[图书简介]:
本书从运动控制系统角度全面论述了电机与拖动的相关内容,主要包括:各类电机(直流电机、变压器、三相异步电机、三相同步电机)的基本运行原理、建模、运行特性的分析与计算;各类电机的起制动、调速原理与方法;各类驱动与控制用微特电机的运行原理与特性分析;各类新型机电一体化电机如正弦永磁同步电动机、永磁无刷直流电动机、开关磁阻电动机、步进电机、超声波电动机等的建模、驱动与特性分析;电力拖动系统方案与电动机的选择等。
本书可作为工业自动化、电气自动化以及机电一体化等专业本科生的专业基础课教材,也可作为相关专业在运动控制领域的入门性教材。对于长期从事运动控制领域的工程技术人员更新知识,并了解本领域的最新成果,本教材也具有重要的参考价值。本书内容通俗易懂、文字简练流畅,各章均安排了内容简介、本章小结、例题、思考题与练习题,并附有MATLAB仿真实例,便于自学。
[作者简介]:
刘锦波 男,1964年1月生,1998年8月毕业于浙江大学电机系获工学博士学位,现为山东大学控制科学与工程学院教授。2001年3月~2002年8月曾作为高级研究员在香港城市大学从事运动控制方面的研究。2003年8月作为博士后研究人员从山东大学机械工程博士后流动站出站。多年来一直从事电力电子与运动控制方面的教学与科研工作。目前主要讲授本科生的“电机与拖动”、研究生的“Advariced Power Electronics & AC Drives”等课程;先后承担航天863课题、教育部留学归国人员科研启动基金、国防科工委课题、香港创新(ITF)基金、山东省中青年科学家基金等多项课题。研究成果分别发表在《中国电机工程学报》、《声学学报》、《电工技术学报》、《机械工程学报》以及《Sensors & Actuators:A Physical》等国内外著名期刊上,发表论文30余篇,其中7篇分别被SCI或EI收录。目前主要研究领域包括:非线性控制策略在运动控制以及电力电子变流器中的应用、微特电机及其驱动、运动
[目录]
绪论
0.1电机与电力拖动技术的发展概况
0.2电机学与电力拖动系统的一般分析方法
0.3课程的性质与任务
0.4本教材的结构、各章节内容与教学安排
0.5本课程的学习方法第1章电磁学的基本知识与基本定律1.1电路的基本定律
1.1.1基尔霍夫电流定律
1.1.2基尔霍夫电压定律
1.2磁场的基本知识
1.2.1磁感应强度
1.2.2磁通Φ
1.2.3磁场强度H
1.3电磁学的基本定律
1.3.1电生磁的基本定律??安培环路定理
1.3.2磁生电的基本定律??法拉第电磁感应定律
1.3.3毕?萨电磁力定律
1.3.4磁路的欧姆定律与线圈电感的表达式
1.4常用磁性材料及其特性
1.4.1磁滞回线与磁化曲线
1.4.2软磁材料与硬磁材料
1.4.3铁磁材料中的铁耗
1.4.4永久磁铁的去磁曲线与各种永磁材料的特点
本章小结
思考题
练习题
第2章直流电机的建模与特性分析
2.1直流电机的基本运行原理与结构
2.1.1直流电机的基本运行原理
2.1.2直流电机的结构
2.2直流电机的额定数据
2.3直流电机的电枢绕组??电路构成
电机与拖动目录 2.3.1对直流电枢绕组的要求
2.3.2直流电机的简单绕组
2.3.3直流电枢绕组的基本型式
2.4直流电机的各种励磁方式与磁场
2.4.1直流电机的各种励磁方式
2.4.2直流电机的空载主磁场
2.4.3直流电机负载后的电枢反应磁场
2.4.4直流电机负载后的气隙磁场
2.5直流电机的感应电势、电磁转矩与电磁功率
2.5.1正、负电刷间感应电势的计算
2.5.2电磁转矩的计算
2.5.3直流电机的电磁功率
2.6直流电机的电磁关系、基本方程式和功率流程图
2.6.1他励直流电机的基本电磁关系
2.6.2直流电机的基本方程式与等效电路
2.6.3直流电机的功率流程图
2.7直流发电机的运行特性及自励建压过程
2.7.1直流发电机的运行特性
2.7.2并励和复励直流发电机空载电压的建立
2.8他励直流电动机的运行特性
2.8.1他励直流电动机的工作特性
2.8.2他励直流电动机的机械特性
2.8.3他励直流电动机的人工机械特性
2.9串励直流电动机的机械特性
2.9.1串励直流电动机的固有机械特性
2.9.2串励直流电动机的人工机械特性
2.10复励直流电动机的机械特性
2.11直流电机的换向
本章小结
思考题
练习题
第3章直流电机的电力拖动
3.1电力拖动系统的动力学方程式
3.1.1单轴电力拖动系统的动力学方程式
3.1.2多轴电力拖动系统的等效
3.2各类生产机械的负载转矩特性
3.3电力拖动系统的稳定运行条件
3.3.1稳态运行点与稳定运行的概念
3.3.2电力拖动系统的稳定运行条件
3.4直流电力拖动系统动态过程的一般分析与计算※
3.4.1直流电动机电力拖动系统的动态数学模型
3.4.2直流电力拖动系统动态过程的一般分析计算
注: ※号为选学内容
3.5直流电动机的起动
3.6直流电动机的调速
3.6.1调速系统的性能指标
3.6.2他励直流电动机常用的调速方法
3.6.3调速方式与负载类型的配合
3.7他励直流电动机的制动
3.7.1能耗制动
3.7.2反接制动
3.7.3回馈制动
3.8直流电机的四象限运行与实例分析
3.8.1直流电机的四象限运行
3.8.2实例分析※
本章小结
思考题
练习题
第4章变流器供电下直流电机的机械特性※
4.1相控方式下直流电机的机械特性
4.1.1整流状态下直流电机的机械特性
4.1.2逆变状态下直流电机的机械特性
4.1.3相控变流器供电下直流电机的四象限运行分析
4.2斩控方式下直流电机的机械特性
4.2.1直流PWM变换器的基本原理、电路结构与工作状态
4.2.2PWM变换器供电下直流电机的机械特性分析
本章小结
思考题
练习题
第5章变压器的建模与特性分析
5.1变压器的基本工作原理与结构
5.1.1变压器的基本工作原理
5.1.2变压器的结构
5.2变压器的额定值
5.3变压器的空载运行分析
5.3.1变压器空载运行时的电磁关系
5.3.2磁路的电参数等效
5.3.3变压器的空载电压平衡方程式、相量图及等值电路图
5.4变压器的负载运行分析
5.4.1变压器负载运行的磁势平衡方程式
5.4.2变压器负载后副边漏磁路的电参数等效
5.4.3变压器负载运行时的电磁关系
5.5变压器的基本方程式、等值电路与相量图
5.5.1变压器负载运行时的基本方程式
5.5.2变压器负载运行时的等值电路
5.5.3变压器负载运行时的相量图
5.6变压器等值电路参数的试验测定
5.6.1空载试验
5.6.2短路试验
5.7变压器稳态运行特性的计算
5.7.1变压器的外特性与电压变化率
5.7.2变压器的效率特性
5.8三相变压器的特殊问题
5.8.1三相变压器的联结方式与联结组
5.8.2三相变压器的磁路结构
5.8.3三相变压器的绕组联结与磁路结构的正确配合问题
5.9电力拖动系统中的特殊变压器
5.9.1自耦变压器
5.9.2互感器
本章小结
思考题
练习题
第6章三相异步电机的建模与特性分析
6.1三相异步电机的基本运行原理
6.1.1旋转磁场的概念
6.1.2三相异步电机的基本运行原理
6.1.3三相异步电机的转差率与三种运行状态
6.2三相异步电机的结构与额定数据
6.2.1三相异步电机的结构
6.2.2三相异步电动机的额定数据
6.3三相交流电机的定子绕组
6.3.1对三相交流电机绕组的基本要求
6.3.2交流绕组的几个术语
6.3.3三相单层分布绕组
6.3.4三相双层分布绕组
6.4三相交流电机定子绕组感应电势的计算
6.4.1交流电机的磁场
6.4.2导体的感应电势
6.4.3整距线圈的感应电势
6.4.4短距线圈的感应电势
6.4.5线圈组的感应电势
6.4.6相绕组的感应电势
6.4.7三相绕组的联结与线电势
6.5三相交流电机的定子磁势与磁场
6.5.1单个线圈所产生的磁势
6.5.2单个线圈组所产生的磁势
6.5.3单相绕组所产生的磁势
6.5.4三相绕组所产生的基波合成磁势
6.5.5三相合成磁势中的高次谐波磁势
6.6三相异步电动机的电磁关系
6.6.1三相异步电动机空载时的电磁关系
6.6.2三相异步电动机转子堵转时的电磁关系
6.6.3三相异步电动机负载时的电磁关系
6.7三相异步电动机的基本方程式、等效电路与相量图
6.7.1三相异步电动机的基本方程式
6.7.2转子侧各物理量的折算
6.7.3三相异步电机的等效电路和相量图
6.8三相异步电动机的功率流程图与转矩平衡方程式
6.8.1功率流程图
6.8.2转矩平衡方程式
6.9三相异步电动机等效电路参数的试验测定
6.9.1空载试验
6.9.2堵转(或短路)试验
6.10三相异步电动机的运行特性
6.10.1三相异步电动机的工作特性
6.10.2三相异步电动机的机械特性
6.10.3三相异步电动机的人工机械特性
本章小结
思考题
练习题
第7章三相异步电机的电力拖动
7.1三相异步电动机的起动
7.1.1三相鼠笼式异步电动机的直接起动
7.1.2三相鼠笼式异步电动机的降压起动
7.1.3三相鼠笼式异步电动机的软起动
7.1.4高起动性能的特殊鼠笼式异步电动机
7.1.5三相绕线式异步电动机的起动
7.2三相异步电动机的调速
7.2.1变极调速
7.2.2变频调速
7.2.3改变转差频率的调速
7.3三相异步电动机的制动
7.3.1能耗制动
7.3.2反接制动
7.3.3回馈制动
7.4三相异步电动机的四象限运行状态分析
本章小结
思考题
练习题
第8章三相同步电机的建模与特性分析
8.1三相同步电机的基本运行原理、结构与定额
8.1.1三相同步电机的基本运行原理
8.1.2同步电机的结构
8.1.3同步电机的三种运行状态
8.1.4同步电机的额定数据
8.2三相同步电机的电磁关系
8.2.1三相同步电机空载时的电磁关系
8.2.2三相同步电机负载后的电枢反应
8.2.3三相同步电机负载后的电磁关系
8.3三相同步电机的基本方程式、等值电路与相量图
8.3.1隐极式同步电机的基本方程式、等值电路与相量图
8.3.2凸极同步电机的基本方程式、等值电路和相量图
8.4三相同步电动机的矩角特性与V形曲线
8.4.1同步电动机的矩角特性
8.4.2三相同步电动机的Ⅴ形曲线与功率因数的调节
8.5三相磁阻式同步电动机
8.6三相同步电动机的转速特性
本章小结
思考题
练习题
第9章三相同步电机的电力拖动※
9.1三相同步电动机的起动
9.1.1自耦调压器的降压起动
9.1.2辅助电动机的起动
9.1.3变频起动
9.2三相同步电动机的调速
9.2.1三相同步电动机变频调速时的矩角特性
9.2.2三相同步电动机变频调速时的机械特性
9.3三相同步电动机的制动
9.3.1电网供电同步电动机的制动
9.3.2变流器供电同步电动机的制动
9.4三相同步电动机的控制方式
9.4.1他控式同步电动机
9.4.2自控式同步电动机
本章小结
思考题
练习题
第10章三相永磁同步电动机的建模与分析※
10.1正弦波永磁同步电动机的建模与分析
10.1.1正弦波PMSM的基本运行原理
10.1.2正弦波PMSM的结构特点与矩角特性
10.1.3正弦波PMSM的起动
10.1.4正弦波PMSM的控制
10.1.5正弦波PMSM调速系统的组成
10.2永磁无刷直流电动机的建模与分析
10.2.1永磁无刷直流电动机的基本运行原理
10.2.2永磁无刷直流电动机逆变器的各种控制方式
10.2.3永磁无刷直流电动机的稳态模型与机械特性
10.2.4永磁无刷直流电动机的动态模型
10.2.5永磁无刷直流电动机调速系统的组成
10.2.6永磁无刷直流电动机与永磁同步电动机的比较
本章小结
思考题
练习题
第11章变磁阻(双凸极)电机的建模与分析※
11.1预备知识
11.1.1机电系统的能量守恒定律
11.1.2利用磁场储能和磁共能对电磁转矩的计算
11.2开关磁阻电动机的建模与分析
11.2.1SRM的基本运行原理
11.2.2SRM的电磁过程
11.2.3SRM的数学模型
11.2.4SRM常用供电变流器的类型与控制方式
11.2.5SRM调速系统的组成
11.3步进电动机的建模与分析
11.3.1步进电动机的基本运行原理
11.3.2步进电动机的类型与结构
11.3.3步进电动机的运行特性与主要参数
11.3.4步进电机的驱动
本章小结
思考题
练习题
第12章驱动与控制用微特电机
12.1单相异步电机
12.1.1单相绕组通电时异步电动机的磁场与机械特性
12.1.2两相绕组异步电动机的磁场与机械特性
12.1.3单相异步电动机的类型
12.2伺服电动机
12.2.1直流伺服电动机
12.2.2交流伺服电动机
12.2.3力矩电动机
12.3测速发电机
12.3.1直流测速发电机
12.3.2交流测速发电机
12.4自整角机
12.4.1力矩式自整角机
12.4.2控制式自整角机
12.5旋转变压器
12.5.1工作原理
12.5.2旋转变压器的应用
12.6直线电动机※
12.6.1直线直流电动机
12.6.2直线异步电动机
12.6.3直线步进电动机
12.7超声波电动机※
12.7.1预备知识
12.7.2各类USM的结构与工作原理
12.7.3 USM的驱动电路与系统组成
本章小结
思考题
练习题
第13章电力拖动系统的方案与电动机选择
13.1电力拖动系统的方案选择
13.1.1电力拖动系统的供电电源
13.1.2电力拖动系统稳定性的考虑
13.1.3调速方案的选择
13.1.4起、制动和正、反转与相应方案的选择
13.1.5电力拖动系统经济性指标的考虑
13.2电动机的一般选择
13.2.1额定电压的选择
13.2.2额定转速的选择
13.2.3结构形式的选择
13.3电机的发热与冷却
13.3.1电机的发热过程
13.3.2电机的冷却过程
13.3.3电动机的额定功率与允许温升之间的关系
13.4电动机的工作制
13.4.1连续工作制
13.4.2短时工作制
13.4.3断续周期性工作制
13.5电动机额定功率的选择
13.5.1几种常用生产机械负载功率的计算
13.5.2电动机发热的校验
13.5.3电动机额定功率选择的工程方法
本章小结
思考题
练习题
参考文献