电工电子计算手册

随着国民经济的发展和生活水平的提高，人们对电工电子技术学习的热情日益高涨。然而，不论是学生还是社会读者，在学习中普遍感到困惑的一个“瓶颈”就是计算问题。例如，面对各种需要计算的问题，应当依据哪些定律、定理或公式，采用什么方法来计算，它们有何条件限制，怎样扩展应用，计算中应注意哪些问题以及采用什么单位等都是迫切需要解决的问题。这些问题不解决，就会影响对知识的深入理解和将其正确地应用于实际。
应当说，这些问题从现有一些电工电子技术教材、习题集及手册中也能得到解决。然而，从读者掌握计算能力和使用方便的需求考虑，教材中内容阐述嫌繁，习题集里理论指导较少，而一般电工手册中则缺乏计算实例。鉴于此，经过调研并结合多年教学经验，我们编写了这本书。
本书的主要特点是，以掌握和提高电工电子技术的计算能力为宗旨，力求克服上述教材、习题集和手册中各自存在的不足，针对电工电子技术中常遇到的计算问题，根据有关的定律、定理、公式和重要关系，开门见山，明确地给出算法并配例详解，以便读者理论联系实际。全书内容分为直流与交流电路，电磁场与磁路，电测、电机与拖动，供电、照明与安全用电，模拟电子电路，数字电子电路共六章，共计160个专题。全书编排形式新颖，根据各专题的特点，设有内容提要、扩展应用、注意事项、常用单位、计算（或分析、设计）举例、名词解释等栏目（栏目设置依专题特点有所不同），以便读者查找、使用。为了对各章所述计算问题与计算方法预先能有总体性的了解，在每章开头还设有“问题与算法概述”。希望这本书能对读者提高电工与电子技术的计算能力提供有益的帮助。
本书中的计算采用国际单位制（SI），常用的电磁学的量及单位以及空间、时间、周期和力学的量及单位见本书附录中表1～3。
本书由吕砚山（第一、二、三、四章）、杨丽华（第五、六章）编著。全书由吕砚山组织、统稿。原稿承北京化工大学洪纯一教授审阅，并对内容提出了许多宝贵的意见，在此致以衷心的谢意。
本书虽经尽心编著，但限于学识，疏漏或错误之处难免，敬请读者批评指正。

编著者
2003年1月于北京化工大学

本书针对电工电子技术中常遇到的计算问题，采用给出明确的计算方法并配例详解的方式予以阐明，力求使读者能够掌握和提高计算能力。内容包括直流与交流电路，电磁场与磁路，电测、电机与拖动，供电、照明与安全用电，模拟电子电路和数字电子电路，共计160个专题。全书编排形式新颖，设有内容提要、扩展应用、注意事项、常用单位、计算(或分析、设计)举例及名词解释栏目，便于读者查找和使用。

第一篇电工基础
第一章直流与交流电路1
问题与算法概述1
11欧姆定律3
12导体电阻及其温度系数5
13基尔霍夫定律6
14电功率9
15负载由给定电源获得最大功率的条件11
16电阻的等效变换12
17电源的等效变换16
18支路电流法17
19网孔电流法19
110节点电位法20
111弥尔曼定理22
112叠加原理24
113替代定理25
114戴维南定理26
115诺顿定理30
116电桥电路31
117含受控源的电路32
118正弦交流电的三要素、相位差及有效值34
119复数符号法36
120相量图37
121纯R、L、C电路的正弦稳态特性38
122R、L、C串联与并联电路的复数阻抗与复数导纳40
123正弦电路的功率与功率因数42
124并联电容提高功率因数43
125谐振电路44
126互感电路47
127三相电路49
128对称分量法53
129非正弦周期电流及其平均值、有效值56
130非正弦周期电流电路的功率与功率因数59
131非正弦周期电流电路的分析方法60
132双口网络的基本方程与参数62
133双口网络参数的测求65
134双口网络的等效电路66
135过渡过程与换路定律67
136一阶电路与三要素法68
137拉普拉斯变换与运算法72
138卷积积分法求任意激励的响应77
第二章电磁场与磁路80
问题与算法概述80
21库仑定律81
22高斯定理82
23电容的计算84
24极间电阻与电容的关系86
25耐压与绝缘击穿87
26载流导体产生的磁场与右拳法则89
27毕奥沙伐定律90
28安培环路定律92
29电磁感应定律与右掌定则94
210电感的计算95
211磁场对载流导体的作用与左掌定则98
212磁路的欧姆定律101
213磁路的基尔霍夫定律103
214恒定磁通无分支磁路计算105
215恒定磁通有分支磁路计算107
216交变磁通作用下的铁心损耗109
217交变磁通磁路计算110
218交流铁心线圈的等效电路112
219电磁铁的磁路与牵引力计算113
第二篇电工技术应用
第三章电测、电机与拖动115
问题与算法概述115
31测量误差与准确度116
3２直流电流测量与分流电阻计算117
33直流电压测量与分压电阻计算118
34整流式交流电压测量的分压电阻计算119
35三表法测单相交流功率121
36二瓦计法测量三相功率122
37三表法测电路元件参数124
38变压器的容量及变压、变流比125
39变压器的基本电磁关系127
310变压器的等效电路128
311变压器参数的测定130
312变压器的运行性能132
313三相异步电动机的转速与转差率134
314三相异步电动机的基本电磁关系134
315三相异步电动机的等效电路135
316三相异步电动机的参数测定137
317三相异步电动机的电磁转矩与机械特性139
318三相异步电动机的功率、损耗与效率141
319根据给定数据计算三相异步电动机的参数142
320三相线绕式异步电动机转子启动电阻计算143
321三相线绕式异步电动机转子调速及制动电阻计算145
322三相同步电动机的速度特性与基本电磁关系147
323三相同步电动机的功率平衡关系148
324三相同步电动机的功角特性149
325直流电机的感应电动势和电磁转矩149
326直流发电机的功率、转矩、电压平衡关系150
327直流电动机的功率、转矩、电压平衡关系152
328他励和并励直流电动机的工作特性154
329串励直流电动机的工作特性155
330直流电动机的启动电阻计算156
331直流电动机的调速计算157
332直流电动机的制动电阻计算159
333连续工作制电动机的容量选择161
334短时工作制电动机的容量选择163
335重复短时工作制电动机的容量选择165
第四章供电、照明与安全用电167
问题与算法概述167
41按需要系数法确定计算负荷168
42按二项式系数法确定计算负荷170
43无功功率补偿及补偿后的负荷计算172
44尖峰电流计算174
45按发热条件选择导线截面174
46按经济电流密度选择导线截面178
47按电压损失选择导线截面179
48电气照明的照度计算182
49照明线路的导线截面选择186
410保护接地与保护接零的作用186
411漏电保护器的动作电流与时间选择190
412避雷针的保护范围计算191
第三篇电子电路
第五章模拟电子电路192
问题与算法概述192
51半导体二极管的等效电路分析法193
52单相半波整流电路196
53单相全波整流电路198
54单相桥式整流电路199
55单相倍压整流电路200
56三相半波整流电路201
57三相桥式整流电路202
58单相半波可控整流电路203
59单相全波可控整流电路205
510单相全控桥式整流电路207
511电容滤波电路207
512稳压管稳压电路210
513具有放大环节的串联型稳压电路211
514集成三端稳压器的应用213
515三极管三种工作状态的判别215
516共射极基本放大电路216
517射极偏置电路218
518共集电极电路221
519共基极电路222
520场效应管的直流偏置电路224
521共源极场效应管放大电路226
522共漏极场效应管放大电路227
523阻容耦合两级放大电路228
524复合管放大电路231
525互补对称功率放大电路233
526差分式放大电路236
527负反馈放大电路240
528基本运算电路245
529对数和指数运算电路249
530模拟乘法器的应用251
531有源滤波电路253
532RC正弦波振荡电路258
533LC正弦波振荡电路260
534方波和矩形波发生电路264
535三角波发生电路265
536锯齿波发生电路266
第六章数字电子电路269
问题与算法概述269
61常用数制及相互转换269
62逻辑函数的两种标准形式272
63逻辑函数的公式化简法274
64逻辑函数的卡诺图化简法276
65组合逻辑电路的分析278
66组合逻辑电路的设计279
67组合逻辑电路的MSI设计282
68用加法器实现减法运算284
69时序逻辑电路的分析284
610同步时序逻辑电路的设计288
611移位寄存器的设计291
612异步二进制计数器的设计293
613同步二进制计数器的设计295
614任意进制同步计数器的设计298
615反馈归零法实现任意进制计数器300
616反馈置数法实现任意进制计数器303
617555定时器的应用306
618D/A转换器及应用309
619A/D转换的基本定理312
620A/D转换器313
附录318