电工学(少学时)复习重点.ppt

1 电工学复习 2 第1章直流电路 3 了解 电路的作用和组成 电路的通路 开路和短路状态 电路模型的概念 掌握 电位的计算 用支路电流法 叠加定理和等效电源定理分析电路的方法 理解 额定值 负载大小和电功率平衡的概念 参考方向和关联参考方向的意义 理想电阻元件的耗能特性 理想电压源的恒压特性和理想电流源的恒流特性 电路的基尔霍夫定律 基本要求 4 1 7支路电流法 支路电流法的解题步骤 1 确定支路数 在图中标出各支路电流的参考方向 对选定的回路标出回路循行方向 2 应用KCL对结点列出 n 1 个独立的结点电流方程 3 应用KVL对回路列出b n 1 个独立的回路电压方程 通常可取网孔列出 4 联立求解b个方程 求出各支路电流 5 试求各支路电流 支路中含有恒流源 注意 1 当支路中含有恒流源时 若在列KVL方程时 所选回路中不包含恒流源支路 这时 电路中有几条支路含有恒流源 则可少列几个KVL方程 2 若所选回路中包含恒流源支路 则因恒流源两端的电压未知 所以 有一个恒流源就出现一个未知电压 因此 在此种情况下不可少列KVL方程 例题1 7 3 UX 6 1 叠加定理只适用于线性电路 电路参数不随电压 电流的变化而改变 1 8叠加定理 恒压源不起作用 就是将此恒压源用短路代替 恒流源不起作用 就是将此恒流源用开路代替 7 解 8 一 戴维宁定理 1 9等效电源定理 等效电压源的电压 UeS 等于有源二端网络的开路电压 UOC 等效电压源的内阻等于有源二端网络相应无源二端网络的输入电阻 有源网络变无源网络的原则是 电压源短路 电流源断路 9 二 诺顿定理 等效电流源IeS为有源二端网络输出端的短路电流Isc 10 解 11 第三章交流电路 12 1 12 3 1正弦交流电的基本概念 3 2正弦交流电的相量表示法 3 3单一参数交流电路 3 4串联交流电路 3 5并联交流电路 3 6交流电路的功率 3 7电路的功率因数 第3章交流电路 3 8电路中的谐振 3 9非正弦周期信号电路 13 掌握 正弦交流电的相量表示法及其运算 串并联电路中复阻抗 阻抗 阻抗角的计算 串联 并联和简单混联电路的计算方法 功率P Q S的定义及其计算方法 理解 正弦交流电的三要素和各种表示方法 元件RLC在交流电路中的作用 功率因数提高的意义及方法 串并联谐振的条件和特征 基本要求 14 设正弦量 电压的有效值相量 15 注意 1 只有正弦量才能用相量表示 非正弦量不可以 2 只有同频率的正弦量才能画在一张相量图上 不同频率不行 3 相量只是表示正弦量 而不等于正弦量 相量的复数运算 1 加 减运算 2 乘法运算 3 除法运算 旋转因子 j逆时针转90 j顺时针转90 16 电路参数 电路图 参考方向 阻抗 电压 电流关系 瞬时值 有效值 相量图 相量式 功率 有功功率 无功功率 R i u 设 则 u i同相 0 L C 设 则 则 u领先i90 0 0 基本关系 i u i u 设 u落后i90 单一参数正弦交流电路的分析计算小结 17 电路参数与电路性质的关系 阻抗角 18 补充 正弦交流电路的解题步骤 1 根据原电路图画出相量模型图 电路结构不变 相量形式的基尔霍夫定律 相量 复数 形式的欧姆定律 2 根据相量模型列出相量方程式或画相量图 3 用相量法或相量图求解 4 将结果变换成要求的形式 19 阻抗三角形 电压三角形 功率三角形 将电压三角形的有效值同除I得到阻抗三角形 将电压三角形的有效值同乘I得到功率三角形 20 所以提高可使发电设备的容量得以充分利用 所以提高可减小线路和发电机绕组的损耗 必须保证原负载的工作状态不变 即 加至负载上的电压和负载的有功功率不变 在感性负载两端并电容 1 提高功率因数的原则 2 提高功率因数的措施 21 3 8电路中的谐振 谐振 在同时含有L和C的交流电路中 若调节电路的参数或电源的频率 使电压和电流同相 电路呈电阻性 称电路处于谐振状态 此时电路与电源之间不再有能量的交换 0 Q QL QC 0 22 例 如图所示的正弦交流电路中 已知I1 I2 10A U 100V 且 同相 求R XL XC及I 23 1 23 将 3 代入 1 2 得 24 上一页 下一页 返回 25 上一页 下一页 返回 26 上一页 下一页 返回 3 6 2 27 上一页 下一页 返回 28 上一页 下一页 返回 3 8 2 29 上一页 下一页 返回 30 上一页 下一页 返回 31 上一页 下一页 返回 32 第四章供电与用电 33 掌握 三相电源和三相负载的联结方式 对称三相电路中电压 电流和功率的计算 理解 三相电路相序 对称性等基本概念 三相四线制供电系统中中线的作用 不对称三相电路的分析方法和基本结论 基本要求 34 三相交流电源的连接 一 星形接法 线电流等于相电流 相位相同 二 三角形接法 中线的作用 保证星形联结三相不对称负载的相电压对称 35 三相电路计算 36 负载星形接法时的一般计算方法 37 三相功率计算 三相总功率 38 4 1 1某三相同步发电机 三相绕组联结成星形时的线电压为10 5kV 若将它联结成三角形 则线电压是多少 若联结成星形时 L2相绕组的首末端接反了 则三个线电压的有效值U12 U23和U31各是多少 星形联结时UlY 10 5kV 三角形联结时相电压不变 UlD UpY 6 06kV 解 39 L2首末端接反电路图和相量图如图所示 U12 6 06kVU23 6 06kVU31 10 5kV 40 4 2 4有一三相四线制照明电路 相电压为220V 已知三个相的照明灯组分别由34 45 56只白织灯并联组成 每只白织灯的功率都是100W 求三个线电流和中线电流的有效值 由于白织灯为电阻性负载 电压和电流的相位相同 解 41 4 2 5在如图所示三相电路中 R XC XL 25 接于线电压为220V的对称三相电源上 求各相线中的电流 解 负载为不对称三相负载 42 各线电流如下 43 4 3 2某三相负载 额定相电压为220V 每相负载的电阻为4 感抗为3 接于线电压为380V的对称三相电源上 试问该负载应采用什么联结方式 负载的有功功率 无功功率和视在功率 解 星形联结 S 3UPIP 3 220 44V A 29040V A Q 3UPIPsin 3 220 44 0 6var 1742var P 3UPIPcos 3 220 44 0 8W 23232W 44 第5章变压器 45 了解 变压器的磁路和基本结构 绕组同名端的含义 理解 单相和三相变压器的额定值 变压器的三大作用 变压器的功率和损耗 基本要求 46 绕向相同 绕向相反 当电流流入 流出 两个线圈时 若产生的磁通方向相同 则两个流入 或流出 端称为同名端或同极性端 否则 称为异名端或异极性端 5 7绕组的极性 同极性端用 或 表示 三相变压器 三相绕组的首端是一组同名端 末端是另一组同名端 47 2 额定值 额定电压U1N U2N变压器二次侧开路 空载 时 一次 二次侧绕组允许的电压值 额定电流I1N I2N变压器满载运行时 一次 二次侧绕组允许长期流过的最大电流值 48 二 变压器的作用 1 电压变换 结论 改变匝数比 可得到不同的输出电压 变比 匝比 2 电流变换 结论 变压器原 副绕组的电流与匝数成反比 3 阻抗变换 结论 变压器原边的等效负载 为副边所带负载乘以变比的平方 49 三 变压器的功率关系 视在功率 变压器损耗 铜损耗 铁损耗 铁损耗与负载大小无关 若一次绕组电压有效值和频率不变 则铁损耗不变 变压器的效率 一般 95 负载为额定负载的 60 80 时 最大 50 5 4 5某50kV A 6600 220V单相变压器 若忽略电压变化率和空载电流 求 1 负载是220V 40W 功率因数为0 5的440盏日光灯时 变压器一 二次绕组的电流是多少 2 上述负载是否已使变压器满载 若未满载 还能接入多少盏220V 40W 功率因数为1的白炽灯 解 1 变压器的电压比为 变压器输出的有功功率 即日关灯消耗的有功功率为P2 440 40W 17600W忽略电压变化率 则变压器二次绕组电压等于其空载电压220V 故二次绕组电流为 51 忽略空载电流 则变压器一次绕组电流为 2 变压器的二次绕组额定电流为 由于I2 I2N 所以变压器未满载 设接入的白炽灯总功率为P 只要接入白炽灯后总视在功率 或总电流 不超过变压器的容量SN 或额定电流I2N 变压器就不会过载 故 式中Q2为日光灯的无功功率 由于 2 arccos 2 arccos0 5 60oQ2 P2tan 2 17600 tan60ovar 30484var 52 由此可得 22032 4W 因而可装白炽灯数为 53 5 5 1一自耦变压器 一次绕组的匝数N1 1000 接到220V交流电源上 二次绕组的匝数N2 500 接到R 4 XL 3 的感性负载上 忽略漏阻抗压降 求 1 二次侧电压U2 2 输出电流I2 3 输出的有功功率P2 解 2 ZL R jXL 3 j4 5 36 87o 3 P2 RI22 4 222 1936W 54 5 7 1试判断图5 01中各绕组的极性 解 各极性端如图5 2中标注 55 第6章电动机 56 了解 三相异步电动机结构 特性和调速方法 理解 三相异步电动机的工作原理 三相异步电动机的转矩和功率平衡关系 三相异步电动机三种状态的意义 基本要求 掌握 三相异步电动机改变转子转向的方法 三相异步电动机的启动方法 三相异步电动机铭牌的意义及其计算 57 三 转矩和功率平衡 转矩平衡方程式 T T0 TL 电磁转矩 空载转矩 负载转矩 输出转矩 T2 T T0 稳定运行 T2 TL 满载时 T T2 TL 输出机械功率 输入有功功率 功率损耗 P P1 P2 PCu PFe PMe 铜损耗 铁损耗 机械损耗 效率 58 临界转差率 电动机在额定负载时的转矩 1 额定状态 额定转矩TN 三个工作状态 三个重要转矩 电机带动最大负载的能力 2 临界状态 最大转矩TM 电动机起动时的转矩 Ts体现了电动机带载起动的能力 若Ts T2电机能起动 否则不能起动 3 起动状态 起动转矩Ts 59 三相异步电动机型号Y132S 6功率3kW频率50Hz电压380V电流7 2A联结Y转速960r min功率因数0 76绝缘等级B 三相异步电动机的铭牌数据意义及计算 3 联结方式 定子三相绕组的联接方法 4 额定电压UN UN 380V 额定电流IN IN 7 2A定子绕组在指定接法下应加的线电压 线电流 6 额定频率 fN fN 50Hz电动机正常工作时 定子绕组所接交流电压的频率 7 额定功率PN PN 3kW 电机在额定运行时转轴上输出的功率 其中P1N为电动机从电源吸收的额定有功功率 N为电动机的效率 60 6 5三相异步电动机的起动 选择起动方法要考虑的问题 1 足够的起动转矩 2 限制起动电流 1 直接起动 全压起动 2 降压起动 a Y 降压起动法 电动机的起动电流IS减小到直接起动的KA倍 从电源取用的电流和起动转矩Ts均减小到直接起动的 b 自耦变压器降压起动 61 62 63 额定电压UN 额定电流IN定子绕组在指定接法下应加的线电压 线电流 64 65 66 67 第7章电气自动控制 68 了解 常用低压电器的基本结构和功能 理解 短路 失压 过载保护的方法 基本要求 掌握 异步电动机的起停控制 正反转控制 行程控制 顺序和时间控制的原理 电路的自锁和互锁方法 读懂简单控制电路的原理图 69 控制电路 操作和动作 1 接通电源 2 起动按SBst M起动 手松开 M停止 1 起停点动控制电路 70 2 起停长动控制电路 操作顺序 1 接通电源 2 起动按SBst M起动 手松开 M不停 长动控制 3 停止按SBstp M停止 4 断开电源 FR 过载保护 失 欠 压保护 隔离 短路保护 过载保护 71 7 3正反转控制 KMR 正转控制支路 反转控制支路 72 操作步骤 1 按SBstF 正转起动 2 按SBstP 正转停止 73 3 按SBstR 反转起动 4 按SBstP 反转停止 74 错误操作 正 反 转时按反 正 转起动 六个主触点同时闭合 电源短路 75 互锁措施 采用辅助动断触点 76 双重互锁 机械互锁电路 错误操作 同时按SBstF SBstP 两条支路同时断开 M不起动 77 7 4顺序联锁控制 控制多台电动机之间的起动 停止顺序 例如要求两台电动机的顺序起停 1 M1起动以后M2才能起动 2 M2停止以后M1才能停止 78 M1控制支路 M2控制支路 起动顺序控制 79 操作步骤 1 合闸 起动M1 起动M2 2 分别按SBstP1 SBstP1 停止M1 M2 3 增加KM2实现M2先停止 KM2 80 KM KT KM Y KM Y KT KM KM SBstp SBst KM FR KM Y KM Q FR A x B y C z Y 起动控制电路 81 7 2 3画出能分别在两地控制同一台电机起停的控制电路 SBst1 SBstp1为甲地按钮 SBst2 SBstp2为乙地按钮 82 7 4 1两条皮带运输机分别由两台笼式电动机拖动 用一套起停按钮控制它们的起停 为了避免物体堆积在运输机上 要求电动机按下述顺序启动和停止 启动时 M1启动后 M2才随之启动 停止时 M2停止后 M1才随之停止 M1启动后 M2才随之启动 M1的动合辅助触点KM1串联在M2的接触器线圈支路中 M2停止后 M1才随之停止 M2的动合辅助触点KM2并联在M1的启动按钮两端 对其锁定 83 7 5 2如图三相异步电动机正反转控制电路 控制要求是 在正转和反转的预定位置能自动停止 并且有短路 过载和失压保护 请找出图中的错误 画出正确的电路 并阐述从KM1线圈通电换到KM2线圈通电的操作过程 84 正确的控制电路 85 7 6 2画出两台三相笼式异步电动机按时间顺序起停的控制电路 控制要求是 电动机M2在M1运行一定时间后自动投入运行 并同时使M1电动机停转 时间继电器KT线圈断电 电路应具有短路 过载和失压保护功能 延时闭合动合触点 KT 86 第8章直流稳压电源 87 了解 半导体二极管和三极管的基本类型 伏安特性和主要参数 几种特殊二极管和集成稳压器 理解 二极管的钳位和限幅作用 三极管的三种工作状态 基本要求 掌握 单相桥式整流电路和滤波电路的原理及分析方法 88 二极管的用途 整流 限幅 钳位等 89 电源变压器 将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2 整流电路 滤波电路 稳压电路 整流电路 将交流电压u2变为脉动的直流电压u3 滤波电路 将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4 稳压电路 清除电网波动及负载变化的影响 保持输出电压u0的稳定 直流稳压电源的组成和功能 90 u2 0时 D1 D3导通D2 D4截止电流通路 由a经D1 RL D3 b u2 0时 D2 D4导通D1 D3截止电流通路 由b经D2 RL D4 a 输出是脉动的直流电压 桥式整流电路输出电压波形及电流波形 通过负载的电流 91 4 参数计算 1 负载直流电压平均值Uo 2 负载直流电流平均值Io 3 二极管平均电流值ID 4 二极管承受的最高反向电压URm 5 整流二极管的选择 平均电流ID与最高反向电压URm是选择整流二极管的主要依据 选管时应满足 IF ID UR URm 92 RL接入 且RLC较大 时 忽略整流电路内阻 电容通过RL放电 在整流电路电压小于电容电压时 二极管截止 整流电路不为电容充电 u0会逐渐下降 93 近似估算 U0 1 2U2 2 流过二极管瞬时电流很大 RLC越大 U0越高 负载电流的平均值越大 整流管导电时间越短 iD的峰值电流越大 故一般选管时 取 2 电容滤波电路的特点 1 输出电压U0与时间常数 RLC有关 RLC愈大 电容器放电愈慢 U0 平均值 愈大 3 滤波电容 94 1 符号 UZ IZ IZM UZ IZ 2 伏安特性 稳压管正常工作时加反向电压 工作于反向击穿区 使用时要加限流电阻 稳压管工作于反向击穿区时 电流变化很大 但其两端电压变化很小 利用此特性 稳压管在电路中可起稳压作用 8 3特殊二极管 一 稳压二极管 稳压误差 95 引起电压不稳定的原因是 交流电源电压的波动和负载电流的变化 IR