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第1篇 电路基础 1

第1章 电路元件及基本定律 1

1.1 电路及其基本物理量 1

1.1.1 电路及其分类 1

1.1.2 电路中的基本变量 2

1.1.3 物理量的方向 2

1.2 电路基本元件 3

1.2.1 独立电源 3

1.2.2 电阻元件 4

1.2.3 电容元件 5

1.2.4 电感元件 6

1.2.5 受控源 7

1.3 电路基本定律 8

1.3.1 电路结构术语 8

1.3.2 基尔霍夫定律 9

1.4 元件连接及等效简化 11

1.4.1 无源元件的串并联 11

1.4.2 元件的Y形与△形连接 13

1.4.3 理想电源间的连接 14

1.4.4 实际电源的电路模型 16

1.5 电路工作状态 17

1.5.1 电气设备的额定值 17

1.5.2 电源工作状态 18

习题 19

第2章 电路分析方法与电路定理 22

2.1 电位计算及电路的简化表示 22

2.1.1 电位计算 22

2.1.2 电路的简化表示 23

2.2 电路一般分析方法 23

2.2.1 支路电流法 23

2.2.2 结点电压法 25

2.3 分解法及端口网络 28

2.3.1 端口网络 28

2.3.2 端口网络的连接 28

2.3.3 端口的伏安关系 29

2.3.4 单口网络的输入电阻 30

2.4 电路定理 31

2.4.1 齐性定理 31

2.4.2 叠加定理 32

2.4.3 替代定理 35

2.4.4 罗森定理 36

2.4.5 戴维宁—诺顿定理 37

2.4.6 最大功率传输定理 42

2.5 含受控源电路分析方法 43

2.6 非线性电阻电路分析 45

2.6.1 非线性电阻网络的基本概念 45

2.6.2 非线性电阻参数 46

2.6.3 非线性电阻电路分析方法 47

习题 50

第3章 电路的暂态分析 55

3.1 暂态分析的概念 55

3.1.1 暂态产生的原因 55

3.1.2 换路定则及LC的暂态模型 55

3.1.3 零输入和零状态 57

3.2 RC一阶电路的零输入响应 59

3.2.1 RC串联电路的零输入响应 59

3.2.2 时间常数 60

3.3 RC一阶电路的零状态响应 62

3.4 RC一阶电路的全响应 65

3.4.1 全响应 65

3.4.2 全响应的求解 65

3.5 一阶电路的三要素法 67

3.6 微分电路与积分电路 70

3.6.1 微分电路 70

3.6.2 积分电路 71

3.7 RL一阶电路的暂态分析 71

3.7.1 零输入响应 72

3.7.2 零状态响应 73

3.7.3 全响应 74

3.8 二阶电路的暂态分析 75

3.8.1 二阶电路的零输入响应 75

3.8.2 二阶电路的零状态响应 79

习题 80

第4章 正弦交流电路 84

4.1 正弦交流电的基本概念 84

4.1.1 正弦量的三要素 84

4.1.2 相位差 85

4.1.3 正弦量的有效值 86

4.2 正弦量的相量表示 86

4.2.1 电工数学知识 86

4.2.2 正弦量的相量表示法 87

4.2.3 正弦量微分与积分的相量 88

4.3 电路约束的相量形式 90

4.3.1 元件VCR的相量形式 90

4.3.2 基尔霍夫定律的相量形式 93

4.4 复阻抗与复导纳 94

4.4.1 复阻抗与复导纳的概念 94

4.4.2 复阻抗和复导纳的计算 95

4.5 正弦稳态分析的相量法 98

4.5.1 正弦稳态分析的复数计算法 98

4.5.2 正弦稳态分析的相量图法 102

4.6 正弦交流电路的功率 105

4.6.1 交流电路的功率概念 105

4.6.2 单一元件的功率特性 106

4.6.3 阻抗元件的功率特性 109

4.6.4 功率因数的提高 110

4.7 正弦稳态的端口网络分析法 112

4.7.1 二端口网络的方程 113

4.7.2 二端口网络的参数 113

4.7.3 二端口网络的连接 118

4.7.4 二端口网络的等效电路 121

习题 122

第5章 三相电路 126

5.1 三相电路的概念 126

5.1.1 三相电源 126

5.1.2 三相电压 127

5.2 三相电路的计算 128

5.2.1 负载星形连接 128

5.2.2 负载三角形连接 131

5.3 三相电路的功率 133

习题与思考题 134

第6章 非正弦交流电路 136

6.1 非正弦交流电路的计算 136

6.1.1 非正弦周期量的傅立叶级数 136

6.1.2 非正弦周期量的有效值 137

6.1.3 非正弦电路的分析步骤 138

6.1.4 非正弦交流电路的功率 140

6.2 网络函数 145

6.2.1 网络函数的概念 145

6.2.2 网络函数的表示法 145

6.3 RC电路的频率特性 146

6.3.1 一阶RC电路的频率特性 146

6.3.2 二阶带通电路 148

6.4 LC电路的频率特性 149

6.4.1 LC电路的特性参数 150

6.4.2 串联谐振 150

6.4.3 LC串联电路的频率响应 151

6.4.4 并联谐振 152

习题 153

第2篇 技术应用 156

第7章 磁路与变压器 156

7.1 磁路及其计算 156

7.1.1 磁路的基本知识 156

7.1.2 磁路及其基本定律 158

7.1.3 磁路的计算 161

7.2 交流铁心线圈电路 162

7.2.1 铁心线圈中的物理过程 162

7.2.2 感应电动势的计算 163

7.2.3 电压和电流关系 163

7.2.4 铁心线圈中的功率 164

7.2.5 互感及端钮极性 165

7.3 变压器 166

7.3.1 基本原理 167

7.3.2 变压器的功能 168

7.3.3 变压器的外特性和额定值 172

7.3.4 三相变压器 174

7.3.5 自耦变压器 175

7.3.6 仪用互感器 175

习题与思考题 177

第8章 异步电动机 181

8.1 三相异步电动机的构造 181

8.1.1 定子 181

8.1.2 转子 181

8.2 三相异步电动机的工作原理 183

8.2.1 旋转磁场 183

8.2.2 异步电动机的转动原理 185

8.3 三相异步电动机的电路 186

8.3.1 定子电路 186

8.3.2 转子电路 187

8.4 三相异步电动机的转矩与机械特性 188

8.4.1 电源电压对电磁转矩的影响 188

8.4.2 转矩特性 189

8.4.3 机械特性 190

8.5 异步电动机的使用 192

8.5.1 异步电动机的铭牌 192

8.5.2 三相异步电动机的起动 193

8.5.3 异步电动机的调速 197

8.5.4 异步电动机的制动 199

8.5.5 三相异步电动机的选择 200

8.6 单相异步电动机 202

8.6.1 单相异步电动机的工作原理 202

8.6.2 单相异步电动机的类型与起动方法 204

习题与思考题 205

第9章 直流电动机 209

9.1 直流电动机的构造 209

9.1.1 直流电机的定子部分 209

9.1.2 直流电机的转子部分 210

9.2 直流电机的工作原理 211

9.2.1 直流发电机的工作原理 211

9.2.2 直流电动机的工作原理 212

9.2.3 直流电机的励磁方式 212

9.3 直流电动机的基本特性 213

9.3.1 转速特性 213

9.3.2 转矩特性 214

9.3.3 机械特性 214

9.4 直流电动机的起动、调速和制动 216

9.4.1 直流电动机的起动 216

9.4.2 直流电动机的调速 217

9.4.3 直流电动机的制动与反转 218

习题与思考题 220

第10章 同步电机 222

10.1 同步电机工作原理及运行方式 222

10.1.1 同步电机的基本结构 222

10.1.2 同步电机的运行状态 224

10.1.3 同步电机的励磁方式 225

10.1.4 同步电机的额定值 225

10.2 同步发电机 226

10.2.1 同步发电机的空载运行 226

10.2.2 同步发电机的电枢反应 227

10.2.3 外特性及调整特性 232

10.2.4 同步发电机的并网运行 233

10.3 同步电动机 238

10.3.1 基本电磁关系及电压平衡方程 238

10.3.2 同步电动机的特性 239

10.3.3 同步电动机的起动 242

10.3.4 同步电动机的补偿运行 242

习题 243

第11章 控制电机 245

11.1 伺服电动机及其控制 245

11.1.1 伺服电动机的基本结构和工作原理 245

11.1.2 伺服电动机的驱动和控制系统 248

11.2 步进电动机及其控制 249

11.2.1 步进电动机的基本结构和工作原理 249

11.2.2 步进电动机的驱动和控制 252

11.3 测速发电机 254

11.3.1 直流测速发电机 254

11.3.2 交流测速发电机 255

11.3.3 测速发电机的应用 256

11.4 自整角机 257

11.4.1 控制式自整角机 257

11.4.2 力矩式自整角机 259

11.4.3 自整角机的应用 260

习题 260

第12章 电气自动控制技术 262

12.1 常用控制电器 262

12.1.1 电磁铁 262

12.1.2 刀开关 265

12.1.3 熔断器 266

12.1.4 低压断路器 266

12.1.5 交流接触器 267

12.1.6 控制继电器 268

12.1.7 按钮和行程开关 270

12.2 继电器接触器控制系统及应用 271

12.2.1 基本控制电路 271

12.2.2 时间控制 274

12.2.3 行程控制 275

12.3 PLC控制系统 276

12.3.1 可编程控制系统及PLC 276

12.3.2 可编程控制器工作原理 277

12.3.3 可编程控制器的编程语言及编程原则 278

12.3.4 FP1系列PLC基本指令 281

12.3.5 编程举例 286

12.3.6 可编程控制器的主要技术指标 288

习题 289

第13章 电力系统及设备 292

13.1 电力系统的基本概念 292

13.1.1 电力系统的构成 292

13.1.2 电力系统的电压等级 294

13.1.3 电力系统的短路 294

13.1.4 电力系统中性点运行方式 295

13.2 高压电器 297

13.2.1 概述 297

13.2.2 高压断路器 297

13.2.3 负荷开关 304

13.2.4 隔离开关 305

13.2.5 熔断器 307

13.2.6 互感器 308

13.2.7 母线和绝缘子 311

13.3 电气接线 313

13.3.1 电气主接线 313

13.3.2 厂用电及接线 316

13.3.3 二次回路概念 317

13.4 配电装置 318

13.4.1 配电装置的一般问题 318

13.4.2 屋内配电装置 321

13.4.3 屋外配电装置 323

13.4.4 发电机与配电装置的连接 326

13.5 电气设备防雷与接地 327

13.5.1 电气设备的防雷保护 327

13.5.2 电气设备接地 328

思考题 329

部分习题答案 331

参考文献 343