《飛機控制電機與電器》共10章,內(nèi)容包含控制電機與常用控制電器兩個部分,主要介紹航空用測速發(fā)電機、同位器、旋轉(zhuǎn)變壓器、伺服電動機、永磁無刷電動機、磁滯電動機、步進電動機和開關(guān)磁阻電動機的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、分析方法、運行性能、特性及其典型應用等。對于飛機中常用的低壓電器和可編程控制器PLC的基本結(jié)構(gòu)、原理及其使用特點也作了介紹!讹w機控制電機與電器》是航空電氣工程類本科教材,適用于自動化、電氣工程及其自動化等專業(yè)。其目的是使學生掌握飛機用控制電機和低壓控制電器的相關(guān)知識,并滿足后續(xù)課程學習的需要。亦可供相關(guān)專業(yè)的工程技術(shù)人員參考。
本書主要講述航空用各類控制電機的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、分析方法、運行性能、特性及其典型應用等,以及飛機常用低壓控制電器和可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)、原理及其使用特點,是本科自動化、電氣工程及其自動化,以及其它相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)基礎課。內(nèi)容上力求扼要實用,篇幅上力求剔繁化簡,文字上力求精煉易懂。
第1章 緒論
1.1 控制電機與電器的分類
1.1.1 控制電機的分類
1.1.2 控制電器的分類
1.2 控制電機與電器的發(fā)展概況
1.3 本書的結(jié)構(gòu)、各章節(jié)內(nèi)容
1.4 本課程的主要特點和學習方法
第2章 測速發(fā)電機
2.1 概述
2.2 直流測速發(fā)電機的輸出特性及誤差
2.2.1 輸出特性
2.2.2 輸出特性的誤差
2.3 直流測速發(fā)電機的性能指標和使用
2.3.1 直流測速發(fā)電機的主要性能指標
2.3.2 直流測速發(fā)電機的使用
2.4 直流測速發(fā)電機的應用及發(fā)展方向
2.4.1 直流測速發(fā)電機的應用
2.4.2 直流測速發(fā)電機的發(fā)展方向
2.5 交流異步測速發(fā)電機的結(jié)構(gòu)和工作原理
2.6 異步測速發(fā)電機的特性和主要技術(shù)指標
2.6.1 輸出特性和線性誤差
2.6.2 輸出相位移與相位誤差
2.6.3 剩余電壓Us
2.6.4 輸出斜率
2.7 異步測速發(fā)電機的使用和主要技術(shù)數(shù)據(jù)
2.7.1 異步測速發(fā)電機的使用
2.7.2 交流異步測速發(fā)電機產(chǎn)品型號和主要技術(shù)數(shù)據(jù)
2.8 交流伺服測速機組
小結(jié)
思考題
第3章 同位器
3.1 概述
3.2 單相同位器的基本結(jié)構(gòu)
3.2.1 定子
3.2.2 轉(zhuǎn)子
3.3 變壓器式同位器
3.3.1 變壓器式同位器工作原理的物理分析
3.3.2 變壓器式同位器的數(shù)學分析
3.3.3 變壓器式同位器的應用舉例
3.4 差動式同位器
3.4.1 變壓器式差動同位器同步傳輸系統(tǒng)的基本工作原理
3.4.2 差動式同位器同步傳輸系統(tǒng)的應用舉例
3.5 力矩式同位器
3.5.1 力矩式同位器的基本工作原理
3.5.2 電磁轉(zhuǎn)矩公式
3.6 無接觸式同位器
3.6.1 無接觸式同位器的結(jié)構(gòu)
3.6.2 無接觸式同位器的磁路系統(tǒng)
3.7 角位移信號轉(zhuǎn)換器
3.7.1 微動同位器
3.7.2 環(huán)形同位器
3.8 同位器的技術(shù)數(shù)據(jù)及使用
3.8.1 同位器的技術(shù)數(shù)據(jù)
3.8.2 同位器的使用
小結(jié)
思考題
第4章 旋轉(zhuǎn)變壓器
4.1 概述
4.1.1 旋轉(zhuǎn)變壓器的分類
4.1.2 旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)
4.2 余弦旋轉(zhuǎn)變壓器
4.2.1 空載運行時的情況
4.2.2 負載運行時的情況
4.2.3 原邊補償
4.3 正弦旋轉(zhuǎn)變壓器
4.3.1 空載運行時的情況
4.3.2 負載運行時的情況
4.3.3 副邊補償
4.3.4 反饋補償
4.4 Scott變壓器
4.5 線性旋轉(zhuǎn)變壓器
4.6 無刷旋轉(zhuǎn)變壓器
4.7 旋轉(zhuǎn)變壓器的應用
4.7.1 作測量元件
4.7.2 作解算元件
4.7.3 作反饋元件
4.8 旋轉(zhuǎn)變壓器的特性指標和技術(shù)數(shù)據(jù)
4.8.1 旋轉(zhuǎn)變壓器的主要特性指標及誤差范圍
4.8.2 旋轉(zhuǎn)變壓器的技術(shù)數(shù)據(jù)
小結(jié)
思考題
第5章 伺服電動機
5.1 概述
5.2 直流伺服電動機的結(jié)構(gòu)特點和控制方法
5.2.1 電樞控制直流電動機
5.2.2 磁場控制直流電動機
5.2.3 直流伺服電動機的動態(tài)特性和傳遞函數(shù)
5.3 直流伺服電動機的型號和額定值
5.3.1 直流伺服電動機的型號
5.3.2 直流伺月良電動機的額定值
5.4 低慣量直流伺服電動機
5.4.1 杯形轉(zhuǎn)子直流伺服電動機
5.4.2 印制繞組直流伺服電動機
5.4.3 無槽電樞直流伺服電動機
5.5 交流伺服電動機的結(jié)構(gòu)特點與工作特性
5.5.1 結(jié)構(gòu)特點
5.5.2 控制方式
5.5.3 兩相異步電動機的接線方法
5.5.4 兩相異步電動機的磁勢和轉(zhuǎn)矩
5.5.5 兩相異步電動機的特性
5.6 交流伺服電動機的主要性能指標和技術(shù)數(shù)據(jù)
5.6.1 兩相交流伺服電動機主要性能指標
5.6.2 交流伺服電動機的主要技術(shù)數(shù)據(jù)
5.7 力矩電動機
5.7.1 概述
5.7.2 直流力矩電動機
5.7.3 交流力矩電動機
5.8 交、直流伺服電動機的性能比較及應用
5.8.1 交、直流伺服電動機的性能比較
5.8.2 伺服電動機的應用舉例
小結(jié)
思考題
第6章 永磁無刷電動機
6.1 無刷直流電動機的工作原理和結(jié)構(gòu)
6.1.1 基本工作原理
6.1.2 基本結(jié)構(gòu)
6.2 無刷直流電動機的繞組
6.2.1 繞組聯(lián)結(jié)方式
6.2.2 各種繞組聯(lián)結(jié)方式的比較
6.3 無刷直流電動機的位置傳感器
6.3.1 光電式位置傳感器
6.3.2 霍耳磁敏位置傳感器
6.3.3 霍耳磁敏位置傳感器的選擇與使用
6.4 無刷直流電動機的基本方程和主要參數(shù)
6.4.1 基本方程
6.4.2 主要參數(shù)
6.4.3 無刷直流電動機的電樞反應
6.5 無刷直流電動機的驅(qū)動電路
6.5.1 正、反轉(zhuǎn)方法
6.5.2 由分立元件組成的三相全橋驅(qū)動電路
6.5.3 專用集成電路的驅(qū)動電路
6.6 五位置傳感器的無刷直流電機控制
6.7 永磁同步電動機
6.7.1 同步電動機工作原理
6.7.2 永磁同步電動機的結(jié)構(gòu)
6.7.3 永磁同步電動機驅(qū)動系統(tǒng)的速度控制方法介紹
6.8 基于DSP的永磁無刷電機控制
小結(jié)
思考題
第7章 磁滯電動機
7.1 磁滯電動機的結(jié)構(gòu)和基本工作原理
7.1.1 磁滯電動機的結(jié)構(gòu)
7.1.2 磁滯電動機的基本工作原理
7.1.3 磁滯角與磁滯轉(zhuǎn)矩
7.2 磁滯電動機的運行特性
7.2.1 磁滯轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系
7.2.2 渦流轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系
7.2.3 磁滯電動機的機械特性
7.3 磁滯電動機的技術(shù)發(fā)展
小結(jié)
思考題
第8章 步進電動機
8.1 反應式步進電動機的結(jié)構(gòu)特點和工作原理
8.1.1 步進電動機的結(jié)構(gòu)特點
8.1.2 步進電動機的工作原理
8.1.3 基本特點和公式
8.2 反應式步進電動機的運行特性與控制方法
8.2.1 步進電動機的運行特性
8.2.2 步進電動機的常用控制方法
8.3 其它類型的步進電動機
8.3.1 永磁式步進電動機
8.3.2 感應子式步進電動機
8.3.3 直線和平面步進電動機
8.4 步進電動機的型號選擇與使用
小結(jié)
思考題
第9章 開關(guān)磁阻電動機
9.1 開關(guān)磁阻電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理
9.1.1 基本結(jié)構(gòu)
9.1.2 工作原理
9.2 開關(guān)磁阻電動機的基本控制原理
9.2.1 恒轉(zhuǎn)矩區(qū)的電流斬波控制
9.2.2 恒功率區(qū)的角度位置控制
小結(jié)
思考題
第10章 常用控制電器
10.1 常用電磁式低壓控制電器
10.1.1 電磁鐵的基本原理
10.1.2 電接觸及滅弧工作原理
10.1.3 電磁式接觸器
10.1.4 電磁式繼電器
10.2 其它常用低壓控制電器
10.2.1 熱繼電器
10.2.2 中間繼電器
10.2.3 速度繼電器
10.2.4 開關(guān)(電門)
10.2.5 微動開關(guān)和終點開關(guān)
10.2.6 按鈕
10.2.7 電路保護設備
10.3 可編程控制器PLC
10.3.1 PLC的基本組成
10.3.2 PLC的工作原理
10.3.3 PLC的應用特點
小結(jié)
思考題
參考文獻
控制電機又稱為控制微電機,顧名思義,就是指用于控制系統(tǒng)中的容量和尺寸都比較小的電機。在自動控制系統(tǒng)中,控制電機可用來完成檢測、放大、作動、解算以及補償?shù)裙δ。如飛機航向系統(tǒng)中用到的同位器、陀螺系統(tǒng)中用到的力矩修正電動機等。它們的功率一般在幾毫瓦到幾百瓦,機殼外徑一般小于130mm,質(zhì)量從十幾克到幾千克。
控制電機作為自動控制系統(tǒng)中的元件,在飛機上得到了廣泛的應用,如自動駕駛儀、導航儀、導彈的制導、火炮的射擊控制、雷達的自動跟蹤等。它們有時用于開環(huán)控制系統(tǒng),有時用于閉環(huán)控制系統(tǒng)。有的用來測位移、轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速或角加速度,有的用來驅(qū)動其它部件,有的用來解算三角函數(shù),還有的用來積分或微分,進行系統(tǒng)調(diào)節(jié)規(guī)律的補償。
控制電器是根據(jù)外界特定的信號和要求,自動或手動接通和斷開電路,斷續(xù)或連續(xù)地改變電路參數(shù),實現(xiàn)對電路或非電路對象的切換、控制、保護、檢測、變換和調(diào)節(jié)的電氣設備,是飛機各電氣控制系統(tǒng)的重要組成部分。
1.1 控制電機與電器的分類
1.1.1 控制電機的分類
控制電機的種類很多,通常按其在控制系統(tǒng)中的作用不同,可分為信號控制電機和功率控制電機兩大類。
信號控制電機主要用于信號轉(zhuǎn)換,如把航向等角位移信號轉(zhuǎn)換成電信號的同位器和旋轉(zhuǎn)變壓器,把轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)換成電信號的測速發(fā)電機等,在自動控制系統(tǒng)中主要用作敏感元件、校正元件、阻尼元件和解算元件等。信號控制電機主要包括交、直流測速發(fā)電機,單相同位器和旋轉(zhuǎn)變壓器等。測速發(fā)電機可以把轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電信號,其輸出電壓與轉(zhuǎn)速成正比。同位器可以將發(fā)送機和接收機之間的轉(zhuǎn)角差轉(zhuǎn)換成與轉(zhuǎn)角差成正弦關(guān)系的電信號。旋轉(zhuǎn)變壓器的作用與同位器類似,但精度更高,其輸出電壓與轉(zhuǎn)子相對于定子的轉(zhuǎn)角成正弦、余弦或線性關(guān)系。