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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