电工技术基础

本书为适应应用型本科教育的人才培养目标而编写的。主要内容有：直流电路的基本概念、直流电路的分析与计算、动态电路的分析、正弦交流电及正弦交流电路、耦合电路和变压器、三相交流电路、电机、常用低压电器及其应用，书中配有一定量的思考题与习题并附有部分习题答案。内容简明扼要、深入浅出，重点突出、实用性强，以能力培养为重点，理论分析与应用实例相配合，以提高学生分析问题和解决问题的能力。

目    录
第1章  直流电路的基本概念 1
1.1  电路的概念与模型 1
1.1.1  电路的概念与组成 1
1.1.2  电路模型 2
1.2  电流与电压 3
1.2.1  电流 3
1.2.2  电压 5
1.3  电源 6
1.3.1  电压源 6
1.3.2  电流源 7
1.3.3  受控源 8
1.4  电阻与电导 9
1.4.1  电阻元件的定义 9
1.4.2  线性电阻元件 9
1.4.3  电导 10
1.5  电功率与电功 11
1.5.1  电功率 11
1.5.2  电功 12
1.6  电源有载工作、开路与短路 12
1.6.1  电源有载工作 12
1.6.2  电源开路 13
1.6.3  电源短路 14
1.7  电器设备的额定值 14
1.8  实操训练 15
实操训练一：测量直流电压与电流 15
实操训练二：电阻器的识别与检测 18
思考与练习题 20
第2章  直流电路的分析与计算 21
2.1  电阻的串联、并联与混联电路 21
2.1.1  电阻的串联 21
2.1.2  电阻的并联 22
2.1.3  电阻的混联电路 23
2.2  基尔霍夫定律 24
2.2.1  基尔霍夫电流定律（KCL） 25
2.2.2  基尔霍夫电压定律（KVL） 25
2.3   -△形网络的等效变换 26
2.4  电路中各电位的分析与计算 28
2.4.1  电路中各点的电位 28
2.4.2  电路中各点电位的计算 28
2.5  支路电流法 29
2.6  电源的等效变换 30
2.6.1  两种实际电源的等效变换 30
2.6.2  几种含源支路的等效变换 30
2.6.3  受控源的等效变换 32
2.7  网孔电流法 32
2.8  节点电压法 35
2.9  叠加定理 37
2.10  戴维南定理与诺顿定理 38
2.10.1  戴维南定理 38
2.10.2  诺顿定理 39
2.11  负载获得功率的条件 40
2.12  含受控源电路的分析方法 41
2.13  实操训练 43
实操训练三：霍夫定律的验证 43
实操训练四：叠加原理的验证 45
实操训练五：有源二端网络等效参数的测定 47
思考与练习题 49
第3章  动态电路的分析 52
3.1  电容元件 53
3.1.1  电容的概念 53
3.1.2  电容元件的伏安特性 53
3.1.3  电容元件的储能 54
3.1.4  电容元件的连接 54
3.2  电感元件 55
3.2.1  电感的概念 55
3.2.2  电感元件的伏安特性 55
3.2.3  电感元件的存能 56
3.2.4  电感元件的连接 56
3.3  换路定律与电压和电流初始值的确定 57
3.3.1  换路 57
3.3.2  换路定律 57
3.3.3  初始值及其计算 58
3.4  RC电路的响应 59
3.4.1  RC电路的零输入响应 59
3.4.2  RC电路的零状态响应 61
3.4.3  RC电路的全响应 63
3.5  RL电路的响应 63
3.5.1  RL电路的零输入响应 63
3.5.2  RL电路的零状态响应 65
3.5.3  RL电路的全响应 66
3.6  一阶线性电路动态分析的三要素法 67
3.7  实操训练 69
实操训练六：一阶RC电路暂态响应的测量 69
实操训练七：一阶RC电路方波响应的测量 71
思考与练习题 73
第4章  正弦交流电及正弦交流电路 76
4.1  正弦交流电 76
4.1.1  周期交流电的概念与产生 76
4.1.2  正弦交流电三要素 77
4.1.3 正弦交流电的有效值和平均值 78
4.1.4  正弦交流量的相量表示法 80
4.2  正弦交流电路的分析与计算 83
4.2.1  纯电阻的交流电路 83
4.2.2  纯电感的交流电路 84
4.2.3  纯电容的交流电路 86
4.2.4  电路基本定律的相量表示法 88
4.2.5  相量法分析RLC串联电路 90
4.2.6  复阻抗的串、并联电路 92
4.2.7  复杂交流电路 96
4.2.8  功率因数的提高 99
4.3  谐振电路 100
4.3.1  谐振的概念 100
4.3.2  串联谐振 100
4.3.3  并联谐振 103
4.4  实操训练 104
实操训练八：日光灯电路的接线及功率因数提高的方法 104
实操训练九：RLC串联谐振电路的测量 106
思考与练习题 108
第5章  耦合电路和变压器 112
5.1  互感与互感电压 112
5.1.1  互感现象 112
5.1.2  互感系数与耦合系数 113
5.1.3  互感电压 114
5.1.4  互感线圈的同名端 114
5.2  互感线圈的连接 115
5.2.1  互感线圈的串联 115
5.2.2  互感线圈的并联 116
5.3  理想变压器 117
5.3.1  理想变压器的条件 117
5.3.2  理想变压器的变换关系 117
5.4  实操训练 120
实操训练十：单相变压器的测试 120
思考与练习题 124
第6章  三相交流电路 126
6.1  三相交流电的基本概念 126
6.1.1  三相电源的产生 126
6.1.2  三相电源的连接 127
6.2  三相负载 128
6.2.1  三相负载的星形连接 128
6.2.2  三相负载的三角形连接 130
6.3  三相电路的功率 131
6.4  实操训练 132
实操训练十一：三相负载连接及三相电路功率的测量 132
思考题与习题 135
第7章  电动机 137
7.1  直流电动机 137
7.1.1  直流电动机的结构及其工作原理 137
7.1.2  直流电动机的速度控制 141
7.2  交流电动机 145
7.2.1  三相异步电动机的结构及其工作原理 145
7.2.2  三相异步电动机的调速方案 150
7.2.3  同步电动机 150
7.3  控制电动机 157
7.3.1  伺服电动机 158
7.3.2  测速发电机 160
7.3.3  直线电动机 162
7.3.4  步进电动机 164
思考题与习题 168
第8章  常用低压电器及其应用 169
8.1  低压电器的基本概念 169
8.2  开关电器 170
8.2.1  刀开关 170
8.2.2  组合开关 171
8.2.3  倒顺开关 171
8.3  主令电器 172
8.3.1  控制按钮 172
8.3.2  行程控制开关 173
8.3.3  接近开关 175
8.3.4  转换开关 175
8.4  保护电器 176
8.4.1  熔断器 176
8.4.2  自动空气断路器 177
8.4.3  热继电器 178
8.5  自动控制电器 179
8.5.1  交流接触器 179
8.5.2  继电器 181
8.6  电磁铁和电磁离合器 187
8.6.1  电磁铁 187
8.6.2  电磁离合器 188
8.7  低压电器的应用 189
8.7.1  三相异步电动机的启动控制 189
8.7.2  三相异步电动机的运行控制 194
8.7.3  三相异步电动机的制动控制 198
思考题与习题 200
附录  部分思考题与习题参考答案 201
参考文献 205

前    言
众所周知，电工技术谱写了人类的辉煌历史。作为一门成熟的技术，电工技术对人类文明的进步做出了突出的贡献，至今人类生产力的进步仍在很大程度上依赖于电工技术的进步，国民经济、科学技术、社会生活各个领域都离不开电工技术。电工技术的地位和学习电工技术的重要性是不言而喻的。
《电工技术基础》是电子信息类、机电类、自动化类、计算机类等专业的专业基础课程，也是实践性很强的技术基础课程，是工科学生不可或缺的基础知识和基本技能。随着社会对应用性人才的需求，该课程对于培养学生的专业技能和创新能力也凸显出更为重要的作用。
本教材的编写是为了适应机电产业发展的需要，培养应用型本科专业技术人才而编写的。本书具有以下特点：
1．培养具有较强职业能力的应用型人才的目标明确
遵循*对“机电类技术基础课程”的基本要求，本着“宽口径、厚基础、重实践，够用为度”的原则，本教材围绕“培养有一定理论基础，有较强实操能力，有足够创新意识的应用型人才”这一目标，整合和优化教学内容。
2．实施以能力培养为重点的“教-学-做”一体化教学模式
为了达到理论联系实际、增强实践教学环节的目的，本教材实施“教-学-做”一体化教学模式，按照四大模块即清晰的教学导航、系统的理论知识、足够的实操训练、必要的应用示例来编写，知识目标和能力目标明确、重点和难点突出，以期达到以能力培养为重点的效果。
3．加强实操训练以满足岗位就业对专业技能的需要
为了满足许多岗位对就业人员的电工技术与技能提出的新要求，本教材精心编录了14个电工技术实操训练项目以及常用低压电器的应用线路设计，期望通过实操训练项目调动和激发学生自主获取相关知识和技能的积极性、主动性。
4．内容新、精、齐，理论分析与应用实例相配合
编者力求出精品、力求创新，力求内容系统、科学、全面，吸收科技成果，对重点内容尤其是与生产实际联系紧密的内容进行细致的推理解析，理论分析与应用实例相配合，以期提高学生分析问题和解决问题的能力。
本教材的主要内容有：直流电路的基本概念、直流电路的分析与计算、动态电路的分析、正弦交流电及正弦交流电路、耦合电路和变压器、三相交流电路、电机、常用低压电器及其应用，书中配有一定量的思考题与习题并附有部分习题答案。内容简明扼要，深入浅出，思路清晰，重点突出，实用性强。
本书由吴拓教授任主编，易亚军、宋宗峰任副主编；第1、3章由刘伟慈编写，第2、6章由易亚军编写，第4、5章由宋宗峰编写，第7、8章由吴拓编写、各章的实操训练由杨博编写；全书由吴拓教授进行统稿和定稿。
本书的编写得到了各界同仁的大力支持，在此谨致深深的谢意！
由于编者水平有限，书中难免存在疏漏之处，恳请广大读者不吝指正。

编  者        
2016年3月于广州