第1章 概述 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 机电传动分析的基础知识 4
2．1 电机中的基本电磁知识 4
2．1．1 磁场和磁路分析中常用物理量 4
2．1．2 磁路的概念 6
2．1．3 电磁基本定律 6
2．1．4 功率因数的提高 10
2．1．5 导磁材料及其特性 10
2．1．6 电路与磁路的区别 11
2．2 控制系统的基本知识 12
2．2．1 系统及控制系统 12
2．2．2 控制系统的分类 12
2．3 机电传动系统的动力学基础 13
2．3．1 直线运动 13
2．3．2 旋转运动 15
2．3．3 机电传动系统的运动方程式 17
2．3．4 转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算 19
2．3．5 电动机所需输出功率的计算基础 21
2．4 生产机械的机械特性 25
2．4．1 恒转矩型机械特性 25
2．4．2 离心式通风机型机械特性 25
2．4．3 直线型机械特性 25
2．4．4 恒功率型机械特性 26
2．5 机电传动系统稳定运行的条件 26
2．6 机电传动系统的过渡过程 27
2．6．1 机电传动系统中的惯性 28
2．6．2 机电传动系统的过渡过程时间 28
2．6．3 加快过渡过程的方法 29
思考题与习题 29
第3章 直流电机 31
3．1 直流电机的工作原理和基本结构 31
3．1．1 直流电机的工作原理 31
3．1．2 直流电机的基本结构 32
3．1．3 直流电机的励磁方式 34
3．2 直流发电机 35
3．2．1 他励直流发电机 35
3．2．2 并励直流发电机 36
3．2．3 复励直流发电机 38
3．3 直流电动机 39
3．3．1 他励和并励直流电动机 39
3．3．2 串励直流电动机 39
3．3．3 复励直流电动机 40
3．4 直流电动机的机械特性 41
3．4．1 直流他励电动机的固有机械特性 42
3．4．2 直流他励电动机的人为机械特性 43
3．5 直流他励电动机的启动 44
3．6 直流他励电动机的调速 45
3．6．1 改变电枢回路电阻的调速特性 46
3．6．2 改变电枢回路电压的调速特性 46
3．6．3 改变励磁磁通的调速特性 47
3．7 直流他励电动机的制动 49
3．7．1 能耗制动 49
3．7．2 反馈制动 51
3．7．3 反接制动 52
思考题与习题 54
第4章 交流电机 55
4．1 三相异步电动机的结构和工作原理 55
4．1．1 三相异步电动机的结构 55
4．1．2 三相异步电动机的工作原理 58
4．2 三相异步电动机的定子电路和转子电路 62
4．2．1 定子电路 62
4．2．2 转子电路 63
4．3 三相异步电动机的转矩与机械特性 64
4．3．1 三相异步电动机的电磁转矩 64
4．3．2 三相异步电动机的机械特性 65
4．4 三相异步电动机的工作特性 68
4．4．1 转速特性 68
4．4．2 定子电流特性 68
4．4．3 功率因素特性 68
4．4．4 电磁转矩特性 69
4．4．5 效率特性 69
4．5 三相异步电动机的启动特性 69
4．5．1 鼠笼式异步电动机的启动方法 70
4．5．2 线绕式异步电动机的启动方法 72
4．6 三相异步电动机的调速特性 73
4．6．1 调压调速 73
4．6．2 转子电路串电阻调速 73
4．6．3 变极对数调速 73
4．6．4 变频调速 74
4．7 三相异步电动机的制动特性 75
4．7．1 反接制动 75
4．7．2 回馈制动 76
4．7．3 能耗制动 77
4．8 单相异步电动机 78
4．8．1 单相异步电动机的结构和工作原理 78
4．8．2 单相异步电动机常用的启动方式 79
思考题与习题 80
第5章 继电器—接触器控制系统 82
5．1 常用低压电器 82
5．1．1 低压配电电器 82
5．1．2 低压控制电器 86
5．2 电气控制线路的绘制 95
5．2．1 常用电气图形符号和文字符号 95
5．2．2 电气原理图绘制及其原则 99
5．3 三相异步电动机的控制线路 100
5．3．1 三相异步电动机的启动控制线路 100
5．3．2 三相异步电机的正反转控制线路 104
5．3．3 三相异步电机的制动控制线路 105
5．4 三相异步电动机的调速及软启动 107
5．4．1 三相异步电动机调速控制 107
5．4．2 三相异步电动机软启动控制线路 110
5．5 常用控制线路 113
思考题与习题 114
第6章 电动机和低压电器的选择 116
6．1 电动机容量选择原则 116
6．2 不同工作方式下电动机容量选择 117
6．2．1 电动机负载基本恒定时电动机额定功率的选择 117
6．2．2 变动负载下电动机额定功率的选择 118
6．2．3 重复短时工作方式电动机额定功率的选择 121
6．3 电动机的种类、额定电压、额定转速及形式的选择 122
6．3．1 电动机种类的选择 122
6．3．2 电动机额定电压的选择 122
6．3．3 电动机额定转速的选择 123
6．3．4 电动机形式的选择 123
6．4 低压电器的选择 123
6．4．1 低压开关 123
6．4．2 熔断器 124
6．4．3 主令电器 125
6．4．4 接触器 126
6．4．5 继电器 127
思考题与习题 128
第7章 可编程序控制器（PLC） 129
7．1 PLC的基本结构和原理 129
7．1．1 PLC的基本结构 129
7．1．2 PLC的基本工作原理 131
7．2 PLC的性能指标 132
7．3 PLC的编程语言 134
7．4 西门子系列PLC 136
7．4．1 S7-200的模块组成 136
7．4．2 I／O地址的分配 141
7．4．3 S7-200基本指令系统 143
7．5 PLC控制系统设计的内容步骤 150
7．5．1 PLC应用系统设计的基本原则 150
7．5．2 系统设计和调试的主要步骤 151
7．6 PLC的硬件设置 153
7．6．1 PLC型号的选择 153
7．6．2 I／O模块的选择 154
7．6．3 输入／输出点的配置 157
7．7 PLC的软件设计 157
7．7．1 PLC应用系统的软件设计过程 157
7．7．2 常用的程序设计方法 158
思考题与习题 161
第8章 变频器 162
8．1 通用变频器的基本工作原理 162
8．1．1 基本控制方式 162
8．1．2 逆变的基本原理 163
8．1．3 逆变器 165
8．1．4 智能功率模块（IPM） 168
8．1．5 脉宽调制（PWM）型变频器 168
8．2 通用变频器的参数设置及功能选择 170
8．2．1 通用变频器的外部接口电路 170
8．2．2 主要控制功能 172
8．2．3 变频器的参数设定实例 174
8．3 变频器调速系统设计 175
8．3．1 转速控制的基本概念 175
8．3．2 开环转速控制 176
8．3．3 高精度速度控制的实现方法 176
8．4 变频器外围设施的选用及安装 176
8．4．1 变频器的外围设施的选用 176
8．4．2 变频器的安装 179
思考题与习题 181
第9章 触摸屏及组态软件 183
9．1 触摸屏 183
9．1．1 eView触摸屏 183
9．1．2 制作一个简单的EB 500工程文件 185
9．2 组态软件 193
9．2．1 WinCC组态软件 194
9．2．2 组态一个简单的WinCC项目 195
思考题与习题 205
第10章 控制电机 206
10．1 伺服电动机 206
10．1．1 直流伺服电动机 207
10．1．2 交流伺服电动机 208
10．1．3 交／直流伺服电动机的性能比较 210
10．2 力矩电动机 211
10．2．1 永磁式直流力矩电动机的结构特性 211
10．2．2 直流力矩电动机的特点 212
10．3 微型同步电动机 212
10．3．1 永磁式微型同步电动机 212
10．3．2 反应式微型同步电动机 213
10．3．3 磁滞式微型同步电动机 214
10．4 测速发电机 215
10．4．1 直流测速发电机 216
10．4．2 交流（感应）测速发电机 217
10．5 自整角机 218
10．5．1 控制式自整角机 218
10．5．2 力矩式自整角接收机 220
10．5．3 控制式自整角变压器 221
10．5．4 控制式差动发送机 221
10．5．5 自整角机的选择和使用 222
10．6 直线电动机 222
10．7 步进电动机 225
10．7．1 步进电动机的结构与工作原理 226
10．7．2 小步距角步进电动机 228
10．7．3 步进电动机的分类 229
10．7．4 步进电动机的运行特性及影响因素 230
10．7．5 步进电动机的主要性能指标和应用 234
10．7．6 步进电动机的开、闭环控制 235
思考题与习题 238
附录 思考题与习题部分答案 239
参考文献 246