本书以2011年教育部高等学校电子电气基础课程教学指导分委员会颁布的“电工学”课程教学基本要求中的电工技术部分作为编写的基本依据,包含结合生产和生活实际的案例,旨在突出电工技术的实际应用。本书共8章,内容包括电路的基本概念和分析方法、正弦交流电路、三相正弦交流电路与安全用电、一阶线性电路的暂态过程分析、磁路和变压器、交流电动机、继电接触器控制电路以及可编程控制器及其应用。
本书可作为高等学校非电类专业的电工技术教科书,也可供其他工科专业选用和社会读者阅读。
《电工技术》是上海工程技术大学电工教研室在近年的教学改革要求下,为加强工程实践教育,进一步提高工程教育的质量,培养具有实践能力和创新能力的卓越工程师而编写的一本教材。
“电工技术”是一门传统的、高等学校理工科非电类专业本专科学生的专业技术基础课程,但电工新技术的不断出现又使其内容不断发展。本书以2011年教育部高等学校电子电气基础课程教学指导分委员会颁布的“电工学”课程教学基本要求中的电工技术部分作为编写的基本依据。教材在满足课程教学基本要求的前提下,对教学内容精心选择,既注重基础知识,又体现其先进性,并注意突出电工技术的具体应用。教材中包含结合生产和生活实际的案例,可以使读者深刻理解和掌握电工理论知识,扩大知识面,了解电工技术的实际应用。
本书内容包括电路的基本概念和分析方法、正弦交流电路、三相正弦交流电路与安全用电、一阶线性电路的暂态过程分析、磁路和变压器、交流电动机、继电接触器控制电路以及可编程控制器及其应用。编写中力求做到概念准确,叙述简洁明了。书中凝结了上海工程技术大学电工教研室一线教师历年的教学经验,其中的例题和习题都经过编者精心选择,方便读者学习。
鉴于电工技术实践性强的特点,建议在安排学习电工技术理论课程的同时,开展电工技术实验和电工实习课程。只有采取多方位立体化的教学,才能使学生获得电工技术必要的基本理论、基本知识和基本技能,为今后从事与电工技术有关的工作打下良好的基础。
本书由上海工程技术大学电工教研室组织编写,范小兰主编。第1、4章由何志苠执笔,第2章由范小兰执笔,第3章由苏圣超执笔,第5、6章由张锡民执笔,第7、8章由赵春锋执笔。王维荣副教授对书稿进行了仔细审阅,在此,谨表示衷心的感谢。
由于编者的学识和水平有限,书中难免存在不妥和错误之处,恳请广大读者批评指正。
编者2013年3月
第1章电路的基本概念和分析方法
1.1电路的作用与组成部分
1.2电路的基本物理量
1.3电路模型和电路元件
1.3.1电路模型
1.3.2电阻和欧姆定律
1.3.3电源
1.4电路的工作状态
1.4.1电路有载工作
1.4.2电源开路
1.4.3电源短路
1.4.4利用电位简化的电源电路
1.5基尔霍夫定律
1.5.1基尔霍夫电流定律
1.5.2基尔霍夫电压定律
1.6电阻和电源的等效变换
1.6.1电阻的等效变换
1.6.2电源的等效变换
1.7支路电流法和节点电压法
1.7.1支路电流法
1.7.2节点电压法
1.8叠加定理
1.9等效电源定律
1.9.1戴维宁定理
1.9.2诺顿定理
1.10含受控源的电阻电路
小结
习题
第2章正弦交流电路
2.1正弦量的三要素
2.1.1幅值和有效值
2.1.2周期和频率
2.1.3初相位
2.2正弦交流电的相量表示法
2.2.1复数及其基本运算
2.2.2相量和正弦量
2.2.3正弦量的相量表示法
2.2.4基尔霍夫定律的相量形式
2.3电阻、电感和电容元件的正弦交流电路
2.3.1电阻元件的正弦交流电路
2.3.2电感元件的正弦交流电路
2.3.3电容元件的正弦交流电路
2.4电阻、电感与电容元件的串联电路
2.4.1RLC 串联电路中电压与电流的关系
2.4.2用相量图分析计算RLC串联正弦交流电路
2.4.3RLC串联交流电路的功率关系
2.5阻抗的串联与并联
2.5.1阻抗的串联
2.5.2阻抗的并联
2.6电路中的谐振
2.6.1串联谐振
2.6.2并联谐振
2.7功率因数的提高
小结
习题
第3章三相正弦交流电路与安全用电
3.1三相正弦交流电源
3.1.1三相正弦交流电的产生
3.1.2三相电源的连接方式
3.2三相电路的分析和计算
3.2.1负载星形连接的三相电路
3.2.2负载三角形连接的三相电路
3.3三相电路的功率
3.4供电与用电
3.4.1电力系统的组成
3.4.2能源的利用
3.4.3电能的输送
3.5安全用电
3.5.1触电事故
3.5.2触电的类型
3.5.3保护接地和保护接零
3.5.4触电事故的规律和预防
小结
习题
第4章一阶线性电路的暂态过程分析
4.1换路定则与电流和电压初始值的确定
4.2RC电路的暂态过程
4.2.1RC电路暂态过程的经典分析法
4.2.2暂态过程的三种类型
4.2.3时间常数τ的物理意义
4.3一阶线性电路暂态过程的三要素法
4.3.1三要素公式
4.3.2三要素法的应用举例
4.4RC电路在矩形脉冲激励下的响应
4.4.1由电阻两端输出的RC电路
4.4.2由电容两端输出的RC电路
4.5RL电路的暂态过程分析
小结
习题
第5章 磁路和变压器
5.1磁场的基本物理知识
5.2磁性材料的性能
5.2.1高导磁性
5.2.2磁饱和性
5.2.3磁滞性
5.3磁路的物理知识
5.4铁芯线圈磁路分析
5.4.1直流铁芯线圈电路分析
5.4.2交流铁芯线圈电路分析
5.4.3交流铁芯线圈电路的电压电流分析
5.4.4交流铁芯线圈电路的功率损耗
5.5变压器的工作原理与应用
5.5.1变压器的工作原理
5.5.2变压器的电压变换
5.5.3变压器的电流变换
5.5.4变压器的阻抗变换
5.5.5变压器的结构和种类
5.5.6三相变压器
5.5.7专用变压器
5.5.8变压器的铭牌数据
5.5.9绕组的极性
小结
习题
第6章交流电动机
6.1三相异步电动机的结构
6.2三相异步电动机的工作原理
6.3三相异步电动机的电路分析
6.3.1定子电路
6.3.2转子电路
6.4三相异步电动机的电磁转矩和机械特性
6.4.1电磁转矩
6.4.2转矩特性和机械特性
6.5三相异步电动机的铭牌数据
6.6三相异步电动机的起动
6.7三相异步电动机的调速
6.8三相异步电动机的制动
小结
习题
第7章继电接触器控制电路
7.1常用控制电器
7.1.1刀开关
7.1.2主令电器
7.1.3断路器
7.1.4熔断器
7.1.5接触器
7.1.6继电器
7.1.7常用电磁执行机构
7.2三相异步电动机的基本控制电路
7.2.1鼠笼式电动机直接起动的控制线路
7.2.2鼠笼式电动机正反转的控制线路
7.2.3时间控制
7.2.4顺序控制电路
7.2.5行程控制
7.3应用举例
7.3.1加热炉自动上料控制线路
7.3.2鼠笼式电动机能耗制动控制线路
7.4常用电机、电器的图形符号
小结
习题
第8章可编程控制器及其应用
8.1PLC的组成和工作原理
8.1.1PLC的组成和各部分的作用
8.1.2PLC的工作原理
8.1.3PLC的主要技术指标
8.2PLC的程序编制
8.2.1编程元件
8.2.2PLC的编程语言
8.2.3PLC的指令系统
8.3PLC应用举例
小结
习题
参考文献