第一篇 化工电气 1
第一章 直流电路 1
第一节 静电学基础知识 1
一、电荷的产生 1
二、电场 1
三、电位差（电压） 2
四、电位 3
五、电位差与电位的关系 3
第二节 电路的组成 4
第三节 电流、电动势和电阻 4
一、电流 4
二、电动势 5
三、电阻 6
第四节 欧姆定律和克希荷夫定律 8
一、部分电路的欧姆定律 8
二、全电路的欧姆定律 9
三、克希荷夫电流定律 10
四、克希荷夫电压定律 10
第五节 电阻的串、并联和混联 12
一、电阻的串联 12
二、电阻的并联 13
三、混联电路 14
第六节 电功与电功率 15
一、电功 15
二、电流的功率 15
三、焦耳-楞次定律 16
第二章 电和磁的关系 17
第一节 电流的磁场 17
一、电流产生的磁场 17
二、右手螺旋定则 18
第二节 描述磁场的几个物理量 19
一、磁通量 19
二、磁感应强度 19
三、磁导率 20
四、磁场强度 20
第三节 铁磁材料及其用途 21
第四节 磁场对载流导体的作用力 23
第五节 电磁感应 24
一、电磁感应现象 24
二、楞次定律及应用 25
三、法拉第电磁感应定律 26
第六节 自感、互感、涡流 26
一、自感现象 26
二、互感 27
三、涡流 28
第三章 交流电路 29
第一节 正弦交流电的产生 29
一、交流电和正弦交流电 29
二、正弦交流电的产生 29
第二节 正弦交流电的几个基本物理量 31
一、正弦量及其三要素 31
二、瞬时值、最大值和有效值 31
三、周期、频率和角频率 32
四、初相、相位、相位差 32
五、正弦量的表示法 33
第三节 几种简单参数的交流电路 34
一、纯电阻电路 34
二、纯电感电路 36
三、纯电容电路 37
四、交流电路中的功率 40
第四节 电阻和电感串并联 42
第五节 三相交流电路 43
一、三相交流电动势的产生和表示法 43
二、三相电源绕组的连接 44
三、三相电路中负载的连接 47
四、三相功率 49
第四章 工业电子学基础知识 50
第一节 半导体材料及其导电特性 50
一、半导体材料锗和硅的导电特性 50
二、PN结的单向导电性 51
第二节 二极管和直流电源 52
一、半导体二极管的结构和特性 52
二、二极管的参数 53
三、二极管整流的工作原理 54
四、直流电源 54
第三节 三极管和交流放大电路 56
一、半导体三极管的结构和类型 56
二、三极管的电流放大作用 57
三、三极管的特性曲线 58
四、三极管的各种工作状态 61
五、单管交流放大电路 62
六、多级放大器 64
第四节 场效应管和可控硅 65
一、场效应管的结构和特征 65
二、可控硅和可控整流 65
第五节 线性集成电路和运算放大器 67
一、线性集成电路及其应用 67
二、运算放大器工作原理及应用 67
第六节 脉冲数字电路 69
一、概述 69
二、三极管工作在开关状态 70
三、脉冲数字电路的工作原理及应用 70
第五章 电气照明 72
第一节 电气照明的一般知识 72
一、电光源的分类及选择 72
二、照明种类 72
三、照明及照度标准 73
四、照明质量标准 75
第二节 照明灯具的选择 76
一、工厂灯具的型号意义 76
二、灯具的特征 76
三、灯具的选择 77
第三节 电气照明的配电系统 78
一、电气照明的供电方式 78
二、电压选择 80
三、布线方式 80
第四节 电气照明的控制线路 80
一、白炽灯的控制线路 80
二、日光灯的控制线路 81
三、探照灯、碘钨灯的控制线路 83
四、高压水银灯（汞灯） 83
五、高压钠灯的控制线路 84
六、氙灯的控制线路 84
第六章 变压器 85
第一节 概述 85
一、变压器的构造和铭牌数据 85
二、单相变压器的工作原理 87
第二节 三相变压器 91
第三节 特殊用途的变压器 93
一、自耦变压器 93
二、仪用互感器 93
三、电焊变压器 95
第四节 电力变压器的维护 95
第七章 交流电动机 97
第一节 概述 97
一、交流电动机及类型 97
二、交流电动机的构造 97
三、旋转磁场 99
四、异步电动机工作原理 101
第二节 三相异步电动机 102
一、转差率 102
二、转子各参数与转差率的关系 103
三、三相异步电动机的电磁转矩 103
四、三相异步电动机的额定值 105
第三节 三相同步电动机 105
第四节 电动机的运行管理和维护 108
一、电动机的运行管理 108
二、电动机轴承的维护和润滑 110
第八章 三相交流电动机的控制 111
第一节 低压电器 111
一、开关 111
二、熔断器 113
三、交流接触器 113
四、按钮 114
五、热继电器 114
第二节 三相异步电动机开停的常见控制电路 116
一、点动控制线路 116
二、接触器自锁控制线路 117
三、具有过载保护的自锁控制线路 117
四、按钮连锁的正反转控制 118
五、接触器连锁的正反转控制 118
六、限位控制 120
七、自动循环控制 120
第三节 三相异步电动机的启动 121
一、全压直接启动 121
二、降压启动 122
三、软启动器启动 123
第四节 三相异步电动机的调速 123
一、变极调速 124
二、改变转差率调速 124
三、变频调速 125
第九章 电热设备 127
第一节 概述 127
第二节 电阻炉 128
一、结构 128
二、炉衬 130
三、炉子功率的确定 131
四、加热元件 132
第三节 感应炉 135
一、概述 135
二、无芯感应熔炼炉 137
三、有芯感应熔炼炉 138
四、感应炉工频电源主回路 139
五、感应炉的导线 141
第四节 电伴热 141
第十章 电气测量指示仪表 144
第一节 概述 144
一、仪表的分类 144
二、仪表的级别 144
三、电工仪表常用符号及其意义 145
四、仪表的灵敏度及仪表常数 147
第二节 磁电系仪表 147
一、磁电系仪表的原理与结构 147
二、磁电系仪表的应用 148
第三节 电磁系仪表 150
一、电磁系仪表的原理与结构 150
二、电磁系仪表特点及应用 151
三、电磁系钳形表 152
第四节 电动系仪表 153
一、原理与结构 153
二、电动系仪表的特性与应用 153
三、电动系功率表 153
四、功率因数表 155
第五节 感应系仪表 156
一、结构原理 156
二、感应系仪表的特征 157
三、瓦时表 157
第六节 万用表 160
一、结构特点 160
二、使用万用表应注意的问题 161
三、万用表参考线路图 161
第十一章 化工企业供电 164
第一节 发电和输电 164
一、发电概述 164
二、输电概述 165
第二节 化工企业供电 168
一、化工企业供电特点 168
二、化工企业供电 169
三、UPS 172
第十二章 电气安全 174
第一节 人身触电的危害及触电方式 174
一、电流对人体的危害 174
二、人体电阻 175
三、安全电压 176
四、触电方式 176
第二节 绝缘、屏护和间距 177
一、绝缘 177
二、屏护 180
三、间距 180
第三节 接地和接零 185
一、接地和接零的类型、特点及作用 185
二、接地装置的选择 188
三、接地装置的安装 190
第四节 配电系统的接地制式 191
一、TN系统 191
二、TT系统 192
三、IT系统 193
第五节 静电的危害和防护 194
一、静电的产生和特点 194
二、静电的危害 195
三、静电的防护 196
第六节 防雷保护 198
一、概述 198
二、防雷装置 199
三、避雷装置的材料及安装 202
四、防雷措施 205
第二篇 化工仪表 210
第十三章 化工自动化基本知识 210
第一节 化工自动控制系统的组成及分类 210
一、化工生产过程的控制 210
二、自动控制系统的组成 212
三、自动控制系统的分类 215
第二节 自动控制系统的过渡过程及其质量指标 215
一、系统的静态、动态和干扰作用 215
二、自动控制系统的过渡过程及其质量指标 217
第三节 化工自动化仪表简介 219
一、自动化仪表的分类 219
二、常用的自动化仪表 219
第十四章 化工生产过程参数检测及仪表 221
第一节 概述 221
一、测量过程及测量误差 221
二、精度等级、变差和灵敏度 222
三、检测仪表的组成 223
第二节 温度检测及仪表 223
一、概述 223
二、常用测温元件及变送器 225
三、常用温度显示仪表 232
四、温度仪表的选择及安装 244
第三节 压力检测及仪表 245
一、概述 245
二、常用测压方法及仪表 246
三、压力检测仪表的选择及安装 253
第四节 流量检测及仪表 255
一、概述 255
二、节流式流量计 256
三、其他检测方法简介 266
第五节 物位检测及仪表 270
一、概述 270
二、常用的液位检测仪表 271
三、其他物位计简介 276
第六节 过程分析仪器简介 279
一、概述 279
二、过程分析仪器的组成及分类 279
三、常见过程分析仪器 280
第十五章 对象特性 288
第一节 概述 288
第二节 对象的动态特性曲线 288
第三节 描述对象特性的三个参数 289
一、放大系数K及其对控制过程的影响 289
二、时间常数T及其对控制过程的影响 290
三、滞后时间τ及其对控制过程的影响 291
第十六章 控制规律和调节器 294
第一节 双位调节 294
第二节 比例调节 296
一、比例调节规律及其特点 296
二、比例度 299
三、比例度对调节过程的影响 300
第三节 比例积分调节 301
一、积分作用的特点 302
二、比例积分调节作用 303
第四节 比例微分调节 305
一、微分调节规律的特点 305
二、比例微分调节 306
三、比例积分微分调节 307
四、调节器简介 309
第十七章 调节阀 313
第一节 气动薄膜调节阀的特性及选型 313
一、气动薄膜调节阀结构和工作原理 313
二、调节阀的主要类型 314
三、调节阀的流通能力与流量特性 317
四、调节阀的选择 320
第二节 阀门定位器 321
一、阀门定位器的工作原理 321
二、阀门定位器的作用 321
第三节 电动调节阀 322
一、电动调节阀概述 322
二、电动调节阀结构及工作原理 322
第十八章 简单控制系统 324
第一节 简单控制系统的构成 324
一、简单控制系统的构成 324
二、被控参数的选择 324
三、操作变量的选择 325
四、滞后对控制过程的影响 325
五、调节器控制规律的选择 326
六、调节器参数的工程整定 326
第二节 简单控制系统的投运 328
一、投入运行前的准备工作 328
二、控制系统的投运 330
第三节 常见化工单元的控制方案 332
一、流量控制系统 332
二、温度控制系统 333
三、精馏塔的控制 334
第十九章 复杂控制系统 336
第一节 串级系统 336
一、概述 336
二、串级控制系统构成 337
三、串级控制系统特点 339
四、调节器正、反作用的确定 339
第二节 其他复杂控制系统 340
一、均匀控制系统 340
二、比值控制系统 341
三、三冲量控制系统 342
第二十章 计算机控制系统 345
第一节 计算机控制系统简介 345
一、概述 345
二、计算机控制系统的构成 345
三、计算机控制系统的分类 347
第二节 集散控制系统 349
一、集散控制系统（DCS）的特点 349
二、集散控制系统的构成 350
第三节 集散控制系统举例 354
一、美国霍尼韦尔（Honeywell）公司的TDC 3000系统 354
二、美国霍尼韦尔公司的TPS系统 356
三、日本横河（Yokogawa）公司的CENTUM系统 363
四、日本横河公司的CS 3000系统 365
第四节 可编程逻辑控制器和紧急停车系统 369
一、可编程逻辑控制器 369
二、紧急停车系统 371
第二十一章 自动信号报警与连锁保护系统 374
第一节 概述 374
一、自动信号报警系统的基本工作状态 375
二、自动信号连锁图常用符号 375
第二节 自动信号报警回路与连锁保护系统 375
一、自动信号报警回路 375
二、连锁保护回路 376
三、自动信号连锁在生产过程中的应用 377
思考题 381
习题 406
习题解答 420