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第1章 电气工程简介1

1.1电气工程概述1

1.1.1电气工程的强电应用1

1.1.2电气工程的弱电应用2

1.2为什么要学电气工程2

1.3电气工程课程学什么3

1.4怎样学电气工程3

第2章 电路的基本原理5

2.1引例：用电安全5

2.2定义5

2.2.1电荷、电流与电流的参考方向6

2.2.2电压与参考极性8

2.2.3电功率与能量9

2.3电路元件及i-u特性11

2.3.1电路元件的i-u特性11

2.3.2理想电压源与理想电流源12

2.3.3受控电源13

2.4电阻与欧姆定律15

2.4.1电阻15

2.4.2欧姆定律15

2.4.3电阻中的功率17

2.5基尔霍夫定律17

2.5.1基尔霍夫电流定律18

2.5.2基尔霍夫电压定律20

2.5.3电路中的电位22

2.6电阻的连接及其等效变换24

2.6.1电路等效的概念24

2.6.2电阻的串联和分压原理24

2.6.3电阻的并联和分流原理25

2.6.4电阻的串并联等效化简26

2.6.5电阻的三角形（△）联结与星形（Y）联结27

2.6.6惠斯通电桥30

2.7计算机辅助电路分析32

2.8应用实例：用电安全33

2.8.1电流对人体的伤害33

2.8.2简单的人体电模型34

2.8.3人体电阻的大小34

2.8.4电流对人体的影响34

2.8.5防止触电的技术措施35

2.9应用设计36

小结38

习题239

第3章 直流电路分析43

3.1引例：实际电阻电路43

3.2结点电压法43

3.3网孔电流法47

3.4叠加定理50

3.5实际电源的两种模型52

3.6戴维宁定理和诺顿定理54

3.7对偶原理60

3.8非线性电阻电路61

3.9应用实例62

3.10应用设计63

小结64

习题365

第4章 瞬态分析70

4.1引例：闪光灯电路70

4.2电感元件与电容元件71

4.2.1电感元件71

4.2.2电容元件74

4.3瞬态分析简介78

4.3.1换路定则79

4.3.2电路初始值的确定79

4.3.3电路稳态值确定80

4.4含电容的电路的响应81

4.4.1 RC电路的零输入响应81

4.4.2 RC电路的零状态响应84

4.4.3 RC电路的全响应88

4.5含电感的电路的响应90

4.5.1 RL电路的零输入响应90

4.5.2 RL电路的零状态响应91

4.5.3 RL电路的全响应92

4.6一阶线性电路暂态分析的三要素法93

4.7微分电路与积分电路95

4.7.1微分电路95

4.7.2积分电路96

4.8应用实例：闪光灯电路97

4.9应用设计99

小结99

习题4101

第5章 正弦交流电路分析105

5.1引例：常见供电系统106

5.2正弦交流电的简介107

5.2.1幅值与有效值107

5.2.2频率与周期108

5.2.3初相位108

5.3正弦量的相量表示法110

5.3.1复数的相量表示110

5.3.2相量的运算112

5.4正弦电路元件伏安关系的相量表示114

5.4.1电阻元件114

5.4.2电感元件116

5.4.3电容元件117

5.5阻抗的串联与并联119

5.5.1阻抗的概念119

5.5.2阻抗的串联120

5.5.3阻抗的并联123

5.6复杂正弦交流电路的分析方法124

5.7功率因数及补偿125

5.7.1功率因数定义125

5.7.2各种功率关系126

5.7.3功率因数补偿128

5.7.4应用：瓦特表130

5.8正弦电路的谐振131

5.8.1串联谐振131

5.8.2并联谐振133

5.9非正弦周期电流电路的分析135

5.9.1非正弦周期信号135

5.9.2有效值、平均值和平均功率137

5.9.3滤波电路138

5.10应用实例：移相、交流电桥138

5.10.1移相器138

5.10.2交流电桥140

5.11应用设计141

小结142

习题5143

第6章 三相电路系统147

6.1引例：电力史话147

6.2三相电压148

6.2.1三相电源148

6.2.2对称三相电压149

6.2.3相序149

6.2.4三相电源的两种连接方式150

6.3 Y-Y形联结的三相电路152

6.4负载三角形联结的三相电路154

6.5三相功率156

6.5.1有功功率156

6.5.2无功功率157

6.5.3视在功率157

6.5.4瞬时功率157

6.6应用实例：照明系统故障分析159

6.7应用设计161

小结161

习题6162

第7章 电工测量165

7.1引例：惠斯通电桥165

7.2电工测量与仪表的基本知识166

7.2.1测量的概念166

7.2.2测量的误差及其分析166

7.2.3电工测量仪表的基础知识168

7.3各种常用电量的测量171

7.3.1常用电量的测量方法171

7.3.2常用电量的测量172

7.4非电量的测量177

7.4.1非电量的测量方法177

7.4.2常见传感器的构成与工作原理178

7.5现代测试技术183

7.5.1智能仪器与数据采集系统的基本组成及特点183

7.5.2虚拟仪器184

7.6应用实例188

7.6.1系统设计方案的确定188

7.6.2系统软件的实现189

小结189

习题7189

第8章 机电能量转换原理191

8.1引例：电与磁191

8.2磁路及其分析方法192

8.2.1磁路192

8.2.2磁路计算的基本原理与方法194

8.3交流铁心线圈电路198

8.3.1电磁关系199

8.3.2电流电压关系199

8.3.3功率损耗200

8.4变压器201

8.4.1变压器的类型和主要结构201

8.4.2变压器的基本工作原理203

8.4.3变压器的运行分析204

8.4.4特殊电力变压器及互感器211

8.5机电能量转换原理216

8.5.1能量守恒原理216

8.5.2耦合磁场是机电能量转换的枢纽217

8.6应用实例：变压器的应用218

小结220

习题8221

第9章 交流电动机222

9.1三相异步电动机的构造223

9.2三相异步电动机的转动原理225

9.2.1旋转磁场的产生225

9.2.2旋转磁场的转向227

9.2.3旋转磁场的极数与转速227

9.2.4异步电动机的转动原理229

9.2.5异步电动机的转差率229

9.3三相异步电动机的电路分析230

9.3.1定子电路231

9.3.2转子电路231

9.4三相异步电动机的电磁转矩与机械特性233

9.4.1三相异步电动机的电磁转矩233

9.4.2异步电动机的机械特性233

9.5三相异步电动机的铭牌数据和技术数据236

9.5.1铭牌236

9.5.2异步电动机的技术数据239

9.6三相异步电动机的起动240

9.6.1起动特点240

9.6.2直接起动241

9.6.3降压起动241

9.6.4采用起动性能改善的笼型异步电动机244

9.6.5绕线型异步电动机转子串联电阻起动244

9.7三相异步电动机的正反转246

9.8三相异步电动机的调速247

9.8.1变极调速247

9.8.2变频调速248

9.8.3改变转差率调速248

9.9三相异步电动机的制动249

9.9.1能耗制动249

9.9.2反接制动250

9.9.3发电反馈制动250

9.10单相异步电动机251

9.10.1电容分相式电动机251

9.10.2罩极式电动机252

9.10.3三相异步电动机的单相运行253

9.11同步电机253

9.11.1同步电机的基本结构253

9.11.2同步电机的工作原理254

小结256

习题9257

第10章 直流电机259

10.1直流电机基本结构259

10.1.1定子259

10.1.2转子260

10.2直流电机基本工作原理261

10.2.1直流发电机工作原理261

10.2.2直流电动机工作原理262

10.2.3直流电机按励磁方式分类263

10.3直流电机的电动势和电磁转矩264

10.3.1电动势264

10.3.2电磁转矩264

10.4直流电动机的机械特性265

10.5并励电动机的起动与反转267

10.6并励（他励）电动机的调速268

10.6.1改变主磁通调速（调磁调速）268

10.6.2改变电源电压调速（调压调速）270

10.6.3改变电枢回路的电阻调速271

小结272

习题10272

第11章 控制电机274

11.1伺服电动机274

11.1.1交流伺服电动机275

11.1.2直流伺服电动机276

11.2测速发电机277

11.2.1交流测速发电机277

11.2.2直流测速发电机278

11.3步进电动机280

11.3.1三相单三拍运行280

11.3.2三相单、双六拍运行280

11.3.3三相双三拍运行282

11.4电动机的选型与应用283

11.4.1选择电动机的基本原则和方法283

11.4.2电动机类型的选择283

11.5应用实例：电动汽车286

11.5.1电动汽车发展的必要性286

11.5.2电动汽车的关键技术——电机技术286

小结288

习题11289

第12章 继电接触器控制系统290

12.1引例：C650卧式车床控制线路290

12.2常用低压控制电器292

12.2.1刀开关293

12.2.2组合开关294

12.2.3按钮294

12.2.4熔断器295

12.2.5空气断路器296

12.2.6交流接触器296

12.2.7中间继电器297

12.2.8热继电器297

12.2.9时间继电器298

12.2.10行程开关299

12.3基本控制电路300

12.3.1点动控制300

12.3.2直接起停控制300

12.3.3两地控制301

12.3.4电动机正反转控制301

12.4行程控制304

12.4.1限位行程控制304

12.4.2自动往返控制304

12.5时间控制305

12.5.1异步电动机按时间顺序起动和停止305

12.5.2笼型异步电动机的星形-三角形换接降压起动控制306

12.5.3笼型异步电动机的能耗制动控制308

12.6继电接触控制器控制电路图的阅读方法308

12.7应用实例：C650卧式车床的电气控制分析309

12.7.1 C650车床主电路分析309

12.7.2 C650车床控制电路分析310

12.8应用设计311

12.8.1立式车床横梁升降装置对电器控制电路的要求311

12.8.2立式车床横梁升降装置电器控制电路的设计312

12.8.3立式车床横梁升降装置控制电路的保护措施314

小结315

习题12315

第13章 可编程控制器及其应用320

13.1引例：交通灯控制320

13.2概述320

13.2.1 PLC产生与发展320

13.2.2可编程控制器的结构和工作原理321

13.2.3 S7-200系列PLC的功能和特点326

13.3 S7-200可编程控制器的程序编制329

13.3.1 PLC的编程语言329

13.3.2 S7-200存储空间及地址格式331

13.3.3 S7-200的基本编程指令336

13.4应用实例：PLC在三相异步电动机正反转控制电路中的应用343

13.4.1“正—停—反”控制线路343

13.4.2“正—反—停”控制线路345

13.5应用设计346

13.5.1设计步骤346

13.5.2设计实例——PLC改造C650车床的设计347

小结351

习题13352

参考文献354