高压进网电工理论知识-电与电路的基本概念.ppt

1、第一讲第一讲电与电路的基本概念电与电路的基本概念一、电的概念一、电的概念电是一种特殊的能量，称为电是一种特殊的能量，称为“电能电能” 电荷的抵消电荷的抵消/ /定向移动；定向移动；电力系统提供的电能是一种商品；电力系统提供的电能是一种商品；二、电路二、电路什么是电路？什么是电路？ 电路是由元器件（电气设备电路是由元器件（电气设备/ /元件）按照预定目标组合起元件）按照预定目标组合起来的，电流所流经的通路；来的，电流所流经的通路；电路的作用：信号传递与处理、能量的传输与转换；电路的作用：信号传递与处理、能量的传输与转换；10BASE-T wall plate导线导线电池电池开关开关灯泡灯泡电路图

2、电路图实际电路实际电路 vs.vs.电路模型电路模型 二、电路二、电路几个基本物理量：几个基本物理量： 电流（电流强度）；电流（电流强度）； 如何判断电流正方向？如何判断电流正方向？ 电压：电位差；电压：电位差；负载：把电能转换成为其他形式的能的装置；负载：把电能转换成为其他形式的能的装置；电能（电功）：电源与负载之间所转换的能量；电能（电功）：电源与负载之间所转换的能量；电功率：单位时间内产生电功率：单位时间内产生/ /消耗的电能；消耗的电能；二、电路二、电路几种基本的电路元件：几种基本的电路元件： 电源：将其他形式的能转换成电能的元件。电源：将其他形式的能转换成电能的元件。例如：电池、发电

3、机等例如：电池、发电机等电源分为电源分为 电压源和电流源；（表示符号？）电压源和电流源；（表示符号？）理想电源和实际电源；理想电源和实际电源； 独立电源和受控电源；独立电源和受控电源；二、电路二、电路几种基本的电路元件：几种基本的电路元件： 电阻：表示消耗电能的元件，电阻：表示消耗电能的元件，R R（ ）或者）或者 G G（S S）色标的读法？色标的读法？ ui伏安特性伏安特性 二、电路二、电路几种基本的电路元件：几种基本的电路元件： 电感：电感：把金属导线绕在一骨架上构成一实际电感器，当把金属导线绕在一骨架上构成一实际电感器，当电流通过线圈时，将产生磁通，是一种储存磁场能量的电流通过线圈时，

4、将产生磁通，是一种储存磁场能量的部件。部件。表示产生磁场，储存磁场能量的元件，表示产生磁场，储存磁场能量的元件，L L（H H）伏安关系伏安关系 i +-u tdtdiLtddtu )( )( 在实际应用当中，往往在实际应用当中，往往将电机中的线圈看作感将电机中的线圈看作感性元件性元件 二、电路二、电路几种负载类型：几种负载类型： 电容：在外电源作用下，电容：在外电源作用下，两极板上分别带上等量异号电两极板上分别带上等量异号电荷，撤去电源，板上电荷仍可长久地集聚下去，是一种荷，撤去电源，板上电荷仍可长久地集聚下去，是一种储存电场能量的部件。储存电场能量的部件。表示产生电场，储存电场能量的表示产

5、生电场，储存电场能量的元件，元件，C C（F F）电力电容器配有专用的充电、放电设备电力电容器配有专用的充电、放电设备 _q+q 伏安关系伏安关系 三、电气设备的额定值三、电气设备的额定值是制造厂为了使产品能在给定的工是制造厂为了使产品能在给定的工作条件下正常运行而规定的正常容许值。作条件下正常运行而规定的正常容许值。额定值有额定电压额定值有额定电压UN与额定电流与额定电流IN或额或额定功率定功率PN 。必须注意的是，电气设备或。必须注意的是，电气设备或元件的电压、电流和功率的实际值不一定元件的电压、电流和功率的实际值不一定等于它们的额定值。等于它们的额定值。四、电路的工作状态四、电路的工作状

6、态1、负载状态、负载状态RRUI0SIRU 0SIRUUPPPEP=UI：电源输出的功率电源输出的功率PS=USI：电源产生的功率电源产生的功率P=I2R0：内阻消耗的功率内阻消耗的功率I +US R0Rabcd+U2、空载状态、空载状态00S0CPUUUI3、短路状态、短路状态02E0SSC00RIPPPRUIIUI +US R0SRabcd+UI +US R0Rabcd+U例：设图示电路中的电源额定功率例：设图示电路中的电源额定功率PN=22kW ，额定电压，额定电压UN=220V，内阻，内阻R0=0.2，R为可为可调节的负载电阻。求：调节的负载电阻。求：（1）电源的额定电流）电源的额定电

7、流IN；（2）电源开路电压电源开路电压U0C；（3）电源在额定工作情况下的负载电阻电源在额定工作情况下的负载电阻RN；（4）负载发生短路时的短路电流负载发生短路时的短路电流ISC。 +US R0SRI+U解：解：(1)电源的额定电流为：电源的额定电流为：(2)电源开路电压为：电源开路电压为：(3)电源在额定状态时的负载电阻为：电源在额定状态时的负载电阻为：(4)短路电流为：短路电流为： +US R0SRI+UA10022010223NNNUPIV2401002 . 02200NNS0CRIUUU2 . 2100220NNNIURA12002 . 02400SSCRUI五、电路的基本定律五、电路

8、的基本定律欧姆定律：欧姆定律：欧姆定律适用于直流电路中的电阻，用于确定电阻的伏欧姆定律适用于直流电路中的电阻，用于确定电阻的伏安关系。安关系。基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律 ( ( KCL ) )和基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电压定律( ( KVL ) )。它反。它反映了电路中所有支路电压和电流所遵循的基本映了电路中所有支路电压和电流所遵循的基本规律，是分析集总参数电路的基本定律。规律，是分析集总参数电路的基本定律。基尔基尔霍夫定律与元件特性构成了电路分析的基础。霍夫定律与元件特性构成了电路分析的基础。基尔霍夫定律（基尔霍夫定律（KirchhoffKirchho

9、ffs Lawss Laws）：）：几个名词几个名词电路中通过同一电流的分支。电路中通过同一电流的分支。(b)三条或三条以上支路的连接点三条或三条以上支路的连接点 ( n )b=3n=2（1）支路）支路 (branch)电路中每一个两端元件就叫一条支路电路中每一个两端元件就叫一条支路ab+_R1uS1+_uS2R2R3i3i2i1(2) 节点节点 (node)由支路组成的闭合路径。由支路组成的闭合路径。( ( l ) )两节点间的一条通路。由支路构成。两节点间的一条通路。由支路构成。内部不含任何支路的回路称网孔。内部不含任何支路的回路称网孔。l=3+_R1uS1+_uS2R2R3123(3)

10、(3) 路径路径(path)(path)(4) (4) 回路回路(loop)(loop)(5) (5) 网孔网孔(mesh)(mesh)网孔是回路，但回路不一定是网孔网孔是回路，但回路不一定是网孔基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律 (KCL)(KCL)令流令流出出为为“+ +”，流，流入入为为“”，有：，有：例例 在集总参数电路中，任意时刻，对任意结点流出或流入该在集总参数电路中，任意时刻，对任意结点流出或流入该结点电流的代数和等于零。结点电流的代数和等于零。 mkti10)(流进的电流进的电流等于流流等于流出的电流出的电流 出出入入iior 4i2i3i1i5i54321iiiii 05432

11、1 iiiiiI4=?+-10V335-3A4AI4ABCI1I2I3I5对结点对结点B对结点对结点CA154354III543IIIAI25101213IIIA5) 3(2321III（2 2）选定回路绕行方向，）选定回路绕行方向， 顺时针或逆时针顺时针或逆时针. .参考参考方向与之一致电压取方向与之一致电压取“”U1US1+U2+U3+U4+US4= 0基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律 (KVL)(KVL) 在在集总参数电路中，任一时刻，集总参数电路中，任一时刻，沿任一闭合路径绕沿任一闭合路径绕行，各支路电压的代数和等于零行，各支路电压的代数和等于零。 mktu10)(I1+US1R1I4

12、_+US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4（1 1）标定各元件电压参考方向）标定各元件电压参考方向 升升降降uuor +U3 +US I3I12R1R2I2+ U +U1+U2已知已知U1=5V， U3=3V，I=2A ，求，求U2、I2、R1、R2和和US。解：解：I2=U32=32=1.5AU2= U1U3=53=2VR2=U2I2 =21.5=1.33I1=II2=21.5=0.5AR1=U1I1 =50.5=10US= UU1=235=11V六、简单直流电阻电路分析六、简单直流电阻电路分析简单电路就是可以利用电阻串、并联方法简单电路就是可以利用电阻串、并联方法进行分析的电路。应用

13、这种方法对电路进进行分析的电路。应用这种方法对电路进行分析时，先利用电阻串、并联公式求出行分析时，先利用电阻串、并联公式求出该电路的总电阻，然后根据欧姆定律求出该电路的总电阻，然后根据欧姆定律求出总电流，最后利用分压公式或分流公式计总电流，最后利用分压公式或分流公式计算出各个电阻的电压或电流。算出各个电阻的电压或电流。nRRRR21n个电阻串联可等效为一个电阻个电阻串联可等效为一个电阻IR1+UR2RnRI+U+U1+U2+Un分压公式分压公式URRIRUkkk两个电阻串联时两个电阻串联时URRRU2111URRRU2122R1I+UR2+U1+U2n个电阻并联可等效为一个电阻个电阻并联可等效

14、为一个电阻nRRRR111121I1 I2 InR1I+UR2RnRI+U分流公式分流公式两个电阻并联时两个电阻并联时IRRRUIkkkIRRRI2121IRRRI2112I1 I2R1I+UR2求解串、并联电路的一般步骤：求解串、并联电路的一般步骤：（1） 求出等效电阻（电导）；求出等效电阻（电导）；（2）应用欧姆定律求出总电压或总电流；）应用欧姆定律求出总电压或总电流；（3）应用欧姆定律或分压、分流公式求各电阻上的电流和电压）应用欧姆定律或分压、分流公式求各电阻上的电流和电压以上的关键在于识别各电阻的串联、并联关系！以上的关键在于识别各电阻的串联、并联关系！例例6 6 1515 5 5 5

15、 5 d dc cb ba a求求: Rab , Rcd 1261555/)(abR 45515/)(cdR等效电阻针对电路的某两等效电阻针对电路的某两端而言，否则无意义。端而言，否则无意义。ROROCBADCADBY- bcRaRcRba简记方法：简记方法： RR 相相邻邻电电阻阻乘乘积积或或YYGG 相相邻邻电电导导乘乘积积 变变YY变变 Y- bcRaRcRbabaccbbacaaaccbbabccccbbaabRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRa cabcabbccaccabcababbcbcabcabcaabaRRRRRRRRRRRRRRRRRR 说明：说明：七、电路定

16、理七、电路定理电路分析中的网络定理是分析电路模型的电路分析中的网络定理是分析电路模型的重要工具，与前边所介绍的电路定律结合重要工具，与前边所介绍的电路定律结合到一起对直流电阻电路进行分析。到一起对直流电阻电路进行分析。同样适用于正弦交流电路。同样适用于正弦交流电路。1. 叠加定理叠加定理在线性电路中，任一支路的电流在线性电路中，任一支路的电流( (或电或电压压) )可以看成是电路中每一个独立电源单可以看成是电路中每一个独立电源单独作用于电路时，在该支路产生的电流独作用于电路时，在该支路产生的电流( (或电压或电压) )的代数和。的代数和。R1is1R2us2R3us3i2i3+1三个电源共同作

17、用三个电源共同作用R1is1R2R31)(12i)(13iis1单独作用单独作用=1. 1. 叠加定理只适用于线性电路。叠加定理只适用于线性电路。2. 2. 一个电源作用，其余电源为零一个电源作用，其余电源为零电压源为零电压源为零短路。短路。电流源为零电流源为零开路。开路。几点说明：几点说明：+ +us2单独作用单独作用us3单独作用单独作用+ +R1R2us2R3+1)(23i)(22iR1R2us3R3+1)(32i)(33i3. 3. 功率不能叠加功率不能叠加( (功率为电压和电流的乘积，为电源的功率为电压和电流的乘积，为电源的二次函数二次函数) )。工程实际中，常常碰到只需研究某一支路

18、的电工程实际中，常常碰到只需研究某一支路的电压、电流或功率的问题。对所研究的支路来说，电压、电流或功率的问题。对所研究的支路来说，电路的其余部分就成为一个有源二端网络，可等效变路的其余部分就成为一个有源二端网络，可等效变换为较简单的含源支路换为较简单的含源支路( (电压源与电阻串联或电流电压源与电阻串联或电流源与源与电阻并联支路电阻并联支路), 使分析和计算简化。戴维宁定使分析和计算简化。戴维宁定理和诺顿定理正是给出了等效含源支路及其计算方理和诺顿定理正是给出了等效含源支路及其计算方法。法。2、戴维南定理和诺顿定理、戴维南定理和诺顿定理任何一个线性含源一端口网络，对外电路来说，总任何一个线性含

19、源一端口网络，对外电路来说，总可以用一个电压源和电阻的串联组合来等效置换；此电可以用一个电压源和电阻的串联组合来等效置换；此电压源的电压等于外电路断开时端口处的开路电压压源的电压等于外电路断开时端口处的开路电压uoc，而，而电阻等于一端口的输入电阻（或等效电阻电阻等于一端口的输入电阻（或等效电阻Req）。）。AabiuiabReqUoc+- -u戴维南定理戴维南定理(1) 开路电压开路电压Uoc 的计算的计算 等效电阻为将一端口网络内部独立电源全部置零等效电阻为将一端口网络内部独立电源全部置零( (电压源电压源短路，电流源开路短路，电流源开路) )后，所得无源一端口网络的输入电阻。后，所得无源

20、一端口网络的输入电阻。常用下列方法计算：常用下列方法计算：（2）等效电阻的计算）等效电阻的计算 戴维宁等效电路中电压源电压等于将外电路断开时的开戴维宁等效电路中电压源电压等于将外电路断开时的开路电压路电压Uoc，电压源方向与所求开路电压方向有关。计算，电压源方向与所求开路电压方向有关。计算Uoc的方法视电路形式选择前面学过的任意方法，使易于计的方法视电路形式选择前面学过的任意方法，使易于计算。算。23方法更有一般性。方法更有一般性。 当网络内部不含有受控源时可采用电阻串并联和当网络内部不含有受控源时可采用电阻串并联和Y 互换的方法计算等效电阻；互换的方法计算等效电阻；1短路电流法。短路电流法。

21、3外加电源法（加压求流）。外加电源法（加压求流）。2abPi+uReqiuReq iSCUocab+ReqscoceqiuR 任何一个含源线性一端口电路，对外电路来说，可以任何一个含源线性一端口电路，对外电路来说，可以用一个电流源和电导用一个电流源和电导( (电阻电阻) )的并联组合来等效置换；电流的并联组合来等效置换；电流源的电流等于该一端口的短路电流，而电导源的电流等于该一端口的短路电流，而电导( (电阻电阻) )等于把等于把该一端口的全部独立电源置零后的输入电导该一端口的全部独立电源置零后的输入电导( (电阻电阻) )。诺顿等效电路可由戴维宁等效电路经电源等效诺顿等效电路可由戴维宁等效电路经电源等效变换得到。诺顿定理和戴维宁定理统称为等效电源定变换得到。诺顿定理和戴维宁定理统称为等效电源定理（等效发电机定理）。理（等效发电机定理）。AababGeq(Req)Isc诺顿定理诺顿定理