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绪论1

一、机电传动系统的组成1

二、机电传动及其控制系统的发展概况1

三、机电传动系统的动力学基础3

四、课程的性质与任务10

习题与思考题11

第1篇 机电传动系统的驱动元件15

第1章 电动机概述15

1.1电动机的型号与分类15

1.2电动机外壳防护等级17

1.3电动机中的电磁定律18

1.4电动机中使用的材料22

1.5电动机中的电磁功率损耗22

习题与思考题23

第2章 直流电动机24

2.1直流电动机的结构和分类24

2.1.1直流电动机的基本结构24

2.1.2直流电动机的分类28

2.2直流电动机的工作原理29

2.3直流电动机的额定参数32

2.4直流电动机的机械特性33

2.4.1他励直流电动机的机械特性33

2.4.2串励直流电动机的机械特性41

2.4.3复励直流电动机的机械特性43

2.5他励直流电动机的启动特性43

2.6他励直流电动机的调速特性46

2.6.1改变电枢电路外串电阻调速48

2.6.2改变电动机电枢供电电压调速50

2.6.3改变电动机主磁通调速51

2.7他励直流电动机的制动特性54

2.7.1能耗制动56

2.7.2反接制动58

2.7.3反馈制动61

习题与思考题64

第3章 交流电动机67

3.1三相异步电动机的结构和工作原理67

3.1.1三相异步电动机的基本结构67

3.1.2三相异步电动机的工作原理69

3.1.3三相异步电动机的旋转磁场69

3.1.4定子绕组出线端子的连接方式72

3.2三相异步电动机的定子电路和转子电路73

3.2.1三相异步电动机的定子电路73

3.2.2三相异步电动机的转子电路75

3.2.3三相异步电动机的额定参数76

3.2.4三相异步电动机的功率传递77

3.3三相异步电动机的电磁转矩与机械特性78

3.3.1三相异步电动机的电磁转矩78

3.3.2三相异步电动机的机械特性79

3.4三相异步电动机的启动方法82

3.4.1三相笼型异步电动机的启动方法82

3.4.2绕线式三相异步电动机的启动方法87

3.4.3特殊三相笼型异步电动机89

3.5三相异步电动机的调速方法91

3.5.1调压调速91

3.5.2转子电路串电阻调速92

3.5.3变极对数调速93

3.5.4变频调速94

3.6三相异步电动机的制动97

3.6.1反馈制动97

3.6.2反接制动98

3.6.3能耗制动99

3.7单相异步电动机100

3.7.1单相异步电动机的工作原理100

3.7.2单相异步电动机的启动方法102

3.7.3单相异步电动机的调速方法103

3.8三相同步电动机104

3.8.1三相同步电动机的结构104

3.8.2三相同步电动机的工作原理105

3.8.3三相同步电动机的启动方法106

习题与思考题108

第4章 控制电动机110

4.1伺服电动机110

4.1.1交流伺服电动机111

4.1.2直流伺服电动机115

4.1.3两相交流伺服电动机与直流伺服电动机的性能比较118

4.2力矩电动机119

4.2.1永磁式直流力矩电动机的结构特性119

4.2.2直流力矩电动机的特点120

4.3小功率同步电动机121

4.3.1永磁式同步电动机121

4.3.2磁阻式电磁减速同步电动机123

4.3.3磁滞式同步电动机124

4.4步进电动机126

4.4.1步进电动机的结构与分类126

4.4.2步进电动机的工作原理128

4.4.3步进电动机的运行特性131

4.4.4步进电动机的主要性能指标134

4.4.5步进电动机的选择135

4.5直线电动机135

4.5.1直线异步电动机136

4.5.2直线直流电动机139

4.5.3直线同步电动机141

4.5.4直线步进电动机142

习题与思考题144

第5章 机电传动控制系统中电动机的选择146

5.1电动机功率选择的原则146

5.2电动机的温度变化规律147

5.3不同工作制电动机功率的选择148

5.3.1连续工作制电动机功率的选择148

5.3.2短时工作制电动机功率的选择151

5.3.3重复短时工作制电动机功率的选择152

5.4电动机功率选择的统计法和类比法154

5.5电动机种类、电压、转速和结构形式的选择154

5.5.1根据生产机械的负载性质来选择电动机的类型154

5.5.2电动机电压等级的选择155

5.5.3电动机额定转速的选择155

5.5.4电动机结构形式的选择156

习题与思考题156

第2篇 机电传动系统的控制161

第6章 机电传动系统的继电器-接触器控制161

6.1常用低压电器162

6.1.1低压开关163

6.1.2低压断路器165

6.1.3接触器167

6.1.4继电器169

6.1.5熔断器175

6.1.6主令电器177

6.2电气控制系统的电路图及绘制原则181

6.2.1电气控制系统图中的图形符号和文字符号181

6.2.2电气原理图182

6.2.3电气元件布置图184

6.2.4电气安装接线图185

6.3三相笼型异步电动机的基本控制线路186

6.3.1三相笼型异步电动机全压启动控制线路186

6.3.2三相笼型异步电动机降压启动控制线路187

6.3.3三相笼型异步电动机正反转控制线路193

6.3.4三相笼型异步电动机制动控制线路195

6.3.5多速三相笼型异步电动机控制线路201

6.3.6三相笼型异步电动机的其他控制线路202

6.4继电器-接触器控制系统的设计205

6.4.1继电器-接触器控制系统设计的基本内容205

6.4.2电气原理图设计的基本步骤及一般规律205

6.4.3电气控制线路设计举例207

习题与思考题212

第7章 机电传动系统的可编程序控制器控制213

7.1可编程序控制器概述213

7.1.1可编程序控制器的产生213

7.1.2可编程序控制器的特点214

7.1.3可编程序控制器的主要功能及应用216

7.1.4可编程序控制器与继电器-接触器控制系统的区别217

7.1.5可编程序控制器的发展趋势218

7.2可编程序控制器的组成与工作原理221

7.2.1可编程序控制器的基本组成221

7.2.2可编程序控制器的工作原理及主要技术指标225

7.2.3可编程序控制器的分类227

7.2.4可编程序控制器的编程语言227

7.3 S7—200系列PLC的基础知识230

7.3.1 S7—200系列PLC的硬件系统230

7.3.2 S7—200系列PLC的内部资源及寻址方式237

7.3.3 S7—200系列PLC的指令系统及编程软件244

7.4 S7—200系列PLC的基本指令及编程方法246

7.4.1基本逻辑指令及使用举例246

7.4.2定时器指令和计数器指令256

7.4.3顺序控制指令262

7.4.4程序控制指令264

7.4.5梯形图编程的基本规则及注意事项271

7.5典型简单电路的PLC程序设计274

7.5.1启动、保持、停止电路274

7.5.2互锁电路274

7.5.3脉冲信号发生电路275

7.5.4脉冲宽度可调电路275

7.5.5长计数电路276

7.5.6长定时电路276

7.5.7报警电路278

7.5.8单按钮启停电路278

7.6 PLC控制系统的设计及应用279

7.6.1 PLC控制系统设计概述279

7.6.2 PLC控制系统的硬件设计281

7.6.3 PLC程序设计常用的方法284

7.6.4 PLC工程应用实例284

习题与思考题293

第8章 机电传动系统的微机控制295

8.1电动机微机控制系统的组成与特点295

8.2常用电力电子开关器件297

8.2.1晶闸管297

8.2.2功率晶体管（GTR）299

8.2.3功率场效应晶体管（功率MOSFET）300

8.2.4绝缘栅双极型功率晶体管（IGBT）302

8.3直流电动机的调速控制系统304

8.3.1直流电动机的调速方法304

8.3.2直流电动机的脉宽调制（PWM）调速304

8.3.3直流电动机调速的微机控制系统308

8.4三相交流异步电动机的变频调速控制系统312

8.4.1三相交流异步电动机的变频调速概述312

8.4.2变频器简介314

8.4.3 SPWM电压型变频器317

8.4.4通用变频器的介绍及应用323

8.4.5 PLC控制变频器的方法及应用327

8.5步进电动机的微机控制330

8.5.1步进电动机的驱动330

8.5.2步进电动机的控制设计334

习题与思考题339

参考文献340