电工与电器设备

《电工与电器设备》辅导答疑辅导老师：盛青云本课程包括电路分析部分，变压器、电机部分和安全用电部分。我们重点介绍了电路分析和变压器、电机部分。基中电路分析部分是本课程的主体和重点，是学习变压器、电机的理论基础，其他部分是理论联系实际的部分。本课程与其他学科相比，显著特点是教材中所有的电压、电流、电动势等物理量都用参考方向或参考极性表示，所有定理定律都按参考方向来列写，参考方向贯穿课程的始终，所以一定要掌握参考方向的意义和表式方法。考试要求、重点及解题方法详见“串讲”，这里只强调一下最主要的东西。一、掌握基本电路元件的伏安关系、相位关系、能量关系等。课程中介绍了七种基本元件：电阻元件、电感元件、电容元件、电压源、电流源、理想受控电压源和理想受控电流源。例如：电容元件（参见图（一））A.一般关系：（1）伏安关系：（2）相位上：电流超前于电压u角度为（3）电容元件只是储存电场能量的理想元件，不消耗电能,它只与电源或以外duicdti090图（一）的电路进行能量交换。这种互相交换的能量称为无功功率。电容无功率为2CCQXI＝在正弦电路中，我们很少用上述伏安关系来直接进行计算，而是采用“相量法”B.相量关系：注意先将图（一）变换为图（二）的相量模型（1）伏安关系：1CCccUUIjxIIjwcjx或图（二）其中“”称为复数容抗，它可通过与之比求得复容抗的大小称为“容抗”即：cjxCUI112cxwcfc当C不变时，频率f成反比cx（2）相位上：超前于（见图（三））ICU90图（三）（3）功率：有功功率P＝0（不消耗电能）；无功功率：2CCQXICUI＝-2、电压源、电流源它们是实际电源的两种类型，一般是电路中的电源。①理想电压源、电流原定义、性质注意：电压原由理想电压源与内阻、串联组成，它是小内阻实际电源的模型。电流原由理想电流源与内阻并联组成，它是高内阻实际电源的模型，两种模型在一定条件下可以进行等效互换。②掌握等效变换的条件，变换后参考方向如何标定？3、受控源定义、性质、特点二、直流电路的分析与计算1、掌握基本霍夫定律，能正确地运用支路电流法解题。因为KCL和KVL不但适用于线性电路也适用于非线性电路，应用很广，是必须掌握的内容。2、利用电压源、电流源等效变换化简电路解题。3、运用叠加原理、戴维南定量和诺顿定理解题（必须掌握）例一、电路如图（四）所示，试用叠加原理求电流I图（四）（一）原电路可分解为如下三个电路（见图五）图（五）对于图（五）a：43A4I=1+2对于图（五）b：1552216IA对于图（五）c：19321IA4533.536IIIAI+例二、试用戴维南定量求图（六）所示电路各的电压U图（六）图（七）解：1、断开所求2电阻，将剩下的有源二端网络化简为戴维南等效电路。首先，求开路电压（见图（七））由图（七）可知：0CU00(31)552CCUU03CUV2、求有源二端网络的等效电阻为此将a、b两点直接短路（见图（八）a）因为a、b两点短路，所以电压U＝0受控电压源为零（见图（八）b）可将它等效变换为图（八）c所示形式，由图（c）可求得0R2204.54SCIA所以00324.53CSCURI图（八）3、求电流I画出戴维南等效电路如图（九）所示，并将2电阻接于a、b两端：由图（c）可求得：3222.25223UIV特别注意：电压、电流参考方向一旦选定，解题过程中不得改变，否则会出现错误。图（九）三、单相正弦电路的分析与计算1、正弦量有效值（或最大值）、角频率、初相的物理意义是什么？什么是相位差、同相、反相、超前滞后等概念？2、正弦量的相量表示法什么叫相量？为什么要引进相量？（必须复习复数的运算方法）。相量是为解决正弦交流电路繁琐的三角函数运算而引进的概念。相量法是正弦交流电路解题的工具，不掌握“相量”这个概念就不懂得正弦交流电路的分析与计算，它会影响后读课程的学习，所以相量法求解简单电路是必须掌握的内容，不可回避。3、什么是复阻抗？为何采用复阻抗？运算法则是什么？在直流电路中，因为频率F＝0，感抗，容抗，电感、电容的性质体现不出来，所以电路只用电阻一个参数描述，而在正弦交流电路中，因为一般频率所以要用电阻、电感和电容三个参数来描述，0LXCX0,0,LCFXX这是正弦交流电路引进“复阻抗”的根本原因。复阻抗定义：对于一个元件：UZI对于无原二端网络UZI端端4、单相正弦电路的功率：5、单相正弦电路物解题方法：1）相量运算法：将电路中的电压、电流用相量表示R、L、C电路参数用复阻抗表示。即把原电路变换为相量模型，在这种情况下，前面直流电路所有方法都可运用到正弦电路中来，只是所有定理定律、公式等都要用相量形式表示。例三，RLC并联电路如图（十）a所示，已知R＝40L=4MH,C=5F,电源电压求并画出相量图4s=102sin10t(v)URLciiii,、、和解：根据图（十）b得：00Rs100I===0.250(A),R40U4Ri=0.252sin10t(v)0L43s100I===-j0.25(A)jwlj10410U4Li=0.252sin(10t-)(A)2460CsI==jwcs=j10510100=j0.5(A)1jwcUU4Ci=0.52sin(10t+)(A)2根据KCL：RLCI=III=0.25-j0.25+j0.5=0.25+j0.254i=0.252sin(10+)(A)4相量图如图（十一）所示：（2）相量图解法根据题意定性地通出电路的相量图，再按几何关系，求正弦量的大小和初相。例四，电路如图（十二）所示，求图中电流和电压表读数。0A0V图（十二）解：设电流表内阻为零，电压表内阻为无穷大，则图（十二）a可化简为图（十二）b的形式。对于图b,以参考相量，即令，画在水平位置。电流电容支路的电流，它超前于电压角度，画出垂直的方位（见图十三）并联部分的另一支路电流设为，则1U01U1000V＝1I901U1U2I00121000I102455555Ujj应画在滞后于角度为的方向，大小A根据KCL：2I1U04510212III在图上用平行四边形法则求出总电流，由图可见即的读数为10A对于图（十二）b，A、B两点间的电容电流应超前于端电压角度故电压应画在滞于的方位，根据已知数据再根据在图上作出，显然即的读数为0I010IA0A0IABU090ABU0I0901010100ABUV01UABUU0U01002UV0V1002V四、三相电路的分析与计算三相电路由三个单相电路按特定方式联接而成。对于每一相而言，都是一个单相正弦电路，完全可以运用前述方法求解电路，但具体计算时有它的特点，复习时应抓住这些特点。1、什么是对称电压、对称电流、对称电源、对称电动势？怎么写出一组对称电压、对称电流？2、什么是对称负载？3、三相电源的接有什么特点？联接呢？三相负载星形联接、特点？三相负载的三角形联接、特点？4、在什么情况下？5、三相电路的功率五、一阶动态电路的三要素解法1、什么是换路定律？2、动态电路的三要素是指什么？如何计算？特别注意：换路定律只能用来计算，除些以外的所有各量必须用“等效电路”来求。“等效电路”怎么画？3、记住三要素公式3,3lLPUUpIIL(0)i(0)CU和初始值、稳态值和时间常数“C”的计算详见串讲内容。六、磁路与变压器重点在变压器变换电压、变换电流和变换阻抗的作用及同极性端的定义和判别方法七、电动机这一章：1、掌握三相异步电动机的转动原理，（1）旋转磁场产生的条件是什么？（旋转磁场实际上是定子电流、转子电流产生的两旋转磁场的合成磁场）（2）旋转磁场的转向由什么决定？（3）旋转磁场的转速060fn=p其中旋转磁场的极对数P与三相定子绕组的安排、布置有关。2、掌握转差率S的物理意义与计算方法3、三相异步电动电动机的机械特性当和不变时，的关系曲线称为机械特性。根据公式，对应每一个转速n,便可求得一个S,对应每一个S在转矩公式中可求得电磁转矩T，中可求得电磁转矩T，因而可作出上述的机械特性曲线。1U2Rn=f(T)00nnS=n22122220SRUT=KR(SX)在机械特性上要搞清三个重要转矩的含义与计算：1）额定转矩记住三相异步电动机等速运行（即稳定运行）时，电磁转矩（驱动转矩）必须与阻力转矩相平衡，即NTC202T=T=T+TT其中（机械负载转矩）（空载损耗转矩，由于很小，可忽略）。2T0T0T22PTT=2n60式中用“瓦特”表示2P2NNNPT=9550N式中用“千瓦”表示。2NP在机械特性的a、b段，负载转距变化时，引起转速发生变化，这时电磁转矩总能调节到与负载转矩相适应的状态，称为稳定运行区，而b、c段则没有这种作用，故称为不稳定区。（2）最大转矩它决定电动机的过载能力，过载系数：当超过时，电动机就带不动负载了，如不及及时改变，会发生闷车现象，致使电动机电流立即升maxNT=T2TmaxT高6-7倍，电动机严重过热，以致烧坏。（3）起动转矩,与哪些因素有关，如何计算？（4）三相异步电动机的起动、反转、调速和制动，重点在起动和反转。5）了解三相异步电动机铭牌数据的含义，如额定功率，额定电压、电流、额定效率等。4、单相异步电动机的结构，为什么不能自行起动？它是如何解决起动问题的？5、直流电动机的结构特点和工作原理。它励和并励直流电动机调速性能所依据的公式：即：aastEU-RIn=TK谢谢！祝同学们考试顺利！