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第一篇 电机与拖动 3

第1章 直流电机 3

1.1直流电机的基本工作原理 3

1.1.1直流电动机的基本工作原理 3

1.1.2直流发电机的基本工作原理 4

1.2直流电机的基本结构与铭牌 5

1.2.1直流电机基本结构 5

1.2.2直流电机的额定值及铭牌 8

1.2.3直流电机主要系列简介 9

1.3直流电机的电枢绕组 9

1.3.1直流电枢绕组的基本知识 10

1.3.2单叠绕组 11

1.3.3单波绕组 13

1.4直流电机的磁场 15

1.4.1 直流电机的励磁方式 15

1.4.2直流电机的空载磁场和磁化曲线 16

1.4.3直流电机的负载磁场与电枢反应 18

1.5直流电机的电枢电动势和电磁转矩 20

1.5.1 直流电机的电枢电动势 20

1.5.2直流电机的电磁转矩 21

1.6直流电动机 21

1.6.1 直流电动机稳态运行的基本方程 21

1.6.2直流电动机的工作特性 23

1.7直流电机的换向 25

1.7.1 直流电机的换向过程 25

1.7.2影响换向的电磁原因 26

1.7.3改善换向的方法 28

本章小结 30

思考题与习题 31

第2章 直流电动机的电力拖动 32

2.1 电力拖动系统的动力学基础 32

2.1.1 电力拖动系统的运动方程式 32

2.1.2工作机构转矩、飞轮矩、力和质量的折算 34

2.1.3负载的转矩特性 39

2.2.1机械特性的表达式 41

2.2他励直流电动机的机械特性 41

2.2.2固有机械特性和人为机械特性 42

2.2.3机械特性曲线的求取与绘制 44

2.2.4 电力拖动系统稳定运行条件 46

2.3他励直流电动机的起动 47

2.3.1 电枢回路串电阻起动 48

2.3.2降压起动 49

2.4他励直流电动机的制动 49

2.4.1能耗制动 50

2.4.2反接制动 51

2.4.3 回馈制动 53

2.4.4直流电动机的反转 56

2.5他励直流电动机的调速 56

2.5.1调速指标 56

2.5.2调速方法 58

2.5.3调速方式与负载类型的配合 61

2.6 串励及复励直流电动机的电力拖动 64

2.6.1 串励直流电动机的机械特性 64

2.6.2 串励直流电动机的电气制动 66

2.6.3复励直流电动机 67

本章小结 68

思考题与习题 69

第3章 变压器 70

3.1变压器的原理与结构 70

3.1.1变压器的用途与分类 70

3.1.2变压器的基本结构 71

3.1.3变压器的型号和额定值 75

3.2变压器的空载运行 76

3.2.1 变压器空载运行的电磁关系 77

3.2.2变压器空载时的电动势和电压平衡方程式 78

3.2.3变压器的空载电流和空载损耗 79

3.2.4变压器空载时的等效电路与相量图 81

3.3变压器的负载运行 81

3.3.1变压器负载运行时的物理状况 82

3.3.2变压器负载运行时的基本方程 82

3.4变压器的等效电路 84

3.4.1绕组折算 84

3.4.2等效电路与相量图 85

3.5变压器的标么值 87

3.5.1变压器标么值的定义 88

3.5.2标么值的计算 88

3.5.3采用标么值的优缺点 89

3.6变压器参数的测定 89

3.6.1变压器的空载试验 89

3.6.2变压器的短路试验 90

3.7.1变压器的外特性 92

3.7变压器的运行性能 92

3.7.2变压器的损耗和效率特性 94

3.8三相变压器 95

3.8.1三相变压器的磁路系统 95

3.8.2三相变压器的电路系统——连接组别 97

3.8.3三相变压器连接法和磁路系统对电动势波形的影响 101

3.9变压器的并联运行 102

3.9.1变压器并联运行的理想条件 103

3.9.2不满足并联运行理想条件时的运行分析 103

3.10.1 自耦变压器 105

3.10特殊用途变压器 105

3.10.2仪用互感器 107

本章小结 109

思考题与习题 110

第4章 交流电机的定子绕组、磁动势及感应电动势 113

4.1交流电机的定子绕组 113

4.1.1三相交流绕组的基本要求和分类 113

4.1.2单层绕组 114

4.1.3双层叠绕组 119

4.2绕组的磁动势 121

4.2.1单相绕组的磁动势——脉振磁动势 121

4.2.2三相绕组基波合成磁动势——旋转磁动势 126

4.3绕组的感应电动势 127

4.3.1线圈的感应电动势 127

4.3.2线圈组电动势 129

4.3.3相电动势 130

4.3.4短距绕组与分布绕组对电动势波形的影响 130

思考题与习题 132

本章小结 132

第5章 三相感应电动机 133

5.1 三相感应电动机的基本工作原理与结构 133

5.1.1 三相感应电动机的基本结构 133

5.1.2三相感应电动机的基本工作原理 136

5.2三相感应电动机的空载运行 140

5.2.1空载运行时的电磁关系 140

5.2.2空载时的定子电压平衡关系 142

5.3三相感应电动机的负载运行 143

5.3.1负载运行时的物理情况 143

5.3.2负载运行时的电磁关系 145

5.4三相感应电动机的等效电路与相量图 145

5.4.1折算 145

5.4.2感应电动机的等效电路与相量图 147

5.5三相感应电动机的功率和电磁转矩 149

5.6.2定子电流特性 151

5.6.3定子功率因数特性 151

5.6三相感应电动机的工作特性 151

5.6.1转速特性 151

5.6.4输出转矩特性 152

5.6.5效率特性 152

5.7三相感应电动机的参数测定 152

5.7.1空载试验 153

5.7.2堵转试验 154

本章小结 155

思考题与习题 156

6.1.1固有机械特性的分析 157

第6章 交流电动机的电力拖动 157

6.1 三相感应电动机的机械特性 157

6.1.2人为机械特性的分析 159

6.1.3机械特性的实用表达式 160

6.2三相感应电动机的起动 161

6.2.1三相笼形转子感应电动机的起动 161

6.2.2深槽式及双笼形感应电动机 164

6.2.3绕线转子感应电动机的起动 166

6.3三相感应电动机的制动 169

6.3.1 能耗制动 169

6.3.2反接制动 171

6.3.3 回馈制动 174

6.4三相感应电动机的调速 176

6.4.1降电压调速 176

6.4.2绕线感应电动机转子回路串电阻调速 177

6.4.3笼形三相感应电动机变极调速 178

6.4.4变频调速 181

6.4.5绕线转子电动机的串级调速 183

6.5.1 电磁调速感应电动机 185

6.5 电磁调速感应电动机与直线电动机 185

6.5.2直线感应电动机 187

6.6单相感应电动机 188

6.6.1单相感应电动机的基本结构 188

6.6.2单相感应电动机的工作原理 189

6.6.3单相感应电动机的主要类型及起动方法 190

6.7同步电动机 192

6.7.1 同步电动机的基本结构及工作原理 192

6.7.2同步电动机的电动势方程和相量图 193

6.7.3同步电动机的功率平衡和转矩功角特性 194

6.7.4 同步电动机功率因数的调节和V形曲线 197

6.7.5同步电动机的起动 198

本章小结 199

思考题与习题 200

第7章 控制电机 202

7.1概述 202

7.1.1控制电机的基本用途和分类 202

7.1.2对控制电机的基本要求 203

7.2.1直流伺服电动机 204

7.2伺服电动机 204

7.2.2交流伺服电动机 206

7.3测速发电机 209

7.3.1直流测速发电机 209

7.3.2交流测速发电机 211

7.4步进电动机 212

7.4.1概述 212

7.4.2反应式步进电动机的结构和工作原理 213

7.4.3步进电动机的运行特性 216

7.4.5步进电动机主要技术数据和性能指标 221

7.4.4步进电动机的驱动电源 221

7.5 自整角机 222

7.5.1力矩式自整角机 223

7.5.2控制式自整角机 225

7.5.3 自整角机的误差与选用时应注意的事项 226

本章小结 227

思考题与习题 227

8.1.1连续工作制（S1） 229

8.1.2短时工作制（S2） 229

第8章 电力拖动系统中电动机的选择 229

8.1 电动机的工作制分类 229

8.1.3断续周期工作制 230

8.2 电动机容量的选择方法 231

8.2.1连续工作制电动机容量的选择 231

8.2.2短时工作制电动机容量的选择 232

8.2.3断续周期工作制电动机容量的选择 232

8.2.4统计法和类比法 233

8.3 电动机种类、形式、电压、转速的选择 234

8.3.1电动机种类的选择 234

8.3.2电动机形式的选择 234

8.3.3电动机额定电压的选择 235

8.3.4电动机额定转速的选择 235

本章小结 236

思考题与习题 236

9.1常用低压电器 239

第9章 继电器－接触器控制系统 239

第二篇 电气控制与PLC 239

9.1.1接触器 240

9.1.2继电器 241

9.1.3熔断器 246

9.1.4低压隔离器 247

9.1.5主令电器 250

9.2电气图及电气控制线路的分析 251

9.2.1 电气图的基本知识 251

9.2.2电气控制线路分析基础 256

9.3.1起动、停止控制线路 257

9.3基本控制环节和典型控制电路 257

9.3.2可逆运行（正、反转）控制线路 260

9.3.3 自动往复循环控制 261

9.3.4三相感应电动机的起动 262

9.3.5三相感应电动机的制动 265

9.3.6三相感应电动机的调速 269

本章小结 270

思考题与习题 270

第10章 可编程序控制器及应用 272

10.1 PLC的发展概况和主要特点 272

10.1.1 可编程序控制器的产生和现状 272

10.1.2可编程序控制器的特点和应用 273

10.1.3可编程序控制器的分类及发展趋势 274

10.2 PLC的基本结构与工作原理 275

10.2.1 可编程序控制器的组成和等效电路 275

10.2.2可编程序控制器的工作方式 281

10.2.3 C系列P型可编程序控制器的内部资源分配 283

10.3.1 可编程序控制器程序设计语言 286

10.3 PLC的指令与编程 286

10.3.2基本指令 288

10.3.3功能指令 292

10.4编程技巧 297

10.4.1编程原则 297

10.4.2电路分块 298

10.4.3电路简化 301

10.5.2 SYSMAC-CPT的软件安装 303

10.5.3 SYSMAC-CPT的主要功能 303

10.5OMRON PLC的计算机辅助编程 303

10.5.1 SYSMAC-CPT的使用环境 303

10.5.4 SYSMAC-CPT软件的使用 304

10…5.5OMRON PLC的计算机辅助编程举例 307

本章小结 311

思考题与习题 312

11.1 工厂供电系统概述及电压选择 315

11.1.1工厂供电系统概述 315

第11章 工厂供电 315

第三篇 供用电技术 315

11.1.2 电力系统的组成 316

11.1.3 电力系统的电压 317

11.1.4工厂供电系统配电电压的选择 318

11.1.5工厂供电系统的质量指标 318

11.2工厂电力负荷的计算 320

11.2.1 计算负荷及设备容量 320

11.2.2按需要系数法确定计算负荷 321

11.2.3工厂的功率因数、无功补偿及补偿后的工厂计算负荷 324

11.3变电所位置及变压器台数和容量选择 325

11.3.1 变配电所的所址选择 325

11.3.2 变电所主变压器台数和容量的选择 326

11.4变配电所高低压一次设备 327

11.4.1 高压一次设备 327

11.4.2低压一次设备 330

11.5工厂变配电所的主电路图 333

11.5.1 概述 333

11.5.2 电气主电路图的基本形式 333

11.5.3 车间（或小型工厂）变电所的主电路图 336

11.5.4总降压变电所主电路图 338

11.6低压供配电线路的接线方式 339

11.6.1放射式接线 339

11.6.2树干式接线 339

11.6.3环形接线 340

11.7工厂供电系统的防雷与接地 341

11.7.1工厂的防雷保护 341

11.7.2接地保护 342

思考题与习题 346

本章小结 346

附录A电磁物理量与电磁基本定律 348

A.1磁场的基本物理量 348

A.2 电机中常用的基本电磁定律 350

A.3铁磁材料及铁心线圈 352

附录B电动机常见故障分析与处埋 354

B.1感应电动机的常见故障分析与处理 354

B.2直流电动机的常见故障分析与处理 356

附录C 电气控制常用图形文字符号 359

参考文献 365