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绪论1

I.1 学习目标1

I.2 什么是电1

I.3 元素与原子1

I.3.1 自由电子2

I.3.2 电流2

I.3.3 能量2

I.4 电工材料2

I.4.1 导体2

I.4.2 绝缘体3

I.4.3 半导体3

I.5 发电4

I.6 电压与电流7

I.6.1 电阻8

I.6.2 导线规格9

I.6.3 铜导线与铝导线的对比10

I.6.4 电路11

I.7 欧姆定律12

I.8 功率13

I.9 电的测量14

I.9.1 仪表14

I.9.2 其他类型的仪表19

I.10 电能控制20

I.10.1 开关20

I.10.2 螺线管23

I.10.3 继电器23

I.10.4 二极管24

I.11 电阻24

I.12 思考题26

第1章 工具与设备27

1.1 学习目标27

1.2 手工工具27

1.2.1 螺钉旋具27

1.2.2 钳子28

1.2.3 锤子29

1.2.4 钢锯29

1.2.5 扳手30

1.2.6 螺母旋具31

1.2.7 轴承和衬套工具32

1.2.8 无焊接插件紧线钳32

1.2.9 电烙铁32

1.3 焊枪33

1.3.1 线规33

1.3.2 熔丝拔钳33

1.3.3 转速计33

1.3.4 出坯杆34

1.3.5 穿线器34

1.3.6 电缆剥线钳34

1.3.7 电缆剪34

1.3.8 电工刀35

1.3.9 其他工具35

1.4 电动工具35

1.4.1 便携式电流表和电压表35

1.4.2 兆欧表35

1.4.3 电压检测器36

1.4.4 万用表36

1.4.5 数字逻辑探针36

1.4.6 连通测试仪38

1.4.7 插头极性测试仪38

1.4.8 记录仪38

1.4.9 示波器38

1.4.10 相序适配器39

1.4.11 平衡分析仪39

1.5 特殊工作需要的专用工具39

1.5.1 印制电路板拔出器39

1.5.2 绕接／解开工具39

1.5.3 弯管机40

1.5.4 PVC管切割刀40

1.5.5 电缆弯曲器40

1.5.6 导管铰刀41

1.6 思考题41

1.7 练习题41

第2章 安全生产42

2.1 学习目标42

2.2 电击42

2.3 电气安全措施43

2.3.1 使用接地故障断路器43

2.3.2 安全装置44

2.3.3 电路保护44

2.3.4 过电流44

2.3.5 过载44

2.3.6 短路44

2.3.7 熔断器45

2.4 电气规程46

2.4.1 美国国家电气规程46

2.4.2 美国安全检测实验室46

2.4.3 加拿大标准协会47

2.4.4 其他国家的标准48

2.5 职业安全与健康法案48

2.5.1 设备标准48

2.5.2 OSHA色码49

2.6 灭火器49

2.7 安全操作规程49

2.8 工具安全52

2.8.1 正确使用锤子52

2.8.2 工作服52

2.8.3 断电53

2.8.4 安全使用电动机和发电机53

2.8.5 接地54

2.9 思考题56

2.10 练习题56

第3章 符号57

3.1 学习目标57

3.2 电气符号57

3.2.1 常见的开关（按钮）符号57

3.2.2 标准接线图符号57

3.3 电子元器件符号61

3.3.1 电阻色标62

3.3.2 电子元器件符号的对比63

3.4 继电器触点符号63

3.5 线路图、接线图和梯形图64

3.6 思考题65

3.7 练习题65

第4章 控制电路与接线图66

4.1 学习目标66

4.2 接线图66

4.3 线路图或梯形图68

4.4 欠电压释放69

4.5 双线控制线路69

4.6 温控器控制69

4.7 欠电压保护70

4.8 三线控制电路71

4.9 控制线路的过电流保护73

4.10 控制电路中的变压器74

4.11 思考题76

4.12 练习题77

第5章 开关78

5.1 学习目标78

5.2 控制电78

5.3 鼓形开关79

5.3.1 易于转变79

5.3.2 三相开关79

5.3.3 直流开关80

5.4 浮动开关80

5.5 流量开关82

5.6 脚踏开关83

5.7 操纵杆开关83

5.8 互锁开关84

5.8.1 机械互锁84

5.8.2 按钮互锁85

5.8.3 辅助触点互锁85

5.9 限位开关86

5.9.1 限位开关的类型87

5.9.2 限位开关电路89

5.10 压力开关89

5.11 按钮开关91

5.12 安全开关91

5.13 选择开关92

5.14 单刀开关92

5.15 起停开关92

5.16 温度开关93

5.17 拨动开关93

5.18 晶体管开关94

5.19 真空开关94

5.20 思考题94

5.21 练习题94

第6章 磁性与螺线管96

6.1 学习目标96

6.2 螺线管97

6.2.1 电磁阀97

6.2.2 全自动燃气炉电磁阀98

6.3 电磁阀的构造98

6.3.1 衔铁和铁心中的涡流99

6.3.2 气隙和衔铁99

6.4 短路环99

6.5 螺线管线圈100

6.5.1 维持电流额定值100

6.5.2 线圈电压100

6.5.3 电压变化的影响101

6.6 交流噪声101

6.7 思考题102

6.8 练习题102

第7章 继电器103

7.1 学习目标103

7.2 继电器103

7.2.1 继电器螺线管103

7.2.2 继电器的用途104

7.2.3 继电器衔铁104

7.2.4 继电器触点104

7.3 固态继电器105

7.3.1 晶体管105

7.3.2 浪涌保护105

7.3.3 双向可控硅106

7.3.4 可控硅整流器107

7.4 断相继电器108

7.5 固态监控继电器110

7.5.1 电压继电器110

7.5.2 电流继电器111

7.5.3 过电压／欠电压继电器111

7.6 固态继电器开关的类型111

7.6.1 开关继电器负载112

7.6.2 热敏继电器112

7.6.3 触点放大继电器112

7.6.4 负载监测和负载转换继电器112

7.6.5 典型应用113

7.7 热过载继电器114

7.7.1 热过载继电器的类型115

7.7.2 手动复位易熔合金型过载继电器（NEMA标准）115

7.7.3 双金属片过载继电器（NEMA标准）115

7.7.4 温度补偿115

7.8 电磁继电器和电动机118

7.9 机电继电器119

7.10 继电器的工作特性120

7.10.1 触点寿命121

7.10.2 触点结构121

7.10.3 继电器线圈121

7.10.4 冲击与振动122

7.10.5 继电器和海拔122

7.11 思考题122

7.12 练习题122

第8章 电动机124

8.1 学习目标124

8.2 电动机的分类124

8.3 直流电动机124

8.3.1 工作原理125

8.3.2 反电动势125

8.3.3 负载126

8.3.4 直流电动机的类型126

8.3.5 串励直流电动机126

8.3.6 并励直流电动机127

8.3.7 复励直流电动机127

8.3.8 电枢种类127

8.3.9 旋转方向128

8.3.10 电动机的转速128

8.3.11 电枢反应128

8.3.12 补偿绕组和换向极129

8.3.13 直流电动机的起动电阻129

8.3.14 直流电动机的特性和应用129

8.3.15 直流电动机故障排除130

8.4 交流电动机130

8.4.1 交流电动机的类型130

8.4.2 串励交流电动机130

8.4.3 交流电动机中的磁场131

8.4.4 两相旋转磁场131

8.4.5 两相波形131

8.4.6 三相旋转磁场132

8.4.7 同步电动机133

8.4.8 笼型电动机134

8.4.9 起动同步电动机134

8.4.10 感应电动机135

8.4.11 定子结构135

8.4.12 转差136

8.4.13 单相感应电动机137

8.4.14 分相感应型137

8.4.15 罩极式感应电动机138

8.4.16 笼型电动机的转速和转差率139

8.4.17 旋转139

8.4.18 转矩和功率140

8.4.19 堵转转矩140

8.4.20 最大转矩140

8.4.21 转子堵转容量141

8.4.22 起动笼型电动机141

8.5 思考题142

8.6 练习题142

第9章 定时器与传感器143

9.1 学习目标143

9.2 时间与定时器143

9.3 阻尼式或气动式延时定时器144

9.4 同步时钟定时器144

9.5 固态定时器144

9.6 延时继电器144

9.7 通用时间继电器145

9.8 可编程定时器的控制146

9.9 数字固态定时器／计数器147

9.9.1 单阶段型147

9.9.2 定时／计数模式147

9.9.3 双阶段型148

9.9.4 指轮开关149

9.10 DIP开关150

9.11 气动式定时继电器150

9.12 电动定时器152

9.13 顺序控制153

9.14 可编程定时器153

9.15 传感器154

9.15.1 固态液位传感器154

9.15.2 电容传感器155

9.15.3 温度传感器155

9.15.4 热电偶156

9.15.5 热敏电阻156

9.15.6 电阻测温器157

9.15.7 半导体温度传感器157

9.15.8 压力传感器157

9.15.9 应变式传感器158

9.15.10 压敏电阻传感器158

9.16 思考题158

9.17 练习题159

第10章 传感与传感器160

10.1 学习目标160

10.2 传感器的分类160

10.2.1 接触式传感器160

10.2.2 非接触式传感器161

10.3 存在传感器161

10.4 限位开关161

10.5 转速开关163

10.6 压力控制器164

10.7 工作原理165

10.8 温度控制器166

10.9 浮动开关168

10.10 编码器170

10.10.1 光学可编程控制编码器170

10.10.2 多路传输171

10.11 接近开关171

10.11.1 工作原理171

10.11.2 固态开关171

10.11.3 圆柱形感应接近开关171

10.11.4 宽范围感应接近开关171

10.11.5 紧凑型感应接近开关172

10.11.6 自包含薄型接近开关172

10.12 光电开关172

10.12.1 工作原理172

10.12.2 特征173

10.12.3 光电光源173

10.12.4 色标传感器174

10.12.5 透明材料检测175

10.13 开关的应用175

10.14 自动识别176

10.15 射频识别系统176

10.15.1 射频天线176

10.15.2 射频终端176

10.16 条形码读取器与解码器177

10.16.1 手持型扫描器177

10.16.2 移动光束式扫描器177

10.17 多路复用技术178

10.18 视觉系统178

10.19 思考题178

第11章 螺线管与阀门179

11.1 学习目标179

11.2 螺线管179

11.3 工业螺线管180

11.3.1 管式螺线管180

11.3.2 框架式螺线管180

11.4 应用180

11.4.1 螺线管作为电磁铁183

11.4.2 螺线管线圈183

11.4.3 线圈的检修184

11.5 电路中的电磁阀185

11.6 思考题186

第12章 电动机的起动方法187

12.1 学习目标187

12.2 电动机187

12.3 电动机的起动188

12.3.1 反向旋转188

12.3.2 用途188

12.4 推斥感应电动机189

12.5 电容起动电动机189

12.6 反向旋转190

12.7 永久分相电容式电动机191

12.8 罩极式电动机191

12.8.1 反向旋转192

12.8.2 用途192

12.9 分相电动机192

12.10 多相电动机起动器193

12.11 减压起动方法194

12.12 定子电阻起动195

12.13 自耦变压器起动196

12.14 部分绕组起动198

12.14.1 操作199

12.14.2 优点和缺点199

12.15 ？-△起动器199

12.15.1 操作200

12.15.2 优点和缺点200

12.15.3 ？-△联结200

12.16 多速起动器202

12.16.1 低速闭锁继电器202

12.16.2 自动顺序加速继电器202

12.16.3 自动顺序减速继电器202

12.17 变极式电动机控制器202

12.18 全压起动器207

12.19 起动顺序208

12.20 低压保护208

12.21 时间延迟保护209

12.22 思考题209

第13章 固态减压起动器210

13.1 学习目标210

13.2 机电设备210

13.3 减压起动210

13.4 可控硅整流器211

13.5 固态无级加速212

13.6 逻辑机架212

13.6.1 B-2模块213

13.6.2 B-3模块213

13.6.3 B-4模块214

13.6.4 B-5模块215

13.6.5 B-6模块215

13.6.6 B-7电压监控器模块215

13.6.7 B-8节能模块215

13.7 短路SCR开关215

13.8 固态基础接线图215

13.9 双向触发二极管217

13.10 双向可控硅218

13.11 发光二极管218

13.12 采用固态控制器和电磁装置219

13.13 浪涌电压抑制器219

13.14 防雷219

13.15 思考题220

第14章 转速控制与监测221

14.1 学习目标221

14.2 电动机转速控制221

14.3 笼型电动机221

14.4 同步电动机222

14.4.1 励磁磁场222

14.4.2 转速222

14.4.3 起动223

14.4.4 起动方法223

14.4.5 同步电动机的应用226

14.5 绕线式电动机226

14.5.1 电阻调速226

14.5.2 转速控制类型226

14.5.3 多路开关起动器227

14.5.4 鼓形控制器227

14.5.5 电磁起动器228

14.5.6 电阻器228

14.5.7 固态调速控制器229

14.6 变频调速229

14.7 多速起动器230

14.8 转速监测230

14.9 思考题232

第15章 电动机控制与保护233

15.1 学习目标233

15.2 电动机控制233

15.3 手动起动234

15.4 固态电动机控制器235

15.5 顺序控制236

15.6 起动某一电动机需要其他电动机运行236

15.7 点动238

15.8 反接制动239

15.8.1 电动机任意方向的反接制动239

15.8.2 防止反接制动241

15.9 制动241

15.9.1 电动机电子制动241

15.9.2 机械制动242

15.9.3 推杆制动器242

15.9.4 电磁式制动器243

15.9.5 液压式制动器243

15.10 电动机保护243

15.10.1 喘振保护和逆转保护243

15.10.2 过载保护244

15.10.3 过载继电器自动复位244

15.10.4 反时限电流继电器245

15.10.5 固态线电压与线电流监测继电器245

15.10.6 可编程电动机保护246

15.10.7 保护模块246

15.10.8 远程温度探测器模块246

15.11 思考题247

第16章 三相控制器248

16.1 学习目标248

16.2 三相电动机248

16.3 起动器249

16.3.1 最简单的类型249

16.3.2 全压双向起动器249

16.3.3 正转-反转-停止249

16.3.4 起动-停止-点动250

16.3.5 双向起动器250

16.3.6 双速起动器251

16.4 双电动机控制器251

16.5 中压控制器252

16.6 固态电动机控制器257

16.6.1 模块257

16.6.2 固态控制器的优势258

16.7 电动机控制中心258

16.8 思考题258

第17章 驱动器259

17.1 学习目标259

17.2 风扇、鼓风机与水泵259

17.3 调速驱动器260

17.4 交流变频驱动器260

17.5 电流源逆变器260

17.6 调压逆变器261

17.7 脉宽调制逆变器261

17.8 涡流驱动器262

17.9 变距驱动器263

17.10 绕线式交流电动机驱动器263

17.11 直流驱动器264

17.12 调速驱动器264

17.13 开环控制（传统方法）264

17.14 闭环控制265

17.15 直流驱动器的优缺点266

17.16 直流驱动器与系统266

17.17 固态数字交流驱动器267

17.18 思考题268

第18章 变压器269

18.1 学习目标269

18.2 变压器269

18.3 铁心变压器270

18.4 自耦变压器270

18.5 变压器损耗271

20.4 系统分析317

20.4.1 短路电流317

20.4.2 故障电流317

20.4.3 三相电源318

20.5 功率测量319

20.6 变压器319

20.6.1 变压器结构319

20.6.2 三相变压器的连接321

20.7 开关325

20.7.1 自动应急电源开关325

20.7.2 开关柜327

20.7.3 配电盘328

20.7.4 电缆管道329

20.7.5 铝合金墙内电缆管道和地板电缆管道329

20.7.6 电缆桥架329

20.8 思考题331

20.9 练习题331

第21章 可编程序控制器333

21.1 学习目标333

21.2 固态电子学333

21.3 可编程序控制器334

21.3.1 输入-输出334

21.3.2 接口技术334

21.3.3 ASCII码335

21.3.4 并行接口336

21.3.5 串行接口336

21.4 环境影响性能336

21.5 电气噪声336

21.5.1 安装337

21.5.2 接地337

21.6 固态元件的可靠性337

21.7 控制器338

21.7.1 系统硬件与编程设备338

21.7.2 处理器339

21.7.3 输入-输出模块339

21.7.4 智能I/O模块340

21.7.5 显示系统340

21.7.6 单元控制器341

21.7.7 微型单元控制器341

21.7.8 局域网341

21.7.9 低压电动机控制中心342

21.7.10 可编程序控制器的未来343

21.8 思考题343

第22章 机器人与机器人学345

22.1 机器人系统345

22.2 机器人的历史346

22.3 机器人分类346

22.3.1 探索者机器人346

22.3.2 课堂机器人347

22.3.3 娱乐机器人347

22.4 作业区域347

22.5 机器人的运动能力347

22.6 四类机械臂系统349

22.7 机器人的驱动系统350

22.8 终端执行器352

22.9 限位开关355

22.10 传感器355

22.11 发光二极管355

22.12 接近传感器356

22.13 机器人动力358

22.14 电动机358

22.15 伺服控制机器人360

22.16 执行器360

22.17 控制器361

22.17.1 基于微型处理器的控制器361

22.17.2 示教器362

22.17.3 计算机编程控制机器人363

22.17.4 软件与计算机代码363

22.18 传感器输入364

22.19 视觉系统364

22.20 零件加工364

22.21 路径跟踪365

22.22 计算机集成制造365

22.23 思考题366

第23章 故障排除与维修367

23.1 学习目标367

23.2 检修与电工367

23.3 预防性维修367

23.3.1 潮湿区域367

23.3.2 避免意外电击368

23.3.3 接地故障插座369

23.3.4 布线装置370

23.4 小型电动机的维修370

23.4.1 恰当的导线规格370

23.4.2 检查内部开关370

23.4.3 检查负载情况370

23.4.4 特别关注润滑油370

23.4.5 保持换向器清洁371

23.4.6 电动机运行额定值371

23.4.7 更换磨损电刷371

23.5 电动机故障371

23.5.1 滚珠轴承电动机371

23.5.2 套筒轴承电动机371

23.6 常见电动机故障及起因372

23.6.1 故障诊断373

23.6.2 离心开关373

23.6.3 换向器型电动机373

23.7 故障排除手段373

23.7.1 接线图373

23.7.2 小型三相电动机额定数据375

23.8 电源扰动377

23.8.1 电压波动377

23.8.2 电压瞬变378

23.8.3 电力中断378

23.8.4 查找短路点378

23.9 笼型电动机379

23.10 检测单相电动机的离心开关379

23.11 检测运行绕组与起动绕组间的短路379

23.12 检测电容380

23.13 利用测量仪表检查故障380

23.13.1 利用电压表检修电动机381

23.13.2 钳式电压电流表381

23.13.3 查找接地点381

23.13.4 查找开路点382

23.14 故障排除指南383

23.15 电动机寿命386

23.15.1 通风设备387

23.15.2 环境温度387

23.16 运行特性387

23.17 电动机保护388

23.18 直流电动机故障389

23.19 固态装置检修392

23.20 思考题393

第24章 电力相关职业394

24.1 学习目标394

24.2 雇用电工的行业394

24.3 电力相关职业395

24.3.1 电气工程师395

24.3.2 建筑电工396

24.3.3 维修电工396

24.3.4 弱电电工396

24.4 通用信息397

24.5 开始你自己的生意398

24.6 领导能力的发展399

24.6.1 电工的就业情况399

24.6.2 收入399

24.6.3 相关职业399

24.7 发展前景400

附录401

附录A 直流电动机故障表401

附录B 绕线式电动机故障表402

附录C 小功率电动机故障表403

附录D 用于电动机运行过载保护的双元件熔断器的选择408

术语表410

思考题与练习题答案415