機電傳動與控制

緒論 1
一、機電傳動系統(tǒng)的組成 1
二、機電傳動及其控制系統(tǒng)的發(fā)展概況 1
三、機電傳動系統(tǒng)的動力學基礎 3
四、課程的性質(zhì)與任務 10
習題與思考題 11
第1篇  機電傳動系統(tǒng)的驅(qū)動元件
第1章  電動機概述 15
1.1  電動機的型號與分類 15
1.2  電動機外殼防護等級 17
1.3  電動機中的電磁定律 18
1.4  電動機中使用的材料 22
1.5  電動機中的電磁功率損耗 22
習題與思考題 23
第2章  直流電動機 24
2.1   直流電動機的結(jié)構(gòu)和分類 24
2.1.1  直流電動機的基本結(jié)構(gòu) 24
2.1.2  直流電動機的分類 28
2.2  直流電動機的工作原理 29
2.3  直流電動機的額定參數(shù) 32
2.4  直流電動機的機械特性 33
2.4.1  他勵直流電動機的機械特性 33
2.4.2  串勵直流電動機的機械特性 41
2.4.3  復勵直流電動機的機械特性 43
2.5  他勵直流電動機的啟動特性 43
2.6  他勵直流電動機的調(diào)速特性 46
2.6.1  改變電樞電路外串電阻調(diào)速 48
2.6.2  改變電動機電樞供電電壓調(diào)速 50
2.6.3  改變電動機主磁通調(diào)速 51
2.7  他勵直流電動機的制動特性 54
2.7.1  能耗制動 56
2.7.2  反接制動 58
2.7.3  反饋制動 61
習題與思考題 64
第3章  交流電動機 67
3.1  三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理 67
3.1.1三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu) 67
3.1.2  三相異步電動機的工作原理 69
3.1.3  三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場 69
3.1.4  定子繞組出線端子的連接方式 72
3.2  三相異步電動機的定子電路和轉(zhuǎn)子電路 73
3.2.1  三相異步電動機的定子電路 73
3.2.2  三相異步電動機的轉(zhuǎn)子電路 75
3.2.3  三相異步電動機的額定參數(shù) 76
3.2.4  三相異步電動機的功率傳遞 77
3.3  三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與機械特性 78
3.3.1  三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩 78
3.3.2  三相異步電動機的機械特性 79
3.4  三相異步電動機的啟動方法 82
3.4.1  三相籠型異步電動機的啟動方法 82
3.4.2  繞線式三相異步電動機的啟動方法 87
3.4.3  特殊鼠籠式三相異步電動機 89
3.5  三相異步電動機的調(diào)速方法 91
3.5.1  調(diào)壓調(diào)速 91
3.5.2  轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速 92
3.5.3  變極對數(shù)調(diào)速 93
3.5.4  變頻調(diào)速 94
3.6  三相異步電動機的制動 97
3.6.1  反饋制動 97
3.6.2  反接制動 98
3.6.3  能耗制動 99
3.7  單相異步電動機 100
3.7.1  單相異步電動機的工作原理 100
3.7.2  單相異步電動機的啟動方法 102
3.7.3  單相異步電動機的調(diào)速方法 103
3.8  三相同步電動機 104
3.8.1  三相同步電動機的結(jié)構(gòu) 104
3.8.2  三相同步電動機的工作原理 105
3.8.3  三相同步電動機的啟動方法 106
習題與思考題 107
第4章  控制電動機 110
4.1  伺服電動機 110
4.1.1  交流伺服電動機 111
4.1.2  直流伺服電動機 115
4.1.3  兩相交流伺服電動機與直流伺服電動機的性能比較 118
4.2  力矩電動機 119
4.2.1  永磁式直流力矩電動機的結(jié)構(gòu)特性 119
4.2.2  直流力矩電動機的特點 120
 
4.3   小功率同步電動機 121
4.3.1  永磁式同步電動機 121
4.3.2  磁阻式電磁減速同步電動機 123
4.3.3  磁滯式同步電動機 124
4.4   步進電動機 126
4.4.1  步進電動機的結(jié)構(gòu)與分類 126
4.4.2  步進電動機的工作原理 128
4.4.3  步進電動機的運行特性 131
4.4.4  步進電動機的主要性能指標 134
4.4.5  步進電動機的選擇 135
4.5  直線電動機 135
4.5.1  直線異步電動機 136
4.5.2  直線直流電動機 139
4.5.3  直線同步電動機 141
4.5.4  直線步進電動機 142
習題與思考題 144
第5章  機電傳動控制系統(tǒng)中電動機的選擇 146
5.1  電動機功率選擇的原則 146
5.2  電動機的溫度變化規(guī)律 147
5.3  不同工作制電動機功率的選擇 148
5.3.1  連續(xù)工作制電動機功率的選擇 148
5.3.2  短時工作制電動機功率的選擇 151
5.3.3  重復短時工作制電動機功率的選擇 152
5.4  電動機功率選擇的統(tǒng)計法和類比法 154
5.5  電動機種類、電壓、轉(zhuǎn)速和結(jié)構(gòu)形式的選擇 154
5.5.1  根據(jù)生產(chǎn)機械的負載性質(zhì)來選擇電動機的類型 154
5.5.2  電動機電壓等級的選擇 155
5.5.3  電動機額定轉(zhuǎn)速的選擇 155
5.5.4  電動機結(jié)構(gòu)形式的選擇 156
習題與思考題 156
第2篇  機電傳動系統(tǒng)的控制
第6章  機電傳動系統(tǒng)的繼電器-接觸器控制 161
6.1  常用低壓電器 162
6.1.1  低壓開關(guān) 163
6.1.2  低壓斷路器 165
6.1.3  接觸器 167
6.1.4  繼電器 169
6.1.5  熔斷器 175
6.1.6  主令電器 177
6.2   電氣控制系統(tǒng)的電路圖及繪制原則 181
6.2.1  電氣控制系統(tǒng)圖中的圖形符號和文字符號 181
6.2.2  電氣原理圖 182
6.2.3  電氣元件布置圖 184
6.2.4  電氣安裝接線圖 185
6.3  三相籠型異步電動機的基本控制線路 186
6.3.1  三相籠型異步電動機全壓啟動控制線路 186
6.3.2  三相籠型異步電動機降壓啟動控制線路 187
6.3.3  三相籠型異步電動機正反轉(zhuǎn)控制線路 193
6.3.4  三相籠型異步電動機制動控制線路 195
6.3.5  多速三相籠型異步電動機控制線路 201
6.3.6  三相籠型異步電動機的其他控制線路- 202
6.4  繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的設計 205
6.4.1  繼電器-接觸器控制系統(tǒng)設計的基本內(nèi)容 205
6.4.2  電氣原理圖設計的基本步驟及一般規(guī)律 205
6.4.3  電氣控制線路設計舉例 207
習題與思考題 212
第7章  機電傳動系統(tǒng)的可編程序控制器控制 213
7.1  可編程序控制器概述 213
7.1.1  可編程序控制器的產(chǎn)生 213
7.1.2  可編程序控制器的特點 214
7.1.3  可編程序控制器的主要功能及應用 216
7.1.4  可編程序控制器與繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的區(qū)別 217
7.1.5  可編程序控制器的發(fā)展趨勢 218
7.2  可編程序控制器的組成與工作原理 221
7.2.1  可編程序控制器的基本組成 221
7.2.2  可編程序控制器的工作原理及主要技術(shù)指標 225
7.2.3  可編程序控制器的分類 227
7.2.4  可編程序控制器的編程語言 227
7.3  S7—200系列PLC的基礎知識 230
7.3.1  S7—200系列PLC的硬件系統(tǒng) 230
7.3.2  S7—200 系列PLC的內(nèi)部資源及尋址方式 237
7.3.3  S7—200系列PLC的指令系統(tǒng)及編程軟件 244
7.4  S7—200系列PLC的基本指令及編程方法 246
7.4.1  基本邏輯指令及使用舉例 246
7.4.2  定時器指令和計數(shù)器指令 256
7.4.3  順序控制指令 262
7.4.4  程序控制指令 264
7.4.5  梯形圖編程的基本規(guī)則及注意事項 271
7.5  典型簡單電路的PLC程序設計 274
7.5.1  啟動、保持、停止電路 274
7.5.2  互鎖電路 274
7.5.3  脈沖信號發(fā)生電路 275
 
7.5.4  脈沖寬度可調(diào)電路 275
7.5.5  長計數(shù)電路 276
7.5.6  長定時電路 276
7.5.7  報警電路 278
7.5.8  單按鈕啟停電路 278
7.6  PLC 控制系統(tǒng)的設計及應用 279
7.6.1  PLC控制系統(tǒng)設計概述 279
7.6.2  PLC控制系統(tǒng)的硬件設計 281
7.6.3  PLC程序設計常用的方法 284
7.6.4  PLC工程應用實例 284
習題與思考題 293
第8章  機電傳動系統(tǒng)的微機控制 295
8.1  電動機微機控制系統(tǒng)的組成與特點 295
8.2  常用電力電子開關(guān)器件 297
8.2.1  晶閘管 297
8.2.2  功率晶體管（GTR） 299
8.2.3  功率場效應晶體管（功率MOSFET） 300
8.2.4  絕緣柵雙極型功率晶體管（IGBT） 302
8.3   直流電動機的調(diào)速控制系統(tǒng) 304
8.3.1  直流電動機的調(diào)速方法 304
8.3.2  直流電動機的脈寬調(diào)制（PWM）調(diào)速 304
8.3.3  直流電動機調(diào)速的微機控制系統(tǒng) 308
8.4  三相交流異步電動機的變頻調(diào)速控制系統(tǒng) 312
8.4.1  三相交流異步電動機的變頻調(diào)速概述 312
8.4.2  變頻器簡介 314
8.4.3  SPWM電壓型變頻器 317
8.4.4  通用變頻器的介紹及應用 323
8.4.5  PLC控制變頻器的方法及應用 327
8.5  步進電動機的微機控制 330
8.5.1  步進電動機的驅(qū)動 330
8.5.2  步進電動機的控制設計 334
習題與思考題 339
參考文獻 340