电工学简明教程复习要点

,下一页,总目录,章目录,返回,上一页,本章要求：,1.,掌握支路电流法、叠加原理和戴维宁定理等,电路的基本分析方法。,2.,了解实际电源的两种模型及其等效变换。,3.,了解非线性电阻元件的伏安特性及静态电阻、,动态电阻的概念，以及简单非线性电阻电路,的图解分析法。,第,1,章 电路的分析方法,1.3.3,电压源与电流源的,等效变换,由图,a,：,U,=,E,IR,0,由图,b,：,U,=,I,S,R,0,IR,0,I,R,L,R,0,+,E,U,+,电压源,等效变换条件,:,E,=,I,S,R,0,R,L,R,0,U,R,0,U,I,S,I,+,电流源,例,1,：,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,4,2,1,1A,I,4,2,1,1A,2,4A,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,1.6,叠加原理,叠加原理：,对于,线性电路,，任何一条支路的电流，都可以看成是由电路中各个电源（电压源或电流源）分别作用时，在此支路中所产生的电流的代数和。,原电路,+,E,R,1,R,2,(a),I,S,I,1,I,2,I,S,单独作用,R,1,R,2,(c),I,1,I,2,+,I,S,E,单独作用,=,+,E,R,1,R,2,(b),I,1,I,2,叠加原理,叠加原理,只适用于线性电路,。,不作用电源,的处理：,E,= 0,，,即将,E,短路,；,I,s,=0,，,即将,I,s,开路,。,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：,应用叠加原理时可把电源分组求解 ，即每个分电路,中的电源个数可以多于一个。,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,。,例,1,：,电路如图，已知,E =,10V,、,I,S,=1A,，,R,1,=,10,R,2,= R,3,=,5,，试用叠加原理求流过,R,2,的电流,I,2,和理想电流源,I,S,两端的电压,U,S,。,(b),E,单独作用,将,I,S,断开,(c),I,S,单独作用,将,E,短接,解：由图,( b),(a),+,E,R,3,R,2,R,1,I,S,I,2,+,U,S,+,E,R,3,R,2,R,1,I,2,+,U,S,R,3,R,2,R,1,I,S,I,2,+,U,S,例,1,：,电路如图，已知,E =,10V,、,I,S,=1A,，,R,1,=,10,R,2,= R,3,=,5,，试用叠加原理求流过,R,2,的电流,I,2,和理想电流源,I,S,两端的电压,U,S,。,(b),E,单独作用,(c),I,S,单独作用,(a),+,E,R,3,R,2,R,1,I,S,I,2,+,U,S,+,E,R,3,R,2,R,1,I,2,+,U,S,R,3,R,2,R,1,I,S,I,2,+,U,S,解：由图,(c),1.7.1,戴维宁定理,任何一个有源二端,线性,网络都可以用一个电动势为,E,的理想电压源和内阻,R,0,串联的电源来等效代替。,有源,二端,网络,R,L,a,b,+,U,I,E,R,0,+,_,R,L,a,b,+,U,I,等效电源的内阻,R,0,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,E,就是有源二端网络的开路电压,U,0,，,即将,负载断开后,a,、,b,两端之间的电压,。,等效电源,例,1,：,电路如图，已知,E,1,=40V,，,E,2,=20V,，,R,1,=,R,2,=4,，,R,3,=13 ,，试用戴维宁定理求电流,I,3,。,E,1,I,1,E,2,I,2,R,2,I,3,R,3,+,R,1,+,E,R,0,+,_,R,3,a,b,I,3,a,b,注意：“等效”是指对端口外等效,即,用等效电源替代原来的二端网络后，待求支路的电压、电流不变。,有源二端网络,等效电源,解：,(1),断开待求支路求等效电源的电动势,E,例,1,：,电路如图，已知,E,1,=40V,，,E,2,=20V,，,R,1,=,R,2,=4,，,R,3,=13 ,，试用戴维宁定理求电流,I,3,。,E,1,I,1,E,2,I,2,R,2,I,3,R,3,+,R,1,+,a,b,R,2,E,1,I,E,2,+,R,1,+,a,b,+,U,0,E,也可用结点电压法、叠加原理等其它方法求。,E,=,U,0,=,E,2,+ I,R,2,= 20V +2.5,4,V= 30V,或：,E,=,U,0,=,E,1, I,R,1,= 40V 2.5,4,V,= 30V,解：,(2),求等效电源的内阻,R,0,除去所有电源,（理想电压源短路，理想电流源开路）,例,1,：,电路如图，已知,E,1,=40V,，,E,2,=20V,，,R,1,=,R,2,=4,，,R,3,=13 ,，试用戴维宁定理求电流,I,3,。,E,1,I,1,E,2,I,2,R,2,I,3,R,3,+,R,1,+,a,b,R,2,R,1,a,b,R,0,从,a,、,b,两端,看进去，,R,1,和,R,2,并联,求内阻,R,0,时，关键要弄清从,a,、,b,两端,看进去时各电阻之间的串并联关系。,解：,(3),画出等效电路求电流,I,3,例,1,：,电路如图，已知,E,1,=40V,，,E,2,=20V,，,R,1,=,R,2,=4,，,R,3,=13 ,，试用戴维宁定理求电流,I,3,。,E,1,I,1,E,2,I,2,R,2,I,3,R,3,+,R,1,+,a,b,E,R,0,+,_,R,3,a,b,I,3,三要素法求解暂态过程的要点,终点,起点,(1),求初始值、稳态值、时间常数；,(3),画出暂态电路电压、电流随时间变化的曲线。,(2),将求得的三要素结果代入暂态过程通用表达式；,t,f,(,t,),O,暂态电路,求换路后电路中的电压和电流 ，,其中,电容,C,视为开路,电感,L,视为短路，即求解直流电阻性电路中的电压和电流。,(1),稳态值 的计算,响应中“三要素”的确定,u,C,+,-,t,=0,C,10V,5k,1,F,S,例：,5k,+,-,t,=0,3,6,6,6mA,S,1H,1),由,t,=0,-,电路求,2),根据换路定则求出,3),由,t,=0,+,时,的电路，求所需其它各量的,或,在换路瞬间,t,=(0,+,),的等效电路中,电容元件视为短路。,其值等于,(1),若,电容元件用恒压源代替，,其值等于,I,0, ,电感元件视为开路。,(2),若,电感元件用恒流源代替 ，,注意：,(2),初始值 的计算,1),对于简单的一阶电路 ，,R,0,=,R,;,2),对于较复杂的一阶电路，,R,0,为换路后的电路,除去电源和储能元件后，在储能元件两端所求得的,无源二端网络的等效电阻。,(3),时间常数,的计算,对于一阶,RC,电路,对于一阶,RL,电路,注意：,若不画,t,=(0,+,),的等效电路，则在所列,t,=0,+,时,的方程中应有,u,C,=,u,C,( 0,+,),、,i,L,=,i,L,( 0,+,),。,R,0,U,0,+,-,C,R,0,R,0,的计算类似于应用戴维宁定理解题时计算电路等效电阻的方法。即从储能元件两端看进去的等效电阻，如图所示。,R,1,U,+,-,t,=0,C,R,2,R,3,S,R,1,R,2,R,3,例,1,：,解：,用三要素法求解,电路如图，,t,=0,时合上开关,S,，合,S,前电路已处于,稳态。试求电容电压,和电流,、,。,(1),确定初始值,由,t,=0,-,电路可求得,由换路定则,应用举例,t,=0,-,等效电路,9mA,+,-,6k,R,S,9mA,6k,2,F,3k,t,=0,+,-,C,R,(2),确定稳态值,由换路后电路求稳态值,(3),由换路后电路求,时间常数,t,电路,9mA,+,-,6k,R,3k,t=0,-,等效电路,9mA,+,-,6k,R,三要素,u,C,的变化曲线如图,18V,54V,u,C,变化曲线,t,O,用三要素法求,54V,18V,2k,t,=0,+,+,+,-,-,S,9mA,6k,2,F,3k,t,=0,+,-,C,R,3k,6k,+,-,54 V,9mA,t,=0,+,等效电路,例,2,：,由,t,=0-,时电路,电路如图，开关,S,闭合前电路已处于稳态。,t,=0,时,S,闭合,，,试求：,t,0,时电容电压,u,C,和电流,i,C,、,i,1,和,i,2,。,解：,用三要素法求解,求初始值,+,-,S,t,=0,6V,1,2,3,+,-,t,=0,-,等效电路,1,2,+,-,6V,3,+,-,求时间常数,由右图电路可求得,求稳态值,+,-,S,t,=0,6V,1,2,3,+,-,2,3,+,-,(,、 关联,),+,-,S,t,=0,6V,1,2,3,+,-,第,2,章 正弦交流电路,2.2,正弦量的相量表示法,2.1,正弦电压与电流,2.3,单一参数的交流电路,2.7,交流电路的频率特性,2.6,复杂正弦交流电路的分析与计算,2.8,功率因数的提高,2.5,阻抗的串联与并联,2.4,电阻、电感与电容元件串联交流电路,2.9,非正弦周期电压和电流,2.7,单一参数正弦交流电路的分析计算小结,电路,参数,电路图,(,参考方向,),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,R,i,u,设,则,u,、,i,同相,0,L,C,设,则,则,u,领先,i,90,0,0,基本,关系,+,-,i,u,+,-,i,u,+,-,设,u,落后,i,90,阻抗三角形、,电压三角形、,功率三角形,S,Q,P,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,例,1,：,已知,:,求,:(1),电流的有效值,I,与瞬时值,i,;(2),各部分电压的有效值与瞬时值；,(3),作相量图；,(4),有功功率,P,、无功功率,Q,和视在功率,S,。,在,RLC,串联交流电路中，,解：,(1),(2),方法,1,：,方法,1,：,通过计算可看出：,而是,(3),相量图,(4),或,(4),或,呈容性,方法,2,：复数运算,解：,例,1,：,已知电源电压和电路参数，电路结构为串并联。求电流的瞬时值表达式。,一般用相量式计算,:,分析题目：,已知,:,求,:,+,-,解：用相量式计算,+,-,同理：,+,-,例,1,：,N,+,+,+,N,R,A,R,B,R,C,A,C,B,若,R,A,=,R,B,=,R,C,= 5, ，,求线电流及中线电,若,R,A,=5, ,R,B,=10, ,R,C,=20, ,求线电流及,一星形联接的三相电路，电源电压对称.设电源线电压,。,负载,为电灯组，,流,I,N,;,中线电流,I,N,。,三相交流电路,三相对称,中线电流,解：,已知：,(1) 线电流,N,+,+,+,N,R,A,R,B,R,C,A,C,B,(2) 三相负载不对称,（,R,A,=5,、,R,B,=10,、,R,C,=20,）,分别计算,各线电流,中线电流,第,3,章 磁路与铁心线圈电路,（上）,电工技术与电子技术,中国矿业大学信电学院,(1),变压器的匝数比应为,：,信号源,R,0,R,L,+,R,0,+,+,【,解,】,【,例,3.5.1】,如图，交流信号源的电动势,E,= 120V,，内阻,R,0,=800,，,负载为扬声器，其等效电阻为,R,L,=8,。要求,:,（,1,）当,R,L,折算到原边的等效电阻 时，求变压器的匝数比和信号源输出的功率；（,2,）当将负载直接与信号源联接时,信号源输出多大功率？,信号源的输出功率：,电子线路中，常利用阻抗匹配实现最大输出功率。,结论：接入变压器以后，输出功率大大提高。,原因：,满足了最大功率输出的条件：,（,2,）将负载直接接到信号源上时,，,输出功率,为：,4.1,三相异步电动机的构造,第,4,章 交流电动机,4.2,三相异步电动机的转动原理,4.3,三相异步电动机的电路分析,4.4,三相异步电动机转矩与机械特性,4.5,三相异步电动机的起动,4.6,三相异步电动机的调速,4.7,三相异步电动机的制动,4.8,三相异步电动机铭牌数据,4.9,三相异步电动机的选择,4.11,单相异步电动机,4.10,同步电动机,(,略,),旋转磁场转速,n,0,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,n,0,与频率,f,1,和极对数,p,有关。,可见,:,异步电动机运行中,:,转子转速亦可由转差率求得,转差率,s,例,1,：,一台三相异步电动机，其额定转速,n,=,975 r/min,，电源频率,f,1,=,50 Hz,。试求电动机的极对数和额定负载下的转差率。,解：,根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转,速的关系可知：,n,0,=1000 r/min ,即,p,=3,额定转差率为,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。,U,1, ,T,2.,当电源电压,U,1,一定时，,T,是,s,的函数。,3.,R,2,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,R,2,，从而改变转距。,电动机在额定负载时的转矩。,1,.,额定转矩,T,N,三个重要转矩,O,T,额定转矩,(N m),如某普通机床的主轴电机,(Y132M-4,型,),的额定功率为,7.5kw,额定转速为,1440r/min,则额定转矩为,2,.,最大转矩,T,max,转子轴上机械负载转矩,T,2,不能大于,T,max,，否则将,造成堵转,(,停车,),。,电机带动最大负载的能力。,令：,求得,临界转差率,O,T,T,max,将,s,m,代入转矩公式，可得,3.,起动转矩,T,st,电动机起动时的转矩。,起动时,n,= 0,时,，,s,=1,(2),T,st,与,R,2,有关， 适当使,R,2,T,st,。对绕线式,电机改变转子附加电阻,R,2,可使,T,st,=,T,max,。,T,st,体现了电动机带载起动的能力。,若,T,st,T,2,电机能起动，否则不能起动。,O,T,T,st,起动能力,例,1,:,1),解,:,一台,Y225M-4,型的三相异步电 动机，定子,绕组,型联结，其额定数据为：,P,2N,=45kW,n,N,=1480r/min,，,U,N,=380V,，,N,=92.3%,，,cos,N,=,0.88,，,I,st,/,I,N,=7.0,T,st,/,T,N,=1.9,，,T,max,/,T,N,=2.2,，求：,1),额定电流,I,N,? 2),额定转差率,s,N,?,3),额定转矩,T,N,、,最大转矩,T,max,、,和起动转矩,T,N,。,2,）,由,n,N,=1480r/min,，可知,p,=2,（四极电动机）,3,）,第,9,章 半导体二极管和三极管,（下册）,电工技术与电子技术,中国矿业大学信电学院,返回,两个二极管的阴极接在一起,取,B,点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。,V,1,阳,=,6 V,，,V,2,阳,=0 V,，,V,1,阴,=,V,2,阴,=,12 V,U,D1,= 6V,，,U,D2,=12V,U,D2,U,D1,D,2,优先导通，,D,1,截止。,若忽略管压降，二极管可看作短路，,U,AB,= 0 V,例,2:,D,1,承受反向电压为,6 V,流过,D,2,的电流为,求：,U,AB,B,D,1,6V,12V,3k,A,D,2,U,AB,+,u,i, 8V,，二极管导通，可看作短路,u,o,= 8V,u,i,u,c,时，,D,1,、,D,3,导通，,电源在给负载,R,L,供电的同时也给电容充电，,u,c,增加，,u,o,=,u,c,。,u,u,c,时,:,若,|,u|,u,c,时，,D,2,、,D,4,导通，,u,o,=,u,c,。,+,C,U,XX,:,为,W78XX,固定输出电压,U,o,= U,XX,+ U,Z,C,o,W78XX,C,i,U,I,+,_,+,_,U,o,1,2,3,U,XX,U,Z,R,D,Z,+,_,+,_,（下）,电工技术与电子技术,中国矿业大学信电学院,返回,第,13,章 门电路和组合逻辑电路,后一页,1.,写出逻辑式,例,2,：分析下图的逻辑功能,.,&,&,1,1,.,B,A,Y,&,A,B,.,Y = AB,AB,.,A,B,A,B,前一页,后一页,返回,=,AB +AB,化简,2.,列逻辑状态表,A,B,Y,0,0,1,1,0,0,1,0,0,1,1,1,Y= AB +AB,3.,分析逻辑功能,输入,相同,输出为,“,1”,输入相异输出为,“,0”,称为“判一致电路”,(“,同或门”,),可用于判断各输入端的状态是否相同。,=A B,逻辑式,=1,A,B,Y,逻辑符号,=A B,前一页,后一页,返回,例,3,：分析下图的逻辑功能,Y,&,&,1,.,B,A,&,C,写出逻辑式：,A,1,0,1,A,=AC +BC,Y=AC,BC,设：,C=1,封锁,打开,选通,A,信号,前一页,后一页,返回,例,3,：分析下图的逻辑功能,B,Y,&,&,1,.,B,A,&,C,B,0,0,1,设：,C=0,封锁,选通,B,信号,打开,前一页,后一页,返回,例,2:,某工厂有,A,、,B,、,C,三个车间和一个自备电站，站内有两台发电机,G,1,和,G,2,。,G,1,的容量是,G,2,的两倍。如果一个车间开工，只需,G,2,运行即可满足要求；如果两个车间开工，只需,G,1,运行，如果三个车间同时开工，则,G,1,和,G,2,均需运行。试画出控制,G,1,和,G,2,运行的逻辑图。,设：,A,、,B,、,C,分别表示三个车间的开工状态：,开工为“,1”,，不开工为“,0”,；,G,1,和,G,2,运行为“,1”,，不运行为“,0”,。,1.,根据逻辑要求列状态表,首先假设逻辑变量、逻辑函数取“,0”,、“,1”,的含义。,前一页,后一页,返回,逻辑要求：如果一个车间开工，只需,G,2,运行即可满足要求；如果两个车间开工，只需,G,1,运行，如果三个车间同时开工，则,G,1,和,G,2,均需运行。,开工,“1”,不开工,“0”,运行,“1”,不运行,“0”,1.,根据逻辑要求列状态表,1 0 1,0 0 1,0 1 0,0 1 1,1 0 0,1 1 0,1 1 1,0 0 0,0,1,1,1,0,0,1,0,A B C G,1,G,2,0,0,0,1,1,1,0,1,前一页,后一页,返回,2.,由状态表写出逻辑式,取,G = “1”,若输入变量为“,1”,则取输入变量本身,(,如,A ),；,若输入变量为“,0”,则取其反变量,(,如,A ),。,在一种组合中，各输入变量之间是“与”关系,各组合之间是“或”关系,1 0 1,0 0 1,0 1 0,0 1 1,1 0 0,1 1 0,1 1 1,0 0 0,0,1,1,1,0,0,1,0,A B C G,1,G,2,0,0,0,1,1,1,0,1,前一页,后一页,返回,3.,化简逻辑式,4.,用“与非”门构成逻辑电路,在数字电路中，常用的组合电路有加法器、编码器、译码器、数据分配器和多路选择器等。下面几节分别介绍这几种典型组合逻辑电路的基本结构、工作原理和使用方法。,前一页,后一页,返回,第,21,章触发器和时序逻辑电路,（下）,电工技术与电子技术,中国矿业大学信电学院,返回,基本,R,S,触发器状态表,S,D,R,D,Q,Q,低电平有效,逻辑符号,R,D,(Reset,Direct)-,直接置“0”端,(,复位端,),S,D,(Set,Direct)-,直接置“1”端,(,置位端,),S,D,R,D,Q,1 0 0,置,0,0 1 1,置,1,1 1,不变 保持,0 0,同时变,1,后不确定,功能,后跳,前一页,后一页,返回,可控,R,S,状态表,0 0,S,R,0 1,0,1 0,1,1 1,不定,Q,n+1,Q,n,S,D,R,D,Q,Q,S,R,C,逻辑符号,Q,n,时钟到来前触发器的状态,Q,n+1,时钟到来后触发器的状态,前跳,C,高电平时触发器状态由,R,、,S,确定,前一页,后一页,返回,J K Q,n+1,0 0,Q,n,0 1 0,1 0 1,1 1,Q,n,J,K,触发器状态表,(,保持功能,),(,置“,0”,功能,),(,置“,1”,功能,),(,计数功能,),R,D,S,D,C,Q,J,K,逻辑符号,S,D,、,R,D,为直接置,1,、置,0,端，不受时钟控制，低电平有效，,触发器工作时,S,D,、,R,D,应接高电平。,C,下降沿触发翻转,前一页,后一页,返回,当,J=D,，,K=D,时，两触发器状态相同,触发器逻辑功能的转换,1.,将,J,K,触发器转换为,D,触发器,J K Q,n+1,0 0,Q,n,0 1 0,1 0 1,1 1,Q,n,J,K,触发器状态表,D,触发器状态表,D Q,n+1,0,1,0,1,D,C,Q,Q,1,.,J,K,仍为下降沿,触发翻转,前一页,后一页,返回,十位,0100(4),个位,0110(6),1Q,3,1Q,0,1Q,2,1Q,1,1R,D,1C,1,1C,0,计数脉冲,2Q,3,2Q,0,2Q,2,2Q,1,2R,D,2C,1,2C,0,十位,个位,两位十进制计数器（,100,进制）,例：用一片,74LS390,构成四十六进制计数器,&,前一页,后一页,前一页,后一页,前一页,后一页,返回,