电工学期末复习.ppt

1、第1章 电路的基本概念与基本定律,1 电压和电流的参考方向 参考方向的表示、参考方向与实际方向的关系、 电源和负载的判别、欧姆定律（参考方向下） 2 基尔霍夫定律 3 电路中电位的概念及计算,1、电源与负载的判别,（1）根据 U、I 的实际方向判别,电源：U、I 实际方向相反， 即电流从U“+”端流出， （发出功率）；,负载：U、I 实际方向相同， 即电流从U“+”端流入， （吸收功率）。,（2）根据功率来判别,当元器件的电流电压参考方向关联时： P=UI,如果P0,表明该元器件吸收功率，是负载； 如果P0,表明该元器件发出功率，是电源。,当元器件的电流电压参考方向非关联时： P=-UI,如果

2、P0,表明该元器件吸收功率，是负载； 如果P0,表明该元器件发出功率，是电源。,电流定律可以推广应用于包围部分电路的任一假设的闭合面。,2、KCL应用于广义结点,I =?,广义结点,I = 0,IA + IB + IC = 0,3,3,例：,求B点的电位。,将原电路改为下图：,例: 图示电路，计算开关S 断开和闭合时A点 的电位VA,解: (1)当开关S断开时,(2) 当开关闭合时,电路 如图（b）,电流 I2 = 0， 电位 VA = 0V 。,电流 I1 = I2 = 0， 电位 VA = 6V 。,电流在闭合 路径中流通,第2章 电路的分析方法,1 电阻电路的等效变换 串联、并联、混联，

3、星-三角变换,2 电压源与电流源及其等效变换 电压源电流源的相互变换及简化、受控源,3 支路电流法 在具有n个结点，b条支路的电路中，独立的KCL 方程个数为n-1,独立的KVL方程的个数为b-n+1。,4 节点电压法（*）,5 叠加原理（*）,6 戴维宁定理与诺顿定理（*）,例1-1,求: Rab,Rab70,例1-2,求: Rab,Rab10,例1-3,求负载电阻RL消耗的功率。,例1-4,计算90电阻吸收的功率,例2-1,例4-1,列写电路的节点电压方程。,注：与电流源串接的 电阻不参与列方程,增补方程：,U = Un3,例4-2,应用节点法求U和I 。,解得：,例5-1,求电压U.,1

4、2V电源作用：,3A电源作用：,解,例5-2,计算电压u电流i。,受控源始终保留,10V电源作用：,5A电源作用：,例5-3,封装好的电路如图，已知下列实验数据：,解,根据叠加定理，有：,代入实验数据，得：,例6-1.,计算Rx分别为1.2、 5.2时的I；,解,保留Rx支路，将其余一端口网络化为戴维宁等效电路：,(1) 求开路电压,Uoc = U1 + U2 = -104/(4+6)+10 6/(4+6) = -4+6=2V,(2) 求等效电阻Req,Req=4/6+6/4=4.8,(3) Rx =1.2时，,I= Uoc /(Req + Rx) =0.333A,Rx =5.2时，,I= U

5、oc /(Req + Rx) =0.2A,求U0 。,例6-2.,解,(1) 求开路电压Uoc,Uoc=6I+3I,I=9/9=1A,Uoc=9V,(2) 求等效电阻Req,加压求流,U0=6I+3I=9I,I=I06/(6+3)=(2/3)I0,U0 =9 (2/3)I0=6I0,Req = U0 /I0=6 ,独立源置零,例6-3,求电压U。,(1) 求短路电流Isc,解,本题用诺顿定理求比较方便。因a、b处的短路电流比开路电压容易求。,(2) 求等效电阻Req,(3) 诺顿等效电路:,第3章 电路的暂态分析,1、电容元件与电感元件 2、换路定理与初始值的计算 3、直流一阶电路的三要素法(

6、*),解：, t0时，电路处于稳态 iL(0-) =0 A, t=0+时，由换路定理 iL(0+) =iL(0-) =0 A, 作t=0+时刻等效图（图b),uL(0+)=Us-RiL(0+) =6- 20=6V, t= 时（图c），电路重新达到稳态，L相当于短路线。,iL()=6/2=3A,uL()=0,例2: 如图(a)，电路原处于稳态，K于t=0时刻闭合，求初 始值ic(0+)、 uL(0+)及i(0+) 。求 ic() 、 uL()及 i() 。,解：,求原始状态uc(0-)及 iL(0-) t0时（直流稳态），故： 电容视为开路，电感视为短路。,即：ic(0-)=0 uL(0-)=0

7、 故： iL(0-)=Us/（R2+R3)=12/（4+2）=2A uc(0-)=R2iL(0-)=42=8V,由换路定理有： iL(0+)= iL(0-) =2A uc(0+)= uc(0-) =8V 作0+等效图（图b）,ic(0+),i(0+),在0+等效图中:,电容元件用uc(0+)电压源代替,电感元件用iL(0+)电流源代替,激励源取t=0+时Us(0+), 由0+等效图有：,故 ic()=0 uL()=0 i ()=12/4=3A,t= 时作等效图c 此时电路重新达到直流稳态 电容视为开路，电感视为短路。,例3：如图电路原处于稳态，t=0时刻K由a转向b，用三要素法求t0时i(t)

8、及 iL(t)，并作出其波形。,解：,（1）求初始值iL(0+)和 i(0+),作0+等效图（b),1 i(0+)+2 i(0+)-(-1.2)=3, i(0+) =1/5 A,（2） 求终值iL()和 i() （图c）,等效内阻，从动态元件两端看出去,（4） 由,（5） 波形（图e）,例4,已知：t=0时开关闭合，求换路后的电流i(t) 。,解,三要素为：,第4章 正弦交流电路,2 正弦量的相量表示法,4 RLC串联交流电路（*）,1 正弦电压与电流,3 单一参数的交流电路,7 交流电路的频率特性,6 复杂正弦交流电路的分析与计算（*）,8 功率因数的提高,5 阻抗的串联与并联（*）,1 正

9、弦电压与电流,2 正弦量的相量表示法,3 单一参数的交流电路,4 RLC串联交流电路,Z 的模Z表示 u、i 的大小关系，辐角（阻抗角） 为 u、i 的相位差。,电路的感性、容性、电阻性的判断方法,电压 三角形,阻抗 三角形,功率 三角形,电流 三角形,四个相似三角形,5 阻抗的串联与并联,6 复杂正弦交流电路的分析与计算,（1)、根据原电路图画出相量模型图(电路结构不变),(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,7 交流电路的频率特性,8 功率因数的提高,或,下列各图中给定的电路电压、阻抗是否正确？,例1：,已知:,求:,练

10、习题：教材162页4.5.14题,解：用相量式计算,同理：,求：A、V 的读数,例2：已知：I1= 10A、 UAB =100V，,解:,所以A读数为 10安,求：A、V 的读数,例：已知：I1= 10A、 UAB =100V，,V 读数为141V,由相量图可求得：,解：,例3：,已知,开关闭合后 u，i 同相。,开关闭合前,求:,(1)开关闭合前后I2的值不变。,解：,求各表读数,(1)复数计算,求参数 R、L、C,利用阻抗三角形求解,即: XC=20,求参数 R、L、C,例5,已知电流表读数：,解,例6:,画出电路的相量模型,解,第5章 三相电路,1 三相电压,2 负载星形联结的三相电路,

11、3 负载三角形联结的三相电路,4 三相功率（*）,例1,如图对称三相电路，电源线电压为380V，|Z1|=10，cos1 =0.6(感性)， Z2= j50， ZN=1+ j2。,求：线电流、相电流 (以A相为例)。,解,画出一相计算图,根据对称性，得B、C相的线电流、相电流：,例2:,各电阻负载的相电流,由于三相负载对称，所以只需计算一相，其它两相可依据对称性写出。,负载星形联接时，其线电流为,负载三角形联解时，其相电流为,(2) 电路线电流,一相电压与电流的相量图如图所示,一相电压与电流的相量图如图所示,(3) 三相电路的有功功率,例3：教材180页的例5.4.4,6.1 磁路及其分析方法

12、 6.2 交流铁心线圈电路 6.3 变压器（变压、变流、变阻抗、同名端） 6.4 电磁铁,第 6 章 磁路与铁心线圈电路,阻抗变换（*）,由图可知：,结论： 变压器一次侧的等效阻抗模，为二次侧所带负载的阻抗模的K 2 倍。,解,磁路的平均长度为 l（1015）2） 39.2cm 查铸钢的磁化曲线，当B0.9T 时， H1500Am 于是 H1 l1195A 空气隙中的磁场强度为 H0B0 00.9（4 107）7.2105A/m,例：有一环形铁心线圈，其内径为10cm，外径为15cm，铁心材料为铸钢。磁路中含有一空气气隙，其长度等于0.2cm。设线圈中通有1A电流，如要得到0.9T的磁感应强度

13、，试求线圈匝数。,H07.2 105 0.2 10-21440A 总磁通势为 NI（H l）H1 l1H0 19514401635 线圈匝数为 NNII1635,(1) 变压器的匝数比应为：,解:,例: 如图，交流信号源的电动势 E= 120V，内阻 R 0=800，负载为扬声器，其等效电阻为RL=8。要求: （1）当RL折算到原边的等效电阻 时，变压器的匝数比和信号源输出的功率；（2）当将负载直接与信号源联接时,信号源输出多大功率？,信号源的输出功率：,电子线路中，常利用阻抗匹配实现最大输出功率。,结论：接入变压器以后，输出功率大大提高。,原因：满足了最大功率输出的条件：,（2）将负载直接接

14、到信号源上时，输出功率为：,练习题：教材215页的6.3.8题,1 三相异步电动机的构造,第7章 交流电动机,2 三相异步电动机的转动原理,3 三相异步电动机的电路分析,4 三相异步电动机转矩与机械特性(*),5 三相异步电动机的起动(*),6 三相异步电动机的调速,7 三相异步电动机的制动,8 三相异步电动机铭牌数据,9 三相异步电动机的选择,（1）,（2）,（3）,（4）,4个重要的公式,T2,R2,Tst ,n,例1:,1),解:,一台Y225M-4型的三相异步电 动机，定子 绕组型联结，其额定数据为：P2N=45kW, nN=1480r/min，UN=380V，N=92.3%，cosN

15、= 0.88， Ist/IN=7.0, Tst/TN=1.9，Tmax/TN=2.2，求： 1) 额定电流IN? 2) 额定转差率sN? 3) 额定转矩 TN 、最大转矩Tmax 、和起动转矩TN 。,2）由nN=1480r/min，可知 p=2 （四极电动机）,3）,解：,在上例中(1)如果负载转矩为 510.2Nm, 试问在U=UN和U=0.9UN两种情况下电动机能否起动？（2）采用Y- 换接起动时，求起动电流和起动转矩。 又当负载转矩为起动转矩的80%和50%时，电动机能否起动？,(1) 在U=UN时 Tst = 551.8Nm 510.2 N. m,不能起动,(2) Ist =7IN=

16、784.2=589.4 A,在U= 0.9UN 时,能起动,例2:,在80%额定负载时,不能起动,在50%额定负载时,可以起动,(3),例3:,对例1中的电动机采用自耦变压器降压起动，设起动时加到电动机上的电压为额定电压的64%，求这时的线路起动电流Ist和电动机的起动转矩Tst。,解：,设电动机的起动电压为U，电动机的起动 电流为Ist,依据变压器的一次、二次侧电压电流关系， 可求得线路起动电流Ist。,例4：某四极三相异步电动机的额定功率为30kW，额定电压 为380V，三角形连接，频率为50Hz。在额定负载下运行时， 其转差率为0.02，效率为0.9，线电流为57.5A，试求： （1）转子旋转磁场对转子的转速； （2）额定转矩； （3）电动机的功率因素。,解：,四极,p=2，n0=1500转/min,nN=1470转/min,(1) N2=1500-1470=30转/min,(3),(2),例5：例4中电动机的Tst/TN=1.2,Ist/IN=7,试求 （1）用星三角换接起动时的起动电流和起动转矩； （2）当负载转矩为额定转矩的60%和25%时，电动机能否起动。,解： （1）直接起动电流为Ist=7