電工基本知識,電路參考方向等.ppt

電工技術,電工技術是一門技術基礎課，通過本課程的學習，使學生獲得電子技術必要的基本理論、基本知識和基本技能，為學生學習后續(xù)課程以及從事與專業(yè)有關的工程技術和科學研究打下一定的基礎。本課程要求學生掌握電路的基本概念和基本定律，電路的分析方法，正弦交流電路的基本概念與計算，掌握三相電路的特性，三相電路的基本分析方法，了解非正弦周期電流的電路分析，掌握一階線性電路暫態(tài)分析的三要素法，了解磁性材料的的磁性能，掌握變壓器的工作原理及簡單計算，了解三相異步電動機的轉動原理和電路分析，掌握異步電動機的轉矩與機械特性，以及異步電動機的正確使用。,電工技術,第1章電路的基本概念與基本定律,本章要求：1、理解電壓與電流參考方向的意義；2、熟練應用歐姆定律和基爾霍夫兩個定律；3、掌握電路中電位的概念與計算。,電工技術,1.1電路的作用與組成部分,電路是電流的通路，是為了某種需要由電工設備或電路元件按一定方式組合而成。電路的作用實現(xiàn)電能的傳輸、分配與轉換(2)實現(xiàn)信號的傳遞與處理,電工技術,2.電路的組成部分,電工技術,信號源:提供信息,信號處理：放大、調諧、檢波等,負載,直流電源:提供能源,電源或信號源的電壓或電流稱為激勵，它推動電路工作；由激勵所產(chǎn)生的電壓和電流稱為響應。,1.2電路模型,為了便于用數(shù)學方法分析電路,一般要將實際電路模型化，用足以反映其電磁性質的理想電路元件或其組合來模擬實際電路中的器件，從而構成與實際電路相對應的電路模型。,電工技術,理想電路元件主要有電阻元件、電感元件、電容元件和電源元件等。,手電筒的電路模型,1.3電壓和電流的參考方向,電工技術,1.電路基本物理量的實際方向,物理中對基本物理量規(guī)定的方向,2.電路基本物理量的參考方向,(1)參考方向,電工技術,在分析與計算電路時，對電量任意假定的方向。,(2)參考方向的表示方法,電流：,電壓：,(3)實際方向與參考方向的關系,電工技術,實際方向與參考方向一致，電流(或電壓)值為正值；實際方向與參考方向相反，電流(或電壓)值為負值。,例：,若I=5A，則電流從a流向b；,若I=5A，則電流從b流向a。,若U=5V，則電壓的實際方向從a指向b；,若U=5V，則電壓的實際方向從b指向a。,注意:,在參考方向選定后,電流(或電壓)值才有正負之分。,1.4歐姆定律,U、I參考方向相同時，,電工技術,U、I參考方向相反時，,U=IR,表達式中有兩套正負號：式前的正負號由U、I參考方向的關系確定；,U、I值本身的正負則說明實際方向與參考方向之間的關系。,通常取U、I參考方向相同。,U=-IR,電工技術,例：應用歐姆定律對下圖電路列出式子，并求電阻R。,解：對圖(a)有,U=IR,對圖(b)有,U=IR,線性電阻的概念：,電工技術,遵循歐姆定律的電阻稱為線性電阻，它表示該段電路電壓與電流的比值為常數(shù)。,電路端電壓與電流的關系稱為伏安特性。,線性電阻的伏安特性是一條過原點的直線。,1.5電源有載工作、開路與短路,電工技術,1.5.1電源有載工作,開關閉合,接通電源與負載,特征:,電流的大小由負載決定。,U=IR,負載端電壓,或U=EIR0,在電源有內阻時，IU。,當R0PN(設備易損壞),欠載(輕載)：IIN，PPN(不經(jīng)濟),1.5.2電源開路,電工技術,開關斷開，沒有負載,特征:,電路中某處斷開時的特征:,1.開路處的電流等于零；I=02.開路處的電壓U視電路情況而定。,1.5.3電源短路,電工技術,電源外部端子被短接,電路中某處短路時的特征:,1.短路處的電壓等于零；U=02.短路處的電流I視電路情況而定。,1.6基爾霍夫定律,電工技術,支路：電路中的每一個分支。一條支路流過一個電流，稱為支路電流。,結點：三條或三條以上支路的聯(lián)接點。,回路：由支路組成的閉合路徑。,網(wǎng)孔：內部不含支路的回路。,例1：,電工技術,支路：ab、bc、ca、（共6條）,結點：a、b、c、d(共4個）,回路：abda、abca、adbca（共7個）,網(wǎng)孔：abd、abc、bcd（共3個）,1.6.1基爾霍夫電流定律(KCL定律),電工技術,1定律,在任一瞬間，流向任一結點的電流等于流出該結點的電流。,即:入=出,或:=0,對結點a：,I1+I2=I3,或I1+I2I3=0,實質:電流連續(xù)性的體現(xiàn)。,基爾霍夫電流定律（KCL）反映了電路中任一結點處各支路電流間相互制約的關系。,2KCL定律的推廣,電工技術,電流定律可以推廣應用于包圍部分電路的任一假設的閉合面。,廣義結點,例:,IA+IB+IC=0,I=?,I=0,在任一時刻，通過任一閉合面的電流的代數(shù)和恒為零。=0,1.6.2基爾霍夫電壓定律（KVL定律),電工技術,1定律,在任一瞬間，從回路中任一點出發(fā)，沿回路循行一周，則在這個方向上電位升之和等于電位降之和。,在任一瞬間，沿任一回路循行方向，回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零。,即：U=0,對回路1：,E1=I1R1+I3R3,或I1R1+I3R3E1=0,對回路2：,I2R2+I3R3=E2,或I2R2+I3R3E2=0,基爾霍夫電壓定律（KVL）反映了電路中任一回路中各段電壓間相互制約的關系。,。,電工技術,注意：,1列方程前標注回路循行方向；,2應用U=0列方程時，項前符號的確定：如果規(guī)定電位降取正號，則電位升就取負號。,3.開口電壓可按回路處理,對回路1：,電位升=電位降E2=UBE+I2R2,U=0I2R2E2+UBE=0,例：,電工技術,應用U=0列方程,對網(wǎng)孔abda：,I6R6I3R3+I1R1=0,對網(wǎng)孔acba：,I2R2I4R4I6R6=0,對網(wǎng)孔bcdb：,I4R4+I3R3E=0,對回路adbca，沿逆時針方向循行：,I1R1+I3R3+I4R4I2R2=0,對回路cadc，沿逆時針方向循行：,I2R2I1R1+E=0,1.7電路中電位的概念及計算,電工技術,1.電位的概念,電位：電路中某點至參考點的電壓，記為“VX”。通常設參考點的電位為零。,某點電位為正，說明該點電位比參考點高；某點電位為負，說明該點電位比參考點低。,電位的計算步驟:(1)任選電路中某一點為參考點，設其電位為零；(2)標出各電流參考方向并計算；(3)計算各點至參考點間的電壓即為各點的電位。,2.舉例,電工技術,a,b,求圖示電路中各點的電位:Va、Vb、Vc、Vd。,解：設a為參考點，即Va=0V,設b為參考點，即Vb=0V,Vb=Uba=106=60VVc=Uca=420=80VVd=Uda=65=30V,Uab=106=60VUcb=E1=140VUdb=E2=90V,Va=Uab=106=60VVc=Ucb=E1=140VVd=Udb=E2=90V,Uab=106=60VUcb=E1=140VUdb=E2=90V,電工技術,結論：,(1)電位值是相對的，參考點選取的不同，電路中各點的電位也將隨之改變；,(2)電路中兩點間的電壓值是固定的，不會因參考點的不同而變，即與零電位參考點的選取無關。,借助電位的概念可以簡化電路作圖,例1:圖示電路，計算開關S斷開和閉合時A點的電位VA,電工技術,解:(1)當開關S斷開時,電流I1=I2=0，電位VA=6V。,(2)當開關閉合時,電路如圖（b）,電流I2=0，電位VA=0V,電流在閉合路徑中流通,電工技術,例2：電路如下圖所示，(1)零電位參考點