电工基础·实验指导 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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《现代电气控制技术与应用》 本书是一部系统阐述现代电气控制技术原理、方法与实际应用的高等院校教材，同时也是面向电气工程及其自动化、机电一体化等相关专业领域的技术人员的专业参考书。全书紧密围绕工业自动化和智能化生产的需求，深入浅出地介绍了电气控制领域的核心理论与前沿技术。 内容概述： 本书共分为十五章，内容编排由浅入深，循序渐进，从基础的电气控制元件出发，逐步过渡到复杂集成系统的设计与应用。 第一部分：电气控制基础与元器件 (第1-4章) 第一章：电气控制系统概述 本章首先界定了电气控制系统的概念、作用及其在现代工业中的地位。 详细阐述了电气控制系统的基本组成，包括输入设备、逻辑处理单元、执行机构以及电源等。 介绍了不同类型的电气控制系统，如顺序控制、反馈控制、自适应控制等，并分析了它们各自的特点和适用范围。 探讨了电气控制系统设计的原则与流程，强调了安全性、可靠性、经济性与灵活性等关键要素。 通过典型的工业应用案例，直观地展示了电气控制系统的工作原理和价值。 第二章：常用电气控制元件 本章详细介绍了在电气控制系统中广泛使用的各种元器件，为后续章节的学习打下坚实基础。 继电器类： 重点讲解了中间继电器、时间继电器、功率继电器、固态继电器等的工作原理、特性参数、选型原则及应用电路。 接触器类： 深入分析了交流接触器、直流接触器等的使用方法、主触点与辅助触点的功能、线圈的电气特性，以及其在大功率电路中的作用。 断路器与熔断器： 阐述了低压断路器（如塑壳断路器、小型断路器）和熔断器的结构、工作原理、保护特性（过载保护、短路保护）及选型要求。 开关与按钮： 介绍了各种类型的手动开关（如转换开关、行程开关）、按钮（常开、常闭、复合型）的结构、电气符号、安装与使用注意事项。 传感器与检测元件： 涵盖了位置传感器（如限位开关）、接近传感器（电感式、电容式、光电式）、压力传感器、温度传感器等的基本原理、性能指标及在控制系统中的作用。 指示灯与报警装置： 讲解了指示灯、蜂鸣器、声光报警器等在人机交互和状态显示中的应用。 第三章：低压电器安全与保护 本章聚焦于低压电器在使用过程中必须关注的安全问题和各种保护措施。 触电防护： 详细介绍了防护措施，包括基本绝缘、附加绝缘、加强绝缘，以及保护接地、保护接零、双重绝缘、安全隔离变压器等。 过载保护： 讲解了热继电器、熔断器、断路器等过载保护元件的工作原理和配置要求。 短路保护： 分析了断路器和熔断器在高短路电流下的保护作用，以及选择性保护原则。 漏电保护： 重点介绍了剩余电流动作断路器（RCD）的工作原理、灵敏度等级（30mA、100mA、300mA）及其在防止电击事故中的关键作用。 浪涌保护： 讨论了电源系统中的电瞬态过电压（如雷电、操作过电压）及其对设备造成的危害，并介绍了压敏电阻、气体放电管等浪涌保护器件的应用。 电气安全规范与标准： 引用并解读了相关的国家和行业安全标准，强调了安全操作规程的重要性。 第四章：PLC入门与基本指令 本章为读者系统介绍可编程逻辑控制器（PLC）的基本概念、硬件组成和编程入门。 PLC概述： 阐述了PLC的定义、发展历程、特点（抗干扰能力强、体积小、功耗低、易于扩展等）及其在工业自动化中的核心地位。 PLC硬件组成： 详细介绍了PLC的CPU模块、输入模块、输出模块、通信模块、电源模块等各个组成部分的功用和接口特性。 PLC的指令系统： 重点讲解了PLC常用的基本指令，包括逻辑指令（LD, AND, OR, NOT）、输出指令（OUT）、触点指令（LDI, ANDI, ORI）、定时器指令（TMR）、计数器指令（CNT）等。 梯形图（Ladder Diagram）编程： 详细讲解了如何使用梯形图语言编写程序，包括对触点、线圈、定时器、计数器等元素的逻辑组合，以及如何将实际的电气控制逻辑转化为PLC程序。 程序结构与扫描原理： 解释了PLC程序的扫描工作方式，即顺序扫描、回读输入、执行程序、刷新输出的过程。 简单的PLC应用实例： 通过几个典型的简单控制电路（如电机正反转控制、点灯控制）的PLC程序设计，帮助读者理解PLC编程的基本流程和应用技巧。 第二部分：现代电气控制技术 (第5-10章) 第五章：变频调速技术 本章深入探讨了交流异步电动机变频调速的核心技术。 变频器工作原理： 详细讲解了变频器的基本结构（整流、中间直流环节、逆变）和工作原理（V/f控制、矢量控制），以及如何通过改变输出电压和频率来控制电动机的转速和转矩。 变频器的选型与参数设置： 介绍了变频器选型时需要考虑的因素，如额定功率、电压等级、运行环境、控制方式等，并讲解了常用参数的设置方法。 变频器控制方式： 阐述了多种控制方式，包括面板控制、端子控制、通信控制（Modbus、Profinet等）及其应用场景。 变频器的保护与故障诊断： 讲解了变频器内置的过压、欠压、过流、过载、堵转等保护功能，以及常见的故障代码与排除方法。 变频器在工业中的应用： 列举了变频器在风机、水泵、输送带、机床等设备中的具体应用案例，突出其节能降耗和精确控制的优势。 第六章：伺服驱动与运动控制 本章聚焦于伺服系统在精密运动控制领域的应用。 伺服系统的基本组成： 详细介绍了伺服驱动器、伺服电机（交流伺服、直流伺服）和编码器等关键部件。 伺服电机的工作原理： 阐述了伺服电机与普通电机的区别，以及其高精度、高响应速度的特点。 伺服驱动器的功能： 讲解了驱动器在接收上位指令后，如何对伺服电机进行精确的位置、速度和力矩控制。 伺服系统的控制模式： 深入分析了位置控制（Point-to-Point）、速度控制、力矩控制等模式，以及它们在不同应用中的选择。 伺服系统的参数整定： 强调了PID参数整定在实现高精度运动控制中的重要性，并介绍了整定方法。 伺服系统在工业自动化中的应用： 广泛列举了伺服系统在机器人、数控机床、包装机械、自动化生产线等领域中的应用实例。 第七章：传感器技术与应用 本章系统介绍各类工业传感器的工作原理、性能特点及其在自动化检测与控制中的应用。 传感器的基本分类： 按工作原理（如电阻式、电容式、电感式、光学式、磁学式、压电式等）和测量参数（如位移、速度、力、压力、温度、液位、流量等）进行分类。 常用工业传感器详解： 详细介绍接近开关、光电开关、编码器、超声波传感器、激光传感器、压力传感器、温度传感器（RTD、热电偶）等。 传感器的信号处理： 探讨了传感器输出信号的类型（模拟量、数字量），以及信号的调理、放大、滤波和转换等过程。 传感器在自动检测中的应用： 讲解了如何利用传感器实现工件的位置检测、尺寸测量、状态监测、参数反馈等功能。 智能传感器技术： 介绍了集成微处理器、具备自诊断和通信功能的智能传感器的发展与应用。 第八章：人机界面（HMI）与组态技术 本章阐述了HMI在实现人机交互中的作用，以及组态软件在自动化系统中的应用。 HMI的基本概念与功能： 介绍了HMI的定义、类型（文本型、图形型），以及其在显示生产信息、接收操作指令、设置参数等方面的功能。 HMI的设计与开发： 讲解了HMI画面设计的基本原则，包括布局、颜色、图标、文本的使用，以及事件处理和脚本编写。 组态软件概述： 介绍了SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）和HMI组态软件（如WinCC、KingView、ForceControl等）的功能，包括数据采集、实时监控、报警管理、历史数据存储、报表生成、趋势显示等。 组态软件与PLC的通信： 详细讲解了组态软件如何通过各种通信协议（如Modbus TCP/IP、OPC）与PLC进行数据交换。 典型应用案例： 展示了HMI与组态软件在生产线监控、设备状态显示、参数设定、报警处理等方面的实际应用。 第九章：工业通信网络 本章系统介绍工业通信网络的类型、协议和在自动化系统中的应用。 工业通信网络分类： 按照通信范围分为现场总线、工业以太网、无线工业网络等。 现场总线技术： 详细介绍Profibus、DeviceNet、CANopen等现场总线的特点、通信原理、拓扑结构和在现场设备互联中的作用。 工业以太网： 讲解了Ethernet/IP、Profinet、EtherCAT等工业以太网协议，及其在实现高速、高可靠通信方面的优势。 通信协议： 重点介绍Modbus（RTU、TCP/IP）、OPC UA等常用通信协议，及其在不同设备和系统间的互联互通中的应用。 无线工业通信： 探讨了Wi-Fi、LoRa、NB-IoT等在工业场景下的应用，以及其在移动设备连接、远程监控等方面的潜力。 网络安全： 强调了工业通信网络安全的重要性，并介绍了一些基本的安全防护措施。 第十章：电气控制系统集成与设计 本章将前面所学知识融会贯通，指导读者进行完整的电气控制系统设计。 系统设计流程： 明确了从需求分析、功能设计、硬件选型、软件编程到现场调试的整个设计流程。 控制方案的制定： 讲解如何根据工艺要求选择合适的控制策略（如PLC控制、DCS控制、IPC控制等）。 硬件选型原则： 详细指导如何根据系统规模、性能要求、环境条件等选择PLC、变频器、伺服、传感器、开关电源等核心硬件。 电气原理图与接线图的绘制： 强调了规范绘制电气图纸的重要性，包括符号选用、逻辑关系表示、端子定义等。 软件编程与调试： 介绍了PLC编程、HMI组态、伺服参数配置等软件开发环节，以及系统联调和现场调试的策略。 案例分析： 通过一个综合性的工业自动化控制系统设计案例，如自动化生产线、大型设备控制系统等，详细展示了系统集成的全过程。 第三部分：高级应用与前沿技术 (第11-15章) 第十一章：低压配电与保护系统 本章关注低压配电系统的设计、保护和管理。 配电系统架构： 介绍不同类型的低压配电系统，如放射式、环形式、干线式等。 配电器的选择与安装： 讲解配电箱、配电柜、母线槽等的选型、安装和接地要求。 短路电流计算与设备选型： 介绍短路电流的计算方法，以及如何根据短路电流选择合适的断路器和熔断器。 保护协调： 探讨了不同保护电器之间的选择性配合，确保故障时只有最小范围内的设备被切断。 功率因数补偿： 讲解了电容补偿原理，以及如何提高电网的功率因数。 电能计量与监测： 介绍了智能电表、电能管理系统在能源计量和监测方面的应用。 第十二章：工业电源与接地技术 本章深入探讨工业电气系统中的电源供给与接地安全。 工业电源类型： 详细介绍交流电源、直流电源（如开关电源、UPS）、稳压电源等。 开关电源工作原理： 讲解高频开关电源的优势，以及其在提高效率、减小体积方面的作用。 不间断电源（UPS）： 阐述UPS的类型（后备式、在线式、在线互动式），工作原理，以及其在保障电力连续性方面的应用。 接地系统的类型： 详细介绍TN-S、TN-C、TN-C-S、TT、IT等不同接地系统的特点、适用范围和电气图示。 接地装置的施工与检查： 讲解接地体的选择、接地电阻的测量与要求，以及接地线的敷设要求。 电气设备可靠接地的意义： 强调接地在防雷、防电击、抑制电磁干扰方面的重要作用。 第十三章：电气控制系统故障诊断与维修 本章旨在提高读者对电气控制系统常见故障的识别、分析和排除能力。 故障的分类与表现： 总结了电气控制系统常见的故障类型，如元器件损坏、线路断路、短路、接触不良、程序错误、参数设置不当等，以及它们在实际运行中的表现。 故障诊断的基本方法： 介绍了“望、闻、问、切”等传统诊断思路，以及运用万用表、示波器、PLC编程软件等工具进行检测的方法。 常见故障分析与排除： 针对不同类型故障，提供了详细的分析过程和具体的排除步骤，例如： 接触器不吸合/不释放故障分析与处理 电机不转/转速异常故障分析与处理 传感器信号不稳定/无信号故障分析与处理 PLC程序运行异常的排查 变频器保护报警的处理 预防性维护： 强调了定期检查、清洁、紧固、润滑等预防性维护措施的重要性，以减少故障发生率。 安全维修注意事项： 强调在进行电气维修时的安全操作规程，包括断电、验电、挂牌等。 第十四章：电力电子器件在控制中的应用 本章介绍电力电子器件在电气控制系统中的作用和应用。 电力电子器件概述： 介绍了二极管、晶闸管（SCR）、三极管（GTO, IGBT, MOSFET）等基本电力电子器件的特性和工作原理。 功率变换器： 讲解了AC-DC（整流）、DC-DC（斩波）、DC-AC（逆变）等功率变换电路及其在变频器、电源模块等中的应用。 斩波器技术： 介绍了DC电压的连续调节，常用于直流电机调速。 逆变器技术： 讲解了DC电压转换为AC电压，是变频器的核心技术。 电力电子在电机控制中的应用： 重点阐述了电力电子器件如何实现对电机转速、转矩和方向的精确控制。 软启动与软停止技术： 介绍了通过控制电压或电流的渐变过程，实现电机的平稳启停，减少启动冲击。 第十五章：工业自动化发展趋势与展望 本章对工业自动化技术的未来发展方向进行探讨。 智能制造与工业4.0： 阐述了以信息物理系统（CPS）、物联网（IoT）、大数据、人工智能（AI）为核心的工业4.0理念。 人工智能在电气控制中的应用： 探讨了机器学习、深度学习在设备故障预测、运行优化、自适应控制等方面的潜力。 物联网（IoT）与工业互联网： 分析了设备互联、数据共享、远程诊断、预测性维护等在工业场景下的实现。 机器人技术与自动化集成： 展望了机器人技术与电气控制系统的深度融合，实现更高水平的自动化生产。 云计算与边缘计算： 探讨了云计算在数据存储和分析中的优势，以及边缘计算在实时控制和数据预处理中的作用。 绿色电气技术： 关注节能降耗、环境友好型电气技术的发展，如高效电机、智能电网等。 本书特色： 理论与实践相结合： 兼顾了理论知识的深度与工程实践的广度，提供了大量实际应用案例和图示。 前沿技术涵盖： 重点介绍了变频调速、伺服驱动、PLC、HMI、工业通信网络等现代电气控制领域的热点技术。 系统性强： 内容编排逻辑清晰，从基础到高级，层层递进，适合不同层次的读者。 图文并茂： 大量采用插图、图表、电路图等，直观易懂，有助于读者理解复杂的概念。 注重工程应用： 强调实际工程问题分析和解决，提高读者的工程实践能力。 目标读者： 高等院校电气工程及其自动化、机电一体化、测控技术等专业本科生和研究生。 从事电气工程、自动化控制、设备维护、生产制造等领域的技术人员和工程师。 对现代电气控制技术感兴趣的科研人员和爱好者。 本书旨在培养读者掌握扎实的电气控制理论知识，熟悉各种先进的电气控制技术，具备独立进行电气控制系统设计、应用和故障排除的能力，从而适应快速发展的工业自动化和智能化时代的需求。

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我尝试阅读了其中关于电磁感应定律的章节，那部分的论述方式非常巧妙。作者并没有一开始就抛出那些复杂的数学公式，而是先用了一种非常生活化、贴近实际的例子来引入概念，比如一个发电机是如何工作的，甚至提到了我们日常生活中遇到的变压器嗡鸣声的物理根源。这种“情景导入”的方法极大地降低了初学者的畏难情绪。紧接着，在引入法拉第电磁感应定律时，作者并没有直接给出最终形式的公式，而是通过一系列逻辑递进的小步骤，详细解释了磁通量变化与感应电动势产生之间的内在联系。我尤其欣赏的是，在讲解过程中穿插了许多历史小故事，比如谁先发现了这个现象，他们当时是通过什么样的实验方法得出的结论。这使得原本枯燥的物理定律变得有血有肉，让人感觉自己不是在背诵规则，而是在重温科学发现的伟大历程。读完这一段，我不仅理解了“是什么”，更重要的是明白了“为什么是这样”，这种对原理深层次的剖析，是很多市面上同类教材所欠缺的。它注重的是培养读者的物理直觉，而不是单纯的公式堆砌。

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我翻阅了关于半导体器件基础的那部分内容，这部分的深度和广度都超出了我的预期。它没有停留在对PN结的简单描述上，而是深入探讨了能带理论在解释半导体导电性上的作用。作者非常细致地描述了费米能级、本征激发、杂质掺杂等核心概念，并且将这些抽象的理论与实际晶体管的结构和工作特性紧密联系起来。为了帮助理解，书中绘制了大量的三维能带图和能级图，这些图示的清晰度和准确性令人印象深刻，每一个能级和势垒的变化都被标注得清清楚楚。更让我惊喜的是，书中对二极管和三极管的伏安特性曲线的推导过程也进行了详尽的展示，而不是直接给出结论。它解释了温度、载流子迁移率等参数如何影响曲线的形态，这使得我们能够真正理解器件的物理本质，而不是死记硬背特性曲线的形状。这种从微观到宏观、从理论到应用的完整链条，极大地拓宽了我对电子学基础的认知边界。

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这本书在整体的语言风格上展现出一种独特的“技术严谨性”与“人文关怀”的结合。它的技术描述是毫不含糊的，所有的术语都经过了精确的定义，没有使用任何模糊不清的口号式表达。然而，在章节的过渡或者总结部分，作者的笔锋又变得温和而富有启发性，时常会引出一些关于电力系统未来发展方向的思考，或者强调理论知识在实际工程中应用的重要性，提醒学习者要保持批判性思维。例如，在介绍电阻、电容、电感这些基本元件时，它不仅讲了它们的阻抗公式，还花篇幅讨论了它们在不同频率下的“非理想性”——比如导线电阻的热损耗、电容的介质损耗等。这种对“理想模型”局限性的揭示，非常有价值，因为它告诉我们，工程实践往往需要处理模型与现实之间的差距。总而言之，阅读这本书的过程，像是在与一位既渊博又富有教育热情的导师交流，它既教会了我“如何做”，更重要的是，教会了我“为什么要这么做”，是一部真正能提升专业素养的工具书。

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这本书的封面设计给我一种非常扎实、可靠的感觉，那种略带复古的深蓝色调，配上清晰、有力的白色字体，立刻让人联想到严谨的工科精神。我当时在书店里翻阅时，首先被它那种沉甸甸的质感吸引住了，这不像那些轻飘飘的普及读物，它一看就是能伴随你度过整个学习生涯的“老伙计”。内页的纸张质量也相当不错，光滑而不反光，油墨印制得非常清晰，即便是那些复杂的电路图和波形图，也能看得一清二楚，这对需要反复对照和临摹的读者来说简直是福音。我特别留意了它的排版布局，每一章节的标题和正文之间的留白处理得恰到好处，既不显得拥挤，也不会因为过度留白而让人觉得内容稀疏。章节的逻辑划分非常清晰，从最基础的电学定律，到复杂的交流电路分析，循序渐进，结构严谨得像一块精心搭建的积木。而且，书的装订也很结实，我把它用力摊开在桌面上，它能平稳地保持住，这对于边看书边做笔记或者对照实验操作时，能极大地提高效率，避免了反复去按住书页的烦恼。这种对细节的关注，体现了编者在制作这本教材时所下的苦功，它不仅仅是一本知识的载体，更像是一件精心打磨的工具。

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这本书在描述直流电路分析时，采取了一种非常系统化的步骤化教学策略，让人感觉仿佛有一位经验丰富的老教授在手把手地指导你解题。比如在讲解基尔霍夫定律的应用时，它不是简单地给出一个例子，而是将整个解题过程分解成了若干个可执行的步骤：第一步，确定回路和节点；第二步，设定电流方向并标注；第三步，根据定律列出方程组；第四步，求解方程。每一步后面都配有详细的文字说明，解释为什么要这样做，以及在这个步骤中可能会出现的陷阱。更有意思的是，对于那些常见的错误解法，作者还特意设立了一个“常见误区”的小栏目，用醒目的颜色或者图标标出，提醒读者避开那些思维定势。我个人对这种结构化的学习方法非常受用，因为它极大地增强了我的解题信心。我发现，当我按照书中的步骤来处理一个复杂的多回路网络时，思路变得异常清晰，很少出现计算上的遗漏或者符号错误。这种注重流程和规范的教学方法，对于培养未来工程师所需的严谨态度，有着不可替代的作用。

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