电工技术总复习

第1章电路的基本概念与基本定律1.1电路的作用与组成部分1.2电路模型1.3电压和电流的参考方向1.4欧姆定律1.5电源有载工作、开路与短路1.6基尔霍夫定律1.7电路中电位的概念及计算本章要求:1.理解电压与电流参考方向的意义；2.理解电路的基本定律并能正确应用；3.了解电路的有载工作、开路与短路状态，理解电功率和额定值的意义；4.会计算电路中各点的电位。第1章电路的基本概念与基本定律1.1电路的作用与组成部分(1)实现电能的传输、分配与转换(2)实现信号的传递与处理1.电路的作用2.电路的组成电源、负载、中间环节1.2电路模型理想电路元件主要有电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件等。URIdiuLdtdviCdtC＋－ui+-u(t)iL1.3电压和电流的参考方向(1)参考方向在分析与计算电路时，对电量任意假定的方向。实际方向与参考方向一致，电流(或电压)值为正值；实际方向与参考方向相反，电流(或电压)值为负值。(2)实际方向与参考方向的关系I/AU/Vo线性电阻的伏安特性常数即：IUR1.4欧姆定律遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表示该段电路电压与电流的比值为常数。U、I参考方向相同时U、I参考方向相反时RU+–IRU+–IU=IRU=–IR1.5电源有载工作、开路与短路开关闭合,接通电源与负载RREI01.电压电流关系1.5.1电源有载工作R0ER+–I+–UP=PE–P负载取用功率电源产生功率内阻消耗功率2.功率与功率平衡RUIUIP22R3.电源与负载的判别电源：U、I实际方向相反，即电流从“+”端流出。负载：U、I实际方向相同，即电流从“-”端流出。1.5.2电源开路短路I=0负载功率U=U0=EP=0IRoR-EU0-IRRo-E0SREII负载功率电源产生的能量全被内阻消耗掉U=0PE=P=I²R0P=01.6基尔霍夫定律支路：电路中的每一个分支。一条支路流过一个电流，称为支路电流。结点：三条或三条以上支路的联接点。回路：由支路组成的闭合路径。网孔：内部不含支路的回路。I1I2I3123ba-E2R2-R3R1E11.6.1基尔霍夫电流定律(KCL定律)1．定律即:Ｉ入=Ｉ出在任一瞬间，流向任一结点的电流等于流出该结点的电流。或:Ｉ=0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．推广在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中各段电压的代数和恒等于零。1.6.2基尔霍夫电压定律（KVL定律)1．定律即：U=0在任一瞬间，从回路中任一点出发，沿回路循行一周，则在这个方向上电位升之和等于电位降之和。1.7电路中电位的概念及计算电位：电路中某点至参考点的电压，记为“VX”。通常设参考点的电位为零。1.电位的概念电位的计算步骤:(1)任选电路中某一点为参考点，设其电位为零；(2)标出各电流参考方向并计算；(3)计算各点至参考点间的电压即为各点的电位。第2章电路的分析方法2.1电阻串并联联接的等效变换2.2电阻星型联结与三角型联结的等效变换2.3电压源与电流源及其等效变换2.4支路电流法2.5结点电压法2.6叠加原理2.7戴维宁定理与诺顿定理2.8受控源电路的分析2.9非线性电阻电路的分析132.1电阻串并联联接的等效变换2.1.1电阻的串联URRRU2111URRRU2122R=R1+R214iiRR2.1.2电阻的并联IRRRI2121IRRRI211221111RRR11iiRRbaccbbacaaaccbbabccccbbaabRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRacabcabbccaccabcababbcbcabcabcaabaRRRRRRRRRRRRRRRRRRYYa等效变换acbRcaRbcRabIaIbIcIaIbIcbcRaRcRb2.3电压源与电流源及其等效变换IRLR0+–EU+–电压源等效变换条件:E=ISR00SREIRLR0UR0UISI+–电流源2.4支路电流法支路电流法：以支路电流为未知量、应用基尔霍夫定律（KCL、KVL）列方程组求解。1.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(n－1)个独立的结点电流方程。3.应用KVL对回路列出b－(n－1)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。支路数：b结点数：n2.5结点电压法结点电压的概念：任选电路中某一结点为零电位参考点(用表示)，其他各结点对参考点的电压，称为结点电压。结点电压的参考方向从结点指向参考结点。结点电压法适用于支路数较多，结点数较少的电路。结点电压法：以结点电压为未知量，列方程求解。在求出结点电压后，可应用基尔霍夫定律或欧姆定律求出各支路的电流或电压。2.6叠加原理叠加原理：对于线性电路，任何一条支路的电流，都可以看成是由电路中各个电源（电压源或电流源）分别作用时，在此支路中所产生的电流的代数和。不作用电源的处理：E=0，即将E短路；Is=0，即将Is开路。齐性定理只有一个电源作用的线性电路中，各支路的电压或电流和电源成正比。abRab无源二端网络+_ER0ab电压源（戴维宁定理）电流源（诺顿定理）ab有源二端网络abISR0无源二端网络可化简为一个电阻有源二端网络可化简为一个电源202.7戴维宁定理与诺顿定理3.2储能元件和换路定则3.3RC电路的响应全响应=零输入响应+零状态响应3.4一阶线性电路暂态分析的三要素法3.6RL电路的响应3.5微分电路和积分电路3.1电阻元件、电感元件、电容元件第3章电路的暂态分析3.1电阻元件、电感元件与电容元件iRu根据欧姆定律:0dd00tRituiWt2t电阻的能量221LiWtiLeuLdd-根据基尔霍夫定律可得：tuCidd221CuW3.2储能元件和换路定则1.产生暂态过程的必要条件：(1)电路中含有储能元件(内因)(2)电路发生换路(外因)不能突变Cu\不能突变Li\•2.换路定则注：换路定则仅用于换路瞬间来确定暂态过程中uC、iL初始值。3.3RC电路的响应2.三要素法初始值稳态值时间常数求（三要素）1.经典法:根据激励(电源电压或电流)，通过求解电路的微分方程得出电路的响应(电压和电流)。3.3.3一阶电路的全响应tffftf--e)]()0([)()(1)对于简单的一阶电路，R0=R;2)对于较复杂的一阶电路，R0为换路后的电路除去电源和储能元件后，在储能元件两端所求得的无源二端网络的等效电阻。RLRC3.5微分电路和积分电路•3.5.1微分电路p)1(tRC(2)输出电压从电阻R端取出V0)0(_CuCR1u2u+_+_iCu+_12dduuRCt3.5.2积分电路;p)1(tRC(2)从电容器两端输出。V0)0(_CuCR1u2u+_+_iRu+_2111ddCuuitutCRC第4章正弦交流电路4.2正弦量的相量表示法4.4电阻、电感与电容元件串联交流电路4.1正弦电压与电流4.3单一参数的交流电路4.5阻抗的串联与并联4.9非正弦周期交压和电流4.8功率因数的提高4.7交流电路的频率特性4.6复杂正弦交流电路的分析与计算26第4章正弦交流电路1.理解正弦量的特征及其各种表示方法；2.理解电路基本定律的相量形式及阻抗；熟练掌握计算正弦交流电路的相量分析法，会画相量图；3.掌握有功功率和功率因数的计算,了解瞬时功率、无功功率和视在功率的概念；4.了解正弦交流电路的频率特性，串、并联谐振的条件及特征；5.了解提高功率因数的意义和方法。本章要求274.1正弦电压与电流幅值、角频率、初相角成为正弦量的三要素。tIisinmπfTπω22有效值：与交流热效应相等的直流定义为交流电的有效值。dtRiT20RTI22mUU2mEE4.2正弦量的相量表示法)sin(mtUu相量ψUUmmUUψ相量的模=正弦量的有效值相量辐角=正弦量的初相角ψUUeUψj)(sinmψtωIi=ψIeIψmjm)jsincos(ejψψUψUUUψ相量式:4.3单一参数的交流电路根据欧姆定律:iRu相量式：0IIRIUU04.3.1电阻元件的交流电路(1)瞬时功率p：瞬时电压与瞬时电流的乘积p-mm1(1cos2)2UIωt•(2)平均功率(有功功率)PIUP2RIRU24.3.2电感元件的交流电路设：tωIisin2u2sin(90)2sin(90)IωLωtUωt)(jjLXILωIUUI相量图(1)瞬时功率0P(2)平均功率)90(sinsinmmtωtωIUuiptωUI2sinmmsin22UIωt4.3.3电容元件的交流电路)90(sin2tωCUωitωUusin2CXICωIUj1j--CUωIIj900UUUI相量图90UI超前(1)瞬时功率(2)平均功率Ｐ0P)90(sinsinmmtωtωIUuiptωUI2sintωIU2sin2mm则ZIUZ是一个复数，不是相量，上面不能加点。复数形式的欧姆定律单一参数正弦交流电路的分析计算小结电路参数电路图(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RiuiRuR设则tωU2usintωI2isinIRURIUUIu、i同相0LtiLuddCtuCiddLXjCXj-设则则LXIXULLcXIXUCC/1u领先i90°UIUILXIUjCXIUj-00LXIUI2基本关系+-iu+-iu+-设RIUI2UI-CXI2-tωI2isin)90sin(2-tCIωuu落后i90°34tωI2isin2sin(t90)uIωL4.4R、L、C串联的交流电路CLCLXXRIXIXIRIU--j)j()(jRjXL-jXCRU+_LU+_CU+_U+_IZRCLXXX-阻抗三角形URUCLUUXU电压三角形SQP一般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)Ee、Ii、UuXC、XL、RRCL-jj2.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36第5章三相电路5.1三相电压5.2负载星形联结的三相电路5.3负载三角形联结的三相电路5.4三相功率第5章三相电路本章要求：1.搞清对称三相负载Y和△联结时相线电压、相线电流关系;2.掌握三相四线制供电系统中单相及三相负载的正确联接方法，理解中线的作用;3.掌握对称三相电路电压、电流及功率的计算。相量表示1.三相电压瞬时表示式tUusinm1)120sin(m2-tUu)120sin(m3tUuUUU01-1202UU1203UU2.三相电源的星形联结NL2L3L1NU1V1W1中性线(零线、地线)端线(相线、火线)3u–+–++–1u2u12u–+–+–+31u23u303112UU3.三相电源的三角形联结–++–+L2L1L312u–31u23up相电压线电压时结结论：电源Δ形联UUl4.三相负载连接原则(1)电源提供的电压=负载的额定电压；(2)单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。+N'N1u2u3u++–––Z1Z2Z3Y:三相三线制Y0：三相四线制结论：负载Y联结时，线电流等于相电流。P3UUlPIIlY联结时：333222111ZUIZUIZUI1)负载端的线电压＝电源线电压2)负载的相电压＝电源相电压3)线电流＝相电流321NIIII4