第0章 绪论 1
0.1 机电传动控制技术的发展 1
0.1.1 机电传动系统的发展概况 1
0.1.2 电气控制系统的发展概况 2
0.2 “机电传动控制”课程的性质和内容安排 3
0.2.1 课程的性质和任务 3
0.2.2 课程的内容安排 4
第1章 机电传动系统的动力学基础 5
1.1 研究机电传动系统静态与动态特性的意义 5
1.2 机电传动系统的运动方程式 5
1.2.1 单轴机电传动系统的运动方程式 5
1.2.2 单轴机电传动系统的实用运动方程式 6
1.2.3 动态转矩 7
1.2.4 多轴机电传动系统的等效 8
1.3 典型生产机械的负载特性 10
1.3.1 恒转矩型负载特性 10
1.3.2 通风机型负载特性 11
1.3.3 恒功率型负载特性 11
1.4 机电传动系统稳定运行的条件 12
习题 13
第2章 直流电动机的工作原理及特性 15
2.1 直流电动机的基本结构与工作原理 15
2.1.1 直流电动机的结构 15
2.1.2 直流电动机的工作原理 16
2.1.3 直流电动机的分类 17
2.2 直流电动机的机械特性 18
2.2.1 他励直流电动机机械特性的表达式 18
2.2.2 他励直流电动机的固有机械特性 19
2.2.3 他励直流电动机的人为机械特性 20
2.2.4 串励直流电动机的机械特性 22
2.3 直流他励电动机的启动特性 23
2.4 直流他励电动机的调速特性 24
2.4.1 改变电枢端电压U调速 25
2.4.2 改变电动机主磁通φ调速 25
2.4.3 改变电枢电路外串电阻调速 26
2.5 直流他励电动机的制动特性 26
2.5.1 能耗制动 27
2.5.2 反接制动 28
2.5.3 反馈制动 29
习题 30
第3章 交流电动机的工作原理及特性 31
3.1 三相异步电动机的基本结构与工作原理 31
3.1.1 三相异步电动机的结构 31
3.1.2 三相异步电动机的工作原理 33
3.1.3 三相异步电动机的铭牌数据 36
3.2 三相异步电动机的定子电路与转子电路 38
3.2.1 定子电路 38
3.2.2 转子电路 38
3.3 三相异步电动机的电磁转矩与机械特性 39
3.3.1 三相异步电动机的电磁转矩 39
3.3.2 三相异步电动机的固有机械特性 40
3.3.3 三相异步电动机的人为机械特性 41
3.3.4 电动机的负载能力自适应分析 41
3.4 三相异步电动机的启动特性 42
3.4.1 三相异步电动机的启动特性分析 42
3.4.2 三相笼型异步电动机的启动方法 42
3.4.3 三相绕线异步电动机的启动方法 44
3.5 三相异步电动机的调速特性 46
3.5.1 调压调速 46
3.5.2 转子电路串电阻调速 46
3.5.3 变极调速 47
3.5.4 变频调速 47
3.6 三相异步电动机的制动特性 48
3.6.1 反接制动 49
3.6.2 反馈制动 49
3.6.3 能耗制动 50
3.7 单相异步电动机 50
3.7.1 单相异步电动机的结构和工作原理 50
3.7.2 采用不同启动方式的单相异步电动机 52
3.8 同步电动机 53
习题 56
第4章 控制电机及应用 58
4.1 伺服电动机 58
4.1.1 交流伺服电动机 58
4.1.2 直流伺服电动机 61
4.2 力矩电动机 63
4.2.1 永磁式直流力矩电动机的结构特点 63
4.2.2 直流力矩电动机转矩大、转速低的原因及应用 63
4.3 小功率同步电动机 64
4.3.1 永磁式同步电动机 64
4.3.2 磁阻式电磁减速同步电动机 65
4.4 测速发电机 66
4.4.1 异步交流测速发电机 66
4.4.2 直流测速发电机 68
4.4.3 直流测速发电机与异步测速发电机的性能比较 69
4.5 直线电动机 69
4.5.1 直线异步电动机的结构 70
4.5.2 直线异步电动机的工作原理 70
4.5.3 直线电动机的特点及应用 71
4.6 自整角机 72
4.6.1 自整角机的结构特点 72
4.6.2 控制式自整角机 73
4.6.3 力矩式自整角机 75
4.7 步进电动机 76
4.7.1 步进电动机的分类 76
4.7.2 步进电动机的结构和工作原理 77
4.7.3 实用小步距角步进电动机 79
4.7.4 步进电动机的运行特性与性能指标 80
4.7.5 步进电动机的驱动电源 84
习题 91
第5章 继电器-接触器控制系统 93
5.1 常用低压电器 93
5.1.1 主令电器 93
5.1.2 接触器 99
5.1.3 继电器 104
5.1.4 熔断器 109
5.1.5 执行电器 110
5.2 电气控制电路图的绘制与分析方法 113
5.2.1 电气控制电路图的绘制 113
5.2.2 机床电气控制线路的分析步骤 115
5.3 继电器-接触器控制线路基本环节 116
5.3.1 三相异步电动机的启动控制线路 116
5.3.2 三相异步电动机的正反转控制线路 117
5.3.3 三相异步电动机的制动控制线路 120
5.3.4 电气控制系统的保护环节 122
5.4 继电器-接触器控制线路设计 124
5.4.1 继电器-接触器控制系统设计的基本内容 124
5.4.2 电动机的选择 125
5.4.3 电气控制线路设计举例 127
习题 134
第6章 可编程控制器 135
6.1 PLC的结构、工作原理与特点 135
6.1.1 PLC的基本结构 135
6.1.2 PLC的结构形成 137
6.1.3 PLC的工作原理 138
6.1.4 PLC的主要功能和特点 140
6.2 PLC内部等效继电器电路 141
6.2.1 输入继电器X 141
6.2.2 输出继电器Y 142
6.2.3 辅助继电器M 143
6.2.4 定时器T 144
6.2.5 计数器C 145
6.2.6 数据寄存器D 147
6.3 PLC的编程指令 147
6.3.1 PLC的编程语言 147
6.3.2 基本指令 149
6.3.3 常用编程技巧 153
6.4 PLC的应用 157
6.4.1 电动机常用控制线路 157
6.4.2 PLC控制系统的开发步骤 162
6.4.3 设计举例 166
习题 173
第7章 电力电子技术 175
7.1 电力半导体器件 175
7.1.1 晶闸管 175
7.1.2 其他电力半导体器件 179
7.2 电力半导体器件的驱动电路 181
7.2.1 半控型电力半导体器件的驱动电路 181
7.2.2 全控型电力半导体器件的驱动电路 184
7.3 晶闸管可控整流电路 186
7.3.1 单相半波可控整流电路 187
7.3.2 单相桥式可控整流电路 189
7.3.3 三相可控整流电路 192
7.4 晶闸管调压电路 196
7.4.1 直流斩波电路 196
7.4.2 交流调压电路 197
7.5 逆变电路 201
7.5.1 有源逆变电路 202
7.5.2 无源逆变电路 203
7.6 脉冲宽度调制控制 206
7.6.1 SPWM控制的基本原理 207
7.6.2 三相桥式SPWM逆变电路 208
7.6.3 PWM逆变电路的控制方式 209
习题 210
第8章 直流调速控制系统 212
8.1 直流调速系统性能指标 212
8.1.1 直流调速用可控直流电源 212
8.1.2 直流调速系统性能指标 215
8.2 有静差直流调速系统 218
8.2.1 开环直流调速系统存在的问题 218
8.2.2 闭环调速系统的组成及其静特性 219
8.2.3 闭环控制系统的优势与特征 221
8.2.4 反馈控制规律 223
8.2.5 电流截止负反馈 224
8.3 无静差直流调速系统 226
8.3.1 比例调节器、积分调节器与比例-积分调节器 226
8.3.2 无静差直流调速系统 228
8.4 转速电流双闭环直流调速系统 229
8.4.1 转速负反馈调速系统的特点 229
8.4.2 转速电流双闭环直流调速系统的组成 230
8.4.3 转速电流双闭环调速系统的静态与动态分析 231
8.5 直流脉宽调制调速系统 232
8.5.1 脉宽调制变换器的工作状态和电压、电流波形 233
8.5.2 直流脉宽调速系统的机械特性 237
8.5.3 PWM控制与变换器的数学模型 238
8.6 数字控制直流调速系统 239
8.6.1 微机数字控制系统的主要特点 239
8.6.2 微机数字控制双闭环直流调速系统的硬件结构 240
8.6.3 数字PI调节器 243
习题 245
第9章 交流调速控制系统 247
9.1 异步电动机闭环控制变压调速系统 247
9.1.1 异步电动机闭环变压调速系统简介 247
9.1.2 闭环变压调速系统的静特性 248
9.2 笼型异步电动机变压变频调速系统 249
9.2.1 变压变频调速的特点 249
9.2.2 电力电子变压变频器的主要类型 249
9.2.3 电压型和电流型逆变器 251
9.2.4 180°导通型和120°导通型逆变器 251
9.2.5 变压变频调速系统 252
习题 256
参考文献 257