电磁场-电工电子技术

电工电子技术12006年7月内容及要求：电场与磁场电路分析方法电机及拖动基础电子技术参考书：《电工学》上、下册（第五版或：第六版）秦曾煌编 高等教育2第一节、电场与磁场----（物理学中基本电磁规律）库仑定律电磁感应定律定律电磁感应定律…………3第一节、电场与磁场----（物理学基础）库仑定律

两个 的点电荷在真空或空气中相互作用的规律。电场强度

反映电场“力”的性质的物理量。3312

1212

1221r12rroFF

1

kr4rooq

3E

F

q

4

r4第一节、电场与磁场----（物理学基础）力

磁场中载流导体受到磁场力的作用规律。长直导线在匀强磁场中的受力为：电磁感应定律

变化的磁场作用于导体时，在导体中产生的感应电动势F

B

I

Ldt

N

d5q

o4r

2o64r

2q

oq24r

or

24q（2005、99）以点电荷

q所在点为球心,距点电荷

q的距离为

r处的电场强度

E等于:(A)(B)(C)(D)第二节

电路的基本概念和基本定律基本元件：有源源件无源元件基本定律：

欧姆定律定律基本定理：

叠加原理定理7一、电路的作用和基本物理量㈠、电路的作用1、功能：

A

传输能量B

分配信息2、结构：

A

电源B

负载C

中间环节+-

EbIaUabRORL8(二)

电路的基本物理量电流i，电压与电位差

Uab=Ua-Ub电功率p在解题前先设定一个正方向，作为参考方向；根据电路的定律、定理，列出方程；并进行计算。根据计算结果确定实际方向：若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致；若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。E1ABRE2IR两点注意：1、正方向92、电功率aIRUb功率的概念：设电路中任意两点间的电压为U，流入此部分电路的电流为I，则这部分电路消耗的功率为:P

U

I

[W]功率有正负！如果UI方向不一致结果如何？10在U、I

正方向选择一致的前提下：IRUab若

P

=

UI

0

“吸收功率”（负载）若

P

=

UI

0

“发出功率”（电源）P（吸收）=P（发出）+-

EbIaUabRORL例8-111二、基本电路元件㈠、电源元件1、电压源：2、电流源：3、两种电源的等效变换㈡、负载元件（略）a+-

EbIUabRORL121.电压源U

E

IRoI+-URoEIUERo越大斜率越大R0增加理想的电源特性理想电压源（恒压源）:Ro=0时的电压源.特点：(1）输出电压不变，其值恒等于电动势。即

Uab

E；（2）电源中的电流由外电路决定。13恒压源中的电流由外电路决定当R1

、R2

同时接入时：I=10AI

aE+_b设:

E

=

10VUabR2例当R1接入时：I=5A则：2R1214oabRUI

IS

2.电流源bISRoUabI

aIsUab15I伏安特性电流源模型Ro理想电流源（恒流源):RS=

时的电流源.输出电流不变，其值恒等于电流源电流IS；输出电压由外电路决定。恒流源两端电压由外电路决定IUIsR设:

IS=1

A则:

R=1

时，

U

=1

VR=10

时，U

=10

V例1617Ro

'

RooIs

E

RE

Is

Ro'Ro

Ro'注意：电流源的正方向与电动势的正方向一致。a+E

-

bUabRO电压源

I

电流源Uab'OR

'IsabI

'例题８－７3、两种电源的等效变换18三、电路的工作状态开路

短路有载a+-

EbIUabRORLuabiI短路Ｅ＝Ｕ开路RLIＵ

19E112VE26VU

R

IR110ohmR22020ohmR351kohm四、电路的基本定律1、电流定律

KCL2、电压定律

KVL3、欧姆定律

I

=0U

02005、100.图示电路U=12V、UE

= 10V

,R=0.4kΩ.则电流I等于多少?0.055

A0.03

A0.025

A0.005A21例： 图示电路， S断开后，A点电位VAo；22S闭合后，A点电位Uas分别是（b）6v,0v（d）-4v,2.4v（a）-4v,

3.6v（c）4v, -2.4v第三节 直流电路的解题方法１、叠加原理２、

定理注意：应用于线性电路。［独立电源和线性元件构成的电路］23~

迭加定理在多个电源同时作用的线性电路(电路参数不随电压、电流的变化而改变)中，任何支路的电流或任意两点间的电压，都是各个电源单独作用时所得结果的代数和。+B原电路I2I1AR1E1R2E2I3R3+_+_BE2单独作用I2''I1''AR1I3''R3R2E2+_BE1单独作用I2'I1'

AE1R1R23I

'R3+_24例８－8：＝＋＋ＩＩ”Ｉ’Ｉ’”Ｉ＝Ｉ’＋Ｉ”＋（－Ｉ”’）25(二)

定理注意：“等效”是指对端口外等效概念：有源二端网络用电压源模型等效。有源二端网络RRd+Ed

_R26R12ohmR02ohmRL7ohmR22ohIms2AES16VI16AEs6VR01ohmR21kohmR12ohmR02ohmR22ohIms2AES16VI16A例８－9：27282005、101.叠加原理只适用于分析下列哪项的电压、电流问题?(A)无源电路

(B)线性电路

(C)非线性电路(D)不含也惑、电容元件的电路第四节 正弦交流电路的解题方法一、 正弦交流电路的三要素表示法㈠、 正弦交流电的三要素㈡、 正弦量的表示法二、

单相交流电路纯R、L、C电路RLC串联电路分析R10ohmL1mHC

1uFUs220V155.56V_rms50Hz0Deg29例幅度：2I

1A

I

1

0.707Am已知：

i

sin

1000t

30Af

1000

159

Hz2

2

3030

1000

rad/s频率：初相位：小结：正弦波的四种表示法波形图iTImt瞬时值u

Um

sin

t

相量图UI复数符号法U

a

jb

U

e

j

U

3132单一参数正弦交流电路的分析计算小结电路

电路图复数阻抗电压、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iR

uu

iRRu

2U

sint设i

2I

sint则U

IRU

IRUIu、i

同相Liuu

LiC

ui

CjX

LjcC1dt

1

du

j

jX

C则didt

jL

u

sin(t

90)设i

2I

sint2ILU

IX

LX

L

LUIu领先i

90°U

I

jX

L

设i

2I

sint则1u

2Isin(t

90)CC1XC

U

IX

CUIui

90°U

I

jX

C

UI000LUII

2

XUI

I

2

XC基本参数（正方向）

关系CUUR-L-C串联交流电路U

LIRUCLUULCRLR

UUCUIUU

IZ33U

U

R

U

L

UCL

C

IR

jX

X

IR

I

jX

I

jX

L

CiuiI

Z

U

IIZ

U

U

uU

IZ

可得：关于复数阻抗Z

的----

Z和总电流、总电压的关系由复数形式的欧姆定律结论：Ｚ的模为电路总电压和总电流有效值之比，而Ｚ的幅角则为总电压和总电流的相位差。

u

iIZ

U34351

22

2.24A2005、102.图示电路,正弦电流i2的有效值I2=lA.电流36i3的有效值I3

=2A,因此电流I1的有效值I1.等于多少?(A).(B).1+2=3A(C)

.2-l=lA(D).不能确定2005、103.

图示电路,u=141sin

(314t

-

30°)V,i=14.lsin

(314t-60°)A,这个电路的有功功率P等于多少?500w866Wl000W1988W37三、三相交流电路

3U

p

30UlU

pU

l---为相电压---为线电压在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为UP

220V

、Ul

380VCceBeAA38euABuBCCBACNu㈠、三相电源：负载形接法

U

PPlUl

30I

3I对称负载下：负载Y形接法

3

U

P30PlUlI

IACBZZZ•••ABCNZZZ㈡、三相负载：39iBiAABCNZAZBNiiCiCN

ZCiANiBNCeceBeA负载星形接法时的一般计算方法电流。解题思路：一般线电压ul为已知，然后根据相电压和负载求l

ilupuipZ40Up41第五节 电路的暂态过程㈢、求解一阶电路的三要素法uC

(t)

u'C

u"C

t

uC

()

[uC

(0 )

uC

()]

e

RCtf

(t)

f

()

[

f

(0

)

f

()]

e

㈠、电路的响应㈡、换路定则u

(0

)

u

(0

)C

C(0

)

LLi

(0

)

i4243444546l04.图示电路,换路前Uc(0-)=0.2U1,UR(0-)=0v,求：电路换路后Uc(0+)和UR

(0+)

分别为:(A).Uc(0+)=0.2U1,Uc(0+)=0.2U1,Uc(0+)=0.2U1,Uc(0+)=0.2U1,UR

(0+)=0UR

(0+)=0.2U1UR

(0+)=0.8U1UR

(0+)=U12005、104.

图示电路,u=141sin

(314t

-

30°)V,i=14.lsin

(314t-60°)A,这个电路的有功功率P等于多少?500w866Wl000W1988W47第六节

变压器、电及继电接触控制电路一、磁路基础知识二、变压器三、电四、继电接触控制电路48一、磁路基础知识磁路和电路的比较磁路电路R+_EIHL磁动势

磁通

磁压降F

IN

ΦU电动势

电流

电压降EIUIN49励磁电流：在磁路中用来产生磁通的电流直流-------直流磁路励磁电流交流-------交流磁路磁路分析1、直流磁路2、交流磁路s1ui50RI

UIUΦ1、直流磁路分析直流磁路的特点:（线圈中没有反电动势）直流磁路和电路中的恒压源类似直流电路中I

EE

固定R

51I

随R

变化直流磁路中Rm

FF

固定

随Rm

变化U一定I

一定磁动势F=IN一定)mRF(Φ

磁通和磁阻成反比（R为线圈的电阻）电路方程：dt

Ri

NRldΦu

u

(e

)

(e

)dt52一般情况下

uR

很小u

N

dΦ2、交流磁路的分析交流激励

线圈中产生感应电势Φ

：主磁通Φ

：漏磁通uΦΦ

eLei53假设mΦ

Φ

sint则

2

fNΦm

cos

tu

NΦm

cost最大值Um

2

fNΦm有效值m

4.44

fNΦ2U

Umu

N

dΦdtuΦΦ

eLeiU

4.44

f

NmuΦΦeLei定律IN

Φ

Rm，当Φm的变化而变化。一定时磁动势IN

随磁阻Rm

交流磁路的特点:当外加电压U、频率f

与m确定下来。根据磁路欧姆线圈匝数N一定时，Φ

便交流磁路和电路中的恒流源类似F随Rm

变化交流磁路中：交流电路中：F

Φ

RmU

IS

RΦ固定IS固定5U4随R

变化磁路特点RI

U(U不变，I不变）RmΦ

INmIN

ΦR(I

随Rm

变化）Um4.44

fNΦ

（

U不变时，Φm

基本不变）直流磁路磁动势F恒定交流磁路磁通恒定（Φ

随Rm变化）IN55结论：改变匝数比，就能改变输出电压。

E1

N1

KE2

N2U1U20K为变比1、原、副边电压关系(U1

4.44

f

N1Φm

)i2

0

时

u2

u20i10e1u1u20i2e2二、变压器56空载励磁电流很小，可忽略。即：I

N

I

N

01

1

2

2I1

N2

1I2

N1

K结论：原、副边电流与匝数成反比i1N1

i2

N2

i10

N12、原、副边电流关系1i1uu22iLRN1N257583、原、副边阻抗关系（变阻抗）1i1uu2i2LRN1N2R

K

2

RL

L结论：变压器原边的等效负载，为副边所带负载乘以2

2IULR

从原边等效：KIU

KUI2RL211

变比的平方。222KIU2L

R

K2005-105.图示变压器,一次额定电压U1N=220V,一次额定电流I1N=llA,二次额定电压U2N=600V.该变压器二次额定电流I2N约为多少?lA4A7A11A592、三相异步机的运行特性：3、三相异步机的起动方法：三、电1、三相异步机的运行原理：60CBZANSXAiBiCiImt

iA

AXBYCZiBYiCpn0

1、三相异步机的运行原理：6162极对数每个电流周期

磁场转过的空间角度同步转速n0(

f

50Hz)p

13603000(转p

21801500(转p

31201000(转/分）三相异步电 的同步转速（旋转磁场转速）

“no”(转/分）0pn

60

f63电转速和旋转磁场转速的关系电

转速:

n电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但异步电n

n0无转矩提示：如果

n

n0转子与旋转磁场间没有相对运动无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电流s

1

~

9%64转差率（s）的概念：转差率S

的大小反映了旋转磁场的转速和电

转速差与旋转磁场的转速的相对关系。即：100%

0n0n

ns

异步电机运行中:电

起动瞬间:

n

0,s

1（转差率最大）一般情况: 0

<

S

<

12、三相异步机的运行特性：电磁转矩T：转子中各载流导体在旋转磁场的作用下,受到电磁力所形成的转距。T

KTΦm

I2

cos21202)2U

2sR2R2

(sXT

K用电参数表示的转矩公式65三相电

的机械特性n

f

(T

)1U

2202)2R2

(sXsR2T

K根据转矩公式s1得特性曲线：Tn0TnTn

0T

f

(S)66三个重要转矩TnN(1)

额定转矩

T

：电机在额定电压下，以额定转速运行，输出额定功率PN时，电机转轴上输出的转矩。nNNn

(转/分)PN

(千瓦)

9550TN

PN2nN60（米）67NTnnN068电机带动最大负载的能力。如果TL

Tmax电机将会因带不动负载而停转。：max(2)

最大转矩Tn0Tn求解ST

01U

2sR2R2

(sX

)22

20T

K201max12XT

KU

2Tmax与S无关！maxTmaxT

T20

R2XmS

STst体现了电

带载起动的能力。若Tst

TL

电机能起动，否则将起动不了。69Tst

：(3)

起动转矩电机起动时的转矩。n0TnTst12

20)2sRR2

(sXT

K

2

U

2启动瞬间：n

0

(s

1)则21222

20R2)R

(

XUTst

KTL一般（1）直接起动。二三十千瓦以下的异步电采用直接起动。（2）降压起动。Y－

起动自耦降压起动（3）转子串电阻起动。3、三相异步机的起动方法：70Y－

起动：lUAZYXBCIl起动ABYZ

XIlY

CUl3

ZlYI

3Z