本書為適應高職高專機電類專業教學改革實際需要而編寫，教材中共包含電機原理、電力拖動兩部分，主要內容有：直流電機、變壓器、異步電機、微特電機的基本結構及理論，直流電動機、三相異步電動機的電力拖動，各類電機的常見故障分析，常用低壓電器及基本控制， 直流電動機、異步電動機的電力拖動實驗。

緒論 1
0．1 電機及電力拖動的作用 1
0．1．1 電機的主要用途及分類 1
0．1．2 電力拖動的作用及組成 1
0．2 電機的基本電磁定律 2
0．2．1 電路定律 3
0．2．2 磁路定律 3
0．2．3 電磁感應定律 4
0．2．4 電磁力定律 5
0．2．5 能量轉換規律 5
0．3 電機鐵磁材料的特性 6
0．3．1 磁導率及磁場強度 6
0．3．2 磁化曲線 6
0．3．3 磁滯回線 7
0．3．4 磁滯損耗與渦流損耗 8
0．4 本課程的任務和特點 8
第1章 直流電機 10
1．1 直流電機結構及工作原理 11
1．1．1 直流發電機的工作原理 11
1．1．2 直流電動機的工作原理 12
1．1．3 直流電機的基本結構 13
1．2 直流電機的銘牌和繞組 15
1．2．1 型號 15
1．2．2 額定值 16
1．2．3 直流電機的電樞繞組 17
1．2．4 單疊繞組 18
1．2．5 單波繞組 20
1．2．6 各種繞組的應用範圍 22
1．3 直流電機的基本特性 22
1．3．1 直流電機的磁場和電樞反應 22
1．3．2 直流電機的電樞電動勢和電磁轉矩 25
1．3．3 直流電機的換向 27
1．3．4 直流發電機的基本特性 29
1．3．5 直流電動機的基本特性 32
1．4 直流電動機的電力拖動 34
1．4．1 生產機械的負載特性 34
1．4．2 直流電動機的工作特性 36
1．4．3 直流電動機的啟動 40
1．4．4 直流電動機的制動 42
1．4．5 直流電動機的調速 43
1．5 直流電動機的故障分析及維護 44
1．5．1 直流電動機運行時的換向故障 45
1．5．2 直流電動機運行時的性能異常及維護 47
1．6 直流電動機的拖動實驗 48
1．6．1 直流電動機的啟動和調速 48
1．6．2 直流電動機的反轉與制動 51
本章小結 52
思考與練習 54
第2章 變壓器 56
2．1 變壓器結構及工作原理 56
2．1．1 變壓器的基本工作原理 56
2．1．2 變壓器的分類 57
2．1．3 變壓器的結構 58
2．1．4 變壓器的額定值 62
2．2 單相變壓器 63
2．2．1 變壓器的空載運行 63
2．2．2 變壓器的負載運行 64
2．2．3 變壓器參數的測定 67
2．3 三相變壓器 68
2．3．1 三相變壓器的磁路繫統 68
2．3．2 三相變壓器繞組的連接 70
2．4 特殊變壓器 72
2．4．1 自耦變壓器 72
2．4．2 互感器 73
2．5 變壓器的維護及故障分析 74
2．5．1 變壓器的維護 75
2．5．2 變壓器常見故障分析 75
2．6 變壓器的測試與實驗 78
2．6．1 實驗說明 79
2．6．2 實驗目的 79
2．6．3 實驗內容及說明 79
2．6．4 實驗線路及操作步驟 80
2．6．5 實驗報告要求 81
2．6．6 實驗注意事項 82
2．6．7 思考 82
本章小結 82
思考與練習 83
第3章 異步電機 85
3．1 三相交流繞組 85
3．1．1 三相交流繞組的基本知識 85
3．1．2 三相交流繞組的平面展開圖 87
3．1．3 交流繞組的電動勢 91
3．1．4 三相交流繞組的旋轉磁場 92
3．2 三相異步電動機 94
3．2．1 三相異步電動機的工作原理 94
3．2．2 三相異步電動機的基本結構 95
3．2．3 三相異步電動機的銘牌數據 97
3．2．4 三相異步電動機的主要繫列簡介 99
3．3 三相異步電動機的運行 100
3．3．1 三相異步電動機的空載運行 100
3．3．2 三相異步電動機的負載運行 100
3．3．3 三相異步電動機的功率和轉矩 102
3．4 三相異步電動機的工作特性 104
3．4．1 三相異步電動機的機械特性 104
3．4．2 三相異步電動機工作特性和參數 108
3．5 單相異步電動機 112
3．5．1 單相異步電動機的結構 112
3．5．2 單相異步電動機的轉矩特性及工作原理 113
3．5．3 單相異步電動機的啟動方法 115
3．5．4 單相異步電動機反轉控制方法 117
3．5．5 單相異步電動機的調速 117
3．6 三相異步電動機的安裝與運行 118
3．6．1 三相異步電動機的安裝 118
3．6．2 三相異步電動機的運行 124
本章小結 126
思考與練習 128
第4章 微特電機 130
4．1 伺服電動機 131
4．1．1 直流伺服電動機 131
4．1．2 交流伺服電動機 135
4．2 測速發電機 138
4．2．1 直流測速發電機 138
4．2．2 交流異步測速發電機 139
4．3 步進電動機 141
4．3．1 反應式步進電動機的工作原理 141
4．3．2 步進電動機的三種工作方式 142
4．3．3 步距角及轉子齒數 144
4．3．4 步進電動機應用舉例 145
4．4 自整角機 145
4．4．1 控制式自整角機 145
4．4．2 力矩式自整角機 148
4．5 小功率同步電動機 150
4．5．1 概述 150
4．5．2 永磁式同步電動機 150
4．5．3 反應式同步電動機 151
4．5．4 磁滯式同步電動機 152
4．6 微特電動機應用實例 153
本章小結 155
思考與練習 156
第5章 異步電動機電力拖動 158
5．1 三相籠形異步電動機的啟動 158
5．1．1 直接啟動 159
5．1．2 籠形異步電動機的降壓啟動 160
5．2 三相繞線式異步電動機的啟動 164
5．2．1 轉子串接電阻器啟動 164
5．2．2 轉子串頻敏變阻器啟動 165
5．3 三相異步電動機的調速 165
5．3．1 變極調速 166
5．3．2 變頻調速 167
5．3．3 改變定子電壓調速 167
5．3．4 轉子串電阻調速 168
5．3．5 串級調速 169
5．4 三相異步電動機的反轉與制動 170
5．4．1 三相異步電動機的反轉 170
5．4．2 三相異步電動機的制動 170
5．5 三相異步電動機的拖動實訓 174
5．5．1 電動機Y-?啟動控制線路 174
5．5．2 三相異步電動機Y-?啟動控制電路圖 175
5．5．3 安裝與接線 176
5．5．4 檢測與調試 177
5．5．5 完成課題報告 178
本章小結 178
思考與練習 178
第6章 電動機的變頻控制 180
6．1 變頻器概述 180
6．1．1 變頻器應用範圍 180
6．1．2 變頻器的分類 181
6．1．3 變頻器基本工作原理 182
6．1．4 變頻器的組成 184
6．1．5 變頻器的技術指標 188
6．2 變頻器的使用 189
6．2．1 通用變頻器的基本參數 189
6．2．2 通用變頻器的選擇 193
6．2．3 變頻器的故障顯示功能 196
6．2．4 變頻器的矢量控制 197
6．2．5 三菱FR-E500繫列變頻器的使用 199
6．3 變頻器控制電動機的基本環節 204
6．3．1 電動機的啟動/停止控制 204
6．3．2 電動機的正反轉控制 205
6．3．3 電動機的制動控制 208
6．4 變頻器在生產中的應用 209
6．4．1 變頻調速電梯控制概述 209
6．4．2 控制櫃的主要控制功能 209
6．4．3 電梯控制調速功能 211
6．4．4 電梯運行動作順序 211
6．4．5 安裝調試 212
6．5 變頻器常見故障及處理 214
6．5．1 電梯常見故障及處理 214
6．5．2 參數設置故障及處理 215
6．5．3 運行故障及處理 215
6．5．4常見故障及處理 217
6．6 變頻器的實訓操作 218
6．6．1 三菱FR-E500型變頻器的實操練習 218
6．6．2 組合運行操作 220
6．6．3 多段速度運行操作 221
6．6．4 頻率跳變的設置 222
本章小結 223
思考與練習 223
第7章 電力拖動控制繫統 224
7．1 常用低壓電器 224
7．1．1 低壓電器的基本知識 225
7．1．2 開關電器 227
7．1．3 熔斷器 229
7．1．4 主令電器 230
7．1．5 接觸器 233
7．1．6 繼電器 234
7．2 電氣控制繫統圖 238
7．2．1 電氣控制繫統圖中的圖形符號和文字符號 238
7．2．2 電氣控制繫統圖分類 238
7．2．3 電氣原理圖的閱讀分析方法 239
7．3 三相異步電動機啟動控制電路 240
7．3．1 籠形異步電動機全壓啟動控制電路 240
7．3．2 三相籠形異步電動機減壓啟動控制電路 245
7．3．3 三相繞線式異步電動機啟動控制電路 250
7．4 三相異步電動機電氣制動控制電路 253
7．4．1 反接制動控制電路 253
7．4．2 能耗制動控制電路 256
7．5 三相異步電動機的調速控制電路 257
7．5．1 改變磁極對數調速控制電路 257
7．5．2 轉子電路串電阻調速 259
7．6 電力拖動控制繫統實訓 259
7．6．1 雙重聯鎖的三相異步電動機正反轉控制 259
7．6．2 雙重聯鎖的三相異步電動機正反轉控制電路圖 259
7．6．3 安裝與接線 260
7．6．4 檢測與調試 260
7．6．5 完成課題報告 260
本章小結 262
思考與練習 262
第8章 電動機的運行維修 264
8．1 異步電動機的運行管理 265
8．1．1 啟動前的準備 265
8．1．2 啟動時的注意事項 265
8．1．3 運行中的監視 265
8．2 異步電動機維修及故障排除 266
8．2．1 電動機的定期維修 266
8．2．2 常見故障及排除方法 267
8．3 異步電動機啟動和制動控制實訓 268
8．3．1 實訓目的 268
8．3．2 實訓設備和器材 268
8．3．3 實訓電路 269
8．3．4 實訓內容和步驟 269
8．3．5 實訓說明 271
8．3．6 實訓報告 271
8．4 異步電動機的正反轉控制實訓 271
8．4．1 實訓目的 271
8．4．2 實訓設備和器材 272
8．4．3 實訓電路 272
8．4．4 實訓內容和步驟 273
8．4．5 實訓說明 273
8．4．6 實訓報告 274
8．5 生產機械的限位控制實訓 274
8．5．1 實訓目的 274
8．5．2 實訓設備和器材見表8-3 274
8．5．3 實訓電路 275
8．5．4 實訓步驟 275
8．5．5 實訓說明 276
8．5．6 實訓報告 276
本章小結 276
思考與練習 277
參考文獻 278

高等職業教育教學改革繫列規劃教材?機電類

電機拖動與控制

（第二版）

主 編 王曉敏 衛書滿

副主編 何朝陽 葉林勇

參 編 鐘雪莉 萬江麗

參 編 陳經文賈露梅

Publishing House of Electronics Industry

北京?BEIJING

內 容 簡 介

本書為適應高職高專機電類專業教學改革實際需要而編寫，教材中共包含電機原理和電力拖動兩部分，主要內容有直流電機、變壓器、交流電機、微特電機的基本結構及理論，電動機的電力拖動、電動機的變頻控制、常用低壓電器及基本控制電路、電動機的運行維修。全書共分8章，為了適應工學結合、項目驅動的教學改革原則，各章均有電機拖動與控制的實驗實訓項目。每章前後均附有學習目標、學習要求提示及小結習題。

本書深度適宜，實用性強，層次分明，條理清晰，結構合理，重點突出，概念闡述清楚、準確，內容深入淺出，通俗易懂。可作為高等職業學院、高等專科學校、成人高校及民辦高校機電一體化、應用電子技術、自動控制、儀器儀表測量、計算機應用、機械制造、數控加工和模具技術等專業的教學用書，也可作為相關專業的培訓教材或相關工程技術人員的技術參考及學習用書。

未經許可，不得以任何方式復制或抄襲本書之部分或全部內容。

版權所有，侵權必究。

圖書在版編目（CIP）數據

中國版本圖書館CIP數據核字（2011）第084516號

策劃編輯：郭乃明

責任編輯：郭乃明

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前 言

我國的高等職業教育目前進入了新的發展時期，各高職高專院校將培養適應生產、管理、服務第一線需要的應用型高級技術人纔作為辦校的根本目標，因此，編寫適用於職業教育特點，突出科學性、實用性、綜合性的高職教材已成為一項極具重要意義的工作。

科學技術發展到現在，隨著現代化的進程，電機的應用越來越廣泛，掌握電機技術已是電氣工程技術人員一項必不可少的本領。根據21世紀高職院校人纔培養方案及課程教學的要求，結合現代電機及拖動控制技術發展的最新趨勢，作者總結多年的教學和科研經驗，從實用角度出發，編寫了這本獨具特色的教材。本書力求內容新穎，敘述簡練，靈活應用。全書參考學時84學時，調整部分章節內容也可適用於42～64學時。具體安排可參考下表：

章節 課 程 內 容 學 時 數

合計 講授 實訓

緒論 電機及電力拖動的作用 4 4 —

第1章 直流電機 10 6 4

第2章 變壓器 10 6 4

第3章 異步電機 10 6 4

第4章 微特電機 10 6 4

第5章 異步電動機電力拖動 10 6 4

第6章 電動機的變頻控制 10 6 4

第7章 電力拖動控制繫統 10 6 4

第8章 電動機的運行維修 10 6 4

總 計 84 52 32

本書在編寫過程中，力求做到以培養能力為主線。在保證基本概念、基本原理和基本分析方法的基礎上，力求避免煩瑣的數學推導。在教材的編排方面，力求遵循以下原則。

1．注重教材內容的實用性。本書內容的編排是根據機電設備應用的需要和發展現狀而確定的，適應培養企業實用性人纔的需要。本書從實用性出發，確定了以了解實際電機與拖動控制為目的，盡量保證電機與拖動控制技術的內容精煉、易懂，為讀者學好本課程奠定了基礎。

2．注重教材內容的理論聯繫實際。本書突出了應用基礎理論解決實際問題的訓練，通過對典型設備故障的診斷和維修實例進行分析，使課程學習與生產實際有機地結合起來。如本書的機電設備繫統維修內容，不僅體現了機電繫統故障診斷與維修的特點和機電結合的故障診斷與維修技術的綜合性和先進性，而且還詳細介紹了故障分析和排除的方法，對設備維修人員有較大的參考價值。

3．注重教材內容的先進性。本書編入了電機與拖動控制技術領域中的一些新理論、新技術和新工藝，為在生產中應用這些先進技術提供了參考。

4．注重教材內容的可用性，本書力求通俗易懂，詳略得當，力圖培養學生對電機與拖動控制技術能用、會用、會修的實際動手能力。

本書由王曉敏任主編、衛書滿任副主編，第1章由三峽電力職業學院鐘雪莉老師編寫，第2章由三峽電力職業學院何朝陽老師編寫，第3章由葛洲壩集團機電建設有限公司衛書滿總工程師編寫，第4章由三峽電力職業學院陳經文老師編寫，第5章由三峽電力職業學院葉林勇老師編寫，第6章由三峽電力職業學院萬江麗老師編寫，第7章由三峽電力職業學院賈露梅老師編寫，緒論和第8章由三峽電力職業學院王曉敏老師編寫，全書由王曉敏老師統稿。

在本書編寫過程中，得到許多同志的支持和幫助；編寫中還參考了一些電機、電器、拖動控制等文獻材料，在此一並表示誠摯的謝意。

由於作者的水平有限，時間倉促，書中錯誤、不妥及疏漏之處在所難免，懇切希望專家學者和讀者不吝指教為盼。

編 者

2015年6月