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第一篇 电路基础 1

第1章 电路基本知识 1

1.1电路基本概念 1

1.1.1电路的功能 1

1.1.2电路的组成 2

1.1.3电路模型 2

1.1.4网络和系统 3

1.1.5电路的分类 4

1.2电量及其方向 5

1.2.1电流 5

1.2.2电压 6

1.2.3电动势 7

1.2.4电位 8

1.2.5电功率 8

1.3电路基本元件 10

1.3.1电阻元件 11

1.3.2电感元件 12

1.3.3电容元件 13

1.3.4独立电源 14

1.3.5受控电源 16

1.4电路基本定律 18

1.4.1欧姆定律 18

1.4.2基尔霍夫定律 19

1.5电路分析基础 22

1.5.1电器的参数与铭牌 22

1.5.2电路基本工作状态 23

1.5.3电路中的电位计算 24

1.5.4基本电路应用分析 26

总结 28

习题 30

第2章 电路分析方法 34

2.1无源网络的等效变换 34

2.1.1电阻串、并联等效变换 34

2.1.2电阻星-三角等效变换 38

2.1.3外加电源求等效电阻 40

2.2有源网络的等效变换 41

2.2.1电源的串、并联等效 42

2.2.2电源等效变换 44

2.3戴维宁-诺顿定理 50

2.3.1戴维宁定理 50

2.3.2诺顿定理 52

2.4叠加定理 56

2.4.1叠加定理的可加性 56

2.4.2叠加定理的应用 57

2.5最大功率传输定理 60

2.6支路电流法 61

2.7结点电压法 65

2.8复杂直流电路的分析计算 69

2.8.1含受控电源电路的分析 69

2.8.2非线性电阻电路的分析 72

2.8.3电路的分析规律 73

总结 75

习题 76

第3章 电路暂态分析 81

3.1电路的暂态概论 81

3.1.1电路的暂态过程 81

3.1.2暂态产生的原因和条件 82

3.1.3暂态分析方法 82

3.2换路定则与初始值确定 83

3.2.1换路定则 83

3.2.2确定初始值 84

3.3一阶线性电路暂态分析的三要素法 87

3.3.1暂态电路的三要素法 87

3.3.2三要素法的证明 89

3.3.3不同响应的三要素公式 89

3.4 RC暂态电路的响应 90

3.4.1 RC暂态电路的零输入响应 91

3.4.2 RC暂态电路的零状态响应 94

3.4.3 RC暂态电路的全响应 97

3.5 RL暂态电路的响应 100

3.5.1 RL暂态电路的零输入响应 100

3.5.2 RL暂态电路的零状态响应 102

3.5.3 RL暂态电路的全响应 104

3.6暂态电路的应用 105

3.6.1用RC组成微分电路 105

3.6.2用RC组成积分电路 106

3.6.3有关RL应用电路 107

3.6.4继电器控制电路 108

总结 110

习题 111

第4章 交流电路 115

4.1正弦交流电路的基本概念 115

4.1.1正弦量的三要素 115

4.1.2两个正弦量的相位差 118

4.1.3正弦交流电的参考方向 119

4.2正弦交流电路的相量表示法 120

4.2.1正弦量的表示方法 120

4.2.2正弦量的相量图 120

4.2.3正弦量的相量式 123

4.3单一参数交流电路的正弦响应 126

4.3.1电阻元件的正弦响应 126

4.3.2电感元件的正弦响应 128

4.3.3电容元件的正弦响应 129

4.4复杂电路的正弦响应与等效 132

4.4.1基本定律的相量形式 132

4.4.2串联电路的正弦响应 133

4.4.3复阻抗的串、并联等效 136

4.4.4复杂电路的正弦响应 140

4.5正弦交流电路的功率 143

4.5.1正弦交流电路的瞬时功率 143

4.5.2正弦交流电路的有功功率 145

4.5.3正弦交流电路的无功功率 146

4.5.4正弦交流电路的视在功率与复功率 147

4.5.5提高功率因数的方法 149

4.6正弦交流电路的谐振 151

4.6.1串联谐振 152

4.6.2并联谐振 155

4.7非正弦周期交流电路 157

4.7.1非正弦交流电路的分析方法 158

4.7.2非正弦周期量的有效值和平均值 160

4.7.3非正弦交流电路的平均功率 161

总结 161

习题 165

第5章 三相电路 170

5.1三相电源 170

5.1.1对称三相电源 170

5.1.2对称三相电源的连接 171

5.2负载星形联接的三相电路 173

5.2.1三相电路中的负载 173

5.2.2三相四线制的星形联接电路 174

5.2.3三相三线制的星形联接电路 176

5.3负载三角形联接的三相电路 179

5.3.1负载角接的三相电路结构 180

5.3.2对称负载角接的三相电路分析 180

5.3.3非对称负载角接的三相电路分析 181

5.3.4三相负载的连接原则和转换 182

5.4三相功率 183

5.4.1三相功率的分析 183

5.4.2三相功率的测量 185

总结 187

习题 188

第二篇 磁路及应用 191

第6章 磁路与变压器 191

6.1磁路的基本知识 191

6.1.1磁路的概念和基本物理量 191

6.1.2磁性材料的基本特性 192

6.1.3磁路的基本定律 194

6.2直流磁路及分析计算方法 196

6.3交流磁路与交流铁心线圈 197

6.3.1电磁关系 197

6.3.2电压与电流的关系 198

6.3.3功率损耗 198

6.4变压器 199

6.4.1变压器的基本结构 200

6.4.2变压器的工作原理 201

6.4.3变压器的额定值、外特性及效率 205

6.4.4三相变压器与特殊变压器 206

6.5电磁铁 209

6.5.1直流电磁铁 210

6.5.2交流电磁铁 210

总结 211

习题 212

第7章 三相异步电动机 214

7.1三相异步电动机的结构与铭牌 214

7.1.1三相异步电动机的结构 214

7.1.2三相异步电动机的铭牌 216

7.2三相异步电动机的转动原理 217

7.2.1旋转磁场 218

7.2.2电动机的转动原理 221

7.2.3转差率 221

7.3三相异步电动机的电路分析 222

7.3.1定子电路 222

7.3.2转子电路 223

7.4三相异步电动机的转矩与机械特性 224

7.4.1电磁转矩 224

7.4.2机械特性 225

7.5三相异步电动机的起动 228

7.5.1起动性能 228

7.5.2起动方法 228

7.6三相异步电动机的调速 232

7.6.1变频调速 232

7.6.2变极调速 233

7.6.3变转差率调速 234

7.7三相异步电动机的制动 234

7.7.1能耗制动 234

7.7.2反接制动 235

7.7.3发电反馈制动 235

7.8三相异步电动机的选择 236

7.8.1种类和形式的选择 236

7.8.2电压和转速的选择 237

7.8.3容量的选择 237

总结 238

习题 239

第8章 电气控制系统 242

8.1常用控制电器 242

8.1.1常用电器分类 242

8.1.2开关电器 242

8.1.3主令电器 244

8.1.4执行电器 245

8.1.5保护电器 250

8.2基本的继电器控制电路 251

8.2.1继电器控制系统组成 251

8.2.2继电器控制电路图的阅读方法 252

8.2.3三相异步电动机的点动控制电路 252

8.2.4三相异步电动机连续运转的控制电路 253

8.2.5三相异步电动机既连续又能点动的控制电路 253

8.2.6三相异步电动机正／反转控制电路 254

8.3常用的继电器控制电路 255

8.3.1三相异步电动机多地点控制电路 255

8.3.2多台电动机顺序起、停控制电路 255

8.3.3三相异步电动机的行程控制电路 256

8.3.4三相异步电动机的时间控制电路 257

总结 258

习题 259

第9章 供电与安全用电 262

9.1发电概述 262

9.1.1水力发电 262

9.1.2火力发电 263

9.2输配电 265

9.2.1输电 265

9.2.2配电 266

9.3安全用电 267

9.3.1电流对人体的危害 267

9.3.2人体触电的形式 268

9.3.3保护接地和保护接零 269

9.3.4静电的危害及防护 271

9.3.5雷电的危害及防护 271

9.3.6电气火灾及防火措施 272

9.3.7触电和急救 273

9.4节约用电 274

总结 274

习题 275

第三篇 电工新技术 276

第10章 现代供电技术 276

10.1新能源供电 276

10.1.1风力发电 276

10.1.2太阳能发电 278

10.1.3核发电 280

10.1.4燃料电池 281

10.1.5潮汐发电 282

10.1.6沼气发电 284

10.2分布式供电系统 285

10.2.1分布式供电优势 285

10.2.2分布式供电的主要方式 285

10.2.3分布式供电的发展前景 286

10.3智能电网 287

10.3.1智能电网的特征 287

10.3.2智能电网关键技术 288

第11章 磁集成与变压器发展 290

11.1磁集成技术 290

11.1.1磁集成技术简介 290

11.1.2磁集成技术的发展状况 291

11.1.3磁集成技术的研究内容 292

11.1.4磁集成技术的实现与应用 292

11.1.5磁集成技术的发展趋势 293

11.2变压器发展 294

11.2.1我国变压器行业的现状 294

11.2.2变压器行业发展前景 294

11.2.3变压器种类及特点 295

11.3电力变压器 296

11.3.1城市电力变压器 296

11.3.2农村电力变压器 297

11.4特种变压器 298

11.4.1特种变压器概念 298

11.4.2特种变压器分类 298

11.4.3小型特种变压器 299

11.5新型变压器 300

11.5.1非晶合金变压器 300

11.5.2智能变压器 300

第12章 电动机应用及发展 302

12.1电动机种类及其发展 302

12.1.1电动机的种类 302

12.1.2电动机的发展趋势 303

12.2直流电动机 305

12.2.1结构及工作原理 305

12.2.2直流电动机的机械特性 308

12.2.3直流电动机的应用 309

12.3交流电动机 310

12.3.1三相同步电动机 310

12.3.2单相异步电动机 311

12.3.3直线异步电动机 312

12.4控制电机 313

12.4.1伺服电机 313

12.4.2测速发电机 315

12.4.3步进电机 316

12.5特种电机 317

12.5.1无刷直流电机 318

12.5.2开关磁阻电动机 318

12.5.3力矩电动机 318

12.5.4爪极同步电动机 318

第13章 可编程控制技术 320

13.1可编程控制技术概述 320

13.1.1现代电气控制系统 320

13.1.2可编程控制器的产生 321

13.1.3可编程控制器的构成 322

13.2可编程控制器的工作原理及软、硬件 323

13.2.1扫指式工作原理 323

13.2.2可编程控制器的硬件结构 324

13.2.3可编程控制器的软件系统 325

13.3可编程控制器的系统应用 328

13.3.1单机控制系统 328

13.3.2集中控制系统 328

13.3.3分布式控制系统 329

第14章 电工中的计算机辅助技术 332

14.1 EDA技术 332

14.1.1 EDA技术的发展与应用 332

14.1.2 EDA技术的基本特征 333

14.2计算机辅助教学 334

14.3电工中常用的计算机软件 335

14.3.1 EWB软件简介 335

14.3.2 Pspice软件简介 336

14.3.3 Protel软件简介 337

14.3.4 Multisim软件简介 338

14.3.5 MATLAB软件简介 338

附录1几种金属导体在20℃时的电阻率 340

附录2常用设备的图形符号 340

附录3三相异步电动机类型代号 341

习题答案 342

参考文献 350