电工学简明教程复习大纲

复习考试范围•第一章：1.1-1.11•第二章：2.1-2.5,2.8•第四章：4.1-4.5•第五章：5.1-5.5•第七章：安全用电基本概念•第九章：9.1-9.4•第十章：10.1-10.2•第十三章：13.1-13.2,13.4第1章电路及其分析方法复习要点1．了解电路模型及理想电路元件的意义；2．理解电压、电流参考方向的意义；3．了解电源的有载工作、开路与短路状态，并能理解电功率和额定值的意义；5．理解基尔霍夫定律并能正确应用；6．掌握用支路电流法、叠加定理、戴维宁定理分析电路的方法；7．了解实际电源的两种模型及其等效变换；4．掌握R、L、C电路元件的伏安关系；1.2本章小结1．电路的基本概念电路的基本概念包括电路的作用与组成、电路的状态、电路模型、电压电流的参考方向、电位的概念及其计算等。(1)电路模型理想电路元件组成的电路称为实际电路的电路模型。所谓理想电路元件是指即在一定条件下突出其主要的电磁性质，而忽略其次要因素。(2)电压、电流的参考方向在计算和分析电路时，必须任意选定某一方向为电压、电流的参考方向，或称正方向。当选择的正方向与其实际方向一致时则电压或电流为正值；反之，则为负值。注意：参考方向选定之后，电压、电流的正、负才有意义；在讨论某个元件的电压、电流关系时，常采用关联参考方向。(3)电路中电位的概念由于电路中某一点的电位是指由这一点到参考点的电压，所以电路电位的计算与电压的计算并无本质的区别。但要注意电路中某一点的电位与参考点的选取有关，而电路中某两点之间的电压则与参考点无关。(4)电源的工作状态、开路与短路学习时注意理解三种状态的特点及判断电路中某一元件处于电源状态还是负载状态。负载的大小和增减是指负载消耗的功率的大小和增减，不要误解为负载电阻阻值的大小和增减。在一个完整的电路中，产生的功率与消耗的功率的相等。基尔霍夫定律适用于由各种不同元件构成的电路中任一瞬时、任何波形的电压和电流。2．基尔霍夫定律(1)基尔霍夫电流定律(KCL)，即I=0，它反映了电路中某一结点各支路电流间互相制约的关系。KCL通常应用于结点，也可以推广应用到假设的封闭面。(2)基尔霍夫电压定律(KVL)，即U=0，它反映了一回路中各段电压间互相制约的关系。KVL除应用于闭合回路外，也可以推广应用到假想的闭合回路。3．理想电路元件理想电路元件理想电源元件理想无源元件理想电压源理想电流源电阻R电感L电容C学习这部分内容要注意掌握每一种元件的定义及其两端的电压、电流关系。(1)理想电压源(恒压源)特点：输出电压U是由它本身确定的定值，而输出电流I是任意的，是由输出电压和外电路决定。注意：与理想电压源并联的元件，其两端的电压等于理想电压源的电压。特点：输出电流I是由它本身确定的定值，而输出电压U是任意的，是由输出电流和外电路决定。注意：与理想电流源串联的元件，其电流等于理想电流源的电流。(2)理想电流源(恒流源)(3)无源元件R、L、C在电压、电流参考方向一致的前提下，R、L、C两端的电压、电流关系分别为R是耗能元件(3)无源元件R、L、Cu=RiL是储能元件tiLuddtuCiddC是储能元件由于电路是由各种元件以一定的连接方式组成的，每一个元件要遵循它两端的电压电流关系伏安关系，而与结点相连的各条支路电流及回路中各部分电压分别受(KCL)和(KVL)的约束。因此，基尔霍夫定律和元件的伏安关系是分析电路的依据。4．电路分析方法分析电路的方法有支路电流法、叠加定理、戴维宁定理等。支路电流法是以支路电流(电压)为求解对象，直接应用KCL和KVL列出所需方程组，而后解出各支路电流(电压)。它是计算复杂电路最基本的方法。但是，当电路中支路数较多时，联立求解的方程数也就较多，因此计算过程一般繁。所以只有当电路不是特别复杂而且又要求出所有支路电流(或电压)时，才采用支路电流法。(1)支路电流法*确定支路数b，假定各支路电流的参考方向；*应用KCL对结点A列方程对于有n个结点的电路，只能列出(n–1)个独立的KCL方程式。*应用KVL列出余下的b–(n–1)方程；*解方程组，求解出各支路电流。用支路电流法解题的步骤在多个电源共同作用的线性电路中，某一支路的电压(电流)等于每个电源单独作用，在该支路上所产生的电压(电流)的代数和。(2)叠加定理计算功率时不能应用叠加定理。在叠加过程中当电压源不作用时应视其短路，而电流源不作用时则应视其开路。但电源内阻仍需保留。注意在应用叠加定理计算复杂电路时，由于每个电源单独作用在电路中，因此使得电路较为简单。但当原电路中电源数目较多时，计算就变得很繁琐。所以，只有当电路的结构较为特殊时才采用叠加定理来求解。叠加定理内容叠加定理的重要性不在于用它计算复杂电路，而在于它是分析线性电路的普遍原理。(3)戴维宁定理戴维宁定理内容：任意线性有源二端网络N，可以用一个恒压源与电阻串联的支路等效代替。其中恒压源的电动势等于有源二端网络的开路电压，串联电阻等于有源二端网络所有独立源都不作用时由端钮看进去的等效电阻。戴维宁定理是本章的重点之一。戴维宁定理把复杂的二端网络用一个恒压源与电阻串联的支路等效代替，从而使电路的分析得到简化。此法特别适用于只需求解复杂电路中某一支路的电流(电压)，尤其是这一支路的参数经常发生变化的情况。运用戴维宁定理应注意：戴维宁定理只适用于线性电路，但对网络外的电路没有任何限制；等效是对外部电路而言的。IbEUR0RL+_+_aE=ISR0内阻改并联IURLR0+–ISR0UIS=ER0内阻改串联电压源与电流源模型的等效变换关系仅对外电路而言，至于电源内部则是不相等的。注意(4)电源模型的等效变换运用电压源与电流源模型的等效变换也可以简化电路的计算。电源模型等效变换的条件如下图：第2章正弦交流电路2.1基本要求1．理解正弦交流电的三要素、相位差及有效值；2．掌握正弦交流电的各种表示方法及相互间的关系；3．理解单一参数交流电路中电压与电流的相量关系，掌握简单交流电路的计算方法；4．掌握有功功率和功率因数的计算，了解瞬时功率、无功功率、视在功率的意义；5．掌握三相四线制电路中负载的正确连接，了解中性线的作用；6．掌握对称负载作星形和三角形联结时，线、相电压与线、相电流之间的关系，了解三相电路的有功功率。2.2本章小结1．正弦量的三要素(1)变化快慢用频率f、周期T和角频率表示，三者之间的关系为22fT(2)大小用有效值表示，交流电的有效值是从交流电流与直流电流具有相等的热效应观点引出的TtiTI02d12mII正弦交流电的有效值与最大值的关系为(3)为初相位，它随计时起点选取的不同而改变，两个同频率正弦量的初相位之差称为相位差。相位(t+)是时间函数，用来表示交流电在不同时刻的变化进程。)sin(tIIm2．正弦量的表示方法一个正弦量可以用三角函数式、正弦波形、相量图和相量式四种表示方法。虽然用三角函数式和正弦波形表示正弦量比较直观，但是进行运算并不方便，所以，相量图或相量表示式是分析计算正弦交流电的主要工具。相量是表示正弦交流电的复数，正弦交流电是时间的函数，所以两者之间并不相等。正弦量的相量表示法就是用复数来表示正弦量。注意：只有正弦波形的电压、电流才能用相量表示，只有同频率的正弦交流电才能进行相量运算。3．R、L、C单一参数的交流电路任何复杂的交流电路都是由R、L、C以不同的连接方式组成的，所以掌握它们在交流电路中的电压、电流关系是非常重要的。R、L、C交流电路的主要结论功率有功功率无功功率P=UI(W)Q=0P=0P=0Q=UI(var)Q=–UI(var)RLC式中XL=LXC=1/CU•I•dudti=CRLC电压电流关系频率相位有效值相量式一般关系式u=iRdidtu=L相同相同相同同相u超前i90u滞后i90U=IRU=IXCU=IXLI•U=•jXCI•U=•jXLI•U=•RU•I•U•I•相量图复阻抗Z=RZ=jXLZ=–jXC(设电压电流参考方向相同)R、L、C交流电路的主要结论4．R、L、C串联的交流电路ZXXRIUCL)(j22)(CLXXRZRXXCLarctan阻抗模(为电压与电流之间的相位差)当XLXC,为正，电路中电压超前电流，电路呈电感性；当XLXC,为负，则电流超前电压，电路呈电容性；当XL=XC，=0，则电流与电压同相，电路呈电阻性。电压与电流相量关系为阻抗角5．阻抗的串联与并联阻抗串、并联等效公式与电阻串、并联等效公式形式相同。两个阻抗串联：21ZZZ两个阻抗并联：21ZZZ21111ZZZ2121ZZZZZ21111ZZZ或但一般6．三相电路(1)由三相电源供电的电路称为三相电路。当三相电源星形联结有中性线时，可提供两种电压，且线电压等于相电压的倍；当三相电源作三角形联结时，其线、相电压相等。3(2)三相负载星形联结三相负载星形联结线、相电流相等。线电压超前与其相关联的两个相电压中超前相的相电压30o负载对称及不对称但有中性线不对称且无中性线不确定线、相电压之间的关系注意：通常三相不对称负载作星形联结不允许没有中性线。中性线的作用是强迫电源的中性点与负载中性点等电位，从而使负载的相电压与电源相电压相等。p3UUl(3)三相负载三角形联结三相负载三角形联结线、相电压相等。线电流滞后与其相关联的两个相电流中滞后相的相电流30负载对称负载不对称不确定线、相电流之间的关系(4)三相有功功率等于每相功率之和。当三相负载对称时，三相有功功率为cos3llIUP注意：为负载相电压与相电流的相位差。p3IIl第4章电动机复习要点了解三相异步电动机的基本结构、转动原理、机械特性，掌握起动和反转的方法。1．三相异步电动机的构造三相异步电动机主要是由定子和转子组成，有笼型转子和绕线型转子。2．三相异步电动机的转动原理定子绕组通入对称三相电流产生旋转磁场旋转磁场切割转子产生感应电动势和电流转子电流和旋转磁场作用产生电磁转矩电磁转矩使转子转动。转差率00nnns3．三相异步电动机的各物理量P133-13412sffE2=SE20202sXX22022202)(sXRsEI2202222)(cossXRR4．三相异步电动机的转矩公式电磁转矩T=KTI2cos222022212)(sXRURKT22022212stXRURKT2021max2XUKTnPT2550.9额定转矩5．三相异步电动机的起动、反转直接起动：起动电流大，起动转矩小。Y-换接、自耦变压器降压起动：起动电流小，起动转矩小。反转：改变电流通入的相序。第5章继电接触器控制系统复习要求1．了解常用控制电器的基本结构、动作原理和控制作用；2．掌握笼型电动机直接起动、正反转、星三角降压启动的控制线路，学会看懂电路图；3．了解时间继电器和时间控制。笼型电动机的控制线路2、对于笼型电动机的基本控制线路，如电动机的点动、长动、以及正、反转控制等必须掌握。在看电气原理图时，要分清主电路和控制电路。主电路从电源到电动机，其中接有开关、熔断器、接触器的主触点、热继电器的发热元件等；控制电路中接有按钮、接触器的线圈和辅助触点、热继电器的动断触点及其他电器的触点和线圈。1、利用按钮、交流接触器和中间继电器可以对电动机实现点动、起停、正反转等控制。3．热继电器和熔断器是保护电器，在笼型电动机的控制线路中，熔断器起短路保护作用，热继电器起过载保护作用。此外，交流接触器还可以起失压和欠压保护作用。电动机控制回路的排故：(2)将接触器或继电器的线圈相串联；(3)将接触器触点与线圈并联，造成控制线路电源线短路；(4)控制电路未能全部满足设计要求，如无短路、过载保护；(5)各种控制电器符号用错；常见的错误有：(1)将控制电路电源线接在接触器的主触点下面；