電磁場(chǎng)-電工電子技術(shù)

電工電子技術(shù)12006年7月內(nèi)容及要求：電場(chǎng)與磁場(chǎng)電路分析方法電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電子技術(shù)參考書：《電工學(xué)》上、下冊(cè)（第五版或：第六版）秦曾煌編 高等教育2第一節(jié)、電場(chǎng)與磁場(chǎng)----（物理學(xué)中基本電磁規(guī)律）庫(kù)侖定律電磁感應(yīng)定律定律電磁感應(yīng)定律…………3第一節(jié)、電場(chǎng)與磁場(chǎng)----（物理學(xué)基礎(chǔ)）庫(kù)侖定律

兩個(gè) 的點(diǎn)電荷在真空或空氣中相互作用的規(guī)律。電場(chǎng)強(qiáng)度

反映電場(chǎng)“力”的性質(zhì)的物理量。3312

1212

1221r12rroFF

1

kr4rooq

3E

F

q

4

r4第一節(jié)、電場(chǎng)與磁場(chǎng)----（物理學(xué)基礎(chǔ)）力

磁場(chǎng)中載流導(dǎo)體受到磁場(chǎng)力的作用規(guī)律。長(zhǎng)直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的受力為：電磁感應(yīng)定律

變化的磁場(chǎng)作用于導(dǎo)體時(shí)，在導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)F

B

I

Ldt

N

d5q

o4r

2o64r

2q

oq24r

or

24q（2005、99）以點(diǎn)電荷

q所在點(diǎn)為球心,距點(diǎn)電荷

q的距離為

r處的電場(chǎng)強(qiáng)度

E等于:(A)(B)(C)(D)第二節(jié)

電路的基本概念和基本定律基本元件：有源源件無(wú)源元件基本定律：

歐姆定律定律基本定理：

疊加原理定理7一、電路的作用和基本物理量㈠、電路的作用1、功能：

A

傳輸能量B

分配信息2、結(jié)構(gòu)：

A

電源B

負(fù)載C

中間環(huán)節(jié)+-

EbIaUabRORL8(二)

電路的基本物理量電流i，電壓與電位差

Uab=Ua-Ub電功率p在解題前先設(shè)定一個(gè)正方向，作為參考方向；根據(jù)電路的定律、定理，列出方程；并進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定實(shí)際方向：若計(jì)算結(jié)果為正，則實(shí)際方向與假設(shè)方向一致；若計(jì)算結(jié)果為負(fù)，則實(shí)際方向與假設(shè)方向相反。E1ABRE2IR兩點(diǎn)注意：1、正方向92、電功率aIRUb功率的概念：設(shè)電路中任意兩點(diǎn)間的電壓為U，流入此部分電路的電流為I，則這部分電路消耗的功率為:P

U

I

[W]功率有正負(fù)！如果UI方向不一致結(jié)果如何？10在U、I

正方向選擇一致的前提下：IRUab若

P

=

UI

0

“吸收功率”（負(fù)載）若

P

=

UI

0

“發(fā)出功率”（電源）P（吸收）=P（發(fā)出）+-

EbIaUabRORL例8-111二、基本電路元件㈠、電源元件1、電壓源：2、電流源：3、兩種電源的等效變換㈡、負(fù)載元件（略）a+-

EbIUabRORL121.電壓源U

E

IRoI+-URoEIUERo越大斜率越大R0增加理想的電源特性理想電壓源（恒壓源）:Ro=0時(shí)的電壓源.特點(diǎn)：(1）輸出電壓不變，其值恒等于電動(dòng)勢(shì)。即

Uab

E；（2）電源中的電流由外電路決定。13恒壓源中的電流由外電路決定當(dāng)R1

、R2

同時(shí)接入時(shí)：I=10AI

aE+_b設(shè):

E

=

10VUabR2例當(dāng)R1接入時(shí)：I=5A則：2R1214oabRUI

IS

2.電流源bISRoUabI

aIsUab15I伏安特性電流源模型Ro理想電流源（恒流源):RS=

時(shí)的電流源.輸出電流不變，其值恒等于電流源電流IS；輸出電壓由外電路決定。恒流源兩端電壓由外電路決定IUIsR設(shè):

IS=1

A則:

R=1

時(shí)，

U

=1

VR=10

時(shí)，U

=10

V例1617Ro

'

RooIs

E

RE

Is

Ro'Ro

Ro'注意：電流源的正方向與電動(dòng)勢(shì)的正方向一致。a+E

-

bUabRO電壓源

I

電流源Uab'OR

'IsabI

'例題８－７3、兩種電源的等效變換18三、電路的工作狀態(tài)開(kāi)路

短路有載a+-

EbIUabRORLuabiI短路Ｅ＝Ｕ開(kāi)路RLIＵ

19E112VE26VU

R

IR110ohmR22020ohmR351kohm四、電路的基本定律1、電流定律

KCL2、電壓定律

KVL3、歐姆定律

I

=0U

02005、100.圖示電路U=12V、UE

= 10V

,R=0.4kΩ.則電流I等于多少?0.055

A0.03

A0.025

A0.005A21例： 圖示電路， S斷開(kāi)后，A點(diǎn)電位VAo；22S閉合后，A點(diǎn)電位Uas分別是（b）6v,0v（d）-4v,2.4v（a）-4v,

3.6v（c）4v, -2.4v第三節(jié) 直流電路的解題方法１、疊加原理２、

定理注意：應(yīng)用于線性電路。［獨(dú)立電源和線性元件構(gòu)成的電路］23~

迭加定理在多個(gè)電源同時(shí)作用的線性電路(電路參數(shù)不隨電壓、電流的變化而改變)中，任何支路的電流或任意兩點(diǎn)間的電壓，都是各個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)所得結(jié)果的代數(shù)和。+B原電路I2I1AR1E1R2E2I3R3+_+_BE2單獨(dú)作用I2''I1''AR1I3''R3R2E2+_BE1單獨(dú)作用I2'I1'

AE1R1R23I

'R3+_24例８－8：＝＋＋ＩＩ”Ｉ’Ｉ’”Ｉ＝Ｉ’＋Ｉ”＋（－Ｉ”’）25(二)

定理注意：“等效”是指對(duì)端口外等效概念：有源二端網(wǎng)絡(luò)用電壓源模型等效。有源二端網(wǎng)絡(luò)RRd+Ed

_R26R12ohmR02ohmRL7ohmR22ohIms2AES16VI16AEs6VR01ohmR21kohmR12ohmR02ohmR22ohIms2AES16VI16A例８－9：27282005、101.疊加原理只適用于分析下列哪項(xiàng)的電壓、電流問(wèn)題?(A)無(wú)源電路

(B)線性電路

(C)非線性電路(D)不含也惑、電容元件的電路第四節(jié) 正弦交流電路的解題方法一、 正弦交流電路的三要素表示法㈠、 正弦交流電的三要素㈡、 正弦量的表示法二、

單相交流電路純R、L、C電路RLC串聯(lián)電路分析R10ohmL1mHC

1uFUs220V155.56V_rms50Hz0Deg29例幅度：2I

1A

I

1

0.707Am已知：

i

sin

1000t

30Af

1000

159

Hz2

2

3030

1000

rad/s頻率：初相位：小結(jié)：正弦波的四種表示法波形圖iTImt瞬時(shí)值u

Um

sin

t

相量圖UI復(fù)數(shù)符號(hào)法U

a

jb

U

e

j

U

3132單一參數(shù)正弦交流電路的分析計(jì)算小結(jié)電路

電路圖復(fù)數(shù)阻抗電壓、電流關(guān)系瞬時(shí)值

有效值相量圖

相量式功率有功功率無(wú)功功率iR

uu

iRRu

2U

sint設(shè)i

2I

sint則U

IRU

IRUIu、i

同相Liuu

LiC

ui

CjX

LjcC1dt

1

du

j

jX

C則didt

jL

u

sin(t

90)設(shè)i

2I

sint2ILU

IX

LX

L

LUIu領(lǐng)先i

90°U

I

jX

L

設(shè)i

2I

sint則1u

2Isin(t

90)CC1XC

U

IX

CUIui

90°U

I

jX

C

UI000LUII

2

XUI

I

2

XC基本參數(shù)（正方向）

關(guān)系CUUR-L-C串聯(lián)交流電路U

LIRUCLUULCRLR

UUCUIUU

IZ33U

U

R

U

L

UCL

C

IR

jX

X

IR

I

jX

I

jX

L

CiuiI

Z

U

IIZ

U

U

uU

IZ

可得：關(guān)于復(fù)數(shù)阻抗Z

的----

Z和總電流、總電壓的關(guān)系由復(fù)數(shù)形式的歐姆定律結(jié)論：Ｚ的模為電路總電壓和總電流有效值之比，而Ｚ的幅角則為總電壓和總電流的相位差。

u

iIZ

U34351

22

2.24A2005、102.圖示電路,正弦電流i2的有效值I2=lA.電流36i3的有效值I3

=2A,因此電流I1的有效值I1.等于多少?(A).(B).1+2=3A(C)

.2-l=lA(D).不能確定2005、103.

圖示電路,u=141sin

(314t

-

30°)V,i=14.lsin

(314t-60°)A,這個(gè)電路的有功功率P等于多少?500w866Wl000W1988W37三、三相交流電路

3U

p

30UlU

pU

l---為相電壓---為線電壓在日常生活與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，多數(shù)用戶的電壓等級(jí)為UP

220V

、Ul

380VCceBeAA38euABuBCCBACNu㈠、三相電源：負(fù)載形接法

U

PPlUl

30I

3I對(duì)稱負(fù)載下：負(fù)載Y形接法

3

U

P30PlUlI

IACBZZZ???ABCNZZZ㈡、三相負(fù)載：39iBiAABCNZAZBNiiCiCN

ZCiANiBNCeceBeA負(fù)載星形接法時(shí)的一般計(jì)算方法電流。解題思路：一般線電壓ul為已知，然后根據(jù)相電壓和負(fù)載求l

ilupuipZ40Up41第五節(jié) 電路的暫態(tài)過(guò)程㈢、求解一階電路的三要素法uC

(t)

u'C

u"C

t

uC

()

[uC

(0 )

uC

()]

e

RCtf

(t)

f

()

[

f

(0

)

f

()]

e

㈠、電路的響應(yīng)㈡、換路定則u

(0

)

u

(0

)C

C(0

)

LLi

(0

)

i4243444546l04.圖示電路,換路前Uc(0-)=0.2U1,UR(0-)=0v,求：電路換路后Uc(0+)和UR

(0+)

分別為:(A).Uc(0+)=0.2U1,Uc(0+)=0.2U1,Uc(0+)=0.2U1,Uc(0+)=0.2U1,UR

(0+)=0UR

(0+)=0.2U1UR

(0+)=0.8U1UR

(0+)=U12005、104.

圖示電路,u=141sin

(314t

-

30°)V,i=14.lsin

(314t-60°)A,這個(gè)電路的有功功率P等于多少?500w866Wl000W1988W47第六節(jié)

變壓器、電及繼電接觸控制電路一、磁路基礎(chǔ)知識(shí)二、變壓器三、電四、繼電接觸控制電路48一、磁路基礎(chǔ)知識(shí)磁路和電路的比較磁路電路R+_EIHL磁動(dòng)勢(shì)

磁通

磁壓降F

IN

ΦU電動(dòng)勢(shì)

電流

電壓降EIUIN49勵(lì)磁電流：在磁路中用來(lái)產(chǎn)生磁通的電流直流-------直流磁路勵(lì)磁電流交流-------交流磁路磁路分析1、直流磁路2、交流磁路s1ui50RI

UIUΦ1、直流磁路分析直流磁路的特點(diǎn):（線圈中沒(méi)有反電動(dòng)勢(shì)）直流磁路和電路中的恒壓源類似直流電路中I

EE

固定R

51I

隨R

變化直流磁路中Rm

FF

固定

隨Rm

變化U一定I

一定磁動(dòng)勢(shì)F=IN一定)mRF(Φ

磁通和磁阻成反比（R為線圈的電阻）電路方程：dt

Ri

NRldΦu

u

(e

)

(e

)dt52一般情況下

uR

很小u

N

dΦ2、交流磁路的分析交流激勵(lì)

線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)Φ

：主磁通Φ

：漏磁通uΦΦ

eLei53假設(shè)mΦ

Φ

sint則

2

fNΦm

cos

tu

NΦm

cost最大值Um

2

fNΦm有效值m

4.44

fNΦ2U

Umu

N

dΦdtuΦΦ

eLeiU

4.44

f

NmuΦΦeLei定律IN

Φ

Rm，當(dāng)Φm的變化而變化。一定時(shí)磁動(dòng)勢(shì)IN

隨磁阻Rm

交流磁路的特點(diǎn):當(dāng)外加電壓U、頻率f

與m確定下來(lái)。根據(jù)磁路歐姆線圈匝數(shù)N一定時(shí)，Φ

便交流磁路和電路中的恒流源類似F隨Rm

變化交流磁路中：交流電路中：F

Φ

RmU

IS

RΦ固定IS固定5U4隨R

變化磁路特點(diǎn)RI

U(U不變，I不變）RmΦ

INmIN

ΦR(I

隨Rm

變化）Um4.44

fNΦ

（

U不變時(shí)，Φm

基本不變）直流磁路磁動(dòng)勢(shì)F恒定交流磁路磁通恒定（Φ

隨Rm變化）IN55結(jié)論：改變?cè)褦?shù)比，就能改變輸出電壓。

E1

N1

KE2

N2U1U20K為變比1、原、副邊電壓關(guān)系(U1

4.44

f

N1Φm

)i2

0

時(shí)

u2

u20i10e1u1u20i2e2二、變壓器56空載勵(lì)磁電流很小，可忽略。即：I

N

I

N

01

1

2

2I1

N2

1I2

N1

K結(jié)論：原、副邊電流與匝數(shù)成反比i1N1

i2

N2

i10

N12、原、副邊電流關(guān)系1i1uu22iLRN1N257583、原、副邊阻抗關(guān)系（變阻抗）1i1uu2i2LRN1N2R

K

2

RL

L結(jié)論：變壓器原邊的等效負(fù)載，為副邊所帶負(fù)載乘以2

2IULR

從原邊等效：KIU

KUI2RL211

變比的平方。222KIU2L

R

K2005-105.圖示變壓器,一次額定電壓U1N=220V,一次額定電流I1N=llA,二次額定電壓U2N=600V.該變壓器二次額定電流I2N約為多少?lA4A7A11A592、三相異步機(jī)的運(yùn)行特性：3、三相異步機(jī)的起動(dòng)方法：三、電1、三相異步機(jī)的運(yùn)行原理：60CBZANSXAiBiCiImt

iA

AXBYCZiBYiCpn0

1、三相異步機(jī)的運(yùn)行原理：6162極對(duì)數(shù)每個(gè)電流周期

磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過(guò)的空間角度同步轉(zhuǎn)速n0(

f

50Hz)p

13603000(轉(zhuǎn)p

21801500(轉(zhuǎn)p

31201000(轉(zhuǎn)/分）三相異步電 的同步轉(zhuǎn)速（旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速）

“no”(轉(zhuǎn)/分）0pn

60

f63電轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速的關(guān)系電

轉(zhuǎn)速:

n電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的方向一致，但異步電n

n0無(wú)轉(zhuǎn)矩提示：如果

n

n0轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)無(wú)轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)（轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線）無(wú)轉(zhuǎn)子電流s

1

~

9%64轉(zhuǎn)差率（s）的概念：轉(zhuǎn)差率S

的大小反映了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速和電

轉(zhuǎn)速差與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速的相對(duì)關(guān)系。即：100%

0n0n

ns

異步電機(jī)運(yùn)行中:電

起動(dòng)瞬間:

n

0,s

1（轉(zhuǎn)差率最大）一般情況: 0

<

S

<

12、三相異步機(jī)的運(yùn)行特性：電磁轉(zhuǎn)矩T：轉(zhuǎn)子中各載流導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下,受到電磁力所形成的轉(zhuǎn)距。T

KTΦm

I2

cos21202)2U

2sR2R2

(sXT

K用電參數(shù)表示的轉(zhuǎn)矩公式65三相電

的機(jī)械特性n

f

(T

)1U

2202)2R2

(sXsR2T

K根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式s1得特性曲線：Tn0TnTn

0T

f

(S)66三個(gè)重要轉(zhuǎn)矩TnN(1)

額定轉(zhuǎn)矩

T

：電機(jī)在額定電壓下，以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，輸出額定功率PN時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸上輸出的轉(zhuǎn)矩。nNNn

(轉(zhuǎn)/分)PN

(千瓦)

9550TN

PN2nN60（米）67NTnnN068電機(jī)帶動(dòng)最大負(fù)載的能力。如果TL

Tmax電機(jī)將會(huì)因帶不動(dòng)負(fù)載而停轉(zhuǎn)。：max(2)

最大轉(zhuǎn)矩Tn0Tn求解ST

01U

2sR2R2

(sX

)22

20T

K201max12XT

KU

2Tmax與S無(wú)關(guān)！maxTmaxT

T20

R2XmS

STst體現(xiàn)了電

帶載起動(dòng)的能力。若Tst

TL

電機(jī)能起動(dòng)，否則將起動(dòng)不了。69Tst

：(3)

起動(dòng)轉(zhuǎn)矩電機(jī)起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩。n0TnTst12

20)2sRR2

(sXT

K

2

U

2啟動(dòng)瞬間：n

0

(s

1)則21222

20R2)R

(

XUTst

KTL一般（1）直接起動(dòng)。二三十千瓦以下的異步電采用直接起動(dòng)。（2）降壓起動(dòng)。Y－

起動(dòng)自耦降壓起動(dòng)（3）轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)。3、三相異步機(jī)的起動(dòng)方法：70Y－

起動(dòng)：lUAZYXBCIl起動(dòng)ABYZ

XIlY

CUl3

ZlYI

3Z