全書共有八章內(nèi)容。主要介紹了直流電機(jī)、交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)、交流直線電機(jī)的基本知識(shí)，包括其基本結(jié)構(gòu)、基本工作原理以及簡(jiǎn)單的特性分析等；著重介紹直流牽引電機(jī)、交流旋轉(zhuǎn)牽引電機(jī)、交流直線牽引電機(jī)在城規(guī)車輛中的運(yùn)用。本書在介紹理論知識(shí)時(shí)重點(diǎn)突出實(shí)際運(yùn)用，內(nèi)容豐富、實(shí)用性強(qiáng)，是高、中職軌道駕駛與檢修專業(yè)的必修教材，也可作為職工崗位培訓(xùn)教材，還可作為相關(guān)工程技術(shù)人員的學(xué)習(xí)參考書。
城市軌道交通誕生于19世紀(jì)中葉的英國(guó)倫敦，經(jīng)歷了150多年的發(fā)展歷史。它技術(shù)成熟、安全可靠、形式多樣、用途廣泛，以其大載客量、快捷、準(zhǔn)時(shí)、環(huán)保而成為解決日益嚴(yán)重的城市交通堵塞的最有效手段。
改革開放以來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)內(nèi)地城市化進(jìn)程加快，城市交通問題成為制約城市發(fā)展的重要因素。為此，國(guó)家確立了優(yōu)先發(fā)展城市公共交通的城市發(fā)展戰(zhàn)略。建立以大容量快速軌道交通為骨干、以公共交通為主體的綜合交通體系，解決城市交通擁擠問題，從而實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的治本之策。
未來10年，我國(guó)內(nèi)地將新建城市軌道交通線路60多條，新建線路里程近1 700 km，北京、上海、廣州更是以每年新增線路30～50 km的速度在發(fā)展。
城市軌道交通迎來了最好的發(fā)展時(shí)機(jī)，抓住這一歷史機(jī)遇，內(nèi)地許多城市紛紛開始軌道交通的規(guī)劃和建設(shè)。
城市軌道交通的發(fā)展，急需大量德才兼?zhèn)涞母黝惾瞬�。為了滿足對(duì)人才特別是高、中級(jí)技能型人才培養(yǎng)的迫切需要，武漢鐵路司機(jī)學(xué)校（武漢軌道交通學(xué)校）組織編寫了適合高、中級(jí)職業(yè)學(xué)校城市軌道交通類專業(yè)的系列教學(xué)用書。
這套教材，緊扣職業(yè)教育的特點(diǎn)，在講述基本專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)上，突出了實(shí)際操作技能的培養(yǎng)。內(nèi)容簡(jiǎn)潔明了，文字通俗易懂。為配合教學(xué)的需要，每章配有適量的練習(xí)題。
需要說明的是，由于城市軌道交通線路一般是永久性的結(jié)構(gòu)，建成后幾乎無調(diào)整的可能性，故各城市在線路開建前都會(huì)反復(fù)比較和修改方案。書中有關(guān)城市軌道交通的規(guī)劃與建設(shè)資料和數(shù)據(jù)，可能與實(shí)際有出入，僅供參考。
本書由秦娟蘭主編，應(yīng)云飛、吳慶國(guó)為副主編，李忠國(guó)為主審。第三章至第七章由秦娟蘭負(fù)責(zé)，第一章、第二章由應(yīng)云飛負(fù)責(zé)，第八章由吳慶國(guó)負(fù)責(zé)，秦娟蘭負(fù)責(zé)全書統(tǒng)稿。本書在編寫中，得到上海申通公司培訓(xùn)部、廣州地鐵運(yùn)營(yíng)部等單位及武漢鐵路技師學(xué)院教授李忠國(guó)、謝歡、鄧星等同仁的幫助，在此表示由衷感謝。同時(shí)，在編寫過程中參閱了大量專業(yè)書籍和報(bào)刊、雜志上的專題文章。書末列出了參考文獻(xiàn)目錄，在此我們對(duì)其作者表示衷心的感謝。
由于編者水平和時(shí)間有限，不足之處在所難免，歡迎讀者批評(píng)指正。
秦娟蘭，女，武漢鐵路司機(jī)學(xué)校軌道駕駛與檢修專業(yè)組教師，高級(jí)講師，長(zhǎng)期從事電力機(jī)車專業(yè)教學(xué)。近十年來，主要從事軌道駕駛與檢修專業(yè)教學(xué)，專業(yè)基礎(chǔ)深厚，已出版擔(dān)任主編的教材2部。已出版的教材得到廣泛好評(píng)。
緒 論 1
第一章 直流電機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí) 6
第一節(jié) 電機(jī)理論基礎(chǔ)知識(shí) 6
第二節(jié) 直流電機(jī)基本工作原理 11
第三節(jié) 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 14
第四節(jié) 直流電機(jī)的感應(yīng)電勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩 21
第五節(jié) 直流電機(jī)的電樞反應(yīng) 29
第六節(jié) 各種勵(lì)磁方式直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性 36
第二章 直流牽引電動(dòng)機(jī) 47
第一節(jié) 牽引電動(dòng)機(jī)的一般概念 47
第二節(jié) 電動(dòng)車組的牽引特性 50
第三節(jié) 直流串勵(lì)牽引電動(dòng)機(jī)在動(dòng)車中的運(yùn)用 58
第四節(jié) 直流牽引電動(dòng)機(jī)的維護(hù) 69
第三章 三相交流電機(jī)基礎(chǔ)知識(shí) 73
第一節(jié) 三相交流異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 73
第二節(jié) 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 77
第三節(jié) 三相交流異步電動(dòng)機(jī)工作原理 83
第四節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性分析 87
第五節(jié) 三相異步旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性與機(jī)械特性 99
第六節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與運(yùn)行 105
第七節(jié) 單相異步電動(dòng)機(jī) 113
第四章 三相鼠籠式異步牽引電動(dòng)機(jī) 118
第一節(jié) 三相異步牽引電動(dòng)機(jī)概述 118
第二節(jié) 三相鼠籠式異步牽引電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 119
第三節(jié) 三相異步牽引電動(dòng)機(jī)的變頻運(yùn)行方式及其特性 123
第四節(jié) 電動(dòng)車組三相異步牽引電動(dòng)機(jī)的特性調(diào)節(jié) 131
第五節(jié) 異步牽引電動(dòng)機(jī)在地鐵動(dòng)車中的運(yùn)用 135
第六節(jié) 異步牽引電機(jī)交流傳動(dòng)系統(tǒng)的控制原理 140
第七節(jié) 交流牽引電動(dòng)機(jī)維護(hù)及牽引系統(tǒng)輔助電機(jī) 151
第五章 永磁同步電機(jī) 162
第一節(jié) 永磁同步電機(jī)的工作原理 162
第二節(jié) 永磁同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及運(yùn)行特性 165
第三節(jié) 永磁同步牽引電動(dòng)機(jī)在軌道交通中的運(yùn)用 169
第六章 直線感應(yīng)電機(jī)基礎(chǔ)知識(shí) 175
第一節(jié) 直線感應(yīng)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及分類 175
第二節(jié) 直線感應(yīng)電機(jī)工作原理 180
第三節(jié) 直線感應(yīng)電機(jī)的邊端效應(yīng) 184
第四節(jié) 直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的等效電路和基本特性 187
第七章 直線感應(yīng)電機(jī)輪軌交通系統(tǒng) 191
第一節(jié) 直線感應(yīng)電機(jī)輪軌交通系統(tǒng)的歷史與發(fā)展 191
第二節(jié) 直線感應(yīng)電機(jī)輪軌交通系統(tǒng)的特點(diǎn) 193
第三節(jié) 直線感應(yīng)電機(jī)軌道交通運(yùn)載系統(tǒng) 195
第四節(jié) 軌道交通直線感應(yīng)電機(jī)吊掛技術(shù) 202
第五節(jié) 直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在軌道交通中的應(yīng)用現(xiàn)狀 206
第六節(jié) 直線同步電動(dòng)機(jī)LSM軌道系統(tǒng) 212
第八章 變壓器的基本結(jié)構(gòu)與原理 220
第一節(jié) 變壓器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理 220
第二節(jié) 地鐵動(dòng)車車輛上的幾種變壓器 226
參考文獻(xiàn) 231
第一章 直流電機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)
直流電機(jī)是電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的旋轉(zhuǎn)電機(jī)之一。將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為直流電能的電機(jī)稱為直流發(fā)電機(jī)，將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電機(jī)稱為直流電動(dòng)機(jī)。
由于直流電動(dòng)機(jī)具有良好的啟動(dòng)性能，能在寬廣的范圍內(nèi)平滑而經(jīng)濟(jì)地調(diào)節(jié)速度，所以它被廣泛地用于鐵路電力電動(dòng)車組、城軌交通無軌電車、地鐵輕軌電動(dòng)車組中。在地鐵門控系統(tǒng)、刮雨器控制系統(tǒng)中，小容量的直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用也很廣泛。直流發(fā)電機(jī)則作為各種直流電源，如直流電動(dòng)機(jī)的電源，同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電源（稱為勵(lì)磁機(jī)）等。雖然可控硅整流元件組成的直流電源設(shè)備正逐步取代直流發(fā)電機(jī)，但直流發(fā)電機(jī)由于其性能優(yōu)越，在許多場(chǎng)合中仍占很重要的地位，利用可控硅整流器，配合直流電動(dòng)機(jī)組成的調(diào)速系統(tǒng)也得到了廣泛的應(yīng)用。
第一節(jié) 電機(jī)理論基礎(chǔ)知識(shí)
一、電機(jī)的基本功能與分類
電機(jī)是能量轉(zhuǎn)換和信號(hào)轉(zhuǎn)換的電磁裝置。控制電機(jī)用來實(shí)現(xiàn)信號(hào)的轉(zhuǎn)換，動(dòng)力電機(jī)用來實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。動(dòng)力驅(qū)動(dòng)電機(jī)廣泛應(yīng)用于地鐵動(dòng)車車輛中，本書主要介紹動(dòng)力驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
電機(jī)是以磁場(chǎng)為媒介進(jìn)行機(jī)械能和電能相互轉(zhuǎn)換的電磁裝置。其中除變壓器外，均為機(jī)械能、電能的轉(zhuǎn)換。把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能稱為發(fā)電機(jī)，其逆運(yùn)行為電動(dòng)機(jī)。變壓器的功能是將某個(gè)電壓的交流電轉(zhuǎn)換成同頻率但不同電壓的交流電，它是靜止不動(dòng)的，故應(yīng)稱為器，不是機(jī)。只因?yàn)樗墓ぷ髟砼c分析方法與旋轉(zhuǎn)電機(jī)密切相關(guān)，故將它列入電機(jī)范疇。
動(dòng)力電機(jī)的種類繁多，一般用于城軌交通車輛的電機(jī)主要有旋轉(zhuǎn)電機(jī)與直線感應(yīng)電機(jī)兩類。旋轉(zhuǎn)電機(jī)按工作電源分類可分為直流電機(jī)和交流電機(jī)，直流電動(dòng)機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可劃分無刷直流電動(dòng)機(jī)和有刷直流電動(dòng)機(jī)。有刷直流電動(dòng)機(jī)可劃分為永磁直流電動(dòng)機(jī)和電磁直流電動(dòng)機(jī)。電磁直流電動(dòng)機(jī)劃分為串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)和復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。永磁直流電動(dòng)機(jī)劃分稀土永磁直流電動(dòng)機(jī)、鐵氧體永磁直流電動(dòng)機(jī)和鋁鎳鈷永磁直流電動(dòng)機(jī)。
交流電機(jī)還可分為同步電機(jī)和異步電機(jī)。同步電機(jī)可劃分為永磁同步電動(dòng)機(jī)、磁阻同步電動(dòng)機(jī)和磁滯同步電動(dòng)機(jī)。異步電機(jī)可劃分為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和交流換向器電動(dòng)機(jī)。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)可劃分為三相異步電動(dòng)機(jī)、單相異步電動(dòng)機(jī)和罩極異步電動(dòng)機(jī)等；交流換向器電動(dòng)機(jī)可劃分為單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)、交直流兩用電動(dòng)機(jī)和推斥電動(dòng)機(jī)；按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)可分為籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)；按用途可分為驅(qū)動(dòng)用牽引電機(jī)和車輛輔助電路控制用牽引電機(jī)。
直線感應(yīng)電機(jī)也有同步與異步之分。第一章至第五章介紹的電機(jī)都是指旋轉(zhuǎn)電機(jī)，特此說明。
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