本書為適應應用型本科教育的人才培養目標而編寫的。主要內容有:直流電路的基本概念、直流電路的分析與計算、動態電路的分析、正弦交流電及正弦交流電路、耦合電路和變壓器、三相交流電路、電機、常用低壓電器及其應用,書中配有一定量的思考題與習題并附有部分習題答案。內容簡明扼要、深入淺出,重點突出、實用性強,以能力培養為重點,理論分析與應用實例相配合,以提高學生分析問題和解決問題的能力。
眾所周知,電工技術譜寫了人類的輝煌歷史。作為一門成熟的技術,電工技術對人類文明的進步做出了突出的貢獻,至今人類生產力的進步仍在很大程度上依賴于電工技術的進步,國民經濟、科學技術、社會生活各個領域都離不開電工技術。電工技術的地位和學習電工技術的重要性是不言而喻的。
《電工技術基礎》是電子信息類、機電類、自動化類、計算機類等專業的專業基礎課程,也是實踐性很強的技術基礎課程,是工科學生不可或缺的基礎知識和基本技能。隨著社會對應用性人才的需求,該課程對于培養學生的專業技能和創新能力也凸顯出更為重要的作用。
本教材的編寫是為了適應機電產業發展的需要,培養應用型本科專業技術人才而編寫的。本書具有以下特點:
1.培養具有較強職業能力的應用型人才的目標明確
遵循教育部對“機電類技術基礎課程”的基本要求,本著“寬口徑、厚基礎、重實踐,夠用為度”的原則,本教材圍繞“培養有一定理論基礎,有較強實操能力,有足夠創新意識的應用型人才”這一目標,整合和優化教學內容。
2.實施以能力培養為重點的“教-學-做”一體化教學模式
為了達到理論聯系實際、增強實踐教學環節的目的,本教材實施“教-學-做”一體化教學模式,按照四大模塊即清晰的教學導航、系統的理論知識、足夠的實操訓練、必要的應用示例來編寫,知識目標和能力目標明確、重點和難點突出,以期達到以能力培養為重點的最佳效果。
3.加強實操訓練以滿足崗位就業對專業技能的需要
為了滿足許多崗位對就業人員的電工技術與技能提出的新要求,本教材精心編錄了14個電工技術實操訓練項目以及常用低壓電器的應用線路設計,期望通過實操訓練項目調動和激發學生自主獲取相關知識和技能的積極性、主動性。
4.內容新、精、齊,理論分析與應用實例相配合
編者力求出精品、力求創新,力求內容系統、科學、全面,吸收科技最新成果,對重點內容尤其是與生產實際聯系緊密的內容進行細致的推理解析,理論分析與應用實例相配合,以期提高學生分析問題和解決問題的能力。
本教材的主要內容有:直流電路的基本概念、直流電路的分析與計算、動態電路的分析、正弦交流電及正弦交流電路、耦合電路和變壓器、三相交流電路、電機、常用低壓電器及其應用,書中配有一定量的思考題與習題并附有部分習題答案。內容簡明扼要,深入淺出,思路清晰,重點突出,實用性強。
本書由吳拓教授任主編,易亞軍、宋宗峰任副主編;第1、3章由劉偉慈編寫,第2、6章由易亞軍編寫,第4、5章由宋宗峰編寫,第7、8章由吳拓編寫、各章的實操訓練由楊博編寫;全書由吳拓教授進行統稿和定稿。
本書的編寫得到了各界同仁的大力支持,在此謹致深深的謝意!
由于編者水平有限,書中難免存在疏漏之處,懇請廣大讀者不吝指正。
編者
2016年3月于廣州
湖南大學機電專業畢業,教授,曾擔任湖南師大電子系教師、廣東輕工職業技術學院機電系教師,現任廣東工商學院電子信息系主任,先后主持和參與省級以上課題5項,主編教材10多部,申獲專利5項,具有豐富的企業實踐經驗和教學經驗。
第1章 直流電路的基本概念 1
1.1 電路的概念與模型 1
1.1.1 電路的概念與組成 1
1.1.2 電路模型 2
1.2 電流與電壓 3
1.2.1 電流 3
1.2.2 電壓 5
1.3 電源 6
1.3.1 電壓源 6
1.3.2 電流源 7
1.3.3 受控源 8
1.4 電阻與電導 9
1.4.1 電阻元件的定義 9
1.4.2 線性電阻元件 9
1.4.3 電導 10
1.5 電功率與電功 11
1.5.1 電功率 11
1.5.2 電功 12
1.6 電源有載工作、開路與短路 12
1.6.1 電源有載工作 12
1.6.2 電源開路 13
1.6.3 電源短路 14
1.7 電器設備的額定值 14
1.8 實操訓練 15
實操訓練一:測量直流電壓與電流 15
實操訓練二:電阻器的識別與檢測 18
思考與練習題 20
第2章 直流電路的分析與計算 21
2.1 電阻的串聯、并聯與混聯電路 21
2.1.1 電阻的串聯 21
2.1.2 電阻的并聯 22
2.1.3 電阻的混聯電路 23
2.2 基爾霍夫定律 24
2.2.1 基爾霍夫電流定律(KCL) 25
2.2.2 基爾霍夫電壓定律(KVL) 25
2.3 -△形網絡的等效變換 26
2.4 電路中各電位的分析與計算 28
2.4.1 電路中各點的電位 28
2.4.2 電路中各點電位的計算 28
2.5 支路電流法 29
2.6 電源的等效變換 30
2.6.1 兩種實際電源的等效變換 30
2.6.2 幾種含源支路的等效變換 30
2.6.3 受控源的等效變換 32
2.7 網孔電流法 32
2.8 節點電壓法 35
2.9 疊加定理 37
2.10 戴維南定理與諾頓定理 38
2.10.1 戴維南定理 38
2.10.2 諾頓定理 39
2.11 負載獲得最大功率的條件 40
2.12 含受控源電路的分析方法 41
2.13 實操訓練 43
實操訓練三:霍夫定律的驗證 43
實操訓練四:疊加原理的驗證 45
實操訓練五:有源二端網絡等效參數的測定 47
思考與練習題 49
第3章 動態電路的分析 52
3.1 電容元件 53
3.1.1 電容的概念 53
3.1.2 電容元件的伏安特性 53
3.1.3 電容元件的儲能 54
3.1.4 電容元件的連接 54
3.2 電感元件 55
3.2.1 電感的概念 55
3.2.2 電感元件的伏安特性 55
3.2.3 電感元件的存能 56
3.2.4 電感元件的連接 56
3.3 換路定律與電壓和電流初始值的確定 57
3.3.1 換路 57
3.3.2 換路定律 57
3.3.3 初始值及其計算 58
3.4 RC電路的響應 59
3.4.1 RC電路的零輸入響應 59
3.4.2 RC電路的零狀態響應 61
3.4.3 RC電路的全響應 63
3.5 RL電路的響應 63
3.5.1 RL電路的零輸入響應 63
3.5.2 RL電路的零狀態響應 65
3.5.3 RL電路的全響應 66
3.6 一階線性電路動態分析的三要素法 67
3.7 實操訓練 69
實操訓練六:一階RC電路暫態響應的測量 69
實操訓練七:一階RC電路方波響應的測量 71
思考與練習題 73
第4章 正弦交流電及正弦交流電路 76
4.1 正弦交流電 76
4.1.1 周期交流電的概念與產生 76
4.1.2 正弦交流電三要素 77
4.1.3 正弦交流電的有效值和平均值 78
4.1.4 正弦交流量的相量表示法 80
4.2 正弦交流電路的分析與計算 83
4.2.1 純電阻的交流電路 83
4.2.2 純電感的交流電路 84
4.2.3 純電容的交流電路 86
4.2.4 電路基本定律的相量表示法 88
4.2.5 相量法分析RLC串聯電路 90
4.2.6 復阻抗的串、并聯電路 92
4.2.7 復雜交流電路 96
4.2.8 功率因數的提高 99
4.3 諧振電路 100
4.3.1 諧振的概念 100
4.3.2 串聯諧振 100
4.3.3 并聯諧振 103
4.4 實操訓練 104
實操訓練八:日光燈電路的接線及功率因數提高的方法 104
實操訓練九:RLC串聯諧振電路的測量 106
思考與練習題 108
第5章 耦合電路和變壓器 112
5.1 互感與互感電壓 112
5.1.1 互感現象 112
5.1.2 互感系數與耦合系數 113
5.1.3 互感電壓 114
5.1.4 互感線圈的同名端 114
5.2 互感線圈的連接 115
5.2.1 互感線圈的串聯 115
5.2.2 互感線圈的并聯 116
5.3 理想變壓器 117
5.3.1 理想變壓器的條件 117
5.3.2 理想變壓器的變換關系 117
5.4 實操訓練 120
實操訓練十:單相變壓器的測試 120
思考與練習題 124
第6章 三相交流電路 126
6.1 三相交流電的基本概念 126
6.1.1 三相電源的產生 126
6.1.2 三相電源的連接 127
6.2 三相負載 128
6.2.1 三相負載的星形連接 128
6.2.2 三相負載的三角形連接 130
6.3 三相電路的功率 131
6.4 實操訓練 132
實操訓練十一:三相負載連接及三相電路功率的測量 132
思考題與習題 135
第7章 電動機 137
7.1 直流電動機 137
7.1.1 直流電動機的結構及其工作原理 137
7.1.2 直流電動機的速度控制 141
7.2 交流電動機 145
7.2.1 三相異步電動機的結構及其工作原理 145
7.2.2 三相異步電動機的調速方案 150
7.2.3 同步電動機 150
7.3 控制電動機 157
7.3.1 伺服電動機 158
7.3.2 測速發電機 160
7.3.3 直線電動機 162
7.3.4 步進電動機 164
思考題與習題 168
第8章 常用低壓電器及其應用 169
8.1 低壓電器的基本概念 169
8.2 開關電器 170
8.2.1 刀開關 170
8.2.2 組合開關 171
8.2.3 倒順開關 171
8.3 主令電器 172
8.3.1 控制按鈕 172
8.3.2 行程控制開關 173
8.3.3 接近開關 175
8.3.4 萬能轉換開關 175
8.4 保護電器 176
8.4.1 熔斷器 176
8.4.2 自動空氣斷路器 177
8.4.3 熱繼電器 178
8.5 自動控制電器 179
8.5.1 交流接觸器 179
8.5.2 繼電器 181
8.6 電磁鐵和電磁離合器 187
8.6.1 電磁鐵 187
8.6.2 電磁離合器 188
8.7 低壓電器的應用 189
8.7.1 三相異步電動機的啟動控制 189
8.7.2 三相異步電動機的運行控制 194
8.7.3 三相異步電動機的制動控制 198
思考題與習題 200
附錄 部分思考題與習題參考答案 201
參考文獻 205