第1章 绪论 1
1.1 机电传动的目的和任务 1
1.2 机电传动及其控制系统的发展概况 1
1.3 课程的性质和任务 3
1.4 课程的内容安排 3
第2章 机电传动系统的动力学基础 5
2.1 机电传动系统的运动方程式 5
2.2 负载转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算 7
2.2.1 负载转矩的折算 8
2.2.2 转动惯量和飞轮转矩的折算 9
2.3 机电传动系统的负载特性 10
2.3.1 恒转矩型负载特性 10
2.3.2 离心式通风机型负载特性 11
2.3.3 直线型负载特性 11
2.3.4 恒功率型负载特性 12
2.4 机电传动系统稳定运行的条件 12
习题与思考题 13
第3章 直流电机的工作原理及特性 15
3.1 直流电机的基本结构和工作原理 15
3.1.1 直流电机的基本结构 15
3.1.2 直流电机的基本工作原理 17
3.2 直流发电机 19
3.2.1 他励发电机 20
3.2.2 并励发电机 21
3.2.3 复励发电机 22
3.3 直流电动机的机械特性 22
3.3.1 他励电动机的机械特性 23
3.3.2 串励电动机的机械特性 26
3.3.3 复励电动机的机械特性 27
3.4 直流他励电动机的启动特性 28
3.5 直流他励电动机的调速特性 30
3.5.1 改变电枢电路外串电阻Rad 31
3.5.2 改变电动机电枢供电电压U 31
3.5.3 改变电动机主磁通Ф 32
3.6 直流他励电动机的制动特性 33
3.6.1 反馈制动 33
3.6.2 反接制动 35
3.6.3 能耗制动 38
习题与思考题 40
第4章 机电传动系统的过渡过程 42
4.1 研究机电传动系统过渡过程的实际意义 42
4.2 机电传动系统过渡过程的分析 43
4.3 机电时间常数τm 45
4.4 加快机电传动系统过渡过程的方法 46
习题与思考题 48
第5章 交流电动机的工作原理及特性 49
5.1 三相异步电动机的结构和工作原理 49
5.1.1 三相异步电动机的基本结构 49
5.1.2 三相异步电动机的工作原理 51
5.1.3 三相异步电动机的旋转磁场 52
5.1.4 定子绕组线端连接方式 55
5.2 三相异步电动机的定子电路和转子电路 56
5.2.1 定子电路的分析 56
5.2.2 转子电路的分析 57
5.2.3 三相异步电动机的额定值 59
5.2.4 三相异步电动机的能流图 60
5.3 三相异步电动机的转矩与机械特性 61
5.3.1 三相异步电动机的转矩 61
5.3.2 三相异步电动机的机械特性 62
5.4 三相异步电动机的启动特性 66
5.4.1 鼠笼式异步电动机的启动方法 66
5.4.2 线绕式异步电动机的启动方法 71
5.4.3 特殊鼠笼式电动机 73
5.5 三相异步电动机的调速方法与特性 74
5.5.1 改变极对数调速 75
5.5.2 改变转差率调速 76
5.5.3 变频调速 82
5.6 三相异步电动机的制动特性 84
5.6.1 反馈制动 85
5.6.2 反接制动 86
5.6.3 能耗制动 87
5.7 单相异步电动机 88
5.7.1 单相异步电动机的磁场 88
5.7.2 单相异步电动机的启动方法 89
5.8 同步电动机 91
5.8.1 同步电动机的基本结构 91
5.8.2 同步电动机的工作原理和运行特性 92
5.8.3 同步电动机的启动 93
习题与思考题 94
第6章 控制电动机 97
6.1 交流伺服电动机 97
6.1.1 两相交流伺服电动机的结构 97
6.1.2 基本工作原理 98
6.1.3 消除自转现象的措施 99
6.1.4 特性和应用 100
6.2 直流伺服电动机 101
6.3 力矩电动机 102
6.3.1 永磁式直流力矩电动机的结构特点 103
6.3.2 直流力矩电动机转矩大、转速低的原因 103
6.3.3 直流力矩电动机的特点和应用 104
6.4 小功率同步电动机 104
6.4.1 永磁式同步电动机 105
6.4.2 磁阻式电磁减速同步电动机 106
6.5 直线电动机 107
6.5.1 直线异步电动机的结构 108
6.5.2 直线异步电动机的工作原理 108
6.5.3 直线电动机的特点及应用 109
习题与思考题 110
第7章 机电传动控制系统中常用的检测元件 111
7.1 速度传感器 112
7.1.1 测速发电机 112
7.1.2 桥式速度传感器 116
7.1.3 增量式光电脉冲编码器（光电测速计） 117
7.1.4 磁性编码器（电磁式脉冲发生器） 118
7.2 线位移传感器 119
7.2.1 差动变压器 119
7.2.2 感应同步器 120
7.2.3 光栅位移传感器 122
7.2.4 激光干涉位移传感器 124
7.3 角位移传感器 124
7.3.1 伺服电位器 125
7.3.2 自整角机 125
7.3.3 旋转变压器 128
7.3.4 绝对式光电编码器 132
习题与思考题 134
第8章 继电器-接触器控制 136
8.1 常用控制电器与执行电器 136
8.1.1 非自动控制电器 137
8.1.2 自动控制电器 139
8.1.3 主令电器 146
8.1.4 执行电器 148
8.2 继电器-接触器控制的常用基本线路 151
8.2.1 继电器-接触器自动控制线路的构成 151
8.2.2 继电器-接触器自动控制的基本线路 153
8.3 生产机械中常用的几种自动控制方法 163
8.3.1 按行程的自动控制 163
8.3.2 按时间的自动控制 165
8.3.3 按速度的自动控制 167
8.3.4 按电流的自动控制 168
习题与思考题 169
第9章 可编程序控制器 172
9.1 可编程序控制器的基本结构、工作原理和主要特点 173
9.1.1 PLC的基本结构 173
9.1.2 PLC的基本工作原理 176
9.1.3 PLC的主要特点及规格性能 177
9.2 可编程序控制器的内部等效继电器电路 179
9.3 可编程序控制器的编程和指令系统 183
9.3.1 PLC的编程方法与一般规则 183
9.3.2 PLC的指令系统 186
9.3.3 常用的编程技巧 195
9.4 可编程序控制器的应用 201
9.4.1 电动机常用控制线路举例 202
9.4.2 装配流水线的控制 205
9.4.3 PLC控制系统的开发步骤 206
9.4.4 钻孔动力头的控制 211
9.4.5 搬运机械手的控制 214
9.4.6 十字路口交通信号灯自动控制 218
习题与思考题 223
第10章 电力电子技术 225
10.1 电力半导体器件 226
10.1.1 不可控型开关器件 227
10.1.2 半控型开关器件 227
10.1.3 全控型开关器件 236
10.2 电力半导体器件的驱动电路及保护 243
10.2.1 电力半导体器件的驱动电路 243
10.2.2 电力电子器件的保护与串、并联 256
10.3 可控整流电路 261
10.3.1 单相半波可控整流电路 261
10.3.2 单相桥式可控整流电路 264
10.3.3 三相半波可控整流电路 268
10.3.4 三相桥式全控整流电路 271
10.4 逆变电路 273
10.4.1 有源逆变电路 274
10.4.2 无源逆变电路 276
10.5 斩波电路与PWM控制技术 284
10.5.1 斩波电路 284
10.5.2 PWM控制技术 288
10.6 应用实例——UPS电源 295
习题与思考题 297
第11章 直流传动控制系统 300
11.1 机电传动控制系统的组成和分类 300
11.1.1 机电传动控制系统的组成 300
11.1.2 自动控制系统的分类 303
11.2 机电传动控制系统调速方案的选择 303
11.2.1 机械与电气调速方法 303
11.2.2 生产机械对自动调速系统技术指标的要求 304
11.2.3 机电传动控制系统方案的确定原则 305
11.3 晶闸管-电动机直流传动控制系统 309
11.3.1 单闭环直流调速系统 309
11.3.2 双闭环直流调速系统 325
11.3.3 可逆直流调速系统 328
11.4 直流脉宽调制（PWM）调速系统 335
11.4.1 直流脉宽调制（PWM）调速系统的基本工作原理 335
11.4.2 直流脉宽调制（PWM）调速系统的主要特点 336
11.4.3 直流脉宽调制（PWM）调速系统的组成 337
11.4.4 直流脉宽调制（PWM）调速系统的分析 342
11.5 微型计算机控制的直流传动系统 343
11.5.1 用微机取代ASR、ACR两个电子调节器等的系统 344
11.5.2 保留ASR、ACR两个电子调节器的微机控制系统 345
11.5.3 微机控制的双闭环可逆直流调速系统 346
习题与思考题 347
第12章 交流传动控制系统 349
12.1 鼠笼式异步电动机变压变频调速系统 350
12.1.1 变频器的基本构成与分类 350
12.1.2 模拟式IGBT—SPWM—VVVF交流调速系统 353
12.1.3 数字式恒压频比控制交流调速系统 355
12.2 矢量变换控制交流变频调速系统 357
12.2.1 异步电动机矢量变换控制原理 357
12.2.2 坐标变换与矢量变换 358
12.2.3 异步电动机矢量控制变频调速系统的原理结构图 360
12.3 无刷直流电动机调速系统 362
12.3.1 无刷直流电动机的基本结构和工作原理 363
12.3.2 无刷直流电动机的电磁转矩和机械特性 366
12.3.3 无刷直流电动机调速系统 368
12.3.4 无刷直流电动机驱动控制的专用芯片介绍 370
12.4 由交—交变频器供电的同步电动机调速系统 372
12.4.1 交—交变频器的基本工作原理 372
12.4.2 交—交变频器的控制方式 373
12.4.3 三相输出的交—交变频器主电路 374
12.5 变频器的选择与使用 377
12.5.1 通用变频器的功能 377
12.5.2 通用变频器的结构 377
12.5.3 变频器类型的选择 378
12.5.4 变频器容量的选择 379
12.5.5 变频器外围设备的应用及注意事项 381
12.5.6 变频器外部接线与应用实例 382
12.5.7 变频器的调试和运行步骤 385
12.5.8 变频器的自身保护功能及故障分析 385
12.6 开关磁阻电动机调速系统 387
12.6.1 开关磁阻电动机的基本结构和工作原理 388
12.6.2 开关磁阻电动机的控制原理 389
12.6.3 开关磁阻电动机调速系统的功率变换器 393
12.6.4 开关磁阻电动机调速系统的特点 395
12.7 异步电动机调压调速系统 397
12.7.1 采用晶闸管的交流调压电路 397
12.7.2 闭环控制的变压调速系统及其静特性 399
12.7.3 异步电动机变极调压调速系统 400
12.8 绕线式异步电动机串级调速系统 400
12.8.1 串级调速系统的基本工作原理 400
12.8.2 晶闸管双闭环串级调速系统 402
习题与思考题 404
第13章 步进电动机传动控制系统 406
13.1 步进电动机 407
13.1.1 步进电动机的结构与工作原理 407
13.1.2 实用的小步距角步进电动机 409
13.1.3 步进电动机的分类 410
13.1.4 步进电动机的主要特性与性能指标 413
13.2 步进电动机驱动电源的环形分配器 416
13.2.1 硬件环形分配器 416
13.2.2 软件环形分配器 419
13.3 步进电动机驱动电源的功率放大电路 421
13.3.1 单电压限流型驱动电路 422
13.3.2 高低压切换型驱动电路 422
13.3.3 斩波恒流驱动电路 423
13.3.4 调频调压驱动电路 424
13.3.5 模块化的步进电动机驱动器 425
13.4 步进电动机的控制与应用 427
13.4.1 步进电动机步距角的细分控制 427
13.4.2 步进电动机的开环控制 430
13.4.3 步进电动机的闭环控制 432
13.4.4 应用步进电动机驱动时应注意的一些问题 433
习题与思考题 435
第14章 机电传动控制系统中电动机的选择 436
14.1 电动机容量选择的原则 436
14.2 电动机的发热与冷却 437
14.3 不同工作制下电动机容量的选择 438
14.3.1 连续工作制电动机容量的选择 438
14.3.2 短时工作制电动机容量的选择 441
14.3.3 重复短时工作制电动机容量的选择 442
14.4 电动机容量选择的统计法和类比法 444
14.5 晶闸管供电对电动机的影响 444
14.6 电动机的种类、电压、转速和结构形式的选择 445
14.6.1 根据生产机械的负载性质来选择电动机的类型 445
14.6.2 电动机电压等级的选择 446
14.6.3 电动机额定转速的选择 446
14.6.4 电动机结构形式的选择 447
习题与思考题 448
附录A 常用电气图形符号 450
附录B 常用电气技术文字符号 454
附录C 部分习题与思考题的答案或提示 456
参考文献 457