Sách Công nghiệp điện tử: Nguyên lý cơ bản và Ứng dụng kỹ thuật

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Sổ tay

2011

691
0
0

Phí lưu trữ

135 Point

Tóm tắt

I. Tổng quan về sách Fundamentals of Industrial Electronics

Fundamentals of Industrial Electronics là tập sách thuộc bộ The Industrial Electronics Handbook ấn bản thứ hai, do Bogdan M. Wilamowski và J. David Irwin chủ biên, xuất bản bởi CRC Press năm 2011. Đây là công trình học thuật quan trọng trong lĩnh vực điện tử công nghiệp, thuộc Electrical Engineering Handbook Series do Richard C. Dorf từ Đại học California, Davis làm biên tập viên series. Sách cung cấp kiến thức nền tảng toàn diện về các nguyên lý cơ bản của điện tử công nghiệp, bao gồm nhiều chủ đề từ phân tích mạch DC, mạch quá độ đến các hệ thống điện tử công nghiệp phức tạp. Ấn bản này được Taylor and Francis Group, LLC phát hành với nội dung cập nhật, phản ánh những tiến bộ mới nhất trong lĩnh vực. Cuốn sách phục vụ như tài liệu tham khảo thiết yếu cho kỹ sư, nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành điện tử, điều khiển tự động và cơ điện tử. Nội dung sách được trình bày hệ thống, từ cơ bản đến nâng cao, giúp người đọc xây dựng nền tảng vững chắc trước khi tiếp cận các ứng dụng thực tiễn trong công nghiệp.

1.1. Thông tin xuất bản và biên tập

Cuốn Fundamentals of Industrial Electronics được xuất bản năm 2011 bởi CRC Press, thuộc Taylor & Francis Group có trụ sở tại Boca Raton, Florida. Bogdan M. Wilamowski và J. David Irwin đóng vai trò biên tập viên chính. Sách nằm trong Electrical Engineering Handbook Series, một bộ sách kỹ thuật uy tín bao gồm nhiều đầu sách nổi tiếng như The Control Handbook, The Circuits and Filters Handbook, The Communications Handbook và nhiều cuốn khác. Ấn bản này sử dụng phần mềm MATLAB® của The MathWorks, Inc. làm công cụ hỗ trợ mô phỏng và tính toán, giúp minh họa các khái niệm lý thuyết thông qua ví dụ thực tế.

1.2. Phạm vi nội dung và cấu trúc

Nội dung sách bao gồm năm phần chính: Fundamentals of Industrial Electronics, Power Electronics and Motor Drives, Control and Mechatronics, Industrial Communication Systems và Intelligent Systems. Phần Fundamentals tập trung vào các nguyên lý nền tảng như phân tích mạch DC, mạch quá độ, phương pháp nút điện áp và biến đổi Delta-Y. Sách trình bày các ví dụ tính toán chi tiết, từ mạch điện trở đơn giản đến hệ thống RLC phức tạp. Mỗi chương được xây dựng với lý thuyết, ví dụ minh họa và bài tập thực hành, tạo thành tài liệu học tập toàn diện cho bậc đại học và sau đại học.

II. Phân tích nội dung kỹ thuật trong sách

Sách Fundamentals of Industrial Electronics trình bày các phương pháp phân tích mạch điện một cách có hệ thống và chi tiết. Phương pháp nút điện áp là một trong những kỹ thuật quan trọng được giới thiệu, cho phép xác định điện áp tại các nút trong mạch phức tạp bằng cách thiết lập và giải hệ phương trình KCL. Ví dụ minh họa trong sách sử dụng mạch với nhiều điện trở và nguồn điện, chỉ rõ cách áp dụng định luật bảo toàn công suất để kiểm tra tính chính xác của kết quả. Phương pháp biến đổi Delta-Y cũng được trình bày chi tiết, giúp đơn giản hóa mạch điện khi các điện trở tạo thành cấu hình tam giác. Nội dung sách đi sâu vào phân tích mạch quá độ, bao gồm đáp ứng bước của mạch RLC, nơi các điều kiện ban đầu của cuộn cảm và tụ điện được xác định trước khi phân tích hành vi quá độ. Các ví dụ cụ thể trong sách cho thấy cách mô hình hóa điện áp ban đầu trên tụ điện và dòng điện ban đầu qua cuộn cảm như các nguồn độc lập ngay sau thời điểm chuyển mạch.

2.1. Phương pháp nút điện áp và KCL

2.2. Phân tích mạch RLC quá độ

III. Giải pháp và phương pháp áp dụng thực tế

Sách Fundamentals of Industrial Electronics cung cấp các giải pháp và phương pháp có tính ứng dụng cao trong thực tiễn công nghiệp. Phương pháp phân tích mạch DC bằng nút điện áp và biến đổi Delta-Y giúp kỹ sư thiết kế và tối ưu hóa hệ thống mạch điện phức tạp trong nhà máy. Các kỹ thuật này áp dụng trực tiếp vào tính toán nguồn cung cấp, bảo vệ mạch và điều khiển thiết bị. Nội dung về phân tích mạch quá độ phục vụ thiết kế hệ thống khởi động động cơ, bộ chuyển đổi nguồn và bộ điều khiển phản hồi. Sách sử dụng MATLAB® làm công cụ mô phỏng, cho phép kiểm tra thiết kế trước khi triển khai thực tế. Các ví dụ tính toán chi tiết trong sách hoạt động như hướng dẫn từng bước, giúp kỹ sư áp dụng lý thuyết vào giải quyết vấn đề cụ thể trong sản xuất công nghiệp, từ hệ thống điều khiển tự động đến mạng truyền thông công nghiệp.

3.1. Ứng dụng MATLAB trong mô phỏng mạch

3.2. Phương pháp biến đổi Delta Y trong thực tế

IV. Kết luận và giá trị của cuốn sách

Fundamentals of Industrial Electronics của Bogdan M. Wilamowski và J. David Irwin là tài liệu tham khảo không thể thiếu trong lĩnh vực điện tử công nghiệp. Cuốn sách cung cấp nền tảng lý thuyết vững chắc kết hợp với phương pháp thực hành, từ phân tích mạch DC cơ bản đến các hệ thống quá độ phức tạp. Giá trị cốt lõi nằm ở cách trình bày có hệ thống, với ví dụ minh họa chi tiết và bài tập thực hành phong phú. Sách phù hợp cho sinh viên đại học, kỹ sư mới ra nghề và chuyên gia cần củng cố kiến thức nền tảng. Là một phần của bộ The Industrial Electronics Handbook, cuốn sách đóng vai trò cầu nối giữa lý thuyết và ứng dụng thực tiễn trong công nghiệp. Nội dung cập nhật đến năm 2011 phản ánh công nghệ đương đại, trong khi các nguyên lý nền tảng vẫn giữ nguyên giá trị trong đào tạo và thực hành kỹ thuật điện tử công nghiệp hiện đại.

4.1. Giá trị đào tạo và học thuật

4.2. Ứng dụng trong ngành công nghiệp hiện đại

21/04/2026

Trích đoạn nội dung tài liệu

The Industrial Electronics Handbook SEcond EdITIon Fundamentals oF IndustrIal electronIcs © 2011 by Taylor and Francis Group, LLC The Industrial Electronics Handbook SEcond EdITIon Fundamentals oF IndustrIal electronIcs Power electronIcs and motor drIves control and mechatronIcs IndustrIal communIcatIon systems IntellIgent systems © 2011 by Taylor and Francis Group, LLC The Electrical Engineering Handbook Series Series Editor Richard C. Dorf University of California, Davis Titles Included in the Series The Avionics Handbook, Second Edition, Cary R. Spitzer The Biomedical Engineering Handbook, Third Edition, Joseph D. Bronzino The Circuits and Filters Handbook, Third Edition, Wai-Kai Chen The Communications Handbook, Second Edition, Jerry Gibson The Computer Engineering Handbook, Vojin G. Oklobdzija The Control Handbook, Second Edition, William S. Levine CRC Handbook of Engineering Tables, Richard C. Dorf Digital Avionics Handbook, Second Edition, Cary R. Spitzer The Digital Signal Processing Handbook, Vijay K. Madisetti and Douglas Williams The Electric Power Engineering Handbook, Second Edition, Leonard L. Grigsby The Electrical Engineering Handbook, Third Edition, Richard C. Dorf The Electronics Handbook, Second Edition, Jerry C. Whitaker The Engineering Handbook, Third Edition, Richard C. Dorf The Handbook of Ad Hoc Wireless Networks, Mohammad Ilyas The Handbook of Formulas and Tables for Signal Processing, Alexander D. Poularikas Handbook of Nanoscience, Engineering, and Technology, Second Edition, William A. Goddard, III, Donald W. Lyshevski, and Gerald J. Iafrate The Handbook of Optical Communication Networks, Mohammad Ilyas and Hussein T. Mouftah The Industrial Electronics Handbook, Second Edition, Bogdan M. David Irwin The Measurement, Instrumentation, and Sensors Handbook, John G. Webster The Mechanical Systems Design Handbook, Osita D. Nwokah and Yidirim Hurmuzlu The Mechatronics Handbook, Second Edition, Robert H. Bishop The Mobile Communications Handbook, Second Edition, Jerry D. Gibson The Ocean Engineering Handbook, Ferial El-Hawary The RF and Microwave Handbook, Second Edition, Mike Golio The Technology Management Handbook, Richard C. Dorf Transforms and Applications Handbook, Third Edition, Alexander D. Poularikas The VLSI Handbook, Second Edition, Wai-Kai Chen © 2011 by Taylor and Francis Group, LLC The Industrial Electronics Handbook SEcond EdITIon Fundamentals oF IndustrIal electronIcs Edited by Bogdan M. david Irwin © 2011 by Taylor and Francis Group, LLC MATLAB® is a trademark of The MathWorks, Inc. and is used with permission. The MathWorks does not warrant the accuracy of the text or exercises in this book. This book’s use or discussion of MATLAB® software or related products does not constitute endorsement or sponsorship by The MathWorks of a particular pedagogical approach or particular use of the MATLAB® software. CRC Press Taylor & Francis Group 6000 Broken Sound Parkway NW, Suite 300 Boca Raton, FL 33487-2742 © 2011 by Taylor and Francis Group, LLC CRC Press is an imprint of Taylor & Francis Group, an Informa business No claim to original U. Government works Printed in the United States of America on acid-free paper 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 International Standard Book Number: 978-1-4398-0279-3 (Hardback) This book contains information obtained from authentic and highly regarded sources. Reasonable efforts have been made to publish reliable data and information, but the author and publisher cannot assume responsibility for the valid- ity of all materials or the consequences of their use. The authors and publishers have attempted to trace the copyright holders of all material reproduced in this publication and apologize to copyright holders if permission to publish in this form has not been obtained. If any copyright material has not been acknowledged please write and let us know so we may rectify in any future reprint. Except as permitted under U. Copyright Law, no part of this book may be reprinted, reproduced, transmitted, or uti- lized in any form by any electronic, mechanical, or other means, now known or hereafter invented, including photocopy- ing, microfilming, and recording, or in any information storage or retrieval system, without written permission from the publishers. For permission to photocopy or use material electronically from this work, please access www.com (http:// www.com/) or contact the Copyright Clearance Center, Inc. (CCC), 222 Rosewood Drive, Danvers, MA 01923, 978-750-8400. CCC is a not-for-profit organization that provides licenses and registration for a variety of users. For organizations that have been granted a photocopy license by the CCC, a separate system of payment has been arranged. Trademark Notice: Product or corporate names may be trademarks or registered trademarks, and are used only for identification and explanation without intent to infringe. Library of Congress Cataloging‑in‑Publication Data Fundamentals of industrial electronics / editors, Bogdan M.” Includes bibliographical references and index.381--dc22 2010019980 Visit the Taylor & Francis Web site at http://www.com and the CRC Press Web site at http://www.com © 2011 by Taylor and Francis Group, LLC Contents Preface. xiii Editorial Board. xvii Contributors����������������������������������尓������������������������������������尓������������������������������������尓� xxi Part Iâ•… Circuits and Signals 1 DC and Transient Circuit Analysis. Berry and Deborah J. Walter 2 AC Circuit Analysis. Berry and Deborah J. Walter 3 Computational Methods in Node and Loop Analyses. David Irwin 4 Transistor Operation and Modeling. 4-1 Tina Hudson 5 Application of Operational Amplifiers. Berry and Deborah J. Walter 6 Frequency Response and Bode Diagrams. Kim 7 Laplace Transforms. Nelson Part IIâ•… Devices 8 Semiconductor Diode. Wilamowski 9 Bipolar Junction Transistor. Wilamowski and Guofu Niu vii © 2011 by Taylor and Francis Group, LLC viii Contents 10 Field Effect Transistors. David Irwin 11 Noise in Semiconductor Devices. 11-1 Alicja Konczakowska and Bogdan M. Wilamowski 12 Physical Phenomena Used in Sensors. 12-1 Tiantian Xie and Bogdan M. Wilamowski 13 MEMS Devices. Quero, Antonio Luque, Luis Castañer, Angel Rodríguez, Adrian Ionescu, Montserrat Fernández-Bolaños, Lorenzo Faraone, and John M. Dell 14 MEMS Technologies. 14-1 Antonio Luque, José M. Quero, and Carles Cané 15 Applications of MEMS. 15-1 Antonio Luque, José M. Quero, Robert Lempkowski, and Francisco Ibáñez 16 Transistors in Switching Circuits. 16-1 Tina Hudson 17 Transistors in Amplifier Circuits. 17-1 Tina Hudson 18 A Simplistic Approach to the Analysis of Transistor Amplifiers. David Irwin 19 Analog and Digital VLSI Design. 19-1 Vishal Saxena and R. Jacob Baker Part IIIâ•… Digital Circuits 20 Digital Design—Combinational Logic. 20-1 Buren Earl Wells and Sin Ming Loo 21 Digital Design—Sequential Logic. 21-1 Sin Ming Loo and Arlen Planting 22 Soft-Core Processors. 22-1 Arlen Planting and Sin Ming Loo 23 Computer Architecture. Nelson 24 FPGAs and Reconfigurable Systems. Rodriguez-Andina and Eduardo de la Torre © 2011 by Taylor and Francis Group, LLC Contents ix Part IVâ•… Digital and Analog Signal Processing 25 Signal Processing. Heinen and Russell J. Niederjohn 26 Analog Filter Synthesis. 26-1 Nam Pham and Bogdan M. Wilamowski 27 Active Filter Implementation. 27-1 Nam Pham, Bogdan M. Wilamowski, and John W. Steadman 28 Designing Passive Filters with Lossy Elements. 28-1 Marcin Jagiela and Bogdan M. Wilamowski Part Vâ•… Electromagnetics 29 Electromagnetic Fields I. Killian, and Michael E. Baginski 30 Propagating Electromagnetic Fields. Rao, and Tyler N. Killian 31 Transmission Line Time-Domain Analysis and Signal Integrity. 31-1 Edward Wheeler, Jianjian Song, and David R. Index-1 © 2011 by Taylor and Francis Group, LLC Preface The field of industrial electronics covers a plethora of problems that must be solved in industrial practice. Electronic systems control many processes that begin with the control of relatively simple devices like electric motors, through more complicated devices such as robots, to the control of entire fabrication processes. An industrial electronics engineer deals with many physical phenomena as well as the sensors that are used to measure them. Thus, the knowledge required by this type of engineer is not only tra- ditional electronics but also specialized electronics, for example, that required for high-power applica- tions. The importance of electronic circuits extends well beyond their use as a final product in that they are also important building blocks in large systems, and thus the industrial electronics engineer must also possess knowledge of the areas of control and mechatronics. Since most fabrication processes are relatively complex, there is an inherent requirement for the use of communication systems that not only link the various elements of the industrial process but are also tailor-made for the specific industrial environment. Finally, the efficient control and supervision of factories require the application of intelli- gent systems in a hierarchical structure to address the needs of all components employed in the produc- tion process. This is accomplished through the use of intelligent systems such as neural networks, fuzzy systems, and evolutionary methods. The Industrial Electronics Handbook addresses all these issues and does so in five books outlined as follows: 1. Fundamentals of Industrial Electronics 2. Power Electronics and Motor Drives 3. Control and Mechatronics 4. Industrial Communication Systems 5. Intelligent Systems The editors have gone to great lengths to ensure that this handbook is as current and up to date as pos- sible. Thus, this book closely follows the current research and trends in applications that can be found in IEEE Transactions on Industrial Electronics. This journal is not only one of the largest engineering publications of its type in the world, but also one of the most respected. In all technical categories in which this journal is evaluated, its worldwide ranking is either number 1 or number 2 depending on category. As a result, we believe that this handbook, which is written by the world’s leading researchers in the field, presents the global trends in the ubiquitous area commonly known as industrial electronics. Fundamentals of Industrial Electronics deals with the fundamental areas that form the basis for the field of industrial electronics. Because of the breadth of this field, the knowledge required spans a wide spectrum of technology, which includes analog and digital circuits, electronics, electromagnetic machines, and signal processing. The knowledge gained here is then applied in Power Electronics and Motor Drives, Control and Mechatronics, Industrial Communication Systems, and Intelligent Systems, and in total form the Industrial Electronics Handbook. xi © 2011 by Taylor and Francis Group, LLC xii Preface For MATLAB • and Simulink• product information, please contact The MathWorks, Inc. 3 Apple Hill Drive Natick, MA, 01760-2098 USA Tel: 508-647-7000 Fax: 508-647-7001 E-mail: info@mathworks.com Web: www.com © 2011 by Taylor and Francis Group, LLC Acknowledgments The editors wish to express their heartfelt thanks to their wives Barbara Wilamowski and Edie Irwin for their help and support during the execution of this project. xiii © 2011 by Taylor and Francis Group, LLC Editorial Board Jake Baker Guofu Niu Boise State University Auburn University Boise, Idaho Auburn, Alabama Alicja Konczakowska John W. Steadman Gdansk University of Technology University of South Alabama Gdansk, Poland Mobile, Alabama Victor P. Nelson Auburn University Auburn, Alabama xv © 2011 by Taylor and Francis Group, LLC Editors Bogdan M. Wilamowski received his MS in computer engineering in 1966, his PhD in neural computing in 1970, and Dr. in integrated circuit design in 1977. He received the title of full professor from the president of Poland in 1987. He was the director of the Institute of Electronics (1979–1981) and the chair of the solid state electronics department (1987–1989) at the Technical University of Gdansk, Poland. He was a professor at the University of Wyoming, Laramie, from 1989 to 2000. From 2000 to 2003, he served as an associate director at the Microelectronics Research and Telecommunication Institute, University of Idaho, Moscow, and as a professor in the elec- trical and computer engineering department and in the computer sci- ence department at the same university. Currently, he is the director of ANMSTC—Alabama Nano/Micro Science and Technology Center, Auburn, and an alumna professor in the electrical and computer engineering department at Auburn University, Alabama. Wilamowski was with the Communication Institute at Tohoku University, Japan (1968–1970), and spent one year at the Semiconductor Research Institute, Sendai, Japan, as a JSPS fellow (1975–1976). He was also a visiting scholar at Auburn University (1981–1982 and 1995–1996) and a visiting professor at the University of Arizona, Tucson (1982–1984). He is the author of 4 textbooks, more than 300 refereed publications, and has 27 patents. He was the principal professor for about 130 graduate students. His main areas of interest include semiconductor devices and sensors, mixed signal and analog signal processing, and computa- tional intelligence.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ