电工学(少学时)复习重点

1、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 ( n1 )个独立的结点电流方程。,3. 应用 KVL 对回路列

2、出 b( n1 ) 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

3、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

4、 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

5、,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

6、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

7、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=I 2=10 A， U=100 V，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

8、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

9、= 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 =6.06kV U2 3=6.06kV U31=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

10、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=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,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

11、,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

12、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。,50,5.4.5 某50kVA、 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

13、？ 【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 = 44040 W = 17600 W 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I2I2N ，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 = arccos2 = arccos 0.5 = 60o Q2 = P2 tan2 = 17600t

14、an 60o var = 30484 var,52,由此可得,= 22032.4 W,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 +j XL = ( 3 + j 4 ) = 536.87o ,(3) P2 = R I22 = ( 4222 ) = 1936 W,54,5.7.1 试判断图5.01中各绕组的极性。 【解】各极性端

15、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：,

16、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 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=3

17、80 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,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

18、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

19、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

20、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

21、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.

22、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

23、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,u20 时,D1,D3导通 D2,D4截止 电流通路: 由a经D1 RLD3b,u20 时,D2,D4导通 D1,D3截止 电流通路: 由b经D2 RLD4a,

24、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