《電工電子技術(shù)》全套課件（完整版）

1、1.1 電路的概念,1.2 電路的主要物理量,1.3 電路的基本元件及其特性,1.4 基爾霍夫定律,1.5 電路的基本分析方法,直流電路,1.6 直流一階電路的過(guò)渡過(guò)程,第 1 章,1.1 電路的概念,1.1.1 電路組成及其作用,1.1.2 電路模型,一、電路的組成,電路：電路是電流流通的路徑，是為實(shí)現(xiàn)某種功能而將若干電氣設(shè)備和元器件按一定方式連接起來(lái)的整體,組成：電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié),1.1.1 電路組成及其作用,電源: 提供電能的設(shè)備，如發(fā)電機(jī)、電池、信號(hào)源等。 負(fù)載: 指用電設(shè)備，如電燈、電動(dòng)機(jī)、洗衣機(jī)等。 中間環(huán)節(jié): 把電源和負(fù)載連接起來(lái)，通常是一些導(dǎo)線、開關(guān)、接觸器、保護(hù)裝置等,日

2、光燈實(shí)際電路,二、電路的作用,電力系統(tǒng)中,電路可以實(shí)現(xiàn)電能的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換,電子技術(shù)中,電路可以實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的傳遞、存儲(chǔ)和處理,實(shí)際電路的 分析方法,用儀器儀表對(duì)實(shí)際電路進(jìn)行測(cè)量，把實(shí)際電路抽象為電路模型，用電路理論進(jìn)行分析、計(jì)算,一、 理想電路元件,實(shí)際的電路是由一些按需要起不同作用的元件或 器件所組成，如發(fā)電機(jī)、變壓器、電動(dòng)機(jī)、電池、電 阻器等，它們的電磁性質(zhì)是很復(fù)雜的,1.1.2 電路模型,電容,電感,電壓源,電流源,電阻,用于構(gòu)成電路的電工、電子元器件或設(shè)備統(tǒng)稱為實(shí)際元件,例如：一個(gè)線圈在有電流通過(guò)時(shí),消耗電能 （電阻性,產(chǎn)生磁場(chǎng) 儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量 （電感性,忽略R,為了便于分析與計(jì)算實(shí)際

3、電路，在一定條件下 常忽略實(shí)際部件的次要因素而突出其主要電磁性質(zhì)， 把它看成理想電路元件,理想電路元件,將實(shí)際電路中的元件用理想電路元件表示，稱為實(shí)際電路的電路模型,電源,負(fù) 載,負(fù)載,實(shí)體電路,S,中間環(huán)節(jié),電路模型,與實(shí)體電路相對(duì)應(yīng)的電路圖稱為實(shí)體電路的電路模型,二、電路模型,電路模型,檢 驗(yàn) 學(xué) 習(xí) 結(jié) 果,2.基本的理想電路元件有幾個(gè)？各用什么符號(hào)表示,1.什么是電路？一個(gè)完整的電路包括哪幾部分？各部分的作用是什么,3.電路中引入電路模型的意義何在,1.2 電路的主要物理量,1.2.1 電流,1.2.2 電壓與電動(dòng)勢(shì),1.2.3 電位,1.2.4 電能和電功率,一、電流定義,帶電粒子或

4、電荷在電場(chǎng)力作用下的定向運(yùn)動(dòng) 形成電流。單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)導(dǎo)體截面的電荷量定義為電流強(qiáng)度,二、電流的單位,A（安培）、mA(毫安）、A（微安,1.2.1 電流,1A = 1000 mA,1mA = 1000A,三、電流的實(shí)際方向,正電荷運(yùn)動(dòng)的方向。(客觀存在,電流的方向可用箭頭表示,也可用字母順序表示(,大小和方向不隨時(shí)間變化的電流稱為恒定電流,量值和方向作周期性變化且平均值為零的時(shí)變電流，稱為交流電流,1.2.2 電壓與電動(dòng)勢(shì),一、電壓,電場(chǎng)力把單位正電荷從一點(diǎn)移到另一點(diǎn)所做的功,單位,定義,V（伏特）、kV（千伏）、mV(毫伏,實(shí)際方向,由高電位端指向低電位端,也可用字母順序表示,也可用+，-

5、 號(hào)表示,電壓的方向可用箭頭表示,u,定義,電源力把單位正電荷從 “-” 極板經(jīng)電源內(nèi)部移到 “+” 極板所做的,單位,二、電動(dòng)勢(shì),V（伏特）、kV（千伏）、mV(毫伏,實(shí)際方向,由低電位端指向高電位端,電動(dòng)勢(shì)的方向用+，- 號(hào)表示,也可用箭頭表示,U = E,電流、電壓的參考方向,解題前在電路圖上標(biāo)示的電壓、電流方向稱為參考方向,對(duì)一個(gè)元件，電流參考方向和電壓參考方向可以相互獨(dú)立地任意確定，但為了方便起見(jiàn)，常常將其取為一致，稱關(guān)聯(lián)方向;如不一致，稱非關(guān)聯(lián)方向,關(guān)聯(lián)參考方向下： U=IR,非關(guān)聯(lián)參考方向下： U=IR,如果采用關(guān)聯(lián)方向，在標(biāo)示時(shí)標(biāo)出一種即可。如果采用非關(guān)聯(lián)方向，則必須全部標(biāo)示,

6、為什么要在電路圖中標(biāo)示參考方向,參考方向是為了給方程式中各量前面的正、負(fù)號(hào)以依據(jù),定義：電場(chǎng)力把單位正電荷從一點(diǎn)移到參考點(diǎn)所做 的功,單位,V（伏特）、kV（千伏）、mV(毫伏,電路中電位參考點(diǎn)：接地點(diǎn)，Vo= 0,1.2.3 電位,例 : 如圖（a）所示，E1=12V，E2=3V，R1= R2= R3=3，I1=3A，I2=2A，I3=1A，以a點(diǎn)和b點(diǎn)為參考點(diǎn)，分別求Va，Vb，Vc，Vd及Uab，Uad和Uca,解,1）以b為參考點(diǎn)，則Vb=0,故有,Va= I3 R3=13=3V，Vc=E1=12V，Vd= - E2= -3V,所以,Uab=Va- Vb=3V，Uad=Va- Vd=3

7、-(-3)=6V，Uca=Vc-Va=12-3=9V,2）以a為參考點(diǎn)，則Va=0,Vb= - I3 R3= -(13) = -3V，Vc= I1 R1=33=9V，Vd= - I2 R2= -(23)= -6V,故有,所以,Uab=Va- Vb=0-(-3)=3V，Uad=Va- Vd=0-(-6)=6V，Uca=Vc-Va=9-0=9V,計(jì)算表明，當(dāng)選取不同的參考點(diǎn)，電路中的各點(diǎn)電位不同，但電壓相同,電能的轉(zhuǎn)換是在電流作功的過(guò)程中進(jìn)行的，因此電能的多少可以用功來(lái)量度,式中電壓的單位為伏特【V】，電流單位為安培【A】，時(shí)間的單位用秒【s】時(shí)，電能（或電功）的單位是焦耳【J,日常生產(chǎn)和生活中，

8、電能（或電功）也常用度作為量綱： 1度=1KWh=KVAh=1000 W3600S=3.6106J,一、電能,1.2.4 電能和電功率,功率單位時(shí)間內(nèi)電流所作的功稱為電功率，用“P”表示,功的單位為焦耳，時(shí)間單位為秒時(shí)，電功率的單位是“瓦,1W=10-3KW,電阻在t 時(shí)間內(nèi)消耗的電能,1kWh（1千瓦小時(shí)稱為1度,若 P 0，電路實(shí)際吸收功率，元件為負(fù)載,若 P 0，電路實(shí)際發(fā)出功率元件為電源,元件吸收或供出功率的判斷,當(dāng)元件電流和電壓的參考方向關(guān)聯(lián)情況下，吸收的電功率為,U和I的實(shí)際方向相反，則是電源,U和I的實(shí)際方向相同，是負(fù)載,非關(guān)聯(lián),關(guān)聯(lián),例 :試 判斷(a)、(b) 中元件是吸收功

9、率還是發(fā)出功率,解：(a,b,是吸收功率,元件電流和電壓的參考方向?yàn)殛P(guān)聯(lián),是發(fā)出功率,元件電流和電壓的參考方向?yàn)榉顷P(guān)聯(lián),求圖示各元件的功率。 （a）關(guān)聯(lián)方向， P=UI=52=10W， P0，吸收10W功率。 （b）關(guān)聯(lián)方向， P=UI=5(2)=10W， P0，吸收10W功率,例,例 :求圖示各元件的功率并區(qū)分器件的性質(zhì). （a）關(guān)聯(lián)方向， P=UI=12(5)=60W， P0，輸出60W功率為電源 （b）非關(guān)聯(lián)方向， P=UI=125=60W， P0，輸出60W功率為電源,例 在如圖1-10所示的電路中有三個(gè)元件，已知U1=5V，U2=5V，U3= -5V，I1=2A，I2=5A，I3=3

10、A，求各元件吸收或發(fā)出的功率,解：對(duì)于元件，因U1、I1是關(guān)聯(lián)參考方向， 則 P1= U1I1=52=10W 即 P10，吸收功率，相當(dāng)于負(fù)載,對(duì)于元件2，因U2、I2是非關(guān)聯(lián)參考方向， 則 P2= - U2I2= -55= -25W 即P20，發(fā)出功率，相當(dāng)于電源,對(duì)于元件3，因U3、I3是非關(guān)聯(lián)參考方向， 則 P3= - U3I3= -(-5)3= 15W 即P30，吸收功率，相當(dāng)于負(fù)載,可見(jiàn)P2 = P1 +P3，即發(fā)出的功率等于吸收的功率，功率平衡,檢 驗(yàn) 學(xué) 習(xí) 結(jié) 果,1. 電路由哪幾部分組成？試述電路的功能,2.請(qǐng)敘述電壓、電位、電位差的概念與關(guān)系,3.電路計(jì)算時(shí)得出功率的值有正

11、有負(fù)，其含義如何,1.3 電路的基本元件及其特性,1.3.1 常用無(wú)源元件,1.3.2 電壓源和電流源,膜式(碳膜、金屬膜、金屬氧化膜）電阻,1.3.1 常用無(wú)源元件,一、線性電阻元件,線繞電阻器,結(jié)構(gòu)：用金屬電阻絲繞制在陶瓷或其它絕緣材料的骨架上，表面涂以保護(hù)漆或玻璃釉。 優(yōu)點(diǎn)：阻值精確 (5 56k)、功率范圍大、工作穩(wěn)定可靠、噪聲小、耐熱性能好。(主要用于精密和大功率場(chǎng)合,名稱： RC、RCW型磁棒線圈 特性：輸出電流大價(jià)格低結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)用途：雜波消除、濾波、扼流，廣泛用于各種電子電路及電子設(shè)備,名稱： TC、TBC環(huán)型線圈 特性：價(jià)格低電流大損耗小 用途：扼流線圈，廣泛用于各類開關(guān)電源，控

12、制電路及電子設(shè)備,名稱： 空心線圈 特性：體積小高頻特性好濾波效果好 用途：BB機(jī)、電話機(jī)、手提電腦等超薄型電器,文字符號(hào),圖形符號(hào),伏安關(guān)系,功率情況,R,當(dāng)電壓和電流取關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，任何時(shí) 刻它兩端的電壓和電流關(guān)系服從歐姆定律,消耗有功功率,伏安特性,電阻元件是即時(shí)元件，電阻元件是耗能元件,瓷介電容器,滌綸電容器,二、電容元件,獨(dú)石電容器,鋁電解電容器,紙介電容器,空氣可變電容器,金屬化紙介電容器,文字符號(hào),圖形符號(hào),伏安關(guān)系,功率情況,C,p=ui,電流和電壓的變化率成正比,在直流電路中 P = 0,電容是儲(chǔ)能元件, 不消耗有功功率,庫(kù)伏特性,電容元件是動(dòng)態(tài)元件，電容元件是儲(chǔ)能元件,三

13、、線性電感（L為常數(shù),i,N,N 匝數(shù),磁通,磁鏈,電感,i,安）A,韋伯（Wb,亨利（H,文字符號(hào),圖形符號(hào),伏安關(guān)系,功率情況,L,p=ui,電壓和電流的變化率成正比,在直流電路中 P = 0,電感是儲(chǔ)能元件, 不消耗有功功率,韋安特性,電感元件是動(dòng)態(tài)元件，電感元件是儲(chǔ)能元件,一、 線性電容（C為常數(shù),二、 電容元件的電壓電流關(guān)系（關(guān)聯(lián)參考方向,電容元件的VCR,u(0) t = 0 時(shí)電壓u的值，若u(0) = 0,三、 電容元件儲(chǔ)存的能量,關(guān)聯(lián)參考方向,電容 C 在任一瞬間吸收的功率,電容 C 在 dt 時(shí)間內(nèi)吸收的能量,電容 C 從 0 到 t 時(shí)間內(nèi)吸收的能量,設(shè)u(0) = 0,

14、即,P 0 吸收能量,P 0 釋放能量,電容元件及其參考方向如圖所示，已知u = 60sin100t V，電容儲(chǔ)存能量最大值為18J，求電容C 的值及 t = 2/300 時(shí)的電流,解,電壓 u 的最大值為60V，所以,干電池、蓄電池、直流發(fā)電機(jī)、直流穩(wěn)壓電源等,交流發(fā)電機(jī)、電力系統(tǒng)提供的正弦交流電源、交流穩(wěn)壓電源等,直流電源,交流電源,一個(gè)實(shí)際電源可以用兩種模型來(lái)表示。用電壓的形式表示稱為電壓源，用電流的形式表示稱為電流源,1.3.2 電壓源和電流源,理想電壓源(交流,理想電壓源(直流,或,電路符號(hào),無(wú)內(nèi)阻的電壓源即是理想電壓源,輸出電壓恒定, 即,特點(diǎn),理 想 電 壓 源,輸出電流任意（隨

15、RL 而定,一、 電壓源,特點(diǎn)：電流及電源的功率由外電路確定，輸出電 壓不隨外電路變化,Us,伏安特性,I,U,理想電壓源伏安特性,特點(diǎn),有內(nèi)阻的電壓源即是實(shí)際電壓源,輸出電壓 不再恒定,實(shí) 際 電 壓 源,實(shí)際電壓源(交流,實(shí)際電壓源(直流,或,電路符號(hào),特點(diǎn)：輸出電壓隨外電路變化,伏安特性,I,U,U = US R0 I,實(shí)際電壓源伏安特性,U0 = US,實(shí)際電壓源與理想電壓源的本質(zhì)區(qū)別在于其內(nèi)阻RO,注意,時(shí)，實(shí)際電壓源就成為理想電壓源,當(dāng),實(shí)際電壓源,理想電壓源,實(shí)際工程中，當(dāng)負(fù)載電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電源內(nèi)阻時(shí)，實(shí)際電源可用理想電壓源表示,近似,二、 電流源,無(wú)內(nèi)阻的電流源即理想電流源,特點(diǎn)

16、,輸出電流恒定,輸出電壓隨RL而定,理 想 電 流 源,理想電流源(交流,理想電流源(直流,電路符號(hào),特點(diǎn)：電源的端電壓及電源的功率由外電路確定， 輸出電流不隨外電路變化,伏安特性,I,理想電流源伏安特性,Is,實(shí)際電流源(交流,實(shí)際電流源(直流,有內(nèi)阻的電流源即實(shí)際電流源,特點(diǎn),輸出電壓和電流均 隨RL而定,實(shí) 際 電 流 源,電路符號(hào),特點(diǎn)：輸出電流隨外電路變化,伏安特性,實(shí)際電流源伏安特性,實(shí)際電流源與理想電流源的本質(zhì)區(qū)別在于其內(nèi)阻RO,注意,時(shí)，實(shí)際電流源就成為理想電流源,當(dāng),實(shí)際電流源,理想電流源,實(shí)際工程中，當(dāng)負(fù)載電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電源內(nèi)阻時(shí)，實(shí)際電源可用理想電流源表示,近似,檢 驗(yàn) 學(xué)

17、 習(xí) 結(jié) 果,1. 實(shí)際應(yīng)用中電阻為零和無(wú)窮大時(shí)可以怎樣處理,2.電感和電容元件在直流電路中的特性怎樣,3.理想電壓源中的電流和理想電流源兩端的電壓由什么決定,Go,1.4 基爾霍夫定律,1.4.1 基爾霍夫電流定律,1.4.2 基爾霍夫電壓定律,支路,電路中流過(guò)同一電流的幾個(gè)元件互相連接起來(lái)的分支稱為一條支路,結(jié)點(diǎn),三條或三條以上支路的連接點(diǎn)叫做結(jié)點(diǎn),回路,由支路組成的閉合路徑稱為回路,網(wǎng)孔,將電路畫在平面圖上，內(nèi)部不含支路的回路稱為網(wǎng)孔,本圖中有?條支路,本圖中有3條支路,本圖中有?個(gè)結(jié)點(diǎn),本圖中有2個(gè)結(jié)點(diǎn),本圖中有?個(gè)回路,本圖中有3個(gè)回路,本圖中有?個(gè)網(wǎng)孔,本圖中有2個(gè)網(wǎng)孔,支路、結(jié)點(diǎn)

18、、回路,節(jié)點(diǎn)共a、 b 2個(gè),支路共3條,回路共3個(gè),回路幾個(gè),a,b,幾條支路,結(jié)點(diǎn)幾個(gè),網(wǎng)孔數(shù),網(wǎng)孔共2個(gè),例,支路：共 ？條,回路：共 ？個(gè),節(jié)點(diǎn)：共 ？個(gè),6條,4個(gè),獨(dú)立回路：？個(gè),7個(gè),有幾個(gè)網(wǎng)眼就有幾個(gè)獨(dú)立回路,例,在任一時(shí)刻，流出任一結(jié)點(diǎn)的支路電流之和等于流入該結(jié)點(diǎn)的支路電流之和,若規(guī)定流入結(jié)點(diǎn)的電流為正，流出的電流為負(fù)，則,1.4.1 基爾霍夫電流定律（KCL,在任一時(shí)刻，流出一封閉面的電流之和等于流入該封閉面的電流之和,KCL推廣應(yīng)用,把以上三式相加得,封閉面,例,對(duì)節(jié)點(diǎn)列方程,i1 + i3 - i4 =0,對(duì)節(jié)點(diǎn) 列方程,i2 +i4 + is =0,對(duì)節(jié)點(diǎn)列方程,i1

19、 -i2 - i3- is =0,對(duì)封閉面 列方程,i1 + i2 + i3+ is =0,選定回路的繞行方向，電壓參考方向與回路繞行方向一致時(shí)為正，相反時(shí)為負(fù),1.4.2 基爾霍夫電壓定律（KVL,Kirchhoffs Voltage Law,在任一瞬間，沿任一回路繞行方向，回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零,U3 U4 + U1-U2 =0,U1 -U3 -U2+ U4 =0,可將該電路假想為一個(gè)回路列KVL方程,u= us+u1,電路中任意兩點(diǎn)間的電壓等于這兩點(diǎn)間沿任意路徑各段電壓的代數(shù)和,KVL推廣應(yīng)用,根據(jù) U = 0,UAB= UA UB,UA UB UAB=0,例,對(duì)回路列方程,對(duì)回

20、路列方程,對(duì)封閉面列方程,網(wǎng)孔和回路有何區(qū)別與聯(lián)系,檢 驗(yàn) 學(xué) 習(xí) 結(jié) 果,基爾霍夫電流定律和電壓定律的本質(zhì)各是什么,1.5 電路的基本分析方法,1.5.1 電壓源、電流源等效變換,1.5.2 支路電流法,1.5.3 疊加定理,1.5.4 戴維寧定理,常用實(shí)際電源,干電池、蓄電池、直流發(fā)電機(jī)、直流穩(wěn)壓電源等,交流發(fā)電機(jī)、電力系統(tǒng)提供的正弦交流電源、交流穩(wěn)壓電源等,直流電源,交流電源,一個(gè)實(shí)際電源可以用兩種模型來(lái)表示。用電壓的形式表示稱為電壓源，用電流的形式表示稱為電流源,1.5.1 電壓源、電流源等效變換,1. 電壓源串聯(lián),U = (Us1 + Us2 ) (Rs1+Rs2)I,Us - Rs

21、 I,Us = Us1 + Us2,Rs = Rs1 + Rs2,2. 電流源并聯(lián),Is = Is1 + Is2,Gs = Gs1 +Gs2,對(duì)外電路而言，如果將同一負(fù)載R分別接在兩個(gè)電源上，R上得到相同的電流、電壓，則兩個(gè)電源對(duì)R而言是等效的,3. 實(shí)際電源的等效變換,將下圖中的電壓源等效為電流源, 并求兩種情況下負(fù)載的 I、U、P,解,等效為,求圖示電路的開路電壓與短路電流,例,例,與理想電壓源并聯(lián)的所有電路元件失效（對(duì)外電路來(lái)說(shuō),與理想電流源串聯(lián)的所有電路元件失效（對(duì)外電路來(lái)說(shuō),化簡(jiǎn)如下電路,a,b,切記,c,例,例 : 求電路的電流 I,注意：被求支路不要參與轉(zhuǎn)換,以支路電流為待求量，

22、應(yīng)用KCL、KVL列寫電路方程組，求解各支路電流的方法稱為支路電流法,支路電流法是計(jì)算復(fù)雜電路最基本的方法。需要的方程個(gè)數(shù)與電路的支路數(shù)相等,電路支路數(shù)b 結(jié)點(diǎn)數(shù)n,1.5.2 支路電流法,支路電流法的解題步驟,I1,I2,I3,一、假定各支路電流的參考方向,二、應(yīng)用KCL對(duì)結(jié)點(diǎn)列方程,結(jié)點(diǎn),對(duì)于有n個(gè)結(jié)點(diǎn)的電路，只能列出 (n1)個(gè)獨(dú)立的KCL方程式,三、應(yīng)用KVL列寫 b (n1)個(gè)方程（一般選網(wǎng)孔,四、聯(lián)立求解得各支路電流,例： 如圖電路,用支路電流法求各支路電流,解,I1+I2+I3=0,2I1+8I3=-14,3I2-8I3=2,I1=3A,解得,I2=-2A,I3=-1A,想一想：

23、如何校對(duì)計(jì)算結(jié)果,例： 用支路電流法求各支路電流,解,假定各支路電流的參考方向,利用KVL列方程時(shí)，如果回路中含有電流源，要考慮電流源兩端的電壓,聯(lián)立求解得各支路電流,注意,U,1.5.3 疊加定理,在線性電路中，如果有多個(gè)電源共同作用，任何一支路的電壓（電流）等于每個(gè)電源單獨(dú)作用， 在該支路上所產(chǎn)生的電壓（電流）的代數(shù)和,概念,原電路,U1單獨(dú)作用,U2單獨(dú)作用,當(dāng)電壓源不作用時(shí)應(yīng)視其短路，而電流源不作用時(shí)則應(yīng)視其開路,計(jì)算功率時(shí)不能應(yīng)用疊加的方法,用疊加原理求下圖所示電路中的I2,根據(jù)疊加原理: I2 = I2 + I2=1+（1）=0,12V電源單獨(dú)作用時(shí),7.2V電源單獨(dú)作用時(shí),例：如

24、圖電路,用疊加原理計(jì)算電流I及R3 消耗的功率,解,例：如圖電路，用疊加原理計(jì)算電流I,解,1. 該定理只用于線性電路,2. 功率不可疊加,3. 不作用電源的處理方法,電壓源短路（Us=0,電流源開路（ Is=0,4. 疊加時(shí)，應(yīng)注意電源單獨(dú)作用時(shí)電路各處電壓、電流的參考方向與各電源共同作用時(shí)的參考方向是否一致,二、疊加定理應(yīng)用過(guò)程中注意問(wèn)題,1.5.4 戴維寧定理,無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)： 二端網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有電源,有源二端網(wǎng)絡(luò)： 二端網(wǎng)絡(luò)中含有電源,對(duì)外引出兩個(gè)端鈕的網(wǎng)絡(luò)，稱為二端網(wǎng)絡(luò),對(duì)外電路來(lái)說(shuō)，任何一個(gè)線性有源二端網(wǎng)絡(luò)，可以等效為一理想電壓源與電阻串聯(lián)的電壓源支路。理想電壓源的電壓US等于線性有源二

25、端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓UOC，電阻元件的阻值R0等于線性有源二端網(wǎng)絡(luò)除源后兩個(gè)端子間的等效電阻Rab。這就是戴維南定理,概念,即,Uoc,U,I,U,Ri,I,開路電壓,電壓源短路，電流源開路,一、 U oc的求法,1. 測(cè)量,將ab端開路，測(cè)量開路處的電壓U oc,2. 計(jì)算,去掉外電路，ab端開路，計(jì)算開路電壓U oc,二、 Ro的求法,1,2,利用串、并聯(lián)關(guān)系直接計(jì)算,3. 用伏安法計(jì)算或測(cè)量,戴維寧定理應(yīng)用,用萬(wàn)用表測(cè)量,去掉電源（電壓源短路，電流源開路），求Ri,Ri,3、將待求支路接 入 等效電路,2、求等效電阻,例：求 R 分別為3、8 、18 時(shí)R支路的電流,解,a,b,R = 3,

26、R = 8,R = 18,總結(jié)：解題步驟： 1. 斷開待求支路 2. 計(jì)算開路電壓U oc 3. 計(jì)算等效電阻Ri 4. 接入待求支路求解,例：用戴維寧定理，求下圖所示電路中流過(guò)2電阻的電流I,第一步：求開端電壓UOC,Uoc=31+6=9V,第二步：求輸入電阻Req,Req=1,戴維寧等效電路,解,例：求 R 為何值時(shí)，電阻R從電路中吸取的功率最大？該最大功率是多少,當(dāng)R 等于電源內(nèi)阻時(shí)， R 獲得最大功率,解,開路電壓,入端電阻,R 吸收的功率,已知：R1=20 、 R2=30 R3=30 、 R4=20 U=10V 求：當(dāng) R5=16 時(shí)，I5=,等效電路,例,戴維寧等效電路,R0 =R

27、AB,第一步：求開端電壓UABO,RAB,第二步：求輸入電阻RAB,R= R1 / R2 R1 / R2 =20/3030/20 =12+12 =24,戴維寧等效電路,檢 驗(yàn) 學(xué) 習(xí) 結(jié) 果,使用疊加定理分析電路時(shí)應(yīng)注意哪些問(wèn)題,戴維寧定理適用于解決哪類問(wèn)題,答案在書中找,1.6 直流一階電路的過(guò)渡過(guò)程,1.6.1 過(guò)渡過(guò)程的產(chǎn)生與換路定律 1.6.2 RC電路的過(guò)渡過(guò)程及三要素法 1.6.3 RL電路的過(guò)渡過(guò)程,穩(wěn)態(tài),給定條件下，電路中的電壓、電流物理量達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),暫態(tài),電路參數(shù)從一個(gè)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)穩(wěn)態(tài)需要一個(gè)過(guò)渡時(shí) 間此段時(shí)間內(nèi)電路所產(chǎn)生的物理過(guò)程稱為過(guò)渡過(guò)程。過(guò) 渡過(guò)程狀態(tài)又稱為暫態(tài)

28、,1.6.1 過(guò)渡過(guò)程的產(chǎn)生與換路定律,開關(guān)S 閉合后的 I ,電阻電路,產(chǎn)生過(guò)渡過(guò)程的電路及原因,結(jié)論： 電阻電路不存在過(guò)渡過(guò)程,從一個(gè)穩(wěn)態(tài)到另一個(gè)穩(wěn)態(tài)，不需要過(guò)渡時(shí)間,結(jié)論： 電阻電路不存在過(guò)渡過(guò)程,S 閉合后的UC,U,從一個(gè)穩(wěn)態(tài)到另一個(gè)穩(wěn)態(tài)，需要過(guò)渡時(shí)間,t0,經(jīng)過(guò) t0 時(shí)間后，電路達(dá)到新穩(wěn)態(tài),結(jié)論： 電容電路存在過(guò)渡過(guò)程,結(jié)論： 電容電路存在過(guò)渡過(guò)程,結(jié)論： 電感電路存在過(guò)渡過(guò)程,結(jié)論： 電感電路存在過(guò)渡過(guò)程,能量的存儲(chǔ)和釋放需要一個(gè)過(guò)程，所以有電感的電路存在過(guò)渡過(guò)程,能量的存儲(chǔ)和釋放需要一個(gè)過(guò)程，所以有電容的電路存在過(guò)渡過(guò)程,電容為儲(chǔ)能元件, 它儲(chǔ)存的能量為電場(chǎng)能量 , 大小為,

29、電感為儲(chǔ)能元件, 它儲(chǔ)存的能量為磁場(chǎng)能量, 大小為,電容電路,電感電路,含有電容和電感的電路,有暫態(tài) ( 過(guò)渡過(guò)程 ) 產(chǎn)生,什么是換路？電路狀態(tài)的改變稱為換路，如,1.電路的接通、斷開 2.電源的升高或降低 3. 元件參數(shù)的改變,產(chǎn)生過(guò)渡過(guò)程的原因,電容C存儲(chǔ)的電場(chǎng)能量,電感 L 儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量,自然界物體所具有的能量不能突變，能量的積累或 釋放需要一定的時(shí)間,換路定理,換路瞬間, 電容上的電壓、電感中的電流不能突變,設(shè)t=0 時(shí)換路,換路前瞬間,換路后瞬間,換路定理,用換路定律可以求出0+ 時(shí)刻的初始值， 初始值是電路時(shí)域分析的重要條件,1. “穩(wěn)態(tài)”與 “暫態(tài)”的概念,2. 產(chǎn)生過(guò)渡過(guò)程

30、的電路及原因,含有電容和電感的電路,有暫態(tài) ( 過(guò)渡過(guò)程 ) 產(chǎn)生,原因,能量的積累或 釋放需要一定的時(shí)間,3. 換路定律,換路瞬間, 電容上的電壓、電感中的電流不能突變,求解依據(jù)：1. 換路定律,初始值：電路中 u、i 在 t=0+ 時(shí)的大小,2. 根據(jù)電路的基本定律和換路后的等效電路，確定其它電量的初始值,等效電路中電容和電感的處理,根據(jù)換路定律,將電容用電壓源替代，電壓為,將電感用電流源替代，電流為,求初值的步驟,1. 先求出,2. 造出,等效電路,3. 求出各初值,U=12V R1=4k R2=2k C=1F,原電路已穩(wěn)定，t=0時(shí)刻發(fā)生換路。求,解,1. 先求出,2. 造出,等效電路

31、,3. 求出各初值,例,解,求,電路原已達(dá)到穩(wěn)態(tài),設(shè) 時(shí)開關(guān)斷開,1. 先求出,2. 造出,等效電路,3. 求出各初值,例,一階電路微分方程解的通用表達(dá)式,三要素,穩(wěn)態(tài)值,初始值,時(shí)間常數(shù),1.6.2 RC電路過(guò)渡過(guò)程及三要素法,電路中含有一種儲(chǔ)能元件，其時(shí)域響應(yīng)就可用一階微分方程來(lái)描述，這種電路稱為一階電路,三要素法 求解過(guò)程,分別求初始值、穩(wěn)態(tài)值、時(shí)間常數(shù),將以上結(jié)果代入過(guò)渡過(guò)程通用表達(dá)式,已知參數(shù)R=2k、U=10V、C=1F, 且開關(guān)閉和前 uc(0-)=0。 開關(guān)S在t=0 時(shí)刻閉合，求t 0時(shí)的 uc(t) 和 i(t,解,求初值,求終值,時(shí)間常數(shù),代入公式,終值,初值,時(shí)間常數(shù),

32、10,0,10,500t,同理,得,也可以這樣算,時(shí)間常數(shù)的求法,例,時(shí)間常數(shù)的求法,RC電路,時(shí)間常數(shù)為 =R0*C,R0為獨(dú)立源失效后,從C兩端看進(jìn)去的等效電阻,R0,本例中,RL電路,時(shí)間常數(shù)為 =L/R0,R0,1.6.3 RL電路過(guò)渡過(guò)程,求如下電路換路后的時(shí)間常數(shù),求如下電路換路后的時(shí)間常數(shù),R0=,R0=,5k,5k,求: 電感電壓,已知：K 在t=0時(shí)閉合，換路前電路處于穩(wěn)態(tài),解,1. 先求出,2. 造出,等效電路，求出電路初值,例,3. 求穩(wěn)態(tài)值,t=時(shí)等效電路,4. 求時(shí)間常數(shù),5. 將三要素代入通用表達(dá)式得過(guò)渡過(guò)程方程,6. 畫過(guò)渡過(guò)程曲線（由初始值穩(wěn)態(tài)值,2.1 正弦交

33、流電的表示方法,2.2 單一參數(shù)的交流電路,2.3 電阻、電感、電容元件的串聯(lián)電路,2.4 阻抗的串聯(lián)與并聯(lián),2.5 電路中的諧振,正弦交流電路,2.6 三相交流電路,第 2 章,2.1 正弦交流電的表示方法,2.1.1 正弦交流電的瞬時(shí)值表示法,2.1.2 正弦交流電的相量表示法,引言,隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的交流電壓、電流稱為正弦電壓、電流,正弦交流電路的表示方法有瞬時(shí)值表示法和相量表示法,正弦量,正弦電壓、電流等物理量統(tǒng)稱為正弦量,規(guī)定電流參考方向如圖,正半周： 電流實(shí)際方向與參考方向相同,負(fù)半周： 電流實(shí)際方向與參考方向相反,振幅,角頻率,初相角,正弦量的三要素,2.1.1 正弦交流電的

34、瞬時(shí)值表示法,一、周期、頻率、角頻率,描述正弦量變化快慢的參數(shù),周期(T): 變化一個(gè)循環(huán)所需要 的時(shí)間，單位(s,頻率( f ): 單位時(shí)間內(nèi)的周期數(shù) 單位(Hz,角頻率( ): 每秒鐘變化的弧度數(shù)，單位(rad/s,三者間的關(guān)系示為,f =1/ T,我國(guó)和大多數(shù)國(guó)家采用50Hz作為電力工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)頻率(簡(jiǎn)稱工頻)，少數(shù)國(guó)家采用60Hz,瞬時(shí)值:正弦量任意瞬間的值 稱為瞬時(shí)值，用小寫字母表示 i、u、e,振幅:正弦量在一個(gè)周期內(nèi)的 最大值，用帶有下標(biāo)m的大寫字母表示: Im、Um、Em,有效值：一個(gè)交流電流的做功能力相當(dāng)于某一數(shù)值的直流電流的做功能力，這個(gè)直流電流的數(shù)值就叫該交流電流的有效值。用

35、大寫字母表示： I、U、E,二、瞬時(shí)值、幅值、有效值,描述正弦量數(shù)值大小的參數(shù),振幅 Im,同一時(shí)間T內(nèi)消耗的能量,消耗能量相同,即,則有,有效值與幅值的關(guān)系推導(dǎo)如下,以電流為例：設(shè)同一個(gè)負(fù)載電阻R，分別通入 周期電流 i 和直流電流 I,設(shè),代入,整理得,或,同理,熟記,可見(jiàn),周期電流有效值等于它的瞬時(shí)值的平方在一個(gè)周期內(nèi)的積分取平均值后再開平方，因此有效值又稱為方均根值,相位,三、相位、初相、相位差,正弦量,稱為正弦量的相位角 或相位。它表明了正弦量的進(jìn)程,初相,t=0 時(shí)的相位角 稱為初相角或初相位,用 的角度表示,相位差：同頻率正弦量的相位 角之差或是初相角之 差，稱為相位差，用 表示

36、,若所取計(jì)時(shí)時(shí)刻（時(shí)間零點(diǎn)的選擇）不同，則 正弦量初相位不同,i,u,設(shè)正弦量,i和u的相位差為,如果,稱I 超前u 角,如果,稱i 滯后u 角(如圖示,相位差等于i和u的初相之差，與時(shí)間t無(wú)關(guān),同頻率的正弦量才能比較相位；相位差和初相都規(guī)定不得超過(guò)180,注意,如果,其特點(diǎn)是：當(dāng)一正弦量的 值達(dá)到最大時(shí)，另一正弦 量的值剛好是零,稱i與u同相位,簡(jiǎn)稱同相,如果,稱i與u正交,如果,稱i與u反相,同相,正交,反相,當(dāng)兩個(gè)同頻率的正弦量計(jì)時(shí)起點(diǎn)改變時(shí)，它們的初相位角改變，但相位差不變,注意,已知的交流電，求它的周期和角頻率,已知 ,試求電壓有效值,解,解,例,例,已知工頻電壓有效值U=220V，

37、初相 ；工頻電流有效值I=22A，初相 ，求其瞬時(shí)值表達(dá)式以及它們的相位關(guān)系,工頻電的角頻率,電壓瞬時(shí)值表達(dá)式為,電流瞬時(shí)值表達(dá)式為,相位差為,所以電壓超前電流 ，二者相位關(guān)系為正交,例,解,求,已知相量，求瞬時(shí)值,已知兩個(gè)頻率都為1000 Hz的正弦電流其相量形式為,解,例,正弦量的函數(shù)式表示,正弦量的波形圖表示,求和,求和,為簡(jiǎn)化計(jì)算采用一種新的 表示方法：相量表示法 （用復(fù)數(shù)表示正弦量,2.1.2 正弦交流電的相量表示法,一、復(fù)數(shù),1、復(fù)數(shù)及其表示,設(shè)A為復(fù)數(shù)則,A = a + jb,代數(shù)式,其中：a 稱為復(fù)數(shù)A的實(shí)部， b 稱為復(fù)數(shù)A的虛部,為虛數(shù)單位,在復(fù)平面上可以用一向量 表示復(fù)數(shù)

38、A，如右圖,a,A,b,模,幅角,復(fù)數(shù)的幾種形式,指數(shù)式,三角式,極坐標(biāo)式,2、復(fù)數(shù)運(yùn)算（熟記公式,加減運(yùn)算,設(shè),則,乘法運(yùn)算,設(shè),則,除法運(yùn)算,A = a + jb,代數(shù)式,則,3、旋轉(zhuǎn)因子,模為1，輻角為 的復(fù)數(shù),一個(gè)復(fù)數(shù)乘以,等于把其逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 角,相當(dāng)于把A逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度,A,稱為旋轉(zhuǎn)因子,相量,用復(fù)數(shù)表示正弦量,正弦量具有幅值、頻率和初相位三個(gè)要素,但在線性電路中各部分電壓和電流都是與電源同頻率的正弦量，計(jì)算過(guò)程中可以不考慮頻率,用復(fù)數(shù)表示正弦量,相量,故計(jì)算過(guò)程中一個(gè)正弦量可用幅值和初相角兩個(gè)特征量來(lái)確定,如,一個(gè)復(fù)數(shù)由模和幅角兩個(gè)特征量確定,一個(gè)正弦量具有幅值、頻率和初相位三個(gè)

39、要素,在分析計(jì)算線性電路時(shí)，電路中各部分電壓和電流都是與電源同頻率的正弦量，因此，頻率是已知的，計(jì)算時(shí)可不必考慮,角頻率不變,設(shè)有正弦電流,復(fù)數(shù),比較得,即：一個(gè)正弦量與一個(gè)復(fù)數(shù)可以一一對(duì)應(yīng)。所以可以借助復(fù)數(shù)計(jì)算完成正弦量的計(jì)算,比照復(fù)數(shù)和正弦量，正弦量可用復(fù)數(shù)來(lái)表示,最大值相量,有效值相量,相量和復(fù)數(shù)一樣，可以在復(fù)平面上用矢量來(lái)表示，表示相量的圖稱為相量圖,例,畫出相量圖,解,相量圖,只有同頻率的正弦量才能畫在同一相量圖上,注意,正弦量與相量是對(duì)應(yīng)關(guān)系，而不是相等關(guān)系,但,例,求,解:（1,用相量表示,2,用相量進(jìn)行計(jì)算,3,把相量再表示為正弦量,注意,1. 只有對(duì)同頻率的正弦周期量，才能應(yīng)

40、用對(duì)應(yīng) 的相量來(lái)進(jìn)行代數(shù)運(yùn)算,2. 只有同頻率的正弦量才能畫在同一相量圖上,3. 正弦量與相量是對(duì)應(yīng)關(guān)系，而不是相等關(guān)系（正弦交流電是時(shí)間的函數(shù),4. 可推廣到多個(gè)同頻率的正弦量運(yùn)算,基爾霍夫定律的相量形式,2.2 單一參數(shù)的交流電路,2.2.1 電阻電路,2.2.2 電感電路,2.2.3 電容電路,2.2.1 電阻電路,1.電壓、電流關(guān)系,設(shè),則,或,設(shè)在電阻元件的交流電路中，電壓、電流參考方向如圖示,電阻的電壓與電流瞬時(shí)值、有效值、最大值都滿足歐姆定律,瞬時(shí)值,最大值、有效值,2. 電壓電流的相位關(guān)系,u 、i 同相,u,i,3. 電壓電流的相量關(guān)系,相量圖,2.2.2 電感電路,設(shè),則,

41、設(shè)在電感元件的交流電路中，電壓、電流參考方向如圖示,電感的電壓與電流有效值、最大值滿足歐姆定律形式,瞬時(shí)值,最大值、有效值,1.電壓、電流關(guān)系,感抗(,當(dāng) L一定時(shí),線圈的感抗與頻率f 成正比。頻率越高，感抗越大，在直流電路中感抗為零，可視為短路,2. 電壓電流的相位關(guān)系,u 超前i,e,相量圖,3. 電壓電流的相量關(guān)系,2.2.3 電容電路,設(shè),則,設(shè)在電容元件的交流電路中，電壓、電流參考方向如圖示,電容的電壓與電流有效值、最大值滿足歐姆定律形式,瞬時(shí)值,最大值、有效值,1.電壓、電流關(guān)系,當(dāng) C一定時(shí),電容的容抗與頻率f 成反比。頻率越高，感抗越小，在直流電路中容抗為無(wú)限大，可視為開路,容

42、抗(,2. 電壓電流的相位關(guān)系,i 超前u,相量圖,3. 電壓電流的相量關(guān)系,2.3 電阻、電感、電容元件串聯(lián)電路,2.3.1 電壓三角形,2.3.2 阻抗三角形,2.3.3 功率三角形,2.3.4 功率因數(shù)的提高,2.3.1 電壓三角形,電壓電流參考方向如圖所示,1. 瞬時(shí)值,設(shè),則,根據(jù)KVL可列出,相量模型,2. 相量,jXC,R,jXL,相量圖,3. 有效值,電壓三角形,2.3.2 阻抗三角形,電路的阻抗(,歐姆定律的相量形式,其中,模,阻抗角,阻抗三角形,：電壓與電流之間的相位差角，由電路參數(shù)R、L、C 確定,電流與電壓同相， 電路呈阻性,電壓超前電流，電路呈電感性,電流超前電壓，電

43、路呈電容性,阻抗角,大于零時(shí)的相量圖,例: R、L、C串聯(lián)交流電路如圖所示。已知R=30、 L=254mH、C=80F， 。 求：電流及各元件上的電壓瞬時(shí)值表達(dá)式,解,注意,各元件上的電壓為,瞬時(shí)值表達(dá)式為,有功，無(wú)功，視在功率的關(guān)系,有功功率: P=UIcosj 單位：W,無(wú)功功率: P=UIsinj 單位：var,視在功率: S=UI 單位：VA,功率三角形,阻抗三角形,電壓三角形,3. 視在功率(表觀功率,反映電氣設(shè)備的容量,2. 無(wú)功功率 Q,表示交換功率的最大值,var (乏,1. 有功功率 P,P=UIcosj (W,表示電路真正消耗的功率,2.3.3 功率三角形,功率三角形和阻抗

44、三角形一樣，都不是相量圖，但它們給出了各功率、各阻抗之間的數(shù)量關(guān)系,在 R、L、C 串聯(lián)電路中，只有耗能元件R上產(chǎn)生有功功率P；儲(chǔ)能元件 L、C 不消耗能量，但存在能量吞吐， 吞吐的規(guī)模用無(wú)功功率Q來(lái)表征；電路提供的總功率常稱作視在功率S，三者之間的數(shù)量關(guān)系遵循功率三角形中所示,負(fù)載消耗多少有功功率由負(fù)載的阻抗角決定,P=Scosj,cosj =1, P=S,cosj =0.7, P=0.7S,一般用戶為感性負(fù)載 異步電動(dòng)機(jī)、日光燈,1) 電源的利用率降低。電流到了額定值，但功率容量還有,2) 線路壓降損耗和能量損耗增大。 I=P/(Ucosj,客觀事實(shí),功率因數(shù)低帶來(lái)的問(wèn)題,j1,2.3.4

45、 功率因數(shù)的提高,在負(fù)載兩端并聯(lián)電容，提高功率因數(shù),分析,j1,j2,并聯(lián)電容后, 原感性負(fù)載取用的電流不變, 吸收的有功無(wú)功都不變，即負(fù)載工作狀態(tài)沒(méi)有發(fā)生任何變化。由于并聯(lián)電容的電流領(lǐng)先總電流，從相量圖上看, U I 的夾角減小了, 從而提高了電源端的功率因數(shù)cos,解決辦法,原負(fù)載,新負(fù)載,并聯(lián)電容后，原負(fù)載的任何參數(shù)都沒(méi)有改變,補(bǔ)償容量的確定,代入,綜合考慮，提高到適當(dāng)值為宜( 0.9 左右,補(bǔ)償后電流？補(bǔ)償后功率因數(shù),補(bǔ)償容量也可以用功率三角形確定,思考：能否用串聯(lián)電容提高cosj ,單純從提高cosj 看是可以，但是負(fù)載上電壓改變了。在電網(wǎng)與電網(wǎng)連接上有用這種方法的，一般用戶采用并聯(lián)

46、電容,功率因數(shù)提高后，線路上電流減少，就可以帶更多的負(fù)載，充分利用設(shè)備的能力,再?gòu)墓β蔬@個(gè)角度來(lái)看,并聯(lián)C后，電源向負(fù)載輸送的有功UIL cosj1=UI cosj2不變，但是電源向負(fù)載輸送的無(wú)功UIsinj2UILsinj1減少了，減少的這部分無(wú)功就由電容“產(chǎn)生”來(lái)補(bǔ)償，使感性負(fù)載吸收的無(wú)功不變，而功率因數(shù)得到改善,已知：f=50Hz, U=380V, P=20kW, cosj1=0.6(滯后)。要使功率因數(shù)提高到0.9 , 求并聯(lián)電容C,例,解,2.4 阻抗的串聯(lián)與并聯(lián),2.4.1 阻抗的串聯(lián),2.4.2 阻抗的并聯(lián),2.4.1 阻抗的串聯(lián),在正弦交流電路中,阻抗用復(fù)數(shù)形式表示,阻抗的串聯(lián)

47、與并聯(lián)的分析方法與電阻的串聯(lián)與并聯(lián)的分析方法相同,n個(gè)阻抗串聯(lián),兩個(gè)阻抗串聯(lián)電路的分壓公式,兩個(gè)阻抗并聯(lián)時(shí)，等效阻抗為,分流公式為,2.4.2 阻抗的并聯(lián),n個(gè)電阻并聯(lián),對(duì)一無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)，端口電壓相量與電流相量之比，定義為該網(wǎng)絡(luò)的阻抗Z,例: 如圖所示電路。已知R1=3、 R2=8， XC=6 、XL=4 ， 。 求：各支路電流及總電流的瞬時(shí)值表達(dá)式,解,相量模型,2.5 電路中的諧振,2.5.1 串聯(lián)諧振,2.5.2 并聯(lián)諧振,2.5.1 串聯(lián)諧振,在含有電阻、電感和電容的交流電路中，若電路中的電流與電 源電壓同相，電路呈電阻性，稱這時(shí)電路的工作狀態(tài)為諧振,諧振現(xiàn)象,諧振,串聯(lián)諧振：在串聯(lián)電

48、路中發(fā)生的諧振,并聯(lián)諧振：在并聯(lián)電路中發(fā)生的諧振,1. 諧振條件,即,電壓與電流同相,電路 中發(fā)生串聯(lián)諧振,2. 諧振頻率,諧振角頻率,3. 串聯(lián)諧振電路特點(diǎn),諧振頻率,特性阻抗,1,總阻抗值最小Z = R,最大,2,3）電路呈電阻性，電容或電感上的電壓可能高于電源電壓,品質(zhì)因數(shù),在串聯(lián)諧振時(shí),UL和UC是Q倍的電源電壓，可能會(huì)損壞設(shè)備。在電力系統(tǒng)中應(yīng)避免發(fā)生串聯(lián)諧振。而串聯(lián)諧振在無(wú)線電工程中有廣泛應(yīng)用,應(yīng)用舉例：無(wú)線電接收設(shè)備的輸入調(diào)諧電路如圖,信號(hào),接收天線,可調(diào)電容,各電臺(tái)信號(hào)（頻率不同,2.5.2 并聯(lián)諧振,諧振頻率,1. 諧振條件,可得,一般線圈電阻RXL (忽略R）得,線圈,2.

49、并聯(lián)諧振電路的特點(diǎn),1）電壓一定時(shí)，諧振時(shí)電流最小,3）電路呈電阻性，支路電流可能會(huì)大于總電流,2）總阻抗最大,通過(guò)對(duì)電路諧振的分析，掌握諧振電路的特點(diǎn)，在生產(chǎn)實(shí)踐中，應(yīng)該用其所長(zhǎng)，避其所短,2.6 三相交流電路,2.6.1 三相電源及其連接形式,2.6.2 三相負(fù)載的連接形式,2.6.3 三相電路的功率,目前電力工程上普遍采用三相制供電，由三個(gè)幅值相等、頻率相同（我國(guó)電網(wǎng)頻率為50HZ），彼此之間相位互差120o的正弦電壓所組成的供電相系統(tǒng),三相制供電比單相制供電優(yōu)越,在發(fā)電方面：三相交流發(fā)電機(jī)比相同尺寸的單相交流發(fā)電機(jī)容量大,在輸電方面：如果以同樣電壓將同樣大小的功率輸送到同樣距離，三相輸

50、電線比單相輸電線節(jié)省材料,在用電設(shè)備方面：三相交流電動(dòng)機(jī)比單相電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、運(yùn)行特性好等等。因而三相制是目前世界各國(guó)的主要供電方式,三相交流發(fā)電機(jī)主要組成部分,磁極,三相繞組,n,單相繞組,是轉(zhuǎn)動(dòng)的，亦稱轉(zhuǎn)子,三相繞組的三相電動(dòng)勢(shì)幅值相等, 頻率相同, 彼此之間相位相差120,鐵心,繞組,2.6.1 三相電源及其連接形式,電樞（是固定的，亦稱定子）：定子鐵心內(nèi)圓周表面 有槽，放入三相電樞繞組,三相電源是由三相發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的頻率相同、幅值相等、相位互差120的三相對(duì)稱正弦電壓,三相交流電壓出現(xiàn)正幅 值（或相應(yīng)零值）的 順序稱為 相序。在此相序?yàn)?-2-3-1稱為順相序。 在電力系統(tǒng)中一般

51、用黃、綠、紅區(qū)別1、2、3三相,也可用相量表示,120,120,120,三相電壓相量圖,對(duì)稱正弦量特點(diǎn)為,頻率相同、幅值相等、相位互差120的三相電壓稱為對(duì)稱正弦電壓,一、Y 形聯(lián)接,N,中點(diǎn) 或零點(diǎn),把發(fā)電機(jī)三相繞組的末端 聯(lián)接成一點(diǎn)。 而把始端 作為與外電路相聯(lián)接的端點(diǎn)。 這種聯(lián)接方式稱為電源的星形聯(lián)接,火線,中線(零線,火線,火線,線電壓,相電壓,目前，我國(guó)供電系統(tǒng)線電壓 380V，相電壓220V,三相四線制,線、相電壓關(guān)系式,相量圖,線電壓的有效值用 表示, 相電壓的有效值用Up表示。 由相量圖可知它們的關(guān)系為,二、形聯(lián)接,發(fā)電機(jī)三相繞組依次首尾相聯(lián)，引出三條線，稱為三角形聯(lián)接,交流電

52、路中的用電設(shè)備，大體可分為兩類： 一類是需要接在三相電源上才能正常工作的叫做三相負(fù)載,如果每相負(fù)載的阻抗值和阻抗角完全相等，則為對(duì)稱負(fù)載，如三相電動(dòng)機(jī)。 另一類是只需接單相電源的負(fù)載，它們可以按照需要接在三相電源的任意一相相電壓或線電壓上。對(duì)于電源來(lái)說(shuō)它們也組成三相負(fù)載，但各相的復(fù)阻抗一般不相等，所以不是三相對(duì)稱負(fù)載。如照明燈,2.6.2 三相負(fù)載的連接形式,一、Y 形聯(lián)接,N,每相負(fù)載中的電流為,中性線中的電流為,若負(fù)載對(duì)稱，即,對(duì)稱負(fù)載相量圖,對(duì)稱負(fù)載可以去掉中線,三相交流電動(dòng)機(jī),如果三相負(fù)載對(duì)稱, 中線中無(wú)電流, 故可將中線除去, 而成為三相三線制系統(tǒng)。 如果三相負(fù)載不對(duì)稱, 中線上就有

53、電流IN通過(guò), 此時(shí)中線是不能被除去的, 否則電氣設(shè)備不能正常工作,解: 相電壓,中線電流為,例: 圖中電源電壓對(duì)稱，線電壓U=380 V ，負(fù)載為 電燈組，每相電燈（額定電壓220V）負(fù)載的電阻400。試計(jì)算： 求負(fù)載相電壓、相電流； (2) 如果1相斷開時(shí)，其他兩相負(fù)載相電壓、相電流； (3) 如果1短路時(shí)，其他兩相負(fù)載相電壓、相電流； (4) 如果采用了三相四線制，當(dāng)1相斷開、短路時(shí)其他兩相負(fù)載相電壓、相電流,解：（1） 負(fù)載對(duì)稱時(shí)，可以不接中線，負(fù)載的相電壓與電 源 的相電壓相等（在額定電壓下工作,2) 如果1相斷開時(shí)，其他兩相負(fù)載相電壓、相電流,3) 如果1短路時(shí)，其他兩相負(fù)載相電壓

54、、相電流,超過(guò)了的額定電壓，燈將被損壞,4) 如果采用了三相四線制，當(dāng)1相斷開、短路時(shí)其他兩相負(fù)載相電壓、相電流,因有中線，其余兩相未受影響，電壓仍為220V。 但1相短路電流很大將熔斷器熔斷,中線上不允許接開關(guān)或熔斷器,中線的作用是什么,二、 形聯(lián)接,每相負(fù)載中的電流為,各線電流為,若負(fù)載對(duì)稱，即,對(duì)稱負(fù)載 相量圖,例 : 如圖 所示的三相三線制電路中, 各相負(fù)載的復(fù)阻抗Z=(6+j8) , 外加線電壓380V,試求正常工作時(shí)負(fù)載的相電流和線電流。,式中, 每相阻抗為,則線電流為,解：由于是對(duì)稱電路, 所以 每相相電流為,三相負(fù)載采用何種聯(lián)接方式由負(fù)載的額定電壓決定,當(dāng)負(fù)載額定電壓等于電源線

55、電壓時(shí)采用三角形聯(lián)接,當(dāng)負(fù)載額定電壓等于電源相電壓時(shí)采用星形聯(lián)接,注意,一、有功功率,三相總的有功功率等于各相功率之和,當(dāng)負(fù)載對(duì)稱時(shí)，三相總功率為,當(dāng)對(duì)稱負(fù)載是星形聯(lián)接時(shí),當(dāng)對(duì)稱負(fù)載是三角形聯(lián)接時(shí),是相電壓與相電流的相位差角,對(duì)稱不論負(fù)載是何種聯(lián)接方式總功率為,是相電壓與相電流的相位差角,2.6.3 三相電路的功率,二、無(wú)功功率,三相總的無(wú)功功率等于各相功率之和,當(dāng)負(fù)載對(duì)稱時(shí)，三相總功率為,三、視在功率,當(dāng)負(fù)載對(duì)稱時(shí)，三相總功率為,三相總的視在功率,例:三相對(duì)稱負(fù)載() , 接在線電壓上, 試求負(fù)載為星形（）接法和三角形（）接法時(shí), 三相電路的總有功功率。,解,則三相總功率為,1）接,2） 接

56、,3.1 磁路的基本知識(shí),3.2 交流鐵芯線圈電路,3.3 變壓器,磁路與變壓器,第 3 章,3.4 常用變壓器,電工設(shè)備中常見(jiàn)的磁路及鐵心線圈,鐵心,3.1 磁路的基本知識(shí),一、磁路的概念,1. 磁感應(yīng)強(qiáng)度B(磁通密度)：是表示磁場(chǎng)內(nèi)某點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量,均勻磁場(chǎng) 磁場(chǎng)內(nèi)各點(diǎn)的 B 大小相等，方向相同,單位： T （特斯拉,方向：與電流之間用右螺旋定則確定,該點(diǎn)磁場(chǎng)作用于1米長(zhǎng)、1安電流的導(dǎo)體上的力,4. 磁場(chǎng)強(qiáng)度 H 定義：H=B,3. 磁導(dǎo)率,相對(duì)磁導(dǎo)率 r=/0 對(duì)于鐵磁材料 r=102 105,單位：A/m (安/米,鐵磁材料廣泛應(yīng)用在變壓器、電機(jī)、電工儀表等,真空磁導(dǎo)率 0

57、= 410 7 H/m （亨/米,對(duì)于均勻磁場(chǎng) F =B S,F - 標(biāo)量 單位：Wb （韋伯,2. 磁通F 等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直于磁場(chǎng)方向的面積S的乘積,二、鐵磁材料,根據(jù)導(dǎo)磁性能的不同,自然界的物質(zhì)可分為兩大類：一類稱為為鐵磁材料，另一類為非鐵磁材料,相對(duì)磁導(dǎo)率r,相對(duì)磁導(dǎo)率r,物質(zhì)磁導(dǎo)率與真空磁導(dǎo)率的比值,真空的磁導(dǎo)率,三、磁路歐姆定律,磁通勢(shì)：F=NI 單位A(安,單位H-1(每亨,磁路歐姆定律,鐵心磁路,鐵心磁路,磁通勢(shì)：勵(lì)磁電流和線圈匝數(shù)的乘積,磁路磁阻,磁路磁阻,磁路與電路各物理量的對(duì)應(yīng)關(guān)系,磁通勢(shì)：F,磁路,電路,電動(dòng)勢(shì)：E,磁通:,電流: I,磁路磁阻,電路電阻,磁路歐姆定

58、律,電路歐姆定律,不是常數(shù),F,F,0,0,磁通隨磁通勢(shì)變化曲線,空心線圈,鐵心線圈,磁飽和,3.2 交流鐵芯線圈電路,i,u,主磁通,e,e,漏磁通,一、 電磁關(guān)系,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值,設(shè)： = msin t,Nmcos t = Emsin( t-90,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值,當(dāng)電源頻率和線圈匝數(shù)一定時(shí)，只要電壓U不變,就要求磁通m不能變,u e,R和 e 很小,U E = 4.44 f Nm,由KVL： u= iR e e,二、 功率損耗,鐵心線圈的功率損耗,銅損,鐵損,線圈導(dǎo)線電阻產(chǎn)生的損耗,銅損,鐵損,在鐵心中產(chǎn)生的感應(yīng) 電流而引 起的損耗,磁滯損耗（鐵心反復(fù)磁化時(shí)所消耗的功率,渦流損耗,

59、為了減少鐵心損耗，變壓器、電機(jī)等電器設(shè)備中鐵心通常用厚度為0.35mm或0.5mm硅鋼片疊裝而成,鐵磁材料反復(fù)磁化時(shí)，內(nèi)部磁疇的極性取向隨著外磁場(chǎng)的交變來(lái)回翻轉(zhuǎn)，在翻轉(zhuǎn)的過(guò)程中，由于磁疇間相互摩擦而引起的能量損耗稱為磁滯損耗,磁滯損耗,鐵磁材料反復(fù)磁化時(shí)，內(nèi)部磁疇的極性取向隨著外磁場(chǎng)的交變來(lái)回翻轉(zhuǎn)，在翻轉(zhuǎn)的過(guò)程中，由于磁疇間相互摩擦而引起的能量損耗稱為磁滯損耗,磁滯損耗,渦流在鐵芯中造成的熱量損耗,渦流損耗,為減小渦流損耗，常用硅鋼片疊壓制成電機(jī)電器的鐵芯,1.為什么說(shuō)磁路歐姆定律只能用于定性分析,2.磁滯損耗和渦流損耗是怎么產(chǎn)生的？如何減小這兩種損耗,變壓器可以變換電壓、電流和阻抗的功能。應(yīng)

60、用非常廣泛,電力系統(tǒng)：變壓器用于改變供電系統(tǒng)的電壓,電子線路：變壓器用于改變電壓、耦合電路、傳送信 號(hào)和實(shí)現(xiàn)阻抗的匹配等,還有一些特殊變壓器（如：自耦變壓器、電流互感器等）及專用變壓器（如：電焊變壓器、整流變壓器等,按相數(shù)分: 單相、三相和多相變壓器,分類,按用途分: 電力變壓器，特殊用途變壓器,按結(jié)構(gòu)分: 心式變壓器、殼式變壓器,按冷卻方式分: 自冷變壓器、油冷變壓器,3.3 變壓器,其它部件: 油箱、冷卻裝置、保護(hù)裝置等,殼式變壓器,變壓器主要組成部分,變壓器鐵心: 硅鋼片疊壓而成,變壓器繞組: 原邊(一次線圈、高壓繞組,副邊(二次線圈、低壓繞組,心式變壓器,線圈,鐵心,鐵心,線圈,1、鐵