電路原理與電機控制

成書過程

修訂過程

該教材是為機電專類生學習電路、電機控制課程而編寫的。根據對機電類學生的教學要求，在教材編寫中，對傳統的教材內容做了精選，將學生最需要的基礎知識和本課程的核心內容部分都做了一洪元記定的加深或擴寒艱坑充。

該教材由華中科技大學電工學課程組編寫，其中張鄂亮編寫了第1、5、8章，李群編寫了第2、3章，李承編寫了第4、9、12章，徐安靜編寫了第6章，林紅編寫了第7、10章，張浩編寫了第11章，周鑫霞編寫了第13章。李承、徐安靜任主編，並負責全書統稿。

出版工作

2014年12月1日，該教材由清華大學出版社出版。

出版社工作人員

責任編輯	封面設計	責任校對	責任印製
盛東亮	李召霞	李建莊	沈露

內容簡介

該教材分為上、下兩篇共13章，分別介紹了電路與電機控制兩部分基本內容。電路部分主要內容有，電路基本概念、等效電路、電路的一般分析方法、交流電路分析、三相電路分析、動態電路分析、非正弦電路分析、雙口網路等；電機與控制部分主要內容有，磁路與變壓器、交流異步電動機原理、電動機特性、電動機啟動與制動、交流電動機繼電接觸控制、可程式控制器原理與套用。每章末都有總結以及習題，書末附有部分習題答案。

教材目錄

上篇電路原理

第1章電路的基本概念與基本定律

1.1電路燥驗欠組成與電路模型

1.1.1電路的組成

1.1.2電路模型

1.2電路的基本物理量及其參考方向

1.2.1電流及其參考方向

1.2.2電壓及其參考方向

1.2.3功率與關聯參考方向

1.3電阻元件與歐姆定律

1.3.1線性電阻

1.3.2非線性電阻

1.4獨立電殃舉敬源

1.4.1理想電壓源

1.4.2理想電流源

1.4.3實際電源的電壓源模型與電流源模型

1.5基爾霍夫定律

1.5.1基爾霍夫電流定律(KCL)

1.5.2基爾霍夫電壓定律(KVL)

本章小結

習題

第2章電路中等效的問題

2.1二端網路的連線埠等效

2.2電阻元件的串並聯等效

2.2.1電阻元件的串聯與等效

2.2.2電阻元件的並聯與等效

2.3電源的等效變換

2.3.1電壓源的串聯和並聯

2.3.2電流源的並聯和串聯

2.3.3戴維南電路、諾頓電路及其等效變換

2.4受控電源與二端網路輸入電阻

2.4.1受控電源

2.4.2二端網路的輸入電阻

2.5電路的星形連線與三角形連線的等效變換

2.5.1三端電路的等效概念

2.5.2星形連線與三角形連線電路的等效變換

本章小結

習題

第3章電路的一般分析方法

3.1支路分析法

3.1.1支路分析法的概念

3.1.2支路分析法套用舉例

3.2迴路分析法

3.2.1迴路分析法的概念

3.2.2迴路分析法套用舉例

3.3節點分析法

3.3.1節點雅套駝您分析法的概念

3.3.2節點分析法套用舉例

*3.4電路拓撲的概念

3.4.1圖的基本概念

3.4.2有向圖關聯關係的矩陣表示

*3.5割集分析法

本章小結

習題

第4章線性電路的基本定理

4.1替代定理

4.1.1替代定理內容

4.1.2替代定理舉例

4.2疊加定理

4.2.1疊加定理的內容

*4.2.2電路的幾個線性關係

4.3戴維南定理與諾頓定理

4.3.1戴維南定理

4.3.2諾頓定理

4.3.3最大功率傳輸

*4.4特勒根定理

4.4.1特勒根定理

4.4.2特勒根定理套用舉例

4.5互易定理

4.5.1網路的互易性

4.5.2互易定理

4.5.3套用舉例

本章小結

習題

第5章電路的暫態過程分析

5.1電容元件與電感元件

5.1.1電容元件

5.1.2電感元件

5.2換路定則與電壓和電流初值的確定

5.2.1換路與換路定則

5.2.2電路中電壓與電流初始值的確定

5.3一階電路的零輸入回響

5.3.1一階RC電路的零輸入回響

5.3.2一階RL電路的零輸入回響

5.4一階電路的零狀態回響

5.4.1一階RC電路的零狀態回響

5.4.2一階RL電路的零狀態回響

5.5一階電路的全回響與三要素法

5.5.1一階電路的全回響

5.5.2一階電路屑墊碑頁分析的三要素法

*5.6階躍函式與一階電路的階躍回響

5.6.1階躍函式的概念與套用

5.6.2一階電路的單位階躍回響

5.6.3RC電路對矩形脈衝的回響

*5.7衝激函式與一階電路的衝激回響

5.7.1衝激函式的概念

5.7.2一階電路的衝激回響

*5.8二階電路的零輸入回響

本章小結

習題

第6章正弦穩態電路分析

6.1正弦量的概念

6.1.1正弦量的三要素

6.1.2正弦量的相位差

6.2正弦量的相量表示

6.2.1複數的四種形式

6.2.2正弦量的相量表示

6.3電阻、電感、電容元件電壓電流關係的相量形式

6.3.1電阻元件電壓電流關係的相量形式

6.3.2電感元件電壓電流關係的相量形厚協式

6.3.3電容元件電壓電流關係的相量形式

6.4基本定律的相量形式

6.4.1阻抗與導納及歐姆定律的相量形式

6.4.2基爾霍夫定律的相量形式

6.5相量法分析正弦穩態電路

6.5.1阻抗串並聯的基本公式

6.5.2電阻、電感、電容元件串聯電路的分析

6.5.3電阻、電感、電容元件並聯電路的分析

6.5.4複雜正弦穩態電路的分析

6.6相量圖法分析正弦穩態電路

6.7正弦穩態電路中的功率

6.7.1瞬時功率

6.7.2平均功率

6.7.3無功功率

6.7.4視在功率

6.7.5復功率

6.8功率因數的提高

6.8.1提高功率因數的意義

6.8.2提高功率因數的方法

6.9正弦穩態電路中的諧振

6.9.1串聯諧振

6.9.2並聯諧振

6.10耦合電感

6.10.1互感現象

6.10.2耦合電感及電壓電流關係

6.10.3同名端及其判別

6.10.4耦合係數

6.11耦合電路分析

6.11.1耦合電感的等效處理

6.11.2兩個線圈的串聯

6.11.3兩個線圈的並聯

6.11.4耦合電路分析舉例

本章小結

習題

第7章三相電路

7.1三相電源

7.1.1三相對稱電源

7.1.2三相電源的連線

7.2負載作星形連線的三相電路分析

7.2.1三相四線制系統

7.2.2三相三線制系統

7.3負載作三角形連線的三相電路分析

7.4三相電路的功率

7.4.1三相平均功率、無功功率和視在功率

7.4.2對稱負載的三相功率

7.4.3三相功率的測量

本章小結

習題

第8章非正弦周期電流電路

*8.1非正弦周期量的分解

8.2非正弦周期量的有效值與功率

8.2.1非正弦周期量的有效值

8.2.2非正弦周期量的功率

8.3非正弦周期電流電路的計算

本章小結

習題

*第9章二連線埠網路

9.1二連線埠網路的概念

9.1.1四端網路與二連線埠網路

9.1.2二連線埠網路的幾個概念與連線埠特性

9.2二連線埠網路參數

9.2.1二連線埠網路的阻抗參數

9.2.2二連線埠網路的導納參數

9.2.3二連線埠網路的H混合參數

9.2.4二連線埠網路的T傳輸參數

9.2.5二連線埠網路各參數之間的關係

9.3二連線埠網路的連線

9.3.1二連線埠網路的級聯

9.3.2二連線埠網路的串聯

9.3.3二連線埠網路的並聯

9.4有載二連線埠網路

9.4.1有載二連線埠網路的輸入、輸出阻抗

9.4.2有載二連線埠網路的一般問題分析

本章小結

習題

下篇電機控制

第10章磁路與變壓器

10.1磁路的基本概念

10.1.1磁路中的基本物理量

10.1.2磁性材料的基本特性

10.2磁路的基本定理

10.2.1磁路的歐姆定律

10.2.2磁路中的基爾霍夫定律

10.3交流鐵心線圈電路

10.3.1電磁關係和電壓電流關係

10.3.2電磁功率損耗

10.3.3等效電路

10.4變壓器

10.4.1變壓器的工作原理

10.4.2變壓器的三種變換關係

10.4.3變壓器的外特性

10.4.4變壓器的損耗與效率

10.5電磁鐵

10.5.1直流電磁鐵

10.5.2交流電磁鐵

本章小結

習題

第11章交流異步電動機

11.1三相異步電動機的工作原理

11.1.1三相異步電動機的組成

11.1.2三相異步電動機轉動原理

11.2三相異步電動機的電路分析

11.2.1定子電路分析

11.2.2轉子電路分析

11.3三相異步電動機的轉矩與機械特性

11.3.1電磁轉矩

11.3.2機械特性

11.4三相異步電動機的起動

11.4.1起動特性

11.4.2常用起動方法

11.5三相異步電動機的調速與制動

11.5.1異步電動機調速的實現

11.5.2幾種常用的調速方法

11.5.3異步電動機的制動原理

11.5.4幾種常用的制動方法

11.6三相異步電動機的銘牌數據與選擇

11.6.1三相異步電動機的基本參數

11.6.2異步電動機的選擇

11.7單相異步電動機

11.7.1單相脈動磁場

11.7.2電容分相式單相異步機

11.7.3罩極式異步電動機

本章小結

習題

第12章繼電器接觸器控制

12.1常用控制電器

12.1.1按鈕

12.1.2組合開關

12.1.3閘刀開關

12.1.4行程開關

12.1.5交流接觸器

12.1.6中間繼電器

12.1.7時間繼電器

12.1.8熱繼電器

12.1.9熔斷器

12.1.10自動空氣斷路器

12.2異步電動機的繼電接觸控制電路

12.2.1電氣原理圖

12.2.2異步電動機單向直接啟動控制

12.2.3異步電動機正反轉的控制線路

12.2.4行程控制

12.2.5時間控制

*12.3套用舉例

12.3.1三台電動機順序啟動

12.3.2小型起重設備的控制線路

12.3.3工具機潤滑定時給油自動控制

本章小結

習題

第13章可程式控制器

13.1可程式控制器的基本結構和工作原理

13.1.1可程式控制器的基本結構

13.1.2可程式控制器的工作原理

13.1.3可程式控制器的功能特點

13.2可程式控制器內部的主要部件

13.2.1輸入(X)與輸出(Y)繼電器

13.2.2輔助繼電器(M)

13.2.3定時器(T)

13.2.4計數器(C)

13.2.5數據暫存器(D)

13.2.6狀態繼電器(S)

13.3可程式控制器的指令系統

13.3.1PLC的指令系統

13.3.2使用可程式控制器的注意事項

13.4可程式控制器的套用

13.4.1三相異步電動機基本控制線路

13.4.2步進梯形圖指令與狀態轉移圖

13.4.3利用PLC實現生產過程控制的步驟

本章小結

習題

部分習題答案

參考文獻

（註：目錄排版順序為從左列至右列）

教學資源

配套教材

《電路原理與電機控制》有配套教材——《電路原理學習指導》。

書名	書號	出版社	出版時間	作者
《電路原理學習指導》	9787302454595	清華大學出版社	2017.02.01	王璐、李樹才、李承

課程資源

《電路原理與電機控制》提供有PPT電子教案。

教材特色

（1）加強了對電路原理的論述，對電路基本原理及其分析設計有更多的描述。

（2）精簡了電機理論的的內容，突出了異步電機及其套用，討論了電機傳動及其控制的方法與實現。

（3）考慮到實際工程控制，增加了PLC原理與套用的內容，以便不同專業選擇性學習。

作者簡介

李承，博士，華中科技大學電氣與電子工程學院教授，湖北電工技術學會常務理事，教育部高等學校實驗教學指導委員會委員。從事電網路理論、電子技術、電力電子控制技術、神經網路套用等方面的教學與研究工作。

徐安靜，華中科技大學電氣與電子工程學院副教授，從事電路理論、電子技術及單片機套用等方向的研究與教學工作。為本科生講授“電路理論”“模擬電子技術”“數字電子技術”“電工技術”“電子技術”“單片機原理與套用”等課程。

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