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第一篇 化工电气 1

第一章 电磁感应 1

第一节 电流的磁场 1

一、电流产生的磁场 1

二、右手螺旋定则 2

第二节 描述磁场的几个物理量 3

一、磁通量 3

二、磁感应强度 3

三、导磁系数（导磁率） 4

四、磁场强度 4

第三节 铁磁材料及其用途 5

第四节 磁场对载流导体的作用力 7

第五节 电磁感应 8

一、电磁感应现象 8

二、楞次定律及应用 9

三、法拉第电磁感应定律 10

第六节 自感、互感、涡流 10

一、自感现象 10

二、互感 11

三、涡流 12

第二章 交流电路 13

第一节 正弦交流电的产生 13

一、交流电和正弦交流电 13

二、正弦交流电的产生 13

第二节 正弦交流电的几个基本物理量 15

一、正弦量及其三要素 15

二、瞬时值、最大值和有效值 15

三、周期、频率和角频率 16

四、初相、相位、相位差 16

五、正弦量的表示法 17

第三节 几种简单参数的交流电路 18

一、纯电阻电路 18

二、纯电感电路 20

三、纯电容电路 21

四、交流电路中的功率 24

第四节 电阻和电感串并联 26

第五节 三相交流电路 27

一、三相交流电动势的产生和表示法 27

二、三相电源绕组的连接 29

三、三相电路中负载的连接 31

四、三相功率 33

第三章 工业电子学基础知识 34

第一节 半导体材料及其导电特性 34

一、半导体材料锗和硅的导电特性 34

二、PN结的单向导电性 35

第二节 二极管和直流电源 36

一、半导体二极管的结构和特性 36

二、二极管的参数 37

三、二极管整流的工作原理 38

四、直流电源 38

第三节 三极管和交流放大电路 40

一、半导体三极管的结构和类型 40

二、三极管的电流放大作用 41

三、三极管的特性曲线 42

四、三极管的各种工作状态 45

五、单管交流放大电路 46

六、多级放大器 48

第四节 场效应管和可控硅 49

一、场效应管的结构和特征 49

二、可控硅和可控整流 50

第五节 脉冲数字电路 51

一、概述 51

二、三极管工作在开关状态 52

三、脉冲数字电路的工作原理及应用 52

第四章 电气照明 54

第一节 电气照明的一般知识 54

一、电光源的分类及选择 54

二、照明种类 55

三、照明及照度标准 56

四、照明质量标准 58

第二节 照明灯具的选择 58

一、工厂灯具的型号意义 58

二、灯具的特征 59

三、灯具的选择 60

第三节 电气照明的配电系统 60

一、电气照明的供电方式 60

二、电压选择 61

三、布线方式 61

第四节 电气照明的控制线路 62

一、白炽灯的控制线路 62

二、日光灯的控制线路 63

三、探照灯、碘钨灯的控制线路 65

四、高压水银灯（汞灯） 65

五、高压钠灯的控制线路 66

六、氙灯的控制线路 66

第五节 绿色新光源 67

一、LED新光源 67

二 无极灯 70

第五章 变压器 72

第一节 概述 72

一、变压器的构造和铭牌数据 72

二、单相变压器的工作原理 74

第二节 三相变压器 77

第三节 特殊用途的变压器 80

一、自耦变压器 80

二、仪用互感器 80

三、电焊变压器 81

第六章 交流电动机 83

第一节 概述 83

一、交流电动机及类型 83

二、交流电动机的构造 83

三、旋转磁场 85

四、异步电动机工作原理 87

第二节 三相异步电动机 88

一、转差率 88

二、转子各参数与转差率的关系 89

三、三相异步电动机的电磁转矩 89

四、三相异步电动机的额定值 91

第三节 三相同步电动机 91

第四节 电动机的运行管理和维护 94

一、电动机的运行管理 94

二、电动机轴承的维护和润滑 95

第七章 三相交流电动机的控制 96

第一节 低压电器 96

一、开关 96

二、熔断器 98

三、交流接触器 98

四、按钮 98

五、热继电器 99

第二节 三相异步电动机开停的常见控制电路 101

一、点动控制线路 101

二、接触器自锁控制线路 101

三、具有过载保护的自锁控制线路 102

四、按钮连锁的正反转控制 103

五、接触器连锁的正反转控制 103

六、限位控制 105

七、自动循环控制 105

第三节 三相异步电动机的启动 105

一、全压直接启动 106

二、降压启动 106

三、软启动器启动 108

第四节 三相异步电动机的调速 108

一、变极调速 108

二、改变转差率调速 109

三、变频调速 110

第八章 电热设备 112

第一节 概述 112

第二节 电阻炉 113

一、结构 113

二、炉衬 115

三、炉子功率的确定 116

四、加热元件 117

第三节 感应炉 120

一、概述 120

二、无芯感应熔炼炉 122

三、有芯感应熔炼炉 123

四、感应炉工频电源主回路 124

五、感应炉的导线 126

第四节 电伴热 126

第九章 电气测量指示仪表 129

第一节 概述 129

一、仪表的分类 129

二、仪表的级别 129

三、电工仪表常用符号及其意义 130

四、仪表的灵敏度及仪表常数 132

第二节 磁电系仪表 132

一、磁电系仪表的原理与结构 132

二、磁电系仪表的应用 133

第三节 电磁系仪表 135

一、电磁系仪表的原理与结构 135

二、电磁系仪表特点及应用 136

三、电磁系钳形表 137

第四节 电动系仪表 138

一、原理与结构 138

二、电动系仪表的特性与应用 138

三、电动系功率表 139

四、功率因数表 140

第五节 感应系仪表 141

一、结构原理 141

二、感应系仪表的特征 141

三、瓦时表 141

第六节 万用表 145

一、结构特点 145

二、使用万用表应注意的问题 145

第十章 化工企业供电 147

第一节 发电和输电 147

一、发电概述 147

二、输电概述 148

第二节 化工企业供电 150

一、化工企业供电特点 150

二、化工企业供电 150

三、UPS 153

第十一章 电气安全 155

第一节 人身触电的危害及触电方式 155

一、电流对人体的危害 155

二、人体电阻 156

三、安全电压 157

四、触电方式 157

第二节 绝缘、屏护和间距 158

一、绝缘 158

二、屏护 161

三、间距 161

第三节 接地和接零 166

一、接地和接零的类型、特点及作用 166

二、接地装置的选择 168

三、接地装置的安装 169

第四节 配电系统的接地制式 171

一、TN系统 171

二、TT系统 172

三、IT系统 173

第五节 静电的危害和防护 174

一、静电的产生和特点 174

二、静电的危害 175

三、静电的防护 176

第六节 防雷保护 178

一、概述 178

二、防雷装置 179

三、避雷装置的材料及安装 181

四、防雷措施 183

第七节 电气防爆 186

一、电气设备的防爆原理 186

二、爆炸性气体环境 186

三、爆炸性粉尘环境 189

四、火灾危险场所 190

第二篇 化工仪表 193

第十二章 化工自动化基本知识 193

第一节 化工自动控制系统的组成及分类 193

一、化工生产过程的控制 193

二、自动控制系统的组成 195

三、自动控制系统的分类 198

第二节 自动控制系统的过渡过程及其质量指标 198

一、系统的静态、动态和干扰作用 198

二、自动控制系统的过渡过程及其质量指标 200

第三节 化工自动化仪表简介 202

一、自动化仪表的分类 202

二、常用的自动化仪表 202

第十三章 化工生产过程参数检测及仪表 204

第一节 概述 204

一、测量过程及测量误差 204

二、精度等级、变差和灵敏度 205

三、检测仪表的组成 206

第二节 温度检测及仪表 206

一、概述 206

二、常用测温元件及变送器 208

三、常用温度显示仪表 215

四、温度仪表的选择及安装 227

第三节 压力检测及仪表 228

一、概述 228

二、常用测压方法及仪表 229

三、压力检测仪表的选择及安装 236

第四节 流量检测及仪表 238

一、概述 238

二、节流式流量计 239

三、其他检测方法简介 249

第五节 物位检测及仪表 253

一、概述 253

二、常用的液位检测仪表 254

三、其他物位计简介 260

第六节 过程分析仪表 262

一、概述 262

二、热导式分析器 264

三、热磁式氧分析器 265

四、氧化锆氧分析器 266

五、工业电导仪 278

六、pH值测定仪 279

七、红外线气体分析器 282

八、工业气相色谱仪 284

第七节 可燃气体报警器和火灾报警器 286

一、有毒、可燃气体报警器 286

二、火灾报警系统 290

第十四章 对象特性 293

第一节 概述 293

第二节 对象的动态特性曲线 293

第三节 描述对象特性的三个参数 294

一、放大系数K及其对控制过程的影响 294

二、时间常数T及其对控制过程的影响 295

三、滞后时间τ及其对控制过程的影响 296

第十五章 控制规律和调节器 299

第一节 双位调节 299

第二节 比例调节 301

一、比例调节规律及其特点 301

二、比例度 304

三、比例度对调节过程的影响 305

第三节 比例积分调节 306

一、积分作用的特点 307

二、比例积分调节作用 308

第四节 比例微分调节 310

一、微分调节规律的特点 310

二、比例微分调节 311

三、比例积分微分调节 312

四、调节器简介 314

第十六章 调节阀 318

第一节 气动薄膜调节阀的特性及选型 318

一、气动薄膜调节阀结构和工作原理 318

二、调节阀的主要类型 319

三、调节阀的流通能力与流量特性 322

四、调节阀的选择 325

第二节 阀门定位器 326

一、阀门定位器的工作原理 326

二、阀门定位器的作用 326

第三节 电动调节阀 327

一、电动调节阀概述 327

二、电动调节阀结构及工作原理 327

第十七章 简单控制系统 329

第一节 简单控制系统的构成 329

一、简单控制系统的构成 329

二、被控参数的选择 329

三、操作变量的选择 330

四、滞后对控制过程的影响 330

五、调节器控制规律的选择 331

六、调节器参数的工程整定 331

第二节 简单控制系统的投运 333

一、投入运行前的准备工作 333

二、控制系统的投运 335

第三节 常见化工单元的控制方案 337

一、流量控制系统 337

二、温度控制系统 338

三、精馏塔的控制 339

第十八章 复杂控制系统 341

第一节 串级系统 341

一、概述 341

二、串级控制系统构成 342

三、串级控制系统特点 344

四、调节器正、反作用的确定 344

第二节 其他复杂控制系统 345

一、均匀控制系统 345

二、比值控制系统 346

三、三冲量控制系统 347

第十九章 计算机控制系统 350

第一节 计算机控制系统简介 350

一、概述 350

二、计算机控制系统的构成 350

三、计算机控制系统的分类 352

第二节 集散控制系统 354

一、集散控制系统（DCS）的特点 354

二、集散控制系统的构成 355

第三节 集散控制系统举例 359

一、美国霍尼韦尔（Honeywell）公司的TDC 3000系统 359

二、美国霍尼韦尔公司的TPS系统 361

三、日本横河（Yokogawa）公司的CENTUM系统 367

四、日本横河公司的CS 3000系统 370

第四节 可编程逻辑控制器和紧急停车系统 374

一、可编程逻辑控制器 374

二、紧急停车系统 376

第二十章 自动信号报警与连锁保护系统 379

第一节 概述 379

一、自动信号报警系统的基本工作状态 380

二、自动信号连锁图常用符号 380

第二节 自动信号报警回路与连锁保护系统 380

一、自动信号报警回路 380

二、连锁保护回路 381

三、自动信号连锁在生产过程中的应用 381

第二十一章 旋转机械状态监测系统 386

一、旋转机械状态监测系统的基本概念 386

二、乙烯装置压缩机机组采用Bently 3300监测系统简介 387

思考题 390

习题 414

习题解答 425