电力拖动（第5版）

目 录

绪论 1

知识小结 3

习题 3

第1章 常用低压电器 5

1.1 低压开关 5

1.1.1 刀开关 5

1.1.2 组合开关 8

1.1.3 自动空气开关 10

1.2 主令电器 13

1.2.1 按钮开关 13

1.2.2 位置开关 16

1.2.3 万能转换开关 19

1.3 熔断器 19

1.3.1 熔断器的结构与主要参数 20

1.3.2 常用熔断器 20

1.3.3 熔断器的选择 23

1.3.4 故障分析与处理 23

1.4 接触器 24

1.4.1 交流接触器 24

1.4.2 直流接触器 27

1.4.3 接触器的技术数据及选用 30

1.4.4 接触器的常见故障及排除 31

1.5 继电器 32

1.5.1 电磁式电流、电压和中间继电器 32

1.5.2 热继电器 37

1.5.3 时间继电器 41

1.5.4 速度继电器 44

1.5.5 压力继电器 45

1.6 常用低压电器故障及排除 46

1.6.1 触头的故障与维修 46

1.6.2 电磁系统的故障与维修 47

阅读教材 48

知识小结 52

习题 53

第2章 三相异步电动机的基本控制线路 55

2.1 三相异步电动机的结构和原理 55

2.1.1 三相异步电动机的原理 55

2.1.2 三相异步电动机的结构. 58

2.1.3 三相异步电动机的类型 60

2.1.4 三相异步电动机的供电电源 61

2.2 三相异步电动机的正转控制线路 61

2.2.1 刀开关控制线路 61

2.2.2 点动控制线路 62

2.2.3 自锁正转控制线路 63

2.2.4 连续控制与点动控制 65

2.2.5 单向运行电路的保护环节 68

2.3 三相异步电动机正反转控制线路 70

2.3.1 倒顺开关正反转控制线路 71

2.3.2 接触器正反转控制线路 72

2.3.3 接触器联锁的正反转控制线路 73

2.3.4 复合按钮联锁的正反转控制线路 75

2.3.5 按钮、接触器双重联锁的正反转控制线路 76

2.3.6 带有点动运行控制的可逆控制线路 77

2.4 三相异步电动机的顺序控制线路和多地控制线路 79

2.4.1 顺序控制线路 79

2.4.2 多地控制线路 81

2.5 三相异步电动机降压启动控制线路 82

2.5.1 串电阻降压启动 82

2.5.2 Y-△ 形降压启动 89

2.5.3 自耦变压器降压启动 93

2.5.4 延边三角形降压启动控制线路 99

2.5.5 三相异步电动机降压启动方式选择 100

2.6 三相异步电动机的行程控制与自动往返控制 101

2.6.1 行程控制（位置控制） 101

2.6.2 自动往返控制 102

2.7 三相绕线式异步电动机的启动、调速 104

2.7.1 转子绕组串联电阻启动控制线路 105

2.7.2 用凸轮控制器控制的绕线式转子异步电动机串联电阻启动 108

2.8 三相异步电动机的制动 110

2.8.1 机械制动 110

2.8.2 电气制动 113

2.9 三相异步电动机的调速控制线路 122

2.9.1 变更极对数的原理 123

2.9.2 双速电动机的控制线路 124

2.10 三相异步电动机的选择及保护 126

2.10.1 电动机功率的选择 126

2.10.2 电动机种类的选择 128

2.10.3 电动机结构形式和防护形式的选择 129

2.10.4 电动机的保护 130

阅读教材 130

知识小结 131

习题 132

第3章 直流电动机及其电力拖动 138

3.1 直流电动机的结构与原理 138

3.1.1 直流电动机的基本结构 139

3.1.2 直流电动机的工作原理 140

3.1.3 直流电动机的分类 141

3.2 他励直流电动机的基本控制线路 142

3.2.1 他励直流电动机的启动控制线路 142

3.2.2 他励直流电动机的正反转控制线路 145

3.2.3 他励直流电动机的制动控制线路 146

3.2.4 他励直流电动机的调速控制线路 149

3.3 并励直流电动机的基本控制线路 154

3.3.1 并励直流电动机的启动控制 154

3.3.2 并励直流电动机的正反转控制线路 155

3.3.3 并励直流电动机的调速控制线路 155

3.3.4 并励直流电动机能耗制动控制线路 156

3.4 串励直流电动机的基本控制线路 157

3.4.1 串励直流电动机的启动控制线路 157

3.4.2 串励直流电动机的正反转控制线路 158

3.4.3 串励直流电动机的调速控制线路 158

3.4.4 串励直流电动机的制动控制线路 159

3.5 直流电动机的保护 161

3.5.1 短路保护 161

3.5.2 过载保护 161

3.5.3 零励磁保护 162

3.5.4 零压和欠压保护 162

3.5.5 超速保护 162

阅读教材 163

知识小结 164

习题 165

第4章 常用生产机械控制线路 167

4.1 电动葫芦控制线路 167

4.1.1 主要组成及运动形式 167

4.1.2 工作原理 167

4.2 皮带输送机控制线路 168

4.2.1 电气要求 169

4.2.2 控制线路分析 169

4.3 桥式起重机控制线路 170

4.3.1 桥式起重机的结构及运动形式 170

4.3.2 桥式起重机对电力拖动的要求 171

4.3.3 电气控制线路分析 172

4.3.4 电气线路故障及维修 179

阅读教材 181

知识小结 184

习题 184

第5章 典型机床控制线路 185

5.1 普通卧式车床电气控制线路 185

5.1.1 主要结构及运动形式 185

5.1.2 电气控制线路的特点 186

5.1.3 电气控制线路分析 186

5.1.4 电气线路故障分析与维修 188

5.1.5 车床安全操作规则流程 189

阅读材料 190

5.2 摇臂钻床电气控制线路 191

5.2.1 主要结构及运动形式 191

5.2.2 电气控制线路的特点 191

5.2.3 电气控制线路分析 192

5.2.4 电气线路故障分析与维修 194

5.2.5 钻床的安全操作规则流程 195

阅读材料 196

5.3 万能铣床电气控制线路 196

5.3.1 主要结构及运动形式 196

5.3.2 电气控制线路的特点 197

5.3.3 电气控制线路分析 198

5.3.4 电气线路故障分析与维修 201

5.3.5 铣床安全操作规则流程 202

阅读材料 203

5.4 卧式镗床电气控制线路 203

5.4.1 主要结构及运动形式 204

5.4.2 电气控制线路的特点 204

5.4.3 电气控制线路分析 205

5.4.4 常见故障及排除方法 207

5.4.5 钻床安全操作规则流程 208

阅读材料 209

5.5 机床电气控制线路的安装与维修 210

5.5.1 机床对电气控制线路的基本要求 211

5.5.2 机床电气控制线路的安装步骤 211

5.5.3 机床电气控制线路的试车 212

5.5.4 机床电气控制线路的维护 212

5.5.5 机床电气控制线路故障分析和维修 213

知识小结 213

习题 214

实训一 组合开关的拆装与维修 214

实训二 交流接触器的拆装与维修 215

实训三 三相异步电动机的直接启动和点动控制 217

实训四 三相异步电动机的正反转控制 218

实训五 三相异步电动机的Y-△降压启动控制 220

实训六 三相异步电动机的反接制动控制 222

实训七 直流电动机的正反转控制 224

实训八 直流电动机的启动控制 226

本书的主要内容包括电力拖动的基础知识，常用低压电器的结构、原理及故障修理方法，三相异步电动机的基本控制线路，直流电动机及其电力拖动，常用生产机械控制线路和典型的机床控制线路及自动控制等。

本书适合作为职业院校电子类专业教材，也可供技术维修人员自学使用。

本书配有电子教学参考资料包（包括教学指南、电子教案和习题答案），详见前言。

读者对象：职业院校、职业高中、中等职业学校及技工学校的师生。

前言

绪论

第１章电力拖动系统的动力学基础

1.1电力拖动系统的组成

1.2电力拖动系统的运动方程式

1.2.1单轴电力拖动系统的运动方程式

1.2.2多轴电力拖动系统的等效

1.3生产机械的负载转矩特性

1.3.1恒转矩负载的转矩特性

1.3.2恒功率负载的转矩特性

1.3.3风机、泵类负载的转矩特性

1.4电力拖动系统稳定运行的

条件

1.4.1电力拖动系统的平衡状态

1.4.2电力拖动系统的稳定平衡状态

1.4.3电力拖动系统的稳定运行条件

本章小结

思考题与习题

第2章直流电动机的电力拖动

2.1他励直流电动机的机械特性

2.1.1机械特性方程式

2.1.2固有机械特性和人为机械特性

2.1.3机械特性的绘制

2.2他励直流电动机的起动

2.2.1直接起动

2.2.2降低电枢绕组电压起动

2.2.3电枢回路串电阻起动

2.2.4起动电阻的计算

2.3他励直流电动机的制动

2.3.1能耗制动

2.3.2反接制动

2.3.3回馈制动

2.4他励直流电动机的调速

2.4.1调速指标

2.4.2电枢回路串电阻调速

2.4.3降低电枢绕组电压调速

2.4.4减弱磁通调速

2.4.5调速时的容许输出

※2.5串励直流电动机的电力拖动

2.5.1串励直流电动机的机械特性

2.5.2串励直流电动机的起动与

调速

2.5.3串励直流电动机的制动

2.5.4复励直流电动机的机械特性

※2.6直流电动机的MATLAB仿真

2.6.1直流电动机的机械特性仿真

2.6.2直流电动机的起动过程仿真

本章小结

思考题与习题

第3章三相异步电动机的电力

拖动

3.1三相异步电动机的机械特性

3.1.1三相异步电动机机械特性的三种

表达式

3.1.2三相异步电动机的固有机械

特性

3.1.3三相异步电动机的人为机械

特性

3.1.4三相异步电动机机械特性的

绘制

3.2三相异步电动机的起动

3.2.1三相异步电动机的起动性能

3.2.2三相异步电动机的直接起动

3.2.3定子绕组串电阻或电抗器减压

起动

3.2.4星三角（△）起动

3.2.5延边三角形起动

3.2.6自耦变压器减压起动

3.2.7减压起动方法的比较

3.2.8绕线转子异步电动机转子回路串

电阻分级起动

3.2.9绕线转子异步电动机转子回路

串频敏变阻器起动

3.2.10特种笼型转子三相异步电动机

的起动

3.3三相异步电动机的调速

3.3.1三相异步电动机的调速性能

3.3.2降低定子绕组电压调速

3.3.3绕线转子异步电动机转子回路

串电阻调速

3.3.4变极调速

3.3.5变频调速

3.3.6绕线转子异步电动机的

串级调速

※3.3.7电磁转差离合器调速

3.3.8三相异步电动机各种调速方法

的比较

3.4三相异步电动机的制动

3.4.1三相异步电动机的能耗制动

3.4.2三相异步电动机的反接制动

3.4.3三相异步电动机的回馈制动

3.4.4三相异步电动机各种制动方法

的比较

3.4.5三相异步电动机的各种运行

状态

※3.5三相异步电动机的MATLAB

仿真

3.5.1三相异步电动机的机械特性

仿真

3.5.2三相异步电动机的调速过程

仿真

本章小结

思考题与习题

※第4章三相同步电动机的电力

拖动

4.1三相同步电动机概述

4.1.1三相同步电动机的工作原理

4.1.2三相同步电动机的机械特性

4.2三相同步电动机的起动

4.2.1辅助电动机起动法

4.2.2异步起动法

4.2.3变频起动法

4.3三相同步电动机的调速

4.3.1他控式变频调速

4.3.2自控式变频调速

4.4三相同步电动机的制动

本章小结

思考题

第5章电力拖动系统的过渡过程

5.1引言

5.1.1过渡过程的基本概念

5.1.2过渡过程的分类

5.2他励直流电动机拖动系统的过渡

过程

5.2.1他励直流电动机过渡过程的一般

规律

5.2.2他励直流电动机起动的过渡

过程

5.2.3他励直流电动机制动的过渡

过程

5.2.4他励直流电动机过渡过程的能量

损耗

5.3异步电动机拖动系统的过渡

过程

5.3.1异步电动机直线段机械特性拖动

恒转矩负载工作的过渡过程

5.3.2异步电动机过渡过程的时间

分析

5.3.3异步电动机过渡过程的能量

损耗

本章小结

思考题与习题

第6章电力拖动系统电动机的选择

6.1电动机的一般选择

6.1.1电动机选择的一般原则和主要

内容

6.1.2电动机额定功率的选择

6.1.3电动机额定电压的选择

6.1.4电动机额定转速的选择

6.1.5电动机种类的选择

6.1.6电动机的结构及安装型式的

选择

6.1.7电动机防护型式的选择

6.2电动机的发热与电动机工作制的

分类

6.2.1电动机的发热过程

6.2.2电动机的冷却过程

6.2.3电动机工作制的分类

6.3连续工作制下电动机额定功率

的选择

6.3.1常值负载下电动机功率的选择

6.3.2变化负载下电动机功率的选择

6.3.3有起动、制动及停歇过程时校验

发热公式的修正

6.3.4等效法在非恒值变化负载下

的应用

6.4短时工作制下电动机额定功率

的选择

6.4.1选用工作制为S2的电动机

6.4.2选用工作制为S1的电动机

6.4.3选用工作制为S3的电动机

6.5断续周期工作制下电动机

额定功率的选择

6.6选择电动机功率的统计法或类

比法

本章小结

思考题与习题

部分习题参考答案

参考文献

按电动机供电电流制式的不同，有直流电力拖动和交流电力拖动两种。早期的生产机械如通用机床、风机、泵等不要求调速或调速要求不高，以电磁式电器组成的简单交、直流电力拖动即可以满足。随着工业技术的发展，对电力拖动的静态与动态控制性能都有了较高的要求，具有反馈控制的直流电力拖动以其优越的性能曾一度占据了可调速与可逆电力拖动的绝大部分应用场合。自20年代以来，可调速直流电力拖动较多采用的是直流发电机-电动机系统,并以电机扩大机、磁放大器作为其控制元件。电力电子器件发明后，以电子元件控制、由可控整流器供电的直流电力拖动系统逐渐取代了直流发电机-电动机系统,并发展到采用数字电路控制的电力拖动系统。这种电力拖动系统具有精密调速和动态响应快等性能。这种以弱电控制强电的技术是现代电力拖动的重要特征和趋势。 　交流电动机没有机械式整流子，结构简单、使用可靠,有良好的节能效果,在功率和转速极限方面都比直流电动机高；但由于交流电力拖动控制性能没有直流电力拖动好，所以70年代以前未能在高性能电力拖动中获得广泛应用。随着电力电子器件的发展，自动控制技术的进步，出现了如晶闸管的串级调速、电力电子开关器件组成的变频调速等交流电力拖动系统，使交流电力拖动已能在控制性能方面与直流电力拖动相抗衡和媲美，并已在较大的应用范围内取代了直流电力拖动。2100433B

本书共分6章，内容包括电力拖动系统的动力学基础、直流电动机的电力拖动、三相异步电动机的电力拖动、三相同步电动机的电力拖动、电力拖动系统的过渡过程和电力拖动系统电动机的选择等。全书既注重电力拖动理论的分析，也注重工程实际的应用，具有内容充实、重点突出、可操作性强的特点。

本书是普通高等教育电气工程与自动化（应用型）“十三五”规划教材，可作为自动化类、电气类专业的教学用书，或供有关工程技术人员参考。