《电机电磁场理论与计算》

目 录1

第一章电机电磁场理论及分析方法的发展和分类1

§1-1 电机电磁场理论和计算方法的发展1

§1-2电机电磁场问题分类及分析方法简介2

第二章电机电磁场的理论基础4

§2-1电磁场的基本方程4

§2-2标量位及矢量位微分方程5

§2-3场矢量Η、Β、Ε、δ的微分方程7

§2-4动态位8

§2-5各向异性介质中电磁场方程10

§2-6运动导电介质中的电磁场方程11

§2-7边界条件及交界条件12

§2-8磁性介质磁化矢量及等效模型14

§2-9电磁场能量和坡印亭矢量15

§2-10电机中电磁力17

§2-11磁场图18

§2-12小结23

第三章镜象法和等效电流层25

§3-1镜象法简介25

§3-2交界面为无穷大平面的镜象电流26

§3-3介质交界面为成夹角的平面或圆柱面的镜象电流27

§3-4不规则形状交界面的虚拟电流29

§3-5三相绕组直线部分电流层分析30

§3-6三相定子端部绕组电流层分析31

§3-7转子励磁绕组端部等效电流层分析32

§3-8气隙等效电流层34

§3-9整个电机端部等效电流层35

§3-10有涡流的导磁体的气隙等效电流层38

§3-11考虑涡流效应的无穷大交界平面介质的镜象电流层39

§3-12小结40

第四章解析法41

§4-1直接积分法41

§4-2 分离变量法42

§4-3分离变量法应用实例——旋转磁场中电机屏蔽损耗47

§4-4延拓法及计算实例——实心转子异步机转子有限长的影响50

§4-5洛可夫斯基法解有源恒定场及计算实例——壳式变压器漏磁场计算54

§4-6保角变换之一——许瓦兹－克利斯朵夫变换57

§4-7许－克变换实例——发电机转子伸出长对端部磁场的影响64

§4-8小结68

第五章差分法69

§5-1概述69

§5-2直角坐标系差分方程69

§5-3边界及交界条件71

§5-4迭代法——线性代数方程解法之一75

§5-5截断误差77

§5-6磁通密度和磁场强度计算78

§5-7计算实例——气隙和槽部磁场79

§5-8等级网格82

§5-9圆柱坐标系平面场差分方程83

§5-10轴对称场差分方程84

§5-11小结85

§6-1概述86

第六章有限元法86

第十章汽轮发电机转子负序电磁场及损耗计算 187

§6-2“能量”泛函98

§6-3剖分插值（一）——三角形单元102

§6-4面积坐标103

§6-5系数矩阵的特点及存储方法106

§6-6追赶法——线性代数方程解法之二107

§6-7剖分插值（二）——四边形等参单元109

§6-8高斯求积法的应用115

§6-9剖分插值（三）——四节点四面体单元及八节点六面体等参单元117

§6-10伽辽金法119

§6-11有限元法与差分法比较123

§6-12小结123

第七章模拟法124

§7-1数学模拟（一）——连续导电介质模拟124

§7-2数学模拟实例一——凸极同步电机气隙磁场导电纸模拟127

§7-3数学模拟（二）——阻抗网络模拟128

§7-4数学模拟实例二——实心磁极电磁场网络模拟131

§7-5有限元法的电路模型134

§7-6物理模拟136

§7-7物理模拟实例——壳式变压器T型梁损耗模拟138

第八章积分方程法、网络拓扑法和蒙特卡洛法140

§8-1积分方程法简介140

§8-2矢量磁位和标量位的积分形式141

§8-3电磁场的几种积分方程143

§8-4网络拓扑法求解电磁场问题的基本原理和过程149

§8-5 网络拓扑法单元等效参数计算152

§8-6蒙特卡罗（Monte Carlo）法简介157

§8-7 求解拉氏方程和热传导方程的概率模型159

§8-8不等步长差分网格的概率模型和介质分界面的处理161

第九章非线性问题163

§9-1概述163

§9-2金属材料部分导电特性163

§9-3磁介质导磁特性165

§9-4磁化曲线的数学表达式167

§9-5铁磁介质中平面电磁波问题解析解169

§9-6实心转子表面损耗计算172

§9-7 μ为非线性时的电磁场方程173

§9-8非线性电磁场问题的有限元解法174

§9-9直流电机磁场差分法计算179

§9-10直流电机磁场有限元计算181

§9-11改善N-R法的收敛性问题184

§10-1概述187

§10-2转子二维涡流场有限元计算187

§10-3端部涡流及损耗计算199

第十一章 汽轮发电机失磁运行转子电磁场和参数计算202

§11-1 概述202

§11-2转子二维电磁场和参数计算202

§11-3实例计算及分析210

第十二章 同步电动机起动特性计算215

§12-1实心磁极电动机起动特性计算215

§12-2实心磁极同步机起动特性计算实例223

§12-3凸极同步机异步起动时阻尼笼电流分布232

第十三章异步电机电磁场和特性计算233

§13-1概述233

§13-2三相异步机起动和空载时电磁场和特性计算233

§13-3直线异步电动机有限元计算238

§13-4单相罩极电机特性有限元法计算241

第十四章永磁电机电磁场计算253

§14-1概述253

§14-2永磁区域的电磁场方程256

§14-3永磁材料特性曲线及其表达式256

§14-4差分法求解永磁电机电磁场特点257

§14-5 永磁电机电磁场有限元计算特点260

§14-6 永磁直流电动机二维场有限元法计算实例262

第十五章 电机端部电磁场有限元计算269

§15-1概述269

§15-2微分方程和边界条件271

§15-3变分提法及等价性证明276

§1 5-4有限元法离散化279

§15-5磁通密度和压板损耗计算287

§15-6计算框图及计算结果289

§15-7有电磁屏蔽的端部场求解方法289

§15-8磁位差法计算端部电磁场292

§15-9各种因素对端部电磁场的影响294

§16-1概述300

§16-2分离变量法300

第十六章 电机电磁场瞬变过程分析300

§16-3时步数值计算法301

§16-4积分转换法302

附录一矢量运算公式308

附录二几种材料的磁化曲线311

附录三椭圆函数及椭圆积分315

附录四 实心磁极同步电动机起动性能的有限元法计算程序318

附录五永磁直流电动机磁场及工作特性的有限元法计算程序330

参考文献339