電工電子技術

基本内容

本書采用項目式教學形式，全面、系統、深入地講述了電工技術和電子技術的基本知識和技能培養。具體内容包括：直流電路的基本理論及基本分析方法、正弦交流電路、磁路與變壓器、電動機及控制基礎、電氣安全知識、半導體器件、集成運放及其應用、數字電路基礎。以直流電路的基本理論及基本分析方法為基礎展開相應的電工電子方面知識的講解。

作者簡介

作者有堅實的專業知識理論基礎，同時，在企業一線的紮實工作培養了他對職業教育知識内容教授的針對性和思想性，他對知識點的了解和講解，牢牢把握能用、夠用、實用。

序言

為貫徹落實教育部《關于進一步加強高等學校本科教學工作的若幹意見》和《教育部關于以就業為導向深化高等職業教育改革的若幹意見》的精神，加強教材建設，确保教材質量，中國電力教育協會組織制訂了普通高等教育“十一五”教材規劃。該規劃強調适應不同層次、不同類型院校，滿足學科發展和人才培養的需求，堅持專業基礎課教材與教學急需的專業教材并重、新編與修訂相結合。本書為新編教材。

電工技術是工科各機電類專業的專業基礎課。這些年來，電工技術尤其是電子技術在各個領域的發展可以說是日新月異，同時高等教育的理念和對象也發生了很大的變化，信息量的增加和課時數的減少已經成為制約電工技術教育的瓶頸，為此編者根據多年來教學的經驗和當今的實際編寫了這套教材。

本教材參考了大量的經典電工技術教材和近年出版的各類電子技術、電工和電子技術教材，也吸取了一些電子技術應用書刊雜志的精髓，本着基礎求實、專業應用求廣的精神精選而成。

本教材在理論分析的同時更着重實際應用，力求使學生在懂得分析原理的同時更能知道電路的用途。在本書編寫過程中遵循下列規律：

（1）提出問題。通過對已知的常識和結論分析，找出存在的問題。

（2）解決問題。通過該章節的方法來解決問題。解決問題的辦法既要有理論推導分析，也要有具體方法介紹，對一些較常使用的電子線路如功率放大器、振蕩電路等的應用進行了一些專門介紹。

（3）總結歸納解決問題的方法，指出其适用範圍。

全書除注重對經典電子線路進行推理、分析和計算外，突出實際應用的主線，介紹一些較成熟的集成電路應用。教學内容安排上注重前後聯系，培養學生能看懂電子線路、會分析計算電子線路的一些主要參數、能比照選擇電子線路和電子元器件，其間穿插了一些電子線路的應用實例和安裝調試技巧；通過對電子技術知識的層層深入解剖，了解人們認識自然世界的科學規律，為今後的學習打下良好的基礎。

本書可作為電力、電子、自動控制、機電一體化等專業的本科學習教材，參考教學時數為80學時。

本書由鄭宗亞主編并擔任統稿工作，華北電力大學的劉向軍為副主編，參加編寫的人員有：趙冰潔（第十章）、何敏（第十一章）、韓金剛（第十五章）、郭焱（第十六章）、劉鼎（第十七章）。上海海事大學教務處和電氣工程系電力電子教研室的全體同仁也給予了積極鼓勵和支持。

本書由東北電力大學的韓學軍教授主審，并提出了積極寶貴的意見，在此謹向其表示衷心感謝。

由于本人水平有限，初次編寫教材，中間難免有疏漏，懇請讀者批評指正。

目錄

第1章電路的基本概念和基本定律1

1.1電路的基本概念1

1.1.1電路和電路圖1

1.1.2電路的功能2

1.1.3電路的主要物理量2

1.2簡單直流電路的分析5

1.2.1部分電路歐姆定律5

1.2.2電阻的連接6

1.2.3全電路歐姆定律8

1.2.4電路的3種狀态8

1.3基爾霍夫定律9

1.3.1基爾霍夫第一定律10

1.3.2基爾霍夫第二定律11

1.3.3支路電流法12

1.4有源電路的等效變換13

1.4.1獨立源13

1.4.2受控源16

1.4.3戴維南定理16

1.4.4負載獲得最大功率的條件18

1.5疊加原理19

實驗與實訓1練習使用萬用表22

思考與練習127

第2章單相正弦交流電路30

2.1正弦交流電的基本概念30

2.1.1周期、頻率和角頻率31

2.1.2最大值、有效值和平均值31

2.1.3相位和相位差33

2.2正弦交流電的相量表示法34

2.2.1有關複數的知識34

2.2.2正弦量的相量表示352.3電容器和電感器37

2.3.1電容器37

2.3.2電感器40

實驗與實訓2電容器和電感器的簡易檢測42

2.4單一參數交流電路43

2.4.1純電阻交流電路44

2.4.2純電感交流電路45

2.4.3純電容交流電路46

2.5RLC串聯電路47

2.5.1電壓與電流的關系47

2.5.2RLC串聯諧振電路49

2.5.3功率和功率因數50

2.6RLC并聯電路51

2.6.1電壓與電流的關系51

2.6.2并聯諧振電路52

2.6.3并聯電容器提高功率因數54

實驗與實訓3用示波器觀察正弦交流電的波形55

實驗與實訓4單相交流電路的測量57

思考與練習258

第3章三相正弦交流電路62

3.1三相正弦交流電62

3.1.1三相正弦交流電的産生62

3.1.2三相四線制供電63

3.1.3三相五線制供電64

3.1.4三相三線制供電64

3.1.5三相負載的連接方式65

實驗與實訓5三相交流電路的連接與測量67

3.2輸電和配電69

3.2.1電力系統的組成69

3.2.2工廠供電系統70

實踐活動參觀變配電所72

3.3安全用電72

3.3.1觸電及觸電防護72

3.3.2防止觸電的技術措施74

實驗與實訓6安裝照明配電闆76

思考與練習379

第4章互感耦合電路81

4.1互感現象及互感線圈81

4.1.1電磁感應81

4.1.2互感現象與互感電動勢82

4.1.3互感線圈的同名端83

4.1.4互感線圈的串聯84

4.2鐵磁材料的磁化與磁路84

4.2.1鐵磁材料的磁化84

4.2.2鐵磁材料的分類86

4.2.3磁路與磁路定律87

4.2.4電磁鐵89

4.3單相變壓器90

4.3.1變壓器的基本結構90

4.3.2單相變壓器的工作原理91

4.3.3單相變壓器的運行特性94

4.3.4單相變壓器的連接94

實驗與實訓7單相變壓器特性的檢測95

4.4三相變壓器97

4.4.1三相變壓器的基本結構97

4.4.2三相電力變壓器97

4.4.3三相變壓器的繞組接法99

4.5特殊變壓器101

4.5.1自耦變壓器101

4.5.2電焊變壓器102

4.5.3儀用互感器和鉗形電流表102

4.5.4旋轉變壓器104

思考與練習4105

第5章電動機106

5.1三相異步電動機106

5.1.1三相異步電動機的基本結構106

5.1.2三相異步電動機的工作原理108

5.1.3三相異步電動機的機械特性110

5.1.4三相異步電動機的調速111

5.1.5三相異步電動機的選用和維護113

實驗與實訓8三相異步電動機的檢測115

5.2單相異步電動機118

5.2.1單相異步電動機的基本結構118

5.2.2單相電容分相式異步電動機119

5.2.3單相罩極式異步電動機120

5.2.4單相異步電動機的調速方法120

5.2.5單相異步電動機的應用121

5.3控制電機122

5.3.1伺服電動機122

5.3.2步進電動機123

5.3.3步進電動機驅動器125

5.4直線電動機127

5.4.1直線電動機的基本結構和工作原理127

5.4.2直線電動機的應用128

思考與練習5129

第6章三相異步電動機基本控制線路130

6.1三相異步電動機的點動及連續正轉控制電路130

6.1.1相關元件介紹130

6.1.2點動正轉控制電路134

6.1.3繼電接觸器連續正轉控制電路134

6.2三相異步電動機正反轉控制電路136

6.2.1倒順開關正反轉控制電路136

6.2.2接觸器聯鎖正反轉控制電路137

6.2.3按鈕、接觸器雙重聯鎖正反轉控制電路138

6.2.4工作台的限位和自動往返控制電路138

實驗與實訓9三相異步電動機正反轉控制140

6.3三相異步電動機的制動控制141

6.3.1相關元件介紹141

6.3.2機械制動控制電路143

6.3.3電氣制動控制電路143

6.4普通機床典型控制電路分析145

6.4.1機床控制電路分析步驟145

6.4.2CA6140型普通車床電氣原理145

6.4.3機床常見故障的分析和簡易處理方法147

6.5軟啟動器和變頻器149

6.5.1軟啟動器150

6.5.2變頻器152

思考與練習6156

第7章二極管與晶閘管160

7.1二極管160

7.1.1認識二極管160

7.1.2二極管的伏安特性和主要參數161

7.1.3二極管的類型162

7.1.4特殊二極管簡介162

實驗與實訓10用萬用表檢測二極管164

7.2二極管整流及濾波電路166

7.2.1二極管整流電路166

7.2.2濾波電路169

知識拓展172

7.3直流穩壓電源173

7.3.1穩壓管穩壓電路173

7.3.2三端集成穩壓器電路174

7.3.3開關穩壓電源177

實驗與實訓11用三端集成穩壓器LM317組成穩壓電路179

7.4晶閘管181

7.4.1認識晶閘管181

7.4.2晶閘管的應用183

7.4.3晶閘管的檢測187

實驗與實訓12安裝與檢測晶閘管調光電路187

思考與練習7190

第8章三極管與集成運算放大器193

8.1三極管193

8.1.1認識三極管193

8.1.2三極管的電流放大作用194

8.1.3三極管的伏安特性195

8.1.4三極管的主要參數196

實驗與實訓13三極管的檢測198

8.2基本放大電路202

8.2.1基本共射放大電路202

8.2.2分壓式共射放大電路205

8.2.3共集放大電路(射随器)206

8.2.4多級放大電路207

實驗與實訓14共射放大電路的測試209

8.3反饋與振蕩電路211

8.3.1反饋的概念211

8.3.2反饋的類型211

8.3.3負反饋對放大電路性能的影響213

8.3.4正弦波振蕩器214

8.4功率放大電路217

8.4.1功率放大電路的類型217

8.4.2OTL功率放大電路218

8.4.3交越失真及其消除方法218

8.4.4OCL功率放大電路219

8.4.5功放管的散熱和安全使用219

8.4.6集成功率放大器220

實驗與實訓15OCL集成功率放大電路的安裝與調試220

8.5集成運算放大器222

8.5.1集成運算放大器的基本結構、外形及圖形符号222

8.5.2集成運放的電壓傳輸特性223

8.5.3集成運放的線性應用224

8.5.4集成運放的非線性應用226

實驗與實訓16蓄電池過壓、欠壓報警電路的安裝與調試229

思考與練習8231

第9章門電路及組合邏輯電路235

9.1門電路235

9.1.1數字信号與數字電路235

9.1.2基本門電路237

9.1.3複合門電路239

實驗與實訓17集成門電路的功能測試240

9.2邏輯函數基本知識245

9.2.1邏輯函數的表示方法245

9.2.2邏輯表達式的化簡246

9.2.3邏輯函數各種表示方式之間的轉換247

9.2.4卡諾圖化簡法248

9.3組合邏輯電路250

9.3.1編碼器251

9.3.2譯碼器254

實驗與實訓18設計和制作三人表決器258

思考與練習9259

第10章觸發器及時序邏輯電路261

10.1觸發器261

10.1.1基本RS觸發器261

10.1.2JK觸發器262

10.1.3D觸發器264

實驗與實訓19用D觸發器構成觸摸式燈光控制電路265

10.2寄存器267

10.2.1數碼寄存器267

10.2.2移位寄存器267

10.3計數器269

10.3.1二進制計數器269

10.3.2集成計數器271

10.3.3任意進制計數器272

實驗與實訓20計數、譯碼、顯示綜合應用電路274

10.4555時基電路276

10.4.1555時基電路的結構276

10.4.2555時基電路的邏輯功能277

10.4.3555時基電路的應用278

實驗與實訓21用555時基電路構成單穩态延時電路282

思考與練習10284

第11章數字電路的應用286

11.1數字電路的基本組成286

11.1.1數字電路的基本組成286

11.1.2數/模轉換器287

11.1.3模/數轉換器289

實驗與實訓22應用模/數轉換器制作數字式電位器292

11.2數字電路的分析、設計與制作294

11.2.1數字電路基本讀圖方法294

11.2.2讀圖練習實例:步進電動機數控電路295

11.2.3電子綜合電路的設計296

11.2.4電子綜合電路的安裝296

11.2.5電子綜合電路的調試297

11.2.6電子綜合電路的故障檢測與排除298

11.2.7電子綜合電路設計、制作示例:四人搶答器301

思考與練習11305

參考文獻306