电工与电子技术总结.ppt

电路及其分析方法单元总结,第一章,一、基本要求,1.了解电路模型及理想电路元件的意义；,2.理解电压、电流参考方向的意义；,3.了解电源的有载工作、开路与短路状态，并能理解电功率和额定值的意义；,5.理解基尔霍夫定律并能正确应用；,6.掌握用支路电流法、叠加原理、戴维宁定理分析电路的方法；,7.了解实际电源的两种模型及其等效变换；,4.掌握R、L、C电路元件的伏安关系；,本章虽然是以直流电路为研究对象，介绍电路的基本概念、基本定律和一些分析方法，但所涉及的原理和方法稍加扩展便可应用于以后的章节，所以这些内容是学习本门课程的基础。,二、本章小结,1.电路的基本概念,电路的基本概念包括电路的作用与组成、电路的状态、电路模型、电压电流的参考方向、电位的概念及其计算等。,(1)电路模型,用理想电路元件组成的电路称为实际电路的电路模型。所谓理想电路元件是指即在一定条件下突出其主要的电磁性质，而忽略其次要因素。,(2)电压、电流的参考方向,在计算和分析电路时，必须任意选定某一方向为电压、电流的参考方向，或称正方向。当选择的正方向与其实际方向一致时则电压或电流为正值；反之，则为负值。,注意：参考方向选定之后，电压、电流的正、负才有意义；在讨论某个元件的电压、电流关系时，常采用关联参考方向。,(3)电路中电位的概念,由于电路中某一点的电位是指由这一点到参考点的电压，所以电路电位的计算与电压的计算并无本质的区别。但要注意电路中某一点的电位与参考点的选取有关，而电路中某两点之间的电压则与参考点无关。,(4)电源的工作状态、开路与短路,学习时注意理解三种状态的特点及判断电路中某一元件处于电源状态还是负载状态。,(4)电源的工作状态、开路与短路,负载的大小和增减是指负载消耗的功率的大小和增减，不要误解为负载电阻阻值的大小和增减。,在一个完整的电路中，产生的功率与消耗的功率的相等。,额定值表示电气设备正常的工作条件和工作能力，使用时应遵照额定值的规定，以免出现不正常的情况甚至发生事故。,基尔霍夫定律适用于由各种不同元件构成的电路中任一瞬时、任何波形的电压和电流。,2.基尔霍夫定律,(1)基尔霍夫电流定律(KCL)，即I=0，它反映了电路中某一结各支路电流间互相制约的关系。,KCL通常应用于结点，也可以推广应用到假设的封闭面。,(2)基尔霍夫电流定律(KVL)，即U=0，它反映了某一回路中各段电压间互相制约的关系。,KVL除应用于闭合回路外，也可以推广应用到假想的闭合回路。,3.理想电路元件,理想电源元件,理想无源元件,理想电压源,理想电流源,电阻R,电感L,电容C,学习这部分内容要注意掌握每一种元件的定义及其两端的电压、电流关系。,(1)理想电压源(恒压源),特点：输出电压U是由它本身确定的定值，而输出电流I是任意的，是由输出电压和外电路决定。,注意：与理想电压源并联的元件，其两端的电压等于理想电压源的电压。,特点：输出电流I是由它本身确定的定值，而输出电压U是任意的，是由输出电流和外电路决定。,注意：与理想电流源串联的元件，其电流等于理想电流源的电流。,(2)理想电流源(恒流源),(3)无源元件R、L、C,在电压、电流参考方向一致的前提下，R、L、C两端的电压、电流关系分别为,R是耗能元件,(3)无源元件R、L、C,u=Ri,L是储能元件,C是储能元件,由于电路是由各种元件以一定的联接方式组成的，每一个元件要遵循它两端的电压电流关系伏安关系，而与结点相联的各条支路电流及回路中各部分电压分别受(KCL)和(KVL)的约束。因此，基尔霍夫定律和元件的伏安关系是分析电路的依据。,4.电路分析方法,分析电路的方法有支路电流法、叠加原理、戴维宁定理等。,在计算电路时选用哪一种方法应视要求解的问题及电路具体结构和参数。,支路电流法是以支路电流(电压)为求解对象，直接应用KCL和KVL列出所需方程组，而后解出各支路电流(电压)。它是计算复杂电路最基本的方法。但是，当电路中支路数较多时，联立求解的方程数也就较多，因此计算过程一般繁。所以只有当电路不是特别复杂而且又要求出所有支路电流(或电压)时，才采用支路电流法。,(1)支路电流法,*确定支路数b，假定各支路电流的参考方向；,*应用KCL对结点A列方程,对于有n个结点的电路，只能列出(n1)个独立的KCL方程式。,*应用KVL列出余下的b(n1)方程；,*解方程组，求解出各支路电流。,用支路电流法解题的步骤,在多个电源共同作用的线性电路中，某一支路的电压(电流)等于每个电源单独作用，在该支路上所产生的电压(电流)的代数和。,(2)叠加原理,计算功率时不能应用叠加原理。在叠加过程中当电压源不作用时应视其短路，而电流源不作用时则应视其开路。但电源内阻仍需保留。,注意,在应用叠加原理计算复杂电路时，由于每个电源单独作用在电路中，因此使得电路较为简单。但当原电路中电源数目较多时，计算就变得很繁琐。所以，只有当电路的结构较为特殊时才采用叠加原理来求解。,叠加原理内容,叠加原理的重要性不在于用它计算复杂电路，而在于它是分析线性电路的普遍原理。,任意线性有源二端网络N，可以用一个恒压源与电阻串联的支路等效代替。其中恒压源的电动势等于有源二端网络的开路电压，串联电阻等于有源二端网络所有独立源都不作用时由端钮看进去的等效电阻。,(3)戴维宁定理,戴维宁定理内容：,戴维宁定理是本章的重点之一，但不是难点。戴维宁定理把复杂的二端网络用一个恒压源与电阻串联的支路等效代替，从而使电路的分析得到简化。此法特别适用于只需求解复杂电路中某一支路的电流(电压)，尤其是这一支路的参数经常发生变化的情况。,戴维宁定理只适用于线性电路，但对网络外的电路没有任何限制；等效是对外部电路而言的。,运用戴维宁定理应注意：,E=ISR0,内阻改并联,内阻改串联,电压源与电流源模型的等效变换关系仅对外电路而言，至于电源内部则是不相等的。,注意,(4)电源模型的等效变换,运用电源的电压源与电流模型的等效变换也可以简化电路的计算。,电源模型等效变换的条件如下图：,返回,第二章,正弦交流电路单元总结,单相交流电路部分,一、基本要求,1.理解正弦交流电的三要素、相位差及有效值；,2.掌握正弦交流电的各种表示方法及相互间的关系，理解相量表示法。,3.理解单一参数交流电路中电压与电流的相量关系，掌握简单交流电路的计算方法；,4.掌握有功功率和功率因数的计算，了解瞬时功率、无功功率、视在功率和提高功率因数的经济意义。,5.了解电路中谐振的现象；掌握阻抗串联和阻抗并联的计算。,1.正弦量的三要素,二、单元总结,(1)变化快慢用频率f、周期T和角频率表示，三者之间的关系为,(2)大小用有效值表示。交流电的有效值是从交流电流与直流电流具有相等的热效应观点引出的,正弦交流电的有效值与最大值的关系为,相位是时间函数，用来表示交流电在不同时刻的变化进程。,(3)为初相位，它随计时起点选取的不同而改变，两个同频率正弦量的初相位之差称为相位差。,2.正弦量的表示方法,一个正弦量可以用三角函数式、正弦波形、相量图和相量式四种表示方法。,虽然用三角函数式和正弦波形表示正弦量比较直观，但是进行运算并不方便，所以，相量图或相量表示式是分析计算正弦交流电的主要工具。,相量是表示正弦交流电的复数，正弦交流电是时间的函数，所以二者之间并不相等。,正弦量的相量表示法就是用复数来表示正弦量。,注意：,只有正弦波形的电压、电流才能用相量表示，只有同频率的正弦交流电才能进行相量运算。,3.R、L、C单一参数的交流电路,任何复杂的交流电路都是由R、L、C以不同的联接方式组成的，所以掌握它们在交流电路中的电压、电流关系是非常重要的。,R、L、C交流电路的主要结论,功率,有功功率,无功功率,P=UI(W),Q=0,P=0,P=0,Q=UI(var),Q=UI(var),式中XL=L,XC=1/C,R,L,C,电压电流关系,频率,相位,有效值,相量式,一般关系式,U=iR,相同,相同,相同,同相,u超前i90,u滞后i90,U=IR,U=IXC,U=IXL,相量图,复阻抗,Z=R,Z=jXL,Z=jXC,设电压电流参考方向相同,R、L、C交流电路的主要结论,4.R、L、C串联的交流电路,阻抗模,为电压与电流之间的相位差角,当XLXC，为正，电路中电压超前电流，电路呈电感性；,当XLXC，为负，则电流超前电压，电路呈电容性；,当XL=XC，=0，则电流与电压同相，电路呈电阻性，称电路发生串联谐振。XL=XC是发生谐振的条件，由此得谐振频率,电压与电流相量关系为,阻抗角,串联谐振时，阻抗最小，电容的电压与电感的电压大小相等相位相反。,5.阻抗的串联与并联,阻抗串、并联等效公式与电阻串、并联等效公式形式相同。,两个阻抗串联：,两个阻抗并联：,或,但一般,想一想：什么条件下两阻抗串联,两个阻抗并联,成立？,返回,第三章,三相电路单元总结,一、基本要求,1.掌握三相四线制电路中负载的正确连接，了解中线的作用；,2.掌握对称负载作星形和三角形联接时，线、相电压与线、相电流之间的关系，理解三相电路的有功功率；,3.掌握三相电路中负载作星形和三角形联接时电路参数的计算。,二、单元总结,1、由三相电源供电的电路叫三相电路。当三相电源星形连接有中线时，可提供两种电压，且线电压等于相电压的倍；当三相电源作三角形连接时，其线、相电压相等。,2、三相负载星形连接,三相负载星形连接线、相电流相等。,线电压超前与其相关联的两个相电压中超前相的相电压30o,负载对称及不对称但有中线,不对称且无中线,不确定,线、相电压之间的关系,注意：通常三相不对称负载作星形连接不允许没有中线。,中线的作用是强迫电源的中性点与负载中性点等电位，从而使负载的相电压与电源相电压相等。,(3)三相负载三角形联接,三相负载三角形联接线、相电压相等。,线电流滞后与其相关联的两个相电流中滞后相的相电流30o,负载对称,负载不对称,不确定,线、相电流之间的关系,(4)三相有功功率等于每相功率之和。当三相负载对称时，三相有功功率为,注意：角为负载相电压与相电流的相位差角。,返回,半导体二极管和三极管单元总结,第4章,一、基本要求,二、单元总结,本章主要介绍了两种最常用的半导体器件:半导体二极管和三极管。,1.了解PN结的单向导电性；,2.了解二极管、稳压管和三极管的基本构造，理解它们的工作原理、特性曲线和工作特点，以及主要参数的意义；,3.理解晶体管的电流分配和放大作用；,二极管和三极管的基本结构、工作原理、特性和参数是学习电子技术和分析电子电路必不可少的基础。,4.了解绝缘栅场效应管的基本结构、主要特性及参数。,2.稳压管是一种特殊的面接触型半导体硅二极管，与普通二极管不同的是反向特性曲线比较陡，而且击穿是可逆的。稳压管主要参数有稳定电压UZ、动态电阻rZ、稳定电流IZ等。,3.晶体管有三种工作状态，要使晶体管工作在放大状态，发射结必须正向偏置，而集电结必须反向偏置。饱和：截止：,1.半导体二极管具有单向导电性，当外加正向电压超过死区电压时，电流增大很快，二极管导通；当外加反向电压时，反向电流很小，二极管截止。二极管主要参数有：最大整流电流IOM、反向工作峰值电压URWM和反向峰值电流IRM。,基本放大电路单元总结,第5章,一、基本要求,1.理解共发射极基本放大电路的组成和工作原理，理解分压式偏置放大电路稳定静态工作点的原理，理解射极输出器的基本特点和用途；,2.掌握基本放大电路的静态工作点的估算和微变等效电路分析法及动态参数计算；,3.正确理解基本放大电路动态参数的意义。,二、单元总结,1.共发射极基本交流放大电路,估算静态值:,还可用图解法确定静态值，用图解法确定静态值的步骤是：在晶体管的输出特性曲线上作直流负载线由直流通路求出偏流IB得出静态工作点找出静态值。,一般通过改变RB的阻值来调解静态工作点。,用放大电路的微变等效电路计算Au，ri和ro。,式中,2.分压式偏置放大电路,满足和两个条件，静态工作点才能基本稳定。,可认为VB与晶体管的参数无关，不受温度影响，而仅为RB1和RB2的分压电路所固定。,用微变等效电路计算Au，ri和ro。,式中,3.射极输出器,静态值的计算,用微变等效电路计算Au，ri和ro。,式中,式中,射极输出器的主要特点是：电压放大倍数接近1；输入电阻高；输出电阻低。因此，它常被用作多级放大电路的输入级或输出级。,返回,第七章,直流稳压电源单元总结,一、基本要求:,1.理解单相桥式整流电路的工作原理，掌握其参数计算，能根据负载的要求，选择整流元件；,2.了解滤波电路的工作原理；,3.了解稳压电路的工作原理；,4.了解W7800系列和W7900系列三端集成稳压器的应用。,二、单元总结,1.单相桥式整流电路，在负载电阻上得到的是全波整流电压，负载上输出电压和电流的平均值为,在整流电路中，选择二极管的依据是：,(1)流过二极管的平均电流ID应小于二极管的最大整流电流IOM。,(2)二极管所承受的最高反向电压UDRM应小于二极管的反向工作峰值电压URWM，为了安全起见可使URWM比UDRM大一倍左右。,Uo=0.9U2,2.整流电路所得到的输出电压是单向脉动电压，还要加接滤波器，以改善输出电压的脉动程度。常用的有电容滤波器、电感滤波器、电感电容滤波器等。,3.直流