电工技术及应用

本书根据编者多年的电工技术类课程本科教学经验及学生的反馈编写而成，涵盖了高等学校理工科非电类专业本科生电工技术教育的基本教学内容。本书内容可以分为两个部分：电路分析部分、电气设备和电气控制部分。电路分析部分包括电路基本概念、基本定律和直流电路的分析，正弦交流电路，三相正弦交流电路，一阶线性电路的暂态分析。电气设备和电气控制部分包括磁路和变压器，交流电动机，继电接触器控制系统，可编程序逻辑控制器及其应用。
在直流电路分析中，更加强调和详述了电压电流参考方向选取的意义和选取问题，这正是运用基尔霍夫定律的前提；在内容编排上，先是参考方向，然后是基尔霍夫定律，*后是将各种电路分析的方法归结为基尔霍夫定律配合欧姆定律分析电路的具体实现。在正弦交流电路分析中，在将电压和电流表达为相量形式，将电阻或阻抗表达为复阻抗后，正弦交流电路的分析与直流电路相似，在编写时有意加强和直流电路分析的对照；由于正弦交流电路的分析涉及了较多的复数运算，特意补充了复数的基础知识。本书还特意增加了可编程序逻辑控制器（PLC）的内容，重点放在如何用PLC来实现具体的电气控制方案，为了具体地展示PLC程序设计，介绍了三菱FX系列PLC的软元件和控制指令，用其进行了控制程序的设计；考虑到当前智能机器人大量进入生产领域，智能化、柔性化和无人化的生产都需要电气控制在背后作为支撑，所以加强了PLC部分的内容。本书未讲述有关供电与用电安全方面的内容，因为有关的安全规范非常多，随着时代的发展也会有所变化，而且在电气工程师资格考试中会要求掌握各种安全规范，所以本书不再赘述。
随着MOOC课程和各种在线视频课程的推出，随时学、随手学的概念也深入人心，根据这种碎片化学习的要求，一个知识点的学习时间应该控制在10分钟左右。因此本书在写作过程中，尽量对知识点进行了细化，方便读者一次学完一个知识点。
本书在每章后面配置了习题，并给出了参考答案，均以二维码形式给出，方便读者自我检测学习效果。
感谢上海工程技术大学在本书的编写中给予的支持。感谢上海工程技术大学电工教研室各位老师的支持和帮助。
因编者水平有限，书中难免有错误或疏漏之处，恳请读者批评指正，编者E-mail：geeson_zhang@163.com。

《电工技术及应用》根据编者多年的教学经验，并结合当前时代工业制造的发展特点，对电工学课程中与电工技术相关的内容在详略程度上进行了调整，增加了复数运算的基础知识，并加大了可编程序逻辑控制器及其程序设计的篇幅，突出了电工技术与实际应用的结合点。本书共8章，依次为电路基本概念、基本定律和直流电路的分析，正弦交流电路，三相正弦交流电路，一阶线性电路的暂态分析，磁路和变压器，交流电动机，继电接触器控制系统，可编程序逻辑控制器及其应用。
本书配有习题及参考答案，可以在每章习题中扫描二维码获取。
《电工技术及应用》适合具有高等数学基础的学生或读者，适合作为非电类本科专业电工技术类课程的教材，以及相关专业工程师的自学参考书。

前言
第1章电路基本概念、基本定律和
直流电路的分析
1.1电路和电路模型
1.1.1电路的作用和基本组成
1.1.2电路模型
1.2电路基本物理量及其表示
1.2.1电流和电流的参考方向
1.2.2电压和电压的参考方向
1.2.3参考方向的关联与非关联
1.2.4电阻、电导和欧姆定律
1.2.5电功率及其计算公式
1.3基本电路元件
1.3.1电阻元件
1.3.2电感元件
1.3.3电容元件
1.3.4理想电压源
1.3.5理想电流源
1.3.6受控电压源
1.3.7受控电流源
1.4基尔霍夫定律
1.4.1基尔霍夫电流定律
1.4.2基尔霍夫电压定律
1.5直流电路的分析方法
1.5.1电位及电位的计算
1.5.2支路电流法
1.5.3节点电位法
1.5.4电阻等效变换法
1.5.5电源等效变换法
1.5.6叠加定理
1.5.7戴维南定理
1.5.8诺顿定理
1.5.9含受控电源的电路分析
习题1
第2章正弦交流电路
2.1有关复数的基础知识
2.1.1复数的概念和复数的表示方式
2.1.2复数的性质和加减乘除运算
2.2正弦交流电的基本概念
2.2.1正弦量三要素
2.2.2正弦交流电的相量表示法
2.3单一参数的正弦交流电路
2.3.1电阻元件的正弦交流电路
2.3.2电感元件的正弦交流电路
2.3.3电容元件的正弦交流电路
2.4基尔霍夫定律的相量形式
2.5一般正弦交流电路的分析
2.5.1阻抗
2.5.2阻抗的等效变换
2.5.3一般正弦交流电路的分析
2.6正弦交流电路的功率和功率
因数
2.6.1瞬时功率
2.6.2有功功率
2.6.3无功功率
2.6.4视在功率
2.6.5功率因数
2.7简单正弦交流电路——RLC串联
电路
2.7.1串联电路中电压和电流的
关系
2.7.2RLC串联电路的功率
2.7.3RLC串联电路的相量图分析法
2.8正弦交流电路的谐振
2.8.1串联谐振
2.8.2并联谐振
2.9正弦交流电路功率因数的提高
2.9.1提高功率因数的意义
2.9.2提高功率因数的方法
习题2
第3章三相正弦交流电路
3.1三相正弦交流电源
3.1.1三相电源的产生
3.1.2三相电源的连接
3.2三相负载电路
3.2.1三相负载星形联结
3.2.2三相负载三角形联结
3.2.3三相负载在三相电路中的连接
原则
习题3
第4章一阶线性电路的暂态分析
4.1电路暂态过程和一阶线性
电路的暂态过程
4.1.1电路暂态过程
4.1.2一阶线性电路的暂态过程
4.2电路换路与换路定则
4.2.1电路换路
4.2.2换路定则
4.3暂态电路初始值与稳态值的
确定
4.3.1暂态电路初始值的确定
4.3.2暂态电路稳态值的确定
4.4RC电路暂态过程分析
4.5RL电路暂态过程分析
4.6一阶线性电路暂态过程的
三要素法
4.7RC微分电路和RC积分
电路
4.7.1RC微分电路
4.7.2RC积分电路
习题4
第5章磁路和变压器
5.1磁场的基本物理量和磁性
材料的磁性能
5.1.1磁场的基本物理量
5.1.2磁性材料的磁性能
5.2磁路和磁路分析
5.2.1磁路
5.2.2磁路分析
5.3铁心线圈电路分析
5.3.1直流铁心线圈电路分析
5.3.2交流铁心线圈电路分析
5.4变压器
5.4.1变压器的基本结构
5.4.2变压器的工作原理
5.4.3变压器的电压变换
5.4.4变压器的电流变换
5.4.5变压器的阻抗变换
5.4.6变压器绕组的极性
5.4.7变压器的铭牌数据
习题5
第6章交流电动机
6.1电动机概述
6.2三相异步电动机的基本结构
6.3三相异步电动机的转动原理
6.3.1旋转磁场的产生
6.3.2三相异步电动机的转动原理
与转速、转差率
6.4三相异步电动机的电路分析
6.4.1定子电路
6.4.2转子电路
6.5三相异步电动机的电磁转矩
与机械特性
6.5.1电磁转矩
6.5.2机械特性
6.5.3电动机的各种转矩与转动
6.6三相异步电动机的铭牌数据
6.7三相异步电动机的起动、调速
和制动
6.7.1三相异步电动机的起动
6.7.2三相异步电动机的调速
6.7.3三相异步电动机的制动
习题6
第7章继电接触器控制系统
7.1常用控制电器
7.1.1开关
7.1.2按钮
7.1.3熔断器
7.1.4断路器
7.1.5接触器
7.1.6继电器
7.2三相异步电动机的继电接触器
基本控制电路
7.2.1单台三相异步电动机的起停
控制电路
7.2.2单台三相异步电动机的正反转
控制电路
7.2.3单台三相异步电动机的-△
起动控制电路
7.2.4多台电动机的顺序控制电路
7.3一般继电接触器控制电路的
设计和保护
7.3.1行程控制
7.3.2异地控制同一设备
7.3.3一般点动控制电路及其改进
习题7
第8章可编程序逻辑控制器及其
应用
8.1可编程序逻辑控制器的发展
8.2PLC的基本结构
8.3PLC的基本工作原理
8.4PLC的主要性能指标
8.5PLC的编程语言
8.6三菱FX系列PLC基本的编程
单元和指令系统
8.6.1基本的编程单元
8.6.2基本的指令系统
8.7PLC程序的基本设计方法
8.7.1基于梯形图的经验设计法
8.7.2基于继电接触器控制电路的
转换设计法
8.7.3基于功能块图或梯形图的逻辑
设计法
8.7.4基于顺序功能图或梯形图的顺
序控制设计法
习题8
参考文献

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