电工电子学(复习)课件.ppt

电工电子学（复习）,第1章 电路的基本概念与基本定律（掌握）1.1 电路的作用与组成部分1.2 电路模型 1.3 电压和电流的参考方向1.4 欧姆定律 1.5 电路有载工作、开路与短路1.6 基尔霍夫定律1.7 电路中电位的概念及计算,1.1 电路的作用与组成部分,1.电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成。（P7）2.电路的作用（P7-8）（1）实现电能的传输和转换（如电力系统）（2）实现信号的传递和处理（如扩音机）3.电路的组成部分（P8）电源（信号源）、中间环节、负载,1. 2 电路模型,1.实际电路的电路模型是指由理想电路元件或其组合所组成电路。理想电路元件主要有电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件等。（P8-9）,1.3 电压和电流的参考方向（P9-10）,参考方向：在分析与计算电路时，对电量任意假定的方向。注意：在参考方向选定后,电流(或电压)值才有正负之分。,电流：,电压：,(2) 参考方向的表示方法,(3) 实际方向与参考方向的关系（P9-10）,实际方向与参考方向一致，电流(或电压)值为正值；实际方向与参考方向相反，电流(或电压)值为负值。,1.4 欧姆定律（P11）,U、I 参考方向相同时,U、I 参考方向相反时,U = I R,U = IR,1.5 电源有载工作、开路与短路,1. 电压电流关系,U = E IRo （1.5.2）,2. 功率与功率平衡,P = PE P,负载取用功率,电源产生功率,内阻消耗功率,UI = EI I2Ro,发出功率=吸收功率（电源） （负载）,1.5.1 电源有载工作（P13）,开关闭合,接通电源与负载。,3. 电源与负载的判别（P15）,(1)根据 U、I 的实际方向判别,电源： U、I 实际方向相反，即实际电流从实际“+”端流出， （发出功率）,负载： U、I 实际方向相同，即实际电流从实际“+”端流入。 （吸收功率）,(2) 根据功率判别,U、I 参考方向相同，P = UI 0，负载；P = UI 0，电源。,U、I 参考方向不同，P = -UI 0，负载;P = -UI 0，电源。,例1、（a）电压源的作用,（b）电流源的作用,既不是负载，也不是电源,电源,2、 图中向外输出能量是a.电流源 b.电压源 c.电流源和电压源,2 ?,3、 图中电压源的作用a.电源 b.负载 c.既不是电源也不是负载,4、 若将R=2，则电流源为 ，电压源为a.电源 b.负载 c.既不是电源也不是负载,（a）,（b）,（a）,（a）,IU,5 ?,5、 若将R=5，则电流源为 ，电压源为a.电源 b.负载 c.既不是电源也不是负载,（a）,（c）,例2、电压源的作用（ ）,10A,1,10V,+_,I,+_,U,既不是电源也不是负载,例3、已知RL消耗功率40W，则理想电压源消耗的功率为（ ）。,-10W,1.5.2 电源开路(P16),（1）开路处的电流等于零；I = 0（2）开路处的电压 U 视电路情况而定。,2、电路中某处断开时的特征:,1、特征:,开关 断开,电源外部端子被短接,（1）短路处的电压等于零；U = 0（2）短路处的电流 I 视电路情况而定。,2、电路中某处短路时的特征:,1.5.3 电源短路 (17),1. 6 基尔霍夫定律,支路：电路中的每一个分支。 一条支路流过一个电流，称为支路电流。,结点：三条或三条以上支路的联接点。,回路：由支路组成的闭合路径。,网孔：内部不含支路的回路。,1、电路中基本术语（P19）,2、 基尔霍夫电流定律(KCL定律) （P19）,（1）内容：在任一瞬间，流向任一结点的电流等于流出该结点的电流。在任一瞬间，一个结点上电流的代数和 （一般可以规定流入为正，流出为负）恒等于零。,（2）形式: 入= 出 或: = 0,（3）推广：KCL可以推广应用于包围部分电路的任一假设的闭合面。,I =?,例1:,I = 0,IA + IB + IC = 0,广义结点,3、基尔霍夫电压定律（KVL定律) （P20-21）,（2）形式： U升= U降 或 U = 0,（1）内容：在任一瞬间，从回路中任一点出发，沿回路循行一周，则在这个方向上电位升之和等于电位降之和。在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中各段电压的代数和（可以规定电位降为正，电位升为负）恒等于零。,（3）推广：KVL可以推广应用于回路中的部分电路。,例1、图中电动势E、电压U和电流I之间的关系：,例2、在电路中，电压U和电流I之间关系为（ 或 ）,1.7 电路中电位的概念及计算（P23-24）,电位：电路中某点至参考点的电压，记为“VX” 。 通常设参考点的电位为零。,1. 电位的概念,2.电位的计算步骤: (1) 任选电路中某一点为参考点，设其电位为零； (2) 标出各电流参考方向并计算； (3) 计算各点至参考点间的电压即为各点的电位。,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。,(1)电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中 各点的电位也将随之改变,即与参考点的选取有关；,(2) 电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考 点的不同而变， 即与参考点的选取无关。,3.电位和电压与参考点的关系:,例1、3的滑动变阻器向下移动时，则a点电位值将（变大）,R,S,3V,6V,a,b,c,例2、图中，c点电位在开关S断开时应比开关S闭和时（ ）。,解：S闭合时,S断开时,高,例3、图中，当RP的活动触点向右移动时，B点的电位将（ ）。,降低,- 6V +,+ 3V -,1,2,B,4,A,例4、图中A点的电位（ 5V ）。,例2、试求图中电路的电流I、I1和电阻R。设Uab=0,解：（1）对acbd的正方形闭合面由基尔霍夫电流定律得I=6A,（2）由Uab=2+2I1=0，得I1=-1A,（3）由Uab=0，得I4、I5平均分流，故I4=I5=3A,对b点由基尔霍夫电流定律I3=I1+I5，得I3=-1+3=2A,对a点由基尔霍夫电流定律I4=I1+I2，得I2=3-(-1) =4A,对R由欧姆定律得R=Uad/I2=Ubd/I2=（1I3）/I2=2/4=0.5,(3)对c点由基尔霍夫电流定律I4+I5=6A对回路abca基尔霍夫电压定律Uab-4I5+4I4=0对a点由基尔霍夫电流定律I4=I1+I2，得I2=3-(-1)=4A对b点由基尔霍夫电流定律I3=I1+I5，得I3=-1+3=2A对回路abda基尔霍夫电压定律Uab+I3-RI2=0,第2章 电路的分析方法,2.2 电阻星型联结与三角型联结的等效变换（）,2.3 电源的两种模型及其等效变换（掌握、理解）,2.4 支路电流法（会应用）,2.5 结点电压法（掌握、理解）,2.6 叠加原理（掌握、理解）,2.7 戴维宁定理与诺顿定理（掌握、理解）,2.8 受控源电路的分析（）,2.9 非线性电阻电路的分析（）,2.1 电阻串并联连接的等效变换（掌握、理解）,1、 电阻的串联 P31,特点:,两电阻串联时的分压公式：,(1)等效电阻等于各电阻之和R =R1+R2,2.1 电阻串并联连接的等效变换,(2)串联电阻上电压的分配与电阻成正比。,2 、 电阻的并联 P31,(1)等效电阻的倒数等于各电阻倒数之和；,特点:,两电阻并联时的分流公式：,2 、 电阻的并联 P31,特点:,(2)并联电阻上电流的分配与电阻成反比。,3、 电阻混联电路的计算,方法：运用电阻的串并联等效变换,2.3 电源的两种模型及其等效变换,2.3.1 电压源模型 P37,（1）实际电压源模型,UO=E,理想电压源,O,电压源,U = E IR0,（2）理想电压源（恒压源）,电压源的外特性：,2.3.2 电流源模型 P37-38,电流源的外特性：,U0=ISR0,理想电流源,O,IS,电流源,（1）实际电流源模型,（2）理想电流源（恒流源),1、 电源两种模型之间的等效变换 P40,由图a： U = E IR0,由图b： U = ISR0 IR0,方向：电流的流向为电动势的电位升,2.3.3 电源两种模型之间的等效变换,电压源与电流源的内阻R0相等,(1) 电压源和电流源的等效关系只对外电路而言， 对电源内部则是不等效的。,(2) 理想电压源与理想电流源之间无等效关系。,2、 电源等效变换的注意事项 P40,(5) 若理想电压源与某一支路并联，则等效为该理想 电压源；若理想电流源与某一支路串联，则等效 为该理想电流源。,(7)电源两种模型之间的等效变换的三步骤：,1、结构：串联的电压源、并联的电流源,2、参数大小： E = ISR0 或IS=E/R0,3、方向：电压源的电位升和电流源的流向相同,例1:,求下列各电路的等效电源,解:,-+,-5v,-5A,例2、图示电路的戴为宁等效电动势E和等效内阻R0为（ ）。,b.E4V,R02,c.E10V,R02,a.E8V,R02,（c）,a,3A,b,图4(b),+,5V,图4(a),IS,a,b,IS=-3A,例3、,若将图(a)中的3A换成1或4A,则图(b)中的IS如何,图3(a),+,5V,R1,+,a,b,RO,US,图3(b),R2,a,b,若RO=10，则R1=10,例4、,2.4 支路电流法 P45,（1） 在图中标出各支路电流的参考方向，对选定的回路标出回路循行方向。,（2） 应用 KCL 对结点列出 ( n1 )个独立的结点电流方程。,（3） 应用 KVL 对回路列出 b( n1 ) 个独立的回路电压方程(通常可取网孔列出)。,（4） 联立求解 b 个方程，求出各支路电流。,1、支路电流法的解题步骤:,例1、在图示电路中，各电阻值和Us 值均已知，欲用支路电流法求解流过电压源的电流I，列出独立的电流方程数和电压方程数分别为（ ）。,3和3,2. 5 结点电压法 P48,1、结点电压的概念：,任选电路中某一结点为零电位参考点(用 表示)，其它各结点对参考点的电压，称为结点电压。 结点电压的参考方向从结点指向参考结点。,2、两结点的结点电压公式,注意： （1）分母是各支路电导之和, 恒为正值； 串联在恒流源支路中的电阻不起作用 （2）分子中各项可以为正（其中以流入该节点 的电源电流为正），也可以可负。,2.6 叠加原理 P50,1、叠加原理：对于线性电路，任何一条支路的电流，都可以看成是由电路中各个电源（电压源或电流源）分别作用时，在此支路中所产生的电流的代数和。, 叠加原理只适用于线性电路。, 不作用电源的处理： E = 0，即将E 短路； Is= 0，即将 Is 开路 。, 线性电路的电流或电压均可用叠加原理计算， 但功率P不能用叠加原理计算。,2、注意事项：, 解题时要标明各支路电流、电压的参考方向。 若分电流、分电压与原电路中电流、电压的参考方 向相反时，叠加时相应项前要带负号。,例1、 在图示电路中，当Us单独作用时，电阻RL中的电流IL=1A,则当Us和IL共同作用时，IL应为（ ）。（a）2.5A （b）1.5A （c）1A,例2、求解图中电流I4,解：(方法1)电源的等效变换,例1、求解图中电流I4,解：(方法2)应用叠加定理,例1、求解图中电流I4,解：(方法3)结点电压法,+Uab,例1、求解图中电流I4,解：(方法4)戴维宁定理,2.7 戴维宁定理与诺顿定理,电压源（戴维宁定理）,电流源（诺顿定理）,1、无源二端网络可化简为一个电阻,2、有源二端网络可化简为一个电源,一、基本的等效变换,2.7.1 戴维宁定理 P54,1、内容：任何一个有源二端线性网络都可以用一个电动势为E的理想电压源和内阻 R0 串联的电源来等效代替。,等效电源的内阻R0等于有源二端网络中所有电源均除去（理想电压源短路，理想电流源开路）后所得到的无源二端网络 a 、b两端之间的等效电阻。,等效电源的电动势E 就是有源二端网络的开路电压U0，即将负载断开后 a 、b两端之间的电压。,等效电源,2、戴维宁定理的解题步骤：,（1）求等效电源的电动势E（断开待求支路开路 电压U0C ）（2）求戴维宁等效电阻R0 （理想电压源短路， 理想电流源开路）（3）作等效电路图求待求量U或I,例1、求图中电流I,方法1：戴维宁定理,P67-71，2.3.4 、2.7.8、 2.7.1,方法1：戴维宁定理,例1、求图中电流I,方法2：叠加定理定理,例3: 求图示电路中的电流 I。已知R1 = R3 = 2, R2= 5, R4= 8, R5=14, E1= 8V， E2= 5V, IS= 3A。,(1)求UOC,解：,(2)求 R0,(3) 求 I,R0 = (R1/R3)+R5+R2=20 ,例4：用戴维宁定理求图示电路的电流I。,解：(1)断开待求支路，得有源二端网络如图(b)所示。由图可求得开路电压UOC为：,(2)将图(b)中的电压源短路，电流源开路，得除源后的无源二端网络如图(c)所示，由图可求得等效电阻Ro为：,(3)根据UOC和Ro画出戴维宁等效电路并接上待求支路，得图(a)的等效电路，如图(d)所示，由图可求得I为：,例2、求图中电流IL,戴维宁定理,例3、在下图中，（1）试求电流I和电压Uab ；,（2）试计算理想电压源的功率，并说明它是取用功率还是发出功率。,解：（1）用戴维宁定理求解,（2）理想电压源的功率,两结点的结点电压公式：,3.2 储能元件和换路定则 （掌握、理解）,3.3 RC电路的响应（掌握、理解）,3.4 一阶线性电路暂态分析的三要素法（掌握、理解）,3.6 RL电路的响应（掌握、理解）,3.5 微分电路和积分电路（）,3.1 电阻元件、电感元件、电容元件（掌握）,第3章 电路的暂态分析,3.1.1 电阻元件,根据欧姆定律:,3.1 电阻元件、电感元件与电容元件 P75,电阻的能量,1、电压和电流的基本关系式,2、电阻元件耗能 p75,电阻总是消耗电能，是耗能元件,3.1.2 电感元件 P75,1、电压和电流的基本关系式,直流电路中，电感短路,2.电感元件储能,磁场能,即电感将电能转换为磁场能储存在线圈中，电感是储能元件。,3.1.3 电容元件 P76,1、电压和电流的基本关系式,电场能,2、电容元件储能,即电容将电能转换为电场能储存在电容中，电容是储能元件。,直流电路中，电容短路,例1、图中，A点电位值为（ ）。,3V,例2、图中，A点电位值为（ ）。,11V,A,20k,6V,+_,20k,10k,1000pF,例3、图中，A点电位值为（ ）。,A,8,15V,+_,5,10,0.5uF,0.1H,5V,第4章 正弦交流电路,4.2 正弦量的相量表示法（理解）,4.4 电阻、电感与电容元件串联交流电路（掌握）,4.1 正弦电压与电流（理解）,4.3 单一参数的交流电路（掌握、理解）,4.5 阻抗的串联与并联（掌握、理解）,4.9 非正弦周期电压和电流（）,4.8 功率因数的提高（理解）,4.7 交流电路的频率特性（）,4.6 复杂正弦交流电路的分析与计算（）,4.1 正弦电压与电流,幅值、角频率、初相角成为正弦量的三要素。,一、正弦量的三要素 P101,4.1.1 频率与周期 P102,周期T：变化一周所需的时间 （s）,角频率：,（rad/s）,4.1.2 幅值与有效值 P103,幅值：Im、Um、Em,有效值： I、U、E,4.1.3初相位与相位差 P104,2、相位差 ：,两同频率的正弦量之间的初相位之差。不同频率的正弦量不能比较它们的相位差。,1、初相位： 表示正弦量在 t =0时的相角。,设正弦量:,1、相量: 表示正弦量的复数称相量,2、相量表示:,4.2 正弦量的相量表示法 P106,注意：相量只是表示正弦量，而不等于正弦量。,（1）相量式：,（2） 相量图: 把相量表示在复平面的图形,可不画坐标轴,只有同频率的正弦量才能画在同一相量图上。,4.3 单一参数的交流电路 P109,4.3.1 电阻元件的交流电路 P109,1. 电压与电流的关系,相量式：,相量图：,特点： (1) 频率相同(2)大小关系：,(3)相位关系 ：,u、i 相位相同,2. 功率关系,(1) 瞬时功率 p,(2) 平均功率(有功功率)P,单位:瓦（W）,(3) 无功功率 Q,单位：var,4.3.2 电感元件的交流电路 P111,1. 电压与电流的关系,相量式：,相量图：,(2) U =IXL,(3) 电压超前电流90,相位差,特点： (1) 频率相同,2. 功率关系,(1) 瞬时功率,(2) 平均功率,单位:瓦（W）,(3) 无功功率 Q,单位：var,功率因数为0,1.电流与电压的关系,4.3.3 电容元件的交流电路 P114,相量式：,相量图：,特点： (1) 频率相同,2. 功率关系,容抗(),(3)电流超前电压90,相位差,(1) 瞬时功率,(2) 平均功率,单位:瓦（W）,(3) 无功功率 Q,(2) U=I XC,单位：var,功率因数为0,单一参数电路中的基本关系,小 结,P120,例、在电阻和电容串联电路中，电容电压和电流的关系为（ ）。a.,b.,c.,a,例、在纯电感电路中，下列各式哪个式子是对的（ ）a.,b.,c.,例、在纯电容电路中，下列各式哪个式子是对的（ ）a.,b.,c.,c,c,1. 电流、电压的关系,4.4 R、L、C串联的交流电路 P117,1)相量式,阻抗,阻抗模：,阻抗角：,电路参数与电路性质的关系：,阻抗模：,阻抗角：,例6、已知,，,，则电路为（ ）。,2) 相量图,由阻抗三角形：,电压三角形,由功率三角形：,由电压三角形：,例、已知某负载无功功率Q=3kvar，功率因数为0.8，则其视在功率为多少？,3kvar,4w,5 V.A,2.功率关系,(1) 瞬时功率,(2) 平均功率P （有功功率）,单位: W,(3) 无功功率Q,单位：var,(4) 视在功率 S,单位：VA,注： SNUN IN 称为发电机、变压器 等供电设备的容量,例、图中，us=50sinwt V,R1消耗的功率为10W，则总电路的功率因数 为（ ）,+,-,5,10,例、在电阻、电感与电容元件串联的交流电路中，已知R=30，L=127mH，C=40F，电源电压,；（1）求电流i及各部分电压uR，uL，uC；（2）作相量图；（3）求功率P和Q。,4.5 阻抗的串联与并联 P125,4.5.1阻抗的串联,分压公式：,通式:,4.5.2 阻抗并联,通式:,分流公式：,一般正弦交流电路的解题步骤,1. 根据原电路图画出相量模型图(电路结构不变),2. 根据相量模型列出相量方程式或画相量图,3. 用相量法或相量图求解,4. 将结果变换成要求的形式,相量（复数）形式的欧姆定律,解：,求各表读数,V表：,A1表：,A2表：,A表：,+,-,例2、日光灯管与镇流器串联接在频率为50Hz、电压为U=220V的交流电源上。已知灯管的等效电阻R1280，镇流器的等效电阻R220，等效电感L1.65H。试（1）计算电路中的电流值的大小、灯管两端和镇流器上的电压值的大小(2) 计算总电路的P、Q、S 。,电路中电流,灯管两端电压,镇流器的阻抗,镇流器电压,例3、在图示电路中，已知,，试求电流,及该电路的有功功率。,P149-1514.4.5、4.4.6,例2：,下图电路中已知：I1=10A、UAB =100V，,求：总电压表和总电流表 的读数。,解题方法有两种： (1) 用相量式(复数)计算; (2) 利用相量图分析求解。,分析：已知电容支路的电流、电压和部分参数,求总 电流和电压,求：A、V 的读数,已知：I1= 10A、 UAB =100V，,解法1: 用相量式计算,所以A读数为 10安,+ -,+ -,求：A、V 的读数,已知：I1=10A、 UAB =100V，,由相量图可求得：,解：,例3：,已知,开关闭合后 u，i 同相。,开关闭合前,求:,(1)相量图分析,设 为参考相量,解：(2)用相量式计算,开关闭合后 u，i 同相，,由实部相等可得,由虚部相等可得,例4、在图中，i1=10sin(wt+450)A, i2=10sin(wt-450)A,则i。,+,-,例、 图示正弦交流电路中，,，且电流有效值I1=4A,I2=3A，则总电流有效值I为。,设,例6 图示电路中, 已知,电流表A1的读数为3A,试问(1)A2和A3的读数为多少?,(2)并联等效阻抗Z为多少?,jXL,相量图：,电路呈电阻性,4.7.2 谐振电路 P135,在同时含有L 和C 的交流电路中，如果总电压和总电流同相，称电路处于谐振状态。此时电路与电源之间不再有能量的交换，电路呈电阻性。,谐振的概念：,1. 串联谐振,(1) 谐振条件,感抗=容抗,(2) 谐振频率,或,(3) 串联谐振特怔,(2) 电流最大,(4) 电压关系,电容、电感电压：,4.7.3 并联谐振,1. 谐振条件,2. 谐振频率,或,3. 并联谐振的特征,(1) 阻抗最大，呈电阻性,(2)恒压源供电时，总电流最小。,(3)支路电流与总电流 的关系,4.8 功率因数的提高 P141,1、 提高功率因数的措施,在感性负载两端并联电容,第5章 三相电路,5.1 三相电压,5.2 负载星形联结的三相电路,5.3 负载三角形联结的三相电路,5.4 三相功率,5.1 三相电压,一、对称三相电压,（1）特征：,（3）相量图,（2）相量表示,显然，对称三相电压的瞬时值或相量之和为 0,2. 三相电源的星形联结,3. 三相电源的三角形联结,5.2 负载星形联结的三相电路,1. 三相负载,三相负载,不对称三相负载： 不满足 Z1 =Z2 = Z3如单相负载组成的三相负载,2. 负载星形联结的三相电路,Y 联结时：,对称负载Y 联结三相电路的计算,负载对称时,中性线无电流,可省掉中性线。,（3）结论,（1）不对称负载Y联结又未接中性线时，负载相电压不再对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越高。 （2） 中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相电压对称。 （3）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，且中性线（指干线）内不允许接熔断器或刀闸开关。,L1,L2,L3,N,+_,A,Z1,Z2,Z3,例、一星形负载接于三相四线制电源上，若电源线电压为380V，当A点断开时，U3为220V,5、已知某三相电源的相电压分别为,，,，,，当t=5S时，则相应线电压之和为（ ）。a. 380V b. 220V c.0V,5.3 负载三角形联结的三相电路,一、,即: UP = Ul,线电流不等于相电流,二、对称负载联结三相电路的计算,三、三相负载的联接原则,负载的额定电压 = 电源的线电压,负载的额定电压 = 电源线电压,例1、三个额定电压为220V的单相负载，当用线电压为380V的三相四线制电源供电时应接成（ ）形。a. Y或均可 b. c. Y,例2、三个额定电压为380V的单相负载，当用线电压为380V的三相四线制电源供电时应接成（ ）形。a. Y或均可 b. c. Y,c,b,5.4 三相功率,无论负载为 Y 或联结，每相有功功率都应为 Pp= Up Ip cosp,对称负载 联结时：,同理,对称负载Y联结时：,相电压与相电流的相位差,当负载对称时：P = 3Up Ipcosp,所以,中性线电流,(2) 三相负载不对称（R1=5 、R2=10 、R3=20 ） 分别计算各线电流,中性线电流,第6章 磁路与铁心线圈电路,6.2 交流铁心线圈电路,6.3 变压器（掌握、理解）,6.4 电磁铁,6.1 磁路及其分析方法,6.3 变压器,1. 电压变换,2. 电流变换,3. 阻抗变换,4.变压器的铭牌和技术数据,额定容量 SN ：传送功率的最大能力。,1) 额定值,额定容量是视在功率,单位：VA（伏安）,例、有一变比为4的降压变压器，如果在次级接上8,的电阻时，则把它折算到一次侧的等效电阻为96 ,7.1 三相异步电动机的构造,第7章 交流电动机,7.2 三相异步电动机的转动原理（理解）,7.3 三相异步电动机的电路分析,7.4 三相异步电动机转矩与机械特性（理解）,7.5 三相异步电动机的起动（掌握、理解）,7.6 三相异步电动机的调速,7.7 三相异步电动机的制动,7.8 三相异步电动机铭牌数据,7.9 三相异步电动机的选择,7.11 单相异步电动机,7.10 同步电动机(略),7.2 三相异步电动机的转动原理,7. 2. 1 旋转磁场,1.旋转磁场的产生,2.旋转磁场的旋转方向,结论： 任意对调三根电源进线中的任意两根，则旋转磁场反转，则电动机反转。,3.旋转磁场的极对数P,4.旋转磁场的转速,同步转速n0,7. 2. 2 电动机的转动原理,7. 2. 3 转差率,一、含义：旋转磁场的同步转速n0和电动机转子转速n之差与旋转磁场的同步转速之比称为转差率。,异步电动机运行中:,转子转速亦可由转差率求得,二、转差率s表达式：,7.4 三相异步电动机转矩与机械特性,7. 4. 1 转矩公式,由公式可知,1. T 与定子每相绕组电压 成正比。U1 2 T ,2. 当电源电压 U1 一定时，T 是 s 的函数。,3. R2 的大小对 T 有影响。绕线型异步电动机可外 接电阻来改变转子电阻R2 ，从而改变转距。,7. 4. 2 机械特性曲线,根据转矩公式,得特性曲线：,电动机在额定负载时的转矩。,1.额定转矩TN,三个重要转矩,额定转矩,(N m),2.最大转矩 Tmax,电机带动最大负载的能力。,当 U1 一定时，Tmax为定值,过载系数(能力),临界转差率,3. 起动转矩 Tst,电动机起动时的转矩。,起动时n= 0 时，s =1,(2) Tst与 R2 有关， 适当使 R2 Tst 。对绕线式型 电机改变转子附加电阻 R2 , 可使Tst =Tmax 。,Tst体现了电动机带载起动的能力。 若 Tst T2电机能起动，否则不能起动。,起动能力,7. 5. 1 起动性能,7.5 三相异步电动机的起动,7.5.2 起动方法,(1) 直接起动 二、三十千瓦以下的异步电动机一般都采用直接起动。,（适用于笼型电动机）,(3) 转子串电阻起动,（适用于绕线型电动机）,以下介绍降压起动和转子串电阻起动。,1. 降压起动,(1) Y 换接起动,降压起动时的电流为直接起动时的,设：电机每相阻抗为,(a) 仅适用于正常运行为三角形联结的电机。,Y 换接起动适合于空载或轻载起动的场合,Y- 换接起动应注意的问题,正常运行,5. 功率与效率,额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的机械功率 P2，它不等于从电源吸取的电功率 P1。,7.8 三相异步电动机铭牌数据,额定功率,额定电压,定子线电压,额定功率因数,额定效率,额定电流,定子线电流,例2、已知某三相异步电动机的额定功率为2.2kw, 额定线电压为380V,星形联结，额定转速1420 r/min，在额定负载下运行时，其,设电源频率为50 H z。试计算：（1）相电流和线电流的额定值及额定负载时的转矩；（2）额定转差率。,（1）线电流的额定值,相电流的额定值,额定转矩,(2) 因为,=1420 r/min , 故同步转速为,=1500 r/min,额定转差率,例3、一台三相异步电动机的额定技术数据如下：,电源频率50HZ。求额定状态下的转差率SN、电流IN和转矩TN以及起动电流IST、起动转矩TST和最大转矩TMAX。,解：,因nN= 1440r/min，,故n0= 1500r/min,例、某四极（p=2）三相异步电动机的额定功率为30kW，额定线电压为380V，三角形联结，频率为50Hz。在额定负载下运行时，其转差率为0.02, 效率为90%，线电流为57.5A，试求：(1) 额定转矩；（2）电动机的功率因数。,第14章 二极管和晶体管 P5,14.3 半导体二极管（理解）,14.4 稳压二极管（了解）,14.5 半导体三极管（掌握、理解）,14.2 PN结（理解）,14.1 半导体的导电特性（理解）,14.6 光电器件（）,14.1 半导体的导电特性,1、本征半导体的载流子：自由电子和空穴,14.1.1 本征半导体 P4,2、载流子产生的原因：本征激发。温度愈高， 载流子的数目愈多,14.1.2 N型半导体和 P 型半导体 P6,1、在N 型半导体中：自由电子是多数载流子（掺杂），空穴是少数载流子（本征激发）。,2、在 P 型半导体中：空穴是多数载流子（掺杂） ，自由电子是少数载流子（本征激发） 。,无论N型或P型半导体都是中性的，对外不显电性。,14.2 PN结 P8,14.2.2 PN结的单向导电性,14.2.1 PN结的形成,1、PN 结加正向电压时，PN结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，PN结处于导通状态。,2、PN 结加反向电压时，PN结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，PN结处于截止状态。,14.3 半导体二极管 P9,二极管的单向导电性,二极管加正向电压（正向偏置）， 二极管处于导通状态；二极管加反向电压（反向偏置）， 二极管处于截止状态。,14.3.2 伏安特性 P10,硅管0.5V锗管0.1V,反向击穿电压U(BR),导通压降,外加电压大于死区电压二极管才能导通。,外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。,正向特性,反向特性,特点：非线性,硅0.60.8V锗0.20.3V,死区电压,反向电流在一定电压范围内保持常数。,二极管电路分析,定性分析：判断二极管的工作状态,导通截止,分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位的高低或所加电压UD的正负。,若 V阳 V阴或 UD为正( 正向偏置 )，二极管导通若 V阳 V阴或 UD为负( 反向偏置 )，二极管截止,二极管不论是否理想，反向截止时二极管可看作开路。,若二极管是非理想的，则需考虑正向管压降,硅0.60.7V锗0.20.3V,若二极管是理想的，正向导通时正向管压降为零，二极管可看作短路。,定量分析：判断二极管的两端压降,二极管可看作电动势为正向导通管压降的恒压源。,二极管电路分析,电路如图，求：UAB,V阳 =6 V V阴 =12 V V阳V阴 二极管导通若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB = 6V否则， UAB低于6V一个管压降，为6.3或6.7V,例1：,取 B 点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。,在这里，二极管起钳位作用。,DC导通， DA 、DB截止,+9V,R,DA,DC,3V,Y,DB,3V,0V,例2：图中三管的工作状态,已知： 二极管是理想的，试画出 uo 波形。,例4：,6V,ui 6V，二极管截止，可看作开路 uo = 6V ui 6V，二极管导通，可看作短路 uo = ui,二极管阳极电位为 6V，,二极管阴极电位为 ui ，,例6：,试求下列几种情况下VY及元件（R、D1、D2）中的电流，假定二极管是理想的：（1）VA=10V，VB=0V；（2） VA=6V，VB=5.8V ；（3） VA=VB=5V,V1阳 =0 V，V2阳=10 V，V1阴 = V2阴= 0 V；UD1 = 0V，UD2 =10V UD2 UD1 D2 优先导通， 假定D1截止。二极管是理想的， D2可看作短路， D1可看作开路,解：（1） VA=10V，VB=0V,验证了D1处于截止状态。,（2） VA=6V，VB=5.8V,V1阳 =5.8 V，V2阳=6V，V1阴 = V2阴= 0 V；UD1 = 5.8V，UD2 =6V UD2 UD1 D2 优先导通， 假定D1截止。二极管是理想的， D2可看作短路， ， 假定D1可看作开路,则此时VY为：,同时，V1阳 =5.8 V，V1阴 = VY= 5.4V；UD1 = 0.4V 0,故 D1 也导通，二极管是理想的， D1也可看作短路,此时，对 VY求解可通过两个结点之间的结点电压公式：,验证D1是否处于截止状态,（3） VA=VB=5V,V1阳 =V2阳=5V，V1阴 = V2阴= 0 V；UD1 = UD2 =5V D1 、D2 同时导通。二极管是理想的， D1 、D2均看作短路。,此时，对 VY求解可通过两个结点之间的结点电压公式：,P28-29 14.3.2、14.3.4 、 14.3.5,14.5 半导体三极管 P15,晶体管的结构示意图和表示符号,(a)NPN型晶体管；,(b)PNP型晶体管,14.5.1 基本结构,2. 三极管放大的外部条件,发射结正偏、集电结反偏,1. 三极管放大的内部条件 P18,发射区：掺杂浓度最高；基区：最薄，掺杂浓度最低集电区：面积最大,14. 5. 2 放大原理,晶体管放大时，三个电极的电位关系及电流流向：P19,(a) NPN 型晶体管；,(b) PNP 型晶体管,放大：VCVBVE,放大：VCVBVE,1. 输入特性,特点:非线性,正常工作时发射结电压： NPN型硅管 UBE 0.6 0.7VPNP型锗管 UBE 0.2 0.3V,3DG100晶体管的输入特性曲线,死区电压：硅管0.5V，锗管0.1V。,14.5.3 特性曲线 P20,2. 输出特性,晶体管有三种工作状态，因而输出特性曲线分为三个工作区,(1) 放大区（线性区）,特点：发射结处于正向偏置、集电结处于反向偏置,（2）截止区,特点：发射结处于反向偏置、集电结处于反向偏置,(3) 饱和区,特点：发射结处于正向偏置、集电结处于正向偏置,IC = IB,IC 0,ICIB，UCES 0V,4.集电极最大允许电流 ICM,5.集-射极反向击穿电压U(BR)CEO,集电极电流 IC上升会导致三极管的值的下降，当值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为 ICM。,当集射极之间的电压UCE 超过一定的数值时，三极管就会被击穿。手册上给出的数值是25C、基极开路时的击穿电压U(BR) CEO。,6.集电极最大允许耗散功耗PCM,PCM取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，温升过高会烧坏三极管。 PC PCM =IC UCE,硅管允许结温约为150C，锗管约为7090C。,例1、晶体管具有放大作用的外部条件为发射结 ，集电结 。 例2、晶体管结构特点为发射区掺杂浓度很 ， 基区很 ，掺杂浓度很 。 例3、晶体管输出特性分三个区域，分别为 区、 区和 区。,例4、测量某硅晶体管各电极对地的电压值为：VC=6V，VB=2V，VE=1.3V。则管子工作在 ( ) 区域。a. 放大区 b. 饱和区 c. 截止区。,a,高,薄,低,NPN硅管,例5、测量某晶体管放大时各电极对地的电压值为：-6V，-2V，-2.3V则管子类型,PNP硅管,判断晶体管的工作状态的一般步骤：,（1）首先判断晶体管发射结的偏置情况：若发射结反偏，则晶体管处于截止状态；若发射结正偏，则晶体管处于放大或饱和状态；,（2）若发射结正偏，判断晶体管放大或饱和状态：,根据输入回路求基极电流IB,得IB；,再根据输出回路求晶体管刚饱和时的集电极电流ICS；,若刚饱和时的集电极电流ICSIB，则晶体管饱和；若刚饱和时的集电极电流ICSIB，则晶体管放大；,例、如果改变晶体管基极电压的极性，使发射结由正偏导通改为反向偏置，则集电极电流（ ）,近似为零,D,8V,R,uo,ui,+,+,D,8V,R,uo,ui,+,+,(a),(b),12V,u0/V,15V,0,-15V,在如图所示的电路中，ui=15sinwt V，,电路如图（a）示，其输入电压ui1和ui2的波形如图（b）所示，二极管正向导通电压UD0.7V。试画出输出电压uO的波形，并标出幅值。,D1,6k,D2,6V,2V,D2导通，D1截止,图6,+9V,R,DA,DC,A,Y,DB,图6,B,C,第15章 基本放大电路 P32,15.1 共发射极放大电路的组成（理解）,15.2 放大电路的静态分析（掌握、理解）,15.4 静态工作点的稳定（掌握、理解）,15.6 射极输出器（会分析）,15.8 互补对称功率放大电路（）,15.9 场效应管及其放大电路（）,15.3 放大电路的动态分析（掌握、理解）,15.5 放大电路中的频率特性（）,15.7 差分