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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、UPS153

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