電工技術(shù)——復(fù)習(xí)剖析.ppt

本章要求 一 理解電壓與電流參考方向的意義 二 理解電路的基本定律并能正確應(yīng)用 三 了解電路的有載工作 開(kāi)路與短路狀態(tài) 理解電功率和額定值的意義 四 會(huì)計(jì)算電路中各點(diǎn)的電位 第1章電路的基本概念與基本定律 1 電路的作用與組成部分 1 電路 電路是電流的通路 是為了某種需要由電工設(shè)備或電路元件按一定方式組合而成 連續(xù)電流的通路必須是閉合的 2 作用 實(shí)現(xiàn)電能的傳輸和轉(zhuǎn)換 傳遞和處理信號(hào) 3 組成 電路由電源 負(fù)載和中間環(huán)節(jié)三個(gè)部分組成 2 電壓和電流的參考方向 1 電壓的方向規(guī)定為高電位端指向低電位端 即為電位降低的方向 U 2 電流的方向規(guī)定為正電荷運(yùn)動(dòng)的方向或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的相反方向 I 單位 A mA A 1 1電路的基本概念 3 電源有載工作 開(kāi)路與短路 1 電源有載工作 2 電源開(kāi)路 1 1電路的基本概念 U IR E R0I P IU EI R0I2 3 電源短路 1 1電路的基本概念 4 電路中電位的概念及計(jì)算 1 電位 電路中某點(diǎn)電位等于該點(diǎn)與參考點(diǎn) 零電位點(diǎn) 之間的電壓 2 計(jì)算 電路中某點(diǎn)電位可通過(guò)求該點(diǎn)與參考點(diǎn)之間的電壓來(lái)得到 1 1電路的基本概念 1 歐姆定律流過(guò)電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比 2 基爾霍夫定律 1 基爾霍夫電流定律 KCL定律 在任一瞬間 流向任一結(jié)點(diǎn)的電流等于流出該結(jié)點(diǎn)的電流 2 基爾霍夫電壓定律 KVL定律 在任一瞬間 沿任一回路循行方向 回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零 1 2電路基本定律 即 入 出 或 0 即 U 0 本章要求 一 掌握支路電流法 電源等值互換法 戴維寧定理法及節(jié)點(diǎn)電壓法 二 疊加原理作為線性電路的一種特性 應(yīng)深刻理解 三 以直流電路為例 掌握幾種常用的電路分析方法 第2章電路的分析方法 1 電阻串并聯(lián)等效交換法 1 電阻的串聯(lián)兩個(gè)串聯(lián)電阻可用一個(gè)等效電阻R來(lái)代替 等效的條件是在同一電壓U的作用下電流I保持不變 等效電阻等于各串聯(lián)電阻之和 即兩個(gè)串聯(lián)電阻上的電壓分別為 分壓 在電壓源下串聯(lián)電阻數(shù)愈多 電路電流愈小 取用功率愈小 2 1等效變換法 R R1 R2 2 1等效變換法 2 電阻的并聯(lián)兩個(gè)并聯(lián)電阻可用一個(gè)等效電阻R來(lái)代替 等效電阻的倒數(shù)等于各個(gè)并聯(lián)電阻的倒數(shù)之和 即兩個(gè)并聯(lián)電阻上的電流分別為 分流 在恒壓源電路中 并聯(lián)電阻不影響原有電阻中的電流 并聯(lián)電阻數(shù)愈多 總電阻愈小 總電流愈大 2 1等效變換法 3 電阻的混聯(lián) 混聯(lián) 電路中各元件串并聯(lián)相交錯(cuò)連接 分析方法 從簡(jiǎn)入手 化繁為簡(jiǎn) 采取分布?xì)w一法 先將單純串聯(lián)電路 或并聯(lián)電路 整理成單一電路 然后逐一歸并成一個(gè)電路 2 電源的兩種模型及其等效變換 1 電壓源模型是電動(dòng)勢(shì)為E的理想電壓源和內(nèi)阻R0串聯(lián)的電路 2 電流源模型是電流為IS的理想電流源和內(nèi)阻R0并聯(lián)的電路 3 電壓源模型和電流源模型的等效關(guān)系只是對(duì)外電路而言 互換前后電源外特性相同 2 1等效變換法 4 電源等效變換的條件為 5 互換前后方向和極性一致 6 與恒壓源串聯(lián)的任何電阻或與恒流源并聯(lián)的任何電阻均可視作它們的內(nèi)阻參與互換 7 理想電壓源 R0 和理想電流源 R0 0 不能作等值互換 8 與恒壓源并聯(lián)的電阻 恒流源或除恒壓源以外的任意支路 在作等值互換時(shí)不起作用 可以去掉 2 1等效變換法 2 1等效變換法 9 與恒流源串聯(lián)的電阻 恒壓源或任何部分電路 在互換時(shí)不起作用 可以去掉 短接 10 用電源等值互換法求解電路時(shí) 應(yīng)至少保留一條支路始終不參與互換 作為外電路存在 求出該支路電流后再放回原電路中求其他支路電流 11 互換前后功率保持平衡 負(fù)載功率保持不變 電源內(nèi)部功率則不相同 2 2支路電流法 這是基于基爾霍夫電流定律及電壓定律對(duì)電路節(jié)點(diǎn)和回路列出方程 方法要點(diǎn) 1 以支路電流為未知量 首先應(yīng)標(biāo)明各支路電流的參考方向 2 用基爾霍夫電流定律對(duì)獨(dú)立節(jié)點(diǎn) n 1 個(gè) 列電流方程式 3 用基爾霍夫電壓定律對(duì)獨(dú)立回路 b n 1 個(gè) 列電壓方程式 2 2支路電流法 獨(dú)立回路的選取原則如下 i 可以網(wǎng)孔為回路 ii 每個(gè)回路應(yīng)包含一個(gè)其他回路中沒(méi)有的 新支路 4 將全部獨(dú)立方程式聯(lián)立求解 可得各支路電流值 5 驗(yàn)算 用非獨(dú)立節(jié)點(diǎn)電流方程驗(yàn)算各支路電路 2 3結(jié)點(diǎn)電壓法 結(jié)點(diǎn)電壓法適用于少結(jié)點(diǎn)多回路的電路 而結(jié)點(diǎn)電壓法只適用于兩結(jié)點(diǎn)的電路 以下為方法要點(diǎn) 1 從二節(jié)點(diǎn)中任意選參考結(jié)點(diǎn) 設(shè)為B 令其電位為零 2 列寫結(jié)點(diǎn)A電位 壓 方程 VA 1 R Is 其中 1 R 是各支路電導(dǎo)之和 但恒流源支路串聯(lián)的電阻不構(gòu)成電導(dǎo) 等于0 不包括在內(nèi) Is是各支路源電流之和 包括電壓源支路的等值源電流 E R 和恒流源支路的源電流Is 凡源電流方向指向結(jié)點(diǎn)A者取正 反之取負(fù) 3 求解各支路電流 用廣義基爾霍夫電壓定律或有源電路歐姆定律求解 4 驗(yàn)算 只能用基爾霍夫電流定律進(jìn)行 2 4疊加原理 疊加性和相似性是線性電路的一個(gè)重要特性 疊加原理是線性電路的基本特性 也是分析線性電路的重要方法之一 原理 由多個(gè)電源作用的線性電路中 任何一條支路的電流等于各個(gè)電源獨(dú)立作用在該支路中產(chǎn)生的電流的代數(shù)和 解題步驟 1 標(biāo)定各支路電流 電壓的參考方向 2 分解電路 將電路分解為各理想電源單獨(dú)作用的分電流 保留所有電阻及一個(gè)理想電源 將其他理想電源除源 理想電壓源短接 理想電流源開(kāi)路 標(biāo)出各分電路中電流的參考方向 可不同于總電路中電流參考方向 視解題方便而定 2 4疊加原理 3 計(jì)算 各分電路中各支路電流 分電路均屬簡(jiǎn)單電路 可用電阻等值變換法及分壓 分流公式求解 各分電路可自行規(guī)定電流 電壓正方向 4 計(jì)算中電壓 電流 疊加合成 求各分電路電流代數(shù)和 凡分電流參考方向與總電流參考方向一致者取加號(hào) 反之取減號(hào) 但保留分電流本身的符號(hào) 注意 功率與電流平方成正比 不是線性關(guān)系 所以功率不能疊加 1 二端網(wǎng)絡(luò)具有兩個(gè)線端的部分電路稱為二端網(wǎng)絡(luò) 或稱單 網(wǎng)絡(luò) 二端網(wǎng)絡(luò)分無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)和有源二端網(wǎng)絡(luò) 分別用N0和N表示 2 戴維寧定理任何一個(gè)有源二端線性網(wǎng)絡(luò)都可以用一個(gè)電動(dòng)勢(shì)為E的理想電壓源和內(nèi)阻R0串聯(lián)的電源來(lái)等效代替 源電壓US 或電動(dòng)勢(shì)E 就是有源二端口網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓U0 內(nèi)阻R0等于該二端網(wǎng)絡(luò)除去電源后的無(wú)源網(wǎng)絡(luò)的等效電阻 或稱輸入電阻 除源 指將理想電壓源 或電動(dòng)勢(shì) 短接 理想電流源開(kāi)路 2 5等值電源法 解題方法要點(diǎn) 1 當(dāng)一個(gè)復(fù)雜電路只須求解其中一條支路的電流或電壓時(shí) 可將此支路斷開(kāi)去掉 而將剩余部分電路看作一個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò) 2 應(yīng)用戴維寧定理 首先求該二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓U0 則US U0 3 將上述有源二端網(wǎng)絡(luò)除源 求所得無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)的等值電路Ri 則R0 Ri 4 用US和R0串聯(lián)組成等值電壓源 接在待求支路兩端 形成單回路簡(jiǎn)單電路 求出其中電流或電壓 即為所求 5 適用范圍 對(duì)于一個(gè)具有多節(jié)點(diǎn)和多支路的復(fù)雜電路 只求一條支路的電流或電壓 2 5等值電源法 3 諾頓定理定理任何一個(gè)有源二端線性網(wǎng)路可以等值為一個(gè)電流源 電流源的源電流Is等于該二端網(wǎng)路端口短路時(shí)的短路電流 內(nèi)阻R0也等于該二端網(wǎng)路除源后的無(wú)源二端網(wǎng)路的等值電阻 解題方法要點(diǎn) 1 當(dāng)一個(gè)復(fù)雜電路只求其中一個(gè)支路的電流或電壓時(shí) 可將該支路去掉 剩余部分看成一個(gè)有源二端網(wǎng)路 2 將該二端網(wǎng)路端口短接 求短路電流Is 即為等值電流源的源電流 3 將二端網(wǎng)路除源 求所得無(wú)源二端網(wǎng)路的等值電阻R0 即為等值電流源的內(nèi)阻 4 將Is與R0并聯(lián)后接到待求支路兩端 用分流公式求出待求支路電流即為題目所求 2 5等值電源法 2 5等值電源法 4 用開(kāi)路 短路法求除源二端網(wǎng)路等值電阻R0對(duì)某些較復(fù)雜的除源二端網(wǎng)路 往往不能用電阻串 并聯(lián)等效變換法求出其等值電阻R0 根據(jù)電壓源與電流源等值關(guān)系則有R0 Us Is因此 可先用開(kāi)路法求出有源二端網(wǎng)路的開(kāi)路電壓U0 再用短路法求出有源二端網(wǎng)路的短路電流Is 那么等值電阻R0 Us Is U0 Is 本章要求 一 掌握正弦交流電量的基本概念及其相量表示方法 理解基爾霍夫定律和元件的電壓電流關(guān)系的相量形式 二 了解正弦電路中的各種功率的概念 三 會(huì)用相量法分析計(jì)算正弦交流電路 第3章正弦交流電路 3 1本章知識(shí)要點(diǎn)3 1 1電阻元件 電感元件與電容元件1 電阻元件 1 參數(shù) R u I 2 作用 阻礙電流 耗能2 電感元件 1 參數(shù) L N I 2 電感元件上的電壓 U Ldi dt恒流時(shí) 視作短路 3 電感元件上存儲(chǔ)的能量 W 1 2Li23 電容元件 1 參數(shù) C q u 2 電容元件上的電流 i Cdu dt 3 電容元件上的電能 W 1 2Cu2 3 1正弦交流電及其表示方法 1 正弦交流電及其參考方向定義 大小和方向隨時(shí)間按正弦函數(shù)規(guī)律變化的電流或電壓 正弦交流電的參考方向 也稱正方向 是其正半周的實(shí)際方向 2 正弦交流電的三要素頻率 幅值和初相位是確定正弦量的三要素 周期與頻率 正弦量交變一次所需要的時(shí)間T為周期 頻率 單位 角頻率 每秒變化的弧度 2 幅值或最大值 用表示 有效值 瞬時(shí)值 3 相位 正弦量的相位角相位差 兩個(gè)同頻率的正弦量的相位之差等于初相位之差 例如 3 2交流電路元件的基本關(guān)系 1 電阻元件 1 參數(shù) R u I 2 作用 阻礙電流 耗能2 電感元件 1 參數(shù) L N I 2 電感元件上的電壓 U Ldi dt恒流時(shí) 視作短路 3 電感元件上存儲(chǔ)的能量 W 1 2Li23 電容元件 1 參數(shù) C q u 2 電容元件上的電流 i Cdu dt 3 電容元件上的電能 W 1 2Cu2 單一參數(shù)電路中的基本關(guān)系 3 3單一參數(shù)正弦交流電路的基本關(guān)系 單一參數(shù)正弦交流電路的分析計(jì)算小結(jié) 電路參數(shù) 電路圖 正方向 復(fù)數(shù)阻抗 電壓 電流關(guān)系 瞬時(shí)值 有效值 相量圖 相量式 功率 有功功率 無(wú)功功率 R i u 設(shè) 則 u i同相 0 L C 設(shè) 則 則 u領(lǐng)先i90 0 0 基本關(guān)系 i u i u 設(shè) u落后i90 3 4RLC串聯(lián)的交流電路分析 1 瞬時(shí)值關(guān)系 設(shè) 則 根據(jù)KVL可得 2 相量關(guān)系 則 3 4RLC串聯(lián)的交流電路分析 3 4RLC串聯(lián)的交流電路分析 令 則 復(fù)阻抗 阻抗模 阻抗角 電路參數(shù)與電路性質(zhì)的關(guān)系 3 4RLC串聯(lián)的交流電路分析 3 4RLC串聯(lián)的交流電路分析 3 有效值關(guān)系 3 4RLC串聯(lián)的交流電路分析 4 功率關(guān)系瞬時(shí)功率 平均功率 有功功率 無(wú)功功率 視在功率 j sin UI cos 稱為功率因數(shù) 用來(lái)衡量對(duì)電源的利用程度 1 阻抗的串聯(lián) 通式 3 5阻抗的串聯(lián)與并聯(lián) 2 阻抗并聯(lián) 通式 3 5阻抗的串聯(lián)與并聯(lián) 3 6功率因數(shù)的提高 1功率因數(shù)為cos2cos 1時(shí) 會(huì)出現(xiàn)無(wú)功功率 引起下列問(wèn)題 發(fā)電設(shè)備的容量不能充分利用 增加線路和發(fā)電機(jī)繞組的功率損耗 3提高功率因數(shù)的方法要求 保持負(fù)載工作狀態(tài)不變 方法 并聯(lián)電容器 本章要求 一 搞清對(duì)稱三相負(fù)載Y和 聯(lián)接時(shí)相線電壓 相線電流關(guān)系 二 掌握三相四線制供電系統(tǒng)中單相及三相負(fù)載的正確聯(lián)接方法 理解中線的作用 三 掌握對(duì)稱三相電路電壓 電流及功率的計(jì)算 第4章三相電路 3 1三相電壓 1 三個(gè)頻率相同 幅值相等但相位互相差120o的三個(gè)正弦電動(dòng)勢(shì)組成的電源稱為三相電源 2 三相電源的星形聯(lián)接 3 1三相電壓 2 三相電源的星形聯(lián)接令從而得到 3 2負(fù)載星形聯(lián)接的三相電路 中線電流 3 2負(fù)載星形聯(lián)接的三相電路 1 負(fù)載對(duì)稱時(shí) 2 負(fù)載不對(duì)稱時(shí) 3 負(fù)載不對(duì)稱且無(wú)中線時(shí) 由結(jié)點(diǎn)電壓法得負(fù)載電壓為各相電流為此時(shí)電源無(wú)法正常工作 需要接上中線 3 3負(fù)載三角形聯(lián)接的三相電路 3 3負(fù)載三角形聯(lián)接的三相電路 負(fù)載對(duì)稱時(shí) 線電流也對(duì)稱 滯后相電流30o 且有 3 4三相功率 總功率 負(fù)載對(duì)稱時(shí) 2 無(wú)功功率3 視在功率 本章要求 一 掌握支路電流法 電源等值互換法 戴維寧定理法及節(jié)點(diǎn)電壓法 二 疊加原理作為線性電路的一種特性 應(yīng)深刻理解 三 以直流電路為例 掌握幾種常用的電路分析方法 第6章電路的暫態(tài)分析 3 1本章知識(shí)要點(diǎn)3 1 1電阻元件 電感元件與電容元件1 電阻元件 1 參數(shù) R u I 2 作用 阻礙電流 耗能2 電感元件 1 參數(shù) L N I 2 電感元件上的電壓 U Ldi dt恒流時(shí) 視作短路 3 電感元件上存儲(chǔ)的能量 W 1 2Li23 電容元件 1 參數(shù) C q u 2 電容元件上的電流 i Cdu dt 3 電容元件上的電能 W 1 2Cu2 3 1 2換路原則1電感元件中的電流iL不能躍變 iL 0 iL 0 2電容元件上的電壓不能躍變uC 0 uC 0 3 1 3RC電路的響應(yīng)1RC電路的零輸入響應(yīng)實(shí)際上就是電容放電過(guò)程uC U0 e t iC U0 R e t U0 uC 0 uC 0 RC2RC電路的零狀態(tài)響應(yīng)實(shí)質(zhì)上是電容器的充電過(guò)程 uC U 1 e t iC U R e t U為換路后的電路除去電容后所得有源二端網(wǎng)路的等效電源電壓 R為等效電壓源的內(nèi)阻 RC 3RC電路的全響應(yīng)指電源激勵(lì)和電容元件的初始儲(chǔ)能均不為零時(shí)電路的響應(yīng)uC U U0 U e t 或uC U0e t U U0 U e t 3 1 2換路原則1電感元件中的電流iL不能躍變 iL 0 iL 0 2電容元件上的電壓不能躍變uC 0 uC 0 3 1 3R