电工学期末复习资料

电工复习第一章一、基本概念1、电路的作用：1）电能的传输和转换2）信号的传递和处理2、电路的组成：1）电源；2）负载3）中间环节※3、电压和电流的参考方向和实际方向4、电位：BAABUUU二、基本定律1、欧姆定律：流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。注意:当电压和电流的参考方向一致时U=RI当电压和电流的参考方向相反时U=－RI2、基尔霍夫定律A、基尔霍夫电流定律在任一瞬时，流向某一结点的电流之和应该等于流出该结点的电流之和。即在任一瞬时，一个结点上电流的代数和恒等于零。RIU•B、基尔霍夫电压定律：在任一瞬间，从回路中任意一点出发，沿顺时针方向或逆时针方向循行一周，则在这个方向上的电位升之和等于电位降之和.或电压的代数和为0。※三.电源与负载的判别电压和电流的实际方向判断U和I的实际方向相反，电流从＋端流出，输出功率电源负载U和I的实际方向相同，电流从＋端流入，吸收功率IUab+-IRUabIRUab根据第二章电路分析方法•1、电阻的串并联•※2、电源两种模型间的等效变换ERababRaSIsIRE0※3、支路电流法:KVL和KCLb-（n-1）个※4、结点电压法：5、叠加定理：对于线性电路，任何一条支路中的电流，都可以看成是由电路中各个电源（电压源或电流源）单独作用时，在此支路中所产生的电流的代数和。※功率不满足叠加定理RRERRRRREREREU111114321332211※A、戴维南定理：任何一个线性有源二端网络都可以用一个电动势为E0的理想电压源和一个电阻R0的串联来等效。电压源的电压等于有源二端网络的开路电压，即将负载断开后a、b两端之间的电压。所串电阻等于该有源二端网络除源后所得到的无源网络a、b两端之间的等效电阻。B、诺顿定理：任何一个有源二端线性网络都可以用一个电流为I0的理想电流源和内阻R0并联的电源来代替。理想电流源的电流就是有源二端网络的短路电流，即将a、b两端短接后其中的电流。等效电源的内阻R0等于有源二端网络中所有电源均除去后所得无源网络a、b之间的等效电阻。6、戴维南定理和诺顿定理计算电阻R0的方法：1、将有源二端网络的所有电源置零后，所得无源网络a、b两端的电阻；2、求出有源二端网络的短路电流IS和开路电压UO,则。3、外加激励法，分两种：a、在无源二端网络的a、b两端加一电压源，求出总电流，则。b、在在无源二端网络的a、b两端加一电流源求出a、b两端电压，则电阻。S00/IURSUIIURS/0SIUSIUR/0※第三章电路的暂态分析•初始值的确定：•换路定则:在换路瞬间，电容上的电压、电感中的电流不能突变。)0()0()0()0(LLCCiiuuteffftf)]()([)()(0一阶电路三要素：、)(0f、)(f。初始值稳态值和时间常数•时间常数:原则:要由换路后的电路结构和参数计算。(同一电路中各物理量的是一样的)电路中只有一个储能元件时，将储能元件以外的电路视为有源二端网络，然后求其无源二端网络的等效内阻R0，则:步骤:CR0或0RL步骤:(1)画出换路后的等效电路（注意:在直流激励的情况下,令C开路,L短路）；(2)根据电路的定理和规则，求换路后所求未知数的稳态值。稳态值)(f的计算:•练习：电路如图所示，已知i1=-5A，i2=1A，i6=2A，求i4。•解：解法1对于节点b，根据KCL，有-i3–i4+i6=0即i4=-i3+i6对于节点a，根据KCL，有i1+i2+i3=0即i3=-i1-i2=-(-5)-1=4Ai4=-i3+i6=-4+2=-2A•解法２取闭合曲面S，如下图所示。根据KCL，有-i1-i2+i4-i6=0i4=i1+i2+i6=-5+1+2=-2A请判断那个是电源，那个是负载？用电源等效变换求图示电路中电流I。例2.3解：（1）将电流源与电阻串联电路等效成电流源，将电压源与电阻并联电路等效成电压源，将电压源与电阻串联支路等效成电流源与电阻并联支路；（2）将两个并联电流源等效为一个电流源，其源电流等于两个并联电流源源电流的代数和；（3）将电流源与电阻并联电路等效成电压源与电阻串联支路，并将两个串联电压源等效成一个电压源；A25.22V9I图示电路中N为线性含源电阻网络。已知R=10时，U=15V；R=20时，U=20V。求R=30时，U的值。练习解：因为只有R改变，一端口网络N可以用戴维南电路来等效。155.15.110151511111iOCiOCRURUIURIU20120202022222iOCiOCRURUIURIU解方程组，得：1030iOCRVU当R=30时：V5.223075.0A75.0301030IRURRUIiOC1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:14-Nov-2001SheetofFile:E:\temp\MyDesign-1.ddbDrawnBy:IsR1R2R3R4Rxab+_Us2.电路如图所示，已知R1=6Ω，R2=3Ω，R3=10Ω，R4=2Ω，Us=6V，Is=2A。求:1、流过Rx的电流为0.5A时，Rx=?。2、Rx选值适当，它可以获得最大功率。求Rx=?，最大功率Pmax=？。题2第四章正旋交流电路•（1）正弦电量的瞬时值（u、i），有效值（方均根值，U、I），最大值（幅值，Um、Im）。•（2）正弦量的三要素：幅值、角频率和初相位。•（3）相位关系：超前、滞后、同相、反相、正交。•（4）用相量进行电路分析CLmmXXXIZUZjXRZIUIU复阻抗：、有效值相量、最大值相量::（5）功率cossincos22功率因数：视在功率：无功功率：有功功率：瞬时功率：QPUISUIQUIPuip•（6）谐振•串联谐振，又叫电压谐振。CLRCRRLQLCf1121000品质因数为：谐振频率为：wwp•并联谐振，又叫电流谐振。CLRCRRLQLCf1121000品质因数为：谐振频率为：wwp第五章plII30pUUl3三相电动势的特征：幅值相等，频率相同，相位互差120º星形连接：三角形连接：plUU303plIIcosllIUP3三相功率：Φ由负载性质决定第6章一、磁性材料的磁性能高导磁性、磁饱和性、磁滞性二、变压器的工作原理电压变换电流变换KNNEEUU2121201KNNII11221阻抗变换ZKZ2'※三、直流磁路以及交流磁路分析直流磁路等效为恒压源交流磁路等效为恒流源第七章交流电动机•三相异步电动机的工作原理•三相异步电动机的电路分析注意：随转差率s而发生变化•三相异步电动机的机械特性cos和I21220222)(UsXRsRKT22cosIKTTNNPT•三相异步电动机的使用起动、调速、制动单相异步电动机•一、异步电动机在非额定电压下运行•1.电源电压大于电动机额定电压时•如果U1UN，则电机中的主磁通Φ增大，磁路饱和程度增加，励磁电流将大大增加。从而导致电动机的功率因数减小，定子电流增大，铁芯损耗和定子铜损增加，效率下降，温度升高。为保证电动机的安全运行，此时应适当减小负载。过高的电压，甚至会击穿电机的绝缘。•2.电源电压小于电动机额定电压时•当U1UN时，主磁通Φ将减小。电机在稳定运行时，电磁转矩等于负载转矩，所以若负载转矩不变时，由电磁转矩的物理表达式可知，转子电流会增大，相应的定子电流也增大，电机的铜损耗增大，会引起电机绕组发热，效率下降，电机转速也将下降。当电压下降过多时，甚至出现TMTL，引起转子停转而带来严重后果。•但当电动机是空载或轻载运行，U下降的幅值不是很大时，反而会有利。这是因为主磁通Φ的减小，励磁电流会随之减小，在定子电流I1=I0+(-I2’)中，I0起主要作用，此时，I1会随着I0的减小而减小，铁损耗和铜损耗减小，效率因此提高了。•二、异步电动机在非额定频率下的运行•1.电源频率小于电动机额定频率时•当忽略定子绕组阻抗压降时，则有U1≈E1∝f1ΦM。当f1fN时，ΦM相应增大，铁芯饱和程度增高，励磁电流显著增大，从而使定子电流增大，电机功率因数降低。由于ΦM和I1增大，电机的铁耗及定子铜耗亦增大，电机温升升高。同时，定子旋转磁场的转速也会随f1的下降而减小，使得电动机的转速下降，使通风冷却条件变坏。在电机损耗增大，而通风条件变坏的情况下满载运行，会加速电机绝缘材料的老化，甚至烧坏绕组。•若频率降低值小于5%，对电机不会带来严重影响，尚可继续运行。•若频率降低值大于5%，则应减小负载，使电动机在轻载下运行，防止电机过热。•2.电源频率大于电动机额定频率时•类似地，当f1fN，电动机铁芯内主磁通ΦM会减小，励磁电流也会相应减小，定子I1电流亦减小，转子转速会随定子旋转磁场的转速升高而升高，对电机功率因数、效率和通风条件均有改善。实际工作中，一般不会出现电源频率长时间高于额定值的情况。••三、异步电动机的缺相运行•一相断线可分成四种情况。其中图（a）、（b）、（c）为单相运行，图（d）为两相运行。•当异步电动机在断线前为额定负载运行，缺相后，如果这时电动机的最大转矩仍大于负载转矩，则电动机还能继续运行，由于电动机的负载不变，定子电流会超过额定值，转速会下降，噪音会增大，长时间运行会烧坏电机。如果电动机的最大转矩小于负载转矩，这时电动机的转子会停转，由于这时电源电压仍加在电机上，定、转子电流将很大，如果不及时切断电源，将有可能烧毁运行相的定子绕组。ABCABCABCABCabcd四、异步电动机在三相电压不对称的运行异步电动机在三相电压不对称条件下运行时，正序电压分量和负序电压分量分别产生正序电流和负序电流，并形成各自的旋转磁场。这两个旋转磁场的转速相等，方向相反，分别在转子上产生感应电动势和形成感应电流。感应电流和定子旋转磁场相互作用，产生电磁力，形成电磁转矩。显然，这两个电磁转矩的方向是相反的，但大小不等，使得电动机的合成转矩下降，转速降低，噪音增大。