《自动控制元件及线路(第五版)》从原理、结构和特性等方面介绍自动控制系统常用的执行元件、传感元件和功率放大元件。包括直流电机、异步电动机、步进电动机、小功率同步电动机、无刷直流电动机与交流伺服电动机、直线电动机与超声波电动机、旋转变压器与感应同步器、测速发电机、编码器、阻容感传感器、热电式传感器、线性功率放大器、脉宽调制型(PWM)放大器和晶闸管变流器、液压元件、航天器中的姿态传感器、微传感器与微执行器。 《自动控制元件及线路(第五版)》既讲元件又讲线路,既讲原理又讲应用,既讲静特性又讲动特性,既注意科学性又避免深奥的数学推导。 《自动控制元件及线路(第五版)》可作为高等学校自动化、探测制导与控制、机械设计制造及其自动化,飞行器设计与工程、飞行器制造工程等专业的教材,也可供科研人员、工程技术人员和**技工参考。

**篇电动机及其控制

第1章直流电动机及其控制
1.1 直流电机及其基本结构
直流电动机和直流发电机的基本结构是相同的,统称为直流电机。
直流电机的发明和应用比交流电机早,但交流电机的应用却后来居上。目前发电站的发电机全部是交流发电机;各行各业作为驱动的电机中,大部分也是交流电机。但是在机械装置的自动控制领域,特别是在高精度位置伺服系统中,直流电机占有重要地位。此外,在调速性能要求高或者需要大转矩(特别是大启动转矩)的场所,如轧钢机、龙门刨床、电车、电气铁道牵引、起重机械拖动等方面,直流电动机也有广泛应用。
直流电动机有以下优点:①转矩大;②调速范围宽;③易于控制且可靠性高;④调速时能量损耗较小。
直流电动机的主要缺点是有换向器。由于有换向器,使直流电机比交流电机费工费料, 造价贵,运行时换向器需要经常维修,寿命也较短,而换向条件又使直流电机的容量受到限制。
直流电机按部件的运动状态可分为定子和转子两部分,按部件的作用可分为磁极、电枢绕组、换向器和电刷。为了实现电枢绕组电流换向,电枢绕组放在转子上, 磁极位于定子上。定子和转子之间存在间隙(称为气隙), 以便定、转子能够进行相对机械运动。小容量电机的气隙约为1~ 3mm 。定子由定子铁心、激磁绕组或永磁体、机壳、端盖和电刷装置等组成。转子由电枢铁心、电枢绕组、换向器、轴、风扇等组成。风扇是用来冷却的。一般小型电机的轴是通过滚动轴承支承在两端的端盖上。直流电机的基本结构示意图如图11 所示。
磁极和定子铁心
按激磁方式,直流电机可分为电磁式和永磁式两种。电磁式直流电机应用于功率大的场合。它的磁场由激(励)磁绕组产生。绕组由铜线绕制,套在定子铁心的��极上。直流电机运行时,激磁绕组通过直流电产生恒定磁场。磁极间的磁通通路称为磁轭。
电磁式小容量直流电机中,定子铁心的磁极和磁轭做成一体,用厚为0.35mm 或0.5mm 的硅钢片冲片叠压而成,铁心外边的机壳由铝合金浇铸而成, 如图12所示。一般直流电动机的磁轭也可以用整体材料(如铸钢或钢筒)做成。
电枢表面的气隙磁密应按一定形状在空间分布。为了使主磁通在空气隙中的分布更为合理,磁极一般分为极身和极靴(极掌)两部分。极身较窄,外装激磁绕组(电磁式), 极靴较宽。极靴两边伸出极身之外的部分称为极尖。极靴面向电枢的曲面称为极弧。极弧的形状对电机运行性能的好

前言
绪论
0.1 控制元件的作用和分类
0.2 本书的主要内容
0.3 电磁学的基本概念与定律
0.4 运动控制系统的执行元件
习题
**篇 电动机及其控制
第1章 直流电动机及其控制
1.1 直流电机及其基本结构
1.2 电机中的磁性材料
1.3 直流电机工作原理
1.4 电机磁场、电枢反应与换向
1.5 直流电动机的特性与控制方法
1.6 直流伺服电动机
1.7 直流力矩电动机
1.8 有限转角直流力矩电动机
1.9 直流电动机的选择
1.10 例题
习题
第2章 变压器
2.1 变压器的用途和结构
2.2 变压器的理论基础
2.3 等值电路和副边的折算值
习题
第3章 异步电动机及其控制
3.1 异步电动机的结构特点和工作原理
3.2 交流绕组磁场的分析
3.3 异步电动机的主要特性
3.4 三相异步电动机
3.5 两相电动机
3.6 单相异步电动机
3.7 单相串励电动机
3.8 电动机应用实例
习题
第4章 小功率同步电动机
4.1 同步电动机的构造和分类
4.2 永磁式同步电动机
4.3 磁阻同步电动机
4.4 磁滞同步电动机
4.5 电磁减速式同步电动机
习题
第5章 步进电动机及其控制
5.1 概述
5.2 磁阻式步进电动机的工作原理
5.3 磁阻式步进电动机的静态特性
5.4 磁阻式步进电动机的运行特性
5.5 永磁式和混合式步进电动机
5.6 步进电动机的驱动器
5.7 步进电动机的选择
习题
第6章 无刷直流电动机与交流伺服电动机
6.1 无刷直流电动机的结构
6.2 位置传感器
6.3 无刷直流电动机的工作原理
6.4 交流伺服电动机
6.5 无位置传感器的无刷直流电动机
6.6 无刷直流电动机的应用
6.7 开关磁阻电动机
习题
第7章 直线电动机与超声波电动机
7.1 直线直流电动机
7.2 直线感应电动机
7.3 直线步进电动机
7.4 超声波电动机
习题
第二篇 测量元件
第8章 测量元件概述
8.1 测量元件的组成、作用和分类
8.2 测量元件的特性
习题
第9章 旋转变压器与感应同步器
9.1 旋转变压器
9.2 多极旋转变压器
9.3 感应同步器
习题
第10章 测速元件及测速方法
10.1 直流测速发电机
10.2 异步测速发电机
10.3 由位移传感器的脉冲信号求转速
习题
第11章 编码器与光栅
11.1 编码器
11.2 光栅
习题
第12章 阻容感传感器
12.1 电阻式传感器
12.2 电感式传感器
12.3 电容式传感器
习题
第13章 热电式传感器
13.1 热电偶
13.2 热电阻
13.3 热敏电阻
13.4 晶体管、集成电路型温度传感器
习题
第三篇 功率放大元件
第14章 功率放大器概述
14.1 电力电子器件简述
14.2 功率放大器的类型和要求
14.3 线性功率放大器
习题
第15章 脉宽调制型(PWM)放大器和晶闸管变流器
15.1 概述
15.2 电力电子器件的特性
15.3 电阻和电感负载电路的开关过程
15.4 PWM放大器输出级的工作原理
15.5 PWM放大器的特性
15.6 PWM放大器的几个问题
15.7 脉宽调制器的典型电路
15.8 PWM电路的电源及泵升电压
15.9 正弦波脉宽调制(SPWM)电路原理
15.10 晶闸管变流器
习题
第四篇 其他元件
第16章 液压元件
16.1 概述
16.2 叶片式液压马达
16.3 轴向柱塞式液压马达
16.4 径向柱塞式液压马达
16.5 电液伺服阀
16.6 阀控液压马达的特性与传递函数
习题
第17章 航天器中的姿态传感器
17.1 陀螺传感器
17.2 太阳敏感器
17.3 地球敏感器
17.4 星敏感器
习题
第18章 微传感器与微执行器
18.1 微机电元件的应用
18.2 微机电器件的加工技术与工艺
18.3 微传感器
18.4 微执行器
习题
参考文献