《电力拖动基础》

第一章直流电动机原理1

1-1直流电动机的基本工作原理、基本结构和额定数据1

一、直流电动机的基本原理1

二、直流电动机的基本结构3

三、直流电动机的额定数据4

1-2直流电动机的的结构特征与工作特征4

一、主磁极与主极磁场5

二、电枢绕组6

三、电枢反应10

四、换向11

五、励磁方式12

1-3电磁转矩与电枢电动势13

一、电磁转矩13

二、电枢电动势14

1-4 电动势平衡方程与功率平衡方程15

1-5转速特性和机构特性16

一、他励式直流电动机的转速特性和机械特性17

二、串励式直流电动机的机械特性18

三、复励式直流电动机的机械特性19

1-6小结19

思考题与习题20

第二章直流电力拖动原理22

2-1电力拖动系统的运动方程式22

一、单轴系统的运动方程式22

二、转矩、转动惯量的折算23

三、工作机械的负载特性26

四、拖动系统的稳定运动条件27

2-2 直流电动机的起动28

2-3直流电动机的转速调节29

一、调速运行下他励式直流电动机的机械特性29

二、他励式直流电动机的基本调速方式32

三、合理选择调速方式的基本依据35

2-4直流电动机的制动运行状态39

一、制动运行状态及电动机的四象限运动39

二、他励式直流电动机的回馈制动运行状态40

三、他励式直流电动机的反接制动运行状态43

四、他励式直流电动机的能耗制动运行状态46

五、串励式和复励式直流电动机的制动运行状态49

2-5电力拖动系统中的动态过程50

一、拖动系统的数学模型50

二、动态过程分析举例54

2-6小结57

思考题与习题59

第三章变压器原理63

3-1变压器的基本工作原理、基本结构与额定数据63

一、理想变压器的运行原理63

二、变压器的基本结构64

三、变压器的额定数据65

3-2变压器运行分析66

一、空载运行分析与一次侧绕组等值电路66

二、负载运动与T型等值电路69

3-3变压器运行特性76

一、外特性与电压变化率76

二、效率特性76

3-4三相变压器77

一、三相变压器的磁路77

二、三相变压器绕组的联接方式78

三、磁路形式和绕组联接方式对电动势波形的影响82

3-5电力拖动自动控制系统中的特殊变压器84

一、整流变压器85

二、脉冲变压器87

三、电流互感器90

3-6小结92

思考题与习题93

第四章异步电动机原理95

4-1三相异步电动机的基本工作原理与基本结构95

一、异步电动机的基本工作原理95

二、三相异步电动机的基本结构97

三、三相异步电动机的铭牌数据98

4-2三相异步电动机的绕组与磁势99

一、单层整距集中绕组的缺陷99

二、单层整距分布绕组对空间谐波磁通势的抑制作用100

三、几种常用的单层整距分布绕组103

四、用双层短距绕组进一步改善磁通势波形105

五、交流电动机绕组磁通势的性质108

六、三相异步电动机的定子磁场111

4-3三相异步电动机的运行分析111

一、转速为零时异步电动机的电磁过程112

二、转速不为零时异步电动机内的电磁过程116

三、笼型异步电动机转子的相数和极对数120

4-4三相异步电动机的功率与转矩121

一、功率平衡方程121

二、转矩平衡方程122

三、电磁转矩122

4-5三相异步电动机的机构特性124

一、机械特性的参数表达式124

二、机械特性的实用表达式126

4-6三相异步电动机的参数测定127

一、空载试验127

二、堵转试验128

4-7 三相异步电动机的单相运行128

4-8小结129

思考题与习题130

第五章三相异步电动机的的起动131

5-1 三相异步电动机直接起动的问题及解决问题的途径131

5-2三相绕线转子异步电动机的起动132

一、逐级切除附加起动电阻的起动法132

二、转子绕组串频敏变阻器起动法137

5-3三相笼型异步电动机的起动137

一、降压起动的具体方法138

二、变频变压起动法141

三、从结构上改善三相笼型异步电动机起动性能的方法141

5-4小结142

思考题与习题142

第六章三相异步电动机的调速144

6-1 改变转差率调速144

6-2改变磁极对数调速——变极调速147

一、改变磁极对数（简称变极）的方法147

二、改变磁极对数后三相异步电动机的负载能力148

三、变极后三相异步电动机的转向问题149

6-3改变定子绕组供电电源频率调速——变频调速150

一、在额定转速以下保持Es/f为常数的变频调速150

二、在额定频率fN以上保持供电电源电压Us为额定值不变的弱磁升速153

6-4选择三相异步电动机调速方式的基本依据154

一、调速范围154

二、负载能力154

三、调速的平滑性154

四、调速的经济性154

6-5小结154

思考题与习题155

第七章三相异步电动机的制动156

7-1 三相异步电动机的回馈制动156

7-2 三相异步电动机的反接制动159

7-3 三相异步电动机的能耗制动161

7-4小结163

思考题与习题164

第八章同步电动机165

8-1 同步电动机的基本结构及工作原理165

8-2 同步电动机的电动势方程和相量图166

8-3同步电动机的功率平衡和转矩功角特性167

一、功率平衡关系167

二、电磁转矩及功角、矩角特性167

三、稳定运行与“失步”168

8-4同步电动机的工作特性和V形曲线169

一、工作特性169

二、V形曲线170

8-5 同步电动机的起动171

8-6小结172

思考题与习题173

第九章电力拖动系统中电动机的选择174

9-1 电动机运行中的发热与冷却规律174

9-2不同工作制下电动机额定功率的确定175

一、长期工作制下电动机额定功率的确定176

二、短时工作制下电动机额定功率的确定176

三、重复短时工作制下电动机额定功率的确定177

9-3电动机额定功率的选择178

一、选择电动机额定功率的基本依据178

二、长期工作制下电动机额定功率的选择179

三、短时工作制下电动机额定功率的选择180

四、重复短时工作制下电动机额定功率的选择180

五、非标准环境温度下电动机额定功率的修正182

9-4 笼型异步电动机的允许小时接通次数182

9-5电动机类型、电压、转速和结构型式的选择183

一、电动机类型的选择183

二、电动机电压等级的选择184

三、电动机额定转速的选择184

四、电动机型式的选择184

9-6小结185

思考题与习题186

第十章电力拖动自动控制系统中的微型电机与特殊电机188

10-1单相异步电动机188

一、电容起动电动机与分相式起动电动机188

二、罩极式电动机189

10-2 直流测速发电机190

10-3自整角机191

一、力矩式自整角机191

二、控制式自整角机193

10-4旋转变压器194

一、正弦-余弦旋转变压器194

二、线性旋转变压器196

10-5步进电动机197

一、步进电动机的基本工作原理197

二、步进电动机的工作特性与运行参数200

10-6小结203

思考题与习题204

第十一章继电接触器控制系统205

11-1电路图基本知识205

一、电气图形符号的名词术语206

二、使用注意事项206

三、电气文字符号207

11-2电动机的电器控制方法208

一、笼型异步电动机的运行控制208

二、笼型异步电动机的降压起动控制214

三、绕线转子异步电动机转子绕组中串附加电阻起动控制218

四、异步电动机的快速制动控制219

11-3电动机控制原理电路图的绘制221

一、完整电气原理图的绘制原则221

二、单页电路原理图的示例223

三、多页电路图的示例224

11-4小结225

思考题与习题225

第十二章可编程控制器（PLC）与电动机控制229

12-1 PLC的发展概况和主要特点229

12-2PLC的硬件结构配置与工作原理230

一、基本结构230

二、PLC的工作过程233

12-3PLC的指令与编程233

一、PLC的编程语言234

二、基本指令和编程方法236

三、其它功能指令简介260

四、控制程序设计的一般步骤与设计举例261

12-4小结269

思考题与习题269

附录1常用低压电器273

附录2电动机控制常用图形文字符号288

附录3常用电气液压元件图形符号及意义301

附录4F1系列PLC的功能指令308

参考文献319