电工技术（第二版）

•内容简明精炼，深入浅出，通俗易懂，图文并茂，结构合理，系统性强，使学生建立完整有序的知识体系，为后续课程的学习和实际应用打下良好的基础。

•基本概念清楚，重点突出，难点不难，便于教与学；例题、习题丰富，各章均有学习要求、概述和小结，书后有附录和习题答案。

•理论教学与实践教学紧密结合，注重学生的智力开发和能力培养，并力求反映新技术、新动向，以适应电工技术发展和变化的需要。

第二版前言

《电工技术》一书自2005年出版以来，经各高等院校教学使用近10年，深受师生们的好评与欢迎。广大师生们普遍反映，本教材内容丰富实用，编写思路紧扣教学要求，基本概念讲述清楚，对问题的讨论注重物理概念的阐述，分析清晰透彻，举例具有典型性且有工程实际观点，每章前有学习要求，后有归纳小结，例题、习题配置齐全，方便自学，易于教学。

编者在本书第一版的基础上，根据多年的教学经验和对课程改革的实践尝试，听取众多使用本教材师生提出的宝贵意见和建议，结合目前电工技术的发展和应用情况，教学上的灵活性以及因材施教的需要，对教材进行了适当的修订。修订后的教材，更加切合理工科高等院校非电类专业的教学层次及教学特点，概念更加清晰、简明，读者更易于掌握电工技术的规律，提高应用能力。

本书的修订是在中国水利水电出版社的指导下完成的。主要修订人员分工如下：张晚英（第1章），江亚群（第2章）、李中发（第3章和第6章）、邓晓（第4章）、姜燕（第5章）、罗瑞琼（第7章和第8章）、方厚辉（第9章）、彭敏放（第10章）、朱彦卿（第11章）、邹津海（第12章），参加本书修订工作的还有陈洪云、向阳、谭阳红、黄清秀等。本书由李中发（湖南大学）、罗瑞琼（中南大学）担任主编，负责全书的组织、修改和定稿工作；姜燕、邓晓、邹津海、朱彦卿担任副主编。

由于编者水平有限，书中疏漏和错误之处在所难免，恳请广大读者提出宝贵意见，以便修改。

编 者

2014年5月

第一版前言

电工技术课程是理工科高等学校非电类专业一门重要的技术基础课程。目前，电工技术应用十分广泛，发展极为迅速，并且日益渗透到其他学科领域，在我国社会主义现代化建设中占有极其重要的地位。电工技术课程的作用与任务是：使学生通过本课程的学习，获得电工技术必要的基本理论、基本知识和基本技能，了解电工技术的应用和我国电工事业发展的概况，为学习后续相关课程以及从事与本专业相关的工程技术工作和科学研究打下一定基础。

《电工技术》与《电子技术》（李中发主编，中国水利水电出版社出版）同为电工学的系列教材，在章节安排和内容取舍上都作了仔细分工与协调。在本书编写过程中，作者根据自己多年的教学经验以及对课程改革的实践尝试，从时代发展、技术进步、知识结构、课程体系上进行总体考虑，融先进性、科学性、完整性、实用性为一体，力图实现以下目标：

（1）内容简明精炼，深入浅出，通俗易懂，图文并茂。

（2）例题、习题丰富，各章均有学习要求、概述和小结，书后附有习题答案和附录。

（3）基本概念清楚，重点突出，难点不难，便于教与学。

（4）结构合理，系统性强，使学生建立完整有序的知识体系，为后续课程和实际应用打下良好的基础。

（5）理论教学与实践教学紧密结合，注重学生的智力开发和能力培养。

（6）力求反映新技术、新动向，以适应电工技术发展和变化的需要。

本书理论教学时数约为60学时，实践教学时数约为20学时，各校在教学时可根据专业实际情况适当取舍。理论教学参考时数：电路的基本概念和定律5学时、电路的基本分析方法5学时、单相正弦电路分析10学时、三相电路与安全用电3学时、非正弦周期电流电路分析3学时、一阶动态电路分析5学时、磁路与变压器5学时、电动机6学时、控制电机2学时、继电接触器控制6学时、可编程控制器6学时、电工测量4学时。

本书在中国水利水电出版社指导下编写完成。参加本书编写工作的有：张晚英（第1章），江亚群（第2章）、李中发（第3章和第6章）、邓晓（第4章）、徐毅（第5章）、方厚辉（第7章和第9章）、谢胜曙（第8章）、彭敏放（第10章）、梁先宇（第11章）、邹津海（第12章），杨华、陈玉英、李珊珊、陈南放等参加了习题选编、书稿录入和图表制作等工作。全书由李中发担任主编，负责全书的组织、修改和定稿工作；方厚辉、谢胜曙、梁先宇担任副主编。

由于时间仓促及编者水平有限，书中疏漏与错误之处在所难免，恳请广大读者提出宝贵意见，以便修改。作者的E-mail地址为li_zhongfa@163.net。

编 者

2005年1月

第1章 电路的基本概念和定律 1
1.1 电路及电路模型 1
1.1.1 电路及其功能 2
1.1.2 电路的组成 2
1.1.3 电路模型 2
1.2 电路的基本物理量 3
1.2.1 电流 3
1.2.2 电压、电位及电动势 5
1.2.3 电功率 7
1.3 电路元件的伏安关系 9
1.3.1 无源元件 9
1.3.2 有源元件 12
1.3.3 实际电源的两种模型 13
1.4 电气设备的额定值与电路的工作状态 15
1.4.1 电气设备的额定值 15
1.4.2 电路的工作状态 16
1.5 基尔霍夫定律 19
1.5.1 基尔霍夫电流定律 20
1.5.2 基尔霍夫电压定律 21
1.6 电位的概念及计算 25
1.6.1 电位的概念 25
1.6.2 电位的计算 26
本章小结 29
习题一 29
第2章 电路的基本分析方法 34
2.1 简单电阻电路分析 34
2.1.1 电阻的串联 34
2.1.2 电阻的并联 36
2.2 复杂电阻电路分析 39
2.2.1 支路电流法 39
2.2.2 节点电压法 42
2.3 电压源与电流源的等效变换 45
2.3.1 电路等效变换的概念 45
2.3.2 电压源与电流源的等效变换 46
2.4 电路定理 50
2.4.1 叠加定理 50
2.4.2 等效电源定理 52
2.5 含受控源电阻电路的分析 56
2.5.1 受控源 56
2.5.2 含受控源电阻电路的分析 58
2.6 非线性电阻电路的分析 61
2.6.1 非线性电阻 61
2.6.2 非线性电阻电路的分析 63
本章小结 64
习题二 66
第3章 单相正弦电路分析 74
3.1 正弦交流电的基本概念 75
3.1.1 正弦量的三要素 75
3.1.2 相位差 78
3.1.3 有效值 79
3.2 正弦交流电的相量表示法 82
3.2.1 复数及其运算 83
3.2.2 正弦量的相量表示法 86
3.3 KCL、KVL及元件伏安关系的相量形式 89
3.3.1 相量运算规则 89
3.3.2 元件伏安关系的相量形式 90
3.3.3 KCL、KVL的相量形式 96
3.4 简单正弦电路的分析 99
3.4.1 阻抗 100
3.4.2 RLC串联电路 101
3.4.3 RLC并联电路 104
3.4.4 阻抗的串联及并联 106
3.5 正弦电路的功率 108
3.5.1 瞬时功率 109
3.5.2 平均功率 111
3.5.3 无功功率和视在功率 112
3.5.4 功率因数的提高 114
3.6 交流电路的频率特性 116
3.6.1 RC电路的频率特性 117
3.6.2 电路中的谐振 119
本章小结 126
习题三 127
第4章 三相正弦电路分析 134
4.1 三相正弦交流电源 134
4.1.1 三相交流电的产生 134
4.1.2 三相电源的连接 136
4.2 三相电路中负载的连接 138
4.2.1 三相电路中负载的连接方式与原则 138
4.2.2 负载的星形连接 139
4.2.3 负载的三角形连接 142
4.3 安全用电 144
4.3.1 触电方式及其防护 145
4.3.2 接地与接零 147
4.3.3 静电防护和电气防火防爆 149
本章小结 150
习题四 151
第5章 非正弦周期电流电路分析 153
5.1 非正弦周期信号的谐波分析 153
5.1.1 非正弦周期信号的产生 153
5.1.2 非正弦周期信号的分解 155
5.1.3 非正弦周期信号的频谱 157
5.2 非正弦周期信号的有效值、平均值和平均功率 158
5.2.1 非正弦周期信号的有效值 158
5.2.2 非正弦周期信号的平均值 159
5.2.3 非正弦周期信号的平均功率 160
5.3 非正弦周期电流电路的计算 161
5.3.1 非正弦周期电流电路的计算方法 161
5.3.2 非正弦周期电流电路计算举例 162
本章小结 166
习题五 166
第6章 一阶动态电路分析 169
6.1 换路定理 170
6.1.1 电路中产生过渡过程的原因 170
6.1.2 换路定理 171
6.2 一阶动态电路的分析方法 174
6.2.1 一阶动态电路的经典分析法 175
6.2.2 一阶动态电路的三要素分析法 182
6.3 零输入响应和零状态响应 187
6.3.1 一阶电路响应的分解 187
6.3.2 一阶电路的零输入响应 191
6.3.3 一阶电路的零状态响应 196
6.4 微分电路与积分电路 199
6.4.1 微分电路 200
6.4.2 积分电路 202
本章小结 203
习题六 204
第7章 磁路与变压器 209
7.1 磁路 209
7.1.1 磁场的基本物理量 210
7.1.2 磁路的基本定律 211
7.1.3 磁性材料的磁性能 213
7.2 交流铁心线圈电路 218
7.2.1 交流铁心线圈的电磁关系 218
7.2.2 交流铁心线圈的功率损耗 219
7.3 单相变压器 222
7.3.1 变压器的基本结构 223
7.3.2 变压器的工作原理 224
7.3.3 变压器的工作特性 229
7.3.4 变压器绕组的同极性端及其测定 231
7.4 三相变压器 232
7.4.1 三相变压器的结构 233
7.4.2 变压器的额定值 234
7.5 特殊变压器 236
7.5.1 自耦变压器 237
7.5.2 仪用互感器 237
7.5.3 电焊变压器 239
本章小结 239
习题7 240
第8章 电动机 244
8.1 三相异步电动机的结构及转动原理 245
8.1.1 三相异步电动机的结构 245
8.1.2 旋转磁场的产生 247
8.1.3 三相异步电动机的转动原理 249
8.2 三相异步电动机的电磁转矩和机械特性 251
8.2.1 三相异步电动机的电路分析 251
8.2.2 三相异步电动机的电磁转矩 253
8.2.3 三相异步电动机的机械特性 254
8.3 三相异步电动机的运行与控制 257
8.3.1 三相异步电动机的起动 257
8.3.2 三相异步电动机的调速 261
8.3.3 三相异步电动机的反转 262
8.3.4 三相异步电动机的制动 262
8.4 三相异步电动机的选择与使用 264
8.4.1 三相异步电动机的铭牌 264
8.4.2 三相异步电动机的选择 268
8.4.3 电动机的安装原则和接地装置 269
8.5 单相异步电动机 270
8.5.1 单相异步电动机的工作原理与特性 270
8.5.2 单相异步电动机的起动 272
8.6 直流电动机 274
8.6.1 直流电动机的结构及分类 274
8.6.2 直流电动机的工作原理和机械特性 277
8.6.3 直流电动机的运行与控制 279
本章小结 281
习题8 283
第9章 控制电机 286
9.1 伺服电动机 286
9.1.1 交流伺服电动机 287
9.1.2 直流伺服电动机 289
9.2 测速发电机 291
9.2.1 交流异步测速发电机 291
9.2.2 直流测速发电机 293
9.3 步进电动机 294
9.3.1 步进电动机的结构 294
9.3.2 步进电动机的工作原理 295
9.3.3 步进电动机的步距角和转速 297
本章小结 299
习题9 299
第10章 继电接触器控制 301
10.1 常用控制电器 301
10.1.1 开关电器 302
10.1.2 熔断器 304
10.1.3 主令电器 305
10.1.4 交流接触器 306
10.1.5 继电器 307
10.2 三相异步电动机的基本控制电路 310
10.2.1 点动控制 311
10.2.2 直接起动控制 312
10.2.3 正反转控制 313
10.2.4 多地控制 315
10.2.5 顺序控制 315
10.3 三相异步电动机的基本控制原则 316
10.3.1 行程控制与行程控制原则 316
10.3.2 时间控制与时间控制原则 318
10.3.3 速度控制与速度控制原则 319
本章小结 320
习题10 320
第11章 可编程控制器 323
11.1 PLC的结构及工作原理 323
11.1.1 PLC的结构 323
11.1.2 PLC的工作原理 325
11.1.3 PLC的工作方式 327
11.2 PLC的编程语言和指令系统 328
11.2.1 PLC的梯形图 328
11.2.2 PLC的编程元件 330
11.2.3 PLC的指令 333
11.3 PLC梯形图的设计方法 339
11.3.1 梯形图的经验设计法 339
11.3.2 梯形图的顺序控制设计法 341
11.4 PLC应用实例 344
11.4.1 电动机正、反转Y－△降压起动控制 345
11.4.2 计数器工作电路控制 346
11.4.3 机械手工作过程控制 347
本章小结 350
习题十一 350
第12章 电工测量 353
12.1 电工仪表的类型、误差和准确度 353
12.1.1 电工仪表的分类 353
12.1.2 电工仪表的误差和准确度 355
12.2 指针式仪表的结构及工作原理 357
12.2.1 磁电式仪表 357
12.2.2 电磁式仪表 358
12.2.3 电动式仪表 359
12.3 电流、电压、功率和电能的测量 360
12.3.1 电流的测量 360
12.3.2 电压的测量 361
12.3.3 功率的测量 361
12.3.4 电能的测量 363
12.4 电阻的测量 364
12.4.1 万用表 365
12.4.2 兆欧表 368
本章小结 369
习题十二 370
附录A 部分习题参考答案 371
附录B 电阻器标称阻值系列 382
附录C 电阻器阻值的色环标志法 383
参考文献 384

1. 电工电子技术实验指导书 [主编 李翠英 聂玲 魏 钢 罗]
2. 电工电子技术 [主编 吴培刚 许弟建]
3. 电工与电子技术（第二版） [主编 王梅 唐翠微]
4. 电工电子技术实训指导书 [主编 陈亮]
5. 电工普训 [主编 贺小艳 王璇]
6. 电工技术基础 （第二版） [主编 李中发 邹津海]
7. 《电工技术》开放式精品示范课堂设计 [罗瑞琼 宋学瑞 朱利香 刘子建]
8. 电工电子技术实验与实训（第二版） [主编 任万强]
9. 电工与电子技术 [主编 李燕]
10. 电工技术 [主编 刘子建 ]
11. 电工技术 [李中发 主 编]
12. 电工学电工技术（第七版•上册）同步辅导及习题全解 [主编 陈勇 孟祥曦]
13. 电工技术学习指导与习题解答 [李中发 主编]
14. 电工技术基础 [李中发 主编]
15. 电工技术 [范次猛 编著]