電機機械(修訂二版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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　　本書參考許多專業書刊之優點，加上作者多年教學經驗編輯而成，讀完本書後，將會對電機有通盤瞭解，並可作為升學、就學考試參考之用。本書內容分彆介紹變壓器、直流電機、交流電機、單相電機等四大單元，每單元均詳細介紹其特性，也皆為獨立單元，教師可依需要而改變授課順序，是本適閤電機、機械等科係學生使用之極佳教科書。

《現代電磁與電力電子技術：從理論到應用》 第一章 基礎理論與電磁場分析 本章深入探討瞭電磁現象的本徵特性與數學描述，為理解電機和電力電子設備的工作原理奠定堅實的理論基礎。首先，我們將迴顧麥剋斯韋方程組在不同介質和場強條件下的應用，重點闡述靜電場、靜磁場和時變場的精確建模方法。特彆地，對於電機設計至關重要的磁滯、渦流效應等非綫性磁學現象，我們將引入有限元分析（FEA）的數值計算方法，用以精確預測磁路中的磁通分布和能量轉換效率。 在電磁場分析部分，我們將詳細介紹邊界條件的處理技術，包括絕緣體、導體和鐵磁材料的界麵效應。傅裏葉級數展開與分離變量法將被用於求解復雜幾何結構下的泊鬆方程和拉普拉斯方程。此外，本章還會涵蓋電磁感應定律在交流係統中的動態錶現，以及電磁波在傳輸綫中的傳播特性，這些是理解高頻開關損耗和電磁兼容性（EMC）問題的先決條件。我們將通過多個實際工程案例，演示如何利用場論知識優化電磁設備的結構設計，減少漏磁和雜散損耗。 第二章 現代電力電子變換器原理 電力電子技術是實現高效能源轉換的核心驅動力。本章聚焦於現代電力電子變換器的拓撲結構、控製策略及其在電能質量改善中的作用。我們將從最基本的開關器件（IGBT、MOSFET、SiC器件）的特性入手，分析其導通損耗和開關損耗模型，這是設計高頻、高功率密度變換器的關鍵。 在拓撲結構方麵，本章係統地介紹瞭三相電壓源逆變器（VSI）、電流源逆變器（CSI）、矩陣變換器（MC）以及多電平變換器（如NPC、Flying Capacitor Topologies）的原理和優缺點。對於每一種拓撲，我們都將深入探討其開關頻率、調製策略（如SPWM、矢量控製SVPWM）的選擇對輸齣諧波含量和直流側電壓脈動的影響。 控製係統是電力電子變換器高效運行的靈魂。本章將詳細闡述基於瞬時無功功率理論的諧波抑製方法，以及在電機驅動應用中至關重要的磁場定嚮控製（FOC）和直接轉矩控製（DTC）算法的實現細節。我們還將討論應用於電網側的無功功率補償和電能質量控製技術，例如基於H橋的STATCOM和UPQC係統。仿真驗證部分將使用MATLAB/Simulink平颱，展示不同控製策略下的動態響應和穩態性能。 第三章 鏇轉電機設計與性能優化 本章將電機設計過程分解為電磁設計、機械設計和熱設計三個緊密關聯的環節。重點關注永磁同步電機（PMSM）和異步感應電機（IM）的結構設計與參數計算。 在電磁設計方麵，我們將遵循“以磁路為主，電樞為輔”的思路。針對PMSM，詳細講解瞭永磁體的選型、尺寸確定及其對電機反電動勢波形的影響。異步電機方麵，深入分析瞭轉子槽形設計對起動轉矩、過載能力和轉差率的影響。本章引入瞭磁阻轉矩的概念，並探討瞭如何通過優化定子和轉子幾何形狀來抑製轉矩脈動和噪聲、振動與聲振粗度（NVH）。 參數計算部分，我們將推導電機空載、負載損耗的精確計算公式，包括鐵損（考慮渦流頻率效應）和銅耗。熱設計是電機可靠運行的保障，本章提供瞭一套係統的熱路模型，用以估算繞組和永磁體的最高工作溫度，並據此指導冷卻係統的設計（風冷、水冷或油冷）。最終，本章將集成先進優化算法（如遺傳算法、粒子群優化）在多目標電機性能優化中的應用實例。 第四章 現代電機驅動係統集成與實踐 本章將理論知識轉化為完整的電機驅動係統解決方案。討論的重點是如何將電力電子變換器與電機控製算法有效耦閤，實現高動態性能和高可靠性。 驅動係統架構部分，本章首先對比瞭集中式驅動、分布式驅動和全數字驅動的優缺點。隨後，我們詳細分析瞭功率模塊與控製器的集成挑戰，特彆是高壓隔離、傳感器信號處理和實時通信（如EtherCAT, CANopen）的應用。 在傳感器技術方麵，本章對比瞭光電編碼器、解析器、磁阻式和無傳感器的位置檢測技術。針對無傳感器控製，我們將闡述高頻注入法和基於觀測器的狀態估計方法。 控製係統的實時實現是關鍵。本章介紹基於DSP/FPGA的數字控製架構，分析瞭采樣周期對係統的影響。我們將重點講解如何實現電流環、速度環和位置環的級聯控製，以及如何設計魯棒的滑模控製器或自整定PID控製器，以應對電機參數變化和外部負載擾動。最後，本章將通過一個典型的電動汽車牽引係統案例，演示從係統建模、參數辨識到最終整車控製策略的完整開發流程。 第五章 磁性元件設計與電磁兼容性 高效的電力電子係統離不開精心設計的磁性元件——變壓器、電感器和共模扼流圈。本章專注於這些關鍵無源器件的設計、建模與集成。 在變壓器設計中，我們將關注頻率對損耗的影響，並對比傳統鐵氧體磁芯（如PC40, 3C90）與新型寬禁帶材料磁芯的適用性。本章提供瞭計算漏感、繞組趨膚效應和鄰近效應損耗的精確方法，指導讀者選擇最佳的Litz綫結構和匝數分配。 電感器設計是濾波和儲能的關鍵。本章深入探討瞭氣隙對電感特性的影響，以及如何通過優化磁芯幾何形狀來精確控製飽和電流。對於瞬態抑製，我們將討論飽和電感器在浪湧電流限製中的應用。 電磁兼容性（EMC）是現代電子設備安全運行的先決條件。本章將分析電力電子係統中的主要噪聲源（如開關邊沿的dI/dt和dV/dt），並闡述抑製措施，包括閤理的PCB布局、濾波器的選擇（共模/差模濾波）以及屏蔽與接地技術。本章將引用IEC 61000等國際標準，指導讀者進行係統的EMC設計和測試。

第零章　電機能量轉換原理
0.1介紹
0.2能量來源
0.3電能轉換的傳統方法
0.4磁場係統中的力及力距
0.5單一及多激磁場係統
0.6多激磁場係統
0.7電場為介質時
0.8磁場為介質
0.9有氣隙的磁路
習題

第一章　電磁學基本概念
1.1電磁能量轉換
1.2磁場
習題

第二章　變壓器原理
2.1變壓器的基本原理
2.2變壓器的種類和構造
2.3理想變壓器
2.4實際變壓器
2.5變壓器的短路試驗
2.6變壓器的開路試驗
2.7變壓器的極性試驗
2.8變壓器的溫升試驗
2.9變壓器的電壓調整率(Voltage regulation)
2.10變壓器的損失與效率
習題二

第三章　變壓器
3.1三相變壓器連接
3.2工具單相變壓器的三相接綫
3.3變壓器標麼值
3.4相數變換接法
3.5變壓器的並聯運用
3.6特殊變壓器
習題三

第四章　直流電機的基礎
4.1一個簡例一綫性電機
4.2直流發電機
4.3直流電機的構造
4.4直流機的電樞繞組
4.5實際電機中的換嚮問題
4.6換嚮作用
4.7直流電機之功率及損失

第五章　直流發電機
5.1他激式發電機
5.2分激式直流發電機
5.3串激式直流發電機
5.4復激式直流發電機
5.5電壓調整率
5.6直流發電機的並聯運轉
習題五

第六章　直流電動機
6.1他激電動機
6.2分激電動機
6.3串激電動機
6.4復激電動機
6.5速率調整率
6.6直流電動機啓動
6.7直流電動機的轉速控製
6.8華德黎翁納德係統及固態轉速控製器
習題六

第七章　交流機的基礎
7.1鏇轉磁場
7.2交流電機的感應電壓
7.3交流電機定子的綫圈截距之效應
7.4交流電機的感應轉矩
習題七

第八章　同步發電機
8.1同步發電機的構造
8.2同步發電機的轉速
8.3同步發電機內部産生電勢
8.4同步發電機的等效電路
8.5開路試驗及短路試驗
8.6同步發電機單獨運轉
8.7交流發電機的並聯運轉
8.8同步發電機的暫態
習題八

第九章　同步電動機
9.1電動機運轉的原理及構造
9.2同步電動機的啓動
9.3應應啓動法
9.4負載下啓動同步電動機
9.5同步電動機之電樞反應及等效電路
9.6同步電動機正常激磁負載增加的效應
9.7同步電動機的特性
9.8超同步電動機
9.9同步電動機的額定
習題九

第十章　三相感應電動機
10.1感應電動機的構造
10.2感應電動機的基本原理
10.3感應電動機的等效電路
10.4感應電動機的功率與轉矩
10.5感應電動機之感應轉矩推導
10.6感應電動機等效電路阻抗的決定
10.7感應電動機轉矩-轉速特性之變化
10.8感應電動機的啓動
10.9感應電動機之速度控製
10.10感應電動機的製動
10.11感應變頻機
習題十

第十一章　單相感應電動機及特殊用途電機
11.1單相感應電動機
11.2單相串激式電動機
11.3推斥式電動機
習題十一

第十二章　特殊電機

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對於我來說，這本書不隻是一本教科書，更像是一個迴憶。大學時期，就是用一本泛黃的「電機機械」課本，度過瞭無數個挑燈夜讀的夜晚。當時的內容，對於初學者來說，確實有些挑戰，很多概念都需要反覆咀嚼纔能消化。如今，看到這本「電機機械(修訂二版)」，我最期待的，是它能否在保持原有經典理論的紮實基礎上，注入更多現代化的教學方法。例如，我希望書中能有更多彩色圖案，能夠更清晰地展示電機的內部結構、磁場分佈、以及電流的流動路徑。如果能搭配一些動畫模擬或者互動式學習資源，那肯定會大大提升學習的樂趣和效率。我記得以前在學習變壓器原理時，如果能有模擬變壓器在不同負載下，其繞組電流、磁通量、以及效率變化的動畫，那一定會比單純看公式來得更直觀。此外，我也希望這本書能夠在章節安排上，有所創新，也許可以將某些理論概念與實際應用案例結閤得更緊密，讓讀者能夠在學習理論的同時，就能看到它的實際價值。

评分☆☆☆☆☆

我其實是電機係畢業，但已經離開學校一段時間瞭。畢業的時候，覺得電機機械學得一知半解，很多東西都忘記瞭，而且當時覺得書本上的內容離實際應用有點距離。最近因為工作上需要，我又重新開始接觸電機機械的相關知識，發現自己真的有很多不足。看到這本「電機機械(修訂二版)」，我非常感興趣，因為聽說這次修訂增加瞭很多內容，希望能補強我過去的知識盲點。我特別希望能看到書中有針對近幾年來一些新的電機技術的介紹，像是永磁同步馬達的發展、直流無刷馬達的應用、以及一些智慧型電機控製的趨勢。如果書中能提供一些關於這些新技術的原理說明、結構特點、以及在不同產業的應用案例，那對我來說，將會非常有價值。畢竟，科技日新月異，如果隻是停留在舊的知識，很快就會被淘汰。我希望這本書能夠跟上時代的步伐，為我提供最新的資訊。另外，如果書中能針對常見的電機故障排除，提供一些係統性的分析方法和診斷技巧，那將會更有實用性。

评分☆☆☆☆☆

身為一個在機械設計領域打滾多年的老兵，我必須說，電機機械這門學問，對我們機械人來說，有時候真的像是在霧裡看花。我們負責設計機器的外殼、結構、傳動係統，但最終驅動這些機械動起來的，就是電機。很多時候，我們隻能依照電機工程師給的規格來設計，但如果我們自己對電機的原理多一點瞭解，是不是就能在設計初期就考慮到電機的散熱、震動、安裝空間等問題，進而優化整個設計？這本「電機機械(修訂二版)」的齣現，讓我看到瞭一線希望。我希望它能在不犧牲專業性的前提下，多介紹一些電機與機械介麵的相關知識。例如，不同類型馬達的安裝方式、軸承的選用原則、減震設計的考量、還有如何避免電磁乾擾對機械結構的影響。如果書中能提供一些與機械設計相關的圖錶或計算範例，那對我來說，將會是極大的幫助。我常常覺得，電機和機械的閤作，應該是天衣無縫的，而不是各行其道。一本好的電機機械書籍，應該能夠搭建起這兩者之間的橋樑，讓工程師們能夠更好地溝通與協作。我期待這本書能讓我看到更多這樣跨領域的洞見。

评分☆☆☆☆☆

說實話，我對「電機機械」這個主題一直有種又愛又怕的感覺。愛的是，電機機械是整個電機工程的根基，不管是發電、輸電、用電，都離不開它。怕的是，過去接觸過的相關書籍，往往充滿瞭艱澀的數學推導，看得我頭昏眼花，常常覺得自己好像永遠都學不會，或者學會瞭也隻是死記硬背，沒有真正的理解。這次看到這本「電機機械(修訂二版)」，我抱持著一種「姑且一試」的心情。我不是電機係齣身，但工作上會接觸到一些電機相關的設備，所以想藉由這本書來補強自己的知識。我比較擔心的是，如果這本書的內容還是非常學術化，對我這種跨領域學習的人來說，會不會太難入門？我比較期待的是，它能不能用比較淺顯易懂的方式，結閤一些生動的比喻或圖解，來解釋像是電磁感應、力矩產生這些比較抽象的概念。如果能有附帶一些簡單的實例，或者是一些常見電機設備的原理介紹，例如我們生活中隨處可見的風扇馬達、洗衣機馬達，它們的結構和運作原理是怎樣的，這樣我應該會比較容易連結到實際生活。希望這本書能夠讓我對電機機械有更全麵、更清晰的認識，而不是停留在「知道有這個東西」的程度，而是能夠真正理解它的「為什麼」。

评分☆☆☆☆☆

這本書，我真的找瞭好久！大學時念電機係，那時候的課本，說是「電機機械」，但翻開來，怎麼好多公式都看不太懂，圖也模模糊糊的。老師講得口沫橫飛，但下課後，腦袋裡就像被灌滿瞭一團漿糊，知道有這麼迴事，但就是抓不到重點。後來齣瞭社會，做起跟電機相關的工作，發現很多理論知識真的需要紮實，不然在現場調修、設計的時候，常常會遇到瓶頸，看著別人輕鬆解決問題，自己卻一籌莫展，那種感覺真的很不好受。這次看到這本「電機機械(修訂二版)」，光是書名就讓我眼睛一亮，而且聽說這次的修訂，有針對很多過去學術界和業界都覺得比較難以理解的部分做瞭解釋和補充，真的讓我充滿期待。我特別希望這本書在理論的深入探討之外，也能多一些實務上的案例分析，像是馬達運轉時的各種異常狀況，或者變壓器在不同負載下的錶現，如果有實際數據和圖錶來佐證，那肯定會幫助我們這些現場的工程師更快速地掌握問題的關鍵，甚至能預防問題的發生。颱灣的電機工程發展這麼多年，從早期的工業生產到現在的高科技產業，都離不開電機機械的基礎，一本好的教科書，真的是承先啟後的關鍵。我希望這本書能夠成為我們這代工程師，甚至下一代的基石，讓大傢都能在這個領域更上一層樓。