電機(jī)拖動(dòng)與控制（高職）

全書共分三篇11章，主要內(nèi)容有直流電機(jī)，直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)，變壓器，交流電機(jī)的定子繞組、磁動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，交流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)，控制電機(jī)，電力拖動(dòng)系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的選擇，繼電器-接觸器控制系統(tǒng)，可編程序控制器及應(yīng)用，工廠供電等。

目錄

第一篇 電機(jī)與拖動(dòng)

第1章 直流電機(jī) 3

1.1 直流電機(jī)的基本工作原理 3

1.1.1 直流電動(dòng)機(jī)的基本工作原理 3

1.1.2 直流發(fā)電機(jī)的基本工作原理 4

1.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與銘牌 5

1.2.1 直流電機(jī)基本結(jié)構(gòu) 5

1.2.2 直流電機(jī)的額定值及銘牌 8

1.2.3 直流電機(jī)主要系列簡(jiǎn)介 9

*1.3 直流電機(jī)的電樞繞組 9

1.3.1 直流電樞繞組的基本知識(shí) 10

1.3.2 單疊繞組 11

1.3.3 單波繞組 13

1.4 直流電機(jī)的磁場(chǎng) 15

1.4.1 直流電機(jī)的勵(lì)磁方式 15

1.4.2 直流電機(jī)的空載磁場(chǎng)和磁化曲線 16

1.4.3 直流電機(jī)的負(fù)載磁場(chǎng)與電樞反應(yīng) 18

1.5 直流電機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩 20

1.5.1 直流電機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì) 20

1.5.2 直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 21

1.6 直流電動(dòng)機(jī) 21

1.6.1 直流電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的基本方程 21

1.6.2 直流電動(dòng)機(jī)的工作特性 23

*1.7 直流電機(jī)的換向 25

1.7.1 直流電機(jī)的換向過程 25

1.7.2 影響換向的電磁原因 26

1.7.3 改善換向的方法 28

本章小結(jié) 30

思考題與習(xí)題 31

第2章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 32

2.1 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 32

2.1.1 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式 32

2.1.2 工作機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)矩、飛輪矩、力和質(zhì)量的折算 34

2.1.3 負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性 39

2.2 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 41

2.2.1 機(jī)械特性的表達(dá)式 41

2.2.2 固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性 42

2.2.3 機(jī)械特性曲線的求取與繪制 44

2.2.4 電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行條件 46

2.3 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 47

2.3.1 電樞回路串電阻起動(dòng) 48

2.3.2 降壓起動(dòng) 49

2.4 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng) 49

2.4.1 能耗制動(dòng) 50

2.4.2 反接制動(dòng) 51

2.4.3 回饋制動(dòng) 53

2.4.4 直流電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn) 56

2.5 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 56

2.5.1 調(diào)速指標(biāo) 56

2.5.2 調(diào)速方法 58

2.5.3 調(diào)速方式與負(fù)載類型的配合 61

2.6 串勵(lì)及復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 64

2.6.1 串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 64

2.6.2 串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電氣制動(dòng) 66

2.6.3 復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī) 67

本章小結(jié) 68

思考題與習(xí)題 69

第3章 變壓器 70

3.1 變壓器的原理與結(jié)構(gòu) 70

3.1.1 變壓器的用途與分類 70

3.1.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu) 71

3.1.3 變壓器的型號(hào)和額定值 75

3.2 變壓器的空載運(yùn)行 76

3.2.1 變壓器空載運(yùn)行的電磁關(guān)系 77

3.2.2 變壓器空載時(shí)的電動(dòng)勢(shì)和電壓平衡方程式 78

3.2.3 變壓器的空載電流和空載損耗 79

3.2.4 變壓器空載時(shí)的等效電路與相量圖 81

3.3 變壓器的負(fù)載運(yùn)行 81

3.3.1 變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的物理狀況 82

3.3.2 變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的基本方程 82

3.4 變壓器的等效電路 84

3.4.1 繞組折算 84

3.4.2 等效電路與相量圖 85

3.5 變壓器的標(biāo)么值 87

3.5.1 變壓器標(biāo)么值的定義 88

3.5.2 標(biāo)么值的計(jì)算 88

3.5.3 采用標(biāo)么值的優(yōu)缺點(diǎn) 89

3.6 變壓器參數(shù)的測(cè)定 89

3.6.1 變壓器的空載試驗(yàn) 89

3.6.2 變壓器的短路試驗(yàn) 90

3.7 變壓器的運(yùn)行性能 92

3.7.1 變壓器的外特性 92

3.7.2 變壓器的損耗和效率特性 94

3.8 三相變壓器 95

3.8.1 三相變壓器的磁路系統(tǒng) 95

3.8.2 三相變壓器的電路系統(tǒng)——連接組別 97

3.8.3 三相變壓器連接法和磁路系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)勢(shì)波形的影響 101

3.9 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行 102

3.9.1 變壓器并聯(lián)運(yùn)行的理想條件 103

3.9.2 不滿足并聯(lián)運(yùn)行理想條件時(shí)的運(yùn)行分析 103

3.10 特殊用途變壓器 105

3.10.1 自耦變壓器 105

3.10.2 儀用互感器 107

本章小結(jié) 109

思考題與習(xí)題 110

*第4章 交流電機(jī)的定子繞組、磁動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 113

4.1 交流電機(jī)的定子繞組 113

4.1.1 三相交流繞組的基本要求和分類 113

4.1.2 單層繞組 114

4.1.3 雙層疊繞組 119

4.2 繞組的磁動(dòng)勢(shì) 121

4.2.1 單相繞組的磁動(dòng)勢(shì)——脈振磁動(dòng)勢(shì) 121

4.2.2 三相繞組基波合成磁動(dòng)勢(shì)——旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì) 126

4.3 繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 127

4.3.1 線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 127

4.3.2 線圈組電動(dòng)勢(shì) 129

4.3.3 相電動(dòng)勢(shì) 130

4.3.4 短距繞組與分布繞組對(duì)電動(dòng)勢(shì)波形的影響 130

本章小結(jié) 132

思考題與習(xí)題 132

第5章 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 133

5.1 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu) 133

5.1.1 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 133

5.1.2 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的基本工作原理 136

5.2 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行 140

5.2.1 空載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系 140

5.2.2 空載時(shí)的定子電壓平衡關(guān)系 142

5.3 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載運(yùn)行 143

5.3.1 負(fù)載運(yùn)行時(shí)的物理情況 143

5.3.2 負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系 145

5.4 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的等效電路與相量圖 145

5.4.1 折算 145

5.4.2 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的等效電路與相量圖 147

5.5 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的功率和電磁轉(zhuǎn)矩 149

5.6 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作特性 151

5.6.1 轉(zhuǎn)速特性 151

5.6.2 定子電流特性 151

5.6.3 定子功率因數(shù)特性 151

5.6.4 輸出轉(zhuǎn)矩特性 152

5.6.5 效率特性 152

5.7 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)測(cè)定 152

5.7.1 空載試驗(yàn) 153

5.7.2 堵轉(zhuǎn)試驗(yàn) 154

本章小結(jié) 155

思考題與習(xí)題 156

第6章 交流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 157

6.1 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 157

6.1.1 固有機(jī)械特性的分析 157

6.1.2 人為機(jī)械特性的分析 159

6.1.3 機(jī)械特性的實(shí)用表達(dá)式 160

6.2 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 161

6.2.1 三相籠形轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 161

6.2.2 深槽式及雙籠形感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 164

6.2.3 繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 166

6.3 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng) 169

6.3.1 能耗制動(dòng) 169

6.3.2 反接制動(dòng) 171

6.3.3 回饋制動(dòng) 174

6.4 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 176

6.4.1 降電壓調(diào)速 176

6.4.2 繞線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速 177

6.4.3 籠形三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)變極調(diào)速 178

6.4.4 變頻調(diào)速 181

6.4.5 繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速 183

6.5 電磁調(diào)速感應(yīng)電動(dòng)機(jī)與直線電動(dòng)機(jī) 185

6.5.1 電磁調(diào)速感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 185

6.5.2 直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 187

6.6 單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 188

6.6.1 單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 188

6.6.2 單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作原理 189

6.6.3 單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的主要類型及起動(dòng)方法 190

*6.7 同步電動(dòng)機(jī) 192

6.7.1 同步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理 192

6.7.2 同步電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)方程和相量圖 193

6.7.3 同步電動(dòng)機(jī)的功率平衡和轉(zhuǎn)矩功角特性 194

6.7.4 同步電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)的調(diào)節(jié)和V形曲線 197

6.7.5 同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 198

本章小結(jié) 199

思考題與習(xí)題 200

第7章 控制電機(jī) 202

7.1 概述 202

7.1.1 控制電機(jī)的基本用途和分類 202

7.1.2 對(duì)控制電機(jī)的基本要求 203

7.2 伺服電動(dòng)機(jī) 204

7.2.1 直流伺服電動(dòng)機(jī) 204

7.2.2 交流伺服電動(dòng)機(jī) 206

7.3 測(cè)速發(fā)電機(jī) 209

7.3.1 直流測(cè)速發(fā)電機(jī) 209

7.3.2 交流測(cè)速發(fā)電機(jī) 211

7.4 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 212

7.4.1 概述 212

7.4.2 反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理 213

7.4.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性 216

7.4.4 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源 221

7.4.5 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主要技術(shù)數(shù)據(jù)和性能指標(biāo) 221

*7.5 自整角機(jī) 222

7.5.1 力矩式自整角機(jī) 223

7.5.2 控制式自整角機(jī) 225

7.5.3 自整角機(jī)的誤差與選用時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng) 226

本章小結(jié) 227

思考題與習(xí)題 227

第8章 電力拖動(dòng)系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的選擇 229

8.1 電動(dòng)機(jī)的工作制分類 229

8.1.1 連續(xù)工作制(S1) 229

8.1.2 短時(shí)工作制(S2) 229

8.1.3 斷續(xù)周期工作制 230

8.2 電動(dòng)機(jī)容量的選擇方法 231

8.2.1 連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)容量的選擇 231

8.2.2 短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)容量的選擇 232

8.2.3 斷續(xù)周期工作制電動(dòng)機(jī)容量的選擇 232

8.2.4 統(tǒng)計(jì)法和類比法 233

8.3 電動(dòng)機(jī)種類、形式、電壓、轉(zhuǎn)速的選擇 234

8.3.1 電動(dòng)機(jī)種類的選擇 234

8.3.2 電動(dòng)機(jī)形式的選擇 234

8.3.3 電動(dòng)機(jī)額定電壓的選擇 235

8.3.4 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速的選擇 235

本章小結(jié) 236

思考題與習(xí)題 236

第二篇 電氣控制與PLC

第9章 繼電器-接觸器控制系統(tǒng) 239

9.1 常用低壓電器 239

9.1.1 接觸器 240

9.1.2 繼電器 241

9.1.3 熔斷器 246

9.1.4 低壓隔離器 247

9.1.5 主令電器 250

9.2 電氣圖及電氣控制線路的分析 251

9.2.1 電氣圖的基本知識(shí) 251

9.2.2 電氣控制線路分析基礎(chǔ) 256

9.3 基本控制環(huán)節(jié)和典型控制電路 257

9.3.1 起動(dòng)、停止控制線路 257

9.3.2 可逆運(yùn)行(正、反轉(zhuǎn))控制線路 260

9.3.3 自動(dòng)往復(fù)循環(huán)控制 261

9.3.4 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 262

9.3.5 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng) 265

9.3.6 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 269

本章小結(jié) 270

思考題與習(xí)題 270

第10章 可編程序控制器及應(yīng)用 272

10.1 PLC的發(fā)展概況和主要特點(diǎn) 272

10.1.1 可編程序控制器的產(chǎn)生和現(xiàn)狀 272

10.1.2 可編程序控制器的特點(diǎn)和應(yīng)用 273

10.1.3 可編程序控制器的分類及發(fā)展趨勢(shì) 274

10.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)與工作原理 275

10.2.1 可編程序控制器的組成和等效電路 275

10.2.2 可編程序控制器的工作方式 281

10.2.3 C系列P型可編程序控制器的內(nèi)部資源分配 283

10.3 PLC的指令與編程 286

10.3.1 可編程序控制器程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 286

10.3.2 基本指令 288

10.3.3 功能指令 292

10.4 編程技巧 297

10.4.1 編程原則 297

10.4.2 電路分塊 298

10.4.3 電路簡(jiǎn)化 301

*10.5 OMRON PLC的計(jì)算機(jī)輔助編程 303

10.5.1 SYSMAC-CPT的使用環(huán)境 303

10.5.2 SYSMAC-CPT的軟件安裝 303

10.5.3 SYSMAC-CPT的主要功能 303

10.5.4 SYSMAC-CPT軟件的使用 304

10.5.5 OMRON PLC的計(jì)算機(jī)輔助編程舉例 307

本章小結(jié) 311

思考題與習(xí)題 312

第三篇供用電技術(shù)

第11章 工廠供電 315

11.1 工廠供電系統(tǒng)概述及電壓選擇 315

11.1.1 工廠供電系統(tǒng)概述 315

11.1.2 電力系統(tǒng)的組成 316

11.1.3 電力系統(tǒng)的電壓 317

11.1.4 工廠供電系統(tǒng)配電電壓的選擇 318

11.1.5 工廠供電系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo) 318

11.2 工廠電力負(fù)荷的計(jì)算 320

11.2.1 計(jì)算負(fù)荷及設(shè)備容量 320

11.2.2 按需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷 321

11.2.3 工廠的功率因數(shù)、無(wú)功補(bǔ)償及補(bǔ)償后的工廠計(jì)算負(fù)荷 324

11.3 變電所位置及變壓器臺(tái)數(shù)和容量選擇 325

11.3.1 變配電所的所址選擇 325

11.3.2 變電所主變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇 326

11.4 變配電所高低壓一次設(shè)備 327

11.4.1 高壓一次設(shè)備 327

11.4.2 低壓一次設(shè)備 330

11.5 工廠變配電所的主電路圖 333

11.5.1 概述 333

11.5.2 電氣主電路圖的基本形式 333

11.5.3 車間（或小型工廠）變電所的主電路圖 336

11.5.4 總降壓變電所主電路圖 338

11.6 低壓供配電線路的接線方式 339

11.6.1 放射式接線 339

11.6.2 樹干式接線 339

11.6.3 環(huán)形接線 340

11.7 工廠供電系統(tǒng)的防雷與接地 341

11.7.1 工廠的防雷保護(hù) 341

11.7.2 接地保護(hù) 342

本章小結(jié) 346

思考題與習(xí)題 346

附錄A 電磁物理量與電磁基本定律 348

A.1 磁場(chǎng)的基本物理量 348

A.2 電機(jī)中常用的基本電磁定律 350

A.3 鐵磁材料及鐵心線圈 352

附錄B 電動(dòng)機(jī)常見故障分析與處埋 354

B.1 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的常見故障分析與處理 354

B.2 直流電動(dòng)機(jī)的常見故障分析與處理 356

附錄C 電氣控制常用圖形文字符號(hào) 359

參考文獻(xiàn) 365

《電機(jī)拖動(dòng)與控制（高職）》是西安電子科技大學(xué)出版社出版的一本圖書。

內(nèi)容介紹

《礦山電機(jī)拖動(dòng)與控制》根據(jù)教育部批準(zhǔn)執(zhí)行的《中等職業(yè)學(xué)校礦山機(jī)電專業(yè)技能型緊缺人才培養(yǎng)指導(dǎo)方案》的要求編寫，內(nèi)容包括：直流電動(dòng)機(jī)、變壓器、交流異步電動(dòng)機(jī)、常用低壓電器、電氣控制系統(tǒng)的基本控制電路、礦山固定機(jī)械設(shè)備的電氣控制，以及礦山運(yùn)輸設(shè)備的電氣控制等。

《礦山電機(jī)拖動(dòng)與控制》是中等職業(yè)教育規(guī)劃教材，可作為中等職業(yè)學(xué)校礦山機(jī)電專業(yè)的教材或參考資料，也可作為工礦企業(yè)從事礦山電氣控制的工程技術(shù)人員、技術(shù)工人的培訓(xùn)教材和參考書。

本書為適應(yīng)高職高專機(jī)電類專業(yè)教學(xué)改革實(shí)際需要而編寫，教材中共包含電機(jī)原理、電力拖動(dòng)兩部分，主要內(nèi)容有：直流電機(jī)、變壓器、異步電機(jī)、微特電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及理論，直流電動(dòng)機(jī)、三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)，各類電機(jī)的常見故障分析，常用低壓電器及基本控制, 直流電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)。

本書根據(jù)高職高專的教學(xué)要求、特點(diǎn)和本課程新技術(shù)的發(fā)展，注重結(jié)合工業(yè)應(yīng)用選材和新技術(shù)介紹，盡量簡(jiǎn)化理論推導(dǎo)。書中配有相關(guān)的技能訓(xùn)練，將實(shí)踐內(nèi)容與理論教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合，做到學(xué)以致用。

本書主要講解了變壓器、直流電機(jī)及電機(jī)拖動(dòng)、交流電機(jī)及拖動(dòng)、控制電機(jī)、常用低壓電器、三相異步電動(dòng)機(jī)的電氣控制線路、常用機(jī)床電氣控制線路及常見故障的排查等內(nèi)容。本書根據(jù)維修電工中級(jí)工的達(dá)標(biāo)要求，強(qiáng)化了技能訓(xùn)練，突出了職業(yè)教育的特點(diǎn)，將理論教學(xué)、實(shí)訓(xùn)、考工取證有機(jī)地結(jié)合起來。書中加入了電動(dòng)機(jī)實(shí)訓(xùn)、線路制作、設(shè)備運(yùn)行維護(hù)、故障排除等技能訓(xùn)練內(nèi)容。

本書可作為高職高專院校自動(dòng)化、機(jī)電一體化等相關(guān)專業(yè)的教學(xué)用書，也可作為相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員的培訓(xùn)和自學(xué)用書。