电机与控制（第4版）

“电工学”课程是高等学校本科非电类工科专业的重要技术基础课，涵盖了电气工程和电子信息工程的基本内容。为适应高等教育改革与发展的需要，新工科建设的需求，中国高等学校电工学研究会对《“电工学”课程教学基本要求》进行了修订，并由*高等学校教学指导委员会发布。电机及其控制是四个教学模块之一，在电工学的课程体系中，可以说是“真正的”电工学的内容，因而具有重要的地位。
电机及其控制的主要内容可分为两大模块：一个模块是机电转换模块，包括电磁场基本理论，机电能量转换的基本理论，常用机电能量转换器如变压器、电动机、发电机的基本原理；另一模块是电气控制模块，包括继电接触控制和可编程序控制器的基本原理、设计方法和应用。
在2016年6月出版的《电机与控制（第3版）》中，针对磁场在机电能量转换中的作用和地位，建立了均匀线性磁路的模型，并以此处理磁体结构中电磁力计算问题，回答了常用电器如电磁阀、继电器、接触器、电动机等力和力矩产生等基本问题，作者自认为是本书的特色之一。
在本书第3版的撰写过程中，Siemens公司已推出新一代可编程序控制器，因本校实验室建设的进度安排，未能及时跟进。购买新系列的PLC计划2018年获批，并于2019年年底进入实验室。国际电工委员会（IEC）于2003年开始发布推广的IEC 61131标准以及等同的中国国家标准GB/T 15969，受到市场上主流PLC生产厂商的重视和接受，遵循IEC 61131-3标准设计的PLC编程软件和编程语言现已成为市场的主流和标准。有鉴于此，借新PLC设备之东风，全面改写以电动机为主要控制对象的继电接触控制和PLC控制，形成一套系统的分析和设计方法的想法，不可抑制地浮现。这个统一的分析和设计方法就是IEC 61131-3中作为PLC公共元素的顺序功能图（SFC）。具体处理上，在继电接触控制部分，将SFC作为控制功能的分析、描述工具；在PLC编程部分，按照SFC进行梯形图编制程序。其效果如何，留待读者评鉴，并提出宝贵意见。

本书在第三版的基础上，继续遵循原版教材通俗易懂、由基础到应用的特点，增加了新型电机的介绍，对继电接触控制和可编程序控制器按统一方式进行处理，着重强调与数字电路的联系，以新型PLC S7-1200系列为例讲解符合IEC61131-3的编程方法，使全书内容更丰富、饱满，以适应新形势的要求。 
本书共分7章，分别介绍了磁路及其电磁力、变压器、直流电机、三相异步电动机、其他类型电机、电动机的电器控制、可编程序控制器原理与应用、电工与电子系统、EDA软件等。
本书可与《电路和电子技术》教材配套使用，作为高等学校非电类本科生“电工和电子技术（电工学）”课程的教材，或供其他专业选用，也可供有关的工程技术人员自学和参考。 

王勇，工学博士，就职于北京理工大学信息与电子学院电工与电子实验教学中心，从事电工和电子技术本科教学20年，参编或主编相关教材多部。

第1章　磁路 001
1.1　电和磁 001
1.2　安培定律 005
1.3　磁路和磁路欧姆定律 008
1.4　磁性材料和B - H特性曲线 017
1.5　机电能量转换 020
习题 027

第2章　变压器 031
2.1　变压器的结构和工作原理 031
2.2　理想与非理想变压器 039
2.3　变压器的额定值 040
2.4　绕组的同名端及绕组的串联和并联 043
2.5　三相变压器 045
2.6　自耦变压器与电流互感器 046
习题 049

第3章　电机概述与直流电机 052
3.1　电机概述 052
3.2　直流电机 060
3.3　直流发电机 063
3.4　直流电动机 065
习题 068

第4章　交流异步电动机 069
4.1　三相异步电动机的结构 069
4.2　三相异步电动机的型号与主要技术数据 071
4.3　三相异步电动机的工作原理 073
4.4　三相异步电动机的功率与转矩 082
4.5　三相异步电动机的使用 089
4.6　三相异步电动机的选择 098
习题 099

第5章　其他类型电动机 102
5.1　单相异步电动机 102
5.2　直线异步电动机 107
5.3　永磁直流电动机 112
5.4　控制电机 113
习题 123

第6章　电动机的电气控制 125
6.1　常用低压电器 125
6.2　顺序功能图简介 137
6.3　控制线路的基本环节和典型控制线路 145
6.4　实际机床控制线路举例 156
6.5　继电器控制线路的一般设计原则 158
6.6　常用电气元件的选择 160
习题 161

第7章　可编程序控制器的原理及应用 165
7.1　概述 165
7.2　可编程序控制器的基本结构和工作原理 167
7.3　S7-1200 CPU的数据存储、存储区、I/O和寻址 172
7.4　可编程序控制器的基本指令 176
7.5　编程方法与实例 204
习题 226

第8章　电工与电子系统 230
8.1　电工与电子系统概论 230
8.2　温度测量控制系统 231
8.3　传统继电接触控制系统的PLC现代化改造 235
8.4　PLC控制的双坐标运动系统 248
8.5　基于工业控制计算机的剑杆织机控制系统 251
8.6　与电话机并行使用的多功能电路 255
8.7　浴室灯的自动控制电路 256

第9章　EDA软件Altium Designer简介 258
9.1　Altium Designer Summer 09简介 258
9.2　Altium Designer Summer 09操作环境介绍 262
9.3　电路原理图设计 264
9.4　混合信号电路仿真 270
9.5　PCB设计简介 281

参考文献 291