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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2 39

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3 65

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4 101

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5 143

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6 162

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7 189

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8 221

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9 257

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10 272

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11 289

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12 315

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13 352

参考文献 354