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第一篇 电机与拖动3

第1章 直流电机3

1.1直流电机的基本工作原理3

1.1.1直流电动机的基本工作原理3

1.1.2直流发电机的基本工作原理4

1.2直流电机的基本结构与铭牌5

1.2.1直流电机基本结构5

1.2.2直流电机的额定值及铭牌8

1.2.3直流电机主要系列简介9

1.3直流电机的电枢绕组9

1.3.1直流电枢绕组的基本知识10

1.3.2单叠绕组11

1.3.3单波绕组13

1.4直流电机的磁场15

1.4.1 直流电机的励磁方式15

1.4.2直流电机的空载磁场和磁化曲线16

1.4.3直流电机的负载磁场与电枢反应18

1.5直流电机的电枢电动势和电磁转矩20

1.5.1 直流电机的电枢电动势20

1.5.2直流电机的电磁转矩21

1.6直流电动机21

1.6.1 直流电动机稳态运行的基本方程21

1.6.2直流电动机的工作特性23

1.7直流电机的换向25

1.7.1 直流电机的换向过程25

1.7.2影响换向的电磁原因26

1.7.3改善换向的方法28

本章小结30

思考题与习题31

第2章 直流电动机的电力拖动32

2.1 电力拖动系统的动力学基础32

2.1.1 电力拖动系统的运动方程式32

2.1.2工作机构转矩、飞轮矩、力和质量的折算34

2.1.3负载的转矩特性39

2.2.1机械特性的表达式41

2.2他励直流电动机的机械特性41

2.2.2固有机械特性和人为机械特性42

2.2.3机械特性曲线的求取与绘制44

2.2.4 电力拖动系统稳定运行条件46

2.3他励直流电动机的起动47

2.3.1 电枢回路串电阻起动48

2.3.2降压起动49

2.4他励直流电动机的制动49

2.4.1能耗制动50

2.4.2反接制动51

2.4.3 回馈制动53

2.4.4直流电动机的反转56

2.5他励直流电动机的调速56

2.5.1调速指标56

2.5.2调速方法58

2.5.3调速方式与负载类型的配合61

2.6 串励及复励直流电动机的电力拖动64

2.6.1 串励直流电动机的机械特性64

2.6.2 串励直流电动机的电气制动66

2.6.3复励直流电动机67

本章小结68

思考题与习题69

第3章 变压器70

3.1变压器的原理与结构70

3.1.1变压器的用途与分类70

3.1.2变压器的基本结构71

3.1.3变压器的型号和额定值75

3.2变压器的空载运行76

3.2.1 变压器空载运行的电磁关系77

3.2.2变压器空载时的电动势和电压平衡方程式78

3.2.3变压器的空载电流和空载损耗79

3.2.4变压器空载时的等效电路与相量图81

3.3变压器的负载运行81

3.3.1变压器负载运行时的物理状况82

3.3.2变压器负载运行时的基本方程82

3.4变压器的等效电路84

3.4.1绕组折算84

3.4.2等效电路与相量图85

3.5变压器的标么值87

3.5.1变压器标么值的定义88

3.5.2标么值的计算88

3.5.3采用标么值的优缺点89

3.6变压器参数的测定89

3.6.1变压器的空载试验89

3.6.2变压器的短路试验90

3.7.1变压器的外特性92

3.7变压器的运行性能92

3.7.2变压器的损耗和效率特性94

3.8三相变压器95

3.8.1三相变压器的磁路系统95

3.8.2三相变压器的电路系统——连接组别97

3.8.3三相变压器连接法和磁路系统对电动势波形的影响101

3.9变压器的并联运行102

3.9.1变压器并联运行的理想条件103

3.9.2不满足并联运行理想条件时的运行分析103

3.10.1 自耦变压器105

3.10特殊用途变压器105

3.10.2仪用互感器107

本章小结109

思考题与习题110

第4章 交流电机的定子绕组、磁动势及感应电动势113

4.1交流电机的定子绕组113

4.1.1三相交流绕组的基本要求和分类113

4.1.2单层绕组114

4.1.3双层叠绕组119

4.2绕组的磁动势121

4.2.1单相绕组的磁动势——脉振磁动势121

4.2.2三相绕组基波合成磁动势——旋转磁动势126

4.3绕组的感应电动势127

4.3.1线圈的感应电动势127

4.3.2线圈组电动势129

4.3.3相电动势130

4.3.4短距绕组与分布绕组对电动势波形的影响130

思考题与习题132

本章小结132

第5章 三相感应电动机133

5.1 三相感应电动机的基本工作原理与结构133

5.1.1 三相感应电动机的基本结构133

5.1.2三相感应电动机的基本工作原理136

5.2三相感应电动机的空载运行140

5.2.1空载运行时的电磁关系140

5.2.2空载时的定子电压平衡关系142

5.3三相感应电动机的负载运行143

5.3.1负载运行时的物理情况143

5.3.2负载运行时的电磁关系145

5.4三相感应电动机的等效电路与相量图145

5.4.1折算145

5.4.2感应电动机的等效电路与相量图147

5.5三相感应电动机的功率和电磁转矩149

5.6.2定子电流特性151

5.6.3定子功率因数特性151

5.6三相感应电动机的工作特性151

5.6.1转速特性151

5.6.4输出转矩特性152

5.6.5效率特性152

5.7三相感应电动机的参数测定152

5.7.1空载试验153

5.7.2堵转试验154

本章小结155

思考题与习题156

6.1.1固有机械特性的分析157

第6章 交流电动机的电力拖动157

6.1 三相感应电动机的机械特性157

6.1.2人为机械特性的分析159

6.1.3机械特性的实用表达式160

6.2三相感应电动机的起动161

6.2.1三相笼形转子感应电动机的起动161

6.2.2深槽式及双笼形感应电动机164

6.2.3绕线转子感应电动机的起动166

6.3三相感应电动机的制动169

6.3.1 能耗制动169

6.3.2反接制动171

6.3.3 回馈制动174

6.4三相感应电动机的调速176

6.4.1降电压调速176

6.4.2绕线感应电动机转子回路串电阻调速177

6.4.3笼形三相感应电动机变极调速178

6.4.4变频调速181

6.4.5绕线转子电动机的串级调速183

6.5.1 电磁调速感应电动机185

6.5 电磁调速感应电动机与直线电动机185

6.5.2直线感应电动机187

6.6单相感应电动机188

6.6.1单相感应电动机的基本结构188

6.6.2单相感应电动机的工作原理189

6.6.3单相感应电动机的主要类型及起动方法190

6.7同步电动机192

6.7.1 同步电动机的基本结构及工作原理192

6.7.2同步电动机的电动势方程和相量图193

6.7.3同步电动机的功率平衡和转矩功角特性194

6.7.4 同步电动机功率因数的调节和V形曲线197

6.7.5同步电动机的起动198

本章小结199

思考题与习题200

第7章 控制电机202

7.1概述202

7.1.1控制电机的基本用途和分类202

7.1.2对控制电机的基本要求203

7.2.1直流伺服电动机204

7.2伺服电动机204

7.2.2交流伺服电动机206

7.3测速发电机209

7.3.1直流测速发电机209

7.3.2交流测速发电机211

7.4步进电动机212

7.4.1概述212

7.4.2反应式步进电动机的结构和工作原理213

7.4.3步进电动机的运行特性216

7.4.5步进电动机主要技术数据和性能指标221

7.4.4步进电动机的驱动电源221

7.5 自整角机222

7.5.1力矩式自整角机223

7.5.2控制式自整角机225

7.5.3 自整角机的误差与选用时应注意的事项226

本章小结227

思考题与习题227

8.1.1连续工作制（S1）229

8.1.2短时工作制（S2）229

第8章 电力拖动系统中电动机的选择229

8.1 电动机的工作制分类229

8.1.3断续周期工作制230

8.2 电动机容量的选择方法231

8.2.1连续工作制电动机容量的选择231

8.2.2短时工作制电动机容量的选择232

8.2.3断续周期工作制电动机容量的选择232

8.2.4统计法和类比法233

8.3 电动机种类、形式、电压、转速的选择234

8.3.1电动机种类的选择234

8.3.2电动机形式的选择234

8.3.3电动机额定电压的选择235

8.3.4电动机额定转速的选择235

本章小结236

思考题与习题236

9.1常用低压电器239

第9章 继电器－接触器控制系统239

第二篇 电气控制与PLC239

9.1.1接触器240

9.1.2继电器241

9.1.3熔断器246

9.1.4低压隔离器247

9.1.5主令电器250

9.2电气图及电气控制线路的分析251

9.2.1 电气图的基本知识251

9.2.2电气控制线路分析基础256

9.3.1起动、停止控制线路257

9.3基本控制环节和典型控制电路257

9.3.2可逆运行（正、反转）控制线路260

9.3.3 自动往复循环控制261

9.3.4三相感应电动机的起动262

9.3.5三相感应电动机的制动265

9.3.6三相感应电动机的调速269

本章小结270

思考题与习题270

第10章 可编程序控制器及应用272

10.1 PLC的发展概况和主要特点272

10.1.1 可编程序控制器的产生和现状272

10.1.2可编程序控制器的特点和应用273

10.1.3可编程序控制器的分类及发展趋势274

10.2 PLC的基本结构与工作原理275

10.2.1 可编程序控制器的组成和等效电路275

10.2.2可编程序控制器的工作方式281

10.2.3 C系列P型可编程序控制器的内部资源分配283

10.3.1 可编程序控制器程序设计语言286

10.3 PLC的指令与编程286

10.3.2基本指令288

10.3.3功能指令292

10.4编程技巧297

10.4.1编程原则297

10.4.2电路分块298

10.4.3电路简化301

10.5.2 SYSMAC-CPT的软件安装303

10.5.3 SYSMAC-CPT的主要功能303

10.5OMRON PLC的计算机辅助编程303

10.5.1 SYSMAC-CPT的使用环境303

10.5.4 SYSMAC-CPT软件的使用304

10…5.5OMRON PLC的计算机辅助编程举例307

本章小结311

思考题与习题312

11.1 工厂供电系统概述及电压选择315

11.1.1工厂供电系统概述315

第11章 工厂供电315

第三篇 供用电技术315

11.1.2 电力系统的组成316

11.1.3 电力系统的电压317

11.1.4工厂供电系统配电电压的选择318

11.1.5工厂供电系统的质量指标318

11.2工厂电力负荷的计算320

11.2.1 计算负荷及设备容量320

11.2.2按需要系数法确定计算负荷321

11.2.3工厂的功率因数、无功补偿及补偿后的工厂计算负荷324

11.3变电所位置及变压器台数和容量选择325

11.3.1 变配电所的所址选择325

11.3.2 变电所主变压器台数和容量的选择326

11.4变配电所高低压一次设备327

11.4.1 高压一次设备327

11.4.2低压一次设备330

11.5工厂变配电所的主电路图333

11.5.1 概述333

11.5.2 电气主电路图的基本形式333

11.5.3 车间（或小型工厂）变电所的主电路图336

11.5.4总降压变电所主电路图338

11.6低压供配电线路的接线方式339

11.6.1放射式接线339

11.6.2树干式接线339

11.6.3环形接线340

11.7工厂供电系统的防雷与接地341

11.7.1工厂的防雷保护341

11.7.2接地保护342

思考题与习题346

本章小结346

附录A电磁物理量与电磁基本定律348

A.1磁场的基本物理量348

A.2 电机中常用的基本电磁定律350

A.3铁磁材料及铁心线圈352

附录B电动机常见故障分析与处埋354

B.1感应电动机的常见故障分析与处理354

B.2直流电动机的常见故障分析与处理356

附录C 电气控制常用图形文字符号359

参考文献365