電工技術

《電工技術》按照教育部高等學校電子電氣基礎課程教學指導分委員會制定的“電工學”課程教學基本要求(電工技術部分)編寫而成,共11章,分別為電路的基本概念與兩類約束、電路的分析方法、電路的暫態分析、正弦交流電路、三相電路與安全用電、磁路和變壓器、電動機、繼電接觸器控制、可編程控制器、電工測量、電路實驗。第1～10章配有習題,書末附有部分習題參考答案。

第1章 電路的基本概念和兩類約束 1

1.1 電路的基本概念 1

1.1.1 實際電路與理想電路 1

1.1.2 實際電路的模型化與電路模型 2

1.1.3 電路的基本物理量和變量 3

1.1.4 電壓、電流的參考方向 3

1.1.5 電磁能量與功率 5

1.2 電路元件 6

1.2.1 電阻元件與電導元件 6

1.2.2 獨立電源 7

1.3 基爾霍夫定律 9

1.3.1 幾個相關概念 9

1.3.2 基爾霍夫電流定律 9

1.3.3 基爾霍夫電壓定律 10

習題 11

第2章 電路的分析方法 14

2.1 電路的等效變換 14

2.1.1 等效變換的概念 14

2.1.2 電阻的串聯 14

2.1.3 電阻的並聯 15

2.1.4 電阻的混聯 16

2.1.5 電阻的星形連接與三角形連接的等效變換 17

2.1.6 實際電源的兩種模型及其等效變換 19

2.2 電路的一般分析方法 20

2.2.1 電路的支路約束和方程的獨立性 20

2.2.2 支路法 22

2.2.3 迴路電流法 24

2.2.4 節點電壓法 26

2.3 電路定理 29

2.3.1 疊加定理與齊性定理 29

2.3.2 戴維南定理和諾頓定理 31

2.3.3 最大功率傳輸定理 34

2.4 電路的對偶性 35

2.5 受控源及含受控源電路的分析 36

2.5.1 受控電源 36

2.5.2 輸入電阻與輸出電阻 38

2.5.3 含受控源電路的分析 39

2.6 非線性電阻電路的分析 42

2.6.1 非線性電路的概念 42

2.6.2 非線性電阻元件 42

2.6.3 解析法 44

2.6.4 圖解法 44

2.7 應用實例 45

習題 46

第3章 電路的暫態分析 53

3.1 電容元件與電感元件 53

3.1.1 電容元件 53

3.1.2 電感元件 54

3.2 換路定理及電路的初始值 56

3.2.1 換路定理 56

3.2.2 電路初始值的確定 57

3.3 RC電路的暫態響應 59

3.3.1 RC電路的零輸入響應 59

3.3.2 RC電路的零狀態響應 61

3.3.3 RC電路的全響應 63

3.4 一階電路求解的三要素法 64

3.5 RL電路的暫態響應 66

3.5.1 RL電路的零輸入響應 66

3.5.2 RL電路的零狀態響應 69

3.5.3 RL電路的全響應 69

3.6 應用實例 70

習題 71

第4章 正弦交流電路 75

4.1 正弦交流電路的基本概念 75

4.1.1 正弦交流電路的定義 75

4.1.2 正弦量的三要素 75

4.1.3 正弦信號的有效值 76

4.1.4 同頻率正弦量的相位差 77

4.2 正弦量的相量表示 78

4.2.1 複數的表示及運算 78

4.2.2 相量 80 ^[2] 

4.3 電路拓撲約束和元件約束的相量形式 81

4.3.1 KCL和KVL的相量形式 81

4.3.2 電阻、電感和電容元件VCR的相量形式 81

4.4 阻抗和導納及其串並聯 86

4.4.1 阻抗和導納 86

4.4.2 阻抗、導納的串聯和並聯 88

4.5 正弦穩態電路的相量分析法 89

4.6 正弦穩態電路的功率 92

4.6.1 瞬時功率 92

4.6.2 平均功率 93

4.6.3 無功功率 94

4.6.4 視在功率 94

4.6.5 功率因數的提高 95

4.7 非正弦週期電流電路 96

4.7.1 非正弦週期信號的傅里葉級數展開 96

4.7.2 非正弦週期信號的有效值和平均功率 97

4.7.3 非正弦週期電流電路的計算 98

4.8 諧振電路 100

4.8.1 諧振的定義 100

4.8.2 串聯諧振 100

4.8.3 並聯諧振 102

4.9 應用實例 105

習題 106

第5章 三相電路與安全用電 111

5.1 三相電源 111

5.2 三相電路的連接與結構 112

5.2.1 星形連接的三相電源和三相負載 112

5.2.2 三角形連接的三相電源和三相負載 114

5.2.3 三相電路的結構 115

5.3 對稱三相電路的計算 116

5.4 不對稱三相電路 119

5.5 三相電路的功率 120

5.5.1 瞬時功率 120

5.5.2 有功功率 121

5.5.3 無功功率 121

5.5.4 視在功率 122

5.5.5 三相電路的功率測量 122

5.6 安全用電 124

5.6.1 觸電事故 124

5.6.2 電流對人體的危害 124

5.6.3 觸電方式 125

5.6.4 接地和接零 126

5.6.5 靜電防護和電氣防火防爆 128

5.6.6 節約用電 129

5.7 應用實例 129

習題 130

第6章 磁路和變壓器 133

6.1 磁場及磁性材料 133

6.1.1 磁場的基本概念 133

6.1.2 磁場的基本物理量 133

6.1.3 磁性材料及鐵磁物質 135

6.2 磁路及磁路的基本定律 135

6.3 電磁鐵 137

6.4 變壓器 138

6.4.1 變壓器的基本結構 138

6.4.2 變壓器的工作原理 138

6.4.3 變壓器繞組的極性及其連接 144

6.4.4 特殊變壓器 145

習題 145

第7章 電動機 146

7.1 三相異步電動機的結構和工作原理 146

7.1.1 三相異步電動機的結構 146

7.1.2 三相異步電動機的工作原理 148

7.2 三相異步電動機的電路分析 151

7.2.1 定子電路 151

7.2.2 轉子電路 151

7.3 三相異步電動機的電磁轉矩和機械特性 153

7.3.1 電磁轉矩 153

7.3.2 機械特性 154

7.4 三相異步電動機的使用 156

7.4.1 三相異步電動機的銘牌數據 156

7.4.2 三相異步電動機的啓動 158

7.4.3 三相異步電動機的調速 161

7.4.4 三相異步電動機的反轉和制動 162

7.4.5 三相異步電動機的選用 163

7.5 單相異步電動機 164

7.6 直流電動機 166

7.6.1 直流電動機的結構及工作原理 166

7.6.2 並勵電動機 168

習題 169

第8章 繼電接觸器控制 170

8.1 常用低壓電器 170

8.1.1 手動控制電器 170

8.1.2 自動控制電器 172

8.1.3 保護控制電器 175

8.2 繼電接觸器控制線路圖的繪製原則 178

8.3 三相鼠籠式異步電動機的基本控制線路 179

8.3.1 直接啓動控制線路 179

8.3.2 點動控制 180

8.3.3 正反轉控制線路 180

8.3.4 多台電動機的聯鎖控制 181 ^[2] 

8.4 行程控制 182

8.5 時間控制 183

習題 184

第9章 可編程控制器 187

9.1 可編程控制器概述 187

9.1.1 可編程控制器的產生和發展 187

9.1.2 可編程控制器的特點 187

9.1.3 可編程控制器的分類 187

9.1.4 可編程控制器的基本功能 188

9.1.5 可編程控制器的應用領域和發展趨勢 189

9.1.6 常用的PLC產品 189

9.2 PLC的基本結構和工作原理 191

9.2.1 PLC的結構及各部分的作用 191

9.2.2 PLC的工作原理 194

9.2.3 PLC的主要技術指標 194

9.3 PLC的程序編制 195

9.3.1 PLC用户程序結構 197

9.3.2 PLC編程的規則 197

9.3.3 PLC編程的注意事項 198

9.4 S 7-200系列PLC的基本指令 199

9.4.1 基本邏輯指令 199

9.4.2 立即操作指令 200

9.4.3 複雜邏輯指令 201

9.4.4 取非觸點指令和空操作指令 202

9.4.5 定時器和計數器指令 203

9.5 PLC控制系統設計實例 206

9.5.1 設計流程 206

9.5.2 PLC控制系統應用舉例 208

習題 208

第10章 電工測量 210

10.1 測量的基本概念 210

10.1.1 測量方法及測量設備 210

10.1.2 儀表測量誤差與儀表的準確度 211

10.1.3 電工儀表的主要技術性能 214

10.1.4 誤差及消除方法 214

10.2 常用電工儀表 215

10.2.1 電測量指示儀表的作用和性能 215

10.2.2 測量機構的一般部件 216

10.2.3 磁電系測量機構及儀表 219

10.2.4 電磁系測量機構及儀表 222

10.2.5 電動系測量機構及儀表 224

10.2.6 鐵磁電動系儀表、靜電系儀表、感應系儀表 228

10.2.7 模擬式萬用表 230

10.2.8 數字式萬用表 234

10.3 電(參)量的測量 239

10.3.1 電測量指示儀表的主要特性及應用範圍 239

10.3.2 電流的測量 239

10.3.3 電壓的測量 241

10.3.4 功率的測量 241

10.3.5 電阻的測量 242

10.3.6 阻抗的測量 243

10.4 非電量電測技術簡介 243

習題 244

第11章 電路實驗 246

11.1 實驗一：儀表內阻對測量的影響 246

11.2 實驗二：電路元件伏安特性的測定 247

11.3 實驗三：疊加定理 250

11.4 實驗四：戴維南定理 251

11.5 實驗五：日光燈電路 253

11.6 實驗六：三相電壓電流測量 254

11.7 實驗七：電路功率因數的提高 256

11.8 實驗八：三相功率的測量 257

11.9 實驗九：一階電路 259

11.10 實驗十：二階電路 261

部分習題參考答案 263

參考文獻 268 ^[1]