电工基础知识.ppt

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1、直流电路1. 直流电路基本概念：电流、电压、电位、功率【了解】电量单位：kW.h2.串联、并联电路的等值电阻【了解】3.欧姆定律、基尔霍夫第一、第二定律【熟悉】4.电路分析的基本方法【了解】4-1 节点电位法4-2 戴维南定律4-3 支路电流法4-4 回路电流法电流n电流是由带电粒子（电子、离子等）的有秩序运行形成的。n电流在量值上等于单位时间内通过导体横截面电荷量的大小。n习惯上规定正电荷运行的方向作为电流的实际方向。电流的参考方向i实际方向实际方向参考方向参考方向i实际方向实际方向参考方向参考方向i 0i 0U 0+U1 = 10V10V10 +U110V10 +U1U1 = 10V例例电

2、位n参考点：规定其电位为零，n其它各点到参考点的电压，便是该点的电位。记为：“VX”（注意：电位为单下标）。 Va = +5V a 点电位：点电位：ab1 5Aab1 5AVb = -5V b 点电位：点电位：电压与电位的区别n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；n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， 即与零电位参考点的选取无关。功率n单位时间内电场力所做的功。功率功率的单位名称：的单位名称：瓦瓦（特）（特） 符号（符号（W） 千瓦千瓦（特）（特） 符号（符号（kW）直流电路基本概念 物理量定义单位规定方向电流i=dq/dtA正电荷移动方向电位u=

3、dW/dqV电位高指向电位低电压u12=u1-u2V电动势电源内部V电位低指向电位高电功率p=dW/dtW串联电路的等值电阻n串联电路的总电阻等于各串联导体的电阻之和。n特点：串联电路的总电阻比任何一个导体的电阻大。n若有n 个电阻R1、R2、Rn串联： R总R1R2+n并联电路的等值电阻n并联电路等值电阻的倒数等于各电阻的倒数之和。 n并联后总电阻小于每一个电阻。n若有n 个电阻R1、R2、Rn并联： 1/R总1/R11/R2+1/n欧姆定律n导体中的电流跟这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比 。nI = U / R例：如图所示的电路中，电源电压为6伏不变 ，R1=3、R2=12

4、，当S断开时 ， 电流表示数为多少？当S闭合时，电流表示数又为多少？AU = 6VR1R2解：当S断开时 ， I = U / R=6/3=2A 当S闭合时， R=3*12/（3+12）=2.4V1/R=1/3+1/12 I = U / R=6/2.4=2.5A 基尔霍夫定律n基尔霍夫电流定律（ KCL ）：任何时刻，对任一节点，所有支路电流的代数和恒等于零。n基尔霍夫电压定律（ KVL ）：任何时刻，沿任一回路的各支路电压的代数和恒等于零。基尔霍夫定律举例nKCL见图1a ：I1+I6=I4b ：I2+I4=I5c ：I3+I5=I6 R3图图2I4I1I2E1R1R4R2E2 I3图图1I6

5、abcI2I5I3I1I4nKVL见图2E1-E2=I1R1+I2R2+ I3R3-I4R4节点电位法n以节点电压为未知变量列写电路方程分析电路的方法。n解题时，先在电路中选定一个节点为参考点（零电位点），利用节点电位列出各支路电流的表达式，再根据KCL列出节点电位所满足的方程，并求出节点电位。 例：计算图中的A点和B点的电位。C点为参考点。3322111,RUIRUUIRUEIAABA55544,RUEIRUIBB00425321IIIIIIKCL得：由03211RURUURUEAABA03255RURUURUEAABB支路电流法n以支路电流为求解对象，应用KCL及KVL，分别对结点和回路列

6、出方程组，进行求解。n具体步骤如下：（1）确定支路数，选择各个支路电流的参考方向。（2）确定结点数，列出独立的结点电流方程。（3）确定还需的方程数，列出独立的电压方程。 支路电流法举例n例如图上结点 I1+I2=I3 + I4左网孔： E1=I1R1+ I3R3中网孔：E1 -E2 =I1R1- I2R2右网孔：E2=I2R2+ I4R4R4R3E1E2 R1I1R2I2I4I3回路电流法n以回路电流为未知量,根据KVL列出独立回路的电压方程,然后联立求解的方法。主要针对支路比较多的电路.n具体步骤如下：（1）选取独立回路。（2）选取独立回路的绕行方向。（3）根据KVL列写回路电流方程，自阻上

7、的压降恒为“+”，互阻上的压降可“+”可“-”，符号的选择取决于回路电流和绕行方向；方程右边为独立电压源的电压的代数和，当电压源的正方向与绕行方向相反时取“+”，反之取“-”。 回路电流法举例已知右图电路结构，其中中电阻的单位为欧姆。求：R4中的电流I=？33SU6R1SU2R3R7R1R1SU24V16V32V48658II23I34R5RI1(2+4+6)I1-6I2=16-48+32-6I1+ (6+3+8)I2-8I3=48-8I2+(8+5+3)I3=0解得：I=2.4A解：戴维南定理n含独立电源的线性电阻单口网络N，可以等效为一个电压源和电阻串联的单口网络。电压源的电压等于单口网络

8、在负载开路时的电压uoc；电阻Ro是单口网络内全部独立电源为零值时所得单口网络No的等效电阻 。 图图46戴维南定理举例n求图所示单口网络的戴维宁等效电路。 图图48V3A2)2(V1ocun将单口网络内1V电压源用短路代替，2A电流源用开路代替，得到图(b)电路：图图486321oR根据根据uoc的参考方向，即可画出戴维宁等效电路，如图的参考方向，即可画出戴维宁等效电路，如图(c)所示。所示。交流电路1. 正弦交流电路基本概念：波形、表达式、正弦交流电的三要素【了解】2.正弦交流电的有效值、平均值、最大值、瞬时值的概念及其相互关系【了解】3.单相和三相交流电路中电流、电压、阻抗、功率的计算【

9、熟悉】4.功率因素的提高及计算【熟悉】正弦交流电的基本概念n波形：n表达式：t it mItIim sin正弦交流电的三要素n三要素：幅值、频率、初相位。tIim sin： 电流幅值（最大值）电流幅值（最大值） ： 角频率（弧度角频率（弧度/秒）秒） ： 初相位初相位mI 特征量特征量: :fT22 有效值与最大值、瞬时值关系dtRiT20交流交流热效应相当热效应相当直流直流RTI2可可得得2mII 当当 时，时，tIim sin平均值与最大值、有效值关系 nIp、 Up是电流、电压的平均值 注意n工程上说的正弦电压、电流一般指有效值，如设备铭牌额定值、电网的电压等级等。但绝缘水平、耐压值指的

10、是最大值。因此，在考虑电器设备的耐压水平时应按最大值考虑。n测量中，交流测量仪表指示的电压、电流读数一般为有效值。n区分电压、电流的瞬时值、最大值、有效值的符号。UUuIIi, ,mm单相交流电路n电阻：n电感：n电容n阻抗：RZRLjLeZjL2)sin(cosjZjxrZeZjCjCjeCZjC112单相交流电路功率单相交流电路功率 视在功率视在功率UIS （VA，kVA）有功功率有功功率cosSP （W，kW）无功功率无功功率sinSP无功（Var，乏乏尔尔）22无功有功PPS1. 瞬时功率瞬时功率)()()(titutP2.平均功率：瞬时功率在一个周期内的平均值。又称有功平均功率：瞬时

11、功率在一个周期内的平均值。又称有功功率。功率。3.功率因数：有功功率与视在功率的比值。功率因数：有功功率与视在功率的比值。 有功功率计算1) 纯电阻电路纯电阻电路0RIUIP22) 纯电感或纯电容纯电感或纯电容22或0P3) 一般一般RLC 电路电路cosUIP 有一个负载，有功为有一个负载，有功为8MW,功率因数为功率因数为0.8，求其无功负荷，求其无功负荷为多少？每小时消耗的电量是多少？为多少？每小时消耗的电量是多少？S2=P2+Q2 功率因数功率因数=P/S=0.8 S=10MVA Q=6MVar 三相交流电路三相交流电路一一. 概述概述1. 三相交流电，位相三相交流电，位相依次间隔依次

12、间隔 (120) 角，设其为角，设其为 AX，BY，CZ 。32当转子（相当于一永磁铁）旋转一周当转子（相当于一永磁铁）旋转一周(2)时，可得三条曲线时，可得三条曲线.eOt 三相交流电三相交流电相邻绕组中电压（电流）的位相差也就是相邻绕组中电压（电流）的位相差也就是 。32三相绕组空间上沿圆周分布，三相绕组空间上沿圆周分布，2.相电压与线电压相电压与线电压q “Y”形（星形）接法如图所示。形（星形）接法如图所示。 相电压相电压COBOAOUUU,UUlUUl3AOCOCACOBOBCBOAOABUUUUUUUUU线电压线电压q “” （三角）形接法如图所示。（三角）形接法如图所示。 ABOC

13、 “Y”形接法形接法 ABC “”形接法形接法 #二二. 负载的联接负载的联接1. “Y”接法接法1) 对称负载对称负载IIUUll300cbaIIII“ N ” 线可省。线可省。2) 不对称负载不对称负载00cbaIIII“ N ” 线可细。线可细。断开断开“N ” 线，电压偏离与负载有关线，电压偏离与负载有关.2. “”接法接法IIUUll3#三三. 三相电功率三相电功率 cos3IUP llIIUU,3“ Y ” 接法：接法：3,llIIUU“ ” 接法：接法：所以均为所以均为cos3llIUP 提高功率因数的意义n使电源设备得到充分利用。n降低线路损耗和线路压降。提高功率因数的方法n加装无功补偿设备，如并联电容器n同步电动机进相运行及异步电动机同步化n分层分区 就地平衡