电工学复习1-9(含课后习题答案与复习要点)唐介最新版ppt

1,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 支路电流法,掌握:电位的计算。 用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。,2,1. 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”，就是将此恒压源短路,“恒流源不起作用” ，就是将此恒流源开路,3,(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）,4,(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,5,练习题:,1.2.1 求图示电路中开关S闭合和断开两种情况下a、b、c三点的电位。,S闭合时,S断开时,解：,6,练习题:,1.5.1 试分析图示电路中电阻的电压和电流以及图(a)中电流源的电压和图(b)中电压源的电流。,解：（1）图(a)电路中，三者并联，故电压相同,（2）图(b)电路中，三者串联，故电流相同,(a),(b),7,练习题:,S断开时，I2=IS=2A,选取由US、R2和S组成的回路:,S闭合时， R2 右端电位与US 下端电位相同， R2 两端电压等于US ，故I2=USR2 =6A,选取右上结点a:,利用KVL求得U=US R2 I2 4V,利用KCL求得I=I2 IS 4A,8,练习题:,解:,a结点KCL：,回路KVL：,9,解:,练习题:,10,补充:,解:,11,补充:,解:,则US0 时Uab的值可记做 Uab,应为三个电源共同作用的结果减去恒压源单独作用的结果,12,解:,练习题:,将待求支路提出，剩下一有源二端网络，其开路电压UOC为,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 i 90,0,0,基本关系,+,-,i,u,+,-,i,u,+,-,设,u落后 i 90,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,(2) 平均功率P （有功功率）,(3) 无功功率Q,(4) 视在功率 S,单位：VA,21,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:,22,上一页,下一页,返回,23,3.2.1 已知 试写出表示它的有效值相量的四种形式。,解：题目的目的是为了熟悉正弦交流电的相量表示法,极坐标式,指数式,指数式,三角式,三角式,代数式,24,上一页,下一页,返回,3.2.3,25,上一页,下一页,返回,26,上一页,下一页,返回,27,上一页,下一页,返回,28,3.4.4,三者串联后分别接于220V、50Hz和220V、100Hz的交流电源上，求上述两种情况下，电路的电流，并分析该电路是电容性还是电感性。,解： （1） 220V、50Hz,由于电流超前于电压，故该电路是电容性的。,29,3.4.4,三者串联后分别接于220V、50Hz和220V、100Hz的交流电源上，求上述两种情况下，电路的电流，并分析该电路是电容性还是电感性。,（2） 220V、100Hz,由于电流滞后于电压，故该电路是电感性的。,由于容抗与频率成反比，感抗与频率成正比，故频率加倍后：,30,3.5.1,三者并联后接于220V的交流电源上，求电路总电流。,解：,31,3.6.1 一R,C,L串联的交流电路，,通过该电路的电流是21.58A，求该电路的有功功率、无功功率和视在功率。,解：本题的目的是为了熟悉交流电路的功率求解方法，因为题目中没有给出具体的电压大小及电压与电流的相位差，因此由元件参数求取功率最简便：,32,3.6.3 一R,C,L并联的交流电路，,接于220V的交流电源上，求电路总有功功率、无功功率和视在功率。,解：本题由元件参数求取功率最简便：,33,上一页,下一页,返回,3.7.4,34,上一页,下一页,返回,35,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,36,三相交流电源的连接,（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。,37,三相电路计算,38,负载星形接法时的一般计算方法,39,三相功率计算,三相总功率：,40,4.1.1 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, UlY = UpY =6.06kV,解:,41,L2首末端接反电路图和相量图如图所示:,U12 =6.06kV U2 3=6.06kV U31=10.5kV,42,4.2.4 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:,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=3UP IP =3220 44 VA=29040 VA,Q =3UP IP sin =3220 44 0.6var=1742var,P =3UP IP cos =3220 44 0.8W=23232W,44,4.3.3 有一台三相电阻炉,每相电阻为14,接于线电压为380V 的对称三线电源上,试求联结成星形和三角形两种情况下负 载的线电流和有功功率.,解: 星形联结,Il = Ip =15.7A,P =3UP IP =3220 15.7 1W=10362W,三角形联结,Up= Ul =380V,P =3UP IP =3380 21.7 1W=30894W,45,4.5.1 如图所示是刀开关的三种联线图,试问哪一种接法正确?,答： (b),4.6.1 如果供电方式是TN-S系统，试画出家用电相交流电器 电源插座的接线图。,答： 如上图,46,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,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(6080)%时，最大。,50,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。,51,5.3.4 电阻值为8的扬声器，通过变压器接到E =10V、R0= 250的信号源上。设变压器一次绕组的匝数为500，二次绕组的匝数为100。求：(1) 变压器一次侧的等效阻抗模 | Z | ；(2) 扬声器消耗的功率。 【解】本题目的仍是为了熟悉变压器的阻抗变换作用。 (1) 一次侧的等效阻抗模 | Z | 即一次侧的等效电阻R，故,扬声器消耗的功率为：P2 = R I12 =( 2000.0222 )W = 0.097 W或,52,5.5.2 某三相变压器的容量为 800kVA，Y,d 接法，额定电压为 35 / 10.5 kV。求高压绕组和低压绕组的额定相电压、相电流和线电流。 【解】,U2Np = U2N = 10.5 kV,53,5.7.1 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 +j XL = ( 3 + j 4 ) = 536.87o ,(3) P2 = R I22 = ( 4222 ) = 1936 W,54,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,55,（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：,56,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,57,三相异步电动机型 号 Y132S-6 功 率 3 kW 频 率 50 Hz电 压 380 V 电 流 7.2 A 联 结 Y转 速 960 r/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=380 V、额定电流 IN： IN=7.2 A 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 =50 Hz 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 =3 kW,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,58,6.5 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,59,60,61,6.4.3,有一台Y200L-4型异步电动机， PN = 30kW, UN = 380VIN = 56.8A, sN =0.02。额定运行时的铜损耗PCu = 1.2kW ，铁损耗PFe = 1.0kW ，机械损耗PMe = 0.3kW 。求额定转速nN 、额定输出转矩T2N 、额定功率因数N和额定效率N 。,【解】,62,6.5.1,63,6.6.2,64,65,第7章电气自动控制,66,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,67,7.2.3 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,68,7.5.2 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.,69,正确的控制电路:,70,第8章直流稳压电源,71,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,72,二极管的用途：整流、限幅、钳位等。,73,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,74,u20 时,D1,D3导通D2,D4截止电流通路:由a经D1RLD3b,u20 时,D2,D4导通D1,D3截止电流通路:由b经D2RLD4a,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,75,4. 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