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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