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第1章 绪论1

1.1 机电传动与控制系统的发展概况1

1.1.1 机电传动系统的发展1

1.1.2 机电传动控制系统的发展2

1.2 本课程的性质和任务4

1.3 课程内容安排4

第2章 机电传动系统的动力学基础6

2.1 机电传动系统的运动方程式6

2.1.1 单轴机电传动系统运动方程式6

2.1.2 多轴机电传动系统的等效动力学模型7

2.2 机电传动系统的典型负载特性9

2.3 机电传动系统稳定运行的条件10

2.4 机电传动系统的过渡过程11

2.4.1 研究机电传动系统过渡过程的实际意义11

2.4.2 机电传动系统产生过渡过程的原因11

2.4.3 加快机电传动系统过渡过程的方法12

习题与思考题13

第3章 直流电动机的特性与调速14

3.1 直流电动机的基本结构和工作原理14

3.1.1 直流电动机的基本结构14

3.1.2 直流电动机的基本工作原理17

3.1.3 直流电动机铭牌数据18

3.1.4 直流电动机的励磁方式19

3.2 他励直流电动机的机械特性19

3.2.1 他励直流电动机的机械特性方程20

3.2.2 固有机械特性21

3.2.3 人为机械特性22

3.3 他励直流电动机的启动24

3.3.1 电枢回路串接电阻启动24

3.3.2 降压启动25

3.4 他励直流电动机的调速26

3.4.1 调速指标26

3.4.2 常用的调速方法27

3.5 他励直流电动机的制动29

3.5.1 能耗制动30

3.5.2 反接制动31

3.5.3 反馈制动33

3.6 直流调速控制系统简介36

3.6.1 直流调速控制系统概述36

3.6.2 晶闸管—电动机调速系统38

3.6.3 直流脉宽调制调速系统基本工作原理42

3.6.4 数字控制直流调速系统42

3.6.5 产品化的数字直流调速装置简介43

习题与思考题45

第4章 交流电动机的特性与调速47

4.1 三相异步电动机的结构和工作原理47

4.1.1 三相异步电动机的基本结构47

4.1.2 三相异步电动机的工作原理48

4.1.3 三相异步电动机的铭牌数据51

4.1.4 三相异步电动机的能流图52

4.2 三相异步电动机的转矩和机械特性52

4.2.1 三相异步电动机的定子电路和转子电路52

4.2.2 三相异步电动机的电磁转矩54

4.2.3 三相异步电动机的机械特性55

4.3 三相异步电动机的启动特性58

4.3.1 鼠笼式异步电动机的启动方法59

4.3.2 线绕式异步电动机的启动方法62

4.3.3 特殊鼠笼式电动机63

4.4 三相异步电动机的调速方法与特性65

4.4.1 变极调速65

4.4.2 改变转差率调速66

4.4.3 变频调速70

4.5 三相异步电动机的制动特性71

4.5.1 反馈制动71

4.5.2 反接制动72

4.5.3 能耗制动73

4.6 交流变频调速系统简介74

4.6.1 交流变频调速器基本构成与分类74

4.6.2 通用变频器性能特点78

4.6.3 变频电动机的特点81

4.7 单相异步电动机81

4.7.1 单相异步电动机的磁场82

4.7.2 单相异步电动机的启动方法83

4.8 同步电动机的基本结构和工作原理83

4.8.1 同步电动机的基本结构84

4.8.2 同步电动机工作原理84

习题与思考题85

第5章 控制电动机88

5.1 交流伺服电动机88

5.1.1 两相交流伺服电动机的结构特点和工作原理88

5.1.2 交流伺服电动机的特性及应用89

5.2 步进电动机93

5.2.1 反应式步进电动机的典型结构和工作原理93

5.2.2 步进电动机的分类96

5.2.3 反应式步进电动机的静态特性97

5.2.4 反应式步进电动机的动态特性97

5.2.5 驱动电源98

5.3 力矩电动机100

5.3.1 永磁式直流力矩电动机的结构特点101

5.3.2 直流力矩电动机转矩大、转速低的原因101

5.3.3 直流力矩电动机的特点和应用102

5.4 小功率同步电动机102

5.4.1 永磁式同步电动机103

5.4.2 磁阻式电磁减速同步电动机104

5.5 直流无刷电动机105

5.5.1 无刷直流电动机的基本结构105

5.5.2 无刷直流电动机的工作原理106

5.5.3 无刷直流电动机调速系统108

5.6 直线电动机109

5.6.1 直线异步电动机的结构109

5.6.2 直线异步电动机的工作原理109

5.6.3 直线电动机应用举例110

习题与思考题112

第6章 机电传动控制系统中电动机的选择113

6.1 电动机容量选择的原则113

6.2 电动机容量的选择方法114

6.2.1 选择电动机容量的方法114

6.2.2 不同工作制下电动机容量的选择115

6.3 电动机的种类、电压、转速和结构形式的选择120

6.3.1 类型的选择120

6.3.2 电压等级的选择121

6.3.3 电动机额定转速的选择122

6.3.4 结构形式的选择122

6.3.5 安装形式的选择123

习题与思考题124

第7章 继电器—接触器控制系统126

7.1 常用低压电器126

7.1.1 熔断器126

7.1.2 低压开关和低压断路器127

7.1.3 主令电器130

7.1.4 接触器133

7.1.5 继电器137

7.2 继电器—接触器控制的常用基本电路143

7.2.1 继电器—接触器自动控制电路的构成143

7.2.2 继电器—接触器控制的基本电路145

7.2.3 常用自动控制方法149

7.2.4 电气制动的基本控制电路152

7.3 典型生产机械的继电器—接触器控制电路分析154

7.3.1 KH-Z3040B摇臂钻床电气控制电路分析155

7.3.2 桥式起重机的电气控制158

习题与思考题163

第8章 可编程控制器164

8.1 可编程控制器结构和工作原理164

8.1.1 PLC系统基本组成164

8.1.2 PLC工作原理166

8.2 S7-200 PLC的数据类型与编程方法168

8.2.1 S7-200 PLC的编程元件168

8.2.2 编程语言171

8.3 S7-200PLC的位操作指令172

8.3.1 基本逻辑指令172

8.3.2 定时器指令178

8.3.3 计数器指令183

8.3.4 比较指令185

8.4 数据运算指令与处理指令188

8.4.1 算术运算指令188

8.4.2 数学函数指令190

8.4.3 增减指令191

8.4.4 逻辑运算指令191

8.4.5 传送类指令192

8.4.6 移位指令194

8.4.7 填充指令195

8.4.8 转换指令195

8.5 程序控制指令199

8.5.1 停止指令199

8.5.2 跳转指令199

8.5.3 子程序指令200

8.5.4 循环指令202

8.5.5 顺控指令202

8.5.6 ENO指令204

8.6 特殊指令205

8.6.1 中断指令205

8.6.2 高速计数器指令206

8.6.3 高速脉冲输出指令211

8.6.4 PID回路控制指令218

习题与思考题222

附录 常用电气的图形符号与文字符号225

参考文献228