绪论 1
0.1 自动控制系统的基本构成原理 1
0.2 自动控制元件的作用及分类 2
0.3 自动控制系统对元件的主要要求 3
0.4 本书的主要内容 3
0.5 课程特点及学习要求 4
第1章 直流电动机 5
1.1 直流电动机的基本结构 5
1.1.1 定子铁芯和激磁绕组 5
1.1.2 电枢绕组和电枢铁芯 6
1.1.3 换向器和电刷 7
1.2 直流电动机的工作原理 8
1.2.1 电磁力定律和电磁感应定律 8
1.2.2 直流电动机的工作原理 9
1.2.3 电机磁场、电枢反应与换向 12
1.3 直流电动机的特性与控制方法 14
1.3.1 电磁转矩和转矩平衡方程式 14
1.3.2 反电势和电压平衡方程式 16
1.3.3 直流发电机 19
1.3.4 直流电动机的静态特性与控制方法 22
1.3.5 直流电动机在过渡过程中的工作状态 28
1.3.6 直流电动机的过渡过程 30
1.4 直流电动机的选择和使用 35
1.4.1 直流电动机的选择 35
1.4.2 直流电动机的使用 40
1.5 直流伺服电动机 45
1.5.1 低惯量型直流伺服电动机 46
1.5.2 宽调速直流伺服电动机 48
1.6 直流力矩电动机 49
1.6.1 结构特点 50
1.6.2 为什么直流力矩电动机转矩大、转速低 51
1.6.3 直流力矩电动机的技术指标 52
1.7 无刷直流电动机 54
小结 56
思考题和习题 57
第2章 交流异步电动机 60
2.1 交流电动机的基本结构与工作原理 60
2.1.1 异步电动机的分类及应用 60
2.1.2 异步电动机的结构特点 60
2.1.3 异步电动机的工作原理 62
2.1.4 旋转磁场 62
2.2 交流电动机的磁场分析 67
2.2.1 单相绕组的脉振磁场 67
2.2.2 两相和多相绕组的圆形旋转磁场 71
2.2.3 两相和多相绕组的非圆形旋转磁场 72
2.3 交流电动机的特性 73
2.3.1 基本方程 73
2.3.2 等效电路图 75
2.3.3 圆形旋转磁场时的电磁转矩表达式 76
2.4 三相异步电动机 77
2.4.1 三相异步电动机的基本知识 77
2.4.2 三相异步电动机的调速 80
2.4.3 异步电动机的电气控制 88
2.5 两相异步电动机 90
2.5.1 两相电动机的分类 90
2.5.2 圆形旋转磁场时两相电机的机械特性 90
2.5.3 非圆形旋转磁场的机械特性 91
2.5.4 两相伺服电动机的控制方法与特性 94
2.5.5 两相伺服电动机的动态特性 96
2.5.6 两相伺服电动机与直流伺服电动机性能比较 98
2.6 单相异步电动机 98
2.6.1 工作原理 99
2.6.1 起动方法和基本类型 99
小结 101
思考题和习题 102
第3章 交流同步电动机 104
3.1 概述 104
3.2 永磁式同步电动机 106
3.3 磁阻式同步电动机 108
3.3.1 工作原理 108
3.3.2 同步电动机的振荡 110
3.3.3 结构型式 111
3.4 磁滞式同步电动机 112
3.4.1 磁滞电动机的结构 112
3.4.2 磁滞电动机的工作原理 113
3.4.3 材料的磁滞角和反复磁化时的磁滞损耗 114
3.4.4 磁滞电动机的转矩和机械特性 117
3.4.5 磁滞同步电动机的特点 120
3.5 电磁减速式同步电动机 120
3.5.1 反应式电磁减速同步电动机 121
3.5.2 激磁式电磁减速同步电动机 122
小结 124
思考题和习题 125
第4章 步进电动机 126
4.1 概述 126
4.2 磁阻式步进电动机的结构和工作原理 127
4.2.1 典型结构和工作原理 127
4.2.2 基本特点 131
4.3 磁阻式步进电动机的静态特性 134
4.3.1 单相通电 134
4.3.2 多相通电时的矩角特性 136
4.4 磁阻式步进电动机的运行特性 139
4.4.1 单步运行状态 139
4.4.2 步进电动机的动态特性 144
4.5 步进电动机的驱动器 150
4.5.1 对驱动器的基本要求 150
4.5.2 驱动器的组成 151
4.5.3 驱动器的分类 152
4.5.4 分配方式对步进电动机性能的影响 155
4.6 步进电动机的选择和使用 155
4.6.1 步进电动机的选择 155
4.6.2 步进电动机的使用 156
4.7 永磁式和混合式步进电动机 158
4.7.1 永磁式步进电动机 158
4.7.2 混合式步进电动机 159
小结 160
思考题和习题 161
第5章 直线电动机 162
5.1 概 述 162
5.2 直线感应电动机 162
5.2.1 直线感应电动机的主要类型和基本结构 162
5.2.2 直线感应电动机的工作原理 164
5.2.3 直线感应电动机的工作特性 165
5.3 直线直流电动机 166
5.3.1 直线直流电动机的工作原理 166
5.3.2 直线直流电动机的特性与传递函数 167
5.4 直线和平面步进电动机 168
5.4.1 直线步进电动机 168
5.4.2 平面步进电动机 170
5.5 直线电动机应用举例 170
5.5.1 高速列车 171
5.5.2 电磁炮 171
5.5.3 高速切削与精密加工 171
小结 172
思考题及习题 172
第6章 测速发电机 173
6.1 直流测速发电机 173
6.1.1 直流测速发电机的结构与分类 173
6.1.2 基本关系式与输出特性 173
6.1.3 输出特性的误差分析 176
6.1.4 直流测速发电机在控制系统中的应用 181
6.1.5 直流测速发电机的选择 182
6.2 异步测速发电机 185
小结 188
思考题和习题 188
第7章 旋转变压器与感应同步器 189
7.1 变压器的工作原理 189
7.1.1 变压器的用途 189
7.1.2 变压器的结构 189
7.1.3 变压器的工作原理 190
7.1.4 变压器的空载运行 190
7.1.5 变压器的负载运行 193
7.1.6 变压器的等值电路 195
7.1.7 副边折算值与变压器相量图 197
7.1.8 变压器的额定值 198
7.2 旋转变压器 199
7.2.1 概述 199
7.2.2 旋转变压器的结构 199
7.2.3 正余弦旋转变压器的工作原理 200
7.2.4 线性旋转变压器 204
7.2.5 旋转变压器的应用 206
7.2.6 多极旋转变压器 207
7.2.7 旋转变压器的特性指标和技术数据 211
7.3 感应同步器 212
7.3.1 感应同步器的结构 212
7.3.2 感应同步器的工作原理 214
7.3.3 感应同步器的信号处理方式 218
7.3.4 鉴相型数字编码装置 220
7.3.5 鉴幅型数显表 223
小结 225
思考题和习题 226
第8章 继电器和接触器 227
8.1 概述 227
8.1.1 继电器的定义及作用 227
8.1.2 继电器的分类 228
8.1.3 对继电器的主要要求 229
8.1.4 继电器的使用环境条件 230
8.2 直流电磁继电器 231
8.2.1 直流电磁继电器的基本结构 231
8.2.2 工作原理及静态特性 233
8.2.3 电磁继电器的主要参数 234
8.2.4 触点及灭火花电路 235
8.2.5 继电器的时间特性及其调整 241
8.3 交流继电器 250
8.3.1 交流继电器中电压、磁通和电流间的关系 251
8.3.2 继电器的电磁吸力与分磁环 252
8.3.3 磁滞损耗和涡流损耗 254
8.3.4 温升 254
8.4 继电器的使用 254
8.4.1 继电器的型号 255
8.4.2 继电器的选择 255
8.4.3 继电器的使用 257
8.4.4 继电器的故障及维修 260
8.5 接触器 262
8.5.1 对接触器的要求 262
8.5.2 接触器的工作原理和结构特点 262
8.5.3 接触器的应用举例 264
小结 265
思考题和习题 266
第9章 常用传感器 268
9.1 微动同步器 269
9.1.1 十二极微动同步器的结构 269
9.1.2 十二极微动同步器的工作原理 270
9.1.3 十二极微动同步器的输出特性 271
9.1.4 主要性能指标 276
9.2 电位器式传感器 278
9.2.1 线绕电位器 279
9.2.2 接触式非线绕电位器 283
9.2.3 光电电位器 283
9.3 电感式传感器 284
9.3.1 电感传感器的结构、工作原理和输出特性 284
9.3.2 差动式电感传感器的测量电路和工作特性 287
9.3.3 电感传感器的主要性能指标 294
9.4 电容式传感器 296
9.4.1 电容传感器的结构和工作原理 296
9.4.2 差动电容传感器电桥的输出灵敏度 298
9.4.3 电容传感器实际使用中的一些问题 300
9.4.4 静电力和静电力矩 301
小结 303
思考题和习题 306
第10章 液压控制元件 307
10.1 电液伺服控制和电液控制技术概述 308
10.1.1 比例技术与伺服技术的比较 308
10.1.2 电液控制系统的特点及分类 311
10.2 电液比例控制阀 313
10.2.1 概述 313
10.2.2 典型结构与工作原理 315
10.2.3 电液比例控制阀的特性 321
10.2.4 电液比例控制阀的应用 324
10.3 电液伺服控制阀 328
10.3.1 概述 328
10.3.2 典型结构与工作原理 330
10.3.3 电液伺服阀的特性 334
10.3.4 电液伺服阀的应用 341
10.4 电液数字控制阀 342
10.4.1 概述 342
10.4.2 典型结构与工作原理 342
10.4.3 电液数字控制阀的特性 346
10.4.4 电液数字控制阀的使用 349
小结 350
思考题和习题 350
第11章 气动控制元件 351
11.1 概述 351
11.1.1 气压传动系统的组成 351
11.1.2 气压传动的主要优点 351
11.1.3 气压传动的主要缺点 352
11.1.4 气压传动的应用与发展 352
11.2 压力控制阀 352
11.2.1 气动调压阀 352
11.2.2 其他类压力控制阀 355
11.3 方向控制阀 356
11.3.1 单向型控制阀 356
11.3.2 换向型控制阀 358
11.4 流量控制阀 363
11.4.1 排气节流阀 363
11.4.2 其他节流阀 364
11.5 气动比例阀及气动伺服阀 364
11.5.1 气动比例阀 364
11.5.2 电-气伺服阀 365
小结 367
思考题和习题 367
附录 368
附录A 电磁学的基本概念与定律 368
A.1 磁场基本概念 368
A.2 磁路定律 370
A.3 电磁感应定律 372
A.4 电磁力与电磁转矩 373
附录B 液压基本概念与定律 373
B.1 液体静力学基础知识 373
B.2 液体动力学基础 376
B.3 液体流动时的压力损失 381
B.4 液体流经小孔的流量 382
附录C 气压传动基本概念与定律 384
C.1 空气的物理性质 384
C.2 理想气体的状态描述 385
参考文献 387