电工电路分析与测试.pdf

高等职业教育精品工程规划教材电子信息类 工业和信息产业职业教育教学指导委员会“十二五”规划教材 电类专业通用 电工电路分析与测试 张明金 主 编 范爱华 肖亚杰 王成琪 副主编 赵成民 主 审 Publishing House of Electronics Industry 北京BEIJING 内 容 简 介 本书根据高职高专培养人才的特点及培养目标，并考虑到目前多数高职高专院校采用项目化、理实一体化、任务驱动等教学方法的改革，以工作任务引领的方式将相关知识点融入完成工作任务所必需的工作项目中，使学生掌握必要的基本理论知识，并使学生的实践能力、职业技能、分析问题和解决问题的能力不断提高。本书共 6 个项目：直流电路的分析与测试、正弦交流电路的分析与测试、线性电路的过渡过程分析与测试、非正弦周期电流电路的分析与测试、变压器的认识与使用、交流电动机的认知及电气控制线路的装配。本书总学时为 6070 学时。对于电气自动化技术、机电一体化技术专业，由于后续开设电机与电气控制技术课程，所以可以选学项目 1 到项目 4 及项目 5 的任务 1 等内容；对其他电类专业可根据专业人才培养方案中的课程设置情况选取适合的相关教学内容。本书可作为高等职业院校、高等专科学校、成人高校的电类专业教材，也可供工程技术人员参考。未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有，侵权必究。图书在版编目(CIP)数据 电工电路分析与测试/张明金主编.北京：电子工业出版社，2012.7 高等职业教育精品工程规划教材.电子信息类 ISBN 978-7-121-17363-9.电.张.电路分析高等职业教育教材电路测试高等职业教育教材.TM13 中国版本图书馆 CIP 数据核字(2012)第 125197 号 责任编辑：郭乃明 印 刷：装 订：出版发行：电子工业出版社 北京市海淀区万寿路 173 信箱 邮编 100036 开 本：7871 092 1/16 印张：15.5 字数：381 千字 印 次：2012 年 7 月第 1 次印刷 印 数：3 000 册 定价：29.00 元 凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题，请向购买书店调换。若书店售缺，请与本社发行部联系，联系及邮购电话：(010)88254888。质量投诉请发邮件至 ，盗版侵权举报请发邮件至 。服务热线：(010)88258888。前前 言言 本书是根据高职高专人才培养的目标，并考虑到目前多数高职高专院校进行项目化、理实一体化、任务驱动等教学方法的改革，以“工学结合、项目引导、做中学，学中做，学做一体，边学边做一体化”为原则编写的。以工作任务引领的方式将相关知识点融入到完成工作任务所必备的工作项目中，使学生掌握必要的基本理论知识，并使学生的实践能力、职业技能、分析问题和解决问题的能力不断提高。本书是编者将多年的高职高专的教育教学经验，积累和收集的资料整理汇编，在电子工业出版社的组织和大力支持下，编写而成的。本书在编写的过程中，本着“精选内容，打好基础，培养能力”的精神，力求讲清基本概念，精选有助于建立概念、掌握方法、联系实际应用的例题和习题。各项目分成若干个任务，各任务以任务内容、任务目标、任务实施(包含：现象观察或知识先导、知识链接、应用举例、实践操作、问题研讨)为主线而编写，每个项目附有项目小结和习题。本书由徐州工业职业技术学院张明金担任主编，负责制定了编写大纲。扬州工业职业技术学院范爱华、徐州工业职业技术学院肖亚杰、徐州经贸高等职业学校王成琪担任副主编。其中项目 1、2 由张明金老师编写，项目 3、4 由肖亚杰老师编写，项目 5 由王成琪老师编写，项目 6 由范爱华老师编写。全书由张明金老师统稿。本书由徐工轮胎集团有限公司赵成民高级工程师担任主审，他对本书的书稿进行了认真仔细地审阅，提出了许多宝贵的意见，在此表示衷心的感谢。本书编写过程中，得到了编者所在学校的各级领导及同事们的大力支持与帮助，在此表示感谢。同时对书后所列参考文献的各位作者表示深深的谢意。由于“项目式”课程是一种全新的教学形式，多数高职高专院校都处于不断实践、完善的过程中，加之编者水平所限，书中不妥之处在所难免，在取材新颖和实用性等方面定有不足，敬请各位读者提出宝贵意见，在此表示衷心的感谢。编 者 2012 年 4 月 V目目 录录 项目 1 直流电路分析与测试.(1)任务 1.1 电路基本知识及直流电压、电流的测试.(2)1.1.1 电路和电路模型.(2)1.1.2 电路中的物理量及其测试.(4)1.1.3 电路的三种工作状态.(10)1.1.4 基尔霍夫定律及应用.(12)任务 1.2 电路的基本元件及其检测.(15)1.2.1 电阻元件及其检测.(15)1.2.2 电容元件及其检测.(26)1.2.3 电感元件及检测.(31)1.2.4 电源元件.(34)任务 1.3 复杂直流电路的分析与测试.(38)1.3.1 支路电流法及应用.(39)1.3.2 节点电压法及应用.(42)1.3.3 叠加原理及应用.(45)1.3.4 戴维南定理及应用.(48)项目小结.(51)习题.(52)项目 2 正弦交流电路的分析与测试.(58)任务 2.1 正弦交流电路的认识与测试.(59)2.1.1 正交流电的基本知识及交流信号的测试.(59)2.1.2 正弦交流的相量表示及测试.(64)任务 2.2 单一参数正弦交流电路的分析与测试.(68)2.2.1 纯电阻正弦交流电路的分析与测试.(68)2.2.2 纯电感正弦交流电路的分析与测试.(71)2.2.3 纯电容正弦交流电路的分析与测试.(73)任务 2.3 多参数组合的正弦交流电路的分析与测试.(76)2.3.1 RLC 串联正弦交流电路的分析与测试.(76)2.3.2 感性负载与电容器并联电路的分析与测试.(85)任务 2.4 三相正弦交流电路的分析与测试.(94)2.4.1 三相电源的连接及测试.(94)2.4.2 三相负载的连接.(97)VI任务 2.5 安全用电与节约用电常识.(107)2.5.1 安全用电常识.(107)2.5.2 节约用电常识.(115)项目小结.(118)习题.(119)项目 3 线性电路过渡过程分析与测试.(124)任务 3.1 线性电路过渡过程的认识与测试.(124)3.1.1 过渡过程的概念.(126)3.1.2 换路定律.(126)3.1.3 初始值的计算.(127)任务 3.2 一阶线性电路过渡过程的分析与测试.(129)3.2.1 一阶电路的零状态响应.(130)3.2.2 一阶电路的零输入响应.(134)3.2.3 一阶电路的全响应.(137)项目小结.(141)习题.(142)项目 4 非正弦周期电流电路的分析与测试.(145)任务 4.1 非正弦周期电流电路的认识与测试.(145)4.1.1 非正弦周期电量的产生及分解.(146)4.1.2 非正弦周期电流电路中的有效值、平均值和功率.(149)任务 4.2 非正弦周期电流电路的分析计算与测试.(153)项目小结.(158)习题.(159)项目 5 变压器的认识与使用.(161)任务 5.1 磁路的认识与测试.(162)5.1.1 磁路的基本知识.(162)5.1.2 互感与互感电压.(169)5.1.3 绕组的同极性端及测定.(171)5.1.4 互感线圈连接.(172)任务 5.2 变压器的认知与测试.(175)5.2.1 单相变压器的认知.(176)5.2.2 三相变压器的认知.(181)5.2.3 其他用途变压器的认知.(182)任务 5.3 变压器的常见故障及检修方法.(186)5.3.1 变压器的常见故障及检修方法.(186)5.3.2 变压器的正确使用.(188)5.3.3 变压器的维护与检查.(189)VII项目小结.(190)习题.(191)项目 6 交流电动机的认知及电气控制线路的装配.(193)任务 6.1 三相异步电动机的工作原理及特性.(194)6.1.1 三相异步电动机的结构.(195)6.1.2 三相异步电动机的运转原理及额定值.(197)6.1.3 三相异步电动机的电磁转矩和机械特性.(201)任务 6.2 三相异步电动机的使用与测试.(205)6.2.1 三相异步电动机的启动与反转.(205)6.2.2 三相异步电动机的调速.(209)6.2.3 三相异步电动机的制动.(210)任务 6.3 三相异步电动机基本控制线路的分析与装配.(213)6.3.1 常用低压电器的认识.(214)6.3.2 三相异步电动机单向直接启动控制线路的分析与装配.(220)6.3.3 三相异步电动机正、反转控制线路的分析与装配.(224)6.3.4 三相异步电动机 Y-换接降压启动控制线路的分析与装配.(227)任务 6.4 单相异步电动机的认知与使用.(228)6.4.1 单相异步电动机的工作原理.(229)6.4.2 单相异步电动机的启动和反转.(229)6.4.3 单相异步电动机的调速.(232)项目小结.(234)习题.(235)参考文献.(238)1项目 1 1 直流电路分析与测试 1.电路基本知识及直流电压、电流的测试；2.基尔霍夫定律及其验证；3.电路基本元件及其检测；4.电路分析方法及其运用；5.电路定理及其运用。1.了解电路的组成与作用，电路模型的概念。2.正确理解电路中的物理量的意义，电流、电压的正方向和参考正方向的概念及电位的概念；掌握电路中电位、电功率的计算。3.掌握独立电源、电阻、电感、电容元件的伏安关系，了解受控源的概念。4.熟练掌握电阻串联、并联、混联电路的等效变换。5.熟练掌握基尔霍夫定律及用支路电流法求解电路，初步理解并会应用电源等效变换、电阻的“星形三角形”等效变换法、节点电压法、叠加原理、戴维南定理求解复杂电路。1.具有初步的电路图的识读能力及按电路原理图接线的能力；2.会正确使用直流电压表、电流表及万用表进行直流电压、电流测量；3.会识别、测试电阻、电感、电容等元件；4.会用万用表进行直流电路故障的检测。1.熟悉实验室规则及安全操作知识，加强学生思想品德教育，逐步培养学生良好习惯与职业道德，树立正确的价值观；2.加强学生逻辑思维能力的培养，加强学生理论联系实际的意识，逐步培养学生分析问题的能力及主动动手的学习习惯；3.锻炼信息、资料搜集与查找的能力。项 目 内 容 知 识 目 标 能 力 目 标 情 感 目 标 电工电路分析与测试 2 任务 1.1 电路基本知识及直流电压、电流的测试 在人们的生活、生产实践及其他各类活动中，已普遍地使用电能，可以说人们已离不开电能的使用，电路是传输或转换电能不可缺少的“载体”。研究电路和学会分析电路是用电的最基本要求，也是为以后课程学习打下基础的基本要求。本任务学习电路的组成及作用、理想电路元件及电路模型，电路中的物理量，电路的三种工作状态，基尔霍夫定律，简单直流电路的连接与测试。了解电路的组成，电路模型的概念，理解电路中的物理量的意义，电流、电压的正方向和参考正方向的概念；掌握电路中电位、电功率的计算方法；掌握电路三种工作状态的特征；掌握基尔霍夫定律及运用；学会安装简单直流电路；学会使用稳压电源、直流电压表和电流表。1.1.1 电路和电路模型 知识先导 认一认 观察手电筒电路的连接及组成，电路如图 1-1 所示。图 1-1 手电筒电路 知识链接 学一学 1.电路 电路是电流流通的路径，是为实现一定的目的将各种元器件(或电气设备)按一定方式任 务 描 述 任 务 目 标 任 务 实 施 项目 1 直流电路分析与测试 3连接起来的整体。电路一般由电源、负载及中间环节组成。(1)电源 电源是产生电能和电信号的装置，如各种发电机、蓄电池、传感器、稳压电源、信号源等。(2)负载 负载是取用电能并将其转换为其他形式能量的装置，如电灯、电动机、扬声器等。(3)中间环节 中间环节是传输、分配和控制电能或信号的部分，如连接导线、控制电器、保护电器、放大器等。电路的组成不同，其功能也就不同，电路