前 言
　　一、電機(jī)與電氣控制在國民經(jīng)濟(jì)中的作用
　　電能是現(xiàn)代最常用且極為普遍的一種二次能源。電能具有許多優(yōu)點(diǎn)，其生產(chǎn)、傳輸、控制和使用都比較方便，且效率較高，因而廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、科學(xué)研究、信息傳輸及日常生活中，極大地推動了技術(shù)的進(jìn)步和生產(chǎn)力的發(fā)展。
　　電機(jī)是與電能的生產(chǎn)、傳輸和使用有著密切關(guān)系的電磁機(jī)構(gòu)。例如：將自然界的一次能源如水能、熱能、風(fēng)能和原子能等轉(zhuǎn)換為電能需用發(fā)電機(jī)，它是電廠的主要電氣設(shè)備；為了經(jīng)濟(jì)地使用和分配電能需用變壓器，它是電力系統(tǒng)的主要電氣設(shè)備；在其他各行各業(yè)各部門都大量使用各種電動機(jī)作為原動機(jī)，用以拖動各種機(jī)械設(shè)備，這稱為電力拖動；在軍事、信息領(lǐng)域和各種自動控制系統(tǒng)中，則應(yīng)用大量的控制電機(jī)，作為檢測、執(zhí)行和計(jì)算等元件；在醫(yī)療、文教領(lǐng)域和日常生活中，電機(jī)的應(yīng)用也十分廣泛。
　　電力拖動系統(tǒng)按拖動電動機(jī)的不同，分為直流拖動系統(tǒng)和交流拖動系統(tǒng)，按有無反饋裝置分為閉環(huán)電力拖動系統(tǒng)與開環(huán)電力拖動系統(tǒng)。閉環(huán)電力拖動系統(tǒng)往往采用控制電機(jī)等反饋裝置來實(shí)現(xiàn)反饋功能。傳統(tǒng)的控制設(shè)備多為繼電器、接觸器，因這類器件均帶有觸點(diǎn)，故應(yīng)用繼電器、接觸器作為控制設(shè)備的電力拖動系統(tǒng)又稱為有觸點(diǎn)系統(tǒng)。為提高系統(tǒng)工作的可靠性，近年來出現(xiàn)了以數(shù)字電路為主的無觸點(diǎn)系統(tǒng)。數(shù)字電路發(fā)展很快，先從分立元件發(fā)展到集成電路，現(xiàn)又發(fā)展到使用微型計(jì)算機(jī)控制的數(shù)字控制系統(tǒng)。本書以三相異步電動機(jī)控制及其電力拖動技術(shù)為重點(diǎn)，以繼電器、接觸器控制電路基本環(huán)節(jié)為主線，介紹了目前仍廣泛使用的典型設(shè)備的經(jīng)典電氣控制技術(shù)。
　　二、電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)的發(fā)展概況
　　1820年，奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)。1831 年，法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，其后，電動機(jī)和發(fā)電機(jī)的雛形出現(xiàn)了。從電機(jī)形成一個工業(yè)部門至今不過一百多年，但經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要使電機(jī)獲得迅速的發(fā)展。19世紀(jì)末期，電動機(jī)逐漸代替了蒸汽機(jī)，出現(xiàn)了電力拖動。在其初期，常以一臺電動機(jī)拖動多臺設(shè)備，或一臺設(shè)備上的多個運(yùn)動部件由一臺電動機(jī)拖動，稱之為集中拖動。為了滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要，在20世紀(jì)20年代出現(xiàn)了單獨(dú)拖動。為進(jìn)一步簡化機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)，更好地滿足生產(chǎn)機(jī)械各運(yùn)動部件對機(jī)械特性的不同要求，在20世紀(jì)30年代出現(xiàn)了多電動機(jī)拖動，即生產(chǎn)機(jī)械各運(yùn)動部件分別由不同電動機(jī)拖動，這使生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械結(jié)構(gòu)大為簡化。
　　隨著生產(chǎn)的發(fā)展，人們對上述單電動機(jī)拖動系統(tǒng)及多電動機(jī)拖動系統(tǒng)提出了更高的要求，例如：提高加工精度和運(yùn)行速度，快速啟動、制動及反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)很寬范圍內(nèi)的速度調(diào)節(jié)及整個生產(chǎn)過程的自動化等。要滿足這些要求，除改進(jìn)驅(qū)動裝置——電動機(jī)外，必須加裝自動控制設(shè)備，組成自動化的電力拖動系統(tǒng)。而這些自動化的電力拖動系統(tǒng)隨著自動控制理論的發(fā)展，半導(dǎo)體器件和電力電子技術(shù)的應(yīng)用，以及數(shù)控技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，正在不斷地完善。
　　電力拖動具有許多其他拖動方式無法比擬的優(yōu)點(diǎn)：啟動、制動、反轉(zhuǎn)和調(diào)速的控制簡單方便；快速性好，效率高；電動機(jī)的類型很多，具有各種不同的運(yùn)行特性，可滿足各類生產(chǎn)機(jī)械的要求；電力拖動系統(tǒng)各參數(shù)的檢測、信號的變換和傳送很方便，易于實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制等。因此，電力拖動成為現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)電氣自動化的基礎(chǔ)。
　　三、課程的性質(zhì)和任務(wù)
　　“電機(jī)與電氣控制技術(shù)”是鐵道供電技術(shù)、電氣工程及自動化、機(jī)電等專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。它由電機(jī)原理、電力拖動理論、牽引電機(jī)和電氣控制四部分內(nèi)容有機(jī)組合而成。在上述各專業(yè)的整個課程體系中，該課程起著承上啟下的作用。本課程的任務(wù)是使學(xué)生掌握相關(guān)的基本理論，學(xué)會分析運(yùn)算的基本方法與維修的技能，從而具有較高的專業(yè)技術(shù)應(yīng)用能力。
　　本教材在內(nèi)容上注重實(shí)踐與理論相結(jié)合、強(qiáng)電與弱電相結(jié)合、使用與維修相結(jié)合，加強(qiáng)了實(shí)踐教學(xué)和現(xiàn)場教學(xué)環(huán)節(jié)，加強(qiáng)了現(xiàn)代化教學(xué)手段的使用，突出了技能的培養(yǎng)，以求全面提高學(xué)生素質(zhì)，增強(qiáng)其適應(yīng)職業(yè)變化的能力。在搜集材料、討論編寫的過程中，我們注意做到：① 綜合是有機(jī)綜合，而不是內(nèi)容的簡單疊加，如將交、直流電機(jī)的電氣控制內(nèi)容與電力拖動的內(nèi)容融合到一起，更加便于讀者的學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)。② 簡化純理論性的原理敘述和公式推導(dǎo)，如交流繞組磁勢是時間、空間的變化函數(shù)，牽涉到分布系數(shù)和短矩系數(shù)等，不宜作過深介紹。③ 加強(qiáng)學(xué)習(xí)方法的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。特別是在教授該課程時，應(yīng)注意教會學(xué)生工程上的近似分析方法，正確處理嚴(yán)密的理論推導(dǎo)和合理的工程近似的關(guān)系。每一種具體的工業(yè)裝置，都受到許多條件的制約，因此必須將問題簡化，找出主要矛盾，運(yùn)用理論加以分析推導(dǎo)。如電機(jī)理論中許多公式的簡化、T 形等效電路等都做了這樣的處理。
　　本書由山東職業(yè)學(xué)院趙勇和湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院胡建平擔(dān)任主編，由包頭鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院祁瑒娟和昆明鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院吳曉燕擔(dān)任副主編。其中趙勇編寫了第一、三、五、七、九章，胡建平編寫了第六、八章，祁瑒娟編寫了第二章，吳曉燕編寫了第四章。山東職業(yè)學(xué)院高秀梅和包頭鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院張澤偉也參與了部分內(nèi)容的編寫及資料收集工作。
　　四川管理職業(yè)學(xué)院的程波在百忙之中認(rèn)真審閱了本書，并提出了寶貴的修改意見，在此表示誠摯的感謝。由于編者水平有限，書中難免有不妥之處，懇請讀者批評指正。
　　編 者
　　2016年10月