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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PLC136

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