电工基础-高级工讲解课件.ppt

1、电工高级工培训电工高级工培训2010-32课程概述p 一门理论基础课一门理论基础课p 要具备一定的数学基础知识要具备一定的数学基础知识p 在考核中占在考核中占10%左右的比重左右的比重p 应用性：不是做理论研究，要与实际应用性：不是做理论研究，要与实际 相结合相结合p 灵活性：学会举一反三，一题多解灵活性：学会举一反三，一题多解p 简化性：电路是抽象出来的具体模简化性：电路是抽象出来的具体模 型，分析电路要抓主要特征型，分析电路要抓主要特征课程安排课程安排2010-34 序号序号内容内容1 1课题一课题一 简单直流电路分析与计算简单直流电路分析与计算一一 电位的计算电位的计算二二 电桥电路的分

2、析与计算电桥电路的分析与计算2 2课题二课题二 基尔霍夫定律基尔霍夫定律3 3课题三课题三 复杂直流电路的分析与计算复杂直流电路的分析与计算支路电流法支路电流法节点电压法节点电压法叠加定理叠加定理戴维南定理戴维南定理2010-35电路中电位的概念及计算电路中电位的概念及计算电位：电路中某点至参考点的电压，电位：电路中某点至参考点的电压，通常设参考通常设参考点的电位为零。点的电位为零。电位的概念电位的概念某点电位为正，说明该点电位比参考点高；某点电位为正，说明该点电位比参考点高；某点电位为负，说明该点电位比参考点低。某点电位为负，说明该点电位比参考点低。2010-36电路中电位的概念及计算电路中

3、电位的概念及计算电位的计算步骤电位的计算步骤:1选择零电位点。选择零电位点。2确定绕行路径。要从这点出发，通过一定的路径绕到确定绕行路径。要从这点出发，通过一定的路径绕到零电位点，该点的电位等于此路径上全部电压和电动势的零电位点，该点的电位等于此路径上全部电压和电动势的代数和。代数和。3计算回路中的电流，根据其方向确定电阻两端电压正计算回路中的电流，根据其方向确定电阻两端电压正负号。负号。路径方向与电阻上电流方向一致时电压为正，反之为负；路径方向与电阻上电流方向一致时电压为正，反之为负；路径方向与电动势方向相反时电动势为正，反之为负。路径方向与电动势方向相反时电动势为正，反之为负。4某点的电位

4、即等于此路径上各段电压的代数和。某点的电位即等于此路径上各段电压的代数和。2010-37)()()(011C1bVIREVIRVa方向，假定电流方向为顺时针参考点，例例：求：求a a点为参考点时，各点的电位点为参考点时，各点的电位解：解：练习1 2010-38引申引申：电压的计算：电压的计算p由电位求电压：在任意选择参考点后，分由电位求电压：在任意选择参考点后，分别求出两点的电位，根据电压为两点间的电别求出两点的电位，根据电压为两点间的电位差的关系，求出其两点间的电压。位差的关系，求出其两点间的电压。p分段法：把两点间的电压分成若干个小段分段法：把两点间的电压分成若干个小段进行计算，各小段电压

5、的代数和即为所求电进行计算，各小段电压的代数和即为所求电压。压。?acU 2010-39直流电桥电路直流电桥电路GERRR4R1R3ADBCII4I3I1IG组成组成:1.四个桥臂电阻四个桥臂电阻2.两条对角线两条对角线惠惠斯斯通通电电桥桥 2010-310电桥平衡电桥平衡:若在桥支路若在桥支路AB中没有电流即中没有电流即IG=0时，时，称为电桥平衡。称为电桥平衡。3241432142314231RRRRRRRRRIRIRIRIUUUURIURIURIURIUbababcacdbdabbcaacbdbada即，两式相除，直流电桥的平衡条件直流电桥的平衡条件:电桥对臂电阻的乘积相等电桥对臂电阻的

6、乘积相等 R1 R4=R2 R3 2010-311例例：如下图所示，：如下图所示，E=13VE=13V，R R1=10=10，R R2=3=3，R R3=20=20，R R4=6=6，R R5=10=10，求各支路电流。，求各支路电流。2010-312特点特点流过检流计的电流为零，检流计两端的电压为零流过检流计的电流为零，检流计两端的电压为零（即（即A=B）电桥电路主要应用是测量电阻电桥电路主要应用是测量电阻Rx(R4)，且测量精度高。，且测量精度高。321RRRRX比例臂比较臂21RR3R电桥电路平衡时，可电桥电路平衡时，可否化成简单电路进行分否化成简单电路进行分析计算？析计算？2010-3

7、13复杂直流电路的计算复杂直流电路的计算复杂直流电路的概念及基本物理量复杂直流电路的概念及基本物理量(支路、节点、回路、网孔支路、节点、回路、网孔)基尔霍夫定律（基尔霍夫定律（KVLKVL、KCLKCL）R1R6R4R2R5R3R7E1E3E22010-314节点电流定律：节点电流定律：在电路中的任一节点，流进节点的在电路中的任一节点，流进节点的电流之和恒等于流出该节点的电流之和。电流之和恒等于流出该节点的电流之和。KCL IKCL I入入=I=I出出例例：2010-315回路电压定律：回路电压定律：在电路任何闭合回路中，各电阻上在电路任何闭合回路中，各电阻上电压的代数和等于各个电动势的代数和

8、。电压的代数和等于各个电动势的代数和。KVL IR=EKVL IR=Ep电压及电动势正负的判断：电压及电动势正负的判断：绕行方向与电流方向一致时，则该电阻上的电压为正，方向相反时为负；绕行方向与电动势方向一致时，则该电动势为正，方向相反时为负。p通过比较“绕行方向与电流方向；绕行方向与电动势方向”。2010-316支路电流法：支路电流法：以支路电流为未知量、应用基尔霍夫以支路电流为未知量、应用基尔霍夫 定律（定律（KCLKCL、KVLKVL）列方程组求解。）列方程组求解。对上图电路对上图电路支支路数：路数：m=3 结点数：结点数：n=21 12 2ba+-E2R2+-R3R1E1I1I3I23

9、 3回路数回路数=3 单孔回路（网孔）单孔回路（网孔）=2若用支路电流法求各支路电流应列出三个方程若用支路电流法求各支路电流应列出三个方程2010-3171.1.确定支路数，并标出各支路电流的参考方向和回路绕行方向确定支路数，并标出各支路电流的参考方向和回路绕行方向;2.2.应用基尔霍夫电流定律应用基尔霍夫电流定律,列出节点电流方程列出节点电流方程.如果电路中有如果电路中有n n个个节点，只能列出节点，只能列出(n-1)(n-1)个独立的节点方程个独立的节点方程;3.3.假设回路绕行方向假设回路绕行方向,应用基尔霍夫电压定律列出不足的方程式应用基尔霍夫电压定律列出不足的方程式.电路中有多时网孔

10、电路中有多时网孔,就列出相应个电压方程式就列出相应个电压方程式;4.4.解解mm个联立方程，求解各支路电流个联立方程，求解各支路电流.对结点对结点 a a：例：例：1 12 2I1+I2I3=0对网孔对网孔1 1：对网孔对网孔2 2：I1 R1+I3 R3=E1I2 R2+I3 R3=E2支路电流法的解题步骤支路电流法的解题步骤:2010-318例例 已知已知E E1 1=12V=12V，E E2 2=6V=6V，R R1 1=R=R2 2=1=1，R R3 3=4=4，应，应用支路电流法求各支路电流。用支路电流法求各支路电流。R1R2R3I1I2I3E1E2ABCD练习32010-319节点

11、电压法：节点电压法：以节点电压为未知量，先求出节点电以节点电压为未知量，先求出节点电压，再根据基尔霍夫定律或欧姆定律求出各支路电压，再根据基尔霍夫定律或欧姆定律求出各支路电流。流。一般形式：GEGUAB)(正负确定原则正负确定原则：(1)(1)分母各项的符号均为正。分母各项的符号均为正。(2)(2)分子各项凡电动势的方向指向分子各项凡电动势的方向指向A A节点时取正号，节点时取正号，反之取负号。反之取负号。节点电压法解题步骤：节点电压法解题步骤：(1)(1)选定参考点和节点电压的方向。选定参考点和节点电压的方向。(2)(2)求出节点电压。求出节点电压。(3)(3)根据含源支路欧姆定律求出各支路

12、电流。根据含源支路欧姆定律求出各支路电流。2010-320叠加定理：叠加定理：在线性电路中，任一支路的电流或电压等于各个电源单独作用时，在此支路中所产生的电流或电压的代数和。线性电路线性电路：电路的参数不随外加电压及通过其中的电流而变化，即电压和电流成正比的电路，叫做线性电路。叠加定理只能计算电路中的电压或电流，而不能叠加定理只能计算电路中的电压或电流，而不能计算功率。计算功率。练习42010-321二端网络的概念二端网络的概念二端网络二端网络：任何具有两个出线端的部分电路。无源二端网络无源二端网络：二端网络中没有电源。有源二端网络有源二端网络：二端网络中含有电源。2010-3222010-3

13、23任何一个有源二端线性网络都可以用一个电动势任何一个有源二端线性网络都可以用一个电动势为为E E的理想电压源和内阻的理想电压源和内阻 R R0 0 串联的电源来等效代替。串联的电源来等效代替。戴维南定理戴维南定理2010-3242010-325求解步骤求解步骤：(1)把电路分成待求支路和含源二端网络两部分。把电路分成待求支路和含源二端网络两部分。(2)断开待求支路，求出含源二端网络开路电压断开待求支路，求出含源二端网络开路电压U0，即为等效电源的电动势即为等效电源的电动势E。(3)将网络内各电源置零将网络内各电源置零 (即将电压源短路，电流源即将电压源短路，电流源开路开路)，仅保留电源内阻，

14、求出网络两端的输入电阻，仅保留电源内阻，求出网络两端的输入电阻Rr，即为等效电源的内阻，即为等效电源的内阻R0。(4)画出含源二端网络的等效电路，然后接入待求支画出含源二端网络的等效电路，然后接入待求支路，则待求支路的电流为：路，则待求支路的电流为：0RREI+2010-327 序号序号内容内容1 1课题一课题一 同名端的判断同名端的判断2 2课题二课题二 磁路及磁路欧姆定律的应用磁路及磁路欧姆定律的应用2010-328 p掌握电磁的基本知识，会应用电磁感应定律进行同名端的判断；p掌握磁路欧姆定律的内容及应用。2010-329电与磁彼此相互联系又相互作用电与磁彼此相互联系又相互作用 复习：复习

15、：电磁的基本概念电磁的基本概念磁性、磁体、磁极、磁性、磁体、磁极、磁力、磁化、磁场、磁力、磁化、磁场、磁力线磁力线2010-330磁力线的特点：磁力线的特点：(1)(1)规定在磁体外部，磁力线由规定在磁体外部，磁力线由N N极指向极指向S S极；极；在磁体内部由在磁体内部由S S极指向极指向N N极。极。(2)(2)磁力线为闭合曲线。磁力线为闭合曲线。(3)(3)任何两条磁力线不会相交。任何两条磁力线不会相交。(4)(4)在曲线上任一点的切线方向就是小磁针在在曲线上任一点的切线方向就是小磁针在磁力作用下磁力作用下N N极指向极指向(即磁场方向即磁场方向)。(5)(5)磁力线疏密程度表示了磁场的

16、强弱，磁力磁力线疏密程度表示了磁场的强弱，磁力线越密，磁场越强，反之越弱。线越密，磁场越强，反之越弱。2010-331电磁电磁 导体或线圈通过电流可以产生磁场。用安培定则安培定则判断。2010-332 通电导体在磁场中受电磁力的作用，其运动方向的判断可用左手定则左手定则判断。电磁感应电磁感应 导体切割磁力线运动在导体产生感应电动势的现象，其方向可用右手定则、右手定则、楞次定律楞次定律判定。2010-3332010-334先电后力用左手；先力后电用右手。2010-335X X X X XX X X X XX X X X XX X X X XVVI.IVV判断感生电流判断感生电流I方向方向判断感生

17、电流判断感生电流I方向方向导体在磁场中运动，其感应电流导体在磁场中运动，其感应电流方向如图所示，判断速度方向如图所示，判断速度V方向方向导体在磁场中运动产生感导体在磁场中运动产生感应电流，应电流，判断磁场判断磁场B方向方向2010-336VVVVIB感B感B感B感III2010-337：感应电流产生的：感应电流产生的磁通磁通总是要总是要阻碍阻碍原有原有磁通量的磁通量的变化变化。即当线圈中的磁通量增加时，感应电流即当线圈中的磁通量增加时，感应电流就要产生与它方向相反的磁通去阻碍它的增就要产生与它方向相反的磁通去阻碍它的增加；当线圈中磁通减少时，感生电流就要产加；当线圈中磁通减少时，感生电流就要产

18、生和它方向相同的磁通去阻碍它的减少。生和它方向相同的磁通去阻碍它的减少。2010-338原感楞次定律的应用楞次定律的应用-判断方法：判断方法：1.先确定穿过线圈的原磁场方向；先确定穿过线圈的原磁场方向；2.判断穿过线圈的磁通量的增大还判断穿过线圈的磁通量的增大还是减少；是减少；3.由楞次定律确定感应电流的磁场由楞次定律确定感应电流的磁场方向；方向；4.由安培定则确定感应电流或感应由安培定则确定感应电流或感应电势的方向。电势的方向。2010-339自感电动势的判断减小（）（）增大自感自感 由于流过线圈本身的电流发生变化而引起回路中产生感生电动势的现象。2010-340互感互感：一个线圈的电流发生

19、变化在另一个线圈中：一个线圈的电流发生变化在另一个线圈中产生感生电动势的现象。产生感生电动势的现象。互感电动势互感电动势：由互感现象产生的感应电动势叫互：由互感现象产生的感应电动势叫互感电动势。感电动势。tMN1122iteM2-式中，M为互感系数，单位H。电流变化率。负号为其方向的反映，其方向可用楞次定律来负号为其方向的反映，其方向可用楞次定律来判断。判断。ti12010-341-+感感原原增大例：判断检流计指针偏转方向 将线圈看做电源端，流入的为负极，流出的为正极端。检流计偏转方向的判断用电流去敲打检流计的根部来判断检流计指针偏转的方向。2010-342互感线圈的同名端两线圈的同名端是这样

20、规定的：当两线圈的电流由同名端通入线圈时，所产生的互感磁通与自感磁通是相互增强的。2010-343在实际应用中，一般不画出磁耦合线圈的实际绕向，而只用电感符号画出，用符号“*”表示出它们的同名端，同名端的符号也可用“”表示。2010-344例：判断R上的电流方向 练习8+-+-2010-345磁场的基本物理量磁场的基本物理量表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。lIFB 各点磁感应强度大小相等，方向相同的磁场。特斯拉(T)，)/(1/112AmNmWbTGsT41012010-346与电流的方向之间符合右手螺旋定则。如图所示，左手定则判断载流导体的受力方向。2010-347穿过垂直于B方向的面

21、积S中的磁力线总数。如果不是均匀磁场，则取B的平均值。2010-348但当磁感应线通过给定曲面时，存在但当磁感应线通过给定曲面时，存在着两种可能的穿透方向，即从曲面的一侧穿入，另一着两种可能的穿透方向，即从曲面的一侧穿入，另一侧穿出，或反之。因此要规定参考方向。侧穿出，或反之。因此要规定参考方向。在数值上可以看成为与磁场方向垂直在数值上可以看成为与磁场方向垂直的单位面积所通过的磁通的单位面积所通过的磁通,故又称故又称。韦伯韦伯(Wb)(Wb)在工程上有时也用麦克斯在工程上有时也用麦克斯韦韦(Mx)(Mx)XMWb8101211mTWb2010-349介质中某点的磁感应强度 B 与介质 磁导率

22、之比。安培/米（A/m)BH 2010-350真空的磁导率为常数，用 0表示，有：表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质 的导磁能力。H/m10470-任一种物质的磁导率 和真空的磁导率0的比值。0r 亨/米（H/m）0BB HH0 2010-351 按物质的磁性来分，磁介质大体上可分为顺磁质、抗磁质、铁磁质三类。1r1r1r顺磁质抗磁质铁磁质物质的磁化2010-352在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材料做成一定形状的铁心。铁心的磁导率比周围空气或其它物质的磁导率高的多，磁通的绝大部分经过铁心形成磁通的绝大部分经过铁心形成闭合通路，磁通的闭合路径称为磁路。闭合通路，磁通的闭合路径称为磁路。+

23、NIfNSS直流电机的磁路直流电机的磁路交流接触器的磁路交流接触器的磁路磁路的概念磁路的概念2010-353磁路按照其结构的不同，可分为;分支磁路又可分为。2010-354设励磁线圈匝数为N，线圈中电流为I，铁心截面积为S，且处处相同，平均长度为l(即中心线长度).2010-355其磁场强度为：lNIH BSlNIHBmRFSlNISlNIHSBS 推导,因为SlRmH/1称为磁阻，表示磁路对磁通的阻碍作用，单位为NIF A称为磁通势，由其产生磁通；单位为安lS为磁路的平均长度；为磁路的截面积。2010-356气mmmRRRNI+212010-357磁路与电路的比较磁路与电路的比较2010-3

24、58磁路分析的特点磁路分析的特点(1)在处理电路时不涉及电场问题，在处理磁路时离不开磁场的概念。(2)在处理电路时一般可以不考虑漏电流，在处理磁路时一般都要考虑漏磁通。(3)磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。由于 不是常数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律不能直接用来计算，只能用于定性分析。(4)在电路中，当 E=0时，I=0；但在磁路中，由于有剩磁，当 F=0 时，不为零。练习92010-360 序号序号内内 容容1课题一课题一 正弦交流电路符号法的应用正弦交流电路符号法的应用2课题二课题二 串、并联谐振及其应用串、并联谐振及其应用3课题三课题三 RC电路的过渡过程电路的过渡过程4课

25、题四课题四 RL电路的过渡过程电路的过渡过程5课题六课题六 三相不对称负载的分析三相不对称负载的分析6课题七课题七 非正弦交流电的分析非正弦交流电的分析2010-361 p掌握交流电的四种表示方法，重点掌握符号法的应用；p了解串、并联谐振的特点及应用；p了解电路的过渡过程。2010-362三种纯电路三种纯电路2010-363RLC串联电路串联电路当CLXX时，0-iuui与同相，呈电阻性，发生谐振谐振。2010-364提高功率因数的方法提高功率因数的方法对于感性负载：采用对于感性负载：采用并联补偿法并联补偿法提高功率因数提高功率因数 2010-365 暂态过程有时也称为暂态过程有时也称为“过渡

26、过程过渡过程”。所。所谓谓暂态过程暂态过程，就是由一种稳定状态，就是由一种稳定状态(如飞如飞机起飞前的静止状态机起飞前的静止状态)变化到另一种稳定变化到另一种稳定状态状态(如飞机起飞后的飞行状态如飞机起飞后的飞行状态)必须经过必须经过的变化过程。的变化过程。这一变化过程发生的时间一般都是很短暂的，常称为“暂态”，但有时会产生很大的影响。2010-366 CRuEu-RuERuiCR-当S置于“a”时，电源就要向电容器充电 经过电阻的充电电流为:2010-367RERuiR)0(t=0t=0时，电容两端电压为时，电容两端电压为0 0，则，则 随着充电的进行，电容器极板上的电荷逐渐随着充电的进行，

27、电容器极板上的电荷逐渐增多，其两端电压逐渐升高，充电电流随之增多，其两端电压逐渐升高，充电电流随之减小，电压也增加的越来越慢。减小，电压也增加的越来越慢。最后当电容器两端电压上升到等于电源电压最后当电容器两端电压上升到等于电源电压E E时，充电电流下降到零，暂态过程结束，时，充电电流下降到零，暂态过程结束，电路处在稳定状态。电路处在稳定状态。2010-368CuiRC串联电路接通直流电源时，充电电压与充电电流随时间变化的曲线 2010-369CuRERuiR)0(放电开始的瞬间，具有最大值且等于放电前的电压E，此时放电电流最大，其值为Cui随着放电的继续，电容器上的电荷不断中和，电压逐渐下降，

28、放电电流也随之减小。放电完毕，电压和电流均为零，这时电路进入稳定状态。Cu2010-370CuiRC串联电路被短接时，放电电压与放电电流随时间变化的曲线 2010-371R与C的乘积叫RC电路的，用表示 RC为RC电路的时间常数，s。越大，充电越慢，放电也越慢，即暂态过越大，充电越慢，放电也越慢，即暂态过程就越长。程就越长。越小，暂态过程就越短。越小，暂态过程就越短。2010-372在实际应用中，当暂态过程经过在实际应用中，当暂态过程经过5 5 时间后，时间后，可认为暂态过程基本结束，已进入稳定状态了。可认为暂态过程基本结束，已进入稳定状态了。2010-3732010-374当开关当开关S S

29、合上瞬间，电路接通直流电源，流过电路合上瞬间，电路接通直流电源，流过电路的电流由无到有，线圈中的电流由无到有，线圈中L L中的磁通也随之变化，中的磁通也随之变化，因而电感线圈中要产生自感电压以阻碍电流的变化，因而电感线圈中要产生自感电压以阻碍电流的变化，使电路中的电流不能突然上升，而是由零缓慢增大。使电路中的电流不能突然上升，而是由零缓慢增大。故在故在t=0t=0时，时，i(0)=0i(0)=0。电阻因没有电流通过，其电压。电阻因没有电流通过，其电压u uR R(0)=iR=0(0)=iR=0，此时电感上的电压，此时电感上的电压“u uL L(0)=U(0)=U，这就，这就是是RLRL电路的初始状态。电路的初始状态。随着时间变化电流逐渐上升，电阻两端电压随着时间变化电流逐渐上升，电阻两端电压u uR R也随也随着上升，自感电压着上升，自感电压u uL L就下降。当电流继续上升，达就下降。当电流继续上升，达到稳定状态时，即到稳定状态时，即 ，这时电阻两端的电压，这时电阻两端的电压等于电源电压，自感电压等于电源电压，自感电压u uL L0 0。RUI 2010-375RL2010-3762010-377 2010-3782010-379