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石秋洁 著

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出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111110637

商品编码：29487858652

包装：平装

出版时间：2012-08-01

基本信息

书名：变频器应用基础

定价：21.00元

作者：石秋洁

出版社：机械工业出版社

出版日期：2012-08-01

ISBN：9787111110637

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.250kg

编辑推荐

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内容提要

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　　《变频器应用基础》主要讲解了变频器的基本结构、变频调速的基本原理，变频器的基本运行功能、参数预置和操作，变频器的安装、抗干扰处理，变频驱动系统的设计和典型应用实例。
　　本教材的特点是：本着原理定性讲，应用重点讲，操作现场讲的原则，从实用、实操的角度分析讲解，淡化理论，便于理解和接受。由于应用部分邀请了变频器应用专家编写，使该部分内容既新颖实用，又避免了理论计算。由于书后附有实验指导书，所以变频器的运行功能、参数预置和操作是结合实验来讲解的，故易于理解。附录中还介绍了简易实验台的制做方法。
　　《变频器应用基础》为高职高专中职电气、机电类专业的教材，中职学校亦可选用。其中“*”的章节可以略讲。本课程各专业可做考查课或选修课，学时为50左右，也可作为短期培训班的教材及供工程技术人员参考。

目录

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序
前言
章 电动机与电力拖动系统
节 异步电动机的结构及等效电路
第二节 异步电动机的电力拖动
第三节 负载的类型与电动机的运行
第四节 电力拖动系统的组成
小结
习题

第二章 变频器的基本原理及变频调速的特点
节 变频器的发展及应用
第二节 变频器的组成原理
第三节 变频与变压
第四节 变频后异步电动机的特性
小结
习题

第三章 变频器的功能及预置
节 变频器的控制模式
第二节 变频器的各种频率参数及预置
第三节 变频器的其他常见功能
第四节 变频器的保护功能
小结
习题

第四章 变频器的外接电路与操作
节 外接主电路与主要电器的选择
第二节 变频器的操作与运行
第三节 外接给定电路
第四节 外接控制电路
小结
习题

第五章 变频器的安装、调试及干扰的防范
节 变频器的安装及布线
第二节 变频器的功率因数和改善措施
第三节 变频器的抗干扰措施
第四节 变频调速系统的调试及常见故障
小结
习题

第六章 变频调速拖动系统的设计
节 设计变频调速拖动系统的基本要求
第二节 变频调速时电动机的有效转矩线
第三节 恒转矩负载变频调速系统的设计
第四节 恒功率负载变频调速系统的设计
第五节 二次方律负载变频调速系统的
设计
小结
习题

第七章 变频调速的应用实例
节 风机和空气压缩机的变频调速
第二节 水泵的变频调速，
第三节 多单元同步的变频调速系统
第四节 起重机械的变频调速
第五节 车床主轴的变频调速
第六节 龙门刨床的变频调速
小结
习题

实验指导书
实验一 变频器的面板操作及运行
实验二 变频器的外部运行、组合运行
实验三 变频器常用参数的功能验证
实验四 程序运行方式
实验五 多档转速的PLC控制

附录
附录A 简易实验台的制作
附录B 三菱FR-A540变频器简介
附录C 森兰变频器简介
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《精密传动：步进电机与伺服系统的深度解析》 简介 在现代工业自动化和精密机械控制领域，运动的精确性与可控性是衡量设备性能的关键指标。而步进电机与伺服系统，作为实现这种精确运动的两种核心技术，扮演着不可或缺的角色。《精密传动：步进电机与伺服系统的深度解析》一书，正是为了满足广大工程师、技术人员、学生以及对精密传动技术感兴趣的读者，对这两大驱动技术进行系统、深入学习的需求而精心编写。本书不涉及变频器这一电力电子器件的详细应用，而是将全部精力集中于步进电机和伺服系统的原理、结构、特性、选型、控制以及实际应用等方面，力求为读者构建一个清晰、完整且实用的技术知识体系。 本书特色与内容梗概 本书以严谨的学术态度和贴近实际应用的编写风格，将理论与实践相结合，深入剖析了步进电机和伺服系统的方方面面。 第一部分：步进电机原理与应用 1. 步进电机基础理论： 步进电机的工作原理：详细阐述了步进电机是如何通过脉冲信号驱动转子进行分步旋转的。我们将从最基本的永磁体步进电机、混合式步进电机入手，讲解定子线圈通电顺序与转子角度变化的关系。 步进电机的分类与结构：深入介绍各种类型的步进电机，包括永磁式、反应式、混合式以及混合式中的细分类型（如两相、五相）。对它们的结构组成（定子、转子、绕组等）进行详细解析，帮助读者理解不同结构带来的性能差异。 步进电机的电气特性：分析步进电机的相电压、相电流、相电阻、相电感等关键电气参数，以及它们如何影响电机的运行性能，如扭矩、转速、发热等。 步进电机的机械特性：重点探讨步进电机的静态扭矩（保持扭矩）、动态扭矩（失步扭矩）、空载启动频率、最大负载运行频率等机械特性参数，并绘制出典型的扭矩-转速曲线，帮助读者理解电机在不同工况下的表现。 步进电机的运行模式：详细介绍全步、半步、微步等不同的运行模式。特别是对微步细分技术进行深入讲解，分析其工作原理、如何通过电流控制实现更精细的步距角、以及微步模式对提高运行平稳性、降低噪声和分辨率的贡献。 2. 步进电机驱动与控制： 步进电机驱动器：全面介绍步进电机驱动器的基本构成和工作原理，包括其作为步进电机与微控制器之间的接口作用。重点讲解了电流环路、斩波方式（如快衰减、慢衰减）、以及驱动器如何实现电流的精确控制以达到设定的步距角。 驱动器选型要点：提供了详细的步进电机驱动器选型指南。根据电机参数（如相电流、相数、步距角）、工作电压、控制接口类型（如脉冲/方向、串行通信）以及应用环境的要求，指导读者如何选择合适的驱动器，以获得最佳的驱动效果和系统稳定性。 脉冲与方向控制：深入讲解最常见的步进电机控制方式——脉冲与方向信号。详细说明如何生成脉冲信号来控制旋转方向和步数，以及如何利用方向信号来设定旋转的 clockwise 或 counter-clockwise 方向。 串行通信控制：介绍基于RS-485、CAN总线等串行通信接口的步进电机控制方式。分析其优势，如简化布线、多轴同步控制等，并提供常用的通信协议和指令解读。 3. 步进电机的实际应用： 步进电机在数控机床中的应用：分析步进电机如何实现XYZ三轴的精密定位和直线运动，以及在加工精度、速度控制方面的要求。 步进电机在3D打印机中的应用：探讨步进电机在XYZ轴、挤出头等部件上的应用，强调其在层层堆叠、路径规划中的重要性。 步进电机在包装机械中的应用：讲解步进电机在分切、包装、灌装等环节的精确计量和运动控制。 步进电机在医疗设备中的应用：展示步进电机在注射泵、移液器、成像设备等对精度和可靠性要求极高的设备中的应用。 其他典型应用：还将涵盖机器人、自动化生产线、安防监控、光学仪器等多个领域的步进电机应用实例。 第二部分：伺服系统原理与应用 1. 伺服系统基础理论： 伺服系统的工作原理：深入解释伺服系统的核心——闭环反馈控制。详细阐述了伺服系统是如何通过编码器等反馈装置检测实际位置，并通过控制器与目标位置进行比较，产生误差信号，进而驱动电机进行精确调整的。 伺服电机的分类与结构：重点介绍直流伺服电机和交流伺服电机。对交流伺服电机的同步电机（如永磁同步电机PMSM）和异步电机进行详细解析，包括其定子绕组、转子结构（永磁体、笼型等）、以及电机本体的散热设计。 伺服电机的电气特性：分析伺服电机的相电压、相电流、反电动势、内阻、电感等关键电气参数，并解释其对电机动态性能的影响。 伺服电机的机械特性：探讨伺服电机的扭矩-转速特性曲线，与步进电机进行对比，分析伺服电机在高速、高动态响应方面的优势。 位置、速度、力矩控制模式：详细阐述伺服系统常见的控制模式。包括位置控制（Precision Positioning）、速度控制（Speed Control）和力矩控制（Torque Control），以及如何根据具体应用选择合适的控制模式。 2. 伺服系统组成与控制： 伺服驱动器：全面介绍伺服驱动器的功能和组成。重点讲解其作为伺服电机的大脑，如何接收上位控制器的指令，并根据反馈信号对电机进行精确的电流、电压、频率控制。 伺服驱动器的控制策略：深入讲解伺服驱动器内部的控制算法，如PID控制、模型预测控制等。分析如何通过调整PID参数（Kp, Ki, Kd）来优化系统的响应速度、稳定性和抗干扰能力。 反馈装置：详细介绍常用的位置反馈装置，如编码器（增量式、绝对式）、解析器等。分析它们的精度、分辨率、工作原理及在伺服系统中的作用。 伺服系统选型要点：提供详尽的伺服系统选型指南。基于负载特性（惯量、速度、精度要求）、电机功率、额定转速、电压等级、通讯接口类型、以及环境条件等因素，指导读者选择合适的伺服电机和驱动器组合。 伺服系统通信接口：介绍伺服系统与上位控制器之间常用的通信协议，如脉冲/方向（Pulse/Direction）、模拟量（0-10V, ±10V）、以及EtherNet/IP, PROFINET, SERCOS等工业以太网通信，并分析它们的特点和适用场景。 3. 伺服系统的实际应用： 伺服系统在工业机器人中的应用：分析伺服系统如何实现工业机器人手臂的六轴联动、高精度轨迹跟踪和灵活作业。 伺服系统在自动化生产线中的应用：讲解伺服系统在高速、高精度装配、搬运、检测等自动化环节的应用。 伺服系统在印刷设备中的应用：探讨伺服系统在卷筒印刷、平板印刷等设备的精确张力控制、套准控制和走纸速度控制。 伺服系统在包装与注塑机械中的应用：分析伺服系统如何实现注塑机的多轴同步、高精度定位以及节能运行。 伺服系统在精密测量与检验设备中的应用：展示伺服系统在三坐标测量机、光学扫描仪等设备中的微小位移控制和高精度定位。 其他典型应用：还将涵盖半导体制造设备、医疗影像设备、航空航天等高技术领域的伺服系统应用案例。 第三部分：步进电机与伺服系统的比较与集成 1. 步进电机与伺服系统的性能对比： 从开环与闭环控制、运行精度、动态响应、速度范围、扭矩特性、成本、易用性、抗干扰能力等多个维度，对步进电机和伺服系统进行详细的横向对比分析。 重点指出伺服系统在高速、高动态负载、以及需要精确闭环控制的应用场景下的优势，以及步进电机在成本敏感、低速、对精度要求相对宽松但要求高稳定性的应用场景下的优势。 2. 应用场景的选择策略： 基于前述的对比分析，为读者提供清晰的应用场景选择指导。明确指出在哪些情况下选择步进电机更为合适，在哪些情况下伺服系统是不可替代的选择。 讲解如何根据实际的负载特性、精度要求、预算以及系统复杂度来做出明智的决策。 3. 系统集成与调试要点： 接口与通信：如何将步进电机驱动器或伺服驱动器与PLC、单片机、工控机等上位控制器进行有效的接口连接和通信配置。 参数设置：详细讲解步进电机驱动器和伺服驱动器中的关键参数设置，如电流限制、微步细分（步进）、PID参数整定（伺服）、限位开关配置、回零程序等。 常见问题诊断与排除：总结步进电机和伺服系统在安装、调试过程中可能遇到的常见问题，如电机不转、丢步、抖动、过载、发热、定位不准等，并提供相应的诊断方法和解决方案。 本书目标读者 自动化工程师：需要设计、选型、调试和维护自动化生产线、机器人等设备。 机械工程师：在机械设计中需要集成精确传动部件，理解不同驱动器的选型依据。 电气工程师：需要理解电机驱动的原理、控制方式以及与PLC等控制器的接口。 技术院校学生：学习自动化、机电一体化、机械电子等专业的学生，掌握精密传动的基础知识。 DIY爱好者与创客：在进行3D打印机、CNC雕刻机、自动化项目开发时，需要深入了解电机驱动技术。 总结 《精密传动：步进电机与伺服系统的深度解析》一书，将以其全面、深入、实用的内容，为读者系统地讲解步进电机和伺服系统的技术奥秘。本书专注于这两大核心驱动技术，不包含变频器应用相关内容，致力于帮助读者精准掌握精密传动领域的关键技术，提升设计、开发与应用能力，为推动工业自动化和智能化发展贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常严谨、学术化，这在理论阐述上是优点，但在介绍最新技术趋势和前沿应用时，显得有些保守和滞后。我期望看到关于工业物联网（IIoT）背景下，变频器如何实现数据采集、远程监控和预测性维护的内容，这已经是当前智能制造领域的热点，但书中对这些新兴领域的关注度很低，似乎停留在上一个技术周期的技术水平上。此外，在对比不同拓扑结构（如多电平变频器）的优劣时，评价标准过于单一，没有充分考虑成本效益、功率密度和对电网侧谐波影响的综合评价体系。整体阅读下来，感觉这本书是一部扎实的基础参考书，但它未能展现出变频器技术在面向“工业4.0”转型中所展现出的巨大潜力和创新方向，略显沉闷和保守。

评分☆☆☆☆☆

我购买这本书的初衷是希望能深入理解向量控制（FOC）的底层算法及其在不同负载条件下的动态响应特性。然而，书中对FOC的介绍，大部分集中在基础的Clarke和Park变换上，对于如何有效处理电机参数摄动、如何实现高精度的转矩和磁链观测，尤其是弱磁升速阶段的控制策略，描述得比较模糊，更像是一种教科书式的复述，缺乏实际调试中遇到的疑难杂症和解决方案。比如，在实际应用中，零点漂移和SVPWM死区时间的补偿对控制精度的影响是至关重要的，但书中对此的讨论非常简略，没有提供有效的计算模型或修正方法。读完后，感觉自己对“如何让变频器跑得更平稳、更精准”这个问题，仍然没有得到实质性的解答，更像是在学习理论公式，而非掌握工程技能。

评分☆☆☆☆☆

这本书的介绍很吸引人，但实际读起来，我发现它更像是一本针对初学者的入门指南，对于那些已经对电力电子技术有一定了解，特别是对变频器控制原理和应用方面有深入探究需求的人来说，深度可能稍显不足。比如，在讲述空间矢量调制（SVM）时，篇幅相对较短，对于其背后的数学推导和不同调制策略之间的性能权衡讨论不够充分。我期望能在书中看到更多关于新型开关器件，比如SiC MOSFET在变频器中的应用案例和挑战，这部分在当前电力电子技术快速发展的背景下显得尤为重要，但书中涉及不多。再者，书中关于故障诊断和保护策略的介绍，更多停留在概念层面，缺乏实际工程案例的支持，比如如何利用电流、电压谐波信息进行早期故障预警，这些实战性的内容如果能增加，这本书的实用价值会大大提升。总的来说，它为入门者打下了不错的基础，但对于想成为专家的读者来说，可能需要再补充其他更专业的参考资料。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计和排版风格给人一种非常传统、略显陈旧的感觉，这或许能让一些老一辈的工程师感到亲切，但对于习惯了现代教材清晰逻辑和丰富图示的年轻读者来说，阅读体验上稍有欠缺。内容组织上，虽然覆盖了变频器的基本构成和工作原理，但前后章节之间的衔接略显生硬，部分章节的知识点跳跃性较大，比如从电机参数辨识突然跳到PID参数整定，中间缺乏必要的过渡和理论铺垫。我特别关注了关于谐波治理和电磁兼容性（EMC）的部分，发现这方面的论述相对保守，很多内容还是基于早期的技术标准，对于当今越来越严格的EMC要求，尤其是针对高频开关带来的共模干扰治理，这本书提供的解决方案显得有些力不从心。如果能加入更多关于现代变频器设计中如何兼顾性能与EMC的实例分析，相信对读者会更有启发性。

评分☆☆☆☆☆

从工程实践的角度来看，这本书的侧重点似乎更多地放在了对变频器“功能模块”的介绍上，而非“系统集成”和“现场维护”的经验分享。例如，在介绍变频器的常见故障码时，它列举了很多代码，但对于这些故障代码背后可能涉及的硬件层面原因（比如IGBT驱动电路的问题、电流采样回路的干扰等）的深入分析却非常有限。一个经验丰富的维修工程师，往往需要快速定位是软件参数设置问题，还是硬件元件损坏，这本书在这方面的指导性材料不足。如果能加入一些基于示波器波形分析的故障排查流程图，或者分享一些因特定环境因素（如高湿、高尘）导致的常见失效模式，对于现场工程师来说，无疑是更宝贵的财富。目前的叙述方式，更适合于在教室里讲解理论，而不是在车间里解决实际问题。