1、电工学,总复习,小 结,第 1 章,一、电路中的基本物理量,电压、电流、电动势、电位。,二、电压、电流的参考方向,参考方向是为了进行电路分析而假定的方向，可以 任意选定，当计算结果为正时，实际方向与参考方向 一致；当计算结果为负时，实际方向与参考方向相反。,三、基本电路元件,（R、L、C 、电压源、电流源）,1. 电阻元件,关联参考方向,(耗能元件),2. 电感元件,(储能元件),3. 电容元件,(储能元件),4. 电压源,理想电压源,实际电压源,实际电压源伏安特性,5. 电流源,理想电流源,实际电流源,理想电流源伏安特性,Is,实际电流源伏安特性,四、电路中的基本定律,1. 欧姆定律,关联参
2、考方向：,非关联参考方向：,2.基尔霍夫电流定律,（KCL）,（KVL）,五*、电路分析方法,1. 电压源、电流源的等效变换,等效是对外 电路而言,2.支路电流法,以支路电流为待求量，应用KCL、KVL列写电路方程。,解题步骤：, 假定各支路电流的参考方向；, 应用KCL对结点列方程；, 应用KVL列写方程；, 联立求解得各支路电流。,3.叠加原理,在线性电路中，如果有多个电源共同作用，任何一支路的电压（电流） 等于每个电源单独作用， 在该支路上所产生的电压（电流）的代数和。,不作用电源的处理方法,电压源短路（Us=0 ）,电流源开路（ Is=0 ）,注意,4*.戴维宁原理,解题步骤： 1.
3、断开待求支路 2. 计算开路电压U oc 3. 计算等效电阻Ri 4. 接入待求支路求解,1.求等效电阻时，原二端网络化成无源网络（电压源短路，电流源开路）。,注意,2.求开路电压时,注意电压的方向。,例1 . 图示电路，R1=R2=R3=2，US2=6V ，IS=3A。 一试分别用支路电流法、电压源电流源等效变换、叠加定理、戴维宁定理求电流I1。,解:,1.支路电流法：,代入数据得：,I1= I3 =-2A,解得:,I2=1A,解:,2.电源等效变换,解:,3.叠加定理：,解:,4.戴维宁定理：,b,a,例1：,2 电路如图，已知E1=40V，E2=20V，R1=R2=4，R3=13 ，试用
4、戴维宁定理求电流I3。,a,b,注意：“等效”是指对端口外等效,即用等效电源替代原来的二端网络后，待求支路的电压、电流不变。,有源二端网络,等效电源,解：(1) 断开待求支路求等效电源的电动势 E,例1：电路如图，已知E1=40V，E2=20V，R1=R2=4，R3=13 ，试用戴维宁定理求电流I3。,E 也可用结点电压法、叠加原理等其它方法求。,E = U0= E2 + I R2 = 20V +2.5 4 V= 30V,或：E = U0 = E1 I R1 = 40V 2.5 4 V = 30V,解：(2) 求等效电源的内阻R0除去所有电源（理想电压源短路，理想电流源开路）,例1：电路如图，
5、已知E1=40V，E2=20V，R1=R2=4，R3=13 ，试用戴维宁定理求电流I3。,从a、b两端看进去， R1 和 R2 并联,求内阻R0时，关键要弄清从a、b两端看进去时各电阻之间的串并联关系。,解：(3) 画出等效电路求电流I3,例1：电路如图，已知E1=40V，E2=20V，R1=R2=4，R3=13 ，试用戴维宁定理求电流I3。,例2 . 求 ab两端口的等效电阻,2,a c cb c d,a cb d,1,4,2,4,4,电路化简,电路化简,19,2019/1/7,例4：电路如图所示，求开关S闭合和断开两种情况下的VA的电位。 解：,（2）当S闭合时,（1）当S断开时,VA=1
6、2V,VA=0V,小 结,第 2章,1. 动态电路从一个稳定状态到另一个新的稳定状态，需要有一个过渡过程,因为电容(电感)中的储能不会发生跃变(功率为有限值)。,2. 过渡过程进行的快慢，与电路的时间常数 有关， 越大进行的越慢。,3. 换路定则,在换路瞬间,uC(0+)= uC(0) iL(0+)= iL(0),4*. 用三要素法，可以比较简便的求解一阶电路的响应。,式中,是待求量的稳态值,是待求量的初始值, 是电路的时间常数,RC电路的 = RC,RL电路的,R为电路的等效电阻，可用戴维宁定理来求。,求换路后电路中的电压和电流 ，其中电容 C 视为开路, 电感L视为短路，即求解直流电阻性电
7、路中的电压和电流。,(1) 稳态值 的计算,响应中“三要素”的确定,例：,1) 先由t=0- 电路求,在换路瞬间 t =(0+) 的等效电路中,注意：,(2) 初始值 的计算,1) 对于简单的一阶电路 ，R0=R ;,2) 对于较复杂的一阶电路， R0为换路后的电路 除去电源和储能元件后，在储能元件两端所求得的 无源二端网络的等效电阻。,(3) 时间常数 的计算,对于一阶RC电路,对于一阶RL电路,注意：,R0的计算类似于应用戴维宁定理解题时计算电路等效电阻的方法。即从储能元件两端看进去的等效电阻，如图所示。,例1. 电路如图所示，开关闭合前电路已稳定，求开关闭合后的电容电压uC(t)。,解：
8、,用三要素法,uC(0+)=uC(0-)=25V,用戴维宁定理求电路等效电阻,例2.,电路如图，t=0时合上开关S，合S前电路已处于 稳态。试求电容电压 。,(1)确定初始值,由t=0-电路可求得,由换路定则,(2) 确定稳态值,由换路后电路求稳态值,(3) 由换路后电路求时间常数 ,小 结,第 3 章,一、正弦量,振幅,角频率,初相角,1*. 正弦量的三要素:,2. 相位差：同频率正弦量的相位 角之差或是初相角之差，称为相位差，用 表示。,称为同相；,称为正交；,称为反相。,3. 正弦量与相量,正弦量与相量是对应关系，而不是相等关系。,二、电阻、电感、电容元件伏安关系的相量形式,相量图,1.
9、 电阻,2. 电感,相量图,3. 电容,相量图,4. 电阻、电感、电容串联电路,相量图,三*、正弦交流电路的分析方法,1. 相量分析法：电路中各电压、电流用相量表示，各电路元件用复数阻抗表示，直流电路的定律、定理及电路分析方法均适用于正弦交流电路。,2. 相量图法：根据已知条件，选择合适的参考相量，画出相量图，利用相量图中的几何关系求解待求量。,四、正弦交流电路的功率,有功功率,无功功率,视在功率,五、正弦交流电路中的谐振特点,1. 串联谐振：,2. 并联谐振,谐振频率,谐振条件,谐振频率,谐振条件,同串联谐振 (忽略线圈电阻),例3.1 电路如图所示，电流表的读数A1=3A、A2=4A。,（
10、1）设,，电流表A0的读数为多少？,（2）设,为何种参数才能使电流表A0的读,数最大，此读数为多少？,（3）设,为何种参数才能使电流表A0的读,数最小，此读数为多少？,解：,（1）,（2）,为电阻时才能使电流表,A0的读数最大，此读数为7A。,（3）,为电容时才能使电流表,A0的读数最小，此读数为1A。,考虑各电流的相位关系,例3.2 电路如图所示，电流表的读数为5A、电压表,读数为220V，功率表读数为550W。,求电路中的R 和XL 。,解：,阻抗三角形,电路的有功功率、无功功率、视在功率、功率因数。,例3.3已知：,求（1）总电压,（2）,解：,（1）,（2）,视在功率,有功功率,无功功
11、率,功率因数,小 结,第 4章,1. 在电力系统中三相电源是频率相同、幅值相等、相位互差120的三相对称正弦电压，一般用黄、绿、红区别1、2、3三相。,2. 星形联接的电源,3. 在低压配电系统中，通常采用三相四线制（三根火线，一根中线），如果为三相对称负载，可以不接中线，如果三相负载不对称，必需接中线才能保证负载正常工作，所以，中线不允许接开关或熔断器。,4. 三相负载可以星形联接，也可以三角形联接，采用何种联接方式由负载的额定电压决定。,5. 三相对称负载星形联接,6. 三相对称负载三角形联接,7*. 三相对称负载的功率,相电压与相电流的相位差角,解: 相电压,中线电流为,例4.2 图中电
12、源电压对称，线电压U=380 V ，负载为 电灯组，每相电灯（额定电压220V）负载的电阻400。试计算： 求负载相电压、相电流； (2) 如果1相断开时，其他两相负载相电压、相电流； (3) 如果1短路时，其他两相负载相电压、相电流； (4) 如果采用了三相四线制，当1相断开、短路时其他两相负载相电压、相电流。,解：（1） 负载对称时，可以不接中线，负载的相电压与电 源 的相电压相等（在额定电压下工作）。,(2) 如果1相断开时，其他两相负载相电压、相电流；,(3) 如果1短路时，其他两相负载相电压、相电流；,超过了的额定电压，灯将被损坏。,(4) 如果采用了三相四线制，当1相断开、短路时其
13、他两相负载相电压、相电流。,因有中线，其余两相未受影响，电压仍为220V。 但1相短路电流很大将熔断器熔断。,中线上不允许接开关或熔断器,中线的作用是什么？,例4.3 如图 所示的三相三线制电路中, 各相负载的复阻抗Z=(6+j8) , 外加线电压380V,试求正常工作时负载的相电流和线电流。 ,式中, 每相阻抗为：,则线电流为：,解：由于是对称电路,所以 每相相电流为：,小 结,第 5章,3*. 变压器可以变换电压、电流和阻抗的功能。,4. 变压器的主要额定值,1. 磁路欧姆定律：,2. 交流铁心线圈外加电压与电动势及磁通的关系,U E = 4.44 f Nm,只要电压U不变,就要求磁通m不
14、能变。,三相变压器,单相变压器,额定容量：,额定电压：,U2N 原绕组加U1N时，副绕组的开路电压。,U1N 原绕组的额定电压。,三相变压器为线电压。,I2N 副绕组的额定电流。,I1N 原绕组的额定电流。,三相变压器为线电流。,额定电流：,5. 三相变压器常用的接线方式：,6. 当电流从同极性端流入时，两线圈产生的磁通方向相同。,Y,yn(Y/YO)、Y,d(Y/) 、YN,d (YO / ),例: 5.1 某收音机输出变压器的原线圈匝数N1=600匝，N2=30匝，接有阻抗为16扬声器（匹配），现要改接成4扬声器，问二次线圈匝数为多少才能匹配？,解：原变比,例5.2 有一单相容量为10kV
15、A、额定电压3300/220V的变压 器。问：（1）变压器的变比；原、副边额定电流是多少？（2）副边接220V、40W的白炽灯，如变压器在额定状态下运行，可接多少盏？ （3）如果副边接的是220V、40W、 cos=0.45的日光灯可接多少盏？,解：,（3）,每盏灯电流,（2）,每盏灯电流,（1）,小 结,第 6章,3. 电动机转子在旋转磁场的作用下转动起来，其转向与旋转磁场的转向相同，但存在转速差。,4. 电磁转矩的大小与转子电流的有功分量(I2a)、旋转磁场的强弱(0)成正比。,1. 三相异步电动机主要由定子和转子两大部分组成，按转子结构的不同，又分为笼型异步电动机和绕线型异步电动机。,2
16、. 三相异步电动机定子绕组加入三相电源后，产生旋转磁场，旋转方向与电流相序一致。,5*. 电动机三个重要转矩:,电磁转矩与电动机参数之间的关系：,额定转矩,最大转矩Tm,起动定转矩Tst,最大转矩倍数,起动转矩倍数,6. 笼型电动机常用起动方法有：直接起动，降压起动（Y- 换接起动，自耦补偿器降压起动）。绕线式可采用转子串电阻起动。,7. 异步电动机常用调速方法有：变极调速、变频调速、变转差率调速。,8. 异步电动机常用制动方法有：能耗制动、反接制动。,9*. 电动机铭牌简要说明了电动机的主要额定数据和使用方法，是电动机的运行依据。,10. 单相异步电动机起动转矩为零，常用的起动方法有：电容分
17、相起动、罩极起动。,例6.1 已知一台PN=10kW，IN=20 A，UN=380 V， nN=1450r/min ,接三相笼型电动机，由手册查得：Ist/ IN =7，Tst/TN =1.4，拟半载起动,电源容量为200kVA,试选择适当的起动方法,并求此时的起动转矩和起动电流。,解,（1）直接起动,KI =7 5.75 不允许接起动。,（2）Y- 换接起动,不能采用Y- 换接起动。,例6.2 已知一台PN=10kW，IN=20 A，UN=380 V， nN=1450r/min ,接三相笼型电动机，由手册查得：Ist/ IN =7，Tst/TN =1.4，拟半载起动,电源容量为200kVA,
18、试选择适当的起动方法,并求此时的起动转矩和起动电流。,解,（3）自耦补偿器起动,由题意,设：自耦变压器的变比为Ka,变压器抽头为,（抽头置于60%位置）,小 结,第 7 章,1. 采用继电器、接触器及按钮、开关等有触点的控制电器组成的控制系统称为继电 接触控制系统。,2. 常用控制电器有：刀开关、组合开关、按钮、行程开关、接触器、继电器等。,3. 控制系统的基本控制环节有：电动机的点动、单向自锁运行、多点控制、正反转互锁控制、行程控制、时限控制等。,4. 继电接触控制电气图分为电气控制原理图、安装图、接线图。,5*. 读图时要了解绘制电气原理图的规则，了解控制系统的主要技术性能及机械传动、液压
19、和气动的工作原理。,6*. 先看主电路，了解各电气设备的特点和控制要求。然后再分析控制电路 。,继电接触控制电路分析,1. 点动控制电路,KM,Q,FU,KM,SB,主电路,控制电路,闭合开关Q接通电源,按SBKM线圈得电,KM主触点闭合,动 作 过 程,M 运转,2. 单向运行控制电路,自锁,SBSTP,用接触器本身的触点使其线圈保持通电的环节称自锁环节。,工作过程：按下SBST KM得电电动机起动按下SBSTP KM断电电动机停止。,FR,过载保护,3. 多地控制电路,工作过程：按下SBST1 （或SBST2 ） KM 得电电动机起动按下SBSTP1 （或SBSTP2 ） KM 断电电动机
20、停止。,起动按钮并联，停止按钮串联。,4. 正、反转互锁控制电路,KMF主触点接通，电动机正转。,KMR主触点接通，电动机反转。,KMF、 KMR不能同时接通，否则造成电源短路。,注意,？,KMF、 KMR同时接通，会出现什么问题？,主电路,KMF,互锁,笼型电动机正反转控制线路,主触点闭合 正转,按SBF, KMF通电,辅动合闭合 自锁,辅动断开 互锁,存在问题：要想改变电机转向，必须先按停止按钮。,采用复合按钮的电动机正反转控制线路,要想改变电机转向，不必先按停止按钮，直接按相应的起动即可。,小 结,第 8 章,一、半导体,1. 两种载流子,自由电子,空穴,N 型 (多电子),P 型 (多
21、空穴),2. 两种半导体,二、PN结,单向导电性：正偏导通，反偏截止。,三、二极管,1. 特性, 单向导电,正向电阻小(理想为 0)，反向电阻大()。,四、晶体管,1. 三种工作状态,放大：,条件：两个结均正偏,条件：发射结正偏，集电结反偏,饱和：I C IB,截止： IB = 0 IC 0,条件：两个结均反偏,例 8.1 ui = 2 sin t (V), 分析二极管的限幅作用,（二极管的死区电压为0.5V，正向工作电压0.7V）。, 0.7 V ui 0.7 V,D1、D2 均截止,uO= ui,uO= 0.7 V,ui 0.7 V,D2 导通 D截止,ui 0.7 V,D1 导通 D2
22、截止,uO= 0.7 V,解：,小 结,第 9 章,1. 组成(共E极)放大电路时，晶体管: (1)发射结正偏 、 (2 )集电结反偏，(3)要有合适的静态工作点。,静态 Q ,解决不失真的问题,“Q”偏高引起饱和失真,“Q”偏低引起截止失真,解决电压放大的问题,动态 ,2 . 放大电路两种基本结构,偏置式,分压式(Q点稳定),3. 放大电路的静态分析,利用直流通路求解静态工作点；,4. 放大电路的动态分析,利用微变等效电路求解,、 ri、ro,ro RC,ro = RC,5. 射极输出器（射极跟随器）,射极输出器特点,输入与输出约等且同相,ri 高(对信号损耗小),ro 低(带负载能力大),
23、用途:输入级、输出级、中间级(起阻抗变换作用),计算前级电压放大倍数时，把后级的输入电阻作为其负载。,计算各级电压放大倍数时，应考虑各级间的相互影响。,6. 多级放大电路,例9.1 在共发射极基本交流放大电路中,已知VCC =12V，RC =RL=4k，RB =300k 试求电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。,解：,ro RC=4k,解：,1)求 “Q”,IB = (VCC UBE) / RB + (1+ ) RE= (12 0.7) / 300 +121 1 27 (A),IE I B = 3.2 (mA),UCE = VCC IC RE = 12 3.2 1 = 8.8 (V),rbe =
24、 300 + 26 / 0.027 1.28 (k),ri = 300/(1.28 121) =102.15 (k),RL= 1 / 1 = 0.4 (k),2)求 、ri、ro,例 9.2 =120, RB = 300 k, UBE = 0.7 V RE = RL = Rs = 1 k,，VCC = 12V。求：“Q ” 、 、 ri、ro,小 结,第 10 章,2. 集成运算放大器具有很高开环电压放大倍数、高输入阻抗、低输出阻抗的特性。可工作在线性(引入负反馈)或非线性(开环或引入正反馈)两种状态。,3. 工作在线性区的理想运放，在输入端具有“虚短”与 “虚断”两个非常重要的特点。,1.
25、反馈将电路的输出量部分或全部，通过一定的元件，以一定的方式回送到输入回路。加入负反馈可以改善放大器的性能。负反馈的类型有四种：电压串联负反馈；电压并联负反馈；电流串联负反馈；电流并联负反馈。,工作在饱和区的理想运放：,4. 反相输入运算器无共模电压的影响，输入端具有虚地的特点, 但输入阻抗低，同相输入运算电路的输入阻抗高，但存在有共模信号的影响。,5. 运算放大器既可以用于直流也可以用于交流电路。,6. 当运算放大器处于开环或正反馈的工作状态时，运放工作在非线性区。主要用于电压比较和波形产生电路。,反相输入(虚地)运算电路的分析方法,1. 反相比例运算电路,虚断,虚地,平衡电阻,输入电阻:,若
26、,则,例10.1：求图示电路中uo与ui1、ui2的关系。,解：电路由第一级的反相器和第二级的加法运算电路级联而成。,小 结,第 11 章,电工电子技术,1. 单相半波整流电路：,2*. 单相桥式整流电路：,3*. 电容滤波整流电路：,桥式全波整流电路,UO = 1.2U2,4. 稳压管稳压电路：,一般取UZ = UL IZmax=2ILmax,稳压电路的输入电压UC=(23)UL,限流电阻,交流 电源,负 载,220 V,单向脉动直流电压,合适的 交流电压,滤波,稳压,直流稳压电源的组成框图,小 结,第 12章,1. 三种基本逻辑运算：,与 、或、非,2. 逻辑代数的运算法则,是推演、变换和
27、化简逻辑函数的依据，有些与普通代数相同，有些则完全不同，要认真加以区别。这些定理中，摩根定理最为常用。,真值表 函数式 逻辑符号,一、逻辑代数及应用,二、晶体管的开关作用,数字电路就是利用晶体管的开关作用进行工作的。,三、基本逻辑门电路,二极管与门、,二极管或门、,晶体管非门、,与非门、,或非门,真值表 函数式 逻辑符号,五. 组合逻辑电路的分析,(1) 由逻辑图写出输出端的逻辑表达式；,(2) 运用逻辑代数化简或变换；,(3) 列逻辑状态表；,(4) 分析逻辑功能。,分析步骤：,六. 组合逻辑电路的设计,设计步骤如下：,例1：根据输入波形画出输出波形。,A,B,有“0”出“0”，全“1”出“
28、1”,应用逻辑代数运算法则化简, 并项法,例：化简,解：, 配项法,解：, 加项法,例：化简,解：, 吸收法,吸收,例：化简,解：,例 2：分析下图的逻辑功能,(1) 写出逻辑表达式,(2) 应用逻辑代数化简,反演律,反演律,(3) 列逻辑状态表,输入相同输出为“0”，输入相异输出为“1” ;称为“异或”逻辑关系。这种电路称“异或”门。,逻辑式：,“异或”门,(4) 分析逻辑功能,例3：设计一个三变量奇偶检验器。要求: 当输入变量A、B、C中有奇数个同时为“1”时，输出为“1”，否则为 “0”。用“与非”门实现。,(1) 列逻辑状态表,(2) 写出逻辑表达式,取 Y=“1”( 或Y=“0” )
29、 列逻辑式。,现取 Y = “1”,(1) 对应于Y=1，若输入变量为“1”，则取输入变量本身；若输入变量为“0”则取其反变量。,(2) 在一种组合中，各输入变量之间是“与”关系,各组合之间是“或”关系。,(3) 画出卡图诺并化简,没有相邻项， 不可化简,(4) 由于采用“与非”门构成逻辑电路,(5) 画出逻辑图,0,1,0,1,0,小 结,第 13 章,一、触发器和门电路一样，也是组成数字电路的基本逻辑单元。它有两个基本特性：,1. 有两个稳定的状态（0 状态和 1 状态）。,2. 在外信号作用下，两个稳定状态可相互转换；没有外信号作用时，保持原状态不变。,因此，触发器具有记忆功能，常用来保存二进制信息。,二、触发器的逻辑功能,指触发器输出的次态 Qn+1 与输出的现态 Qn 及输入 信号之间的逻辑关系。触发器逻辑功能的描述方法主要 有特性表、卡诺图、特性方程、状态转换图和波形图 （时序图）。,三. 常用的触发器的状态表,常用的触发器的状态表,逻辑符号,输出不可控，输入信号到，输出即可变化,逻辑符号,CP下降沿触发翻转,逻辑符号,上升沿触 发翻转,逻辑符号,例1：画出可控 RS 触发器的输出波形。设初始状态为“0”态。,C 高电平时触发器状态由R、S确定,例2：JK 触发器工作波形。设初始状态为“0”态。,例3 ：D 触发器工作波形图。设初始状态为“0”态,
