第二讲电气设备的额定值

1、上页,下页,返回,1.2.4,电气设备的额定值,任何电气设备的电压、电流和功率都有一定的限额,额定值,额定转速,n,N,额定电压,U,N,额定电流,I,N,额定功率,P,N,负载设备通常工作于额定状态,电源设备的额定功率标志着电,源的供电能力，是长期运行时,允许的上限值,电源输出的功率由外电路决定,不一定等于电源的额定功率,第二讲,电源及其等效变换,一、电压源与电流源,二、电压源模型与电流源模型的等效变换,三、等效变换应用实例,1.3,独立电源元件,1.3.1,电压源和电流源,1.3.2,实际电源的模型,1.3.3,两种模型的等效互换,1.3.1,电压源和电流源,外特性：输出电压与输出电流的关

2、系,U,1,端电压始终恒定，等于直流电压,2,输出电流是任意的，即随负载,外电路,的改变而改变,U,S,特,点,_,U,I,U,S,_,R,L,I,O,1,电压源,1,输出电流恒定不变,2,端电压是任意的,即随负载不同而不同,I,U,I,S,2,电流源,R,L,U=I,S,R,L,I,I,S,外特性方程,特,点,I,U,I,S,O,分析,I,S,固定不变,U,S,固定不变,U,S,IR,U,I,s,U=,I,U,S,R,所以,I = I,s,已知,I,s,U,S,R,问,I,等于多少,U,又等于多少,例,1.3.1,解,1,U,ab,U,S,2,若,R,减小为,1,电流源的功率不变,电压源的功

3、率,I,Us,I,I,s,3A,增大,P,U,S,I,Us,-12W,I = U,S,R,4A,为什么,已知,I,s,U,S,R,试分析,例,1.3.2,U,S,b,R,I,s,I,I,Us,a,1A,4V,2,I = U,S,R,4 2 =2A,2,若使,R,减小为,1,I,如何,变？两个电源的功率如何变,1,I,等于多少,1.3.2,实际电源的模型,1,实际电源的模型,电源模型,电压源模型,电流源模型,具有相同的外特性,I,S,U,S,I,U,实际,电源,实际电源,的外特性,I,U,O,R,b,a,2,电压源模型,U,U,S,IR,0,外特性方程,I,R,U,U,S,R,0,外特性曲线,I

4、,U,U,S,U,S,R,0,O,3,电流源模型,I,I,S,I,R,0,外特性方程,外特性曲线,b,a,I,R,U,R,0,I,R,0,I,s,U,I,I,S,O,I,I,S,U/R,0,1.3.3,两种电源模型的等效互换,U,R,L,I,电,源,I,U,S,U,R,0,I,s,R,0,U,I,等效互换条件,U,U,s,I,R,0,U,I,R,0,R,01,I,s,R,01,I,R,01,I,s,I,R,01,I,U,S,U,R,0,I,s,R,01,U,I,I,U,I,R0,U,s,R,0,R,01,I,s,R,0,直线与两个,坐标有交点,电压源模型,电流源模型,电流源模型,电压源模型,R

5、,0,U,S,I,s,R,0,R,0,U,S,I,s,R,0,R,0,R,0,I,U,S,U,R,0,I,s,R,0,U,I,I,s,R,0,U,I,I,U,S,U,R,0,2,所谓“等效”是指“对外电路”等效（即对,外电路的伏安特性一致），对于电源内部并,不一定等效,例如，在电源开路时,1,电压源模型与电流源模型互换前后电流的,方向保持不变，即,I,S,和,U,s,方向一致,R,0,不消,耗能量,消耗,能量,R,0,说明,I,U,S,U,R,0,I,s,R,0,U,I,3,电压源（恒压源）与电流源（恒流源,之间不能互换,为什么,I,s,U,S,例,1,求下列各电路的等效电源,解,a,b,U,

6、2,5V,a,a,b,U,5V,c,a,a,5V,3,2,U,b,a,U,5A,2,3,b,a,2V,5V,U,b,2,c,a,5A,b,U,3,b,例,2,试用电压源与电流源等效变换的方法,计算,2,电阻中的电流,A,1,A,2,2,2,2,8,I,解,8V,2,2V,2,I,d,2,由图,d,可得,6V,3,12V,2A,6,1,1,2,I,a,2A,3,1,2,2V,I,2A,6,1,b,4A,2,2,2,2V,I,c,例,3,解：统一电源形式,试用电压源与电流源等效变换的方法计算图示,电路中,1,电阻中的电流,2,6V,4V,I,2A,3,4,6,1,2A,3,6,2A,I,4,2,1

7、,1A,I,4,2,1,1A,2,4A,A,2,A,3,1,2,2,I,解,I,4,2,1,1A,2,4A,1,I,4,2,1A,2,8V,I,4,1,1A,4,2A,I,2,1,3A,注意,1,两个不同的电压源不可以并联,2,两个不同的电流源不可以串联,为什么,例,4,电路如图,U,1,10V,I,S,2A,R,1,1,R,2,2,R,3,5,R,1,1,求电阻,R,中的电流,I,2,计算理想,电压源,U,1,中的电流,I,U1,和理想电流源,I,S,两端的电压,U,IS,3,分析功率平衡,解,1,由电源的性质及电源的等效变换可得,a,I,R,I,S,b,I,1,R,1,c,I,R1,I,R

8、,1,R,I,S,R,3,_,I,U1,_,U,IS,U,R,2,_,U,1,a,b,a,a,I,R,1,R,I,S,_,U,1,b,b,2,由图,a,可得,理想电压源中的电流,理想电流源两端的电压,a,I,R,I,S,b,I,1,R,1,c,a,I,R,1,R,I,S,_,U,1,b,b,I,R1,I,R,1,R,I,S,R,3,_,I,U1,_,U,IS,U,R,2,_,U,1,a,b,a,I,R3,各个电阻所消耗的功率分别是,两者平衡,60+20)W=(36+16+8+20)W,80W=80W,3,由计算可知，本例中理想电压源与理想电流源,都是电源，发出的功率分别是,1.4,受控电源,独

9、立电源,指电压源的电压或电流源的电流不受,外电路的控制而独立存在的电源,受控源的特点,当控制电压或电流消失或等于零时,受控源的电压或电流也将为零,对含有受控源的线性电路，可用前几节所讲的,电路分析方法进行分析和计算,但要考虑受控,的特性,应用：用于晶体管电路的分析,受控电源,指电压源的电压或电流源的电流受电路中,其它部分的电流或电压控制的电源,U,1,_,U,1,U,2,I,2,I,1,0,a)VCVS,I,1,b)CCVS,_,U,1,0,U,2,I,2,I,1,四种理想受控电源的模型,c) VCCS,gU,1,U,1,U,2,I,2,I,1,0,d) CCCS,I,1,U,1,0,U,2,

10、I,2,I,1,电,压,控,制,电,压,源,电,流,控,制,电,压,源,电,压,控,制,电,流,源,电,流,控,制,电,流,源,作业,1. 3.2,1.3.3,1.3.4,第二章,电路分析基础,2.1,基尔霍夫定律,2.2,叠加原理与等效电源定理,2.3,正弦交流电路,2.4,三相交流电路,2.5,非正弦交流电路,2.6,一阶电路的瞬态分析,2.1,基尔霍夫定律,2.1.1,基尔霍夫定律,2.1.2,支路电流法,返回,2.1.3,结点电压法,基尔霍夫,Gustav Robert,Kirchhoff,1824,1887,德,国物理学家,1824,年,3,月,12,日生于柯尼斯堡,1847,年毕,

11、业于柯尼斯堡大学。当他,21,岁在柯尼斯堡就读期间，就,根据欧姆定律总结出网络电,路的两个定律（基尔霍夫电,路定律），发展了欧姆定律,对电路理论作出了显著成绩,大学毕业后，他又着手把电,势概念推广到稳恒电路,2.1.1,基尔霍夫定律,基尔霍夫定律是电路作为一个整体所服从,的基本规律，它阐述了电路各部分电压或各部,分电流相互之间的内在联系,基尔霍夫电流定律,KCL,Kirchhoff,s Current Law,基尔霍夫电压定律,KVL,Kirchhoff,s Voltage Law,返回,名词注释,支路,连接两个结点之间电路。同一支路流过电流相同,回路,电路中任一闭合路径称为回路,支路,ab,

12、 ad,b,6,回路,abda, bcdb,L,7,结点,a, b,n,4,结点,三个或三个以上电路元件的联结点,网孔,单孔回路,网孔,m,3,a,U,S1,d,b,c,_,_,_,U,S6,U,S5,返回,1,基尔霍夫电流定律,电路中任意一个结点上，在任一时刻，流入,结点的电流之和，等于流出结点的电流之和,I,1,I,3,I,2,I,4,I,5,流入,流出,I,1,I,2,I,3,I,4,I,5,0,i,0,移,项,得,在任一电路的任一结点上，电流的代数和在任,何时刻永远等于零,对于结点,A,一共有五个电流经过,A,I,1,I,2,I,3,I,4,I,5,基尔霍夫电流定律简称,KCL,定律,

13、在任一瞬时，流入任一结点的电流之和必,定等于从该结点流出的电流之和,出,入,i,i,在任一瞬时，通过任一结点电流的代数和,恒等于零,0,i,表述一,表述二,可假定流入节点的电流为正，流出节点,的电流为负；也可以作相反的假定,所有电流（标识符）前均为正号,KCL,定律的两种表述方法,应用,KCL,定律时的基本步骤,1,找对电路中的结点,2,指定每一个支路的电流参考方向,3,流入结点电流之和等于流出结点电流之和,4,列写方程,应用步骤举例,以结点,a,为例,若已知,I,1,1A,I,5,4A,则,I,2,I,1,I,5,3A,U,S5,U,S1,I,5,I,1,d,_,a,I,2,b,c,_,_,

14、U,S6,根据,KCL,设流入为正）列方程，求解,在电路图上标出各支路电流的参考方向,0,5,2,1,I,I,I,返回,对于结点,a,广义结点,包围部分电路,的任意封闭面,基尔霍夫电流定律的,扩展应用,用于包围部分电路的任意封闭面,I,1,I,3,I,6,U,S5,U,S1,I,1,d,_,a,I,3,b,c,_,_,U,S6,I,6,返回,I = ,KCL,的,扩展,应用,举例,I,s,R,2,R,3,U,S2,_,R,4,U,S1,_,R,1,I,I = 0,返回,解,设流过,R,1,电流的参考,方向如图所示,应用,KCL,可得,I,R1,I,2,I,1,1A,吸收功率,发出功率,P,2,

15、U,ca,U,ab,I,2,电流源,I,2,的功率,80W,I,2,R,2,I,R1,R,1,I,2,已知电路参数如,图中所示，求各电流源的,功率、并判断是输出还是,吸收功率,例,2.1.1,电流源,I,1,的功率,W,20,P,I,U,ba,1,1,I,R,I,R,1,1,1,返回,b,1A,I,1,I,2,a,10,20,2,A,c,I,R1,I,2,2,基尔霍夫电压定律,基尔霍夫电压定律又叫回路电压定律。简称,KVL,在一个闭合回路中，从一点出发绕回路一周回到该点时,各段电压（电压降）的代数和等于零,表述一,请看下图,R,1,R,2,R,3,E,1,E,2,b,a,e,c,d,I,1,I

16、,2,I,3,U,ac,U,ce,U,ea,表示,整个闭合回路的电压,U,ac,U,ce,U,ea = 0,即,U,0,各段电压用,电压参考方向与回路绕行方向一致时取正号,相反时取负号,0,u,在任意一个闭合回路中，各段电阻上电压降的,代数和等于各电源电动势的代数和,I,1,R,1,I,2,R,2,I,3,R,3,-E,1,E,2,I,R,E,各段电压分别为,U,ac,I,1,R,1,E,1,U,ce,I,2,R,2,E,2,U,ea,I,3,R,3,U,0,I,1,R,1,E,1,I,2,R,2,E,2,I,3,R,3,0,移项,基尔霍夫电压定律另一种形式,表述二,R,1,R,2,R,3,E,1,E,2,b,a,e,c,d,I,1,I,2,I,3,U,0,在