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    “電工技術(shù)”是高等職業(yè)教育電類和非電類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。編者近十年一直從事機(jī)電和控制專業(yè)的電工技術(shù)和與電工技術(shù)相關(guān)的教學(xué)工作。目前，市面上的電工技術(shù)同類教材數(shù)目、品種繁多，但多數(shù)以理論教學(xué)為主，內(nèi)容含量大，理論性強(qiáng)，機(jī)電、自控等非電類專業(yè)只需選擇其中一部分作為教學(xué)內(nèi)容。為此編者根據(jù)高職高專院校學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合高職高專教學(xué)改革和課程改革的要求，堅(jiān)持以“必需、夠用”為度，以電工學(xué)經(jīng)典理論為基礎(chǔ)，精選內(nèi)容，突出重點(diǎn)。與同類教材相比，本書在內(nèi)容安排上增加了Proteus和斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件兩大平臺的介紹，借助虛擬平臺既從某種程度上解決了實(shí)驗(yàn)室緊張的狀況，也方便在理論學(xué)習(xí)的同時(shí)，隨時(shí)隨地可以進(jìn)行相關(guān)定律的驗(yàn)證和物理量的測量。虛擬平臺的引入，還能讓學(xué)生在真正進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之前就能強(qiáng)化實(shí)踐技能，熟悉實(shí)踐環(huán)節(jié)，所選項(xiàng)目的實(shí)施做到軟硬結(jié)合、虛實(shí)兼用。本書最后還提供了一個(gè)實(shí)際生產(chǎn)中常用的車床控制平臺完整的安裝和調(diào)試綜合實(shí)訓(xùn)，真正完成從學(xué)校理論到工廠實(shí)踐的升級。 全書結(jié)構(gòu)由電工基礎(chǔ)知識和電工技能兩大部分組成。電工基礎(chǔ)知識部分包括：電路的基本概念和定律、直流電路的分析方法、正弦交流電路的分析、工業(yè)企業(yè)供電和安全用電、磁路及變壓器、三相異步電動機(jī)、繼電器接觸器控制電路、Proteus和斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件基礎(chǔ)知識共八章，每章配合正文，有豐富的例題、練習(xí)題和思考題。電工技能部分包括：直流、交流、電機(jī)控制電路等8個(gè)獨(dú)立實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目和C650車床電路安裝與調(diào)試綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，以及電工常用工具的介紹和使用，每一個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施由淺入深，既介紹了軟件仿真方案，也提供了實(shí)物搭建測量的過程。 本書由宮亞梅任主編，孫磊厚任副主編。其中，第一、四章由宮亞梅編寫，第二章由陳軍華編寫，第三章由費(fèi)強(qiáng)、陳軍華編寫，第五、六章由孫磊厚編寫，第七章由唐靜編寫，第八章由吳琪、唐靜、宮亞梅編寫；第二部分電工技能由吳琪、宮亞梅編寫。全書由宮亞梅完成總體設(shè)計(jì)、審查和統(tǒng)稿。

在編寫過程中我們參考了其他作者的部分內(nèi)容，在此深表謝意。 本書編寫過程中還得到了鄧志輝、朱俊等老師的指導(dǎo)和技術(shù)上的幫助，在此表示感謝。 由于作者水平有限，編寫時(shí)間倉促，書中難免存在不足和紕漏之處，懇請讀者批評指正。

 

編者

2015年9月

目錄

第1部分電工基礎(chǔ)知識

第1章電路的基本概念和定律3
1.1電路模型3 1.1.1認(rèn)識電路3 1.1.2電路模型5
1.2電路的基本物理量6 1.2.1電流(Current)6 1.2.2電壓(Voltage)8 1.2.3電位(Electric Potential)10 1.2.4電動勢(Electro Motive Force)12 1.2.5電功(Electric Work)13 1.2.6電功率(Electric Power)13
1.3電路的工作狀態(tài)17 1.3.1通路狀態(tài)(有載)17 1.3.2開路狀態(tài)(斷路)17 1.3.3短路狀態(tài)(捷路)17
1.4歐姆定律18
1.5電源模型20 1.5.1電壓源20 1.5.2電流源22 1.5.3電源連接的特殊情況23 1.5.4電壓源與電流源的等效變換24
1.6電阻、電容和電感26 1.6.1電阻26 1.6.2電容30 1.6.3電感33
1.7基爾霍夫定律35 1.7.1基爾霍夫電流定律(Kirchhoffs Current Law,KCL)35 1.7.2基爾霍夫電壓定律(Kirchhoffs Voltage Law,KVL)37
思考與練習(xí)39
第2章直流電路的分析方法44

2.1電阻的連接44 2.1.1電阻的串、并聯(lián)44 2.1.2電阻的星形連接與三角形連接47
2.2支路電流法50
2.3結(jié)點(diǎn)電壓法52
2.4疊加定理54
2.5戴維南定理和諾頓定理56 2.5.1戴維南定理56 2.5.2諾頓定理58
2.6受控電源電路的分析59
思考與練習(xí)61
第3章正弦交流電路的分析65

3.1正弦交流電的概念65 3.1.1正弦交流電的定義及描述65 3.1.2正弦量的三要素66 3.1.3正弦量的有效值和相位差66
3.2正弦交流電的相量表示68 3.2.1復(fù)數(shù)的概念及計(jì)算68 3.2.2正弦量的相量表示方法69
3.3單一參數(shù)電壓與電流相量關(guān)系70 3.3.1電阻元件的電壓與電流相量關(guān)系70 3.3.2電感元件的電壓與電流相量關(guān)系70 3.3.3電容元件的電壓與電流相量關(guān)系72
3.4基爾霍夫基本定律相量表示和阻抗串并聯(lián)73 3.4.1KCL和KVL的相量形式73 3.4.2RLC串聯(lián)電路的阻抗75 3.4.3阻抗的串并聯(lián)77
3.5電路功率和功率因數(shù)的提高79 3.5.1單一元件的電路功率79 3.5.2RLC電路的功率81 3.5.3功率因數(shù)的提高83
3.6三相交流電源85 3.6.1對稱三相電動勢的產(chǎn)生和特征85 3.6.2三相對稱電源的連接86
3.7三相負(fù)載電路88 3.7.1負(fù)載作Y形連接的三相電路89 3.7.2負(fù)載作△形連接的三相電路90 3.7.3三相電路中的功率92
思考與練習(xí)94
第4章 工業(yè)企業(yè)供電和安全用電96
4.1工業(yè)企業(yè)供電96 4.1.1發(fā)電廠96 4.1.2電力網(wǎng)98 4.1.3輸配電所98 4.1.4工廠配電系統(tǒng)99
4.2觸電及救護(hù)100 4.2.1觸電的類型100 4.2.2常見的觸電方式101 4.2.3觸電急救常識103
4.3安全電壓和安全技術(shù)105 4.3.1使用安全電壓105 4.3.2接地和接零106 4.3.3防雷保護(hù)108 4.3.4使用漏電保護(hù)裝置109
4.4安全用電注意事項(xiàng)110
思考與練習(xí)111
第5章 磁路及變壓器112
5.1磁路的基本知識112 5.1.1磁路的概念112 5.1.2磁路的主要物理量113 5.1.3磁路的歐姆定律113 5.1.4交流鐵芯電磁關(guān)系114 5.1.5功率損耗115 5.1.6鐵磁材料及特性115
5.2變壓器117 5.2.1變壓器的結(jié)構(gòu)117 5.2.2變壓器的工作原理118 5.2.3變壓器的銘牌120 5.2.4變壓器的效率特性121 5.2.5幾種典型變壓器121
思考與練習(xí)123
第6章 三相異步電動機(jī)124
6.1三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)、分類及銘牌124 6.1.1三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)組成124 6.1.2三相異步電動機(jī)的分類125 6.1.3三相異步電動機(jī)的銘牌125
6.2三相異步電動機(jī)的工作原理126 6.2.1旋轉(zhuǎn)磁場的建立126 6.2.2轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)差率128 6.2.3輸出轉(zhuǎn)矩128
6.3三相異步電動機(jī)的啟動128 6.3.1直接啟動(全壓啟動)129 6.3.2降壓啟動129
6.4三相異步電動機(jī)調(diào)速131 6.4.1變頻調(diào)速131 6.4.2改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速131 6.4.3變極調(diào)速132
6.5三相異步電動機(jī)制動132 6.5.1機(jī)械制動133 6.5.2電氣制動133
思考與練習(xí)134

第7章 繼電器接觸器控制電路135
7.1常用低壓電器135 7.1.1開關(guān)與斷路器135 7.1.2主令電器137 7.1.3電磁式接觸器139 7.1.4繼電器139 7.1.5熔斷器143
7.2典型電氣控制線路144 7.2.1三相交流電動機(jī)的啟動控制144 7.2.2三相交流電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制145 7.2.3三相交流電動機(jī)的行程控制147 7.2.4三相交流電動機(jī)的時(shí)間控制148 7.2.5三相交流電動機(jī)的制動控制149
7.3常用電氣控制系統(tǒng)圖151 7.3.1電氣原理圖151 7.3.2電器元件布置圖153 7.3.3電氣安裝接線圖154
思考與練習(xí)155
第8章 Proteus和斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件基礎(chǔ)知識156
8.1Proteus軟件基礎(chǔ)知識156 8.1.1Proteus功能概述156 8.1.2Proteus ISIS的界面及設(shè)置156 8.1.3電路原理圖設(shè)計(jì)及仿真172 8.1.4Proteus ISIS 的庫元件178
8.2斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件基礎(chǔ)知識184 8.2.1斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件簡介184 8.2.2斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件的應(yīng)用模塊186 8.2.3斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件仿真接線實(shí)例191
第2部分電工技能

第9章 電工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)197
9.1實(shí)驗(yàn)一:電路元件伏安特性的測量197 9.1.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?97 9.1.2理論知識197 9.1.3實(shí)驗(yàn)器材198 9.1.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟198 9.1.5Proteus軟件仿真200 9.1.6報(bào)告要求203
9.2實(shí)驗(yàn)二:基爾霍夫定律203 9.2.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?03 9.2.2理論知識203 9.2.3實(shí)驗(yàn)器材204 9.2.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟204 9.2.5Proteus軟件仿真205 9.2.6報(bào)告要求206
9.3實(shí)驗(yàn)三:疊加定理206 9.3.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?06 9.3.2理論知識206 9.3.3實(shí)驗(yàn)器材207 9.3.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟207 9.3.5Proteus軟件仿真209 9.3.6報(bào)告要求210
9.4實(shí)驗(yàn)四:戴維南定理210 9.4.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?10 9.4.2理論知識210 9.4.3實(shí)驗(yàn)器材211 9.4.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟211 9.4.5Proteus軟件仿真213 9.4.6報(bào)告要求214
9.5實(shí)驗(yàn)五:交流電的認(rèn)識215 9.5.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?15 9.5.2理論知識215 9.5.3實(shí)驗(yàn)器材217 9.5.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟217 9.5.5Proteus軟件仿真219 9.5.6報(bào)告要求221
9.6實(shí)驗(yàn)六:日光燈功率因數(shù)的提高221 9.6.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?21 9.6.2理論知識221 9.6.3實(shí)驗(yàn)器材223 9.6.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟223 9.6.5Proteus軟件仿真224 9.6.6報(bào)告要求227
9.7實(shí)驗(yàn)七:三相異步電動機(jī)的長動控制227 9.7.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?27 9.7.2理論知識227 9.7.3實(shí)驗(yàn)器材228 9.7.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和操作步驟229 9.7.5Siwo軟件仿真230 9.7.6報(bào)告要求231
9.8實(shí)驗(yàn)八:三相異步電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制231 9.8.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?31 9.8.2理論知識231 9.8.3實(shí)驗(yàn)器材232 9.8.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和操作步驟233 9.8.5Siwo軟件仿真234 9.8.6報(bào)告要求235


第10章 綜合實(shí)訓(xùn)機(jī)床電氣控制系統(tǒng)安裝和調(diào)試236
10.1機(jī)床電氣控制系統(tǒng)平臺概述236
10.2機(jī)床電氣控制系統(tǒng)平臺元件分析237
10.3機(jī)床電氣控制系統(tǒng)平臺上的控制系統(tǒng)分析245
10.4實(shí)訓(xùn)任務(wù)實(shí)施249

     附錄一常用電工工具及電工儀表的使用與維護(hù)256