電工學復習要點

1、第一章、 電 路 的 基 本 概 念 和 基 本 定 律 一、 根本概念：1、電路：電流的通路。作用：實現電能的轉傳輸和轉換；傳遞和處理信號。2、電源：供給電能的設備。將其它形式的能量轉換成電能3、負載：取用電能的設備。將電能轉換為其它形式的能量。4、中間環(huán)節(jié)：連接電源和負載的局部。起傳輸和分配電能的作用。5、電路分析：在電路結構和元件參數的條件下，討論電路的鼓勵與響應之間的關系。6、鼓勵：電源或信號源的電壓或電流叫鼓勵。7、響應：由于鼓勵在電路各局部產生的電壓和電流叫響應。8、電路模型：由一些理想電路元件所組成的電路，稱電路模型，簡稱電路。9、電壓和電流的方向：1電流的方向： 實際方向：規(guī)定

2、正電荷定向運動的方向或負電荷定向移動的反方向為電流的實際方向。 參考方向：在電路分析和計算時，可任意選定某一方向作為電流的方向，稱為參考方向，或稱為正方向 在電流的參考方向選定后，凡實際電流電壓的方向與參考方向相同時，為正值; 凡實際電流電壓的方向與參考方向相反時，為負值2電壓的實際方向：規(guī)定由高電位“ + 極端指向低電位“-極端，即為電 位降低的方向。電源電動勢的實際方向：規(guī)定在電源內部由低電位端指向高電位端， 即電位升高的 方向。注：電路圖上所標的電流、電壓、電動勢的方向，一般都是參考方向。電流的參考方向通常用箭頭表示；電壓的參考方向除用“ + 、“ 一表示外，還常用雙下標表示。例:Uab

3、表示a點的參考極性為“ + ，b點的參考極性為“-。故有：Uab Ua Ub Uba10、1V的含義：表示當電場力把1C的電荷從一點移動到另一點所做的功為 1J時，這兩點間的電壓為1V.11、電位：兩點間的電壓就是兩點的電位差。計算電位時，必須選定電路中某一點作為參考點，它的點位稱為參考電位，通常設參考電位為零。比參考電位高的為正，低點 為負。參考點在電路圖上通常標上“接地符號。根本規(guī)律:參考方向，計算時注意實際方向(2)遵循歐姆定律的電阻稱為線性電阻，其伏安特性曲線為直線。n .閉合電路歐姆定律：閉合電路中的電流與電源的電動勢成正比，與電路的總電阻成I 二反比。即：R0 R其中：Ro為電源內

4、阻，R負載電阻負載兩端的電壓為:UIR故有:UE IRo功率平衡方程為IUIEI2Ro其中：PeIE是電源產生的功率P IU是電源輸出的功率2P I Ro是電源內阻上消耗的功率(1) 當負載電阻R無窮大(或開關斷開)時，電源處于開路(空載)狀態(tài)，電源不 輸出電能，此時電源的端電壓等于電源電動勢。(2) 當負載電阻R等于零(或電源兩端由于某種原因連在一起)時，電流不通過負載，此電流稱為短路電流，此時電源所產生的電能全被內阻所消耗(3) 電源與負載的判斷：端電壓U與I的實際方向相反，電流從“ + 流出，發(fā)出功率的是電源；端電壓U與I的實際方向相同，電流從“ +流入，取用功率的是負載。如圖示Ei是電

5、源，E2是負載2、I 基爾霍夫電流定律：在任一瞬間，流向某一節(jié)點的電流之和應該等于由該節(jié)點流出 的電流之和。如圖示：對節(jié)點 a有(1)規(guī)定參考方向向著節(jié)點的電流取正，背著節(jié)點的電流取負(2)電流定律通常應用于節(jié)點，也可應用于包圍局部電路的任一假設的閉合面。如圖示:以上二式相加得:n 基爾霍夫電壓定律：任一瞬時沿任一回路循行方向(順時鐘方向或逆時鐘方向)電壓的_ . /回路中各段電壓的代數和恒等于零。如圖示：按照虛線所示方向循行一周，貝肪根據* 一亠*參考方向與循行方向相同取正，相反取負，即: 假設規(guī)定：電位降為正，電位升為負，那么:或 E (IR)即在任一瞬時沿任一回路循行方向上，回路中電動勢

6、的代數和等于電阻上電壓降的代數和。在這里，但凡電動勢的方向與所選回路的循行方向相反者取正號，相同者取負號；凡電流的參考方向與回路的循行方向相反者，該電阻上的電壓降取正號，相 同者取負號。即升高的電壓等于降低的電壓。電壓定律通常應用于閉合回路，也可應用于回路的局部電路。如圖示：t對圖a：對圖 b： E - IR U 0注：(1)基爾霍夫兩定律具有普遍性，適用于各種不同元件所構成的電路，也適用于任一瞬間對任何變化的電流和電壓。(2)列式時不管是應用基爾霍夫定律還是歐姆定律，首先要在電路圖上標出電流、電壓或電動勢的參考方向第二章電路的分析方法、電阻串并聯的等效變換:1、電阻的串聯：如圖示：兩個串聯的

7、電阻等效電阻R來代替。等效的條件是：在同一電壓RR,的作用下，電流I保持不變。從而有:(1) 等效電阻等于各個串聯電阻之和，即U U2 UR1R2R(2) 串聯電阻上電壓與電阻成正比，即U R(3)串聯電阻上消耗的電功率與電阻成正比，即2、電阻的并聯如圖示：廠J|-UU 、塩=兩個并聯的電阻R1和R2可訂個等效電阻(1)等效電阻的倒數等于個電阻倒數之和，即G G1 G2其中G稱為電導，是電阻的倒數，單位：西門子(2)通過并聯電阻的電流與電阻成反比，即I1R1 I2R2 IR U(3) 并聯電阻上消耗的電功率與電阻成反比，即(4) 并聯的電阻越多，總電阻越小，電路中的電流和總功率越大，但每個負載

8、的電流和功率不變。3、電阻的星形聯接與三角形聯接的等效變換:a如圖示Ra(1) 丫等效為時：當(2)4等效為丫時：當Rab Rbc忑時二、電源的兩種模型及等效變換：1、電壓源模型：女口圖所示：為電壓源模型，簡稱電壓源。當R。 0時U E，是一定值,其中的電流由負載電阻Rl及電壓U本身決定,這樣的電源稱理想電壓源或恒壓源。2、電流源模型：如下圖：為電流源模型，簡稱電流源。當是一定值，其兩端的電壓由負載電阻 Rl及電流Is本身決定這樣的電源稱理想電流源或恒流源3、兩種電源模型之間的等效變換：如下圖：電壓源與電流源的等效關系是對外電路而言的：當電壓源和電流源都開路時，外電 路電流1=0，電壓源內阻上

9、不損耗功率，電流源內阻上有功率損耗；當電壓源和電流源都 短路時，兩者對外電路是等效的： U=0，, 但電壓源內阻上有功率損耗，電流源內阻上無損耗，電路分析時，與理想電壓源并聯的電阻可以除去斷開 ，并不影響該并聯電路兩端 的電壓；與理想電流源串聯的電阻可以除去短接 ，并不影響該支路中的電流。 如圖示：三、支路電流法：凡不能用電阻的串并聯等效變換化簡的電路，稱為復雜電路，在計算復雜電路的各種 方法中，支路電流法是最根本的。它是應用基爾霍夫電流定律和電壓定律對結點和回路列 出所需要的方程，而后求解。列方程時，必須在電路圖上選定好未知支路電流及電壓或電動勢的參考方向。一般地說：1對有 n 個結點的電路

10、，應用電流定律只能列出 n-1 個獨立方程；2對有b個回路的電路，應用電壓定律可對單孔回路列出 b-n-1個方程。即總共可列出b個獨立方程，解出b個支路電流例:電壓和電流的參考方向如下圖：由電流定律得：I1 I2-I30由電壓定律得：四、結點電壓法:如果電路中只有兩個結點，那么每個支路兩點的電壓就稱為結點電壓。只要求出結點電 壓，就可求出各支路的電流。這種方法稱為結點電壓法。如圖示:規(guī)定：電動勢與結點 電壓的參考方向相反時取 正，相同時取負。電阻上 電流參考方向與典雅參考 方向相反取負。a有: E-l1R1可得：五、疊加定理：對于線性電路，任何一條支路中的電流，都可以看成是各個電源電壓源或電流

11、源分別存在時，在此支路中所產生的電流的代數和。這就是疊加定理。如圖示:從而有:其中：I1Ri六、有源二端網絡:EiR2 R3R2 R3I2R2Ei - IR有些情況下，只需要計算一個復雜電路中某一支路的電流，常應用等效電源的方法。1、有源二端網絡：具有兩個出線端的局部電路，其中含有電源。可以是簡單的或任意 復雜的電路。2、有源二端網絡一定可以簡化為一個等效電源。一、戴維寧定理：任何一個有源二端網絡都可以等效成為一個電動勢為E的理想電壓源與一個內阻 Ro串聯的電源。等效電源的電動勢E就是有源二端網絡開路時的開路電壓 U。,等效電源的內阻 Ro等于有源二端網絡中所有電源除去將理想電壓源短路，將理想

12、電流源開路后所得到 的無源二端網絡兩端點之間的等效電阻。這就是戴維寧定理。如圖示：例：如圖示，計算通過電阻R3的電流。等效電路及計算等效電動勢和內阻的電路如下所示：| E1 E由于：R R2二八假設頓定理：任何一個有源二端網絡都可以等效成為一個電流為I s的理想電流源與一個內阻 Ro并聯的電源。等效電源的電流Is就是有源二端網絡短路時的短路電的短路電流，等效電源的內阻Ro等于有源二端網絡中所有電源除去將理想電壓源短路，將理想電流原開路后所得 nI踴網絡兩端點之間的等效電阻。這就是假設 例：如圖示，計絡到的無源I 芹U算通過電阻R的電流。如圖示：1等效電路及計算等效電流和內阻的電路如下所示:由于

13、:IiRiI2R2J 一一一 一 七、非線性電阻電路的分析:電阻不隨電壓或電流的變化而變化的電阻稱為線性電阻，遵循歐姆定律；電阻隨電壓 或電流的變化而變化的電阻稱為非線性電阻，不遵循歐姆定律；由于非線性電阻的阻值隨電壓或電流而變化，故計算時必須指明它的工作電流或工作 電壓，借助于伏安特性曲線求解。非線性元件的電阻有兩種表示方法：一種稱為靜態(tài)電阻直流電阻，他等于工作點的電壓與電流之比，即另一種稱為動態(tài)電阻交流電阻，他等于工作點附近電壓微變量與電流微變量之比的U極限，即r limI 0 I如下圖:解題時，先應用學過的定律理求出通過所要求解的非線性元件的電流與加在該元件兩端電壓的關系式，然后在該元件

14、的伏安曲線中畫出求得的關系曲線，找出工作點，然 后求解有關量。AVV*第二早電路暫態(tài)分析電路元件：1、電阻元件：如下圖：根據歐姆定律得:從而有:R稱為電阻，它對電流具有阻礙作用，將電能轉換成熱能是耗能元件w 0uidt 0Ri2dt2、電感元件:如下圖:當電感元件中的 或i發(fā)生變化時，在電感中產生感應電動勢K1 d , dieLN L dt dt根據基爾霍夫定律得：當線圈中通恒定電流時，其上電壓 u為零，電感元件可視作短路L稱為電感或自感，它對電流具有阻礙作用，阻礙電流的變化。它不消耗能量，是儲能元件。ti12w0uidt0LidiLi23、電容元件：如下圖：當電容器上電荷量q或電壓u發(fā)生變化

15、時，在電路中引 起電流。當電容器兩端電壓恒定時，其中電流為零，電容元件可視作開路。電容元件不消耗能量，是儲能元件。電阻、電感、電容都是線性元件。二、儲能元件和換路定那么：1、換路：由于電路的接通、斷開、短路、電壓變化或參數改變等叫換路，使電路中的能量發(fā)生變化，但是不能躍變。電路的暫態(tài)過程是由于儲能元件的能量不能躍變而產生的。2、換路定那么：設t=0為換路瞬間，從t=0-到t=0 +瞬間，電感元件中的電流和電容元件 上的電壓不能躍變，稱之。可用公式表示為：換路定那么只適用于換路瞬間，可根據它來確定 t=0+時電路中電流和電壓之值，即暫態(tài)過程的初始值。確定各個電壓和電流的初始值時，先從t=0-的電

16、路求出iL(0J或Uc(0J,然后由t=0+的電路在已求得iL(0+)或uc(0+)的條件下求其它電壓和電流的初始值。例：確定如圖示電路中電流和電壓的初始值。設開關閉合前電容和電感均無儲能。由上圖得：t=0-時，開關未閉合，此時：iL(0-)=0， uC(0-)=0t=0 +時，開關閉合，此時：iL(0+)=0， uC(0+)=0于是有其它初始條件：三、RC電路的響應：1、RC 電路的零輸入響應：在無電源鼓勵，輸入信號為零的條件下，由電容元件的初始狀態(tài)Uc(0+ )所產生的電路響應，稱為零輸入響應。分析RC電路零輸入響應，實際上是分析它的放電過程。如圖示，t=0時將開關斷開, 輸入信號為零。此

17、時電容元件已儲有能量，其上電壓的初始值為：t 0 時，由基爾霍夫定律得電路的微分方程：式中：解微分方程得：其中：RC2、RC電路的零狀態(tài)響應:換路刖電容元件未儲有能量，Uc(0-)=0，在電源鼓勵所產生的電路效應分析RC電路的零狀態(tài)響應，實際上就是分析它的充電過程。如圖示,t=0時將開關閉合，電源開始對電容元件充電，此過程有:SI時，由基爾霍夫定律得電路的微分方程:Cudtdc.1中工一解微分方程得：從而有：3、RC電路全響應：RC電路全響應指電源鼓勵和電容元件的初始狀態(tài)均不為零時的狀態(tài)。是零輸入響應 與零狀態(tài)響應兩者的疊加。從而有：全響應=零輸入響應+零狀態(tài)響應也可表示為：全響應=穩(wěn)態(tài)分量+

18、暫態(tài)分量Uc(t) U (U。U)e )其中RC可求出：四、一般線性電路暫態(tài)分析的三要素:一階線性電路過程中任意變量的一般公式為:f(t) f( ) f(0 ) f()e只要求得f(o+)、f(x)和工這三個要素，就能直接寫出電路的響應(電流或電壓)例：如下圖，開關長期合在位置1,如在t=0時把它合在2位置后，試求電容元件上的電將理想電壓源看做短路，將理想電流源看做開路，求出電容兩端的等效電阻R。故有電容元件上的電壓:五、微分電路和積分電路:1、微分電路:在t=ti時，輸入電壓Ui突然下降到零(輸入端短路)，輸出電壓U2也很快衰減到零,T這種輸出尖脈沖反映了輸入矩形脈沖的躍變局部，是對矩形脈沖

19、微分的結果。因此，這種(1)時間常數電路稱為微分電路。如圖示:微分電路具有兩個條件： 快。(脈沖寬度)即電容器充放電很2積分電路：tp具有兩個條件：1時間常數脈沖寬度即電容器緩慢充放電由于：Ut(0 )I0R當t 0時，由基爾霍夫定律得：即解得：其中：時間常數越小，暫態(tài)過程進行的越快。t從而有Ur iR 1 oRe2、 RL電路的零狀態(tài)響應如圖示：換路前電感元件未有儲能，即:當t ° 時，由基爾霍夫定律得： 即：i(t)3、RL電路的全響應如圖示：換路諒°- I°當t ° 時，由基爾霍夫定律得:從而有:其中：右邊第一項為哪一項零輸入響應，第二項為零狀態(tài)響

20、應，兩者疊加即為全響應即:第四章正弦交流電路描述正弦交流電的物理量：1、頻率和周期：1周期：正弦量變換一次所需要的時間稱為周期 T2頻率：每秒內正弦量變化的次數稱為頻率 f。2、幅值與有效值:1瞬時值：正弦量在任一瞬間的值稱為瞬時值，常用小寫字母表示，如電壓、電流及電動勢的瞬時值分別用i、u和e表示。2最大值：瞬時值中最大的值稱為幅值或最大值，用帶有下標字母m 的大寫字母表示，如電壓、電流及電動勢的最大值分別用 Im、Um和Em表示。3有效值：讓交流電i和直流電I分別通過同一電阻R,如果在相等的時間內產生的熱量相等，那么這一直流電就是這一交流電的有效值。即由于：T i 2Rdt I 2RT0故

21、周期性交流電的有效值為：對于正弦交流電 i Im sin t有：3、初相位：對正弦交流電 i Im sin t 式中角度：七 和t稱為正弦量的相位角或相位。t=0時的相位角稱為初相位。兩個頻率相同的正弦量的相位角之差稱為相位差。如那么 u 和 i 的相位差為，但兩對于u和i，盡管初相位不同，其變化步調不一致不能同時到達幅值或零值 者之間的相位差保持不變。假設 這時我們就說i比u超前©角，或u比i滯后©角。假設 護0，貝U兩者同相；假設|=1800,那么兩 者反相二、正弦量的向量表示法：正弦量的向量表示法就是用復數表示正弦量。設復平面內有一個復數 A，其模為r，幅角為

22、9;，那么可以用以下三種式子表示：以用向量圖表示。用向量表示正弦量后，正弦量的運算遵循向量運算法那么即平行四邊形定那么。例：在如下圖電路中，設 求總電流i，并畫出電流向量圖由基爾霍夫定律得:故:、交流電路：1、電阻元件的交流電路:如圖示：由歐姆定律得:U iR設 i Im si nt即在電阻元件交流電路中，電流和電壓同相、同頻率UmIm即在電阻元件交流電路中, 電阻。電壓的幅值有效值與電流的幅值有效值之比就是?.c°?假設用向量表示，那么I0Iej0U Uej0電路中的瞬時功率:一個周期的平均功率:2、電感元件的交流電路:如下圖:nssmo90nsimudi一dtLeLn在電感交流電

23、路中，電壓和電流時同頻率的正弦量，且電流滯后電壓90°。u i 90°且 U m LI mL 對電流具有阻礙作用，稱為感抗，用 XL表示。即? 0 ?假設用向量表示，貝打 心。u Uej900或瞬時功率為：平均功率為：即在電感元件電路中，沒有能量消耗，只有電源與電感元件間能量的互換，這種互換的 規(guī)模，用無功功率Q來衡量，且定義：無功功率等于瞬時功率的幅值，即無功功率的單位是乏(var)、千乏(kvar)U-r C3、電容元件的交流電路：如圖示：設 u UmSi nt由于那么 i C Umsin( t 90°) Imsin( t 90°)即在電容元件的交流

24、電路中，電流比電壓超前90°。電位差且 Im C Um對電流具有阻礙作用，稱為容抗，用 Xc表示。假設用向量表示，那么或瞬時功率為：平均功率為：無功功率為：4、電阻、電感與電容元件串聯的交流電路： *+十亠CiR R從而:式中稱為電路的阻抗，用Z表示，即:其中:稱為阻抗模。即稱為阻抗的幅角，即電流和電壓的相位差 電流與電壓相量圖為:p ui瞬時功率為：UmlmSin( t )sin tUI cos UI cos(2 t )平均功率為:cos式中稱為功率因數無功功率為:視在功率為:平均功率、無功功率和視在功率關系如下:另外，功率、電壓和阻抗關系可用三角形表示如下:四、阻抗的串聯與并聯:

25、1、阻抗的串聯：其中:如圖示:從而有取負。I2、阻抗的并聯:U如下圖:從而有:五、交流電路的頻率特性:1、低通濾波電路:如圖示:輸入信號:輸出信號：U2jT(j ) (j )U1(j )1 j RC Tj傳遞函數:其中:() arctan( RC)那么:2、高通濾波電路:如圖示:那么 T(j )1 - j 3、帶通濾波電路：°arctan一0如圖示:C U24、串聯諧振電路:如圖示:當Xl=Xc時，那么+-4- OnR*iJXl6工-JXc即電源電壓與電路中的電流同相，稱為串聯諧振 此時： f稱為諧振頻率串聯諧振具有以下特征:(1) 阻抗模最小:(2) 電路中電流到達最大:(?3)電

26、壓與電流同相，電源提供的電能全部被電阻消耗。U LU C(4)與等大反相，對電路不起作用。(5)品質因數Q其中為諧振角頻率1c)5、并聯諧振電路：如圖示:當 R j( LZ 時，發(fā)生并聯諧振并聯諧振具有以下特征:(1) 阻抗模最大Z TTT；RC(2) 電路中電流最小：(3) 電路中電壓與電流同相，0，阻抗模相當于一個電阻。(4) 并聯各支路的電流為：(5) 品質因數Q六、功率因數的提高：在交流電路中，由于電流與電壓間存在相位差，電路發(fā)生能量互換，出現無功功率：從而使：(1)發(fā)電設備的容量不能充分利用；(2)增加線路及發(fā)電機繞組的功率損耗式中P為輸出功率，U、I輸出電壓、電流。因此必須提高功率

27、因數。常用的方法是與電感性負載并聯靜電電容器 (設置在用戶或變電所中)，電路如圖示:并聯電容器后電感性負載的電流和功率因數均未變化：即但電路兩端電壓u與線路中電流i之間的相位差©減小了，即電源或電網的功率因數 cos© 變大了。減少了電源與負載之間的能量互換，使能量的互換主要或完全發(fā)生在電感性負載 與電容器之間，減少了功率損耗并聯電容器后有功功率并未改變，因為電容器不時不消 耗電能。并聯電容器的電容為：七、非正弦周期電壓和電流：設非正弦周期電壓和電流為：1、有效值：2、平均值：3、平均功率：為方便，通常將非正弦周期電壓和電流用等效電流和電壓來代替。等效條件是：1等效正弦量的

28、有效值等于非正弦量的有效值2等效正弦量的頻率等于非正弦周期量基波的頻率3功率等于電路的實際功率4等效正弦量的電壓與電流之間的相位差滿足：第五章 三相電路一、三相電壓當轉子勻速轉動時，三相繞組上得到頻率相同、幅值相同、相位差1200 的三相對稱正弦電壓。分別用Ui、U2、U3表示，(以U1為參考量)，那么三相交流電可表示為: 也可用相量表示為：U 1 U 00 U還可用相量圖表示為：U 3 U 120(1)相序：三相交流電壓出U ( 1 j 3)2 21.3)應零值)的順序稱為相序。5中性點(零點)：三相1200組的三個末端連在一起，這一連接點稱之，用N表示。(3)星形聯接：三相繞組的三個末端連

29、在一起的連接法叫星形聯接。(4) 三角形聯接：三相繞組的始末端相連的連接法叫星形聯接(5) 中性線(零線)從中性點引出來的導線叫之。(6) 火線(相線或端線)：從始端引出來的導線叫之(7) 相電壓：相線與中性線之間的電壓叫之，通常用 Up表示。(8)線電壓：相線與相線之間的電壓叫之，通常用 Ul表示。如下圖：為負載星形聯接的三相四線制電路:負載星形聯接時，線電流等于相電流，即U 1 U1 00從而有：？ U1 U1 00 11 乙乙1其中：對于三相對稱負載，有Z1Z2Z3Z即中性線中無電流。中性線的作用使星形不對稱負載的相電壓對稱，因此不應讓中性線 斷開，也不能在中性線內接入熔斷器或閘刀開關

30、三、負載的三角形聯接:負載三角形聯接時，各相負載都直接接在電源的線電壓上，所以負載的相電壓與電源線電壓相等，即但相電流與線電流不相等。各相負載的相電流有效值分別為：各相負載電壓與電流的相位差為:負載的線電流為：負載三相聯接的電路如下圖:對于三相對稱負載，線電流滯后相電流30°.。關系為：四、三相功率：當負不管負載是星形聯接還是三角形聯接， 總的有功功率必定等于各相有功功率之和 載對稱時，每相的有功功率相等，故總功率為：當負載星形聯接時，Ui _3Up li Ip當負載三形聯接時，Ui Upll 3Ip故有，不管負載是星形聯接還是三角形聯接，總的有功功率為：式中為相電壓與相電流之間的相

31、位差。同理，可得三相無功功率和視在功率分別為：第六章磁路與鐵芯線圈電路、磁路及其分析方法：1、磁場的根本物理量；1磁感應強度B,單位：T2磁通量磁通密度單位：WbBS(3) 磁場強度H，單位：Am(4)磁導率卩，單位：H/mr 0相對磁導率：稱為真空中的磁導率。2、磁性材料的磁性能:(1) 高導磁性：具有被強烈磁化的特性。(2) 磁飽和性：(3) 磁滯性：磁感應強度滯后于磁場強度變化的性質。3、分類：(1) 軟磁材料：具有較小的矯頑磁力，磁滯回線較窄。一般用來制作電機、電器及變 壓器的鐵芯。常用的有鑄鐵、硅鋼、鐵氧體等。(2) 永磁材料：具有較大的矯頑磁力，磁滯回線較寬。一般用來制作永磁體。常

32、用的 有碳鋼、鐵鎳鋁鉆合金等。(3) 矩磁材料：具有較小的矯頑磁力和較大的剩磁，磁滯回線接近矩形，穩(wěn)定性良好。4、磁路的分析方法:如下圖：根據安培環(huán)路定律得:HL NI式中：N是線圈的匝數；L 是磁路閉合回路的平均長度；H 是磁路鐵芯的磁場強度NI稱為磁通勢，用F表示，即 NI單位：a將代入 NI可得磁路的歐姆定律：式中：稱為磁阻，S為磁路的截面積。在計算磁路問題時，通常1應用公式： HL NI2如果磁路有不同材料制成，可看成磁阻不同的幾段串聯而成，即3先計算Bi，在計算Hi，最后列式計算HI5、功率損耗： 1銅損：線圈電阻 R 上的功率損耗。2鐵損：鐵芯中由于磁滯和渦流產生的功率損耗故鐵芯線

33、圈父流電路的有功功率為6、交流鐵芯線圈電路:(1) 電磁關系：(2) 電壓、電流關系:RiLd(e) UR U或假設u為正弦電壓時，其它各量均可看作正弦量，即:其中：XL設主磁通mSin t那么：通常情況下:線圈的電阻?R和感抗?較小，與主磁電動勢比擬可以忽略不計,即認為：UE變壓器:1、工作原理:鐵芯中的主磁通 ，穿過一次繞組和二次繞組產生的電動勢分別為 6|和e2,次繞組分別產生漏磁通 1、2及漏磁電動勢e、(1) 電壓變換:?對一次繞組ue有效值 u i Ei對二次繞組：為空載時二次繞組的端電壓。從而有：(2)電流交換：由ui Ei 4.44fN i m 可見，當Ui和f不變時，Ei和也

34、都近于常數,因此，有負載時產生主磁通的一、二次繞組的合成磁通勢應該和空載時產生主磁通的一次繞組的磁通勢差不多相等，即用相量表示為：由于N i10N, i故有：(3) 變壓器的額定容量(視在功率)其中為變壓器的額定電流。是等效的。如(4) 阻抗變換：即直接接在電源上的阻抗模和接在變壓器二次側的負載阻抗模*VS F_ TL I+ 11 _圖示：2、變壓器的外特性：當電源電壓Ui和負載功率因數cos©為常數時，對電阻和電感性負載，U2隨12的增加而減小。3、變壓器的損耗與效率：和交流線圈一樣，變壓器的功率損耗包括鐵芯中的鐵損和繞組中的銅損兩局部。鐵損的大小與鐵芯內磁感應強度的最大值 Bm有

35、關，與負載大小無關；銅損的大小與負載大小有關(正比于電流平方)。變壓器的效率為：4、特殊變壓器：(1)自耦變壓器：O1結構特點：二次繞組是一次繞組的一局部，且滿足(2)電流互感器:N3電流互感器一次繞組匝數很少，使用時串聯在電路中，使用次繞組匝數較多，它與電流表或其它儀表及繼電器的電流線圈相連。利用電流互感器可以將大電流變換成小電流。時，二次繞組電路不允許斷開，為了平安，電流互感器的鐵芯及二次繞組的一端應接地三、電磁鐵： 利用通電的鐵芯線圈吸引銜鐵或保持某種機械零件、工件固定位置的一種電器。當電源斷開時，電磁鐵的磁性隨著消失，銜鐵或其它零件被釋放。 在交流電磁鐵中，為了減少鐵損，鐵芯由鋼片制成

36、；而在直流電磁鐵中，鐵芯用整塊軟鋼制成。第七章 交流電動機一、三相異步電動機：1、構造：由兩局部構成： 定子固定局部和轉子轉動局部 。 定子由機座、和裝在機座內的圓筒形鐵芯以及其中的三相定子繞組組成。 轉子根據結構上的不同分為籠形和繞線型。2、旋轉磁場 :1旋轉磁場的產生：當三相繞組中通入三相電流后，它們共同產生的合成磁場是隨 電流的交變而在空間不斷地旋轉著稱旋轉磁場。2旋轉磁場的轉向：只要將同三相電源連接的三根導線中的任意兩根對調位置，那么 旋轉磁場就反轉了(3) 旋轉磁場的極數：三相異步電動機的極數就是旋轉磁場的極數。如果要產生P對極，那么每相繞組必須有均勻安排在空0間的串聯的 P個線圈。

37、線圈的始端之間相差的空間角P為：(4) 旋轉磁場的轉速：旋轉磁場的轉速決定于磁場的極數P和電流的頻率fi，即(5) 電動機的轉動原理：當旋轉磁場轉動時，其磁通切割轉子導條，導條中就感應出 電動勢，在電動勢作用下，閉合的導條中就有電流，這電流與旋轉磁場相互作用從而使轉 子導條受到電磁力作用而跟著磁場轉動。(6) 轉差率：表示轉子轉速n與磁場轉速no相差的程度，即二、三相異步電動機電路分析：三相異步電動機每相電路如下圖:(1)定子電路：(2)轉子電路:P(n° n)60sf1 轉子頻率：f2 轉子電動勢: 轉子感抗: 轉子電流: 轉子電路的功率因數:、三相異步電動機的轉矩1轉矩公式：T2

38、、額定轉矩：Tn3、最大轉矩：R；60 pL2 n(sX2o)2R2U2r2 X2024、啟動轉矩：Tst K四、三相異步電動機的起動：1起動性能：在剛啟動時，轉子繞組中產生的電動勢和轉子電流都很大，如果頻繁起動，由于熱 量的積累，可以使電動機過熱，因此實際中應盡可能不讓電動機頻繁起動。同時電動機的 起動電流在短時間內會在線路上造成較大的電壓降落，而使負載端的電壓降低，影響鄰近 負載的正常工作；其次剛啟動時雖然轉子電流較大，但轉子的功率因數很低，因此啟動轉 矩不大，故不能在滿載下起動。2起動方法：(1) 直接起動：就是利用閘刀開關或接觸器將電動機直接接到額定電壓的電源上二 三十千瓦以下的電動機

39、一般米用直接起動法。(2) 降壓起動法：如果電動機直接起動時引起線路電壓降較大，必須采用降壓起動。 就是在起動時降低加在電動機定子繞組上的電壓，以減小起動電流。常用： 星形-三角形換接起動:如果電動機在工作時其定子繞組是連接成三角形的， 那么在起動時可把它接成星形， 等轉速接近額定值時再換接成三角形聯接。這樣啟動時就把定子每相繞組上的電壓降到正 常工作電壓的，使起動電流和起動轉矩變?yōu)橹苯悠饎訒r的。這種方法只適用于空載或輕載起動。 自耦降壓起動法：禾I用三相自耦變壓器將電動機在起動過程中的電壓降低，從而減小起動電流和起動轉矩。此法適用于容量較大或正常運行時為星形聯接的電動機； 對于繞線型電動機，

40、只要在轉載電路中接入大小適當的起動電阻，就可到達減小起動電流的目的，同時起動轉矩也提高了。常用于要求起動轉矩較大的機械上。五、三相異步電動機的調速：三相異步電動機的轉速為：故改變轉速有三種可能，即改變電源頻率 fl,、極對數P及轉差率S。前兩種是籠型電動機 調速方法，后者為繞線型電動機調速方法。六、三相異步電動機的制動：1、能耗制動：即在切斷三相電源的同時，接通直流電源，是直流電源流入定子繞組。2、反接制動：在電動機停車時，可將接到電源的三根導線中的任意兩根的一端對調位 置，是旋轉磁場反相旋轉3、發(fā)電反應制動：當轉子的轉速超過旋轉磁場的轉速時，轉矩是制動的，稱之。七、三相異步電動機的銘牌數據：

41、1、型號：例：2、接法：通常自 3 千瓦以下電動機，聯接成星形，自 4千瓦以上電動機，聯接成三角形3、電壓：電動機在額定運行時定子繞組上應加的電壓值。4、電流：電動機在額定運行時定子繞組的線電流值。5、功率和效率：功率即電動機在額定運行時軸上輸出的機械功率值。效率即輸出功率與輸入功率的比值。6功率因數：定子相電流比相電壓滯后一個©角，cos©就是功率因數。7、轉速：8、絕緣等級:根據使用時容許的極限溫度來分級。9、工作方式：八、三相異步電動機的選擇：1、功率的選擇：(1) 連續(xù)運行電動機功率的選擇：所選電動機的額定功率等于或稍大于生產機械的功 率。拖動車床的電動機功率：n為

42、傳動機構的效率，F為切削力，Pi為車床的切削功率。拖動水泵的電動機功率：Q為流量，H為揚程，p為液體密度，ni、n為轉送機構的效率和水泵的效率。(2) 短時運行電動機的選擇：可以選用連續(xù)運行的電動機。電動機的額定功率可以是 生產機械所要求的功率的入為過載系數。2、種類和型式的選擇：3、電壓和轉速的選擇:第十章 繼電接觸器控制系統一、常用控制電器：1、組合開關：電源引入開關，也可用來直接起動和停止小容量電動機或使電動機正反 轉。2、按鈕：接通或斷開控制電路小電流 ?？刂齐姍C或其它電器設備的運行。3、交流接觸器：用來接通和斷開電動機或其它設備的主電路。4、中間繼電器：通常用來傳遞信號和同時控制多個

43、電路，也可直接控制小容量電動機5、熱繼電器：用來保護電動機使之免受長期過載的危害。接在電動機的主電路中。觸 點接在電動機的控制電路中。6、熔斷器：短路保護電器。7、自動空氣斷路器：低壓保護電器，可實現短路、過載和失壓保護。二、籠型電動機直接起動的控制電路：1、控制電路結構如圖示：控制電路按鈕交流接儺器iDZ熔斷器廠二|tie：14117匕7上%2、控制過程:(1) 先將組合開關閉合，為電動機起動做好準備。(2) 按下起動按鈕2時，交流接觸器的線圈通電，動鐵芯被吸合，將三個主觸點閉合, 電動機M便起動。(3) 松開2時，在彈簧作用下恢復到斷開狀態(tài)，但接觸器線圈電路仍接通，使接觸器 觸點保持在閉合

44、狀態(tài)。(4) 如果將按鈕1按下，那么線圈電路被切斷，動鐵芯和觸點恢復到斷開位置。采用上述電路還可實現短路保護、過載保護和零壓保護。 起短路保護的是熔斷器，一旦發(fā)生短路，熔絲立刻熔斷，電機立即停車 起過載保護的是熱繼電器，當過載時，它的熱元件發(fā)熱，將動斷觸點斷開，使接觸器線圈斷電，主觸點斷開，電動機停下來。 起零壓保護的是繼電接觸器，當電源暫時斷電或嚴重電壓缺乏時，接觸器的動鐵芯釋放而使主觸點斷開，電動機自動從電源切除?？刂齐娏骺煞譃橹麟娐泛涂刂齐娐穬删植浚褐麟娐肥牵喝嚯娫匆唤M合開關 Q-熔斷器FU-接觸器KM 主觸點熱元件FR-電動機M?？刂齐娐肥牵?按鈕SBSB接觸器KM 線圈熱繼電器 F

45、R 23、常用電機、電器圖形符號3、電動機正反轉控制電路:只要將接到電源的任意兩根連線對調一頭即可實現正反轉。為此，只要用兩個交流接觸器就能實現。正轉接觸器KMf工作時，電機正轉，反轉接觸器KMr工作時，電機反轉 必須保證兩個接觸器不能同時工作即互鎖或聯鎖1主電路：Q2控制電路FU 熔斷器KM 交流接觸器FR 熱繼電器SB 按鈕附 1 ：各章考點第一章：電路的根本概念和根本定律考點： 1、歐姆定律2、基爾霍夫定律第二章：電路的分析方法考點： 1、電壓源和電流源的等效變換2、疊加原理、戴維寧定理、假設頓定理、結點電壓法 第三章：電路的暫態(tài)過程考點： 1、換路定那么2、三要素法第四章：正弦交流電考

46、點： 1、正弦量與相量的互換2、單一參數電路的根本電路3、R、L、C 串并聯電路的分析4、相量圖的畫法第五章：三相電路考點： 1、對稱三相負載中的電壓電流關系及功率關系，中性線的作用2、三相四線制不對稱電路分析3、三相對稱負載與單相負載的組合電路分析 第六章：磁路與鐵芯線圈電路考點： 1、變壓器的變換功能2、交直流電磁鐵比擬3、交流電機與電器分析第七章：交流電動機考點： 1、旋轉磁矩產生的條件2、轉差率與轉子電流頻率的關系3、電源電壓和負載轉矩變化對電動機的影響第十章：繼電接觸器控制系統考點：1、電器符號的識別2、三相籠型電動機的直接起動和正反轉的控制圖1線路分析及簡單控制電路的設計附2:試題

47、分析福州大學電工學(上)期末考試題1、 C)圖1所示電路中的V， Is = 13 A。電阻 R1 和 R2率由()供給消耗Us =10的功R11(a)電壓源(b) 電流源(c) 電壓源和電流源解析：通過R1、R2的電流為:由結點電流定理得IvI1 I2 Is 7A 方向向上故電壓源和電流源均提供電能。選 C5上絡。當Ui=10V，l2=10A注：電壓的方向(由+ 一一)與電流方向相反為電源，相同為負載。2、( C )在圖2中，No是一線性無源網Ui=1V，I2 = 1A 時，U3= 0V;當丨2= 0A 時，U3=1V。那么當 Ui= 0V，時，U3 =()VA、0B、1C、-1D、3解析：由

48、U1=1vl2=1AU2流源并聯電阻為：R2|2U3=0v知：電流源端電壓為 U2=1V.與電1圖2由 U1=10v I2=0A U3=1v 知 RU3R 3 I為9V,故5間與R2串聯電阻為：191分壓U 3-101V9由 U1=0v I2=10A 知：3、( D )在電感性負載兩端并聯一定值的電容,以提高功率因素，以下說法正確的選項是()(A)減少負載的工作電流(C)減少負載的無功功率(B)減少負載的有功功率(D)減少線路的功率損耗解析：在電感性負載兩端并聯電容器后，電感性負載的電流和功率因數均未變化:但電源電壓u與電流i之間的相位差©變小了，故cos©變大了。因此，提

49、高功率因數 指的是提高電源或電網的功率因數，減少電源與負載之間的能量互換，是發(fā)電機容量得到 充分利用；另外并聯電容器后，線路總電流減小，減少了功率損耗。選D4、( D )當三相交流發(fā)電機的三個繞組連接成星形時，假設線電壓Ubc382sin( t 180)V，那么相電壓 uC ()。(a) 220 . 2 sin( t 30)V(b) 380. 2 sin( t 30)V(c) 380 . 2 sin( t 120)V(d) 220、2sin( t 30o)解析：由于當三相交流發(fā)電機的三個繞組連接成星形時， 線電壓超前相電壓300,且滿 Ubc 3Uc足uc300)220 2 sin( t300

50、)相量圖如圖示:(向右為正方向)5、( B)圖3所示正弦電路中，R Xl10 UABUbc，且U與I同相,那么復阻抗Z為()(a)(5 j5)(b)(5 j5)(c) 10 45C解析：由Uab Ubc知乙Zbc由U與I同相知：Zac為阻性元件，虛部為0故 Z=5-j56、圖4所示電路當開關S閉合前已達穩(wěn)定狀態(tài)，在t=0時刻將開關S閉合，貝U t>0RiLL1 sG0 G。 R后電感元件中的電流iL()。(a) 與圖示方向相同且逐漸增大(b) 與圖示方向相反且逐漸減少(c) 與圖示方向相同且逐漸減少解析：由于i(0 )i(0 ) I0，電路的微分方程為:7、8、R通解為:i Ioe ?t

51、tl°e即i逐漸減小，方向不變。如圖示:(D )對歐姆定律、基爾霍夫定律，以下說法不正確的選項是 ()(A)對線性、穩(wěn)態(tài)電路，歐姆定律、基爾霍夫定律均成立(B)對線性電路過渡過程，歐姆定律、基爾霍夫定律均成立(C) 對非線性電路，歐姆定律不成立；但基爾霍夫定律仍然成立(D) 對非線性電路，基爾霍夫定律不成立、但歐姆定律仍然成立解析：線性電阻兩端的電壓與其中的電流的關系遵循歐姆定律，即對非線性電阻歐姆定律不適用，但基爾霍夫定律仍適用。選D(D )圖5所示電路的時間常數RC 2A. 2 B. RC丄C. RC DRC解析：此電路可等效為RC電路，如圖示:RC9、 D 有一閉合鐵心線圈，在下面幾種分析中，錯誤的選項是A、在交流勵磁中，鐵心截面積加倍，線圈中的電阻和匝數以及電源電壓保持不變的情況下，鐵心中的磁感應強度的大小減半；線圈電流和銅損也相應降低；B、在直流勵磁中，線圈匝數加倍，線圈的電阻及電源電壓保持不變的情況下，線圈電流 和銅損不變 ,磁場強度加倍；C、在交流勵磁中，線圈匝數加倍，線圈的電阻及電源電壓保持不變的情況下，鐵心中的磁感應強度的大小減半；線圈電流和銅損減?。籇、在交流勵磁中，電流頻率減半，電源電壓的大小保持不變的情況下，鐵心中的磁感 應強度的大小加倍