电工一点基础都没有学多久
第1章 直流电路基础知识——电工航船始发港
1.1 电路的组成——三点一线成电路
1.2 电路的几个重要物理量——类比水流好记忆
1.2.1 电流——打开龙头水外流,接通电路有电流
1.2.2 电压——高低落差有水压,电位之差称电压
1.2.3 电功率——电流做功有快慢,电流乘以电压算
1.2.4 电能——电器工作靠电能,电表计量最可行
1.3 电阻——是利是弊看需要
1.3.1 电阻及其单位——导体通电受阻碍,原是电阻在作怪
*1.3.2 电阻与温度的关系——温度升降受影响,电阻系数来衡量
1.4 欧姆定律——电阻等于U除以I
1.5 电阻的连接——串联与并联
1.5.1 电阻串联电路——首尾相连不分家,电流相等可分压
1.5.2 电阻并联电路——并行连接多支路,电压相等分电流
*1.5.3 电阻串并联电路的特点及应用——串联并联两形式,分压分流看实际
第2章 磁与电——形影不离亲兄弟
2.1 电流的磁效应——运动电荷生磁场
2.1.1 通电导体与磁场的关系——导线通电生磁场,电流越大磁越强
2.1.2 安培定则——导体周围磁力线,安培定则来判断
*2.2 磁场的基本物理量——磁场无形参数描
2.3 电磁感应——磁电互感关系大
2.3.1 感应电流的产生——导体切割磁力线,电磁感应磁生电
2.3.2 判断感应电流的方向——右手定则判方向,四指确定I流向
*2.3.3 楞次定律——来者拒,去者留
第3章 电容器及其应用——隔断直流通交流
3.1 电容器的分类和充放电——安全使用莫漏电
3.1.1 电容器的结构与分类——储存电荷电容器,有无极性看仔细
3.1.2 电容器的充电和放电——充电多少容量定,放电过程非线性
3.1.3 电容器质量的判别——检测电容先放电,排除短路与漏电
3.1.4 电容量——本领大小看容量,压差大时带电强
3.2 电容器的两个主要参数——使用要留富余量
*3.3 电容器串联和并联电路——变容增压各不同
3.3.1 电容器串联电路——电容串联真可靠,容量减小耐压高
3.3.2 电容器并联电路——电容两端电压同,耐压不增大电容
第4章 交流电路基础知识——丰富多彩的电力世界
4.1 正弦交流电——生产生活最常用
*4.1.1 正弦交流电的产生——线圈切割磁力线,旋转产生交流电
4.1.2 发电、输电和电能分配——四通八达电力网,星罗棋布遍城乡
4.1.3 正弦交流电的波形——交流电源变化多,周而复始正弦波
*4.1.4 正弦交流电的主要参数——振幅频率初相位,三个要素有针对
4.2 三相交流电路基础——三相演义
4.2.1 三相电源和三相交流电路——三相线圈交流电,不可或缺中性线
*4.2.2 相序——相序排列可不同,对称分布一二零
4.2.3 三相四线制供电电路——三根相线加零线,两种电压能实现
第5章 电动机及其应用——控制接线最重要
5.1 单相异步电动机——小电器的心脏
5.1.1 单相异步电动机的结构——定子转子支撑件,顺利启动靠附件
5.1.2 常用单相异步电动机——单相电机应用多,生产生活乐呵呵
*5.1.3 单相异步电动机的调速——多种方式可调速,降压变匝控转速
*5.1.4 家用电器中的单相异步电动机——冰箱空调洗衣机,运行全靠电动机
5.1.5 接线方式及故障处理——单相电机闹罢工,启动附件是帮凶
5.2 三相异步电动机简介——生产设备动力源
5.2.1 三相异步电动机的结构——定子转子前后盖,机座轴承散热片
5.2.2 三相异步电动机的铭牌——额定参数有规定,正确接线好运行
5.3 启动、调速和制动——控制电机本领大
5.3.1 三相异步电动机的启动——直接启动电流大,降压启动就不怕
5.3.2 三相异步电动机的调速——转速快慢可变换,速度改变要连贯
5.3.3 三相异步电动机的制动——快速停转靠制动,机械电力都可用
第6章 变压器及其应用——电力火炬传递手
6.1 变压器的结构及工作原理——线圈同芯
6.1.1 变压器的结构——附件铁芯和线圈,电磁联姻把手牵
6.1.2 变压器的工作原理——变流变压变阻抗,电磁感应工作忙
6.2 变压器的额定值——安全限值
6.3 单相变压器的绕组判别——看表识相
6.4 电力变压器的安装——安家落户
6.4.1 室外变压器的安装方式——杆塔台墩地台式,又要安全少投资
6.4.2 变压器的安装方法——电线杆上装配变,台底离地两米半
6.5 特种变压器——各有所长
6.5.1 电焊变压器——引弧电压六七十,短路状态用这里
6.5.2 互感器——心有灵犀一点通,测量IU立大功
6.5.3 自耦变压器——抽头接线可变换,升压降压听使唤
6.6 小型电源变压器的绕制与维修——按部就班
6.6.1 线圈绕制工艺——绕制线圈如纺线,右手摇柄左握线
6.6.2 常见故障的判断及修复——电流电压和温升,正常运行无噪声
第7章 电工工具——电工贴身小助手
7.1 试电笔——有电无电电笔检,千万别碰金属杆
7.2 高压验电器——检验有无高压电,一人监护一人验
7.3 旋具——型号规格要备齐,巧用旋具省力气
7.4 电工刀——庖丁解牛熟生巧,电工刀具离不了
7.5 电工钳——选取型号看导线,带电操作重安全
7.6 其他电工工具——电工工具实在多,按需选用去定度
7.7 万用表——万用电表掌中宝,电量检测少不了
7.7.1 万用表的结构和测量功能——多种功能灵活用,选好量程与插孔
7.7.2 万用表的使用方法——测量之前先调零,选好量程才可行
7.8 钳形电流表——钳口只容一相线,安全使用防触电
7.9 兆欧表——测量之前先校表,读数之时莫停摇
*第8章 电工识图基础——电工通用“语言”
8.1 电工识图基本知识——符号传递信息
8.1.1 电路图的组成——电路说明标题栏,电气符号接线连
8.1.2 常用电工用图——电工用图有多种,认真阅图好施工
8.2 怎样看电工图——火眼金睛需多练
8.2.1 电工识图的基本方法——看图方法四结合,触点常开未闭合
8.2.2 电工识图的步骤——线路复杂要分辨,五看步骤反复练
8.3 识读照明电路图——胸有图纸好工作
8.3.1 怎样看照明电路平面图——照明识图抓关键,设备位置及导线
8.3.2 怎样看照明控制接线图——导线走向莫混淆,控制关系要记牢
8.3.3 识图举例——方法步骤须牢记,触类旁通记典例
第9章 安全用电常识——安全用电规矩多
9.1 电流对人体的危害——电流产生热效应,轻则受伤重要命
9.2 触电类型——单相两相和跨步,触电种类心有数
9.3 安全用电的基本要求——遵守规程顾大局,人财两安真幸福
参考文献
读者推荐
有趣:通过数百条口诀归纳电工操作要点。
易学:以图表和模块化结构呈现电工知识。
实用:由高级技师讲授多年电工实践经验。
规范:符合相关标准和职业技能鉴定要求。
书摘与插图
第5章 电动机及其应用——控制接线最重要
5.3.2 三相异步电动机的调速——转速快慢可变换,速度改变要连贯
4.什么是PLC控制变频调速
知识链接
PLC与继电器控制电路的区别
PLC与继电器控制电路的区别主要有以下几点,即组成器件不同、接点结构不同、工作电流不同、接线方式不同、工作方式不同以及组合模式不同。
①组成器件不同。继电器控制电路中的继电器是由电磁铁、线圈以及有形接点等硬件构成的,而PLC中的继电器是由虚拟的软线圈、软接点等构成的。
②接点结构不同。继电器控制电路中的常开、常闭接点是由实际的有形接点构成的,而PLC中的常开、常闭接点则由软件决定。继电器控制电路中每只继电器的接点数量是有限的,而PLC中每只软继电器的接点数量是无限的。在继电器控制电路中继电器的接点寿命是有限的,而PLC中软继电器的接点寿命是无限的。
③工作电流不同。继电器控制电路中有实际电流存在,可以用电流表直接测量;而PLC中的工作电流是一种信息流,称为“软电流”,简称“能流”,能流只能从左到右流动。
④接线方式不同。继电器控制电路图中的所有接线都必须逐根连接,缺一不可;而在PLC中,除输入、输出端需要实际接线外,内部的所有软接线都是通过软件完成的。内部软接线的改变通过修改控制程序来完成。
⑤工作方式不同。继电器控制电路中的电源接通时,各继电器都处于受约束状态,该吸合的会吸合,不该吸合的因受某种条件限制而不吸合;而PLC则采用扫描循环执行的方式,即从前到后执行,周而复始,因此,从激励到响应有一个时间滞后。一般来说,最大滞后时间为2~3个扫描周期。
⑥组合模式不同。一只电磁继电器能直接完成某一项控制任务;而PLC要完成某一项控制任务时,必须有输入继电器、输出继电器和应用程序共同参与。
介绍了应用可编程控制器(PLC)对直线加速器调制器的直流高压电源系统进行改造而研制的“上位机-PLC电源控制系统”。对该控制系统的总体设计方法、结构特点进行了论述。投入运行后的控制系统解决了供电电网电压大幅度波动对机器的影响，为de-Q`ing电路的可*工作提供了前提保证，从而也为直线加速器的束流稳定提供了保证。
合肥国家同步辐射实验室(NSRL)的主体设备同步辐射加速器主要由200MeV电子直线加速器和800MeV电子储存环组成。200MeV电子直线加速器不仅是800MeV电子储存环的注入器，而且还是一台为核物理以及其它领域研究、应用提供电子束流和其它次级射线的电子加速器。五套速调管-调制器系统是直线加速器微波功率源的重要组成部分。由21kV直流高压电源供电的调制器输出重复频率50Hz、幅度约250KV的脉冲方波。在速调管的作用下，脉冲电场被转换为微波电磁场，通过波导与耦合装置能量被馈入直线加速器的加速腔内加速电子。为了稳定微波输出功率，减小脉冲幅度漂移，从而提高直线加速器的电子束流稳定度，就要求在电网电压波动的情况下调制器直流高压电源保持较高的稳定度。
由于电网电压经常在AC380V的±5%或更大范围内波动，而现有的deQ`ing电路只能在极窄的电网电压波动范围(<1%)内工作，我们必须提供一种手段来维持大范围电网波动时的直流高压高稳定度。另一方面，现有的六台调压机为步进电机驱动的50kVA三相感应电力调压器;为了提高调压精度，实现电压的细微调节，有必要对其进行改造。
为此我们应用OMRON C200HE PLC研制了上位机-PLC电源控制系统。该系统投入运行后，经测试，直流高压电源稳定度好于0.5%。另外，这套计算机实现了对电源各主要参数进行实时监测、自动记录以及电压轨迹图形显示的功能，为操作者提供了友好的软件控制界面。
1 系统组成及基本工作原理
置于直线加速器控制室的工控机做为上位控制计算机，而置于调压机房的PLC则做为现场控制设备完成对五组交流调压电路的直接控制。为了消除速调管走廊强电磁干扰对上位计算机和PLC之间通信的影响，采用了光缆作为长距离数字信号传输的通信介质;经过Link适配器以及PLC机架上的上位连接单元完成光/电信号之间的转换。PLC直接完成对调制器交流调压控制电路的控制，以及对直流高压端的数据采集、数字滤波抗干扰处理、高压保护和报警，并实时响应上位计算机发出的命令帧(由Host Link协议规定其格式)，处理上位计算机指令。系统的总体数据流图可参见图2。这样便以PLC为中心，组成了一个数字式计算机开环/闭环控制系统。在上位计算机端可以通过控制PLC内程序走向，选择工作在“开环调压”或者“闭环调、稳压”两种工作方式。当工作在“闭环调、稳压”方式时，系统通过上位计算机设定所要求的直流高压电压值，由PLC处理采样信号，以1/4000的精度增减控制电压的数字量，达到稳定交流调压电路输出的目的。而构成交流调压电路的核心器件为3×150A的SCR智能调压模块。
在这个系统中，由PLC完成主要的实时控制任务，而上位计算机主要是为操作者提供一个具有虚拟仪器风格的软件操作界面，使操作者可以直观地了解到直流高压电源的运行状况，进行各项操作。
与这套计算机控制系统相对应，在课题进展过程中，还研制了一套手控的电路控制系统。假如计算机控制系统出现故障时，可以通过PLC输出的开关量去控制交流调压控制电路内的系统切换断电器来切换到手控系统。
2 PLC端软件设计
PLC编程所用的语言为梯形图。由于速调管走廊其空间电磁干扰非常强，常常会导致控制设备不能正常工作，所以这部分编程所要解决的关键问题是对采样数据的抗干扰预处理。
50MW脉冲调制器电源控制系统设计方案
由实测波形可看到电磁干扰为重复频率50Hz的强脉冲电磁干扰，其脉冲展宽后波形如图3所示。
对于图3中幅度较低的高频干扰成份，可以用多级π型RC滤波网络对其进行处理;对于电压幅值在正常信号取值范围之外，但是却被采集进来的信号干扰，可用梯形图编写限幅算法加以剔除。同时，对高于正常信号取值上限的采样信号加以剔除的结果是这时的控制信号将不再上升，SCR智能调压模块的输出也不再上升，相应地直流高压电源将不会跨过调制器正常工作的上限，调制器硬件设备也不会受到损坏。
对于采集到的在正常信号取值范围之内的干扰信号该如何剔除呢?为此设计了两种软件算法：异常数据剔除算法以及平均值算法。在做平均值处理时，采样点数不宜太多，3～5点比较合适，否则将对电压的纹波以及抖动不甚敏感，导致电压稳定度下降。
3 上位计算机端软件设计
上位计算机端的软件设计采用了National Instruments公司的LabWindow-CVI3.0.1编程平台。与Visual Basec Visual C++相比，Labwindow-CVI是专门用于EDA(Electronic Design Automatic)领域软件开发工作的平台。编程用C语言，采用面向对象(OOP,Object Oriented Programming)的编程方法。上位机端的软件控制面板按照所实现的功能被划分为4部分：系统配置面板、高压设置面板、电压显示面板、系统帮助菜单。另外，上位机端软件系统可以通过安装文件Setup.exe简单、方便地实现系统软件安装，其安装过程具有典型的Windows风格。
50MW脉冲调制器电源控制系统设计方案
用上位机对可编程控制器进行监视和控制，在两者之间建立数据传输通道，首先要规定两者之间数据传输的格式，并对命令格式形成和响应格式的解码进行编程。Omron把所有指令帧和应答帧的定义称做Host Link协议(Host Link Protocol)。而在Host Link协议中识别码指令有39种之多，可以完成对可编程控制器各个存储区(IR、SR、DM、AR、EM、LR、HR)的读写、对可编程控制器进行初始化、置位和I/O表生成等各种任务。图4的第一行是一个上位计算机发出的读PLC内部继电器区(IR区)的命令帧，第二行是PLC对这个命令的响应帧。
从图4的Host link帧格式可见，在上位计算机通信编程中不仅要对命令帧的形式做编码工作，而且还要对可编程控制器的响应帧进行解码，提取其中有用的数据，然后再进行进制转换以变成我们所要的数据格式。
为了系统扩展的需要，设置为1:n的上位机连接方式，即一台上位机可以同时控制N台位于现场的可编程控制器组成的网络。这样便和直线加速器其它诸台联锁保护PLC互连成网了。
上位计算机端的软件完成对上位机和PLC通讯端口参数的设定、送设定的高压数值到PLC以间接控制硬件电路完成调压、升压总行程选择、紧急关断高压、自动记录当前高压设定数值和时间以及当班人员名单到以Excel电子表格形式存在的值班日志。
总的来说，本系统是把传统仪器的三大功能块全部通过计算机来实现的：信号采集以及处理由现场控制计算机——可编程控制器来完成;结果表达输出则放到上位计算机上来完成。其中，“电压显示面板”主要就是用来实现一个传统仪器的“结果表达输出”功能块所完成的任务。用计算机屏幕可以形象、方便地模拟各种仪器控制面板，以各种形式表达输出检测结果以及电源运行状态。
采用适当软件和硬件抗干扰措施后，本上位机-PLC控制系统在强电磁干扰的环境中，通过运行调试，达到了设计要求，当电网电压变化±5%，直流高压能稳定在PLC和本上位机-PLC控制系统两套系统之间的切换，使各项功能和两套系统有机地组合在了一起;友好的软件控制面板为操作者提供了直观的数据显示和方便的操作功能选择。
