图书简介:
目 录
第1章 直流电路 1
1.1 电路及电路模型 1
1.1.1 电路的作用及组成 1
1.1.2 电路元件和电路模型 1
1.2 电路的基本物理量 2
1.2.1 电流及其参考方向 2
1.2.2 电压及其参考方向 3
1.2.3 电功率 4
1.3 基尔霍夫定律 5
1.3.1 几个术语 5
1.3.2 基尔霍夫电流定律(KCL) 5
1.3.3 基尔霍夫电压定律(KVL) 6
1.4 电阻元件 6
1.4.1 欧姆定律 7
1.4.2 电阻的串并联等效 10
1.5 电压源与电流源 13
1.5.1 电压源模型与电流源模型 13
1.5.2 理想电源 15
1.5.3 电源的等效变换 15
1.6 电位的计算 17
1.7 支路电流分析法 19
1.8 叠加定理 20
1.9 等效电源定理 22
1.9.1 戴维南定理 22
1.9.2 诺顿定理 23
1.10 含受控源的电阻电路 25
1.10.1 受控源 25
1.10.2 含受控源电阻电路的分析 26
习题1 29
第2章 一阶动态电路的暂态分析 35
2.1 电容元件与电感元件 35
2.1.1 电容元件及其性质 35
2.1.2 电感元件及其性质 37
2.2 换路定则与初始条件 38
2.2.1 换路定则 38
2.2.2 初始条件的求取 39
2.3 一阶电路的零输入响应 40
2.3.1 RC电路的零输入响应——电容放电过程 40
2.3.2 RL电路的零输入响应 42
2.4 一阶电路零状态响应 44
2.4.1 RC电路的零状态响应——电容充电过程 44
2.4.2 RL电路零状态响应 45
2.5 一阶电路完全响应 47
2.5.1 一阶电路的完全响应 47
2.5.2 三要素法求一阶电路响应 48
2.6 积分电路和微分电路 51
2.6.1 方波激励下RC电路的响应 51
2.6.2 积分电路和微分电路 53
习题2 54
第3章 正弦稳态电路的分析 58
3.1 正弦电压与电流 58
3.1.1 正弦量的三要素 58
3.1.2 有效值与相位差 59
3.2 正弦量的相量表示 60
3.2.1 正弦量的相量表示法 61
3.2.2 基尔霍夫定律的相量表示 62
3.3 单一参数的交流电路 63
3.3.1 电阻电路 63
3.3.2 电感电路 64
3.3.3 电容电路 64
3.4 RLC串联交流电路 65
3.5 正弦稳态交流电路的分析 67
3.5.1 阻抗的串并联 67
3.5.2 正弦稳态电路的分析 69
3.6 正弦稳态电路的功率 71
3.6.1 瞬时功率 71
3.6.2 有功功率、无功功率和视在功率 72
3.6.3 功率因数的提高 74
3.7 交流电路的频率特性 75
3.7.1 RC滤波电路 75
3.7.2 串联谐振 80
3.7.3 并联谐振 82
习题3 83
第4章 供配电技术基础 89
4.1 供配电系统概述 89
4.1.1 电力系统 89
4.1.2 供配电系统 90
4.1.3 电力系统的额定电压 92
4.1.4 供电质量 93
4.2 三相电源 94
4.3 三相电路中负载的连接 96
4.3.1 负载星形连接的三相电路 97
4.3.2 负载三角形连接的三相电路 99
4.4 三相电路中的功率 100
4.5 安全用电技术 100
4.5.1 安全用电常识 100
4.5.2 防触电安全技术 101
习题4 102
第5章 磁路与变压器 105
5.1 磁路的基本概念 105
5.1.1 磁场的基本物理量 105
5.1.2 铁磁材料特性 106
5.1.3 磁路欧姆定理 107
5.2 交流铁心线圈电路 108
5.2.1 基本电磁关系 109
5.2.2 功率损耗 110
5.3 电磁铁 111
5.4 变压器 112
5.4.1 变压器的分类与结构 112
5.4.2 变压器的工作原理 113
5.4.3 变压器的使用 116
5.4.4 特殊变压器 118
习题5 119
第6章 电动机 122
6.1 三相异步电动机的结构与工作原理 122
6.1.1 三相异步电动机的结构和组成 122
6.1.2 三相异步电动机的工作原理 124
6.2 三相异步电动机的电磁转矩与机械特性 127
6.2.1 三相异步电动机的电路分析 127
6.2.2 三相异步电动机的电磁转矩 129
6.2.3 三相异步电动机的机械特性 129
6.3 三相异步电动机的使用 131
6.3.1 三相异步电动机的额定数据 131
6.3.2 三相异步电动机的启动 133
6.3.3 三相异步电动机的调速 135
6.3.4 三相异步电动机的制动 136
6.4 单相异步电动机 138
6.5 直流电动机 140
6.5.1 直流电动机的基本结构和工作原理 140
6.5.2 直流电动机的工作特性 141
6.5.3 直流电动机的启动和调速 142
习题6 143
第7章 继电接触器控制系统 145
7.1 常用低压电器 145
7.1.1 手动电器 145
7.1.2 自动电器 147
7.2 三相异步电动机的直接启动控制 152
7.2.1 点动控制 152
7.2.2 直接启停连续运转控制 153
7.2.3 顺序控制 154
7.3 三相异步电动机的正反转控制 155
7.4 开关自动控制 156
7.4.1 行程控制 156
7.4.2 时间控制 157
习题7 158
第8章 可编程控制器及应用 163
8.1 可编程控制器的组成和工作原理 163
8.1.1 可编程控制器的基本结构 163
8.1.2 可编程控制器的工作原理 166
8.2 可编程控制器的编程 168
8.2.1 可编程控制器的编程语言 168
8.2.2 可编程控制器梯形图的编程原则 170
8.3 PLC的内部编程元件和指令系统 172
8.3.1 PLC的内部编程元件 172
8.3.2 PLC的指令系统 175
8.4 PLC的梯形图程序设计方法和应用 179
8.4.1 经验设计法 179
8.4.2 应用实例 182
习题8 185
附录A Multisim软件简介 188
附录B 部分习题答案 199
参考文献 204
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前 言
“电工学”(电工技术基础与电子技术基础)课程是高等学校非电专业一门重要的专业基础课,通过本门课程的学习,学生可以获得电路、电子技术及电气控制等领域必要的基本理论、基本知识和基本技能。该课程内容涉及电工电子学科的各个领域,并有很强的实践性。为适应科学技术的迅猛发展,配合高等学校新的课程体系和教学内容改革,以及教学学时压缩的实际需要,作者在总结多年从事电工学教学工作经验的基础上,针对电工和电子技术课程教学的基本要求和学习特点,编写了本套教材。全套教材包括《电工学(上册)——电工技术基础》、《电工学(上册)习题及实验指导——电工技术基础》、《电工学(下册)——电子技术基础》和《电工学(下册)习题及实验指导——电子技术基础》共4本书。本套书的编写思路是:保证基础、注重应用、讲清概念、力求精练;以基础知识为重点,用心安排,使得知识易懂、易学,做到语言精练,便于自学。
在内容的安排上,本书具有以下特点。
保基础、重实践、少而精
突出基本概念、基本原理和基本分析方法,着重于定性分析,尽量减少过于复杂的分析和计算,电路部分习题与例题的选用尽量降低计算难度,减少需要列写复杂方程进行求解的题目,因为复杂的电路分析都可以借助于仿真软件进行,这样有助于学生对电路基本理论和基本分析方法等重点知识的掌握。对于电阻器、电容器和电感器等实际元件的容量、容差和标称系列等进行了介绍,以使学生了解在设计中如何选用实际器件的知识,突出电工学的工程应用。
强调“设计仿真”,鼓励自主探索学习
本书基本上每章都有设计仿真的题目,要求完成设计,采用仿真软件进行仿真,附录A介绍了Multisim软件,在不增加总学时的情况下,建议在教学中利用2~4学时进行软件的介绍,主要让学生自学,完成设计题目的设计和仿真,将结果以邮件的形式发送给老师。在计算机和网络技术如此普及的今天,这一点应该是完全可以做到的。设计题目的内容要求不拘泥于课本的内容,鼓励学生查找资料,自主探索学习,解决设计问题。
正确处理基础知识与知识更新的关系
电工学课程的基本内容是工科非电类专业所需要的电工电子技术基础内容,随着电工电子技术的发展和非电类专业的需求不同,基础内容在不同时期有不同的要求和侧重点。本书前3章是电路基础理论,第4章介绍供配电系统与安全用电,第5章介绍基本电磁理论与变压器,第6章电动机部分重点介绍企业最常用的三相异步电动机,第7章介绍目前使用比较多的继电接触器控制系统,第8章基于市场流行的FX系列,介绍成为工业控制领域的主流控制设备的PLC。
《电工学(上册)习题及实验指导——电工技术基础》是本书的配套教材,该指导书既可以作为学生的实验指导书,也可以作为学生的作业本和习题指导手册来使用。指导书共9章,第1~8章与本书对应,每章包括本章内容的知识要点总结、本章重点与难点、重点分析方法与步骤、填空题和选择题、习题等5部分内容。习题部分供学生做作业时使用,可以省去抄题目和画图的时间,提高课后学习的效率,也可以减轻教师的负担。第9章提供了9个电工技术的实验内容,每个实验均给出实验内容和实验电路的设计方法,不针对具体的实验板设计,通用性较强。
该套教材适应总学时在60~110学时、实验学时在20~50学时的教学要求,适宜分两学期开课的情况,由于涉及内容较多,有些内容可以在教师指点下让学生利用MOOC网络视频进行自学,以提高教学质量和效率。
本套教材包含大量例题,每章后附有习题,这些例题和习题与教材内容紧密配合,深度适当。书末给出部分习题参考答案,以供读者参考。本书向使用本套书作为教材的教师提供多媒体电子课件和习题答案,请登录华信教育资源网(http://www.hxedu.com.cn)注册下载。本教材提供MOOC网络课程,进入华信慕课频道可观看本书MOOC课程。
本书由孔庆鹏策划、组织和统稿,第1、2章及附录A由李自勤编写,第3、4章由辛青编写,第5、6章由查丽斌编写,第7、8章由孔庆鹏编写。王宛苹参与了第1、2、3章部分内容的编写,王勇佳、吕幼华、汪洁、胡体玲和李付鹏等老师都参与了本教材的编写、本书习题的解答及设计题目的模拟仿真工作,在结构和内容方面提出了很多重要的意见,张凤霞和钱文阳参与了本书的部分校对工作,钱梦楠与钱梦菲参与了本书部分书稿和图的录入工作。在本书编写的过程中,许多兄弟院校的教师提出了诸多中肯的意见和建议,在此一并表示衷心的感谢!
本书在编写过程中,参考了一些已经出版的图书和文献,在此表示衷心的感谢!
由于编者水平有限且编写时间仓促,书中难免存在错误和不妥之处,诚恳地希望读者提出宝贵意见和建议,以便今后不断改进。
作 者
2015年8月
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