电机与电气控制(第4版)

目 录
绪 论 1
第1篇 直流电机及拖动
第1章 直流电机的原理 7
1．1 直流电机的基本工作原理 7
1．1．1 直流电机的模型结构 7
1．1．2 直流发电机的工作原理 8
1．1．3 直流电动机的工作原理 9
1．1．4 直流电机的可逆原理 10
1．2 直流电机的结构和额定值 10
1．2．1 直流电机的结构 10
1．2．2 直流电机的铭牌 13
1．2．3 直流电机的电枢绕组 14
1．3 直流电机中的电枢绕组的感应电动势、电磁转矩、磁场和换向 21
1．3．1 电枢绕组的感应电动势Ea和电磁转矩T 21
1．3．2 直流电机的磁场 22
※ 1．3．3 直流电机的换向 25
本章小结 29
习题1 30
第2章 直流电动机 33
2．1 直流电动机的基本方程式 33
2．1．1 电压平衡方程式 33
2．1．2 功率平衡方程式 33
2．1．3 转矩平衡方程式 34
2．2 直流并（他）励电动机的工作特性 35
2．2．1 转速特性――n = f (P2) 35
2．2．2 转矩特性――T = f (P2) 35
2．2．3 效率特性――? = f (P2) 35
2．3 生产机械的负载转矩特性 36
2．4 直流电动机的机械特性 37
2．4．1 电动机的机械特性方程式 37
2．4．2 固有机械特性 38
2．4．3 人为机械特性 38
2．4．4 直流电动机的正/反转 40
2．5 直流串励电动机 41
2．5．1 串励电动机的接线与特点 41
2．5．2 串励电动机的机械特性 42
本章小结 43
习题2 43
第3章 直流电动机的启动、调速和制动 46
3．1 直流电动机的启动 46
3．1．1 对直流电动机的启动性能的基本要求 46
3．1．2 启动方法 46
3．2 直流电动机的调速 49
3．3 直流并（他）励电动机的制动 53
3．3．1 制动与电动的区别 53
3．3．2 能耗制动 53
3．3．3 反接制动 55
3．3．4 回馈制动（再生发电制动） 57
3．4 直流电动机的故障判断及维修方法 57
本章小结 59
习题3 60
第2篇 变压器
第4章 单相变压器 63
4．1 变压器的工作原理、应用、结构、铭牌和额定值 63
4．1．1 变压器的工作原理 63
4．1．2 变压器的应用 64
4．1．3 变压器的结构 64
4．1．4 变压器的铭牌和额定值 69
4．2 单相变压器的空载运行 70
4．2．1 空载运行时的物理状况 70
4．2．2 变压器的感应电势和变比 71
4．2．3 变压器的空载电流 73
4．2．4 变压器空载运行时的等值电路和矢量图 73
4．3 变压器的负载运行 75
4．3．1 变压器负载运行时的物理状况 75
4．3．2 变压器负载运行时的磁势平衡方程式 76
4．3．3 变压器负载运行时的电压平衡方程式 76
4．3．4 变压器绕组的折算 77
4．3．5 变压器负载运行时的等值电路 78
4．4 变压器参数的测定 80
4．4．1 变压器空载试验 80
4．4．2 变压器短路试验 81
4．5 变压器的运行特性 82
4．5．1 变压器的外特性和电压变化率 83
4．5．2 变压器的效率特性 84
本章小结 87
习题4 87
第5章 三相变压器 91
5．1 三相变压器的磁路系统 91
5．2 三相变压器的电路系统――连接组 92
5．2．1 变压器原、副绕组首末端标记 92
5．2．2 单相变压器的连接 92
5．2．3 三相变压器绕组的接法 94
5．2．4 三相变压器的连接组别 94
5．3 变压器的并联运行 97
5．3．1 变比不等时的变压器并联运行 98
5．3．2 连接组别不同时的并联运行 99
5．3．3 短路阻抗相对值（或短路阻抗压降）不等时的并联运行 100
5．4 电力变压器的维护 100
5．4．1 电力变压器的巡视 100
5．4．2 变压器的异常运行及维修 102
5．4．3 电力变压器的容量选择 103
本章小结 103
习题5 104
第6章 其他用途的变压器 106
6．1 自耦变压器 106
6．2 仪用互感器 107
6．2．1 电压互感器 108
6．2．2 电流互感器 109
6．3 电焊变压器（交流弧焊机） 111
本章小结 112
习题6 113
第3篇 三相异步电动机及拖动
第7章 三相异步电动机 115
7．1 三相异步电动机的基本工作原理和结构 115
7．1．1 三相异步电动机的基本工作原理 115
7．1．2 三相异步电动机的结构 119
7．1．3 三相异步电动机的主要指标 122
7．2 三相交流绕组 123
7．2．1 三相交流绕组的基本术语 123
7．2．2 三相绕组的构成原则 124
7．2．3 三相单层绕组 125
7．2．4 三相双层绕组 130
7．3 交流绕组的感应电势 133
7．3．1 线圈感应电势 133
7．3．2 线圈组电势 135
7．3．3 每相电势 136
7．4 三相异步电动机空载运行 137
7．4．1 三相异步电动机与变压器的异同 137
7．4．2 转子不动（转子绕组开路）时的空载运行 137
7．4．3 转子转动（转子绕组短路）时的空载运行 138
7．5 三相异步电动机负载运行 139
7．5．1 转子各物理量与转差率S的关系 139
7．5．2 磁势平衡方程式 140
7．5．3 电压平衡方程式 142
7．5．4 负载运行时的等值电路 142
7．6 三相异步电动机参数的测定 145
7．6．1 三相异步电动机空载试验 145
7．6．2 三相异步电动机短路试验 147
7．7 三相异步电动机的功率和转矩平衡方程式 148
7．7．1 异步电动机的功率平衡关系 148
7．7．2 异步电动机的转矩平衡关系 149
7．7．3 异步电动机的工作特性 150
7．8 三相异步电动机的机械特性 151
7．8．1 三相异步电动机的电磁转矩T 151
7．8．2 机械特性及特点 154
本章小结 155
习题7 156
第8章 三相异步电动机的电力拖动 161
8．1 三相异步电动机的启动性能 161
8．1．1 衡量异步电动机启动性能的标准 161
8．1．2 异步电动机的启动特点 161
8．2 三相鼠笼式异步电动机的启动 162
8．2．1 三相鼠笼式异步电动机的直接启动 162
8．2．2 鼠笼式异步电动机的降压启动 163
8．3 三相绕线式异步电动机的启动 167
8．3．1 三相绕线式异步电动机转子外串电阻启动 168
8．3．2 转子外串频敏变阻器启动 169
8．4 三相异步电动机的调速 171
8．4．1 三相异步电动机变极2P调速 172
8．4．2 三相异步电动机变频f1调速 173
8．4．3 改变转差率S调速 176
8．5 三相异步电动机的制动 180
8．5．1 三相异步电动机的正/反转 181
8．5．2 三相异步电动机的能耗制动 181
8．5．3 三相异步电动机的反接制动 183
8．5．4 异步电动机的回馈（再生发电）制动 186
8．6 三相异步电动机常见故障及维护 187
8．6．1 电动机启动前的准备和启动时的注意事项 187
8．6．2 电动机运行中的监视与维护 188
8．6．3 电动机的定期检修 189
8．6．4 三相异步电动机常见故障现象、原因分析及故障处理 190
本章小结 192
习题8 193
第4篇 其他用途的电机
第9章 单相异步电动机 197
9．1 单相异步电动机的结构特点 197
9．2 单相异步电动机的工作原理 199
9．2．1 单相异步电动机的脉振磁场 199
9．2．2 单相异步电动机的工作过程 200
9．2．3 单相异步电动机旋转磁场的产生 201
9．3 单相分相式异步电动机 202
9．3．1 单相电阻（分相）启动异步电动机 202
9．3．2 单相电容（分相）启动异步电动机 203
9．3．3 单相电容运转异步电动机 204
9．3．4 单相双值电容异步电动机 204
9．4 单相罩极式异步电动机 205
9．4．1 单相凸极式罩极异步电动机的结构 205
9．4．2 单相凸极式罩极异步电动机的工作原理 205
9．4．3 单相罩极式异步电动机的应用 206
9．5 三相异步电动机的单相运行 206
9．5．1 Y接法的三相异步电动机改接为单相使用 207
9．5．2 D接法的三相异步电动机改接为单相使用 207
9．6 单相异步电动机的调速 208
9．6．1 串联电抗器降压调速 209
9．6．2 电动机绕组抽头调速 209
9．7 单相异步电动机的定子绕组 210
9．7．1 单相电阻分相启动和电容分相启动异步电动机的定子绕组 210
9．7．2 单相同心式绕组 211
9．7．3 单相电容运转和双值电容异步电动机绕组 212
9．7．4 单相正弦绕组 213
9．8 单相异步电动机常见故障及维修 217
9．8．1 单相异步电动机常见故障与三相异步电动机常见故障的区别 217
9．8．2 单相异步电动机常见故障的维修方法 217
本章小结 219
习题9 219
※第10章 同步电机 221
10．1 同步电机的基本工作原理、分类及结构 221
10．1．1 同步电机的基本工作原理 221
10．1．2 同步电机的分类 222
10．1．3 凸极式同步电机的结构 223
10．1．4 同步电机的型号和额定值 226
10．2 同步电动机的电压平衡方程式和矢量图 227
10．2．1 同步电动机的电压平衡方程式 227
10．2．2 同步电动机的等值电路和相量图 227
10．2．3 同步电动机的功率 228
10．3 同步补偿机（同步调相机） 230
10．4 同步电动机的启动 231
10．4．1 同步电动机本身不能自行启动 231
10．4．2 启动方法 231
本章小结 232
习题10 233
第11章 控制电机 235
11．1 伺服电动机 235
11．1．1 伺服电动机的特点 235
11．1．2 直流伺服电动机 236
11．1．3 交流伺服电动机 237
11．2 步进电动机 241
11．2．1 反应式步进电动机的结构 241
11．2．2 反应式步进电动机的工作原理 242
11．3 测速发电机 245
11．3．1 直流测速发电机 245
11．3．2 交流测速发电机 248
11．4 直线电动机 250
11．4．1 直线异步电动机的结构 250
11．4．2 直线异步电动机的工作原理 251
11．4．3 直线异步电动机的类型 252
11．4．4 直线异步电动机的应用 253
11．5 电动机的选择 253
11．5．1 电动机的发热、冷却及工作方式 253
11．5．2 绝缘材料及性能 254
11．5．3 电动机工作方式的选择 256
11．5．4 电动机额定功率、额定电压、电流类型、额定转速结构形式的选择 256
本章小结 259
习题11 260
第5篇 电气控制技术
第12章 常用低压电器 263
12．1 刀开关和转换开关 263
12．1．1 刀开关 263
12．1．2 转换开关（又称组合开关） 264
12．2 自动开关 265
12．2．1 自动开关的工作原理 265
12．2．2 自动开关的选择方法和维护 266
12．3 熔断器 266
12．3．1 熔断器的结构 267
12．3．2 熔断器的技术参数 267
12．3．3 常用低压熔断器 267
12．3．4 熔断器的选择和使用注意事项 269
12．4 主令电器 269
12．4．1 按钮 269
12．4．2 行程开关 270
12．5 接触器 271
12．5．1 交流接触器 271
12．5．2 直流接触器 273
12．5．3 接触器的主要技术数据 274
12．6 继电器 274
12．6．1 电磁式电流/电压继电器和中间继电器 274
12．6．2 时间继电器 275
12．6．3 热继电器 277
12．6．4 速度继电器 278
12．7 低压控制电器的常见故障与维修 279
本章小结 280
习题12 280
第13章 电气控制的基本线路 282
13．1 电气控制线路的绘制 282
13．1．1 常用电气控制系统的图形符号 282
13．1．2 电气控制系统图 282
13．2 三相异步电动机的直接启动控制线路 284
13．2．1 单向连续旋转控制线路 284
13．2．2 点动与连续旋转控制线路 285
13．2．3 正/反转控制线路 286
13．2．4 自动往复循环控制线路 287
13．2．5 多地控制与顺序控制线路 287
13．3 三相鼠笼式异步电动机的降压启动控制线路 288
13．3．1 星形-三角形换接降压启动控制线路 288
13．3．2 串联电阻（或电抗）降压启动控制线路 289
13．3．3 自耦变压器（补偿器）降压启动控制线路 290
13．4 三相绕线式异步电动机的启动控制线路 290
13．4．1 转子绕组串联电阻的启动控制线路 290
13．4．2 转子绕组串联频敏变阻器的启动控制线路 291
13．5 三相异步电动机的制动控制线路 292
13．5．1 反接制动控制线路 293
13．5．2 能耗制动控制线路 294
13．5．3 单管能耗制动 295
13．6 三相异步电动机的调速控制线路 295
本章小结 297
习题13 298
第14章 机床电气控制线路 299
14．1 摇臂钻床控制线路 299
14．1．1 主要结构和运动形式 299
14．1．2 电力拖动的特点和控制要求 300
14．1．3 电气控制线路分析 300
14．2 万能铣床的电气控制线路 303
14．2．1 主要结构和运动形式 303
14．2．2 电力拖动方式和控制要求 304
14．2．3 电气控制线路分析 304
14．3 机床电气控制线路的维护与检修 307
14．3．1 机床电气控制线路的维护 307
14．3．2 机床控制线路的检修 308
14．3．3 典型机床控制线路的故障分析 308
本章小结 309
习题14 310
第15章 可编程序控制器（PLC） 311
15．1 PLC概述 311
15．1．1 PLC的产生与发展 311
15．1．2 PLC的定义与特点 311
15．1．3 PLC的分类 312
15．1．4 PLC的组成与工作过程 312
15．1．5 PLC的技术指标 316
15．2 三菱FX2系列PLC 316
15．2．1 FX2系列PLC的构成与内部元件 316
15．2．2 FX2系列PLC的基本指令 318
15．2．3 FX2系列PLC的步进指令 320
15．2．4 FX2系列PLC的功能指令 322
本章小结 323
习题15 324
参考文献 325