1、2019年7月1内容及要求内容及要求：电场与磁场电路分析方法电机及拖动基础电子技术参考书：电工学上、下册（第五版参考书：电工学上、下册（第五版 或：第六版）或：第六版）秦曾煌编 高等教育出版社2第一节、电场与磁场-（物理学中基本电磁规律）库仑定律 电磁感应定律 安培定律 电磁感应定律3第一节、电场与磁场-（物理学基础）库仑定律 两个静止的点电荷在真空或空气中 相互作用的规律。电场强度 反映电场“力”的性质的物理量。12312211231221122141rrqqkrrqqFForrqqFEoo344第一节、电场与磁场-（物理学基础）安培力 磁场中载流导体受到磁场力的作用规律。长直导线在匀强磁场
2、中的受力为：电磁感应定律 变化的磁场作用于导体时，在导体中产生的感应电动势LIBF dtdN524rqoorq24qro2424rqo（2019、99）以点电荷 q 所在点为球心,距点电荷 q的距离为 r 处的电场强度 E 等于:(A)(B)(C)(D)6第二节 电路的基本概念和基本定律基本元件：基本元件：有源源件 无源元件基本定律：基本定律：欧姆定律基尔霍夫定律基本定理：基本定理：叠加原理戴维南定理7一、电路的作用和基本物理量一、电路的作用和基本物理量、电路的作用电路的作用 1、功能：、功能：A 传输能量传输能量 B 分配信息分配信息 2、结构：、结构：A 电源电源 B 负载负载 C 中间环
3、节中间环节 aE+-bIUabRORL(二二)电路的基本物理量电路的基本物理量 电流电流 i，电压与电位差电压与电位差 Uab=Ua-Ub电功率电功率 p8(1)在解题前先在解题前先设定一个正方向设定一个正方向，作为参考方向；，作为参考方向；(3)根据计算结果根据计算结果确定实际方向确定实际方向：若计算结果为若计算结果为正正，则实际方向与假设方向，则实际方向与假设方向一致一致；若计算结果为若计算结果为负负，则实际方向与假设方向，则实际方向与假设方向相反相反。(2)(2)根据电路的定律、定理，根据电路的定律、定理，列出方程；并进行计算列出方程；并进行计算。E1ABRE2IR两点注意：两点注意：9
4、aIRUb功率的概念功率的概念：设电路中任意两点间的电压为设电路中任意两点间的电压为 U，流入此部分，流入此部分电路的电流为电路的电流为 I，则这部分电路消耗的功率为则这部分电路消耗的功率为:W IUP功率有正负！功率有正负！如果如果U I方向不一方向不一致结果如何？致结果如何？10 在在 U、I 正正方向选择一致的前提下：方向选择一致的前提下：IRUab“吸收功率吸收功率”（负载）（负载）“发出功率发出功率”（电源）（电源）若若 P=UI 0若若 P=UI 0P（吸收）（吸收）=P（发出）（发出）aE+-bIUabRORL11二、基本电路元件二、基本电路元件、电源元件、电源元件 1、电压源：
5、、电压源：2、电流源：、电流源：3、两种电源的等效变换、两种电源的等效变换、负载元件（略）、负载元件（略）aE+-bIUabRORL121.1.电压源电压源oIREUI+-URoEIUERo越大越大斜率越大斜率越大特点特点：(1）输出电）输出电压不变，其值恒等于电动势。压不变，其值恒等于电动势。即即 Uab E；（2）电源中的电流由外电路决定。）电源中的电流由外电路决定。理想电压源理想电压源 （恒压源）（恒压源）:Ro=0 时的电压源时的电压源.13恒压源中的电流由外电路决定恒压源中的电流由外电路决定设设:E=10V当当R1 、R2 同时接入时：同时接入时：I=10AIE+_abUabR22
6、例例 当当R1接入时接入时：I=5A则：则：2 R114oabSRUII2.2.电流源电流源bISRoaUabIIsUabI伏安特性伏安特性 电流源模型电流源模型Ro理想电流源（理想电流源（恒流源恒流源):):RS=时的电流源时的电流源.（1）输出电流不变，其值恒等于电流源电流）输出电流不变，其值恒等于电流源电流 IS；（2）输出电压由外电路决定。）输出电压由外电路决定。15恒流源两端电压由外电路决定恒流源两端电压由外电路决定IUIsR设设:IS=1 A R=10 时，时，U=10 V R=1 时，时，U=1 V则则:例例16ooosRRREIRRRIEooosaE+-bIUabRO电压源电压
7、源电流源电流源UabROIsabI 注意：电流源的正方向与电动势的正方向一致。注意：电流源的正方向与电动势的正方向一致。例题 3、两种电源的等效变换、两种电源的等效变换 1718三三、电路的工作状态、电路的工作状态开路短路有载开路短路有载aE+-bIUabRORLuabiI短路短路开路开路RLI19E112VE26VR110ohmR220ohmR351kohm四、四、电路的基本定律电路的基本定律1 1、电流定律、电流定律KCLKCL2、电压定律、电压定律KVLKVL3、欧姆定律欧姆定律 I=00UIRU 202019、100.图示电路U=12V、UE=10V,R=0.4k.则电流I等于多少?(
8、A)0.055 A(B)0.03 A(C)0.025 A(D)0.005A21例：图示电路，S断开后，A点电位VAo；S闭合后，A点电位Uas分别是（a）-4v,3.6v（b）6v,0v（c）4v,-2.4v（d）-4v,2.4v 22第三节 、叠加原理、叠加原理、戴维南定理、戴维南定理注意：应用于线性电路。注意：应用于线性电路。独立电源和线性元件构成的电路独立电源和线性元件构成的电路23一迭加定理一迭加定理 在多个电源同时作用的在多个电源同时作用的(电路参数不随电压、电路参数不随电压、电流的变化而改变电流的变化而改变)中，任何支路的电流或任意两点间中，任何支路的电流或任意两点间的电压，都是各
9、个电源单独作用时所得结果的的电压，都是各个电源单独作用时所得结果的。+原电路原电路BI2I1AR1E1R2E2I3R3+_+_E2单独作用单独作用BI2R1I1R2AE2I3R3+_E1单独作用单独作用BAI2I1E1R1R2I3R3+_24例8：25(二二)戴维南定理戴维南定理注意：注意：“等效等效”是指对端口外等效是指对端口外等效概念概念：有源二端网络用电压源模型等效。有源二端网络用电压源模型等效。有源有源二端网络二端网络REdRd+_R26 R12ohmR02ohmRL7ohmR22ohmIs2AES16VI16AEs6VR01ohmR21kohmR12ohmR02ohmRL7ohmR2
10、2ohmIs2AES16VI16A例9：272019、101.叠加原理只适用于分析下列哪项的电压、电流问题?(A)无源电路(B)线性电路(C)非线性电路(D)不含也惑、电容元件的电路28第四节正弦交流电路的解题方法一、正弦交流电路的三要素表示法、正弦交流电的三要素、正弦量的表示法二、单相交流电路纯R、L、C电路RLC串联电路分析 R10ohmL1mHC1uFUs220V155.56V_rms50Hz0Deg29例例幅度：幅度：A707.021A 1IImAti301000sin已知：已知：Hz159210002rad/s 1000 f频率：频率：30 初相位：初相位：30波形图波形图瞬时值瞬时
11、值相量图相量图复数复数符号法符号法UIUeUjbaUjtUum sin TmIt i31单一参数正弦交流电路的分析计算小结单一参数正弦交流电路的分析计算小结电路电路参数参数电路图电路图（正方向）（正方向）复数复数阻抗阻抗电压、电流关系电压、电流关系瞬时值瞬时值有效值有效值相量图相量图相量式相量式功率功率有功功率有功功率 无功功率无功功率RiuiRuR设设则则tUusin2tIisin2IRU RIUUIu、i 同相同相LiudtdiLu CiudtduCi LjjXLcjCjjXC11设设则则tIisin2)90sin(2tLIuLXIXULLUIu领先领先 i 90LjXIU设设则则tIis
12、in2)90sin(12tCIuCXIXUCC1UIu落后落后i 90CjXIUUI000LXIUI2CXIUI2基本基本关系关系32CUULUIRUCLUURLCRULUCUIUZIUCLRUUUUCLCLXXjRIjXIjXIRI33关于复数阻抗关于复数阻抗 Z Z 的讨论的讨论iuiuIUZIUIUZZIU由复数形式的欧姆定律由复数形式的欧姆定律可得：可得：结论：结论：的模为电路总电压和总电流有效值之比，的模为电路总电压和总电流有效值之比，而而的幅角则为的幅角则为总电压和总电流的相位差。总电压和总电流的相位差。iuIUZ-Z和总电流、总电压的关系和总电流、总电压的关系3435A24.22
13、122019、102.图示电路,正弦电流i2的有效值I2=lA.电流i3的有效值I3=2A,因此电流I1的有效值I1.等于多少?(A).(B).1+2=3A(C).2-l=lA(D).不能确定362019、103.图示电路,u=141sin(314t-30)V,i=14.lsin(314t-60)A,这个电路的有功功率P等于多少?(A).500w(B).866W(C).l000W(D).1988W37三、三相交流电路三、三相交流电路30 3plUUlU pU-为相电压为相电压 -为线电压为线电压在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为V380
14、 V220lPUU、CeceBeACBNAeABuBCuCAu、三相电源：、三相电源：38负载负载 形接法形接法PlPlUUII303对称负载下：对称负载下：负载负载Y Y形接法形接法303PlPlUUIIACBZZZACB NZZZ、三相负载：、三相负载：39BiAiACBNZAZBZCNiCiANiCNiBNiCeceBeAe负载星形接法时的一般计算方法负载星形接法时的一般计算方法解题思路解题思路：一般线电压一般线电压 为已知，然后根据相电压和负载求为已知，然后根据相电压和负载求电流。电流。lulilupupiZUp4041第五节 电路的暂态过程、电路的响应电路的响应、换路定则换路定则、求
15、解一阶电路的三要素法、求解一阶电路的三要素法 RCtCCCCCCeuuuuutu)()0()()(teffftf)()0()()()0()0(CCuu)0()0(LLii42434445l04.图示电路,换路前Uc(0-)=0.2U1,UR(0-)=0v,求：电路换路后Uc(0+)和UR(0+)分别为:(A).Uc(0+)=0.2U1,UR(0+)=0(B).Uc(0+)=0.2U1,UR(0+)=0.2U1(C).Uc(0+)=0.2U1,UR(0+)=0.8U1(D).Uc(0+)=0.2U1,UR(0+)=U1462019、104.图示电路,u=141sin(314t-30)V,i=14
16、.lsin(314t-60)A,这个电路的有功功率P等于多少?(A).500w(B).866W(C).l000W(D).1988W47第六节 变压器、电动机及继电接触控制电路一、磁路基础知识二、变压器三、电动机四、继电接触控制电路48磁路和电路的比较磁路和电路的比较磁磁路路电电路路磁通磁通R+_EI磁压降磁压降HL磁动势磁动势INF 电动势电动势电流电流电压降电压降UEIUIN一、磁路基础知识49励磁电流：励磁电流：在磁路中用来产生磁通的电流在磁路中用来产生磁通的电流励磁电流励磁电流直流直流 -直流磁路直流磁路 交流交流 -交流磁路交流磁路磁路分析磁路分析1、直流磁路、直流磁路2、交流磁路、交
17、流磁路s1ui50RUI IU1、直流磁路分析、直流磁路分析直流磁路的特点直流磁路的特点:直流电路中直流电路中REI E 固定固定I 随随 R 变化变化mR随随 变化变化 直流磁路中直流磁路中mRF F 固定固定 U一定一定I一定一定磁动势磁动势 F=IN 一定一定)(mRF 磁通和磁阻成反比磁通和磁阻成反比（线圈中没有反电动势）（线圈中没有反电动势）（R 为线圈的电阻）为线圈的电阻）51电路方程：电路方程：tNRieeuulRdd)()(一般情况下一般情况下 很小很小RutNudd交流激励交流激励 线圈中产生感应电势线圈中产生感应电势2、交流磁路的分析、交流磁路的分析：主磁通：主磁通：漏磁通
18、：漏磁通uLeei52假设假设tmsin则则tfNtNummcos2cos最大值最大值mmfNU2有效值有效值mmfN UU44.42tNudduLeei53mNfU44.4uLeeimRIN m一定时磁动势一定时磁动势 IN 随磁阻随磁阻 的变化而变化。的变化而变化。mR当外加电压当外加电压U、频率、频率 f 与与线圈匝数线圈匝数N一定时，一定时，便便确定下来。根据磁路欧姆确定下来。根据磁路欧姆定律定律 ，当，当 m 交流磁路的特点交流磁路的特点:交流磁路和电路中的恒流源类似交流磁路和电路中的恒流源类似mRF 固定固定F随随 变化变化mR交流磁路中：交流磁路中：交流电路中：交流电路中：RIU
19、S IS固定固定U 随随 R 变化变化54磁路特点RUI(U不变，不变，I不变）不变）mRIN mRIN(I 随随 Rm 变化）变化）fNUm44.4m（U不变时，不变时，基本不变基本不变）直流磁路直流磁路磁动势磁动势F恒定恒定交流磁路交流磁路磁通恒定磁通恒定（随随Rm变化）变化）IN55结论：改变匝数比，就能改变输出电压。结论：改变匝数比，就能改变输出电压。KNNEEUU2121201K为变比为变比1、原、副边电压关系、原、副边电压关系202uu 02i时时10i1u20u2i1e2e)44.4(11mNfU 二、变压器56KNNII11221结论：原、副边电流与匝数成反比结论：原、副边电流
20、与匝数成反比1102211NiNiNi空载励磁电流空载励磁电流 很小，可忽略很小，可忽略。即：。即：02211NINI2、原、副边电流关系、原、副边电流关系1i1u2u2iLR1N2N57（变阻抗）（变阻抗）1i1u2u2iLR1N2N3、原、副边阻抗关系、原、副边阻抗关系LLRKR222IURL从原边等效：从原边等效：KIKUIURL2211结论：变压器原边的等效负载，为副边所带负载乘以结论：变压器原边的等效负载，为副边所带负载乘以 变比的平方。变比的平方。222KIU2KRL582019-105.图示变压器,一次额定电压U1N=220V,一次额定电流I1N=llA,二次额定电压U2N=60
21、0V.该变压器二次额定电流I2N约为多少?(A).lA(B).4A(C).7A(D).11A593、三相异步机的起动方法：三、电动机1、三相异步机的运行原理：2、三相异步机的运行特性：60AXYCBZNSAiBiCimItAAXBYCZC分）转/(600pfn 1、三相异步机的运行原理：61三相异步电动机的同步转速（旋转磁场转速）“no”分）转/(600pfn 2p180分）转/(50011p360分）转/(0003极对数极对数每个电流周期每个电流周期磁场转过的空间角度磁场转过的空间角度同步转速同步转速)50(Hzf 0n3p120分）转/(000162电动机转速和旋转磁场转速的关系电动机转速
22、和旋转磁场转速的关系电动机转速电动机转速:n电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但但 异步异步电动机电动机0nn无转矩无转矩转子与旋转磁场间没有相对运动转子与旋转磁场间没有相对运动无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电流无转子电流提示提示：如果如果0nn 63 转差率转差率（s）的概念：）的概念：%10000nnns异步电机运行中异步电机运行中:%91s 转差率转差率 S 的大小反映了旋转磁场的转速的大小反映了旋转磁场的转速和电动机转速差与旋转磁场的转速的相对和电动机转速差与旋转磁场的转速的相对关系。即：关系。即
23、：电动机起动瞬间电动机起动瞬间:1 ,0sn（转差率最大）（转差率最大）64电磁转矩电磁转矩 T：转子中各载流导体在旋转磁场的作用下转子中各载流导体在旋转磁场的作用下,受到电磁力所形成的转距。受到电磁力所形成的转距。22cosIKTmT2、三相异步机的运行特性：21220222)(UsXRsRKT用电参数表示的用电参数表示的转矩公式转矩公式65三相电动机的机械特性三相电动机的机械特性)(Tfn 21220222)(UsXRsRKT根据转矩公式根据转矩公式Ts10n0Tn得特性曲线：得特性曲线：nT)(SfT 66三个重要转矩三个重要转矩n0TnNT额定转矩额定转矩 ：电机在额定电压下，以额电机
24、在额定电压下，以额定转速定转速 运行，输出额运行，输出额定功率定功率 时，电机转轴时，电机转轴上输出的转矩。上输出的转矩。NPNn(1)/()(9550602分转千瓦NNNNNnPnPT（牛顿（牛顿米）米）NTnN67 如果如果 电机将会电机将会因带不动负载而停转。因带不动负载而停转。maxTTL最大转矩最大转矩 ：(2)maxT电机带动最大负载的能力。电机带动最大负载的能力。n0TnmaxT求解求解0ST21220222)(UsXRsRKT2021max21XKUTmaxTT 202XRSSm68stT起动转矩起动转矩 ：(3)电机起动时的转矩。电机起动时的转矩。n0TnstT2122022
25、2)(UsXRsRKT0n1)(s 启动瞬间：启动瞬间：则则21220222)(UXRRKTstLstTT stT体现了电动机带载起动的能力。若体现了电动机带载起动的能力。若 电机能电机能起动，否则将起动不了。起动，否则将起动不了。TL69（1）直接起动。二三十千瓦以下的异步电动机一般直接起动。二三十千瓦以下的异步电动机一般 采用直接起动。采用直接起动。（2）降压起动。降压起动。Y 起动起动自耦降压起动自耦降压起动（3）转子串电阻起动。）转子串电阻起动。3、三相异步机的起动方法：70Y 起动：起动：正常正常运行运行lUAZBYXClI 起动起动ABCXYZlUlYIZUIllY33ZUIll设
26、：电机每相阻抗为设：电机每相阻抗为z31llYII71AZBYXC正常正常运行运行UPABCXYZ起动起动UPStstYTT31PPUU31（2）（1）仅适用于正常接法为三角形接法的电机。）仅适用于正常接法为三角形接法的电机。所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合)(2UTSTY 起动起动也时ststTI,。72定子定子线绕式转子线绕式转子起动时将适当的起动时将适当的R串入转子绕组中，起动后将串入转子绕组中，起动后将R短路。短路。12IIRRRR73M3ABC刀闸起隔离作用刀闸起隔离作用自保持自保持停止停止按钮按钮起动起动按钮按钮特点：特点：小电流控小电流
27、控 制大电流。制大电流。四、继电接触控制电路742019-106.三相交流异步电动机可带负载启动,也可空载启动。比较两种情况下,电动机启动电流Ist的大小：(A)有载空载(B).有载空载(C)两种情况下启功电流值相同(D)不好确定75KMSB2CM3ABCKMFUQSB1、电动机连续运行、电动机连续运行KM自保持自保持起动起动按钮按钮SB1停车停车按钮按钮76KMSB1KMSB2KHM3ABCKMFUQSKH电流成回路，电流成回路，只要接两相就可以了。只要接两相就可以了。2、异步机的直接起动、异步机的直接起动+过载保护过载保护发热发热元件元件热继电热继电器触头器触头77M3ABCKMFFUQS
28、KHKMRKMRKMRSBR 该电路必须先停车才能由正转该电路必须先停车才能由正转到反转或由反转到正转。到反转或由反转到正转。KMFKMFSB1SBFKH784、电机的正反转控制、电机的正反转控制 加互锁加互锁互锁作用互锁作用：正转时，：正转时，SBR不起作用；反转不起作用；反转 时，时，SBF不起作用。从而避免两触发器不起作用。从而避免两触发器 同时工作造成主回路短路。同时工作造成主回路短路。KMFSB1KMFSBFKHKMRKMRKMFKMRM3A BCKMFFUQ SKHKMRSBR互锁互锁79KMFKMFSB1SBFKHKMRKMRKMRKMFSBR电机的正反转控制电机的正反转控制双重互锁双重互锁KMRM3A BCKMFFUQSKH电器互锁电器互锁双保险双保险机械互锁（复合按钮）机械互锁（复合按钮）电器互锁（互锁触头）电器互锁（互锁触头）8081
