1、电气自动化专业知识电气自动化专业知识第一部分 电工学基础知识一、 电路基础1、 电路：电流流过的所有通路称为电路。它是由一些电的设施或器件构成的整体。2、 电源：电路中供给电能或电讯号的器件。3、 负载：在电路中汲取电能或输出讯号的器件称为负载。4、 激励：电源的电流或电压称为激励函数或激励。5、 响应：负载上的电流或电压称为响应。6、 电路元件：电路器件的理想化模型称为电路元件。7、 电容元件：拥有储藏或开释电场能量的性质，即电场效应。8、 电感元件：拥有储藏或开释磁场能量的性质，即磁场效应。9、 电压：电路中两点电位之差称为电位差，或电压。10、 基尔霍夫定律包含电流定律 (KCL) 和电
2、压定律 (KVL) 。11、 基尔霍夫（第必定律）电流定律（ KCL ）：关于任一电路中的任一节点，在任一刹时，流出该节点的所有支路电流的代数和为零。12、 基尔霍夫（第二定律）电压定律（ KVL ）：关于任一电路中的任一闭合回路，在任一刹时，流出该闭合回路的所有支路电压的代数和为零。13、 沟通电路：电流、电压的大小或方向随时间变化的电路称为沟通电路。14、 正弦沟通电路： 电流或电压依照正弦规律变化的电路称为正弦沟通电路。15、 最大值（振幅）：正弦电流或电压刹时价的大小和方向随时间而变化，幅值变化的最大范围称为最大值或振幅。16、 周期：正弦函数是一个周期函数，重复变化一次需要的时间称为
3、周期。周期用 T 表示，单位为秒（ s）。17、 频次：周期的倒数称为频次。频次用 f 表示，单位为赫芝，简称赫（ Hz）。18、 角频次：正弦电流变化一个周期，幅角变化为 2 弧度，单位时间幅角变化的弧度数 2 /T,叫做角频次。用 表示，单位为弧度 /秒。 =2 f=2 /T。19、 相位：正弦电流的幅角（ t+ i），叫做正弦量的相位。相位是时间的函数，表示正弦量变化的进度。 t=0 时的相位 i 叫做正弦量的初相。20、 正弦量的三因素：正弦量的振幅，角频次（或频次）和初相，是决定正弦量的三个基本参数，也是进行比较和划分各个正弦量的依照，称为正弦量的三因素。21、 两正弦量相位之差称为
4、相位差。同频次正弦量的相位差等于初相之差，它与 及 t 没关。即相位差是一个常数。22、 正弦电流、电压或电动势，它们的刹时价是随时间变化的，只在某些特准时辰才等于最大值。为了权衡正弦量做功的能力，往常不是用最大值或是刹时价，而是有效值。以正弦电流的有效值为例： I1T i 2 dt ，正弦电流T0的有效值 I 的运算值，先将电流刹时价 i 平方，再在一个周期内取均匀值，最后取其平方根，所以有效值又有方均根值之称。由此可知，有效值的意义为，周期性电流与在数值上等于有效值的直流电流的做功能力是同样的。结论以下：正弦电流有效值I=2I m， I m 为电流振幅正弦电压有效值U=2U m ， U m
5、 为电压振幅正弦电动势有效值E=2Em ， Em 为电动势振幅23、 三相电动势：三相正弦电动势， 其频次同样，幅值相等，而初相位挨次相差 120 度，称为对称三相电动势。24、 相序：三相电动势达到最大值或零值的序次，或许说从超前相到滞后相的序次称为相序。25、 三相电路的联接方式：往常在三相电路中，不论是电源或负载，均可接成星形（ Y）或三角形（ ）。26、 在星形联接的三相四线制电路中， 把各相端线与中线点之间的电压称为相电压，端线与端线之间的电压称为线电压。且线电压的有效值是相电压有效值的 3 倍。而线电压的相位则超前于相应的相电压 30 度。27、 在星形联接的三相四线制电路中， 把
6、电源或负载各相中流过的电流称为相电流，各端线中流过的电流称为线电流。且相电流等于线电流。28、 在三角形联接的电路中：线电压等于相电压；当相电流对称时，线电流也是对称的。并且线电流有效值为相电流有效值的3 倍。而线电流的相位则滞后相电流30 度。29、 对称三相电路的功率计算方法：有功功率：P3cosU L I L无功功率：视在功率：功率因数：Q3sinU L I LS3U L I LcosP3U L I L二、 电子技术基础知识：模拟电子技术：1、 PN 结：在一块完好的硅片上，用不一样的混杂工艺使其一边形成 N 型半导体，另一边形成 P 型半导体，那么在两种半导体的交界面邻近就形成了 PN
7、 结。 PN 结是构成各种半导体器件的基础。2、 PN 结的单导游电性： PN 结加正向电压时，形成较大的正向电流；而在加反向电压时， 反向电流很小， 这种特征称为单导游电性。3、 半导体二极管：是由 PN 结加上引出线和管壳构成的。4、 半导体二极管的特征： 正向特征：正向电压超出某一数值后，产生明显的正向电流。 反向特征：在给二极管加反向电压时，反向电流很小。 反向击穿：当加反向电压超出二极管的耐受值时，反向电流会变得很大，二极管击穿。5、 晶体三极管：又称双极型晶体管。有两个 PN 结，有三个区，分别称为发射区、基区、集电区。 发射区与基区间的 PN 结称为发射结，集电区与基区间的 PN
8、 结称为集电结。6、 晶体三极管拥有放大作用， 即在输入端（基极）用一个小的变化量去控制使输出端 （集电极）产生一个大的， 与输入变化相对应的变化量。数字电子技术：7、 数字量：在自然界中，有一类物理量的变化在时间上和数量上都是失散的。 也就是说，它们的变化在时间上是不连续的，老是发生在一系列失散的瞬时。 同时，它们数值大小和每次的增减变化都是某一个最小数目单位的整数倍。我们把这一类物理量叫做数字量， 把表示数字量的信号叫做数字信号，并且把工作在数字信号下的电子电路叫做数字电路。8、 数制：我们把多位数码中每一位的构成方法以及从低位到高位的进位规则称为数制。 常用的数制有： 十进制，二进制，八
9、进制。9、 码制：不一样的数码不单能够表示数目的不一样大小， 并且还可以用来表示不一样的事物。 在后一种状况下，数码不过不一样事物的代号，我们将这种数码称为代码。 为了便于记忆和查找，在编制代码时总要依照必定的规则， 这些规则就叫码制。10、 逻辑代数的基本运算有与、或、非三种。11、 逻辑函数：当输入变量的取值确立后， 输出变量的取值便随之而定，因此输入与输出之间乃是一种函数关系， 我们将这种函数关系称为逻辑函数。12、 门电路：用以实现基本逻辑关系的电子电路通称为门电路。13、 门电路中的二极管、三极管往常工作在开关状态。14、 依据逻辑功能的不一样特色，我们把数字电路分红两大类，一类叫做
10、组合逻辑电路，另一类叫做时序逻辑电路。15、 为了能够使用数字电路办理模拟信号， 一定把模拟信号转换成相应的数字信号，这种变换称为模 数变换。16、 把办理获得的数字信号再变换成相应的模拟信号， 这种变换称为数 模变换。三、 电磁学基础知识：四、 电机基础知识：沟通异步电动机：1、 沟通电机：是一种将机械能和沟通电能进行互相变换的旋转式电磁机械。包含将机械能转变为沟通电能的沟通发电机和将沟通电能转变为机械能的沟通电动机。2、 沟通电动机包含异步电动机和同步电动机。3、 异步电动机拥有结构简单、 工作靠谱、保护方便、价钱便宜等特色，获得十分宽泛的应用。4、 三相异步电动机是由定子 （固定不动的部
11、分） 和转子（转动的部分）两大多半构成。5、 异步电动机定子主要由定子铁芯、 定子绕组和机座三部分构成。6、 异步电动机转子主要由转子铁芯、 转子绕组和转轴三部分构成。7、 在异步电动机中，当三相对称电流流进定子绕组是会产生旋转磁场。其旋转方向与三相电流的相序是一致的。 其转速为： n0 60 f 。（ 为电流的频次， p 为磁极对数）P8、 当异步电动机拖动机械负载时， 转子转速 n 低于旋转磁场转速 n0 ,定子旋转磁场以相对转速 n0 n 切割转子绕组中的导体，在转子中产生电势与电流。9、 异步电动机在起动的瞬时， 会产生很大的起动电流， 往常是电动机额定电流的 47 倍。一般规定异步电
12、动机的功率低于 7.5kw 时同意直接起动。电动机功率大于 7.5kw 时，如 果 电 源 总 容 量 较 大 ， 且 满 足 公 式 ：I1q1电源总容量也能够直接起动，不然一定采纳I 1N34起动电机容量降压起动的方法。10、 异步电动机常用的降压起动方法有：电抗或电阻降压起动，星 三角（ Y- ）起动 ,自耦变压器降压起动，变频器调速起动等。11、 三相异步电动机的调速目前主要采纳变频器控制调速。12、 电动机控制元件： 主要有自动空气开关、 沟通接触器、 热继电器、中间继电器、按钮、指示灯等。13、 热继电器对电动机起的保护作用是过载保护。14、 对电动机的保护主要有欠压保护，失压保护
13、，短路保护，缺相保护，过载保护等。15、 当电源因故障缺乏一相时， 电动机带电的两相定子绕组电流会高升，电动机转速降落， 如没出缺相保护， 电动机将烧毁。第二部分 电气应用技术一、 工业供电技术：16、 变电站：是变换电压和互换电能的场所，主要由变压器、母线和开关控制设施等构成。17、 配电站：只有受电及配电开关控制设施而没有变压器的场所。18、 电力网：是输送和分派电能的通道。19、 电能用户：包含工业公司在内的所实用电单位均称为电能用户。20、 由发电厂、变电站、电力网和用户构成的系统称为电力系统。21、 低压配电网：是指电压经变电所降为 380/220 V 后，送到用户的低压配电线路。2
14、2、 为了控制方便，在变电所的出端与负载之间应安装低压配电屏（低压开关柜），作为控制枢纽。23、 低压配电屏是由刀开关、 熔断器、自动空气开关、 沟通接触器、继电器、互感器和计量仪表等电气研究构成的。24、 低压供电线路， 依据负荷等级、 大小、散布状况及负载性质等进行选择， 其接线方式包含： 放射式、树干式、 环形式等。25、 低压配电线路有架空线路和电缆线路两种。26、 电缆线路拥有不受外界影响（风、雪、结冰） 、美化城市等长处，但弊端是投资大，找寻故障和检修困难。27、 架空线路施工简单、 投资少、保护方便，但弊端是易受天气等外界因素影响。二、 安全用电：1、 安全用电：是指全部用电人员
15、，在既定环境条件下，采纳必需的举措和手段；在保证人身及设施的前提下，正确使用电气设施。2、 电气事故主要包含电对人体的伤害（电伤和电击）和对设施的伤害（线路伤害、电气设施伤害、惹起火灾）。3、人体触电的方式主要有： 直接接触触电；跨步电压触电；接触电压触电等。4、直接接触触电： 是指人体与电气设施的带电部分直接接触所发生的触电。5、直接接触触电又分为单相触电和两相触电。6、单相触电：当人体只接触一根相线（火线）时，电流通过相线经人体流入大地，这种触电称为单相触电。7、两相触电：当人体有两点同时接触到三相电路中随意两根相线，电流就会从一根相线经人体流入另一根相线，形成通路，这时人体处于线电压之下
16、而触电。8、安全用电的技术举措主要有：接地保护；接零保护；防雷保护等。9、电气人员在进行电气设施检修或操作时， 一定恪守安全规程和操作规程。三、半导体变流技术：1、半导体变流技术：即电力半导体变流技术，就是利用半导体器件把电能进行变换的技术。它包含电压、电流、频次、波形和相数等的变换。2、电力半导体器件目前包含（硅）整流管、晶闸管及其派生型、功率晶体管及其派生型和高效电力光电器件，在工业应用中，仍是以晶闸管为主。3、电力电子学：是应用于电力技术领域的电子学，它是电气工程三大主要领域：电力、电子和控制之间的边沿学科。4、晶闸管是一种大功率的电力半导体器件。 它的工作方式是静止型的，所以无噪音，无
17、磨损。它既是电子元件，又是大功率器件，拥有响应快、体积小、频带宽、使用寿命长等长处。5、目前以晶闸管为主体的电力半导体器件已成为变流技术发展的基础，按其功能可分红以下几种种类：整流器 -把沟通电压变为固定或可调的直流电压。逆变器 -把固定直流电压变为固定或可调的沟通电压。斩波器 -把固定直流电压变为可调的直流电压。沟通调压器 -把固定沟通电压变为可调的沟通电压。周波变换器 -把固定的沟通频次变为可调的沟通频次或可调的沟通电压。6、晶闸管 T 拥有三个极：阳极 A、阴极 K 和门极（或称控制极） G。7、晶闸管的阳极 A 和阴极 K 分别与电源和负载连结，组成晶闸管的主电路； 晶闸管的门极 G
18、和阴极 K 分别与控制晶闸管的装置连结，构成晶闸管的控制电路。8、晶闸管相当于一个能够控制的单导游电开关， 在晶闸管拥有正朝阳极电压的状况下，再在门极加入适合的信号，能够使晶闸管由“断态”变为“通态” ，所以，又称门极为控制极。9、晶闸管的触发电路：晶闸管由“断态”变为“通态”的条件有两个：一是在电路中阳极的电位高于阴极电位；二是在门极与阴极间加适合正向电压、电流（触发）信号。这个触发信号就是由触发电路供给的。10、晶闸管对触发电路的要求：触发信号能够为沟通、直流或脉冲形式。触发信号应有足够的功率（电压、电流） 。触发脉冲信号应有必定的宽度，保证触发的晶闸管靠谱导通。触发器要有足够的移相范围。
19、触发电路与主电路一定同步。触发电路应有足够的抗扰乱能力。11、晶闸管的保护电路：在晶闸管的使用一定配以保护电路，主要包含过电压保护和过电流保护。过电压保护依照保护的部位能够分为沟通侧保护、直流侧保护和器件保护。12、变频器按能量变换的状况能够分为沟通沟通变频器，沟通直流沟通变频器两种。前者是直接将工频电源转变为所需频次的沟通电源， 所以也称直接变频。 后者则是把直流电能 （一般是经沟通电源整流而得）转变为所需频次的沟通电能，所以称为逆变器。四、检测技术、电与非电丈量：1、丈量：就是经过物理实验的方法， 以同性质的标准量 （国际或国家公认的）与被丈量比较，确立被丈量对标准量的倍数的过程。2、丈量
20、变换：因为多半状况下，被丈量与标准量不可以直接比较，需要把被丈量变换成便于比较的某此中间量。 丈量变换就是把被丈量按必定的规律变为便于传输或办理的另一种物理量的过程。 能达成变换任务的元件称为变换元件。3、变换元件都是以必定的物理定律为基础的， 用来达成一个特定的变换任务，多个变换元件的有机组合，就构成了丈量仪表。4、最简单、理想的变换规律是变换前后的参数成比率关系，即变换元件拥有线性特色。5、丈量方法：往常分为直接丈量法和间接丈量法两大类。6、间接丈量法：就是不直接丈量被丈量，而是先丈量与被丈量有某种切实函数关系的其余几个物理量， 而后再依据已知的函数关系，计算出被丈量的值。7、丈量仪表的基
21、本功能：检出和变换功能；标准量保留功能；运算和比较功能；结果显示功能。8、传感器：能感觉（或响应）规定的被丈量并依照必定规律变换成可用信号输出的器件或装置。 传感器往常由直接响应于被丈量的敏感元件， 产生可用信号输出的变换元件， 以及相应的电子线路所构成。9、温度的丈量能够分为接触测温法和非接触测温法两大类。此中膨胀式温度计、压力式温度计、热电偶温度计、热电阻温度计均属于接触测温法；辐射式温度计则属于非接触测温法。10、膨胀式温度计包含液体膨胀式温度计 （如水银温度计）和固体膨胀式温度计（如双金属温度计） 。11、热电偶温度计的长处： 精度高、结构简单、测温范围广、动向响应速度快、信号可远传，
22、便于集中检测和自动控制。12、热电阻温度计的长处：测温精度高、测温范围较大（尤其在低温方面）、便于远距离及多点丈量、便于自动测温等。主要包括铂电阻、铜电阻、镍电阻和半导体热电阻等。13、丈量压力的仪表依照工作原理的不一样， 能够分为四大类：液柱式压力计：将被测压力变换成液柱高度差进行丈量。包含 U型压力计，单管压力计，压缩式真空计等。弹性式压力计：将被测压力变换成弹性元件变形的位移进行丈量。包含弹簧管压力计，涟漪管压力计，膜式压力计等。 活塞式压力计：将被测压力变换成活塞上所加均衡砝码的重量进行丈量。它是一种标准型压力丈量仪器，用来校验弹簧管压力计等。 电气式压力计：将被测压力变换成各样电信号
23、进行丈量。包含压电式压力计，振弦式压力计，应变片式压力计、热电偶式压力计及电离式压力计等。14、前三类压力丈量仪表属于机械式压力计，结构简单、使用方便、技术成熟；但只好作为就地仪表来使用，丈量数据不可以直接远传，仪表的动向特征较差。15、电气式压力计的长处：压力传感器体积小，敏捷度高，结构简单，动向特征好，便于信号远传及自动丈量。第三部分 自动控制技术一、 自动控制原理：1、 自动控制：在没有人参加的状况下， 经过控制器， 使被控对象或被控过程拥有预约的状态和性能， 这样一个过程称为自动控制。2、 控制系统：控制器和被控对象的总和称为控制系统。 二者组合在一同，共同达成确立的任务。3、 被控量
24、：在控制系统中， 按规定的任务需要加以控制的物理量。4、 控制量：作为被控量的控制指令而加给控制系统的输入量。5、 扰动量：扰乱或损坏系统拥有预约状态和性能的所有物理量。6、 关于稳固的自动控制系统， 必定的控制输入， 就有相应确实定的输出。系统的这个输出， 也能够称为系统对控制输入的响应，它是时间的函数。 自动控制的目的就是保证系统对控制输入有满意的响应。7、 控制方式：依据采纳的控制策略， 能够把控制方式分为开环控制和反应控制。8、 反应控制系统的构成：鉴于反应控制策略构成的自动控制系统，除被控对象外还需要包含以下各样基本元件： 丈量元件：是用来丈量控制量和被控量的元件。 比较元件：用来实
25、现被控量与控制量比较并产生偏差信号的元件。 放大元件：因为偏差信号一般都比较轻微，不可以直接用于驱动被控对象，需要进行放大，使其拥有足够大的幅度和功率。所以，控制系统一定拥有放大元件。 履行元件：用来实现控制动作，直接操控被控对象的元件就是履行元件。它依据偏差量的大小产生控制动作，驱动被控对象。 校订元件：关于控制性能要求比较高的系统或许比较复杂的系统，为了改良系统的控制性能，提升系统的控制质量，需要在系统中引入特意元件，这种元件称为校订元件。9、 对自控系统的基本技术要求： 稳固性：反应控制系统一定拥有追踪（或复现）控制量以及除去扰乱影响的能力。 瞬态质量：控制系统对输入信号的时间响应中的瞬
26、态重量，描绘过渡过程中系统的动向性能，并常用系统的阻尼特征和响应速度来表征。反应控制系统一定具备符合要求的阻尼特征，对输入信号的响应速度也一定知足设计指标的要求。 稳态精度：反应控制系统的稳态质量用稳态精度来表征。而稳态偏差又是稳态精度的胸怀。往常把典型输入信号作用下系统的稳态偏差，作为对稳态精度的基本要求。10、 系统的数学模型：描绘物理系统性能的数学表达式叫做系统的数学模型。它包含多种形式的数学模型： 微分方程、传达函数、脉冲响应函数、状态变量表达式等。11、 系统微分方程的成立：自动控制系统的动向性能能够用微分方程来描绘。成立系统和元件微分方程式的一般步骤以下 : 剖析系统和各元件的工作
27、原理，找出各物理量之间的关系，确立系统和元件的输入变量和输出变量。 找出各元件输入变量和输出变量之间的内在联系，确立其内在联系所依照的物理定律和化学定律，并依此列写原始方程式。 对原始方程式进行数学办理，忽视次要因素，简化原始方程式。若元件拥有非线性特征，则将非线性方程式线性化，成立线性方程式。 消去系统的中间变量，最后求出描绘系统输出量与输入量之间关系的运动方程式。12、 传达函数：是物理系统的一种数学模型， 它能够大大地简化对系统动向性能的剖析和研究过程。13、 控制系统剖析的方法： 控制系统时域剖析法、 控制系统频域剖析法、根轨迹法、状态空间法等。二、 电力拖动自动控制技术：直流调速系统和随动系统沟通调速系统：1、 常有的沟通调速系统： 降电压调速； 电磁转差离合器调速；绕线转子异步电机转子串电阻调速； 绕线转子异步电机串级调速；变极对数调速；变频调速等。2、 依照沟通异步电机的基来源理， 从定子传入转子的电磁功率Pm 可分为两部分：一部分是拖动负载的有效功率
