电工技术

“电工技术”课程作为普通高等理工科院校非电类专业一门重要的专业基础课程，在教学过程中应注重引导学生掌握电路的基本概念、基本原理和基本分析方法，注重电工课程由理论性、系统性向与工程实践能力相结合的转变，培养创新与科学的思维能力。本书是根据航空类院校飞行学员的专业特点和培养素质全面的飞行人才的要求编写的，内容在一定程度上凸显了课程的航空应用特色。
本书在继承通用教材理论体系的基础上，以飞行学员人才培养方案为纲领，以岗位任职需求为依据，结合飞行学员的专业特点，按照“基础性与应用性相结合，专业性与通用性相统一”的原则优化整合教材内容，力求实现电工技术理论与装备知识的高度融合, 并将电路的简洁美、对称美、思辨美等电路之美渗透到相关内容之中，激发学习兴趣，培育人文素养。本书在内容编排上包括“电路理论”和“电机与控制”两大模块。“电路理论”模块包含电路的基本概念、基本定律和基本分析方法、电路的暂态分析、单相和三相正弦交流电路等内容。本模块以基本概念、基本理论、基本方法为主线，增加与飞机相关的知识点和应用例题，交流电路在以工频为主的基础上，适当辐射、渗透飞机电源中频的相关知识。“电机与控制”模块包含磁路与铁芯线圈电路、变压器、交流电机、直流电机及继电接触器控制系统等内容，本模块以应用为主线，目的是培养学员掌握常用电机、电器及其控制的工作原理、特点及应用场合，突出新技术的应用，内容体现了教材的时代性、应用性和军事性。
本书由刘陵顺、王晶、李建海担任主编，刘迪、王昉、杨莉莉担任副主编。其中第1、3章由王晶编写，第2章由杨莉莉编写，第4章由刘迪和张海鹰编写，第5章由李建海编写，第6章由王昉编写，第7、8章由刘陵顺和张树团编写，第9章由刘陵顺和刘迪编写，本书由李岩和王成刚担任主审。
本书在编写过程中，参考了一些优秀教材和参考资料，在此表示感谢。本书受海军重点建设课程项目的资助，在此一并表示感谢。
由于编者水平有限，加之编写时间仓促，难免存在疏漏和不妥之处，敬请读者批评指正。

本书是根据航空类高等院校非电类专业“电工技术”课程的教学基本要求和实际需要编写的。其特点是继承了通用教材的理论体系，按照“基础性与应用性相结合，专业性与通用性相统一”的原则优化教材内容，包括“电路理论”和“电机与控制”两大模块。本书还配有PPT课件、课后习题解答、关键词的英文词汇及拓展阅读等内容。

刘陵顺，男，海军航空大学教授，博士生导师，哈尔滨工业大学微特电机及控制电器专业本科毕业，南京航空航天大学电力电子与电力传动专业博士毕业。

目 录 
第1章　电路的基本概念和基本定律 （1） 
1.1　电路和电路模型 （1） 
1.1.1　电路的作用 （2） 
1.1.2　电路的组成 （2） 
1.1.3　电路模型 （3） 
1.2　电路中的基本物理量 （3） 
1.2.1　电流及其参考方向 （4） 
1.2.2　电压及其参考方向 （4） 
1.2.3　电压与电流的关联参考方向 （5） 
1.2.4　电位和电动势 （5） 
1.2.5　电功率 （6） 
1.3　电路的基本元件 （7） 
1.3.1　电阻 （7） 
1.3.2　电容 （8） 
1.3.3　电感 （9） 
1.3.4　电压源 （11） 
1.3.5　电流源 （12） 
1.3.6　受控电源 （13） 
1.4　电路的工作状态 （14） 
1.4.1　通路 （14） 
1.4.2　开路 （15） 
1.4.3　短路 （15） 
1.5　基尔霍夫定律 （16） 
1.5.1　电路名词 （16） 
1.5.2　基尔霍夫电流定律 （17） 
1.5.3　基尔霍夫电压定律 （18） 
本章小结 （20） 
习题 （21） 
拓展阅读—飞机直流电源系统的发展概况 （23） 
第2章　电路的基本分析方法 （25） 
2.1　电阻电路的等效变换 （25） 
2.1.1　端口电路及其等效的概念 （25） 
2.1.2　电阻的连接与等效变换 （26） 
2.1.3　电源的等效变换 （29） 
2.2　电阻电路的一般分析方法 （33） 
2.2.1　支路电流法 （33） 
2.2.2　节点电压法 （35） 
2.3　电路定理 （37） 
2.3.1　叠加定理 （37） 
2.3.2　戴维宁定理与诺顿定理 （39） 
2.3.3　*功率传输定理 （43） 
本章小结 （44） 
习题 （46） 
拓展阅读—交、直流输电之争 （48） 
第3章　电路的暂态分析 （50） 
3.1　换路定则 （50） 
3.1.1　产生暂态过程的原因及条件 （50） 
3.1.2　换路定则概述 （51） 
3.1.3　电路初始值的确定 （51） 
3.2　RC电路的响应 （54） 
3.2.1　RC电路的零输入响应 （54） 
3.2.2　RC电路的零状态响应 （56） 
3.2.3　RC电路的全响应 （58） 
3.3　一阶线性电路暂态分析的三要素法 （59） 
3.4　微分和积分电路 （61） 
3.4.1　微分电路 （62） 
3.4.2　积分电路 （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） 
本章小结 （68） 
习题 （69） 
拓展阅读—一阶电路在飞机交流发电机电压自动调节系统中的应用 （71） 
第4章　正弦交流电路 （74） 
4.1　正弦交流电的基本概念 （74） 
4.1.1　正弦量的周期、频率和角频率 （75） 
4.1.2　正弦量的瞬时值、幅值和有效值 （75） 
4.1.3　正弦量的初相位与相位关系 （76） 
4.2　正弦量的相量表示法 （78） 
4.2.1　复数的基本特性 （78） 
4.2.2　相量表示法 （79） 
4.3　单一参数的正弦交流电路 （81） 
4.3.1　电阻元件的正弦交流电路 （81） 
4.3.2　电感元件的正弦交流电路 （82） 
4.3.3　电容元件的正弦交流电路 （84） 
4.4　RLC串联的交流电路 （87） 
4.4.1　基尔霍夫定律的相量形式 （87） 
4.4.2　RLC串联交流电路的分析 （87） 
4.5　阻抗的串联与并联 （91） 
4.6　谐振电路 （94） 
4.6.1　串联谐振 （94） 
4.6.2　并联谐振 （97） 
4.7　功率因数的提高 （98） 
4.7.1　提高功率因数的意义 （98） 
4.7.2　提高功率因数的方法 （99） 
本章小结 （100） 
习题 （102） 
拓展阅读—我国供电频率50Hz的起源 （105） 
第5章　三相电路 （106） 
5.1　三相交流电源 （106） 
5.1.1　三相电源的产生 （106） 
5.1.2　三相电源的连接 （107） 
5.2　三相负载的连接 （109） 
5.2.1　三相负载的星形连接 （109） 
5.2.2　三相负载的三角形连接 （113） 
5.2.3　飞机交流电网供电的连接方式 （115） 
5.3　三相电路的功率 （116） 
5.3.1　三相电路的功率分类 （116） 
5.3.2　三相电路有功功率的测量 （117） 
5.4　安全用电 （118） 
5.4.1　安全用电知识 （118） 
5.4.2　触电方式 （119） 
5.4.3　触电防护措施 （120） 
5.4.4　接地 （122） 
本章小结 （123） 
习题 （123） 
拓展阅读—电力系统采用三相制的原因 （125） 
第6章　磁路与变压器 （126） 
6.1　磁路的基本知识 （126） 
6.1.1　磁场的基本物理量 （126） 
6.1.2　磁性材料的特性 （128） 
6.1.3　磁性材料的种类 （129） 
6.2　磁路定律 （130） 
6.2.1　磁路欧姆定律 （130） 
6.2.2　磁路的计算 （130） 
6.3　交流铁芯线圈电路 （132） 
6.3.1　电磁关系 （132） 
6.3.2　电压和电流的关系 （133） 
6.3.3　功率损耗 （133） 
6.3.4　等效电路 （134） 
6.4　变压器 （134） 
6.4.1　变压器的基本结构和工作原理 （135） 
6.4.2　变压器的外特性、损耗及效率 （138） 
6.4.3　变压器绕组的极性及三相变压器 （139） 
6.4.4　典型应用 （140） 
本章小结 （141） 
习题 （142） 
拓展阅读—飞机交流电源系统的发展概况 （142） 
第7章　交流电机 （144） 
7.1　三相异步电动机的基本结构 （144） 
7.1.1　定子 （145） 
7.1.2　转子 （145） 
7.2　三相异步电动机的工作原理 （146） 
7.2.1　旋转磁场 （147） 
7.2.2　电动机的转动原理 （149） 
7.2.3　转差率 （149） 
7.2.4　三相异步电机的三种工作状态 （150） 
7.3　三相异步电动机的电路分析 （150） 
7.3.1　定子电路分析 （151） 
7.3.2　转子电路分析 （151） 
7.4　三相异步电动机的转矩与机械特性 （153） 
7.4.1　电磁转矩 （153） 
7.4.2　机械特性 （154） 
7.5　三相异步电动机的启动、调速和制动 （157） 
7.5.1　三相异步电动机的启动 （157） 
7.5.2　三相异步电动机的调速 （159） 
7.5.3　三相异步电动机的制动 （161） 
7.6　三相异步电动机的额定数据 （162） 
7.7　永磁式同步电动机 （163） 
7.8　航空同步发电机 （165） 
7.8.1　航空同步发电机的基本结构和工作原理 （165） 
7.8.2　航空同步发电机的型号、额定数据及应用举例 （166） 
7.9　直线异步电动机 （167） 
7.9.1　直线异步电动机的基本结构 （167） 
7.9.2　直线异步电动机的工作原理 （168） 
本章小结 （169） 
习题 （170） 
拓展阅读—交流发电机在多电飞机及直流电动机在军事上的应用 （171） 
第8章　直流电机 （174） 
8.1　直流电机的基本结构 （174） 
8.1.1　定子部分 （174） 
8.1.2　转子部分 （175） 
8.2　直流电机的工作原理 （176） 
8.2.1　直流发电机的工作原理 （176） 
8.2.2　直流电动机的工作原理 （177） 
8.2.3　直流电机的励磁方式 （178） 
8.3　直流电机的稳态电路分析 （179） 
8.3.1　直流发电机稳态运行基本关系式 （179） 
8.3.2　直流电动机稳态运行基本关系式 （180） 
8.4　直流电动机的机械特性 （181） 
8.5　直流电动机的运行 （182） 
8.5.1　启动 （182） 
8.5.2　调速 （183） 
8.5.3　反转与制动 （184） 
本章小结 （185） 
习题 （185） 
拓展阅读—航空直流启动发电机 （186） 
第9章　继电接触器控制系统 （188） 
9.1　常用控制电器 （188） 
9.1.1　手动控制电器 （188） 
9.1.2　自动控制电器 （191） 
9.2　三相笼型异步电动机的启动控制电路 （196） 
9.2.1　直接启动 （196） 
9.2.2　降压启动 （197） 
9.3　三相笼型异步电动机的正/反转控制电路 （199） 
9.3.1　接触器控制的正/反转控制电路 （200） 
9.3.2　行程开关控制的正/反转控制电路 （200） 
9.4　三相笼型异步电动机的制动控制电路 （201） 
9.4.1　能耗制动控制电路 （201） 
9.4.2　反接制动控制电路 （202） 
本章小结 （203） 
习题 （203） 
拓展阅读—控制电器在飞机配电系统控制中的应用 （204） 
参考文献 （206）

本书是根据航空类高校非电类专业学生的教学要求和实际需要编写的。其特点是遵循理论与实际的原则，以提高能力为目的，整合内容，构建基础性和实用性并举的教学内容体系。内容包括：直流电路的基本定律和分析方法、一阶动态电路、正弦交流电路、三相交流电路及安全用电、变压器、交流电机、航空直流电机、继电接触器控制系统。本教材部分章节增加了航空相关知识点，并在有关章节引入拓展阅读环节，便于相关专业学员拓宽知识面和提高学习兴趣。