《电工学复习1》ppt课件

1、第第 1 1、2 2 章章 电路的根本概念与分析方法电路的根本概念与分析方法1.1.电源与负载的判别电源与负载的判别2.2.基尔霍夫定律基尔霍夫定律3.3.电源等效电源等效3.3.支路电流法支路电流法4.4.叠加原理叠加原理5.5.戴维楠定理与诺顿定理戴维楠定理与诺顿定理U和和I两者的参考方向选得一致两者的参考方向选得一致电源电源 P PUIUI0 0 负载负载 P PUIUI0 0 电源电源 P PUIUI0 0 负载负载 P PUIUI0 0U和和I两者的参考方向选得相反两者的参考方向选得相反1如下图电路中，U0A，方框表示电源的是 。 IUAIUBIUC 1. 1.电源与负载的判别电源与

2、负载的判别2. 2. 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律E1I1E2U2I2I3R2R1R3abcd如图如图 I1 I1I2I2I3I3 或或 I1 I1I2I2I3I30 0 即即 I I0 0在任一瞬时，流向某一结点的电流之和应该等于流出在任一瞬时，流向某一结点的电流之和应该等于流出该结点的电流之和。即在任一瞬时，一个结点上电流该结点的电流之和。即在任一瞬时，一个结点上电流的代数和恒等于零。的代数和恒等于零。基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律从回路中恣意一点出发，沿顺时针方向或逆时针方向从回路中恣意一点出发，沿顺时针方向或逆时针方向循行一周，那么在这个方向上的电位升之和等于电位降循行一周，那么

3、在这个方向上的电位升之和等于电位降之和之和. . 或电压的代数和为或电压的代数和为 0 0。E1I1E2U2I2R2R1abcdU1+-U3U4U1U4U2U3U1U2U3U40即即 U0留意转换前后留意转换前后 E E 与与 Is Is 的方向的方向(2)aE+-bIROE+-bIROaIsaRObIaIsRObI(3)恒压源和恒流源不能等效互换恒压源和恒流源不能等效互换abIUabIsaE+-bI0EREIoS不存在不存在SI0RERababRSI4. 4. 支路电流法支路电流法 凡不能用电阻串并联化简的电路，普通称为复杂电路。在计算复杂电路的各种方法中，支路电流法是最根本的。它是运用基尔

4、霍夫电流定律和电压定律分别对节点和回路列出方程，求出未知量。解题步骤：解题步骤：1. 对每一支路假设一未对每一支路假设一未 知电流知电流I4. 解联立方程组解联立方程组对每个结点有对每个结点有0I2. 列电流方程列电流方程对每个回路有对每个回路有UE3. 列电压方程列电压方程 普通地说，假设一个电路有b条支路，n个节点，可列n-1个独立的电流方程和b-(n-1)个电压方程。22V441IabA45. 5. 叠加原理叠加原理 在多个电源同时作用的线性电路在多个电源同时作用的线性电路(电路参数不电路参数不随电压、电流的变化而改动随电压、电流的变化而改动)中，任何支路的电中，任何支路的电流或恣意两点

5、间的电压，都是各个电源单独作流或恣意两点间的电压，都是各个电源单独作用时所得结果的代数和。用时所得结果的代数和。+BI2R1I1E1R2AE2I3R3+_+_原电路原电路I2R1I1R2ABE2I3R3+_E2单独作用单独作用+_AE1BI2R1I1R2I3R3E1单独作用单独作用333322211IIIIIIIII *所谓电路中各个电源单独作用，就是将电路中其它电源置0， 即电压源短路，电流源开路。 运用叠加定理要留意的问题运用叠加定理要留意的问题1. 叠加定理只适用于线性电路电路参数不随电压、叠加定理只适用于线性电路电路参数不随电压、 电流的变化而改动。电流的变化而改动。 2. 叠加时只将

6、电源分别思索，电路的构造和参数不变。叠加时只将电源分别思索，电路的构造和参数不变。 暂时不予思索的恒压源应予以短路，即令暂时不予思索的恒压源应予以短路，即令E=0； 暂时不予思索的恒流源应予以开路，即令暂时不予思索的恒流源应予以开路，即令 Is=0。3. 解题时要标明各支路电流、电压的参考方向。原电解题时要标明各支路电流、电压的参考方向。原电 路中各电压、电流的最后结果是各分电压、分电路中各电压、电流的最后结果是各分电压、分电 流的代数和。流的代数和。(转下页转下页)=+5. 运用迭加定理时也可以把电源分组求解，每个分运用迭加定理时也可以把电源分组求解，每个分 电路的电源个数能够不止一个。电路

7、的电源个数能够不止一个。=+留意留意“代数和含义代数和含义,如如:=+III III 从数学上看，叠加原理就是线性关系的可加性。所以功率的计算不能用叠加原理。23323323332333IRIRIIRIRP留意留意1. 运用叠加原理计算以下图所示电路中的电流I。 _+12510V415AI电流源独立作用时AI1215144 电压源独立作用时 AII210 5AIII10 共同作用时 5. 5. 戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理 计算复杂电路中的某一支路时，为使计算简便些，经常运用等效电源的方法。其中包括戴维宁定理和诺顿定理。 戴维南定理戴维南定理0IREU+-ULRIab有源二端网络E

8、0R+-ULRIab 任何一个线性有源二端网络都可以用一个电动势为 的理想电压源和一个电阻 的串联来等效。电压源的电压等于有源二端网络的开路电压，即将负载断开后a、b两端之间的电压。所串电阻 等于该有源二端网络除源后所得到的无源网络a、b两端之间的等效电阻。0R0RE等效电压源等效电压源有源有源二端网络二端网络REdRd+_R留意：留意：“等效是指对端口外等效等效是指对端口外等效有源二端网络可以用电压源模型等效。有源二端网络可以用电压源模型等效。 等效电压源的内阻等于有源等效电压源的内阻等于有源二端网络相应无源二端网络二端网络相应无源二端网络的输入电阻。有源网络变的输入电阻。有源网络变无源网络

9、的原那么是：电压源无源网络的原那么是：电压源短路，电流源断路短路，电流源断路等效电压源的电动势等效电压源的电动势Ed 等于有源二端等于有源二端网络的开端电压；网络的开端电压；ABdRR 有源有源二端网络二端网络RxdUE 有源有源二端网络二端网络xUAB相应的相应的无源无源二端网络二端网络ABABEdRd+_RAB诺顿定理诺顿定理 任何一个有源二端线性网络都可以用一任何一个有源二端线性网络都可以用一个电流为个电流为 的理想电流源和内阻为的理想电流源和内阻为 并联的并联的电源来替代。理想电流源的电流就是有源二电源来替代。理想电流源的电流就是有源二端网络的短路电流，即将端网络的短路电流，即将a、b

10、 两端短接后其两端短接后其中的电流。等效电源的内阻中的电流。等效电源的内阻 等于有源二端等于有源二端网络中一切电源均除去后所得无源网络网络中一切电源均除去后所得无源网络a、 b之间的等效电阻。之间的等效电阻。 SI0R0R+-ULRIab有源二端网络ULRIabSI0R第第3 3章章 电路的暂态分析电路的暂态分析 2.1 2.1 换路定那么及初始值确实定换路定那么及初始值确实定 2.2 2.2 一阶线性电路的三要素法一阶线性电路的三要素法 换路定那换路定那么么: :在换路瞬间，电容上的电压、在换路瞬间，电容上的电压、电感中的电流不能突变。电感中的电流不能突变。设：设：t=0 时换路时换路00-

11、 换路前瞬间换路前瞬间- 换路后瞬间换路后瞬间那么：那么：)()(CCuu)()(LLii000)0()0(初始值确实定初始值确实定求解要点：求解要点：)0()0()0()0(LLCCiiuu1.2.根据电路的根本定律和换路后的等效根据电路的根本定律和换路后的等效电路，确定其它电量的初始值。电路，确定其它电量的初始值。初始值：电路中初始值：电路中 u、i 在在 t=0+时时 的大小。的大小。小结小结 1. 换路瞬间，换路瞬间，LCiu 、不能突变。其它电量均可不能突变。其它电量均可能突变；能突变；0)0 (0IiL3. 换路瞬间，换路瞬间，电感相当于恒流源，电感相当于恒流源，；0I其值等于其值

12、等于0)0 (Li，电感相当于断路。，电感相当于断路。，0)0(0UuC2. 换路瞬间，换路瞬间，电容相当于恒压电容相当于恒压，0)0(Cu电容相当于短电容相当于短；0U源，其值等于源，其值等于路；路；一阶电路的三要素法一阶电路的三要素法根据经典法推导的结果：根据经典法推导的结果：teffftf)()()()(0一阶电路微分方程解的通用表达式：一阶电路微分方程解的通用表达式：teffftf)()()()(0只适用于一阶线性电路的暂态分析、)(0f、)(f。三要素：三要素： 初始值初始值稳态值稳态值和时间常数和时间常数f可以是电路中的可以是电路中的任一电压和电流。任一电压和电流。初始值初始值)0

13、 (f的计算的计算:步骤步骤: (1) 求换路前的求换路前的)0()0(LCiu、(2) 根据换路定那么得出：根据换路定那么得出：)0()0()0()0(LLCCiiuu (3) 根据换路后的等效电路，求未知的根据换路后的等效电路，求未知的)0(u)0(i或或 。三要素法分析要点：三要素法分析要点：步骤步骤: (1) 画出换路后的等效电路画出换路后的等效电路 留意留意:在直流鼓励在直流鼓励 的情况下的情况下,令令C开路开路, L短路；短路； (2) 根据电路的定理和规那么，根据电路的定理和规那么， 求换路后所求求换路后所求未未 知数的稳态值。知数的稳态值。稳态值稳态值)(f 的计算的计算:原那

14、么原那么:要由换路后的电路构造和参数计算。要由换路后的电路构造和参数计算。(同一电路中各物理量的同一电路中各物理量的 是一样的是一样的)时间常数时间常数 的计算的计算:电路中只需一个储能元件时，将储能元件电路中只需一个储能元件时，将储能元件以外的电路视为有源二端网络，然后求其以外的电路视为有源二端网络，然后求其无源二端网络的等效内阻无源二端网络的等效内阻 R0R0，那么，那么: :步骤步骤:CR0或或0RL例例1 电路如图电路如图 所示，换路前已处于稳态，试求换路后所示，换路前已处于稳态，试求换路后t0的的uc。解：确定初始值解：确定初始值Vuucc10101020101)0()0(33确定稳

15、定值确定稳定值Vuc5105)(确定时间常数确定时间常数sRC1 . 010101020101020)1010(63Veeuttc10155)5(105正弦交流电正弦交流电第第4 4章章 交流电路交流电路 假设在电路中电动势的大小与方向均随时间按正假设在电路中电动势的大小与方向均随时间按正弦规律变化，由此产生的电流、电压也是正弦的，弦规律变化，由此产生的电流、电压也是正弦的，这样的电路称为正弦交流电路。这样的电路称为正弦交流电路。 正弦量的数值表示正弦量的数值表示: :三要素法三要素法tIim sint it mI： 电流幅值最大值电流幅值最大值 ： 角频率弧度角频率弧度/ /秒秒 ： 初相角

16、初相角mI 三要素三要素: :那么那么有有TdtiTI021均方根值均方根值可得可得2mII 当当 时，时，tIim sindtRiT20交流交流直流直流RTI2热效应相当热效应相当电量必需大写电量必需大写如：如：U、I有效值有效值有效值概念有效值概念正弦量的相量表示方法正弦量的相量表示方法瞬时值表达式瞬时值表达式301000sintIim相量相量必需必需小写小写前两种不便于运算，重点引见相量表示法。前两种不便于运算，重点引见相量表示法。波形图波形图it 正弦量的表示方法：正弦量的表示方法：重点重点sincosjUUjbaU相量的复数表示相量的复数表示abUUj+1将复数将复数U放到复平面上，

17、可如下表示：放到复平面上，可如下表示：abtgbaU122 UeUjUjbaUj)sin(cos代数式代数式 指数式指数式 极坐标方式极坐标方式abUUKCL的的 相量方式为：相量方式为： 0i0I假设对正弦电压假设对正弦电压 和运算和运算 进展调查，进展调查，那么有：那么有：21uuuKVL的的 相量方式为：相量方式为： 0u0U1. 单一参数电路中的根本关系单一参数电路中的根本关系电路参数电路参数LjjXLdtdiLu 根本关系根本关系复阻抗复阻抗LUICjjXC1复阻抗复阻抗电路参数电路参数dtduCi 根本关系根本关系CUI电路参数电路参数R根本关系根本关系iRu 复阻抗复阻抗RUI小

18、小 结结 在正弦交流电路中，假设正弦量用相量在正弦交流电路中，假设正弦量用相量 表示表示，电路参数用复数阻抗电路参数用复数阻抗 ) ) 表示，那么直流电路中引见的根本定律、公式、分析表示，那么直流电路中引见的根本定律、公式、分析方法都能用。方法都能用。 IU、CLjXCjXLRR、 2. 2. 单一参数电路中复数方式的欧姆定律单一参数电路中复数方式的欧姆定律 电阻电路电阻电路RIU)(LXjIU电感电路电感电路)(CXjIU电容电路电容电路复数方式的欧姆定律复数方式的欧姆定律Z：复数阻抗：复数阻抗实部为阻实部为阻虚部为抗虚部为抗容抗容抗感抗感抗CLXXjRIUCLXXjRZ令令那么那么ZIUR

19、-L-C串联交流电路中的串联交流电路中的 复数方式欧姆定律复数方式欧姆定律复数方式的复数方式的欧姆定律欧姆定律RLCRULUCUIU Z Z 和电路性质的关系和电路性质的关系CLXXjRZZ一定时电一定时电路性质由参路性质由参数决议数决议 RXXtgCLiu1当当 时，时， 表示表示 u 领先领先 i 电路呈电路呈感性感性CLXX 0CLXX 0当当 时，时， 表示表示 u 、i同相同相 电路呈电阻性电路呈电阻性CLXX 0当当 时，时， 表示表示 u 落后落后 i 电路呈容性电路呈容性阻抗角阻抗角4. 视在功率视在功率 S： 电路中总电压与总电流有效值的乘积。电路中总电压与总电流有效值的乘积

20、。UIS 单位：伏安、千伏安单位：伏安、千伏安PQ有助记忆有助记忆S注：注： SU I 可用来衡量发电机能够提供的最大可用来衡量发电机能够提供的最大功率额定电压功率额定电压额定电流额定电流 视在功率视在功率UIS 5. 功率三角形：功率三角形：sinUIQ 无功功率无功功率cosUIP 有功功率有功功率RUUCLUU电压三角形SQP功率三角形CLXXZR阻抗三角形阻抗三角形RLCRULUCUIU正误判别正误判别由于交流物理量除有效值外还有相位。由于交流物理量除有效值外还有相位。 CLCLRXXIIRUUUU？CURUULUCLUUICLRUUUURLCRULUCUIU在在R-L-C串联电路中串

21、联电路中1、据原电路图画出相量模型图电路构造不变、据原电路图画出相量模型图电路构造不变EeIiUujXCjXLRRCL 、2、根据相量模型列出相量方程式或画相量图、根据相量模型列出相量方程式或画相量图二普通正弦交流电路的解题步骤二普通正弦交流电路的解题步骤3、用复数符号法或相量图求解、用复数符号法或相量图求解4、将结果变换成要求的方式、将结果变换成要求的方式串联谐振特征：(1)电路的阻抗模最小，电流最大。(2)电压与电流同相，电路对外呈电阻性。 此时，电路外部电源供应电路的能量全部被电阻耗费，电路不与外部发生能量互换。能量的互换只发生在电感与电容之间。并联谐振： (1)电路的阻抗模最大，电流最

22、小。(2)电压与电流同相，电路对外呈电阻性。2. 在图中知在图中知R1=3，X1=4，R2=8，X2=6，u=2202sin314tV，试求，试求i1，i2和和i。解：解：Z1= R1+jx1 = 3+j4 = 553.10Z2= R2+jx2 =8+j6=1036.90AI0011 .53441 .535220AI0029 .36229 .3610220AjjIII0217 .474 .652 .136 .172 .354 .26Ati)1 .53314sin(24401Ati)9 .36314sin(22202Ati)7 .47314sin(23 .650第第5 5章章 三相电路三相电路5

23、.1 5.1 三相电压三相电压5.2 5.2 负载星形联接的三相电路负载星形联接的三相电路5.3 5.3 负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路5.4 5.4 三相功率三相功率 三相电压是由三相发电机产生的频率一样、幅值相等、三相电压是由三相发电机产生的频率一样、幅值相等、相位互差相位互差 120 的三相对称正弦电压，假设以的三相对称正弦电压，假设以 uA 为参考正弦为参考正弦量那么，量那么，tUu sinmA )120sin(mB tUu )120sin()240sin(mmC tUtUu 也可用相量表示也可用相量表示 0AUU 120BUU 120CUUBAABuuu CBBCu

24、uu ACCAuuu BAABUUU CBBCUUU ACCAUUU p3UUl +uCA +uANABCN +uAB+ uBCuB +uC +线、相电压之间的关系线、相电压之间的关系线、相电压间相量关系式线、相电压间相量关系式相量图相量图UAUCUBBCUABUCAU30o30o30o1. 1. 星形联接星形联接 +uANuB +uC +iANAZBZCZ 0AAUU 120CCUU 120BBUUiBiCiN设设 为参考正弦量为参考正弦量AU那么有那么有每相负载中的电流每相负载中的电流每相负载中的电流每相负载中的电流Ip称为相电流称为相电流lII p电路及电压和电流的参考方向如图示电路及电

25、压和电流的参考方向如图示每根相线中的电流每根相线中的电流Il称为线电流称为线电流负载为星形联接时，负载为星形联接时， 负载线、相电流相等负载线、相电流相等即即BBBBBBBB120120 IZUZUICCCCCCCC120120 IZUZUIAAAAAAAA0 IZUZUI1. 1. 星形联接星形联接 +uANuB +uC +iANAZBZCZ 0AAUU 120CCUU 120BBUUiBiCiN设设 为参考正弦量为参考正弦量AU那么有那么有 每相负载中的电流每相负载中的电流的有效值为的有效值为AAAZUI BBBZUI CCCZUI AAAarctanRX BBBarctanRX CCCa

26、rctanRX 各相负载的电压与电流的相位差为各相负载的电压与电流的相位差为 中性线中的电流为中性线中的电流为CBANIIII 1. 1. 星形联接星形联接 +uAuB +uC +iANAZBZCZiBiCiN负载不对称电压、电流相量图负载不对称电压、电流相量图 图中，假设负载对称，即图中，假设负载对称，即ABCNUAUCUBIAIBICINZZZZ CBAZZZZ CBA CBAZUIIIIppCBA RXarctanCBA 或或由于电压对称，负载电流也对称，即由于电压对称，负载电流也对称，即因此。中线电流为零，即因此。中线电流为零，即0CBAN IIII 三角形联接三角形联接iCABCiB

27、iAiABiBCiCA +uAB + uBC +uCAABZBCZCAZ(2) 负载线、相电流之间的关系负载线、相电流之间的关系线、相电压对应相等线、相电压对应相等(1) 负载线、相电压之间的关系负载线、相电压之间的关系 负载三角形联接电路如图示，各负载三角形联接电路如图示，各电压电流参考方向已在图中标出。电压电流参考方向已在图中标出。各相负载相电流有效值分别为各相负载相电流有效值分别为ABABABZUI BCBCBCZUI CACACAZUI ABABABarctanRX BCBCBCarctanRX CACACAarctanRX 各相负载的电压与电流相位差分别为各相负载的电压与电流相位差分别为pCABCABUUUUUl cos33PPPIUPP P3UUl PIIl PUUl