电路原理知识点总结归纳.doc

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1、 1.电流的参考方向可以任意指定,分析时:若参考方向与实际方 向一致,则 i0,反之 i0 反之 u的题目中也会用到。 第 2 章 电路的瞬态分析 一 换路定则: 1 换路原则是: 换路时:电容两端的电压保持不变,Uc(o+) =Uc(o-)。 电感上的电流保持不变, Ic(o+)= Ic(o-)。 原因是:电容的储能与电容两端的电压有关,电感的储能与通过的电流有关。 2 换路时,对电感和电容的处理 (1) 换路前,电容无储能时,Uc(o+)=0。换路后,Uc(o-)=0,电容两端电压等于零,可以 把电容看作短路。 (2) 换路前,电容有储能时,Uc(o+)=U。换路后,Uc(o-)=U,电容

2、两端电压不变,可以把 电容看作是一个电压源。 (3) 换路前,电感无储能时,IL(o-)=0。换路后,IL(o+)=0,电感上通过的电流为零,可 以把电感看作开路。 (4) 换路前,电感有储能时,IL(o-)=I。换路后,IL(o+)=I,电感上的电流保持不变,可 以把电感看作是一个电流源。 3 根据以上原则,可以计算出换路后,电路中各处电压和电流的初始值。 二 RC 电路的零输入响应 三 RC 电路的零状态响应 2 电压电流的充电过程 四 RC 电路全响应 2 电路的全响应稳态响应暂态响应 稳态响应 暂态响应 3 电路的全响应零输入响应零状态响应 零输入响应 零状态响应 五 一阶电路的三要素

3、法: 1 用公式表示为: 其中: 为待求的响应, 待求响应的初始值, 为待求响应的稳态值。 2 三要素法适合于分析电路的零输入响应,零状态响应和全响应。必须掌握。 3 电感电路的过渡过程分析,同电容电路的分析。 电感电路的时间常数是: 六 本章复习要点 1 计算电路的初始值 先求出换路前的原始状态,利用换路定则,求出换路后电路的初始值 。 2 计算电路的稳定值 计算电路稳压值时,把电感看作短路,把电容看作断路。 3 计算电路的时间常数 当电路很复杂时, 要把电感和电容以外的部分用戴维宁定理来等效。 求出等效电路的电阻后, 才能计算电路的时间常数 。 4 用三要素法写出待求响应的表达式 不管给出

4、什么样的电路,都可以用三要素法写出待求响应的表达式。 第 3 章 交流电路复习指导 一 正弦量的基本概念 1 正弦量的三要素 (1) 表示大小的量:有效值,最大值 (2) 表示变化快慢的量:周期 T,频率 f,角频率 . (3) 表示初始状态的量:相位,初相位,相位差。 2 正弦量的表达式: 3 了解有效值的定义: 4 了解有效值与最大值的关系: 5 了解周期,频率,角频率之间的关系: 二 复数的基本知识: 1 复数可用于表示有向线段,如图: 复数 A 的模是 r ,辐角是 2 复数的三种表示方式: (1) 代数式: (2) 三角式: (3) 指数式: (4) 极坐标式: 3 复数的加减法运算

5、用代数式进行。 复数的乘除法运算用指数式或极坐标式进行。 4 复数的虚数单位 j 的意义: 任一向量乘以+j 后, 向前 (逆时针方向) 旋转了 , 乘以-j 后, 向后 (顺时针方向) 旋转了 。 三 正弦量的相量表示法: 1 相量的意义:用复数的模表示正弦量的大小,用复数的辐角来表示正弦量初相位。 相量就是用于表示正弦量的复数。为与一般的复数相区别,相量的符号上加一个小园点。 2 最大值相量:用复数的模表示正弦量的最大值。 3 有效值相量:用复数的模表示正弦量的有效值。 4 例题 1:把一个正弦量 用相量表示。 解:最大值相量为: 有效值相量为: 5 注意问题: 正弦量有三个要素,而复数只

6、有两个要素,所以相量中只表示出了正弦量的大小和初相位, 没有表示出交流电的周期或频率。相量不等于正弦量。 6 用相量表示正弦量的意义: 用相量表示正弦后,正弦量的加减,乘除,积分和微分运算都可以变换为复数的代数运算。 7 相量的加减法也可以用作图法实现,方法同复数运算的平行四边形法和三角形法。 四 电阻元件的交流电路 1 电压与电流的瞬时值之间的关系:u=Ri 式中,u 与 i 取关联的参考方向 设: (式 1) 则: (式 2) 从上式中看到,u 与 i 同相位。 2 最大值形式的欧姆定律(电压与电流最大值之间的关系) 从式 2 看到: 3 有效值形式的欧姆定律(电压与电流有效值之间的关系)

7、 从式 2 看到: 4 相量形式的欧姆定律(电压相量与电流相量之间的关系) 由式 1 和式 2 得: 相位 与相位 同相位。 5 瞬时功率: 6 平均功率: 五 电感元件的交流电路 1 电压与电流的瞬时值之间的关系: 式中,u 与 i 取关联的参考方向 设: (式 1) 则: (式 2) 从上式中看到,u 与 i 相位不同,u 超前 i 2 最大值形式的欧姆定律(电压与电流最大值之间的关系) 从式 2 看到: 3 有效值形式的欧姆定律(电压与电流有效值之间的关系) 从式 2 看到: 4 电感的感抗: 单位是:欧姆 5 相量形式的欧姆定律(电压相量与电流相量之间的关系) 由式 1 和式 2 得:

8、 相位 比相位 的相位超前 。 6 瞬时功率: 7 平均功率: 8 无功功率:用于表示电源与电感进行能量交换的大小 Q=UI=XL 单位是乏:Var 六 电容元件的交流电路 1 电压与电流的瞬时值之间的关系: 式中,u 与 i 取关联的参考方向 设: (式 1) 则: (式 2) 从上式中看到,u 与 i 不同相位,u 落后 i 2 最大值形式的欧姆定律(电压与电流最大值之间的关系) 从式 2 看到: 3 有效值形式的欧姆定律(电压与电流有效值之间的关系) 从式 2 看到: 4 电容的容抗: 单位是:欧姆 5 相量形式的欧姆定律(电压相量与电流相量之间的关系) 由式 1 和式 2 : 得: 相

9、位 比相位 的相位落后 。 6 瞬时功率: 7 平均功率: 8 无功功率:用于表示电源与电容进行能量交换的大小 为了与电感的无功功率相区别,电容的无功功率规定为负。 Q=-UI=-XC 单位是乏:Var 七R、L、C 元件上电路与电流之间的相量关系、有效值关系和相位关系如下表所示: 元件 名称 相量关系 有效值 关系 相位关系 相量图 电阻 R 电感 L 电容 C 表 1 电阻、电感和电容元件在交流电路中的主要结论 八RLC 串联的交流电路 RLC 串联电路的分析 RLC 串联电路如图所示,各个元件上的电压相加等于总电压: 1 相量形式的欧姆定律 上式是计算交流电路的重要公式 2 复数阻抗:

10、复阻抗 Z 的单位是欧姆。 与表示正弦量的复数(例:相量 )不同,Z 仅仅是一个复数。 3 阻抗模的意义: (1) 此式也称为有效值形式的欧姆定律 (2) 阻抗模与电路元件的参数之间的关系 4 阻抗角的意义: (1) 阻抗角是由电路的参数所确定的。 (2) 阻抗角等于电路中总电压与电流的相位差。 (3)当 , 时,为感性负载,总电压 超前电流 一个 角; 当 , 时,为容性负载,总电压 滞后电流 一个 角; 当 , 时,为阻性负载,总电压 和电流 同相位;这时电路发生谐振现象。 5 电压三角形:在 RLC 串联电路中,电压相量 组成一个三角形如图所示。图中分别画出 了 、 和 三种情况下,电压

11、相量与电流相量之间的关系。 6 阻抗三角形: 了解 R、XL、 与 角之间的关系及计算公式。 九阻抗的串并联 1 阻抗的串联 电路如图: (1) 各个阻抗上的电流相等: (2) 总电压等于各个阻抗上和电压之和: (3) 总的阻抗等于各个阻抗之和: (4) 分压公式: 多个阻抗串联时,具有与两个阻抗串联相似的性质。 2 阻抗的并联 电路如图: (1) 各个阻抗上的电压相等: (2) 总电流等于各个阻抗上的电流之和: (3) 总的阻抗的计算公式: 或 (4) 分流公式: 多个阻抗并联时,具有与两个阻抗并联相似的性质。 3 复杂交流电路的计算 在少学时的电工学中一般不讲复杂交流电路的计算, 对于复杂

12、的交流电路, 仍然可以用直流 电路中学过的计算方法,如:支路电流法、结点电压法、叠加原理、戴维宁定理等。 十交流电路的功率 1. 瞬时功率:p=ui=UmIm sin(t+) sint=UIcosUIcos(2t+) 2. 平均功率:P= = =UIcos 平均功率又称为有功功率,其中 cos 称为功率因数。 电路中的有功功率也就是电阻上所消耗的功率: 3. 无功功率:Q=ULIUCI= I2(XLXC)=UIsin 电路中的无功功率也就是电感与电容和电源之间往返交换的功率。 4. 视在功率: S=UI 视在功率的单位是伏安(VA),常用于表示发电机和变压器等供电设备的容量。 5功率三角形:P

13、、Q、S 组成一个三角形,如图所示。其中 为阻抗角。 它们之间的关系如下: 十一。电路的功率因数 1 功率因数的意义 从功率三角形中可以看出,功率因数 。功率因数就是电路的有功功率占总的视在功率的比 例。功率因数高,则意味着电路中的有功功率比例大,无功功率的比例小。 2 功率因数低的原因: (1)生产和生活中大量使用的是电感性负载 异步电动机,洗衣机、电风扇、日光灯都为感性负载。 (2)电动机轻载或空载运行(大马拉小车) 异步电动机空载时 cos=0.20.3,额定负载时 cos=0.70.9。 3 提高功率因数的意义: (1) 提高发电设备和变压器的利用率 发电机和变压器等供电设备都有一定的

14、容量,称为视在功率,提高电路的功率因数,可减小 无功功率输出,提高有功功率的输出,增大设备的利用率。 (2) 降低线路的损耗 由公式 ,当线路传送的功率一定,线路的传输电压一定时,提高电路的功率因数可减小线 路的电流,从而可以降低线路上的功率损耗,降低线路上的电压降,提高供电质量,还可以 使用较细的导线,节省建设成本。 4 并联电容的求法一,从电流相量图中导出: 在电感性负载两端并联电容可以补偿电感消耗的无功功率, 提高电路的功率因数。 电路如图: 计算公式如下: 5 并联电容的求法二,从功率三角形图中导出: 如图所示, 和 S1 是电感性负载的阻抗角和视在功率, 和 S 是加电容后电路总的阻

15、抗角和 视在功率, QL 和 QC 分别是电感和电容的无功功率,Q 是电路总的无功功率。 计算公式如下: 十二。本章复习重点 1 概念题:关于正弦量表达式、相量表达式式、感抗、容抗、阻抗等公式判断正误的题目, 如教材各节后面的思考题。可能以填空题、判断题的形式出现。 2 用相量计算交流电路 用相量计算交流电路,是本章的核心内容,必须掌握。但由于复数的计算很费时间,所以本 章不会出很复杂的电路计算题。重点应掌握简单交流电路的计算,例如:RLC 串联电路、RL 串联电路、RL 串联后再并联电容等电路。 3 有些电路不用相量也能计算,甚至比用相量法计算电路要简单。只用阻抗、相位角、有 功功率、无功功

16、率、视在功率等相差公式计算电路,例如作业题 3.7.1、3.7.2 等。 第 4 章 供电与用电复习指导 一、 概念题: 1 星形联结法中线电压与相电压的关系,线电流与相电流的关系。三角形联结法中线电压 与相电压的关系,线电流与相电流的关系。 基本要求是: 已知一个线电压或相电压的表达式(三角函数式或相量表达式), 能写出其它线 电压和相电压的表达式。 2三相负载故障情况(短路、断路)下,电路的分析与简单计算。 3已知负载的额定相电压,根据三相电源的电压考虑采用何种联结方法(星形或三角形)。 二、 简单计算题: 考察三相电路的基本知识,一般用于对称三相电路的计算。 例 1:有一电源和负载都是星

17、形联结的对称三相电路,已知电源线电压为 380 V,负载每相阻 抗模 为 10,试求负载的相电流和线电流。 解:负载相电压 Up = 220 V 负载相电流 Ip =22A 负载线电流 IL = 22 A 三、 用相量进行计算的题目 一般用于计算不对称的三相电路。 例 3:已知 R1=22,R2=38,UL=380V,求线电流的大小。 解:用相量法求解。 设 U 相的相电压为 四、 用功率相加的方法计算电路 求总的有功功率、无功功率和视在功率的方法是: 总的有功功率等于各个元件的有功功率之和, 等于各个支路的有功功率之和, 也等于各个部 分电路的有功功率之和。 总的无功功率等于各个元件的无功功

18、率之和, 等于各个支路的无功功率之和, 也等于各个部 分电路的无功功率之和。 总的视在功率按式 计算。注意:一般情况下, 用此法计算电路, 有时比用相量法计算电路要简单一些, 此方法也可用于单相交流电路的计 算。 第 6 章 电动机复习指导 一 本章主要的计算公式及分类 本章公式很多,可归纳总结如下: 1转速、转差率、极对数、频率之间的关系 2输出功率、转矩之间的关系 3输入功率、额定电压、额定电流、额定功率因数之间的关系 4输入功率、输出功率、损耗和效率之间的关系 5Y 一起动时起动电流和起动转矩的公式 6 自耦变压器降压起动时起动电流和起动转矩的公式 7 其它公式 二 本章复习重点 (一)

19、.概念题: 1关于转速、转差率、极对数、频率之间的关系的题目。 例 1日本和美国的工业标准频率为 60 Hz,他们的三相电动机在 p = 1 和 p = 2 时转速 如何?答:分别为 3600 转/分和 1800 转/分。 例 250HZ 的三相异步电动机,转速是 1 440 r/min 时,转差率是多少?转子电流的频率 是多少? 答:S0.04,f2=Sf1=2HZ. 2关于电动机的联接方式(星形或三角形)及简单计算。 例 1 额定电压为 380 V / 660 V, 星/角联结的三相异步电动机, 试问当电源电压分别为 380 V 和 660 V 时各采用什么联结方式?它们的额定电流是否相同

20、?额定相电流是否相同?额 定线电流是否相同?若不同,差多少? 答:当电源电压为 380 V 时采用三角形联结方式,当电源电压为 660 V 时采用星形联结方 式时它们的额定相电流相同,额定线电流不同。 例 2:380 V 星形联结的三相异步电动机,电源电压为何值时才能接成三角形? 380 V 角形 联结的三相异步电动机,电源电压为何值时才能接成星形? 答:220 V 和 660 V。 3 关于星形一三角形起动、自耦变压器降压起动的问题。 例 1:星形 - 三角形减压起动是降低了定子线电压还是降低了定子线电压?自偶减压起动 呢? 答:前者是降低了定子相电压,没有降低线电压,后者是降低了定子线电压

21、,使得相电压也 随之降低。 4 其它 (二)。计算题:至少会作以下 2 类题目。 1关于电动机的额定数据的计算。 例 1:一台 4 个磁极的三相异步电动机,定子电压为 380V,频率为 50 Hz,三角形联结。在 负载转矩 TL = 133 N?m 时,定子线电流为 47.5 A,总损耗为 5 kW,转速为 1 440r/min。 求:(1)同步转速;(2)转差率;(3)功率因数;(4)效率。 解:(1)由题目知 p2 ,所以 (2) (3) (4) 2关于能否采用直接起动、星形一三角形起动、自耦变压器降压起动的题目。 例 1:某三相异步电动机,PN30 kW,UN380 V,三角形联结,IN

22、63 A,nN740 r/min, KS1.8,KI6,TL0.9 TN,由 SN = 200 KV ? A 的三相变压器供电。电动机起动时, 要求从变压器取用的电流不得超过变压器的额定电流。试问:(1)能否直接起动?(2)能 否星三角起动?(3)能否选用 KA0.8 的自耦变压器起动? 答:(1) 变压器的额定电流为 虽然 但由于 ,故不可以直接起动。 (2) 由于 ,故不可以采用星一三角起动。 (3) 从变压器取用的电流为: 由于 , ,故可以选用 KA0.8 的自耦变压器起动。 第 7 章电气控制电路复习指导 一复习内容: 1 熟悉电气控制电路中常用控制电器的结构、工作原理。包括刀开关、

23、空气开关、行程开 关、熔断器、按钮、交流接触器、中间继电器、时间继电器等。 2 必须理解、掌握并能默写(画)出异步电动机起停控制电路和正反转控制电路,这是本 章的核心内容,也是能分析其它控制电路的基础。 3 理解电气控制电路中的各种保护环节。包括短路保护、过载保护、失压保护、零压保护、 互锁(联锁)保护等。 4 理解电气控制电路中的其它控制功能。例:点动控制、长动控制、自锁控制、顺序控制、 时间控制、行程控制等。 二考试例题: 1 画出异步电动机直接起动的控制电路,要求具有短路保护、过载保护、失压保护、零压 保护功能。 2 画出异步电动机直接起动的控制电路,要求具有短路保护、过载保护、失压保护

24、、零压 保护功能。并能进行点动控制和长动控制。 3 画出异步电动机正反转控制电路,要求具有短路保护、过载保护、失压保护、零压保护、 联锁保护功能。 4 改错题。要求熟悉电气控制电路的功能和各种控制电器的符号。 5 能分析和设计简单的顺序控制电路。 如两台电动机按一定的顺序起动或停止的控制电路。 6 能分析和设计简单的行程控制电路。如实现自动往返的控制电路。 由于本章学时很少(只有 4 学时),讲的内容不是很多,在整个电工学课程(共十几章,每 章都有题)中所占比例不是很大,一般不会出难题和大题,前 4 个题应重点掌握。 第 8 章 半导体器件复习指导 本章复习的重点是概念题、作图题和判断题。 一

25、概念题 1关于半导体材料的性质 例 1:半导体材料有哪些性质?答:光敏特性、热敏特性、掺杂特性。 例 2:P 型半导体中,( )是多数载流子?( )是少数载流子?答:空穴、自由电子。 例 3:N 型半导体中,( )是多数载流子?( )是少数载流子?答:自由电子、空穴。 2关于关于 PN 结的性质 例 1:PN 结加正向电压时,P 区接电源的( )极,N 区接电源的( )极。答:正、负。 例 2:PN 结加反向电压时,P 区接电源的( )极,N 区接电源的( )极。答:负、正。 3关于二极管的性质 例 1: 硅二极管的导通电压是( )伏, 锗二极管的导通电压是( )伏?答: 0.7V、 0.3V

26、。 例 2: 硅二极管的死区电压是( )伏, 锗二极管的死区电压是( )伏?答: 0.5V、 0.2V。 例 3:二极管的最高反向工作电压是否等于反向击穿电压?答:不相等,约为 1/2 到 2/3。 4关于晶闸管的性质 例 1:晶闸管的导通条件是什么?答:阳极和控制极都加正向电压。 二作图题和判断题 1关于二极管的题目,一般要用理想二极管来判断。 例 1:输入电压是交流电压,画出输出电压和波形。 例 2:上题中,输入电压改为直流电压,求输出电压的大小。改变二极管和电阻的位置、改 变二极管的方向、改变电源电压的大小,上题可变成多个题目。 例 3:A、B 端的电位不同,求 F 电位。 2关于稳压二

27、极管的题目 要了解稳压管的几种工作状态 稳压管加反向电压,且反向电压大于稳压值,稳压管的电压等于稳压值。 稳压管加反向电压,且反向电压小于稳压值,稳压管不导通。 稳压管加正向电压,稳压管导通,导通电压很小,约 0.60.7V。 3关于三极管的三种工作状态。 放大状态:发射结正向偏置、集电结反向偏置。公式 成立。 饱和状态:发射结正向偏置、集电结正向偏置。 UCE 约为 0.2 一 0.3V 集电极电流等于集电极饱和电流 ICS, 截止状态:发射结反向偏置、集电结反向偏置。 UCE 等于电源电压 ;集电极电流为零 IC=0。 第 11 章 直流稳压电源复习指导 一 理解并记住整流电路的 16 个

28、基本公式 1 单相半波整流电路 (1)输出电压的大小用平均值来表示 (2)输出电流的平均值 (3)通过二极管的电流平均值 (4)二极管承受反向电压的最大值 2 单相桥式整流电路 (1)输出电压的大小用平均值来表示 (2)输出电流的平均值 (3)通过二极管的电流平均值 (4)二极管承受反向电压的最大值 3 单相半波可控整流电路 (1)输出电压的大小用平均值来表示 (2)输出电流的平均值 (3)通过晶闸管的电流平均值 (4)晶闸管承受正反向电压的最大值 4 单相桥式半控整流电路 (1)输出电压的大小用平均值来表示 (2)输出电流的平均值 (3)通过晶闸管和二极管的电流平均值 (4)晶闸管承受正反向电压的最大值 二 整流电路加电容滤波后的计算公式 1 滤波电容的选择公式 单相半波整流电路 单相桥式整流电路 2 输出电压 U0 的值 三 单相桥式整流电路中二极管和电容的故障分析 1 某二极管断路:电路变为单相半波整流电路。 2 某二极管短路:造成电源短路。 3 某二极管接反:造成电源短路。 4 滤波电容开路: 5 负载开路: 四 整流电路的例题 五其它概念 1可控整流电路中控制角和导通角的关系:+=180。 2滤波电容的极性。 本章考试内容一般以计算题为主,上面提到的许多公式应记住并能应用。

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