电机拖动与控制（第2版）

绪论 1

0.1 电机及电力拖动的作用 1

0.1.1 电机的主要用途及分类 1

0.1.2 电力拖动的作用及组成 1

0.2 电机的基本电磁定律 2

0.2.1 电路定律 3

0.2.2 磁路定律 3

0.2.3 电磁感应定律 4

0.2.4 电磁力定律 5

0.2.5 能量转换规律 5

0.3 电机铁磁材料的特性 6

0.3.1 磁导率及磁场强度 6

0.3.2 磁化曲线 6

0.3.3 磁滞回线 7

0.3.4 磁滞损耗与涡流损耗 8

0.4 本课程的任务和特点 8

第1章 直流电机 10

1.1 直流电机结构及工作原理 11

1.1.1 直流发电机的工作原理 11

1.1.2 直流电动机的工作原理 12

1.1.3 直流电机的基本结构 13

1.2 直流电机的铭牌和绕组 15

1.2.1 型号 15

1.2.2 额定值 16

1.2.3 直流电机的电枢绕组 17

1.2.4 单叠绕组 18

1.2.5 单波绕组 20

1.2.6 各种绕组的应用范围 22

1.3 直流电机的基本特性 22

1.3.1 直流电机的磁场和电枢反应 22

1.3.2 直流电机的电枢电动势和电磁转矩 25

1.3.3 直流电机的换向 27

1.3.4 直流发电机的基本特性 29

1.3.5 直流电动机的基本特性 32

1.4 直流电动机的电力拖动 34

1.4.1 生产机械的负载特性 34

1.4.2 直流电动机的工作特性 36

1.4.3 直流电动机的启动 40

1.4.4 直流电动机的制动 42

1.4.5 直流电动机的调速 43

1.5 直流电动机的故障分析及维护 44

1.5.1 直流电动机运行时的换向故障 45

1.5.2 直流电动机运行时的性能异常及维护 47

1.6 直流电动机的拖动实验 48

1.6.1 直流电动机的启动和调速 48

1.6.2 直流电动机的反转与制动 51

本章小结 52

思考与练习 54

第2章 变压器 56

2.1 变压器结构及工作原理 56

2.1.1 变压器的基本工作原理 56

2.1.2 变压器的分类 57

2.1.3 变压器的结构 58

2.1.4 变压器的额定值 62

2.2 单相变压器 63

2.2.1 变压器的空载运行 63

2.2.2 变压器的负载运行 64

2.2.3 变压器参数的测定 67

2.3 三相变压器 68

2.3.1 三相变压器的磁路系统 68

2.3.2 三相变压器绕组的连接 70

2.4 特殊变压器 72

2.4.1 自耦变压器 72

2.4.2 互感器 73

2.5 变压器的维护及故障分析 74

2.5.1 变压器的维护 75

2.5.2 变压器常见故障分析 75

2.6 变压器的测试与实验 78

2.6.1 实验说明 79

2.6.2 实验目的 79

2.6.3 实验内容及说明 79

2.6.4 实验线路及操作步骤 80

2.6.5 实验报告要求 81

2.6.6 实验注意事项 82

2.6.7 思考 82

本章小结 82

思考与练习 83

第3章 异步电机 85

3.1 三相交流绕组 85

3.1.1 三相交流绕组的基本知识 85

3.1.2 三相交流绕组的平面展开图 87

3.1.3 交流绕组的电动势 91

3.1.4 三相交流绕组的旋转磁场 92

3.2 三相异步电动机 94

3.2.1 三相异步电动机的工作原理 94

3.2.2 三相异步电动机的基本结构 95

3.2.3 三相异步电动机的铭牌数据 97

3.2.4 三相异步电动机的主要系列简介 99

3.3 三相异步电动机的运行 100

3.3.1 三相异步电动机的空载运行 100

3.3.2 三相异步电动机的负载运行 100

3.3.3 三相异步电动机的功率和转矩 102

3.4 三相异步电动机的工作特性 104

3.4.1 三相异步电动机的机械特性 104

3.4.2 三相异步电动机工作特性和参数 108

3.5 单相异步电动机 112

3.5.1 单相异步电动机的结构 112

3.5.2 单相异步电动机的转矩特性及工作原理 113

3.5.3 单相异步电动机的启动方法 115

3.5.4 单相异步电动机反转控制方法 117

3.5.5 单相异步电动机的调速 117

3.6 三相异步电动机的安装与运行 118

3.6.1 三相异步电动机的安装 118

3.6.2 三相异步电动机的运行 124

本章小结 126

思考与练习 128

第4章 微特电机 130

4.1 伺服电动机 131

4.1.1 直流伺服电动机 131

4.1.2 交流伺服电动机 135

4.2 测速发电机 138

4.2.1 直流测速发电机 138

4.2.2 交流异步测速发电机 139

4.3 步进电动机 141

4.3.1 反应式步进电动机的工作原理 141

4.3.2 步进电动机的三种工作方式 142

4.3.3 步距角及转子齿数 144

4.3.4 步进电动机应用举例 145

4.4 自整角机 145

4.4.1 控制式自整角机 145

4.4.2 力矩式自整角机 148

4.5 小功率同步电动机 150

4.5.1 概述 150

4.5.2 永磁式同步电动机 150

4.5.3 反应式同步电动机 151

4.5.4 磁滞式同步电动机 152

4.6 微特电动机应用实例 153

本章小结 155

思考与练习 156

第5章 异步电动机电力拖动 158

5.1 三相笼形异步电动机的启动 158

5.1.1 直接启动 159

5.1.2 笼形异步电动机的降压启动 160

5.2 三相绕线式异步电动机的启动 164

5.2.1 转子串接电阻器启动 164

5.2.2 转子串频敏变阻器启动 165

5.3 三相异步电动机的调速 165

5.3.1 变极调速 166

5.3.2 变频调速 167

5.3.3 改变定子电压调速 167

5.3.4 转子串电阻调速 168

5.3.5 串级调速 169

5.4 三相异步电动机的反转与制动 170

5.4.1 三相异步电动机的反转 170

5.4.2 三相异步电动机的制动 170

5.5 三相异步电动机的拖动实训 174

5.5.1 电动机Y-"para" label-module="para">

5.5.2 三相异步电动机Y-"para" label-module="para">

5.5.3 安装与接线 176

5.5.4 检测与调试 177

5.5.5 完成课题报告 178

本章小结 178

思考与练习 178

第6章 电动机的变频控制 180

6.1 变频器概述 180

6.1.1 变频器应用范围 180

6.1.2 变频器的分类 181

6.1.3 变频器基本工作原理 182

6.1.4 变频器的组成 184

6.1.5 变频器的技术指标 188

6.2 变频器的使用 189

6.2.1 通用变频器的基本参数 189

6.2.2 通用变频器的选择 193

6.2.3 变频器的故障显示功能 196

6.2.4 变频器的矢量控制 197

6.2.5 三菱FR-E500系列变频器的使用 199

6.3 变频器控制电动机的基本环节 204

6.3.1 电动机的启动/停止控制 204

6.3.2 电动机的正反转控制 205

6.3.3 电动机的制动控制 208

6.4 变频器在生产中的应用 209

6.4.1 变频调速电梯控制概述 209

6.4.2 控制柜的主要控制功能 209

6.4.3 电梯控制调速功能 211

6.4.4 电梯运行动作顺序 211

6.4.5 安装调试 212

6.5 变频器常见故障及处理 214

6.5.1 电梯常见故障及处理 214

6.5.2 参数设置故障及处理 215

6.5.3 运行故障及处理 215

6.5.4常见故障及处理 217

6.6 变频器的实训操作 218

6.6.1 三菱FR-E500型变频器的实操练习 218

6.6.2 组合运行操作 220

6.6.3 多段速度运行操作 221

6.6.4 频率跳变的设置 222

本章小结 223

思考与练习 223

第7章 电力拖动控制系统 224

7.1 常用低压电器 224

7.1.1 低压电器的基本知识 225

7.1.2 开关电器 227

7.1.3 熔断器 229

7.1.4 主令电器 230

7.1.5 接触器 233

7.1.6 继电器 234

7.2 电气控制系统图 238

7.2.1 电气控制系统图中的图形符号和文字符号 238

7.2.2 电气控制系统图分类 238

7.2.3 电气原理图的阅读分析方法 239

7.3 三相异步电动机启动控制电路 240

7.3.1 笼形异步电动机全压启动控制电路 240

7.3.2 三相笼形异步电动机减压启动控制电路 245

7.3.3 三相绕线式异步电动机启动控制电路 250

7.4 三相异步电动机电气制动控制电路 253

7.4.1 反接制动控制电路 253

7.4.2 能耗制动控制电路 256

7.5 三相异步电动机的调速控制电路 257

7.5.1 改变磁极对数调速控制电路 257

7.5.2 转子电路串电阻调速 259

7.6 电力拖动控制系统实训 259

7.6.1 双重联锁的三相异步电动机正反转控制 259

7.6.2 双重联锁的三相异步电动机正反转控制电路图 259

7.6.3 安装与接线 260

7.6.4 检测与调试 260

7.6.5 完成课题报告 260

本章小结 262

思考与练习 262

第8章 电动机的运行维修 264

8.1 异步电动机的运行管理 265

8.1.1 启动前的准备 265

8.1.2 启动时的注意事项 265

8.1.3 运行中的监视 265

8.2 异步电动机维修及故障排除 266

8.2.1 电动机的定期维修 266

8.2.2 常见故障及排除方法 267

8.3 异步电动机启动和制动控制实训 268

8.3.1 实训目的 268

8.3.2 实训设备和器材 268

8.3.3 实训电路 269

8.3.4 实训内容和步骤 269

8.3.5 实训说明 271

8.3.6 实训报告 271

8.4 异步电动机的正反转控制实训 271

8.4.1 实训目的 271

8.4.2 实训设备和器材 272

8.4.3 实训电路 272

8.4.4 实训内容和步骤 273

8.4.5 实训说明 273

8.4.6 实训报告 274

8.5 生产机械的限位控制实训 274

8.5.1 实训目的 274

8.5.2 实训设备和器材见表8-3 274

8.5.3 实训电路 275

8.5.4 实训步骤 275

8.5.5 实训说明 276

8.5.6 实训报告 276

本章小结 276

思考与练习 277

参考文献 278

本书为适应高职高专机电类专业教学改革实际需要而编写，教材中共包含电机原理、电力拖动两部分，主要内容有：直流电机、变压器、异步电机、微特电机的基本结构及理论，直流电动机、三相异步电动机的电力拖动，各类电机的常见故障分析，常用低压电器及基本控制, 直流电动机、异步电动机的电力拖动实验。

内容介绍

《矿山电机拖动与控制》根据教育部批准执行的《中等职业学校矿山机电专业技能型紧缺人才培养指导方案》的要求编写，内容包括：直流电动机、变压器、交流异步电动机、常用低压电器、电气控制系统的基本控制电路、矿山固定机械设备的电气控制，以及矿山运输设备的电气控制等。

《矿山电机拖动与控制》是中等职业教育规划教材，可作为中等职业学校矿山机电专业的教材或参考资料，也可作为工矿企业从事矿山电气控制的工程技术人员、技术工人的培训教材和参考书。

《电机拖动与控制（高职）》是西安电子科技大学出版社出版的一本图书。

绪论1

01电机及电机拖动系统概述1

02电气控制技术2

03电磁基本原理2

031磁性材料与磁滞回线2

032磁路及基本物理量3

033磁路定律3

第1章变压器5

11变压器的基本工作原理和结构5

111变压器的基本工作原理及分类5

112变压器的基本结构与额定值6

12变压器的运行原理及特性9

121单相变压器空载运行9

122单相变压器负载运行10

123变压器的运行特性12

13三相变压器13

131三相变压器的磁路系统14

132三相变压器的电路系统——连接组别14

133三相变压器的并联运行18

14其他常用变压器20

141自耦变压器20

142仪用互感器20

143电焊变压器22

15技能训练22

151单相变压器运行特性22

152三相变压器的连接组别25

小结28

习题28

第2章直流电机32

21直流电机的结构和工作原理32

211直流电机的基本结构32

212直流电机的基本工作原理与铭牌数据34

22直流电机的励磁方式和基本平衡方程式36

221直流电机的励磁方式36

222直流电机的电枢电动势36

223直流电机的电磁转矩37

224直流电机的基本平衡方程式37

23直流电动机的机械特性38

231电机拖动系统的运动方程式38

232负载的转矩特性39

233他励直流电动机的机械特性40

234电机拖动系统稳定运行条件42

24他励直流电动机的启动和反转43

241电枢回路串电阻启动44

242降压启动45

243他励直流电动机的反转45

25他励直流电动机的调速46

251调速指标46

252电枢回路串电阻调速48

253降低电源电压调速48

254弱磁调速49

26他励直流电动机的制动49

261能耗制动49

262反接制动50

263回馈制动52

27技能训练53

271直流电动机的启动与调速53

272他励直流电动机在各种运行状态下的机械特性55

小结57

习题58

第3章交流电动机61

31三相异步电动机的结构和工作原理61

311三相异步电动机的结构61

312三相异步电动机的基本工作原理与铭牌数据63

32交流电机的绕组67

321交流电机绕组的基本知识67

322三相单层绕组67

323三相双层绕组68

33三相异步电动机的机械特性70

331三相异步电动机的机械特性概述70

332机械特性的固有特性和人为特性71

34三相异步电动机的启动73

341三相笼型异步电动机的启动74

342三相绕线式转子异步电动机的启动76

35三相异步电动机的调速与反转77

351变极调速77

352变频调速78

353变转差率调速79

36三相异步电动机的制动80

361能耗制动80

362反接制动81

363回馈制动83

37单相异步电动机83

371单相异步电动机的工作原理83

372单相异步电动机的主要类型84

38同步电机简介87

381同步电机的基本工作原理与结构88

382同步电动机和同步调相机90

39技能训练91

391三相笼型异步电动机的工作特性91

392三相异步电动机的启动与调速94

小结96

习题97

第4章控制电机100

41伺服电动机100

411直流伺服电动机100

412交流伺服电动机102

42测速发电机105

421直流测速发电机105

422交流测速发电机105

43步进电动机106

431步进电动机的工作原理106

432步进电动机的运行特性110

44直线电动机111

441直线感应电动机111

442直线直流电动机114

45控制电机的应用115

451伺服电动机的应用115

452步进电动机的应用115

453测速发电机的应用115

454直线电动机的应用116

小结116

习题117

第5章常用低压电器118

51常用低压电器的基本知识118

511低压电器的分类118

512低压电器的组成119

513低压电器的主要性能指标119

514电磁式低压电器119

52开关电器121

521刀开关121

522组合开关123

523低压断路器124

53熔断器126

531熔断器的分类126

532熔断器的结构和原理127

533熔断器的性能指标及选择128

54接触器129

541交流接触器129

542直流接触器131

543接触器的主要技术指标132

544接触器的选择132

55继电器133

551电磁式继电器133

552热继电器134

553时间继电器136

554速度继电器137

56主令电器138

561按钮开关138

562位置开关139

563万能转换开关141

57技能训练常用低压电器的拆装143

571CJ20接触器的拆装143

572转换开关的拆装143

573常用主令电器的拆装145

小结146

习题147

第6章电动机的电气控制电路149

61电气控制电路图的基本知识149

611电气图形、文字符号和接线标记149

612电气图的分类和作用151

62三相异步电动机全压启动控制电路153

621单向旋转控制电路153

622可逆旋转控制电路155

623顺序控制电路与多地控制电路157

63三相异步电动机降压启动控制159

631定子绕组串电阻启动控制电路159

632星形三角形降压启动控制电路160

633自耦变压器降压启动控制161

634延边三角形降压启动控制电路162

64三相绕线式异步电动机启动控制163

641转子绕组串电阻启动控制电路163

642转子绕组串频敏变阻器启动控制电路165

65三相异步电动机电气制动控制167

651反接制动控制167

652能耗制动控制168

66多速异步电动机变速控制170

661变极式电动机的接线方式170

662感应式双速异步电动机按钮控制的调速电路171

67直流电动机控制171

671直流电动机启动控制172

672直流电动机正反转控制172

673直流电动机调速控制173

674直流电动机制动控制174

68技能训练175

681异步电动机连续运转控制电路的安装与接线175

682异步电动机点动加连续运转控制电路的安装与接线177

683异步电动机正反转控制电路的安装与接线177

684异步电动机自动往返行程控制电路的安装与接线178

685异步电动机顺序启动逆序停止控制电路的安装与

接线178

686异步电动机两地控制电路的安装与接线179

687异步电动机Y△启动控制电路的安装与接线179

688异步电动机能耗制动控制电路的安装与接线180

小结180

习题181

第7章机床电气控制系统184

71电气控制系统分析基础184

711电气控制系统分析的内容184

712电气原理图分析的方法与步骤184

72M7130型平面磨床的电气控制电路分析185

721主要结构及运动形式185

722电气控制电路分析186

73Z3040型摇臂钻床的电气控制188

731Z3040型摇臂钻床概述188

732Z3040型摇臂钻床电气控制分析189

74X62W型万能铣床的电气控制192

741主要结构与运动形式192

742X62W型万能铣床电气控制分析193

75T68型卧式镗床的电气控制198

751主要结构和运动形式199

752T68型卧式镗床电气控制分析199

76技能训练203

761M7130型平面磨床常见故障排除203

762Z3040型摇臂钻床常见故障排除204

763X62W型万能铣床常见故障排除205

小结205

习题206

附录常见电气元件图形和文字符号一览表207

参考文献210 2100433B