正版 电气传动自动化技术手册(第3版)(精) 天津电气传动设计研究

第3版序言
第2版序言
第1版序言
第1章常用设计数据与技术标准1
11常用标准目录1
12常用术语16
13计量单位24
131国际单位制(SI)(摘自GB
3100—1993)24
132电学、磁学单位和常用单位
及其换算25
14物理量和下角标符号30
141常用物理量符号30
142推荐的下角标符号30
15优先数和优先数系31
151优先数系的基本系列和补充系列
(摘自GB/T 321—2005)31
152用于电阻、电容参数的E
系列33
16常用电气简图用图形符号34
17项目代号与文字符号61
171项目代号组成(摘自GB/T 5094
—2002)61
172文字符号(摘自GB/T 50942
—2003)82
18电气制图(摘自GB/T 69881
—2008)90
181信息表达规则90
182简图总则95
183概略图107
184功能图109
185电路图110
186接线图118
187布置图122
19设计选用参数125
191标准电压(摘自GB/T 156—
2007)125
192标准电流(摘自GB/T 762—
2002)127
193标准频率(摘自GB/T 1980—
2005)127
194电气设备安全设计导则
(摘自GB/T 25295—2010)128
195电击防护(摘自GB/T 17045—
2008)148
196电气绝缘(摘自GB/T 11021—
2007和GB/T 169351—2008)163
197外壳防护等级(IP代码)
(摘自GB 4208—2008)178
110电气控制设备的通用要求(摘自GB/T
3797—2005)180
1101正常使用条件180
1102一般要求181
1103性能指标181
1104冷却182
1105电气间隙与爬电距离182
1106绝缘电阻与介电性能182
1107温升183
1108保护184
1109控制电路185
11010控制柜(台)185
11011EMC试验186
111用半导体电力变流器的直流调速
电气传动系统额定值的规定(摘自
GB/T 38861—2001)187
1111额定值187
1112非重复负载工作制的工作制
等级196
1113晶闸管装置的试验196
112交流电动机电力电子软起动装置
(摘自JB/T 10251—2001)196
1121术语196
1122技术参数197
1123一般要求198
1124电气间隙与爬电距离198
1125绝缘电阻与介电强度199
1126温升199
1127外壳保护199
1128安装与接地200
1129噪声200
11210冷却200
11211电气性能指标200
113低压直流调速电气传动系统额定
值的规定(摘自GB/T 126681
—2002)205
1131术语205
1132功能特性205
1133使用条件206
1134额定值208
1135性能要求211
1136安全和警告标志214
114低压交流变频电气传动系统额定值
的规定(摘自GB/T 126682—
2002)214
1141术语214
1142功能特性215
1143使用条件215
1144额定值215
1145性能要求216
1146安全和警告标志218
1147常用的控制方案218
115调速电气传动系统的电磁兼容
(摘自GB/T 126683—2003)221
1151抗扰度要求221
1152发射要求227
116交流电压1000V以上但不超过35kV
的交流调速电气传动系统额定值的
规定(摘自GB/T 126684—2006)233
1161电气传动系统拓扑结构概述233
1162使用条件235
1163额定值239
1164控制性能要求243
1165PDS的主要部件248
1166PDS集成要求256
117特种环境设备的要求262
1171船用设备(摘自GB/T 47986—
1996)262
1172热带用设备(摘自JB/T 4159—
1999)266
第2章电气传动系统方案及电动机
选择270
21电气传动系统的组成270
211电动机270
212电源装置273
213电气传动控制系统273
22生产机械的负载类型及生产机械和
电动机的工作制274
221生产机械的负载类型274
222生产机械的工作制275
223电动机的工作制275
23电动机的选择280
231直流与交流电动机的比较280
232交流电动机的选择281
233直流电动机的选择283
234电动机结构型式的选择283
235电动机的四种运行状态284
236常用电动机的性能及适用
范围284
237电动机的功率计算及校验287
24典型生产机械的工艺要求及电气
传动系统方案的选择301
241风机和泵类301
242球磨机和磨类301
243简单调速类302
244稳速类302
245多分部(单元)速度协调类302
246宽调速类303
247快速正反转类303
248随动(伺服)类304
249提升机械类304
2410张力控制类305
2411高速类305
第3章电力电子器件与电源306
31电力电子器件306
311不可控型器件308
312半控型器件310
313全控型器件316
314智能功率模块(IPM)324
315集成门极换向晶闸管(IGCT)327
316注入增强栅晶体管(IEGT)331
32移相控制336
321对晶闸管移相触发器的技术
要求336
322常用的晶闸管移相触发集成
电路337
323触发脉冲的功率放大电路340
324触发脉冲的隔离341
33整流电源343
331常用整流电源线路343
332常用整流电源线路计算公式344
34大电流整流电源345
341同相逆并联技术346
342大电流二极管整流电源347
343大电流晶闸管整流电源348
344多台整流电源并联技术350
345并联整流电源中的动态环流351
346整流电源网侧线电压U1的
估算352
347整流器件选择353
348桥臂整流器件并联数n353
349快速熔断器的选择354
3410三相五柱变压器355
参考文献356
第4章调速技术基础358
41调速系统分类和系统指标358
411调速的分类358
412调速系统的静态指标359
413调速系统的动态指标360
42模拟控制和数字控制360
421离散和采样360
422连续变量的量化361
423增量式编码器脉冲信号的
量化362
424电压、电流等模拟量的量化364
425模拟和数字调节器366
426模拟和数字斜坡给定
(给定积分)369
427开环前馈补偿(预控)372
43数字控制器373
431对数字控制器的要求373
432常用微处理器和控制芯片374
433专用数字控制器和通用数字
控制器376
44调速系统中的信号检测377
441电流、电压测量377
442转速和位置测量382
第5章电动机的电器控制385
51电动机的起动、制动及保护385
511电动机的起动385
512电动机的制动402
513电动机的保护409
514智能型电动机控制器413
52电器的选择414
521隔离器、刀开关414
522低压断路器416
523接触器437
524热继电器443
525控制与保护开关电器445
526熔断器447
527继电器453
528主令电器458
529电磁执行机构460
5210电气安装附件461
5211电力网络仪表462
53控制设备463
531控制设备概述463
532基本定义及要求463
533电动机控制中心的选用465
第6章直流传动系统469
61直流电动机的调速系统469
611直流电动机的调速原理469
612发电机电动机组调速系统473
613斩波器调速系统475
614晶闸管变流器的主电路方案481
615晶闸管变流器可逆系统的控制
方案487
62晶闸管变流器主电路参数计算495
621变流器的基本参数495
622变流变压器的计算502
623晶闸管的选择方法508
624直流回路电抗器的选择和计算625晶闸管变流装置的保护522
626大功率传动用晶闸管及整流装置
产品系列532
63直流调速系统的数字化540
631微机数字控制系统的特点540
632软件结构和基础原理544
633微机数字控制装置的工程实现
方法547
634模板型多处理器的数字控制550
参考文献552
第7章交流调速传动系统553
71交流调速的引言及分类553
711引言——交流调速和直流调速553
712交流调速系统分类554
72交流调速用电力电子装置554
721不可控整流器和可控整流器555
722晶闸管交流调压器557
723脉宽调制(PWM)变流器基础557
724用于调速系统的PWM变流器559
73定子侧交流调速系统564
731定子调压调速系统564
732大功率交交变频调速系统
(CC)566
733晶闸管负载自然换相电流型
交直交变频调速系统573
734定子侧低压电压型交直交
变频调速系统578
735定子侧中压交直交变频调
速系统588
736永磁同步电动机、永磁无刷直
流电动机和开关磁阻电动机调
速系统596
74转子侧和转子轴上交流调速系统600
741转子侧串级调速系统和双馈调
速系统600
742转子轴上交流调速系统604
75定子侧变频调速控制系统605
751标量V/F控制系统(压频比
控制)605
752高性能交流调速基础606
753交流电动机的矢量控制(VC)
系统611
754异步电动机的直接转矩控制
(DTC)系统616
755无编码器的异步电动机高性能
调速系统618
756高性能调速系统的两个问题618
参考文献619
第8章典型控制系统方案620
81轧钢机辊道多电动机传动控制系统620
811辊道传动的工艺特点620
812辊道电动机容量的计算620
813变频传动系统供电装置的容量
选择622
814辊道变频传动系统的工程计
算实例623
82卷取开卷传动张力控制系统629
821张力控制系统的一般工作
原理629
822间接张力控制和直接张力
控制632
823轧机卷取机张力控制系统
的应用实例633
83起停式飞剪的快速起停控制系统637
831飞剪控制系统的组成637
832剪刃位置控制和对飞剪工
艺要求638
833起停式飞剪的快速响应和起停
控制641
834实现更高控制功能的其他方法641
84轧钢机压下的位置控制系统642
841位置控制系统的基本组成642
842位置控制规律和理想定位
过程的控制算法643
85双电枢及多电动机传动控制系统646
851双电枢或同轴串联的双电动机
传动控制系统647
852同轴多台电动机传动控制
系统648
86多点传动电气同步控制系统648
861多点传动系统电动机电枢
串联与并联648
862多点传动系统的主从控制650
863单辊传动系统中的负载平衡
控制650
参考文献653
第9章电气传动控制系统的综合654
91电气传动控制系统的性能指标654
911阶跃给定信号响应指标654
912斜坡给定信号响应指标655
913阶跃扰动信号作用下的指标655
92工程综合方法656
921调节器传递函数656
922系统传递函数的简化方法657
923模型系统设计658
93直流电气传动系统的分析综合660
931晶闸管变流器的传递函数660
932直流电动机的传递函数660
933直流电动机调速系统的综合663
94交流电气传动系统的分析综合665
941同步电动机交交变频调速系统666
942异步电动机交直交电压型
PWM通用变频调速系统670
95工程设计举例672
951基本参数672
952电枢电流环672
953速度调节环673
参考文献674
第10章电气传动装置675
101西门子全数字直流调速装置
(SIMOREG6RA70)675
1011技术规格和产品数据675
1012硬件设备组成和系统框图680
1013动态过载能力的计算681
1014系统集成及可选件685
1015直流驱动装置EMC的安装
导则和干扰抑制689
102西门子SIMOVERT 6SE70系列变
频器692
1021技术规格和产品数据692
1022硬件设备的组成和系统框图697
1023变频器和逆变器的过载能力702
1024变频调速系统的制动方案703
1025系统集成和可选件711
1026串行接口与通信716
1027变频器和逆变器的干扰和
抑制723
103多处理器微机控制系统727
1031机箱和处理器模板727
1032接口模板和数据传输通信
单元733
1033编程设备和人机接口装置750
1034系统软件功能块751
1035SIMADYN D控制系统配置
举例807
参考文献809
第11章电气传动装置的谐波治理
和无功补偿810
111概论810
1111谐波对公用电网的影响810
1112公用电网对谐波的限制810
1113功率因数和无功功率对公用
电网的影响813
1114公用电网对功率因数和无功
功率的要求813
112谐波电流计算814
1121直流传动整流装置的谐波
电流814
1122交交变频器的谐波电流816
1123电压源交直交变频器的谐
波电流817
1124TCR或TCT补偿装置的谐波
电流818
1125谐波电流计算实例819
113功率因数计算821
1131功率因数和无功功率的定义821
1132直流传动整流装置的功率
因数822
1133交交变频器的功率因数824
1134电压源交直交变频器的功率
因数827
114谐波治理的方法828
1141无源滤波828
1142有源滤波830
115无功补偿的方法833
1151静态无功补偿834
1152动态无功补偿835
116滤波及无功补偿装置参数计算
实例839
1161滤波兼静补装置计算实例839
1162动态无功补偿装置计算实例851
参考文献862
第12章基础自动化864
121概述864
1211工业自动化系统及其结构864
1212基础自动化系统的特点864
1213基础自动化系统的任务865
122工业控制计算机865
1221工业控制用计算机分类865
1222工业控制计算机的特点867
1223工业控制计算机实时操作
系统868
1224Windows872
123可编程序控制器875
1231可编程序控制器的构成和工
作原理875
1232可编程序控制器组态877
1233编程语言877
1234数据通信880
1235选型与常用机种881
124数据通信和网络885
1241基本概念885
1242网络体系结构890
1243传输介质897
1244网络连接设备与技术898
1245互连模式901
125现场总线902
1251概述902
1252现场总线的特点904
1253现场总线的标准905
1254几种电气传动自动化系统常
用的有影响的现场总线简介907
126以太网912
1261以太网特点913
1262以太网介质访问控制
CSMA/CD915
1263以太网的构成917
127监控组态软件919
1271监控组态软件的发展919
1272监控组态软件的构成与功能920
1273常用人机接口设备928
1274常用监控组态软件929
128应用示例929
1281热轧带钢轧机控制系统929
1282板带加工线电气传动自动化
系统934
1283大型热带钢轧机的多级分布
式计算机控制系统937
参考文献942
第13章电磁兼容性与可靠性943
131电磁兼容性概述943
1311静电放电944
1312辐射电磁场946
1313电快速瞬变脉冲群947
132抗干扰技术951
1321抗干扰设计的基本原则952
1322噪声的分类952
1323噪声的传递方式954
1324抗干扰的基本措施955
1325抗干扰设计的检查细则955
133常见噪声的抑制957
1331电网噪声的抑制957
1332直流电源噪声的抑制964
1333静电放电噪声的抑制964
1334模拟电路噪声的抑制966
1335数字电路的抗干扰设计968
134设备的安装技术972
1341设备的内部装配要求972
1342设备的外部安装要求973
1343系统的接地技术974
135可靠性980
1351可靠性工程的任务980
1352可靠性的指标981
1353系统可靠性的预计987
1354冗余系统991
1355提高设备可靠性的措施993
参考文献996
第14章电控设备的安装和调试997
141电控设备检验的依据标准987
142电控装置的安装997
1421安装的一般规定997
1422外部配线998
1423接地1001
143电控设备现场调试1004
1431电控设备的调试导则1004
1432自动化设备的现场调试1006
1433直流调速装置的现场调试1012
1434交流调速装置的现场调试1024
1435电源设备的调试1037
参考文献1042
第15章电气传动的工业应用1043
151石化工业1043
1511石油工业钻井机械1043
1512管线1053
1513石油精炼1054
152采矿1055
1521矿井提升机电气传动装置
概况1055
1522提升机对电控装置的要求1056
1523提升机直流发电机电动机
传动系统1059
1524晶闸管变流装置供电的传动
系统1059
1525无功补偿及谐波滤波器1066
1526交流传动系统1068
1527提升机的综合自动化控制1071
153钢铁工业1073
1531钢铁工业概况1073
1532高炉炼铁1074
1533轧钢1083
154有色金属1101
1541电解电源概述1101
1542电解电源的选择与控制1102
155港口及起重机械1107
1551港口机械概况1107
1552港口机械设备电气传动及自
动化技术1112
1553自动化系统1115
1554港口设备综合管理自动化
系统1117
1555起重机械1118
156供水系统及污水处理系统1127
1561污水处理系统1127
1562网络选择1130
1563PLC的选择1135
1564中央控制室及上位监控软件1136
1565自控产品选型中的注意点1137
1566欧姆龙公司近几年来在水处理
行业的业绩列举1138
157风洞控制系统1139
1571概述1139
1572低速风洞的结构和动力控制系
统1141
1573高焓高超音速风洞及其动力控
制系统1145
1574风洞控制系统的特点1148
参考文献1150
附录部分电气设备生产企业介绍

天津电气传动设计研究所编著的《电气传动自动化技术手册(第3版)》具有很高的学术价值和使用价值，符合“大力节约能源、加快建设资源节约型、环境友好型社会”的基本国策。本手册既可供从事电力电子技术、电气传动与控制自动化技术领域研究和开发的科研人员、企业领导和管理人员阅读，亦可作为高等院校相关专业师生的参考用书。希望本手册能为广大读者在理论分析和实际应用中提供一些帮助。