电工技术复习课课件

电工技术

教师：程翔联系电话一章电路的基本概念第二章电路的分析方法（重点：电路分析）第三章电路的暂态分析（重点：三要素）

第四章正弦交流电路（重点：正弦电路分析）第五章三相电路（重点：相线关系）第六章磁路与铁心线圈电路（重点：变压器的变换关系）第七章交流电动机（重点：根据铭牌计算）第十章继电接触器控制系统（重点：控制线路）

第1章

电路的基本概念1.3电压和电流的参考方向1.5电源有载工作、开路与短路1.6电路中电位的概念及计算物理量实际方向电流I正电荷运动的方向电动势E

(电位升高的方向)

电压U(电位降低的方向)高电位

低电位

参考方向低电位

高电位箭标abRIIab

双下标正负号+–abUUab

双下标-+abE在分析与计算电路时，对电量任意假定的方向。IE+_aRbU+_在参考方向选定后，电流(或电压)值才有正负之分。关联方向、非关联方向欧姆定律、功率表达式中有两套正负号：①式前的正负号由U、I参考方向的关系确定；②U、I值本身的正负则说明实际方向与参考方向之间的关系。1.5电源有载工作、开路与短路U=IRIRoR+

-EU+

-或U=E–IRoP=PE

–P负载大小的概念:

是指负载电流或功率的大小，而非负载电阻的大小。

负载增加指负载取用的电流和功率增加。1、有载状态电位的计算步骤: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。例:图示电路，计算开关S断开和闭合时A点的电位VA解:（1）当开关S断开时（2）当开关闭合时，电路如图（b）电流I2=0，电位VA=0V。电流I1=I2=0，电位VA=6V。2K+6VA2KSI2I1（a）2KA+I12KI2–6V（b）电流在闭合路径中流通第2章电路的基本定律和分析方法2.1

基尔霍夫定律2.2

支路电流法2.3

结点电压法2.4叠加法2.5电阻的等效变换2.6电源的等效变换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等效变换法重点2.1基尔霍夫定律重点列写KCL方程的步骤：1.支路电流的参考方向：标定或题中已给出；2.确定节点电流的符号：流入取+，或取-；3.列KCL方程：建议采用注意：例2-9

当支路中含有恒流源时，若在列KVL方程时，（1）

所选回路中不包含恒流源支路，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。

支路电流法是电路分析中最基本的方法之一，大部分电路都可以采用它来求解，一般多用于求多条支路电流电压时。但当支路数较多时，所需方程的个数较多，求解不方便。应用注意

支路、独立结点和独立回路的选取。方程计算。注意：(1)上式仅适用于两个结点的电路。(2)分母是各支路电导之和,恒为正值；分子中各项可以为正，也可以可负。而与各支路电流的参考方向无关。baUs2+–I2ISI3Us1+–I1R1R2R3+–U注意：恒流源支路的电阻R3不应出现在分母中。见例2-12结点电压法是电路分析中最基本的方法之一，一般多用于支路多、结点少的电路分析中。应用注意两个结点的电路求解，结点电压可以直接套用公式；多个结点可以依解题步骤2.公式中，分子电压和电流符号

恒流源支路的电阻不应出现在分母中①叠加原理只适用于线性电路。③不作用电源的处理：

Us=0，即将Us用

短路代替；

Is=0，即将Is用开路

代替但如果有内阻仍应计算。②线性电路的电流或电压均可用叠加原理计算，但功率P不能用叠加原理计算。例：

注意事项：④解题时要标明各支路电流、电压的参考方向。

若分电流、分电压与原电路中电流、电压的参考方向相反时，叠加时相应项前要带负号。

叠加法应用于线性电路，一般多用于求多源对单支路作用的电流电压时。应用注意电流、分电压与原电路中电流、电压的参考方向2.5电阻串并联等效变换等效变换法2.6电源两种模型及等效变换

电压源模型理想电压源与电阻串联的电路模型

电流源模型理想电流源与电阻并联的电路模型电源模型的等效互换

实际电源的两种模型实际使用电源时，应注意以下3点：（1）实际电压源不允许短路。由于一般电压源的R0很小，短路电流将很大，会烧毁电源，这是不允许的。平时，实际电压源不使用时应开路放置，因电流为零，不消耗电源的电能。（3）实际电流源不允许开路处于空载状态。空载时，电源内阻把电流源的能量消耗掉，而电源对外没送出电能。平时，实际电流源不使用时，应短路放置，因实际电流源的内阻R'0一般都很大，电流源被短路后，通过内阻的电流很小，损耗很小；而外电路上短路后电压为零，不消耗电能。电压源与电流源对外电路等效的条件为：或且两种电源模型的内阻相等3.电源模型的等效互换注意：

（1）方向：恒流源箭头方向为恒压源正极；（2）等效时，对外电路等效，对内电路并非等效。P39例2.3.1

（3）理想电压源和理想电流源本身没有等效关系。P40表2.3.1（4）理想电压源和理想电流源相连时，源和负载。P42例2.3.3（5）R0未必是内阻，且2.7戴维宁定理与诺顿定理

abRab无源二端网络+_UsR0ab

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有源二端网络RLab+U–IUsR0+_RLab+U–I等效电源的内阻R0等于有源二端网络中所有电源均除去（理想电压源短路，理想电流源开路）后所得到的无源二端网络a、b两端之间的等效电阻。等效电源的电动势Us

就是有源二端网络的开路电压U0c，即将负载断开后a、b两端之间的电压。等效电源2.7.1戴维宁定理

重点应用

对于一个具有多条支路和结点的复杂电路，当只需要求其中一条支路的电流时，可将该支路取出，应用戴维宁定理求解电流。注意

等效电源的电动势Us与开路电压正方向应取一致

等效电源的内阻R0等于有源二端网络中所有电源均除去（理想电压源短路，理想电流源开路）后所得到的无源二端网络a、b两端之间的等效电阻。

等效电源的电流IS

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R0RLab+U–IIS有源二端网络RLab+U–I2.5.2.2诺顿定理

应用

对于一个具有多条支路和结点的复杂电路，当只需要求其中一条支路的电流电压时，可将该支路短接，应用诺顿定理求解电流。注意

等效电源的电动势Us与开路电压正方向应取一致第3章电路的暂态分析3.1储能元件和电路的暂态3.2换路定则3.3一阶电路的分析方法3.4微分电路和积分电路重点三要素法重点线性电感:L为常数;非线性电感:L不为常数电感元件+-eL+-L电感元件的符号反映在电感元件中的电流iL不能跃变,能量不能跃变自感电动势的参考方向规定:自感电动势的正方向与电流正方向相同,或与磁通的参考方向符合右手螺旋定则。自感电动势：+-eL+-L电容元件uiC+_电容元件反映在电感元件中的电压uc不能跃变,能量不能跃变“三要素法”的简要步骤如下：（1）求初始值：（a）若换路前电路处于稳态，可用求稳态值的方法求出电感中的电流或电容两端的电压,其他元件的电压、电流可不必求解。由换路定则有即为它们的初始值。（b）若换路前电路处于前一个暂态过程中，则可将换路时间代入前一过程中，即为它们的初始值。（c）取换路后的电路，电感用其作为理想电流源代替之，电容用其作为理想电压源代替之，获得直流纯电阻电路，求出各支路电流和元件端电压，即为初始值。（2）求稳态值：取换路后的电路，电感元件视作短路，电容视作开路，获得直流电阻性电路，求出各支路电流和各元件端电压，即为它们的稳态值。

（3）求时间常数

R:换路后的电路除去电源和储能元件后在储能元件两端所得无源二端网络的等值电阻暂暂态过程曲线的画法暂暂态过程曲线的画法步骤如下：（1）

在纵坐标上定出初始值f(0+)和稳态值f(∞)点画一水平虚线；（2）

在横坐标上找到t=τ的点，并找到[f(τ),τ]一点；（3）

过[f(0+),0]和[f(τ),τ]两点画一条指数曲线，终点接近值水平虚线，即为所求曲线。3.4微分电路与积分电路电容充放电的RC电路激励---矩形脉冲选取不同电路的时间常数条件输出电压波形和输入电压波形的特定关系一阶RC电路的零输入响应一阶RC电路的零状态响应一阶RC电路的全响应（放电过程）（充电过程）稳态分量暂态分量零输入响应零状态响应一阶RL电路的零输入响应一阶RL电路的零状态响应一阶RL电路的全响应3.4微分电路和积分电路3.4.1微分电路微分电路与积分电路是矩形脉冲激励下的RC电路。若选取不同的时间常数，可构成输出电压波形与输入电压波形之间的特定（微分或积分）的关系。1.电路条件2）输出电压从电阻R端取出TtU0tpCR+_+_+_不同τ时的u2波形τ=0.05tpτ=10tp

τ=0.2tp应用:用于波形变换,作为触发信号。CR+_+_+_UT2TtUT2TtU2TTtU2TTUtT/2tptT2T3.4.2积分电路条件2）从电容器两端输出。由图：1.电路输出电压与输入电压近似成积分关系。2.分析CR+_+_+_TtU0tp3.波形t2Utt1tt2t1Utt2t1U用作示波器的扫描锯齿波电压应用:第4章正弦交流电路4.1正弦交流电的基本概念4.2正弦交流电的相量表示法4.3电路基本定律的相量形式4.4简单正弦交流电路的分析4.5正弦电路的功率4.6交流电路的频率特性4.7非正弦周期电压和电流重点振幅、频率和初相角u、U、Um、Uav、4.1正弦交流电的基本概念交流电压、电流表测量数据为有效值交流设备名牌标注的电压、电流均为有效值初相角相位差为：电网频率：我国50Hz4.2正弦交流电的相量表示法三角函数式表示正弦波形表示相量法重点1.相量只表示正弦量，而不等于正弦量，只反映两个要素，少了f2.在复平面中表示正弦量的有向线段的位置，即有向线段与实轴的夹角，即正弦量的初相位角；实际应用可设一个正弦量的初相位角为03.只有正弦量才能用相量表示4.只有同频正弦量才能画在同一相量图中，才能进行运算5.6.j的物理意义：乘以j相当于把这个相量逆时针旋转90o乘以-j相当于把这个相量顺时针旋转90o注意事项：符号：uUUm

UUm=电路参数电路图(正方向)复数阻抗电压、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Riu设则u、i同相0LC设则则u领先i90°00基本关系+-iu+-iu+-设u落后i90°4.3电路基本定律的相量形式重点4.4简单正弦交流电路的分析RLC+_+_+_+_电压超前电流，感性电压滞后电流，容性电压电流同相，阻性重点阻抗三角形、电压三角形、功率三角形SQP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R阻抗概念注意事项:是复数，2.与电阻、感抗和容抗的区别：实数、复数XC=1/ωCXL=ωLZXRZ阻抗三角形阻抗模阻抗角电抗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)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只有相量和相量能加减乘除，有效值、模不能加减注意判断电路的性质，要以总的阻抗来判断重点4.5正弦电路的功率瞬时功率平均功率（有功功率）：无功功率视在功率或或RPQS功率因数的提高计算式

感性电路并联电容后减少了电源的无功“输出”，从而减少了电流的输出，提高电源设备的利用率，也减少传输线上的损耗。

并上电容后未并上电容后日光灯4.6交流电路的频率特性串联谐振并联谐振RLC电路的频率特性RLC串联谐振RLC并联谐振阻抗谐振条件谐振频率串联谐振特怔阻抗最小|Z0|=R最大|Z0|=L/RC电流最大I0=U/R最小I0=URC/L分总电压Uc=UL>>UR=U电流Ic=IL>>I品质因数QQ=ω0L/R=1/ω0CRUc=UL=QUIc=IL=QI0小结RLC+_+_+_+_+-ω15.1三相电压5.2负载星形联接的三相电路5.3三相功率5.4安全用电第5章三相电路星形联接三角形联接重点相量图波形图u0u1u2u32120°240°360°三相电动势瞬时表示式相量表示U2U1..120°120°120°U3.小结o&&303112Ð=UU30°3

PUUl=三相电源的星形联接三相电源的三角形联接–++–+L2L1L3–星型负载不对称负载Y0:三相四线制Y：三相三线制对称负载电压关系电流关系对称负载不对称负载负载对称时，只需计算一相电流，其它两相电流可根据对称性直接写出。+Z2Z3Z1N'N++–––Y0YZ12Z23Z31L1L3L2+++–––U12=U23=U31=Ul=UP线电流不等于相电流相量图23123123123130°23三角形负载对称时5.3三相功率无论负载为Y或△联接，每相有功功率都应为

Pp=Up

Ip

cosp对称负载联接时：同理对称负载Y联接时：相电压与相电流的相位差当负载对称时：P=3UpIpcosp重点6.1磁路及分析方法6.2交流铁心线圈电路6.3变压器*6.4电磁铁第6章磁路与铁心线圈电路重点重点重点电源电压分三个分量：由于R和X（或漏磁通）较小，其电压降也较小，故有其中：Bm铁心中磁感应强度的最大值，单位[T]；

S铁心截面积，单位[m2]。电阻上的电压降；平衡漏磁电动势的电压分量；平衡主磁电动势的电压分量。重点判断铁心线圈中各个量的变化（匝比）K为变比结论：改变匝数比，就能改变输出电压。+–u2+–+–+–i1i2+–e2+–e2式中U20为变压器空载电压。故有电压变换

结论：原、副边电流与匝数成反比。电流变换阻抗变换结论：变压器原边的等效阻抗模，为副边所带负载的阻抗模的K2倍。+–+–+–重点

额定容量

传送功率的最大能力。单相：三相：容量SN输出功率P2

原边输入功率P1

输出功率P2注意：变压器几个功率的关系（单相）效率容量：原边输入功率：输出功率：变压器运行时的功率取决于负载的性质••AXax•AXax同极性端用“•”表示。判断极性增加+–+++–––同极性端和绕组的绕向有关。•重点7.1

三相异步电动机的构造7.2

三相异步电动机的转动原理7.3

三相异步电动机的电路分析7.4

三相异步电动机的转矩与机械特性7.5

三相异步电动机的起动7.6

三相异步电动机的调速7.7

三相异步电动机的制动7.8

三相异步电动机的铭牌数据7.9

三相异步电动机的选择7.10同步电动机(略)7.11

单相异步电动机*第7章交流电动机*7.2三相异步电动机的转动原理7.2.1旋转磁场7.2.2电动机的转动原理7.2.3转差率

旋转磁场的转速工频：旋转磁场的转速取决于磁场的极对数p=1时AXYCBZAXYCBZ0AXYCBZ旋转磁场转速n0与极对数p的关系极对数每个电流周期磁场转过的空间角度同步转速旋转磁场转速n0与频率f1和极对数p有关。可见:重点电动机的转动原理AXYCBZ定子三相绕组通入三相交流电方向:顺时针

切割转子导体右手定则感应电动势E20旋转磁场感应电流I2旋转磁场左手定则电磁力FF电磁转矩TnF异步电动机运行中:转子转速亦可由转差率求得转差率S重点7.3三相异步电动机的电路分析7.3.1定子电路7.3.2转子电路1.转子感应电势频率f22.转子感应电动势E23.转子感抗X24.转子电流I2

三相异步电动机的电磁关系与变压器类似。变压器：变化eU1E1=4.44fN1

E2=4.44fN2E1、E2频率相同，都等于电源频率。异步电动机每相电路i1u1e1e

1e2e

2i2+－++++－－－－f1f2定子电路1.旋转磁场的磁通

U1

E1=4.44

f1N1每极磁通2.定子感应电势的频率f1f1=电源频率f转子电路1.转子感应电势频率f22.转子感应电动势E2E20=4.44

f1N2即E2=

sE20

3.转子感抗X2X20=2

f1L2即X2=

sX20

4.转子电流I25.转子电路的功率因数cos2转子绕组的感应电流转子电路的功率因数I2cos2结论：转子转动时，转子电路中的各量均与转差率S有关，即与转速

n有关。S1I2,电动机电压不允许超过额定值（5%），否则：

UΦ

I10

电动机电压也不应低压运行（5%），，否则：Un

S

E2,I2

I1功率机械功率P2重点7.4三相异步电动机转矩与机械特性7.4.1转矩公式

7.4.2机械特性曲线由公式可知电磁转矩公式1.T与定子每相绕组电压成正比。U1T2.当电源电压U1一定时，T是S的函数。3.R2

的大小对T有影响。绕线式异步电动机可外接电阻来改变转子电阻R2，从而改变转距。机械特性曲线10TS根据转矩公式0T0T三个重要转矩过载系数(能力)起动能力Sm=R2/X20UTmTst0TT2T0R2Tst

n稳定工作区如电磁转矩T=机械转矩T2

n稳定,稳速运转。如T>T2

nT直到T=T2稳定在一个较高的转速如T<T2

n

T直到T=T2稳定在一个较低的转速T20T常用特性段不稳定工作区：运行中：T2>Tmax

T2nTnT…….直到T=0n=0停车I发热，烧毁起动：n

T

n

T……经过最大转矩点，进入稳定工作区，直至稳定在一个转速7.5三相异步电动机的起动7.5.1起动性能7.5.2起动方法起动方法1.直接起动

二、三十千瓦以下的异步电动机一般都采用直接起动。2.降压起动：星形-三角形(Y－)换接起动自耦降压起动3.转子串电阻起动：转子电路串电阻起动既可以降低起动电流，又可以增加起动转矩。（适用于绕线式电动机）(a)仅适用于正常运行为三角形接法的电机。

(b)Y－起动Y－换接起动适合于空载或轻载起动的场合星形-三角形(Y－)换接起动

自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时联成Y形不能采用Y－起动的鼠笼式异步电动机。电压降低K倍，此时自耦降压起动7.6三相异步电动机的调速三种电气调速方法变频调速方法恒转距调速（f1<f1N）恒功率调速（f1>f1N）变极调速变转差率调速7.7三相异步电动机的制动制动方法机械制动电气制动能耗制动反接制动发电反馈制动7.8三相异步电动机铭牌数据1.型号

磁极数(极对数p=2)例如：Y132M－4

用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。机座长度代号机座中心高（mm）三相异步电动机表7.8.1中列出了各种电动机的系列代号。3.电压电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电压值。电动机在额定运行时定子绕组的线电流值。4.电流

5.功率与效率机械功率P26.功率因数7.额定转速电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。机械功率P2重点7.1

三相异步电动机的构造7.2

三相异步电动机的转动原理7.3

三相异步电动机的电路分析7.4

三相异步电动机的转矩与机械特性7.5

三相异步电动机的起动7.6

三相异步电动机的调速7.7

三相异步电动机的制动7.8

三相异步电动机的铭牌数据7.9

三相异步电动机的选择7.10同步电动机(略)7.11

单相异步电动机**第10章继电接触控制系统10.1常用控制电器10.2三相异步电动机的基本控制电路重点主电路控制电路1.电路SB1KMSB2FRKMFRKMFUQ3~M..保险丝热继电器发热元件开关接触器主触点起动按钮停止按钮接触器线圈接触器辅助触点热继电器动断触点一、直接起动动画重点KMFRKM..KMSB1SB2..控制电路合上开关Q起动2.控制原理KM辅助触点闭合自锁。按下起动按钮SB2

,KM线圈得电，KM主触点闭合，电动机运转。通电转动KM主电路FR3~MFUQQ合上开关QFRKM..KMSB1SB2..控制电路KM辅助触点闭合自锁。按下起动按钮SB2

,KM线圈得电，KM主触点闭合，电动机运转。通电KM转动主电路FR3~MFUQQ松开起动按钮SB2利用自身辅助触头，维持线圈通电的作用称自锁自锁转动停车

按下停止按钮SB1,

KM线圈断电KM主触点断开,电动机停转。KM辅助触点断开，取消自锁。

停转FRKM..KMSB1SB2..控制电路通电主电路FRFUQ3~MQ断电KM去掉KM