機電傳動控制

本書是根據《普通高等學校本科專業類教學質量國家標準》並參考普通高等學校本科工程教育認證標準，按照減少學時、強調基本方法、注重提高學生處理複雜工程問題能力的原則進行編寫。全書共分9章，內容包括：緒論、機電傳動系統的動力學基礎、直流電機的工作原理及特性、交流電動機的工作原理及特性、控制電動機、繼電接觸器控制、可編程控制器、電力電子器件、機電傳動的閉環控制系統。各章均有習題，書末附有部分習題的參考答案，便於讀者自學。

本書有配套的電子教案，可在化學工業出版社的官方網站上免費下載。

本書可作為高等院校機械設計製造及其自動化、電子工程、車輛工程專業及高職、電大、函大、網大機械類與相近專業學生教材，亦可供從事機電一體化工作的工程技術人員參考。

第1章緒論/1

1.1機電傳動控制系統的組成1

1.2機電傳動控制的發展概況2

1.3課程的性質和任務3

習題4

第2章機電傳動系統的動力學基礎/5

2.1單軸機電傳動系統的動力學方程5

2.2多軸機電傳動系統的分析方法8

2.2.1研究對象的確定8

2.2.2受力分析8

2.2.3機電傳動系統的動靜法10

2.3機電傳動系統的負載特性11

2.4機電傳動控制系統的過渡過程13

2.5機電傳動控制系統穩定運行的條件16

習題18

第3章直流電機的工作原理及特性/20

3.1直流電機的基本結構和工作原理20

3.1.1直流電機的基本工作原理20

3.1.2直流電機的基本結構22

3.2直流電機的基本方程25

3.2.1直流電機的勵磁方式25

3.2.2直流發電機的基本方程26

3.2.3直流電動機的基本方程27

3.3直流電動機的機械特性28

3.3.1直流電動機的固有機械特性28

3.3.2直流電動機的人為機械特性29

3.4他勵直流電動機的啓動特性31

3.5他勵直流電動機的調速特性32

3.5.1改變電樞電路外串電阻33

3.5.2改變電動機供電電壓33

3.5.3改變電動機主磁通34

3.6他勵直流電動機的制動特性34

3.6.1回饋制動35

3.6.2反接制動36

3.6.3能耗制動37

習題39

第4章交流電動機的工作原理及特性/40

4.1三相異步電動機的結構和工作原理40

4.1.1三相異步電動機的基本結構40

4.1.2三相異步電動機的旋轉磁場42

4.1.3三相異步電動機的工作原理44

4.2三相異步電動機的額定參數45

4.3三相異步電動機的轉矩與機械特性48

4.3.1三相異步電動機的定子電路和轉子電路48

4.3.2三相異步電動機的轉矩51

4.3.3三相異步電動機的機械特性52

4.4三相異步電動機的啓動特性55

4.4.1鼠籠式異步電動機的啓動方法56

4.4.2線繞式異步電動機的啓動方法59

4.5三相異步電動機的調速方法與特性60

4.5.1調壓調速60

4.5.2轉子電路串電阻調速61

4.5.3改變極對數調速61

4.5.4變頻調速62

習題62

第5章控制電動機/63

5.1步進電動機63

5.1.1步進電動機的分類與工作原理63

5.1.2步進電動機的特點67

5.2直流伺服電動機68

5.3交流伺服電動機69

5.3.1交流伺服電動機的基本結構69

5.3.2無刷直流電動機70

5.3.3正弦波永磁同步電動機72

5.4直線電動機73

5.4.1直線異步電動機的結構74

5.4.2直線異步電動機的工作原理74

5.4.3直線電動機的特點及應用75

習題76

第6章繼電接觸器控制/77

6.1常用低壓電器77

6.1.1接觸器80

6.1.2繼電器83

6.1.3保護電器87

6.1.4主令電器88

6.2電氣原理圖91

6.2.1電氣原理圖中的圖形符號和文字符號92

6.2.2電氣原理圖的繪製原則94

6.3基本控制線路95

6.3.1異步電動機的啓動控制電路95

6.3.2異步電動機的正反轉控制電路98

6.3.3異步電動機的制動控制電路100

6.3.4其他控制電路102

6.4繼電接觸器控制系統設計104

6.4.1繼電接觸器控制系統設計的基本原則104

6.4.2電氣控制線路設計方法舉例105

習題106

第7章可編程控制器/109

7.1可編程控制器基礎109

7.1.1PLC的產生和發展109

7.1.2PLC的基本組成111

7.1.3PLC的分類113

7.1.4PLC的編程語言114

7.1.5PLC的工作過程115

7.2PLC的編程等效元件115

7.3基本邏輯指令119

7.4梯形圖設計126

7.4.1梯形圖程序設計規則與方法126

7.4.2繼電接觸器控制電路與梯形圖程序設計比較129

7.4.3PLC應用舉例130

7.5狀態轉移圖與步進指令136

7.6功能指令146

7.6.1功能指令的表達形式146

7.6.2數據長度146

7.6.3指令執行方式147

7.6.4功能指令簡介147

習題154

第8章電力電子器件/156

8.1電力半導體器件156

8.1.1晶閘管156

8.1.2晶體管163

8.1.3電力半導體器件的發展現況164

8.2可控整流電路166

8.2.1單相半波可控整流電路166

8.2.2單相橋式可控整流電路169

8.2.3三相可控整流電路174

8.3斬波電路與PWM技術 180

8.3.1斬波電路的分類180

8.3.2PWM技術186

8.4電力半導體器件的驅動188

8.4.1晶閘管的觸發電路189

8.4.2典型全控型器件的驅動電路189

習題192

第9章機電傳動的閉環控制系統/195

9.1直流電動機調速系統的分類與技術性能195

9.2單閉環直流調速系統196

9.2.1有靜差調速系統196

9.2.2無靜差調速系統205

9.3雙閉環直流調速系統208

9.3.1轉速、電流雙閉環調速系統的組成208

9.3.2轉速、電流雙閉環調速系統的靜態與動態分析209

9.4直流脈寬調製調速系統（PWM系統）211

9.4.1晶體管脈寬調速系統的基本工作原理211

9.4.2晶體管脈寬調速系統的主要特點212

9.4.3晶體管脈寬調速系統的組成212

9.4.4晶體管脈寬調速系統的分析218

9.5計算機閉環控制系統219

9.5.1用微機取代ASR、ACR兩個電子調節器的系統220

9.5.2保留ASR、ACR兩個電子調節器的微機控制系統220

9.5.3微機控制的雙閉環可逆直流調速系統222

9.5.4微機控制的多閉環系統223

9.5.5數字伺服系統223

習題225

習題參考答案/227

附錄1電氣圖用文字符號和圖形符號/252

附錄2常用電器元件主要技術數據/258

參考文獻/262

李偉，鄭州工業應用技術學院，原鄭州輕工業學院機電學院副院長 三級教授，1978.2-1981.1，1985-1988在哈爾濱工業大學獲學士學位，碩士學位。科研方面：主持省攻關項目、獲得科技鑑定成果3項，參加國家863計劃項目1項。獲河南省科技進步二等獎獎、輕工部科技進步三等獎各1項。發表科研論文40餘篇。 2002-2017年任鄭州輕工業學院機電系副主任（機電學院教學副院長），主管教學工作；2003年評為教授、碩士生導師。2010年所負責的數控技術被評為河南省精品課程。2015年製作的微課《數控加工入門》獲第二屆全國高校微課教學比賽河南省一等獎，全國決賽優 秀獎。

2017年-現在，在鄭州工業應用技術學院機電學院任教，職務機械教研室主任，職稱教授。