电动机的性能………………………………………………………90
039  使用电磁铁的大型直流电动机的基本结构…………………………………92
040  换向器和电枢绕组的连接……………………………………………………94
041  电动机转动的同时也可以发电………………………………………………96
042  线圈发热和等效电路…………………………………………………………98
043  由电枢电流引起的励磁磁通偏移会损坏电刷和换向器…………………100
044  转矩的大小可以从电动机的外观来判断…………………………………102
045  直流电动机由于电磁铁的制作方法不同,性能有很大不同……………104
046  电磁铁与电枢绕组并联的直流电动机的性能……………………………106
047  大型直流电动机在限制起动时的大电流下开始旋转……………………108
048  大型直流电动机的转速可以通过电压和励磁来调整……………………110
049  家庭用的交流电的电流方向是不断地周期性地变化……………………114
050  交流电路中有被使用的功率(有功功率)和未被使用回到电源的功率  (无功功率)………………………………………………………………116
051  实际被使用的功率(有功功率)和视在功率的比值是功率因数………118
052  涡流也有可能产生负效应…………………………………………………120
053  用于交流电动机的三相交流电及其性质…………………………………122
054  三相交流电源的连接方法有△联结和
联结……………………………124 055  三相交流电可以产生旋转磁场……………………………………………126
056  涡流和阿拉戈圆盘…………………………………………………………128
057  三相交流感应电动机的工作原理和基本结构……………………………130
058  三相感应电动机根据转子绕组的结构不同分为两种……………………132
059  通过定子绕组的绕法来改变转速…………………………………………134
060  感应电动机的转速和“转差率”…………………………………………136
061  三相感应电动机的起动转矩比直流电动机的小…………………………138
062  三相感应电动机有“笼型”和“绕线转子型”…………………………140
063  三相感应电动机的转速控制是通过电压和频率实现的…………………142
064  家庭中使用的单相感应电动机的结构和特征……………………………144
065  单相感应电动机的起动方法………………………………………………146
066  用交流转动的“同步电动机”是用磁铁的吸引力转动的………………148
067  同步电动机是无法通过自身产生的力来转动电动机的…………………150
068  同步电动机的转动特性和结构特征是很丰富的电动机…………………152
069  同步电动机起动时需要外部的帮助………………………………………154
070  带有换向器的交流电动机的结构和特征…………………………………156
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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语言风格的运用极其僵化和晦涩,使得原本就具有一定难度的专业知识,在表达上又被增加了一层不必要的难度。整本书的语调如同官方的法律条文,缺乏任何与读者进行有效沟通的意愿。大量的长难句堆砌,以及对一些基础概念进行过度学术化的定义,使得学习过程变得极其枯燥乏味。例如,解释一个简单的电磁感应现象,作者可能会用上两三行复杂的从句结构,而不是用日常生活中贴近的例子来比喻说明。这使得本书的定位非常尴尬:对于专业人士来说,它过于基础和肤浅;而对于初学者来说,它又过于生涩难懂。它没有找到一个好的平衡点,未能成功地扮演“入门”导师的角色,反而像是一个固执的学者,用他最习惯但最不友好的方式,向世界介绍他所热爱的领域,完全不顾及听众的接受能力。

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这本书的插图质量简直是业余级别的,完全无法胜任“图解”二字所应有的水准。拿到手里,我就感觉自己像是在看一本上世纪八十年代出版的教科书的翻拍版,那些线条粗糙得像是用铅笔随便勾勒出来的,根本看不出电机内部复杂的结构和工作原理。更别提那些所谓的“示意图”,箭头和符号的标注混乱不堪,我作为一个初学者,对着这些图纸,非但没有理清概念,反而陷入了更深的困惑。比如讲解磁场分布时,本应清晰展示的三维结构,在这里被简化成了一堆模糊的色块和难以辨认的线条交织在一起,我甚至需要反复对照文字才能勉强理解那一点点信息。如果想要真正理解电机的工作机制,这本书提供的视觉辅助简直是负资产,它不仅没有降低学习门槛,反而成了我理解这门学科的最大障碍。我原本以为“图解”能让我轻松入门,结果发现自己花了大量时间去“猜”图,而不是去“学”知识。对于希望通过直观图像建立基本概念的读者来说,这本书的视觉呈现无疑是令人失望透顶的。

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这本书的理论深度可以说是浅尝辄止,甚至可以说是一种故意的稀释。对于那些试图寻求扎实基础知识的读者,这本书提供的知识点就像是水面上漂浮的薄冰,看起来光鲜亮丽,一接触就感觉要碎裂。例如,在讨论交流电机同步原理时,作者仅仅停留在定义层面,对背后的矢量分析、相量图的推导过程一带而过,仿佛这些复杂的数学工具是洪水猛兽,不值得读者深究。书中对“转矩特性”的描述也显得过于口号化,没有深入剖析影响转矩的各种物理参数如何相互作用,缺乏严谨的公式推导和实例支撑。读完感觉自己只是被领到了电机世界的大门口,拍了张照,但门后的知识宝库却纹丝未动。对于有志于未来从事相关工程设计或深入研究的人来说,这本书充其量只能算是一份入门级的“宣传册”,完全无法作为一本可靠的工具书或教材来使用。我需要自己去寻找更专业的资料来补足这些关键环节的理论空白。

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书中对“实践应用”部分的阐述,简直是脱离实际的空中楼阁。作者似乎完全不了解现代电机在工业现场和实际生活中的应用场景。比如,在讲解变频器控制时,给出的例子是基于一个理论上完美的、没有任何干扰的理想环境,完全没有提及实际操作中常见的谐波抑制、过流保护或者传感器反馈延迟等关键问题。对于一个真正想动手实践的读者来说,这本书提供的“操作指南”毫无价值,它更像是一份停留在纸面上的历史文献,而不是一本指导当代工程实践的指南。我期待能看到一些具体的接线图、调试流程,甚至是一些常见的故障排查思路,但这些内容在书中几乎是找不到的,或者被简单地用一句话带过,显示出作者对实际工程细节的把握非常薄弱。

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排版和装帧设计简直是一场灾难,完全不符合现代图书的阅读体验标准。纸张的质感粗糙不说,字体的选择更是老气横秋,行间距和段落间距的设置也显得非常局促,长时间阅读下来眼睛干涩疼痛。更让人难以忍受的是,书中常常出现内容跳跃和逻辑断裂的情况,前一页还在讨论感应电机的启动过程,下一页冷不防就跳到了直流电机的励磁方式,中间缺乏必要的过渡和衔接,使得阅读过程充满了挫败感。仿佛是把不同讲义随机地拼凑在了一起,缺乏一位经验丰富的编辑对全书结构进行梳理和优化。我尝试了几次带着笔记本坐下来系统学习,但每次都因为阅读体验的糟糕和内容的零碎而被迫中断。一本好的技术书籍,除了内容本身,阅读的愉悦感和流畅性同样重要,而这本书在这方面几乎是全盘皆输。

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新一轮的忽悠客户知识汲取……

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一本小册子,如果大学的物理课本能写成这样子该多好,从具体到抽象,方便理解,便于使用。

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插图质量高 能帮助理解 不仅仅是装饰

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插图质量高 能帮助理解 不仅仅是装饰

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