电工电子学复习ppt课件

电工电子学（复习）,第1章电路的基本概念与基本定律（掌握）1.1电路的作用与组成部分1.2电路模型1.3电压和电流的参考方向1.4欧姆定律1.5电路有载工作、开路与短路1.6基尔霍夫定律1.7电路中电位的概念及计算,1,1.1电路的作用与组成部分,1.电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成。（P7）2.电路的作用（P7-8）（1）实现电能的传输和转换（如电力系统）（2）实现信号的传递和处理（如扩音机）3.电路的组成部分（P8）电源（信号源）、中间环节、负载,2,1.2电路模型,1.实际电路的电路模型是指由理想电路元件或其组合所组成电路。理想电路元件主要有电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件等。（P8-9）,1.3电压和电流的参考方向（P9-10）,参考方向：在分析与计算电路时，对电量任意假定的方向。注意：在参考方向选定后,电流(或电压)值才有正负之分。,电流：,电压：,(2)参考方向的表示方法,3,(3)实际方向与参考方向的关系（P9-10）,实际方向与参考方向一致，电流(或电压)值为正值；实际方向与参考方向相反，电流(或电压)值为负值。,1.4欧姆定律（P11）,U、I参考方向相同时,U、I参考方向相反时,U=IR,U=IR,4,1.5电源有载工作、开路与短路,1.电压电流关系,U=EIRo（1.5.2）,2.功率与功率平衡,P=PEP,负载取用功率,电源产生功率,内阻消耗功率,UI=EII2Ro,发出功率=吸收功率（电源）（负载）,1.5.1电源有载工作（P13）,开关闭合,接通电源与负载。,5,3.电源与负载的判别（P15）,(1)根据U、I的实际方向判别,电源：U、I实际方向相反，即实际电流从实际“+”端流出，（发出功率）,负载：U、I实际方向相同，即实际电流从实际“+”端流入。（吸收功率）,(2)根据功率判别,U、I参考方向相同，P=UI0，负载；P=UI0，电源。,U、I参考方向不同，P=-UI0，负载;P=-UI0，电源。,例1、（a）电压源的作用,（b）电流源的作用,既不是负载，也不是电源,电源,6,2、图中向外输出能量是a.电流源b.电压源c.电流源和电压源,2?,3、图中电压源的作用a.电源b.负载c.既不是电源也不是负载,4、若将R=2，则电流源为，电压源为a.电源b.负载c.既不是电源也不是负载,（a）,（b）,（a）,（a）,IU,5?,5、若将R=5，则电流源为，电压源为a.电源b.负载c.既不是电源也不是负载,（a）,（c）,7,例2、电压源的作用（）,10A,1,10V,+_,I,+_,U,既不是电源也不是负载,例3、已知RL消耗功率40W，则理想电压源消耗的功率为（）。,-10W,8,1.5.2电源开路(P16),（1）开路处的电流等于零；I=0（2）开路处的电压U视电路情况而定。,2、电路中某处断开时的特征:,1、特征:,开关断开,9,电源外部端子被短接,（1）短路处的电压等于零；U=0（2）短路处的电流I视电路情况而定。,2、电路中某处短路时的特征:,1.5.3电源短路(17),10,1.6基尔霍夫定律,支路：电路中的每一个分支。一条支路流过一个电流，称为支路电流。,结点：三条或三条以上支路的联接点。,回路：由支路组成的闭合路径。,网孔：内部不含支路的回路。,1、电路中基本术语（P19）,2、基尔霍夫电流定律(KCL定律)（P19）,（1）内容：在任一瞬间，流向任一结点的电流等于流出该结点的电流。在任一瞬间，一个结点上电流的代数和（一般可以规定流入为正，流出为负）恒等于零。,11,（2）形式:入=出或:=0,（3）推广：KCL可以推广应用于包围部分电路的任一假设的闭合面。,I=?,例1:,I=0,IA+IB+IC=0,广义结点,12,3、基尔霍夫电压定律（KVL定律)（P20-21）,（2）形式：U升=U降或U=0,（1）内容：在任一瞬间，从回路中任一点出发，沿回路循行一周，则在这个方向上电位升之和等于电位降之和。在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中各段电压的代数和（可以规定电位降为正，电位升为负）恒等于零。,（3）推广：KVL可以推广应用于回路中的部分电路。,例1、图中电动势E、电压U和电流I之间的关系：,13,例2、在电路中，电压U和电流I之间关系为（或）,14,1.7电路中电位的概念及计算（P23-24）,电位：电路中某点至参考点的电压，记为“VX”。通常设参考点的电位为零。,1.电位的概念,2.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。,某点电位为正，说明该点电位比参考点高；某点电位为负，说明该点电位比参考点低。,15,(1)电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中各点的电位也将随之改变,即与参考点的选取有关；,(2)电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考点的不同而变，即与参考点的选取无关。,3.电位和电压与参考点的关系:,例1、3的滑动变阻器向下移动时，则a点电位值将（变大）,16,R,S,3V,6V,a,b,c,例2、图中，c点电位在开关S断开时应比开关S闭和时（）。,解：S闭合时,S断开时,高,例3、图中，当RP的活动触点向右移动时，B点的电位将（）。,降低,17,-6V+,+3V-,1,2,B,4,A,例4、图中A点的电位（5V）。,18,例2、试求图中电路的电流I、I1和电阻R。设Uab=0,解：（1）对acbd的正方形闭合面由基尔霍夫电流定律得I=6A,（2）由Uab=2+2I1=0，得I1=-1A,（3）由Uab=0，得I4、I5平均分流，故I4=I5=3A,对b点由基尔霍夫电流定律I3=I1+I5，得I3=-1+3=2A,对a点由基尔霍夫电流定律I4=I1+I2，得I2=3-(-1)=4A,对R由欧姆定律得R=Uad/I2=Ubd/I2=（1I3）/I2=2/4=0.5,(3)对c点由基尔霍夫电流定律I4+I5=6A对回路abca基尔霍夫电压定律Uab-4I5+4I4=0对a点由基尔霍夫电流定律I4=I1+I2，得I2=3-(-1)=4A对b点由基尔霍夫电流定律I3=I1+I5，得I3=-1+3=2A对回路abda基尔霍夫电压定律Uab+I3-RI2=0,19,第2章电路的分析方法,2.2电阻星型联结与三角型联结的等效变换（）,2.3电源的两种模型及其等效变换（掌握、理解）,2.4支路电流法（会应用）,2.5结点电压法（掌握、理解）,2.6叠加原理（掌握、理解）,2.7戴维宁定理与诺顿定理（掌握、理解）,2.8受控源电路的分析（）,2.9非线性电阻电路的分析（）,2.1电阻串并联连接的等效变换（掌握、理解）,20,1、电阻的串联P31,特点:,两电阻串联时的分压公式：,(1)等效电阻等于各电阻之和R=R1+R2,2.1电阻串并联连接的等效变换,(2)串联电阻上电压的分配与电阻成正比。,2、电阻的并联P31,(1)等效电阻的倒数等于各电阻倒数之和；,特点:,21,两电阻并联时的分流公式：,2、电阻的并联P31,特点:,(2)并联电阻上电流的分配与电阻成反比。,3、电阻混联电路的计算,方法：运用电阻的串并联等效变换,22,2.3电源的两种模型及其等效变换,2.3.1电压源模型P37,（1）实际电压源模型,UO=E,理想电压源,O,电压源,U=EIR0,（2）理想电压源（恒压源）,电压源的外特性：,23,2.3.2电流源模型P37-38,电流源的外特性：,U0=ISR0,理想电流源,O,IS,电流源,（1）实际电流源模型,（2）理想电流源（恒流源),24,1、电源两种模型之间的等效变换P40,由图a：U=EIR0,由图b：U=ISR0IR0,方向：电流的流向为电动势的电位升,2.3.3电源两种模型之间的等效变换,电压源与电流源的内阻R0相等,25,(1)电压源和电流源的等效关系只对外电路而言，对电源内部则是不等效的。,(2)理想电压源与理想电流源之间无等效关系。,2、电源等效变换的注意事项P40,(5)若理想电压源与某一支路并联，则等效为该理想电压源；若理想电流源与某一支路串联，则等效为该理想电流源。,26,(7)电源两种模型之间的等效变换的三步骤：,1、结构：串联的电压源、并联的电流源,2、参数大小：E=ISR0或IS=E/R0,3、方向：电压源的电位升和电流源的流向相同,27,例1:,求下列各电路的等效电源,解:,-+,-5v,-5A,28,例2、图示电路的戴为宁等效电动势E和等效内阻R0为（）。,b.E4V,R02,c.E10V,R02,a.E8V,R02,（c）,29,a,3A,b,图4(b),+,5V,图4(a),IS,a,b,IS=-3A,例3、,若将图(a)中的3A换成1或4A,则图(b)中的IS如何,图3(a),+,5V,R1,+,a,b,RO,US,图3(b),R2,a,b,若RO=10，则R1=10,例4、,30,2.4支路电流法P45,（1）在图中标出各支路电流的参考方向，对选定的回路标出回路循行方向。,（2）应用KCL对结点列出(n1)个独立的结点电流方程。,（3）应用KVL对回路列出b(n1)个独立的回路电压方程(通常可取网孔列出)。,（4）联立求解b个方程，求出各支路电流。,1、支路电流法的解题步骤:,例1、在图示电路中，各电阻值和Us值均已知，欲用支路电流法求解流过电压源的电流I，列出独立的电流方程数和电压方程数分别为（）。,3和3,31,2.5结点电压法P48,1、结点电压的概念：,任选电路中某一结点为零电位参考点(用表示)，其它各结点对参考点的电压，称为结点电压。结点电压的参考方向从结点指向参考结点。,2、两结点的结点电压公式,注意：（1）分母是各支路电导之和,恒为正值；串联在恒流源支路中的电阻不起作用（2）分子中各项可以为正（其中以流入该节点的电源电流为正），也可以可负。,32,2.6叠加原理P50,1、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。,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；Is=0，即将Is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。,2、注意事项：,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。,33,例1、在图示电路中，当Us单独作用时，电阻RL中的电流IL=1A,则当Us和IL共同作用时，IL应为（）。（a）2.5A（b）1.5A（c）1A,34,例2、求解图中电流I4,解：(方法1)电源的等效变换,35,例1、求解图中电流I4,解：(方法2)应用叠加定理,36,例1、求解图中电流I4,解：(方法3)结点电压法,+Uab,37,例1、求解图中电流I4,解：(方法4)戴维宁定理,38,2.7戴维宁定理与诺顿定理,电压源（戴维宁定理）,电流源（诺顿定理）,1、无源二端网络可化简为一个电阻,2、有源二端网络可化简为一个电源,一、基本的等效变换,39,2.7.1戴维宁定理P54,1、内容：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R0串联的电源来等效代替。,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E就是有源二端网络的开路电压U0，即将负载断开后a、b两端之间的电压。,等效电源,40,2、戴维宁定理的解题步骤：,（1）求等效电源的电动势E（断开待求支路开路电压U0C）（2）求戴维宁等效电阻R0（理想电压源短路，理想电流源开路）（3）作等效电路图求待求量U或I,例1、求图中电流I,方法1：戴维宁定理,P67-71，2.3.4、2.7.8、2.7.1,41,方法1：戴维宁定理,42,例1、求图中电流I,方法2：叠加定理定理,43,例3:求图示电路中的电流I。已知R1=R3=2,R2=5,R4=8,R5=14,E1=8V，E2=5V,IS=3A。,(1)求UOC,解：,(2)求R0,(3)求I,R0=(R1/R3)+R5+R2=20,44,例4：用戴维宁定理求图示电路的电流I。,解：(1)断开待求支路，得有源二端网络如图(b)所示。由图可求得开路电压UOC为：,45,(2)将图(b)中的电压源短路，电流源开路，得除源后的无源二端网络如图(c)所示，由图可求得等效电阻Ro为：,46,(3)根据UOC和Ro画出戴维宁等效电路并接上待求支路，得图(a)的等效电路，如图(d)所示，由图可求得I为：,47,例2、求图中电流IL,戴维宁定理,48,例3、在下图中，（1）试求电流I和电压Uab；,（2）试计算理想电压源的功率，并说明它是取用功率还是发出功率。,解：（1）用戴维宁定理求解,（2）理想电压源的功率,两结点的结点电压公式：,49,3.2储能元件和换路定则（掌握、理解）,3.3RC电路的响应（掌握、理解）,3.4一阶线性电路暂态分析的三要素法（掌握、理解）,3.6RL电路的响应（掌握、理解）,3.5微分电路和积分电路（）,3.1电阻元件、电感元件、电容元件（掌握）,第3章电路的暂态分析,50,3.1.1电阻元件,根据欧姆定律:,3.1电阻元件、电感元件与电容元件P75,电阻的能量,1、电压和电流的基本关系式,2、电阻元件耗能p75,电阻总是消耗电能，是耗能元件,3.1.2电感元件P75,1、电压和电流的基本关系式,直流电路中，电感短路,51,2.电感元件储能,磁场能,即电感将电能转换为磁场能储存在线圈中，电感是储能元件。,3.1.3电容元件P76,1、电压和电流的基本关系式,电场能,2、电容元件储能,即电容将电能转换为电场能储存在电容中，电容是储能元件。,直流电路中，电容短路,52,例1、图中，A点电位值为（）。,3V,例2、图中，A点电位值为（）。,11V,A,20k,6V,+_,20k,10k,1000pF,53,例3、图中，A点电位值为（）。,A,8,15V,+_,5,10,0.5uF,0.1H,5V,54,第4章正弦交流电路,4.2正弦量的相量表示法（理解）,4.4电阻、电感与电容元件串联交流电路（掌握）,4.1正弦电压与电流（理解）,4.3单一参数的交流电路（掌握、理解）,4.5阻抗的串联与并联（掌握、理解）,4.9非正弦周期电压和电流（）,4.8功率因数的提高（理解）,4.7交流电路的频率特性（）,4.6复杂正弦交流电路的分析与计算（）,55,4.1正弦电压与电流,幅值、角频率、初相角成为正弦量的三要素。,一、正弦量的三要素P101,4.1.1频率与周期P102,周期T：变化一周所需的时间（s）,角频率：,（rad/s）,56,4.1.2幅值与有效值P103,幅值：Im、Um、Em,有效值：I、U、E,4.1.3初相位与相位差P104,2、相位差：,两同频率的正弦量之间的初相位之差。不同频率的正弦量不能比较它们的相位差。,1、初相位：表示正弦量在t=0时的相角。,57,设正弦量:,1、相量:表示正弦量的复数称相量,2、相量表示:,4.2正弦量的相量表示法P106,注意：相量只是表示正弦量，而不等于正弦量。,（1）相量式：,（2）相量图:把相量表示在复平面的图形,可不画坐标轴,只有同频率的正弦量才能画在同一相量图上。,58,4.3单一参数的交流电路P109,4.3.1电阻元件的交流电路P109,1.电压与电流的关系,相量式：,相量图：,特点：(1)频率相同(2)大小关系：,(3)相位关系：,u、i相位相同,2.功率关系,(1)瞬时功率p,(2)平均功率(有功功率)P,单位:瓦（W）,(3)无功功率Q,单位：var,59,4.3.2电感元件的交流电路P111,1.电压与电流的关系,相量式：,相量图：,(2)U=IXL,(3)电压超前电流90,相位差,特点：(1)频率相同,2.功率关系,(1)瞬时功率,(2)平均功率,单位:瓦（W）,(3)无功功率Q,单位：var,功率因数为0,60,1.电流与电压的关系,4.3.3电容元件的交流电路P114,相量式：,相量图：,特点：(1)频率相同,2.功率关系,容抗(),(3)电流超前电压90,相位差,(1)瞬时功率,(2)平均功率,单位:瓦（W）,(3)无功功率Q,(2)U=IXC,单位：var,功率因数为0,61,单一参数电路中的基本关系,小结,P120,62,例、在电阻和电容串联电路中，电容电压和电流的关系为（）。a.,b.,c.,a,例、在纯电感电路中，下列各式哪个式子是对的（）a.,b.,c.,例、在纯电容电路中，下列各式哪个式子是对的（）a.,b.,c.,c,c,63,1.电流、电压的关系,4.4R、L、C串联的交流电路P117,1)相量式,阻抗,阻抗模：,阻抗角：,64,电路参数与电路性质的关系：,阻抗模：,阻抗角：,65,例6、已知,，,，则电路为（）。,66,2)相量图,由阻抗三角形：,电压三角形,由功率三角形：,由电压三角形：,67,例、已知某负载无功功率Q=3kvar，功率因数为0.8，则其视在功率为多少？,3kvar,4w,5V.A,68,2.功率关系,(1)瞬时功率,(2)平均功率P（有功功率）,单位:W,(3)无功功率Q,单位：var,(4)视在功率S,单位：VA,注：SNUNIN称为发电机、变压器等供电设备的容量,69,例、图中，us=50sinwtV,R1消耗的功率为10W，则总电路的功率因数为（）,+,-,5,10,70,例、在电阻、电感与电容元件串联的交流电路中，已知R=30，L=127mH，C=40F，电源电压,；（1）求电流i及各部分电压uR，uL，uC；（2）作相量图；（3）求功率P和Q。,71,72,4.5阻抗的串联与并联P125,4.5.1阻抗的串联,分压公式：,通式:,4.5.2阻抗并联,通式:,分流公式：,73,一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,相量（复数）形式的欧姆定律,74,解：,求各表读数,V表：,A1表：,A2表：,A表：,75,+,-,76,例2、日光灯管与镇流器串联接在频率为50Hz、电压为U=220V的交流电源上。已知灯管的等效电阻R1280，镇流器的等效电阻R220，等效电感L1.65H。试（1）计算电路中的电流值的大小、灯管两端和镇流器上的电压值的大小(2)计算总电路的P、Q、S。,电路中电流,灯管两端电压,镇流器的阻抗,镇流器电压,77,例3、在图示电路中，已知,，试求电流,及该电路的有功功率。,P149-1514.4.5、4.4.6,78,例2：,下图电路中已知：I1=10A、UAB=100V，,求：总电压表和总电流表的读数。,解题方法有两种：(1)用相量式(复数)计算;(2)利用相量图分析求解。,分析：已知电容支路的电流、电压和部分参数,求总电流和电压,79,求：A、V的读数,已知：I1=10A、UAB=100V，,解法1:用相量式计算,所以A读数为10安,+-,+-,80,求：A、V的读数,已知：I1=10A、UAB=100V，,81,由相量图可求得：,解：,例3：,已知,开关闭合后u，i同相。,开关闭合前,求:,(1)相量图分析,设为参考相量,82,解：(2)用相量式计算,开关闭合后u，i同相，,由实部相等可得,由虚部相等可得,83,例4、在图中，i1=10sin(wt+450)A,i2=10sin(wt-450)A,则i。,+,-,84,例、图示正弦交流电路中，,，且电流有效值I1=4A,I2=3A，则总电流有效值I为。,设,85,例6图示电路中,已知,电流表A1的读数为3A,试问(1)A2和A3的读数为多少?,(2)并联等效阻抗Z为多少?,jXL,相量图：,电路呈电阻性,86,4.7.2谐振电路P135,在同时含有L和C的交流电路中，如果总电压和总电流同相，称电路处于谐振状态。此时电路与电源之间不再有能量的交换，电路呈电阻性。,谐振的概念：,87,1.串联谐振,(1)谐振条件,感抗=容抗,(2)谐振频率,或,(3)串联谐振特怔,(2)电流最大,(4)电压关系,电容、电感电压：,88,4.7.3并联谐振,1.谐振条件,2.谐振频率,或,3.并联谐振的特征,(1)阻抗最大，呈电阻性,(2)恒压源供电时，总电流最小。,(3)支路电流与总电流的关系,89,4.8功率因数的提高P141,1、提高功率因数的措施,在感性负载两端并联电容,90,第5章三相电路,5.1三相电压,5.2负载星形联结的三相电路,5.3负载三角形联结的三相电路,5.4三相功率,91,5.1三相电压,一、对称三相电压,（1）特征：,（3）相量图,（2）相量表示,显然，对称三相电压的瞬时值或相量之和为0,92,2.三相电源的星形联结,3.三相电源的三角形联结,93,5.2负载星形联结的三相电路,1.三相负载,三相负载,不对称三相负载：不满足Z1=Z2=Z3如单相负载组成的三相负载,2.负载星形联结的三相电路,Y联结时：,94,对称负载Y联结三相电路的计算,负载对称时,中性线无电流,可省掉中性线。,（3）结论,（1）不对称负载Y联结又未接中性线时，负载相电压不再对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越高。（2）中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相电压对称。（3）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，且中性线（指干线）内不允许接熔断器或刀闸开关。,95,L1,L2,L3,N,+_,A,Z1,Z2,Z3,例、一星形负载接于三相四线制电源上，若电源线电压为380V，当A点断开时，U3为220V,96,5、已知某三相电源的相电压分别为,，,，,，当t=5S时，则相应线电压之和为（）。a.380Vb.220Vc.0V,97,5.3负载三角形联结的三相电路,一、,即:UP=Ul,线电流不等于相电流,二、对称负载联结三相电路的计算,98,三、三相负载的联接原则,负载的额定电压=电源的线电压,负载的额定电压=电源线电压,例1、三个额定电压为220V的单相负载，当用线电压为380V的三相四线制电源供电时应接成（）形。a.Y或均可b.c.Y,例2、三个额定电压为380V的单相负载，当用线电压为380V的三相四线制电源供电时应接成（）形。a.Y或均可b.c.Y,c,b,99,5.4三相功率,无论负载为Y或联结，每相有功功率都应为Pp=UpIpcosp,对称负载联结时：,同理,对称负载Y联结时：,相电压与相电流的相位差,当负载对称时：P=3UpIpcosp,所以,100,101,中性线电流,102,(2)三相负载不对称（R1=5、R2=10、R3=20）分别计算各线电流,中性线电流,103,第6章磁路与铁心线圈电路,6.2交流铁心线圈电路,6.3变压器（掌握、理解）,6.4电磁铁,6.1磁路及其分析方法,104,6.3变压器,1.电压变换,2.电流变换,3.阻抗变换,105,4.变压器的铭牌和技术数据,额定容量SN：传送功率的最大能力。,1)额定值,额定容量是视在功率,单位：VA（伏安）,例、有一变比为4的降压变压器，如果在次级接上8,的电阻时，则把它折算到一次侧的等效电阻为96,106,7.1三相异步电动机的构造,第7章交流电动机,7.2三相异步电动机的转动原理（理解）,7.3三相异步电动机的电路分析,7.4三相异步电动机转矩与机械特性（理解）,7.5三相异步电动机的起动（掌握、理解）,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铭牌数据,7.9三相异步电动机的选择,7.11单相异步电动机,7.10同步电动机(略),107,7.2三相异步电动机的转动原理,7.2.1旋转磁场,1.旋转磁场的产生,2.旋转磁场的旋转方向,结论：任意对调三根电源进线中的任意两根，则旋转磁场反转，则电动机反转。,3.旋转磁场的极对数P,4.旋转磁场的转速,同步转速n0,108,7.2.2电动机的转动原理,7.2.3转差率,一、含义：旋转磁场的同步转速n0和电动机转子转速n之差与旋转磁场的同步转速之比称为转差率。,异步电动机运行中:,转子转速亦可由转差率求得,二、转差率s表达式：,109,7.4三相异步电动机转矩与机械特性,7.4.1转矩公式,由公式可知,1.T与定子每相绕组电压成正比。U12T,2.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。绕线型异步电动机可外接电阻来改变转子电阻R2，从而改变转距。,110,7.4.2机械特性曲线,根据转矩公式,得特性曲线：,111,电动机在额定负载时的转矩。,1.额定转矩TN,三个重要转矩,额定转矩,(Nm),112,2.最大转矩Tmax,电机带动最大负载的能力。,当U1一定时，Tmax为定值,过载系数(能力),临界转差率,113,3.起动转矩Tst,电动机起动时的转矩。,起动时n=0时，s=1,(2)Tst与R2有关，适当使R2Tst。对绕线式型电机改变转子附加电阻R2,可使Tst=Tmax。,Tst体现了电动机带载起动的能力。若Tst>T2电机能起动，否则不能起动。,起动能力,114,7.5.1起动性能,7.5三相异步电动机的起动,7.5.2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。,（适用于笼型电动机）,(3)转子串电阻起动,（适用于绕线型电动机）,以下介绍降压起动和转子串电阻起动。,115,1.降压起动,(1)Y换接起动,降压起动时的电流为直接起动时的,设：电机每相阻抗为,116,(a)仅适用于正常运行为三角形联结的电机。,Y换接起动适合于空载或轻载起动的场合,Y-换接起动应注意的问题,正常运行,117,5.功率与效率,额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的机械功率P2，它不等于从电源吸取的电功率P1。,7.8三相异步电动机铭牌数据,额定功率,额定电压,定子线电压,额定功率因数,额定效率,额定电流,定子线电流,118,例2、已知某三相异步电动机的额定功率为2.2kw,额定线电压为380V,星形联结，额定转速1420r/min，在额定负载下运行时，其,设电源频率为50Hz。试计算：（1）相电流和线电流的额定值及额定负载时的转矩；（2）额定转差率。,（1）线电流的额定值,相电流的额定值,额定转矩,(2)因为,=1420r/min,故同步转速为,=1500r/min,额定转差率,119,例3、一台三相异步电动机的额定技术数据如下：,电源频率50HZ。求额定状态下的转差率SN、电流IN和转矩TN以及起动电流IST、起动转矩TST和最大转矩TMAX。,解：,因nN=1440r/min，,故n0=1500r/min,120,121,例、某四极（p=2）三相异步电动机的额定功率为30kW，额定线电压为380V，三角形联结，频率为50Hz。在额定负载下运行时，其转差率为0.02,效率为90%，线电流为57.5A，试求：(1)额定转矩；（2）电动机的功率因数。,122,第14章二极管和晶体管P5,14.3半导体二极管（理解）,14.4稳压二极管（了解）,14.5半导体三极管（掌握、理解）,14.2PN结（理解）,14.1半导体的导电特性（理解）,14.6光电器件（）,123,14.1半导体的导电特性,1、本征半导体的载流子：自由电子和空穴,14.1.1本征半导体P4,2、载流子产生的原因：本征激发。温度愈高，载流子的数目愈多,14.1.2N型半导体和P型半导体P6,1、在N型半导体中：自由电子是多数载流子（掺杂），空穴是少数载流子（本征激发）。,2、在P型半导体中：空穴是多数载流子（掺杂），自由电子是少数载流子（本征激发）。,无论N型或P型半导体都是中性的，对外不显电性。,124,14.2PN结P8,14.2.2PN结的单向导电性,14.2.1PN结的形成,1、PN结加正向电压时，PN结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，PN结处于导通状态。,2、PN结加反向电压时，PN结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，PN结处于截止状态。,14.3半导体二极管P9,二极管的单向导电性,二极管加正向电压（正向偏置），二极管处于导通状态；二极管加反向电压（反向偏置），二极管处于截止状态。,125,14.3.2伏安特性P10,硅管0.5V锗管0.1V,反向击穿电压U(BR),导通压降,外加电压大于死区电压二极管才能导通。,外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。,正向特性,反向特性,特点：非线性,硅0.60.8V锗0.20.3V,死区电压,反向电流在一定电压范围内保持常数。,126,二极管电路分析,定性分析：判断二极管的工作状态,导通截止,分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位的高低或所加电压UD的正负。,若V阳>V阴或UD为正(正向偏置)，二极管导通若V阳V阴二极管导通若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB=6V否则，UAB低于6V一个管压降，为6.3或6.7V,例1：,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。,在这里，二极管起钳位作用。,129,DC导通，DA、DB截止,+9V,R,DA,DC,3V,Y,DB,3V,0V,例2：图中三管的工作状态,130,已知：二极管是理想的，试画出uo波形。,例4：,6V,ui>6V，二极管截止，可看作开路uo=6Vui6V，二极管导通，可看作短路uo=ui,二极管阳极电位为6V，,二极管阴极电位为ui，,131,例6：,试求下列几种情况下VY及元件（R、D1、D2）中的电流，假定二极管是理想的：（1）VA=10V，VB=0V；（2）VA=6V，VB=5.8V；（3）VA=VB=5V,V1阳=0V，V2阳=10V，V1阴=V2阴=0V；UD1=0V，UD2=10VUD2>UD1D2优先导通，假定D1截止。二极管是理想的，D2可看作短路，D1可看作开路,解：（1）VA=10V，VB=0V,验证了D1处于截止状态。,132,（2）VA=6V，VB=5.8V,V1阳=5.8V，V2阳=6V，V1阴=V2阴=0V；UD1=5.8V，UD2=6VUD2>UD1D2优先导通，假定D1截止。二极管是理想的，D2可看作短路，假定D1可看作开路,则此时VY为：,同时，V1阳=5.8V，V1阴=VY=5.4V；UD1=0.4V>0,故D1也导通，二极管是理想的，D1也可看作短路,此时，对VY求解可通过两个结点之间的结点电压公式：,验证D1是否处于截止状态,133,（3）VA=VB=5V,V1阳=V2阳=5V，V1阴=V2阴=0V；UD1=UD2=5VD1、D2同时导通。二极管是理想的，D1、D2均看作短路。,此时，对VY求解可通过两个结点之间的结点电压公式：,P28-2914.3.2、14.3.4、14.3.5,134,14.5半导体三极管P15,晶体管的结构示意图和表示符号,(a)NPN型晶体管；,(b)PNP型晶体管,14.5.1基本结构,135,2.三极管放大的外部条件,发射结正偏、集电结反偏,1.三极管放大的内部条件P18,发射区：掺杂浓度最高；基区：最薄，掺杂浓度最低集电区：面积最大,14.5.2放大原理,晶体管放大时，三个电极的电位关系及电流流向：P19,(a)NPN型晶体管；,(b)PNP型晶体管,放大：VC>VB>VE,放大：VC<VB<VE,136,1.输入特性,特点:非线性,正常工作时发射结电压：NPN型硅管UBE0.60.7VPNP型锗管UBE0.20.3V,3DG100晶体管的输入特性曲线,死区电压：硅管0.5V，锗管0.1V。,14.5.3特性曲线P20,137,2.输出特性,晶体管有三种工作状态，因而输出特性曲线分为三个工作区,(1)放大区（线性区）,特点：发射结处于正向偏置、集电结处于反向偏置,（2）截止区,特点：发射结处于反向偏置、集电结处于反向偏置,(3)饱和区,特点：发射结处于正向偏置、集电结处于正向偏置,IC=IB,IC0,ICIB，UCES0V,138,4.集电极最大允许电流ICM,5.集-射极反向击穿电压U(BR)CEO,集电极电流IC上升会导致三极管的值的下降，当值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为ICM。,当集射极之间的电压UCE超过一定的数值时，三极管就会被击穿。手册上给出的数值是25C、基极开路时的击穿电压U(BR)CEO。,6.集电极最大允许耗散功耗PCM,PCM取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，温升过高会烧坏三极管。PCPCM=ICUCE,硅管允许结温约为150C，锗管约为7090C。,139,例1、晶体管具有放大作用的外部条件为发射结，集电结。例2、晶体管结构特点为发射区掺杂浓度很，基区很，掺杂浓度很。例3、晶体管输出特性分三个区域，分别为区、区和区。,例4、测量某硅晶体管各电极对地的电压值为：VC=6V，VB=2V，VE=1.3V。则管子工作在()区域。a.放大区b.饱和区c.截止区。,a,高,薄,低,NPN硅管,例5、测量某晶体管放大时各电极对地的电压值为：-6V，-2V，-2.3V则管子类型,PNP硅管,140,判断晶体管的工作状态的一般步骤：,（1）首先判断晶体管发射结的偏置情况：若发射结反偏，则晶体管处于截止状态；若发射结正偏，则晶体管处于放大或饱和状态；,（2）若发射结正偏，判断晶体管放大或饱和状态：,根据输入回路求基极电流IB,得IB；,再根据输出回路求晶体管刚饱和时的集电极电流ICS；,若刚饱和时的集电极电流ICSIB，则晶体管饱和；若刚饱和时的集电极电流ICSIB，则晶体管放大；,141,例、如果改变晶体管基极电压的极性，使发射结由正偏导通改为反向偏置，则集电极电流（）,近似为零,142,D,8V,R,uo,ui,+,+,D,8V,R,uo,ui,+,+,(a),(b),12V,u0/V,15V,0,-15V,在如图所示的电路中，ui=15sinwtV，,143,电路如图（a）示，其输入电压ui1和ui2的波形如图（b）所示，二极管正向导通电压UD0.7V。试画出输出电压uO的波形，并标出幅值。,144,145,D1,6k,D2,6V,2V,D2导通，D1截止,图6,+9V,R,DA,DC,A,Y,DB,图6,B,C,146,第15章基本放大电路P32,15.1共发射极放大电路的组成（理解）,15.2放大电路的静态分析（掌握、理解）,15.4静态工作点的稳定（掌握、理解）,15.6射极输出器（会分析）,15.8互补对称功率放大电路（）,15.9场效应管及其放大电路（）,15.3放大电路的动态分析（掌握、理解）,15.5放大电路中的频率特性（）,15.7差分放大电路（了解）,147,15.1基本放大电路的组成P32,(1)无输入信号电压时，三极管各电极都是恒定的，电压和电流:IB、UBE和IC、UCE。,一、共发射极放大电路,(2)加上输入信号电压，各电极电流和电压，都在直流量的基础上叠加了一个交流量。,2.直流通路和交流通路,148,（1）直流通路：无信号时电流（直流电流）的通路，用来计算静态工作点。,直流通路,对直流信号电容C可看作开路（即将电容断开）,断开,断开,直流通路用来计算静态工作点Q(IB、IC、UCE),149,交流通路：有信号时交流分量（变化量）的通路，用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数。,XC0，C可看作短路。忽略电源的内阻，电源的端电压恒定，直流电源对交流可看作短路。,交流通路,用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数。,短路,短路,对地短路,150,15.2放大电路的静态分析P35,15.2.1用估算法确定静态值,1.直流通路估算IB,根据电流放大作用,2.由直流通路估算UCE、IC,当UBE<u时，uo=+Uo(sat)u+<u时，uo=Uo(sat)不存在“虚短”现象,178,16.2运算放大器在信号运算方面的运用,1.反相比例运算P97,(1)电路组成,(2)电压放大倍数,因虚短,所以u=u+=0,因虚断，i+=i=0,所以i1if,179,2.同相比例运算P98,因虚断，所以u+=ui,(1)电路组成,(2)电压放大倍数,因虚短，所以u=ui，,当R1=或RF=0时，,uo=ui，Auf=1，,（3）电压跟随器,180,例1、下图中，已知,。求输出电压,181,例1、若R1=R2，R3=RF，求解输出u0,分析方法1：,由虚断可得：,由虚短可得：,若R1=R2，R3=RF，,182,16.2.2加法运算电路,1.反相加法运算电路,平衡电阻：R2=Ri1/Ri2/RF,方法2:根据叠加原理ui1单独作用(ui20)时，,同理，ui2单独作用时,183,2.同相加法运算电路,方法1:根据叠加原理ui1单独作用(ui20)时，,同理，ui2单独作用时,184,分析方法2：利用叠加原理减法运算电路可看作是反相比例运算电路与同相比例运算电路的叠加。,u+,若R1=R2，R3=RF，,185,例1：求图中uO与ui的关系。,A1,A2,A1：反相比例运算电路,uo1,uo2,A2：反相比例运算电路,故得：,解：,186,ui1,ui3,ui2,uo1,uo,例2：求图中uO与各输入电压的关系。,A1,A2,A1：反相比例运算电路,A2：反相加法运算电路,解：,P119-12016.2.6、16.2.8、16.2.9,187,16.2.4积分运算电路,由虚短及虚断性质可得i1=if,if=?,当电容CF的初始电压为uC(t0)时，则有,188,16.2.5微分运算电路,由虚短及虚断性质可得i1=if,Ui,Ui,189,第18章直流稳压电源P150,18.2滤波器,18.3直流稳压电源,18.1整流电路,190,18.1整流电路,18.1.1单相半波整流电路,1.电路结构,2.参数计算,(1)每管承受的最高反向电压UDRM,18.1.2单相桥式整流电路,1.电路结构,2.参数计算,(1)每管承受的最高反向电压UDRM,变压器二次侧电压的有效值,191,18.2滤波器,18.2.1电容滤波器1.电路结构,=uC,2.参数计算,(1)每管承受的最高反向电压UDRM,18.2.2单相桥式整流滤波电路,(1)每管承受的最高反向电压UDRM,192,P160：截止二极管上的最高反向电压UDRM,流过二极管的平均电流ID,Uo=1.2U,Uo=1.0U,Uo=0.9U,Uo=0.45U,193,例1、桥式整流时，整流二极管承受的最高反向电压为（）。,a.0.45Ub.,c.,例2、有一单相桥式整流电容滤波电路，已知变压器副边电压有效值U2为25V，则整流二极管所承受的最高反向电压为（）。,a.35Vb.25Vc.50V,c,a,194,195,6.3变压器,1.电压变换,2.电流变换,3.阻抗变换,196,第7章交流电动机,P206-207:转速、转差率公式P213:额定转矩。,P227-228:额定功率，7.8.4。,(Nm),转子轴上的额定输出功率：,197,例4:,(1),解:,一台Y112M-4型的三相异步电动机，定子绕组型联结，其额定数据为：P2N=4kW,nN=1440r/min，UN=380V，N=84.5%，cosN=0.82，Ist/IN=7.0,Tst/TN=2.2，Tmax/TN=2.2，频率为50Hz求：(1)额定转差率sN?(2)额定电流IN?起动电流Ist?(3)额定转矩TN、最大转矩Tmax、和起动转矩Tst?(4)额定输入功率P1N。,由nN=1440r/min，可知p=2（四极电动机）,198,(1),(2),199,(4),200,第14章二极管和晶体管,P9-10:14.3节P15:14.5节基本概念，如三极管放大的内部条件（发射区掺杂浓度高；基区薄，且掺杂浓度小；集电区尺寸大），外部条件（发射结正向偏置，集电结反向偏置）。,P28-29:14.3.2、14.3.4、14.3.5,201,第15章基本放大电路,P35-47:15.2、15.3两节，改变IC、IB措施是改变RB，失真P49:静态工作点稳定的估算范围例15.2.1(1)静态值；（2）电压放大倍数，输入电阻ri、输出电阻ro。,P85:15.2.1、15.2.3,例、电路如图示，设晶体管工作在放大状态，欲使静态电流减小，则应（）。,a.保持,一定，减小,b.保持,一定，增大,c.保持,一定，增大,b,202,P218-224:20.3，基本逻辑关系，比如或。P240-256:20.5、20.6两节，反演律。P261:,P278:20.2.3,第20章门电路和组合逻辑电路,要表示N个信息所需的二进制代码的数目应满足2nN其中n即为二进制代码的位数,203,例：某竞赛答辩小组有A、B、C、D四人组成，其中A为答辩组长，B、C、D为答辩小组成员，竞赛答辩规定：当答辩组长A和至少两个答辩小组成员都赞同时，答辩选手才被认定为答辩通过。试用与非门实现答辩选手答辩通过的逻辑电路。（需要过程）,设A、B、C、D分别表示答辩小组人员：赞同为“1”，不赞同为“0”；Y为答辩选手：通过为“1”，不通过为“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。,(2)写出逻辑表达式,204,(3)画逻辑电路图,用“与非”门构成逻辑电路,205,例：某汽车驾驶员培训班进行结业考试，有三名评判员A、B、C，在评判驾驶学员结业考试是否通过时，按照少数服从多数的原则通过。试用与非门构成逻辑电路实现此评判规定。（需要分析过程）,设A、B、C分别表示评判员：通过为“1”，不通过为“0”；Y为驾驶学员：通过为“1”，不通过为“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。,(2)写出逻辑表达式,206,(3)画逻辑电路图,用“与非”门构成逻辑电路,207,第21章触发器和时序逻辑电路,P289-294:触发器的逻辑状态表,重点JK触发器，可控RS触发器及T触发器等的基本概念。P304:在n位二进制加法计数器中，能记的最大十进制数为2n-1。,P333:21.1.6、21.1.7、21.1.8,208,