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电工基本公式.doc

上传人:gnk289057 文档编号:6328617 上传时间:2019-04-07 格式:DOC 页数:14 大小:43.50KB
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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,电容两端电压不变,可以把电容看

2、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 一阶电路的三要素法:1 用公式表示为:其中: 为待求的响应, 待求响

3、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

4、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

5、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

6、,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)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

7、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 i2 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: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

8、向设: (式 1)则: (式 2)从上式中看到,u 与 i 不同相位, u 落后 i2 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

9、: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: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

10、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

11、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

12、= 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、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(

13、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

14、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

15、 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(

16、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

17、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

18、转矩的公式7 其它公式二 本章复习重点(一).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

19、?它们的额定电流是否相同?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

20、电压,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,IN63 A,nN740

21、 r/min,KS 1.8,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、空气开关、行程开关、熔断器、按钮、交流接触器、

22、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、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

23、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

24、。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 。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:

25、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

26、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

27、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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