電氣工程師自學一本通（微視頻版）

第1章 電路基礎與安全用電 ? 1
1.1 電路基礎 ? 1
1.1.1 電路與電路圖 ? 1
1.1.2 電流與電阻 ? 1
1.1.3 電位、電壓和電動勢 ? 3
1.1.4 電路的三種狀態 ? 4
1.1.5 接地與屏蔽 ? 5
1.2 歐姆定律 ? 6
1.2.1 部分電路歐姆定律 ? 6
1.2.2 全電路歐姆定律 ? 6
1.3 電功、電功率和焦耳定律 ? 7
1.3.1 電功 ? 7
1.3.2 電功率 ? 8
1.3.3 焦耳定律 ? 8
1.4 電阻的串聯、並聯和混聯 ? 9
1.4.1 電阻的串聯 ? 9
1.4.2 電阻的並聯 ? 9
1.4.3 電阻的混聯 ? 10
1.5 直流電與交流電 ? 10
1.5.1 直流電 ? 10
1.5.2 單相交流電 ? 11
1.5.3 三相交流電 ? 13
1.6 安全用電與急救 ? 15
1.6.1 電流對人體的傷害 ? 15
1.6.2 人體觸電的幾種方式 ? 16
1.6.3 接地與接零 ? 18
1.6.4 觸電的急救方法 ? 19

第2章 電工工具 ? 20
2.1 常用測試工具 ? 20
2.1.1 氖管式測電筆 ? 20
2.1.2 數顯式測電筆 ? 21
2.1.3 校驗燈 ? 22
2.2 絕緣導線 ? 23
2.2.1 絕緣層的剝離 ? 23
2.2.2 絕緣導線間的連接 ? 25
2.2.3 絕緣導線與接線柱的連接 ? 28
2.2.4 絕緣層的恢復 ? 29

第3章 電工儀表 ? 30
3.1 指針式萬用表的使用 ? 30
3.1.1 面板介紹 ? 30
3.1.2 使用準備 ? 31
3.1.3 測量直流電壓 ? 33
3.1.4 測量交流電壓 ? 33
3.1.5 測量直流電流 ? 34
3.1.6 測量電阻 ? 35
3.1.7 萬用表使用註意事項 ? 36
3.2 數字式萬用表 ? 37
3.2.1 面板介紹 ? 37
3.2.2 測量直流電壓 ? 38
3.2.3 測量交流電壓 ? 38
3.2.4 測量直流電流 ? 39
3.2.5 測量電阻 ? 39
3.2.6 測量線路通/斷 ? 40
3.3 電能表 ? 41
3.3.1 種類與外形 ? 41
3.3.2 單相電能表的接線 ? 41
3.3.3 三相電能表的接線 ? 42
3.3.4 機械式電能表與電子式電能表的區分 ? 42
3.3.5 電能表的型號與銘牌含義 ? 43
3.3.6 電能表的電流規格選用 ? 44
3.4 鉗形表 ? 45
3.4.1 鉗形表的結構與測量原理 ? 45
3.4.2 指針式鉗形表的使用 ? 45
3.4.3 數字式鉗形表的使用 ? 47
3.5 搖表（兆歐表） ? 49
3.5.1 實物介紹 ? 49
3.5.2 工作原理 ? 50
3.5.3 使用方法 ? 51
3.5.4 使用註意事項 ? 53

第4章 低壓電器 ? 54
4.1 開關 ? 54
4.1.1 照明開關 ? 54
4.1.2 按鈕開關 ? 54
4.1.3 閘刀開關 ? 56
4.1.4 組合開關 ? 56
4.1.5 倒順開關 ? 57
4.1.6 萬能轉換開關 ? 57
4.1.7 行程開關 ? 58
4.1.8 開關的檢測 ? 58
4.2 熔斷器 ? 59
4.2.1 RC 插入式熔斷器 ? 60
4.2.2 RL 螺旋式熔斷器 ? 60
4.2.3 RM 無填料封閉式熔斷器 ? 60
4.2.4 RS 有填料快速熔斷器 ? 61
4.2.5 RT 有填料封閉管式熔斷器 ? 61
4.2.6 熔斷器的檢測 ? 62
4.3 斷路器 ? 62
4.3.1 外形與符號 ? 62
4.3.2 結構與工作原理 ? 62
4.3.3 面板參數的識讀 ? 63
4.3.4 斷路器的檢測 ? 64
4.4 漏電保護器 ? 64
4.4.1 外形與符號 ? 64
4.4.2 結構與工作原理 ? 65
4.4.3 面板參數的識讀 ? 65
4.4.4 漏電模擬測試 ? 66
4.4.5 漏電保護器的檢測 ? 67
4.5 交流接觸器 ? 68
4.5.1 結構、符號與工作原理 ? 68
4.5.2 外形與接線端 ? 68
4.5.3 輔助觸點組的安裝 ? 69
4.5.4 面板參數和型號識讀 ? 69
4.5.5 交流接觸器的檢測 ? 70
4.5.6 交流接觸器的選用 ? 71
4.6 熱繼電器 ? 72
4.6.1 結構與工作原理 ? 72
4.6.2 接線端子與操作部件 ? 73
4.6.3 面板參數的識讀 ? 73
4.6.4 選用 ? 74
4.6.5 熱繼電器的檢測 ? 75
4.7 中間繼電器 ? 76
4.7.1 外形與符號 ? 76
4.7.2 參數與觸點引腳圖的識讀 ? 76
4.7.3 選用 ? 77
4.7.4 中間繼電器的檢測 ? 77
4.8 時間繼電器 ? 78
4.8.1 時間繼電器的外形與符號 ? 78
4.8.2 時間繼電器的種類與特點 ? 79
4.8.3 時間繼電器的選用 ? 79
4.8.4 時間繼電器的檢測 ? 80

第5章 電子元器件 ? 81
5.1 電阻器 ? 81
5.1.1 固定電阻器 ? 81
5.1.2 電位器 ? 85
5.1.3 敏感電阻器 ? 87
5.2 電感器 ? 89
5.2.1 外形與符號 ? 89
5.2.2 主要參數與標註方法 ? 90
5.2.3 性能 ? 91
5.2.4 檢測 ? 93
5.3 電容器 ? 93
5.3.1 外形、結構與符號 ? 93
5.3.2 主要參數 ? 93
5.3.3 性能 ? 94
5.3.4 容量的標註方法 ? 97
5.3.5 檢測 ? 97
5.4 二極管 ? 98
5.4.1 PN 結的形成 ? 98
5.4.2 二極管結構、符號和外形 ? 98
5.4.3 二極管的性能 ? 99
5.4.4 二極管的極性判別 ? 99
5.4.5 二極管的常見故障及檢測 ? 100
5.4.6 二極管的常見應用：發光二極管 ? 101
5.4.7 二極管的常見應用：穩壓二極管 ? 102
5.5 三極管 ? 102
5.5.1 外形與符號 ? 102
5.5.2 結構 ? 103
5.5.3 電流和電壓規律 ? 104
5.5.4 檢測 ? 105
5.6 其他常用元器件 ? 108
5.6.1 光電耦合器 ? 108
5.6.2 晶閘管 ? 109
5.6.3 場效應管 ? 110
5.6.4 IGBT ? 112
5.6.5 集成電路 ? 113

第6章 變壓器與傳感器 ? 115
6.1 變壓器 ? 115
6.1.1 變壓器的基礎知識 ? 115
6.1.2 三相變壓器及接線方式 ? 117
6.1.3 電力變壓器 ? 120
6.1.4 自耦變壓器 ? 121
6.1.5 交流弧焊變壓器 ? 122
6.2 溫度傳感器 ? 124
6.2.1 金屬熱電阻溫度傳感器 ? 124
6.2.2 紅外線溫度傳感器 ? 125
6.3 接近開關與光電開關 ? 127
6.3.1 電感式接近開關 ? 127
6.3.2 電容式接近開關 ? 128
6.3.3 霍爾式接近開關 ? 128
6.3.4 對射型光電開關 ? 129
6.3.5 反射型光電開關 ? 129
6.3.6 U 槽型光電開關 ? 130
6.3.7 接近開關的輸出電路及接線 ? 130
6.3.8 接近開關的選用 ? 132
6.4 位移（測距）傳感器 ? 132
6.4.1 電位器式位移傳感器 ? 132
6.4.2 電感式位移傳感器 ? 133
6.4.3 磁致伸縮位移傳感器 ? 133
6.4.4 超聲波位移傳感器 ? 134
6.4.5 位移傳感器的接線 ? 135
6.5 壓力傳感器 ? 135
6.5.1 種類與工作原理 ? 136
6.5.2 外形及型號含義 ? 136
6.5.3 接線 ? 137

第7章 電動機及控制線路 ? 138
7.1 三相異步電動機 ? 138
7.1.1 三相異步電動機的外形與結構 ? 138
7.1.2 三相異步電動機的定子繞組接線方式 ? 140
7.1.3 三相異步電動機的繞組檢測 ? 141
7.1.4 測量繞組的絕緣電阻 ? 141
7.2 三相異步電動機的常用控制線路 ? 142
7.2.1 簡單的正轉控制線路 ? 142
7.2.2 點動正轉控制線路 ? 142
7.2.3 自鎖正轉控制線路 ? 144
7.2.4 接觸器聯鎖正反轉控制線路 ? 145
7.2.5 限位控制線路 ? 146
7.2.6 順序控制線路 ? 148
7.2.7 多地控制線路 ? 149
7.2.8 星形-三角形降壓啟動控制線路 ? 149
7.3 單相異步電動機及控制線路 ? 151
7.3.1 單相異步電動機的結構與原理 ? 151
7.3.2 判別啟動繞組與主繞組 ? 152
7.3.3 轉向控制線路 ? 152
7.3.4 調速控制線路 ? 153
7.4 直流電動機 ? 155
7.4.1 工作原理 ? 155
7.4.2 外形與結構 ? 156
7.5 無刷直流電動機 ? 156
7.5.1 外形 ? 157
7.5.2 結構與工作原理 ? 157
7.5.3 驅動電路 ? 158
7.6 直線電動機 ? 161
7.6.1 外形 ? 161
7.6.2 結構與工作原理 ? 161
7.6.3 種類 ? 161

第8章 家裝電工技能 ? 163
8.1 照明光源 ? 163
8.1.1 白熾燈 ? 163
8.1.2 熒光燈 ? 164
8.1.3 滷鎢燈 ? 165
8.1.4 高壓汞燈 ? 165
8.2 室內配電布線 ? 167
8.2.1 瞭解整幢樓的配電系統 ? 167
8.2.2 室內配電原則 ? 167
8.2.3 配電布線 ? 168
8.3 開關、插座和配電箱的安裝 ? 173
8.3.1 開關的安裝 ? 173
8.3.2 插座的安裝 ? 174
8.3.3 配電箱的安裝 ? 175

第9章 電工識圖基礎 ? 177
9.1 電氣圖的分類 ? 177
9.1.1 系統圖 ? 177
9.1.2 電路圖 ? 178
9.1.3 接線圖 ? 178
9.1.4 電氣平面圖 ? 178
9.1.5 設備元件和材料表 ? 179
9.2 電氣圖的制圖與識圖規則 ? 180
9.2.1 圖紙格式、幅面尺寸和圖紙分區 ? 180
9.2.2 圖線和字體等規定 ? 182
9.2.3 電氣圖的佈局 ? 184
9.3 電氣圖的表示方法 ? 185
9.3.1 電氣連接線的表示方法 ? 185
9.3.2 電氣元件的表示方法 ? 188
9.3.3 電氣線路的表示方法 ? 190
9.4 電氣符號的含義、構成和表示方法 ? 191
9.4.1 圖形符號 ? 191
9.4.2 文字符號 ? 193

第10章 照明與動力配電線路的識讀 ? 194
10.1 基礎知識 ? 194
10.1.1 照明燈具的標註 ? 194
10.1.2 配電線路的標註 ? 195
10.1.3 用電設備的標註 ? 196
10.1.4 電力和照明設備的標註 ? 196
10.1.5 開關與熔斷器的標註 ? 197
10.1.6 電纜的標註 ? 197
10.1.7 常用電氣設備符號的說明 ? 197
10.2 住宅照明配電電氣圖的識讀 ? 199
10.2.1 整幢樓總電氣系統圖的識讀 ? 199
10.2.2 樓層配電箱電氣系統圖的識讀 ? 200
10.2.3 戶內配電箱電氣系統圖的識讀 ? 200
10.2.4 住宅照明與插座電氣平面圖的識讀 ? 201
10.3 動力配電電氣圖的識讀 ? 203
10.3.1 動力配電系統的三種接線方式 ? 203
10.3.2 動力配電系統圖的識圖實例 ? 204
10.3.3 動力配電平面圖的識圖實例 ? 205
10.3.4 動力配電線路圖和接線圖的識圖實例 ? 206

第11章 PLC 基礎與入門實戰 ? 210
11.1 認識PLC ? 210
11.1.1 兩種類型的PLC ? 210
11.1.2 PLC控制與繼電器控制比較 ? 211
11.2 PLC 的組成與工作原理 ? 212
11.2.1 PLC的組成方框圖 ? 212
11.2.2 輸入接口電路 ? 212
11.2.3 輸出接口電路 ? 213
11.2.4 PLC的工作方式 ? 214
11.2.5 實例：PLC 程序控制電氣線路的工作過程 ? 215
11.3 三菱FX3U系列PLC 介紹 ? 216
11.3.1 面板組成部件 ? 216
11.3.2 規格概要 ? 217
11.4 PLC 入門實戰 ? 218
11.4.1 PLC控制雙燈先後點亮的硬件線路及說明 ? 218
11.4.2 DC 24V 電源適配器與PLC 的電源接線 ? 219
11.4.3 編程電纜（下載線）及驅動程序的安裝 ? 221
11.4.4 編寫程序並下載到PLC ? 223
11.4.5 實物接線 ? 225
11.4.6 實際通電操作測試 ? 226

第12章 PLC 編程軟件的使用 ? 228
12.1 編程軟件的安裝 ? 228
12.1.1 安裝軟件環境 ? 228
12.1.2 安裝GX Developer 編程軟件 ? 228
12.1.3 軟件啟動、軟件窗口及梯形圖工具 ? 230
12.2 編程軟件的使用 ? 233
12.2.1 創建新工程 ? 233
12.2.2 編寫梯形圖程序 ? 233
12.2.3 梯形圖的編輯 ? 237
目 錄
第13章 PLC 指令說明與應用實例 ? 240
13.1 PLC 指令說明 ? 240
13.1.1 邏輯取及驅動指令 ? 240
13.1.2 觸點串聯指令 ? 240
13.1.3 觸點並聯指令 ? 241
13.1.4 串聯電路塊的並聯指令 ? 242
13.1.5 並聯電路塊的串聯指令 ? 242
13.1.6 邊沿檢測指令 ? 243
13.1.7 多重輸出指令 ? 244
13.1.8 主控和主控復位指令 ? 247
13.1.9 取反指令 ? 248
13.1.10 置位與復位指令 ? 248
13.1.11 結果邊沿檢測指令 ? 248
13.1.12 脈沖微分輸出指令 ? 249
13.1.13 空操作指令 ? 250
13.1.14 程序結束指令 ? 251
13.2 PLC 基本控制線路與梯形圖 ? 251
13.2.1 啟動、自鎖和停止控制的PLC 線路與梯形圖 ? 251
13.2.2 正、反轉聯鎖控制的PLC 線路與梯形圖 ? 252
13.2.3 多地控制的PLC線路與梯形圖 ? 253
13.2.4 定時控制的PLC線路與梯形圖 ? 255
13.2.5 定時器與計數器組合延長定時控制的PLC 線路與梯形圖 ? 257
13.2.6 多重輸出控制的PLC 線路與梯形圖 ? 258
13.2.7 過載報警控制的PLC 線路與梯形圖 ? 259
13.2.8 閃爍控制的PLC線路與梯形圖 ? 261
13.3 PLC 控制噴泉的開發實例 ? 262
13.3.1 控制要求 ? 262
13.3.2 PLC用到的I/O 端子與連接的輸入/輸出設備 ? 262
13.3.3 PLC控制線路 ? 263
13.3.4 PLC控製程序及詳解 ? 263
13.4 PLC 控制交通信號燈的開發實例 ? 264
13.4.1 控制要求 ? 264
13.4.2 PLC用到的I/O 端子與連接的輸入/輸出設備 ? 265
13.4.3 PLC控制線路 ? 265
13.4.4 PLC控製程序及詳解 ? 266

第14章 變頻器的使用 ? 268
14.1 變頻器的基本結構原理 ? 268
14.1.1 異步電動機的兩種調速方式 ? 268
14.1.2 變頻器的基本結構及原理 ? 269
14.2 變頻器的操作面板組件（三菱FR-A740 型） ? 270
14.2.1 變頻器的外形 ? 270
14.2.2 變頻器的操作面板拆卸與安裝 ? 271
14.3 變頻器的端子功能與接線 ? 272
14.3.1 總接線圖 ? 272
14.3.2 主迴路端子接線及說明 ? 274
14.4 變頻器的操作面板使用 ? 275
14.4.1 變頻器的操作面板說明 ? 275
14.4.2 切換運行模式 ? 276
14.4.3 查看輸出頻率、輸出電流和輸出電壓 ? 277
14.4.4 設置輸出頻率 ? 277
14.4.5 設置參數 ? 278
14.4.6 清除參數 ? 278
14.4.7 復制參數 ? 279
14.4.8 鎖定操作面板 ? 279
14.5 變頻器的運行操作 ? 280
14.5.1 面板操作 ? 280
14.5.2 外部操作 ? 281
14.5.3 組合操作 ? 283

第15章 變頻器與PLC 的應用電路 ? 286
15.1 變頻器控制電動機正轉的電路與參數設置 ? 286
15.1.1 開關控制式正轉控制電路 ? 286
15.1.2 繼電器控制式正轉控制電路 ? 287
15.2 變頻器控制電動機正、反轉的電路與參數設置 ? 287
15.2.1 開關控制式正、反轉控制電路 ? 287
15.2.2 繼電器控制式正、反轉控制電路 ? 288
15.3 工頻/變頻切換電路與參數設置 ? 289
15.3.1 變頻器跳閘保護電路 ? 289
15.3.2 工頻與變頻的切換電路 ? 290
15.4 變頻器控制電動機多擋轉速的電路與參數設置 ? 291
15.4.1 多擋轉速控制說明 ? 292
15.4.2 多擋轉速控制參數 ? 292
15.4.3 多擋轉速控制電路 ? 293
15.5 PLC 控制變頻器驅動電動機正、反轉的電路與程序 ? 294
15.6 PLC 控制變頻器驅動電動機多擋轉速運行的電路與程序 ? 296
目 錄
第16章 觸摸屏與PLC 的綜合應用 ? 300
16.1 觸摸屏的基礎知識 ? 300
16.1.1 基本組成 ? 300
16.1.2 工作原理 ? 300
16.2 三菱觸摸屏與硬件的連接 ? 301
16.2.1 參數規格 ? 302
16.2.2 型號含義 ? 302
16.2.3 連接硬件設備 ? 303
16.3 三菱觸摸屏組態軟件的使用 ? 304
16.3.1 軟件的安裝、啟動及窗口介紹 ? 304
16.3.2 軟件的使用 ? 307
16.3.3 畫面數據的上傳與下載 ? 310
16.4 用觸摸屏操作PLC實現電動機正、反轉控制的開發實例 ? 312
16.4.1 根據控制要求確定需要為觸摸屏製作的畫面 ? 312
16.4.2 用GT Designer 軟件製作各個畫面並設置畫面切換方式 ? 312
16.4.3 連接電腦與觸摸屏並下載畫面數據 ? 317
16.4.4 用PLC 編程軟件編寫電動機正、反轉控製程序 ? 318
16.4.5 觸摸屏、PLC 和電動機控制電路的硬件連接和觸摸操作測試? 318

第17章 步進電動機與步進驅動技術 ? 319
17.1 步進電動機 ? 319
17.1.1 步進電動機的外形 ? 319
17.1.2 步進電動機的工作原理 ? 319
17.2 步進驅動器 ? 322
17.2.1 步進驅動器的內部組成與工作原理 ? 322
17.2.2 步進驅動器的接線及說明 ? 323
17.2.3 步進電動機的接線及說明 ? 324
17.2.4 細分設置 ? 325
17.2.5 工作電流的設置 ? 326
17.2.6 靜態電流的設置 ? 326
17.2.7 脈沖輸入模式的設置 ? 327
17.3 步進電動機正、反向定角循環運行的電氣線路及PLC程序 ? 327
17.3.1 控制要求 ? 327
17.3.2 電氣線路及說明 ? 328
17.3.3 細分、工作電流和脈沖輸入模式的設置 ? 329
17.3.4 PLC控製程序及說明 ? 329
17.4 步進電動機定長運行的電氣線路及PLC 程序 ? 331
17.4.1 控制要求 ? 331
17.4.2 電氣線路及說明 ? 332
17.4.3 細分、工作電流和脈沖輸入模式的設置 ? 333
17.4.4 PLC控製程序及說明 ? 333

第18章 伺服電動機與伺服驅動技術 ? 336
18.1 交流伺服系統的三種控制模式 ? 336
18.1.1 交流伺服系統的位置控制模式 ? 336
18.1.2 交流伺服系統的速度控制模式 ? 336
18.1.3 交流伺服系統的轉矩控制模式 ? 337
18.2 伺服電動機與伺服驅動器的說明 ? 337
18.2.1 伺服電動機 ? 337
18.2.2 伺服驅動器 ? 339
18.3 伺服電動機在速度控制模式下的應用電路與標準接線 ? 342
18.3.1 伺服電動機多段速運行的伺服驅動線路 ? 342
18.3.2 工作台往返限位運行的伺服驅動線路 ? 344
18.3.3 伺服電動機在速度控制模式下的標準接線 ? 347
18.4 伺服驅動器在轉矩控制模式下的應用電路與標準接線 ? 348
18.4.1 捲紙機的收捲恆張力控制實例 ? 348
18.4.2 伺服驅動器在轉矩控制模式下的標準接線 ? 350
18.5 伺服驅動器在位置控制模式下的應用電路與標準接線 ? 351
18.5.1 工作台往返定位運行的伺服驅動線路 ? 351
18.5.2 伺服驅動器在位置控制模式下的標準接線 ? 353

第19章 單片機入門實戰 ? 354
19.1 單片機簡介 ? 354
19.1.1 什麽是單片機 ? 354
19.1.2 單片機應用系統的組成及實例 ? 355
19.1.3 單片機的分類? 356
19.1.4 單片機的應用領域 ? 357
19.2 實例：單片機應用系統的開發過程 ? 357
19.2.1 明確控制要求並選擇合適型號的單片機 ? 357
19.2.2 設計單片機電路原理圖 ? 358
19.2.3 製作單片機電路 ? 359
19.2.4 用Keil 軟件編寫單片機控製程序 ? 360
19.2.5 電腦、下載器和單片機的連接 ? 363
19.2.6 用燒錄軟件將程序寫入單片機 ? 365
19.2.7 單片機電路的供電與測試 ? 367