本書全面繫統地介紹了電氣工程師所需要掌握的電氣工程基礎知識、電氣自動化技術及應用等內容，全書分為上下兩冊。



上冊為電氣工程基礎，分電氣基礎和電氣識圖2篇，內容包括電氣基礎與安全用電、電氣基本操作技能、電氣常用儀表、低壓電器器件、變壓器、電動機、電動機控制線路分析與安裝、室內配電與插座照明線路的安裝、電氣識圖等，通過學習上冊的內容，可以繫統地了解和掌握電氣基礎知識，輕松邁入電氣工程師的大門，為學習電氣自動化技術打下牢固的專業基礎。



下冊為高級應用電氣自動化技術，共分為6篇，分別為三菱PLC篇、西門子PLC篇、歐姆龍PLC篇、變頻器技術篇、PLC和變頻器與觸摸屏綜合應用篇、伺服與步進驅動和定位控制應用技術篇，通過學習下冊的內容，可以繫統地了解和掌握電氣自動化技術，並能在工作中進行應用實踐，成為一名合格的電氣工程師。



為了進一步方便讀者學習，本書采用視頻講解輔助教學的方式（56個視頻），幫助讀者進一步加深理解書中所講內容，讀者通過手機掃描書中所附帶的二維碼即可觀看視頻，邊看邊學，非常方便，學習效率大大提高。



本書適合從事電氣技術工作的電工、自動化技術人員以及電氣工程師學習使用，也可作為大專院校及培訓學校相關專業的教學參考書。

上冊目錄







第1篇 電氣基礎



第1章 電氣基礎與安全用電 / 002



1.1電路基礎 002



1.1.1電路與電路圖 002



1.1.2電流與電阻 002



1.1.3電位、電壓和電動勢 004



1.1.4電路的三種狀態 005



1.1.5接地與屏蔽 005



1.2歐姆定律 006



1.2.1部分電路歐姆定律 006



1.2.2全電路歐姆定律 008



1.3電功、電功率和焦耳定律 008



1.3.1電功 008



1.3.2電功率 009



1.3.3焦耳定律 009



1.4電阻的連接方式 010



1.4.1電阻的串聯 010



1.4.2電阻的並聯 010



1.4.3電阻的混聯 011



1.5直流電與交流電 011



1.5.1直流電 011



1.5.2單相交流電 012



1.5.3三相交流電 016



1.6  安全用電與急救 018



1.6.1 電流對人體的傷害 018



1.6.2 人體觸電的幾種方式 019



1.6.3接地與接零 021



1.6.4 觸電的急救方法 024







第2章 電氣基本操作技能 / 026



2.1常用電氣操作工具及使用 026



2.1.1螺絲刀 026



2.1.2鋼絲鉗 027



2.1.3尖嘴鉗 028



2.1.4斜口鉗 028



2.1.5剝線鉗 029



2.1.6電工刀 029



2.1.7活絡扳手 029



2.2常用測試工具及使用 030



2.2.1氖管式測電筆 030



2.2.2數顯式測電筆 031



2.2.3校驗燈 033



2.3電烙鐵與焊接技能 034



2.3.1電烙鐵 034



2.3.2焊料與助焊劑 035



2.3.3印制電路板 036



2.3件的焊接與拆卸 037



2.4導線的選擇 039



2.4.1絕緣導線的種類 039



2.4.2絕緣導線的型號 041



2.4.3絕緣導線的選擇 041



2.5導線的剝削、連接和絕緣恢復 043



2.5.1導線絕緣層的剝削 043



2.5.2導線與導線的連接 045



2.5.3導線與接線柱之間的連接 048



2.5.4導線絕緣層的恢復 049







第3章 電氣常用儀表 / 050



3.1指針萬用表的使用 050



3.1.1面板介紹 050



3.1.2使用前的準備工作 052



3.1.3測量直流電壓 052



3.1.4測量交流電壓 054



3.1.5測量直流電流 055



3.1.6測量電阻 056



3.1.7萬用表使用注意事項 056



3.2數字萬用表 057



3.2.1面板介紹 057



3.2.2測量直流電壓 058



3.2.3測量交流電壓 059



3.2.4測量直流電流 059



3.2.5測量電阻 060



3.2.6測量線路通斷 061



3.3電能表 062



3.3.1電能表的結構與原理 062



3.3.2電能表的普通接線方式 063



3.3.3電能表配合互感器測量高電壓大電流的接線方式 064



3.3.4電子式電能表 066



3.3.5電能表型號與銘牌含義 069



3.4鉗形表 070



3.4.1鉗形表的結構與測量原理 070



3.4.2指針式鉗形表的使用 071



3.4.3數字式鉗形表的使用 073



3.5兆歐表 075



3.5.1搖表工作原理與使用 075



3.5.2數字式兆歐表的使用 079



3.6交流電壓表 081



3.6.1外形 081



3.6.2測量線電壓和相電壓的接線 081



3.7交流電流表 082



3.7.1外形 082



3.7.2測量單相和三相電流的接線 082







第4章 低壓電器 / 084



4.1開關 084



4.1.1照明開關 084



4.1.2按鈕開關 084



4.1.3閘刀開關 085



4.1.4鐵殼開關 086



4.1.5組合開關 087



4.1.6倒順開關 088



4.1.7轉換開關 088



4.1.8行程開關 089



4.1.9接近開關 089



4.1.10開關的檢測 090



4.2熔斷器 091



4.2.1六種類型的熔斷器介紹 092



4.2.2熔斷器的檢測 093



4.3斷路器 094



4.3.1外形與符號 094



4.3.2結構與工作原理 094



4.3.3型號含義與種類 095



4.3.4面板標注參數的識讀 096



4.3.5斷路器的檢測 097



4.4漏電保護器 098



4.4.1外形與符號 098



4.4.2結構與工作原理 099



4.4.3在不同供電繫統中的接線 099



4.4.4面板介紹及漏電模擬測試 100



4.4.5檢測 101



4.5交流接觸器 102



4.5.1 結構、符號與工作原理 102



4.5.2 外形與接線端 103



4.5.3 輔助觸點組的安裝 103



4.5.4 銘牌參數的識讀 104



4.5.5 型號含義 105



4.5.6接觸器的檢測 105



4.5.7接觸器的選用 106



4.6熱繼電器 107



4.6.1結構與工作原理 107



4.6.2外形與接線端 108



4.6.3銘牌參數的識讀 108



4.6.4型號與參數 110



4.6.5選用 110



4.6.6檢測 110



4.7電磁繼電器 111



4.7.1電磁繼電器的基本結構與原理 111



4.7.2電流繼電器 112



4.7.3電壓繼電器 113



4.7.4中間繼電器 113



4.8時間繼電器 115



4.8.1外形與符號 116



4.8.2種類及特點 116



4.8.3電子式時間繼電器 116



4.8.4選用 117



4.8.5檢測 117



4.9速度繼電器與壓力繼電器 118



4.9.1速度繼電器 118



4.9.2壓力繼電器 119







第5章器件 / 120



5.1電阻器 120



5.1.1固定電阻器 120



5.1.2電位器 125



5.1.3敏感電阻器 127



5.2電感器 131



5.2.1外形與圖形符號 131



5.2.2主要參數與標注方法 131



5.2.3性質 133



5.2.4種類 134



5.2.5檢測 135



5.3電容器 136



5.3.1結構、外形與圖形符號 136



5.3.2主要參數 136



5.3.3性質 137



5.3.4種類 139



5.3.5電容器的串聯與並聯 142



5.3.6容量與誤差的標注方法 143



5.3.7常見故障及檢測 145



5.4二極管 146



5.4.1半導體 146



5.4.2二極管 146



5.4.3發光二極管 151



5.4.4光電二極管 152



5.4.5穩壓二極管 152



5.5三極管 154



5.5.1外形與圖形符號 154



5.5.2結構 154



5.5.3電流、電壓規律 155



5.5.4放大原理 157



5.5.5三種狀態說明 158



5.5.6主要參數 161



5.5.7檢測 162



5.5.8三極管型號命名方法 166



5.6其器件 166



5.6.1光電耦合器 166



5.6.2晶閘管 167



5.6.3場效應管 168



5.6.4IGBT 170



5.6.5集成電路 171







第6章 變壓器 / 173



6.1變壓器的基礎知識 173



6.1.1結構與工作原理 173



6.1.2基本功能 174



6.1.3極性判別 175



6.2三相變壓器 176



6.2.1電能的傳送 176



6.2.2三相變壓器 177



6.2.3三相變壓器的工作接線方法 177



6.3電力變壓器 179



6.3.1外形與結構 180



6.3.2型號說明 181



6.3.3連接方式 181



6.3.4常見故障及檢修 182



6.4自耦變壓器 184



6.4.1外形 184



6.4.2工作原理 184



6.5交流弧焊變壓器 185



6.5.1外形 185



6.5.2結構與工作原理 185



6.5.3使用注意事項 185







第7章 電動機 / 187



7.1三相異步電動機 187



7.1.1 工作原理 187



7.1.2 外形與結構 189



7.2  三相異步電動機的接線與銘牌的識讀 191



7.2.1 星形接線 191



7.2.2 三角形接線 192



7.2.3 銘牌的識讀 192



7.3  三相異步電動機的檢測與常見故障處理 193



7.3.1 三相繞組的通斷和對稱情況的檢測 193



7.3.2 繞組間絕緣電阻的檢測 197



7.3.3 繞組與外殼之間絕緣電阻的檢測 198



7.3.4 判別三相繞組的首尾端 199



7.3.5 判斷電動機的磁極對數和轉速 201



7.3.6 三相異步電動機的常見故障及處理 201



7.4單相異步電動機 202



7.4.1 分相式單相異步電動機的基本結構與原理 202



7.4.2 四種類型的分相式單相異步電動機的接線與特點 205



7.4.3 判別分相式單相異步電動機的啟動繞組與主繞組 207



7.4.4 罩極式單相異步電動機的結構與原理 207



7.4.5 轉向控制線路 208



7.4.6 調速控制線路 209



7.4.7 常見故障及處理方法 211



7.5直流電動機 212



7.5.1 工作原理 212



7.5.2 外形與結構 213



7.5.3 五種類型直流電動機的接線及特點 213



7.6同步電動機 216



7.6.1 外形 216



7.6.2 結構與工作原理 216



7.6.3 同步電動機的啟動 217



7.7步進電動機 219



7.7.1 外形 219



7.7.2 結構與工作原理 219



7.7.3 驅動電路 221



7.8無刷直流電動機 222



7.8.1 外形 222



7.8.2 結構與工作原理 222



7.8.3 驅動電路 224



7.9開關磁阻電動機 226



7.9.1 外形 226



7.9.2 結構與工作原理 226



7.9.3 開關磁阻電動機與步進電動機的區別 228



7.9.4 驅動電路 228



7.10直線電動機 229



7.10.1 外形 229



7.10.2 結構與工作原理 229







第8章 電動機的控制線路分析與安裝 / 231



8.1正轉控制線路 231



8.1.1 簡單的正轉控制線路 231



8.1.2 自鎖正轉控制線路 231



8.1.3 帶過載保護的自鎖正轉控制線路 232



8.1.4 連續與點動混合控制線路 233



8.2  正、反轉控制線路 234



8.2.1 倒順開關正、反轉控制線路 234



8.2.2 接觸器聯鎖正、反轉控制線路 235



8.2.3 按鈕聯鎖正、反轉控制線路 236



8.2.4 按鈕、接觸器雙重聯鎖正反轉控制線路 237



8.3  限位控制線路 238



8.3.1 行程開關 239



8.3.2 限位控制線路 239



8.4  自動往返控制線路 240



8.5  順序控制線路 241



8.5.1 順序控制線路一 242



8.5.2 順序控制線路二 242



8.6  多地控制線路 243



8.7  降壓啟動控制線路 244



8.7.1 定子繞組串接電阻降壓啟動控制線路 244



8.7.2 自耦變壓器降壓啟動控制線路 246



8.7.3 星形-三角形（Y-△）降壓啟動控制線路 249



8.8  制動控制線路 253



8.8.1 機械制動線路 253



8.8.2 電力制動線路 255



8.9三相異步電動機控制線路的安裝與檢測 259



8.9.1 畫出待安裝線路的電路原理圖 259



8.9.2 列出器材清單並選配器材 259



8.9.3 在配電板件和導線 260



8.9.4 檢查線路 261



8.9.5 通電試車 262



8.9.6 注意事項 262







第9章 室內配電與插座照明線路的安裝 / 264



9.1照明光源 264



9.1.1 白熾燈 264



9.1.2 熒光燈 266



9.1.3 鹵鎢燈 269



9.1.4 高壓汞燈 270



9.2室內配電布線 272



9.2.1 了解整幢樓房的配電繫統結構 272



9.2.2 室內配電方式與配電原則 272



9.2.3 配電布線 274



9.3開關、插座和配電箱的安裝 281



9.3.1 開關的安裝 281



9.3.2 插座的安裝 282



9.3.3 配電箱的安裝 285







第2篇 電氣識圖



第10章 電氣識圖基礎 / 288



10.1電氣圖的分類 288



10.1.1 繫統圖 288



10.1.2 電路圖 288



10.1.3 接線圖 289



10.1.4 電氣平面圖 289



10.1.5件和材料表 290



10.2電氣圖的制圖與識圖規則 291



10.2.1 圖紙格式、幅面尺寸和圖幅分區 291



10.2.2 圖線和字體等規定 292



10.2.3 電氣圖的布局 295



10.3電氣圖的表示方法 296



10.3.1 電氣連接線的表示方法 296



10.3.2件的表示方法 298



10.3.3 電氣線路的表示方法 302



10.4電氣符號 302



10.4.1 圖形符號 303



10.4.2 文字符號 304



10.4.3 項目代號 304



10.4.4 回路標號 308







第11章 電氣測量電路的識讀 / 310



11.1  電流和電壓測量電路的識讀 310



11.1.1 電流測量電路 310



11.1.2 電壓測量電路 312



11.2  功率和功率因數測量電路的識讀 315



11.2.1 功率的類型與基本測量方法 315



11.2.2 單相和三相功率測量電路 315



11.2.3 功率因數測量電路 317



11.3  電能測量電路的識讀
319



11.3.1 電能表的結構與原理 319



11.3.2 單相有功電能的測量電路 320



11.3.3 三相有功電能的測量電路 321



11.3.4 三相無功電能的測量電路 322







第12章 照明與動力配電線路的識讀 / 324



12.1  基礎知識 324



12.1.1 照明燈具的標注 324



12.1.2 配電線路的標注 325



12.1.3 用電設備的標注 327



12.1.4 電力和照明設備的標注 327



12.1.5 開關與熔斷器的標注 327



12.1.6 電纜的標注 327



12.1.7 照明與動力配電電氣圖常用電氣設備符號 328



12.2  住宅照明配電電氣圖的識讀 329



12.2.1 整幢樓總電氣繫統圖的識讀 329



12.2.2 樓層配電箱電氣繫統圖的識讀 329



12.2.3 戶內配電箱電氣繫統圖及接線圖的識讀 329



12.2.4 住宅照明與插座電氣平面圖的識讀 332



12.2.5 住宅照明線路接線圖的識讀 334



12.2.6 住宅插座線路接線圖的識讀 336



12.3  動力配電電氣圖的識讀
336



12.3.1 動力配電繫統的三種接線方式 336



12.3.2 動力配電繫統圖的識圖實例 337



12.3.3 動力配電平面圖的識圖實例 339



12.3.4 動力配電線路圖和接線圖的識圖實例 340







第13章 供配電繫統電氣線路的識讀 / 343



13.1  供配電繫統簡介 343



13.1.1 供配電繫統的組成 343



13.1.2 變電所與配電所 344



13.1.3 電力繫統的電壓規定 344



13.2  變配電所主電路的接線形式 345



13.2.1 無母線主接線 346



13.2.2 單母線主接線 348



13.2.3 雙母線主接線 350



13.3  供配電繫統主接線圖的識讀 352



13.3.1 發電廠電氣主接線圖的識讀 352



13.3.2 35/6kV大型工廠降壓變電所電氣主接線圖的識讀 357



13.3.3 10/0.4kV小型工廠變電所電氣主接線圖的識讀 357



13.4  供配電繫統二次電路的識讀 362



13.4.1 二次電路與一次電路的關繫說明 362



13.4.2 二次電路的原理圖、展開圖和安裝接線圖 362



13.4.3 直流操作電源的識讀 370



13.4.4 斷路器控制和信號電路的識讀 371



13.4.5 中央信號電路的識讀 372



13.4.6 繼電器保護電路的識讀 375



13.4.7 電測量儀表電路的識讀 377



13.4.8 自動裝置電路的識讀 377



13.4.9 發電廠與變配電所電路的數字標號與符號標注規定 379







第14章 電子電路識圖 / 382



14.1  放大電路 382



14.1.1 固定偏置放大電路 382



14.1.2 電壓負反饋放大電路 383



14.1.3 分壓式電流負反饋放大電路 384



14.1.4 交流放大電路 385



14.2  諧振電路 386



14.2.1 串聯諧振電路 386



14.2.2 並聯諧振電路 388



14.3  振蕩器 389



14.3.1 振蕩器組成與原理 389



14.3.2 變壓器反饋式振蕩器 390



14.4  電源電路 390



14.4.1 電源電路的組成 390



14.4.2 整流電路 391



14.4.3 濾波電路 393



14.4.4 穩壓電路 396



14.5  開關電源 399



14.5.1 開關電源的特點與工作原理 399



14.5.2 自激式開關電源電路 401



14.5.3 他激式開關電源電路 404







第15章 電力電子電路識圖 / 406



15.1  整流電路（AC-DC變換電路） 406



15.1.1 不可控整流電路 406



15.1.2 可控整流電路 410



15.2  斬波電路（DC-DC變換電路） 413



15.2.1 基本斬波電路 413



15.2.2 復合斬波電路 417



15.3  逆變電路（DC-AC變換電路） 419



15.3.1 逆變原理 420



15.3.2 電壓型逆變電路 420



15.3.3 電流型逆變電路 424



15.4  PWM控制技術 426



15.4.1 PWM控制的基本原理 426



15.4.2 SPWM波的產生 427



15.4.3 PWM控制方式 429



15.4.4 PWM整流電路 432



15.5  交流調壓電路 433



15.5.1 單向晶閘管交流調壓電路 434



15.5.2 雙向晶閘管交流調壓電路 437



15.5.3 脈衝控制交流調壓電路 439



15.5.4 三相交流調壓電路 441



15.6  交-交變頻電路（AC-AC變換電路） 442



15.6.1 單相交-交變頻電路 442



15.6.2 三相交-交變頻電路 444







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電氣工程是現代科技領域中的核心學科之一，更是當今高新技術領域中不可或缺的關鍵學科。隨著電氣智能化技術的迅速發展，電氣工程的地位和作用越來越重要，直接關繫到整個工程的質量、工期以及生產效益。電氣工程師必須要有全面的電氣專業知識和比較高的電氣專業水平，纔能深入、細致地做好電氣工程的電氣設計、設備安裝調試、電氣施工、電氣質量安全管理等工作。隨著電氣技術應用的不斷深化和發展，社會對電氣工程及自動化技術人員的需求呈上升態勢。由於電氣工程所覆蓋的專業面非常寬泛，專業人員所需要掌握的知識非常多，要想走向工作崗位，成為一名熟練的電氣工程技術人員，必須要全面學習電氣專業知識。



為了滿足讀者學習電氣工程的需求，我們編寫了本書。本書是一本基礎起步低、電氣專業知識全面繫統、內容講解循序漸進的電氣技術學習圖書。初學者隻需要認真學習完本書，就能很快掌握電氣專業知識，達到電氣工程師的技術水平。



本書分為上下兩冊：上冊為電氣工程基礎，包括電氣基礎和電氣識圖2篇；下冊分為6篇，分別為三菱PLC篇、西門子PLC篇、歐姆龍PLC篇、變頻器技術篇、PLC和變頻器與觸摸屏綜合應用篇、伺服與步進驅動和定位控制應用技術篇。具體內容如下：



上冊內容為電氣工程基礎，分為電氣基礎和電氣識圖2篇：



主要包括電氣基礎與安全用電、電氣基本操作技能、電氣常用儀表、低壓電器器件、變壓器、電動機、電動機控制線路分析與安裝、室內配電與插座照明線路的安裝、電氣識圖基礎、電氣測量電路識圖、照明與動力配電線路識圖、供配電繫統電氣線路識圖、電子電路識圖、電力電子電路識圖。



下冊內容為高級應用電氣自動化技術，分為6篇：



三菱PLC篇主要包括PLC概述、三菱FX繫列PLC硬件接件說明、三菱PLC編程與仿真軟件的使用、三菱PLC基本指令的使用及實例、三菱PLC步進指令的使用及實例、三菱PLC應用指令的使用舉例、三菱PLC模擬量模塊的使用PLC通信；



西門子PLC篇主要包括西門子S7-200SMARTPLC介紹、西門子S7-200SMARTPLC編程軟件的使用、西門子S7-200SMARTPLC指令的使用及應用實例；



歐姆龍PLC篇主要包括歐姆龍CP1繫列PLC快速入門相關內容；



變頻器技術篇主要包括變頻器的使用、變頻器的典型控制功能及應用電路、變頻器的選用、安裝與維護；



PLC和變頻器與觸摸屏綜合應用篇主要包括PLC與變頻器的綜合應用、觸摸屏與PLC的綜合應用；



伺服、步進驅動和定位控制應用技術篇主要包括交流伺服繫統的組成與原理、三菱通用伺服驅動器的硬件繫統、三菱伺服驅動器的顯示操作與參數設置、伺服驅動器三種工作模式的應用舉例與標準接線、步進驅動器的使用及應用實例和三菱定位模塊的使用。



為了進一步方便讀者學習本書的內容，我們特采用視頻講解輔助教學的方式，幫助讀者進一步加深理解書中所講內容，讀者通過手機掃描書中所附帶的二維碼即可觀看視頻，邊看邊學，非常方便，學習效率大大提高。



同時讀者在閱讀時遇到難理解的問題，可登錄易天電學網：www.xxITee.com，觀看有關輔導材料或向老師提問進行學習。



本書由蔡杏山主編，蔡玉山、詹春華、黃勇、何慧、黃曉玲、蔡春霞、劉凌雲、劉海能、邵永亮、朱球輝、蔡華山、蔡理峰、萬四香、蔡理剛、何麗、梁雲、唐穎、王娟、鄧艷姣、何彬、何宗昌、蔡理忠、黃芳、謝佳宏、李清榮、蔡任英和邵永明等參與了資料的收集和整理編寫工作。



由於水平有限，書中疏漏在所難免，望廣大讀者和同仁予以批評指正。







編者