工学电工学简明教程复习要点.ppt
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本章要求:
1.掌握支路电流法、叠加原理和戴维宁定理等电路的基本分析方法。
2.了解实际电源的两种模型及其等效变换。
3.了解非线性电阻元件的伏安特性及静态电阻、动态电阻的概念,以及简单非线性电阻电路的图解分析法。
第1章电路的分析方法,1.3.3电压源与电流源的等效变换,由图a:
U=EIR0,由图b:
U=ISR0IR0,例1:
解:
统一电源形式,试用电压源与电流源等效变换的方法计算图示电路中1电阻中的电流。
1.6叠加原理,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,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。
例:
注意事项:
应用叠加原理时可把电源分组求解,即每个分电路中的电源个数可以多于一个。
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:
电路如图,已知E=10V、IS=1A,R1=10R2=R3=5,试用叠加原理求流过R2的电流I2和理想电流源IS两端的电压US。
(b)E单独作用将IS断开,(c)IS单独作用将E短接,解:
由图(b),例1:
电路如图,已知E=10V、IS=1A,R1=10R2=R3=5,试用叠加原理求流过R2的电流I2和理想电流源IS两端的电压US。
(b)E单独作用,(c)IS单独作用,解:
由图(c),1.7.1戴维宁定理,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,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。
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+IR2=20V+2.54V=30V,或:
E=U0=E1IR1=40V2.54V=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,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。
三要素法求解暂态过程的要点,
(1)求初始值、稳态值、时间常数;,(3)画出暂态电路电压、电流随时间变化的曲线。
(2)将求得的三要素结果代入暂态过程通用表达式;,暂态电路,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路中的电压和电流。
(1)稳态值的计算,响应中“三要素”的确定,1)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,t=0时合上开关S,合S前电路已处于稳态。
试求电容电压和电流、。
(1)确定初始值,由t=0-电路可求得,由换路定则,应用举例,
(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,uC的变化曲线如图,用三要素法求,例2:
由t=0-时电路,电路如图,开关S闭合前电路已处于稳态。
t=0时S闭合,试求:
t0时电容电压uC和电流iC、i1和i2。
求初始值,求时间常数,由右图电路可求得,求稳态值,(、关联),第2章正弦交流电路,2.2正弦量的相量表示法,2.1正弦电压与电流,2.3单一参数的交流电路,2.7交流电路的频率特性,2.6复杂正弦交流电路的分析与计算,2.8功率因数的提高,2.5阻抗的串联与并联,2.4电阻、电感与电容元件串联交流电路,2.9非正弦周期电压和电流,2.7单一参数正弦交流电路的分析计算小结,电路参数,电路图(参考方向),阻抗,电压、电流关系,瞬时值,有效值,相量图,相量式,功率,有功功率,无功功率,R,i,u,设,则,u、i同相,0,L,C,设,则,则,u领先i90,0,0,基本关系,+,-,i,u,+,-,i,u,+,-,设,u落后i90,阻抗三角形、电压三角形、功率三角形,将电压三角形的有效值同除I得到阻抗三角形,将电压三角形的有效值同乘I得到功率三角形,例1:
已知:
求:
(1)电流的有效值I与瞬时值i;
(2)各部分电压的有效值与瞬时值;(3)作相量图;(4)有功功率P、无功功率Q和视在功率S。
在RLC串联交流电路中,,解:
(1),
(2),方法1:
方法1:
通过计算可看出:
而是,(3)相量图,(4),或,(4),或,呈容性,方法2:
复数运算,例1:
已知电源电压和电路参数,电路结构为串并联。
求电流的瞬时值表达式。
一般用相量式计算:
分析题目:
已知:
求:
解:
用相量式计算,同理:
例1:
三相交流电路,三相对称,中线电流,
(1)线电流,
(2)三相负载不对称(RA=5、RB=10、RC=20)分别计算各线电流,中线电流,第3章磁路与铁心线圈电路,
(1)变压器的匝数比应为:
【解】,【例3.5.1】如图,交流信号源的电动势E=120V,内阻R0=800,负载为扬声器,其等效电阻为RL=8。
要求:
(1)当RL折算到原边的等效电阻时,求变压器的匝数比和信号源输出的功率;
(2)当将负载直接与信号源联接时,信号源输出多大功率?
信号源的输出功率:
电子线路中,常利用阻抗匹配实现最大输出功率。
结论:
接入变压器以后,输出功率大大提高。
原因:
满足了最大功率输出的条件:
(2)将负载直接接到信号源上时,输出功率为:
4.1三相异步电动机的构造,第4章交流电动机,4.2三相异步电动机的转动原理,4.3三相异步电动机的电路分析,4.4三相异步电动机转矩与机械特性,4.5三相异步电动机的起动,4.6三相异步电动机的调速,4.7三相异步电动机的制动,4.8三相异步电动机铭牌数据,4.9三相异步电动机的选择,4.11单相异步电动机,4.10同步电动机(略),旋转磁场转速n0与极对数p的关系,异步电动机运行中:
转子转速亦可由转差率求得,转差率s,例1:
一台三相异步电动机,其额定转速n=975r/min,电源频率f1=50Hz。
试求电动机的极对数和额定负载下的转差率。
解:
根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转速的关系可知:
n0=1000r/min,即,p=3,额定转差率为,由公式可知,电磁转矩公式,1.T与定子每相绕组电压成正比。
U1T,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。
绕线式异步电动机可外接电阻来改变转子电阻R2,从而改变转距。
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,(Nm),如某普通机床的主轴电机(Y132M-4型)的额定功率为7.5kw,额定转速为1440r/min,则额定转矩为,2.最大转矩Tmax,转子轴上机械负载转矩T2不能大于Tmax,否则将造成堵转(停车)。
电机带动最大负载的能力。
临界转差率,将sm代入转矩公式,可得,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R2Tst。
对绕线式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TstT2电机能起动,否则不能起动。
起动能力,例1:
1),解:
一台Y225M-4型的三相异步电动机,定子绕组型联结,其额定数据为:
P2N=45kW,nN=1480r/min,UN=380V,N=92.3%,cosN=0.88,Ist/IN=7.0,Tst/TN=1.9,Tmax/TN=2.2,求:
1)额定电流IN?
2)额定转差率sN?
3)额定转矩TN、最大转矩Tmax、和起动转矩TN。
2)由nN=1480r/min,可知p=2(四极电动机),3),第9章半导体二极管和三极管,返回,两个二极管的阴极接在一起取B点作参考点,断开二极管,分析二极管阳极和阴极的电位。
V1阳=6V,V2阳=0V,V1阴=V2阴=12VUD1=6V,UD2=12VUD2UD1D2优先导通,D1截止。
若忽略管压降,二极管可看作短路,UAB=0V,例2:
D1承受反向电压为6V,流过D2的电流为,求:
UAB,ui8V,二极管导通,可看作短路uo=8Vui8V,二极管截止,可看作开路uo=ui,已知:
二极管是理想的,试画出uo波形。
8V,例3:
二极管的用途:
整流、检波、限幅、箝位、开关、元件保护、温度补偿等。
参考点,二极管阴极电位为8V,2.输出特性,IB=0,20A,放大区,输出特性曲线分三个工作区:
(1)放大区,在放大区有IC=IB,也称为线性区,具有恒流特性。
在放大区:
发射结:
正向偏置;集电结:
反向偏置.晶体管工作于放大状态。
+,-,+,-,+,-,
(2)截止区,IB=0以下区域,有IC0。
在截止区:
发射结:
反向偏置集电结:
反向偏置.晶体管工作于截止状态。
饱和区,截止区,(3)饱和区,当UCEUBE时,晶体管工作于饱和状态:
IBIC。
发射结:
正向偏置,集电结:
正向偏置。
深度饱和时,硅管UCES0.3V,锗管UCES0.1V。
+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+U1-,RB,EC=UCC,RC,例:
Ucc=6V,Rc=3kOhm,RB=10kOhm,=25。
当输入电压U1分别为3V,1V和-1时,试问晶体管处于何种工作状态?
晶体管饱和时集电极电流近似为,晶体管临界饱和时基极电流为,解:
(1)U1=3V,晶体管处于饱和状态,+U1-,RB,EC=UCC,RC,例:
Ucc=6V,Rc=3kOhm,RB=10kOhm,=25。
当输入电压U1分别为3V,1V和-1时,试问晶体管处于何种工作状态?
晶体管饱和时集电极电流近似为,晶体管临界饱和时基极电流为,
(2)U1=1V,晶体管处于放大状态,+U1-,RB,EC=UCC,RC,例:
Ucc=6V,Rc=3kOhm,RB=10kOhm,=25。
当输入电压U1分别为3V,1V和-1时,试问晶体管处于何种工作状态?
晶体管饱和时集电极电流近似为,晶体管临界饱和时基极电流为,(3)U1=-1V,晶体管发射结反偏,集电结反偏。
晶体管处于可靠截止状态。
第10章基本放大电路,返回,例1:
在图示放大电路中,已知UCC=12V,RC=6k,RE1=300,RE2=2.7K,RB1=60k,RB2=20kRL=6k,晶体管=50,UBE=0.6V,试求:
(1)静态工作点IB、IC及UCE;
(2)画出微变等效电路;(3)输入电阻ri、r0及Au。
【解】,
(1)由直流通路求静态工作点。
直流通路,
(2)由微变等效电路求Au、ri、r0。
微变等效电路,rbe,RC,RL,E,B,C,+,-,+,-,+,-,RS,RE1,返回,11.2.1比例运算,1.反相比例运算,
(2)电压放大倍数,虚短u=u+=0,称反相输入端“虚地”反相输入的重要特点,虚断,i+=i=0,,i1=if,要求静态时u+、u-对地电阻相同,平衡电阻R2=R1/RF,2.同相比例运算,虚断,u+=ui,
(1)电路组成,
(2)电压放大倍数,虚短,u=ui,反相输入端不“虚地”,要求静态时u+、u-对地电阻相同,平衡电阻R2=R1/RF,16.2.2加法运算,虚短u-=u+=0,平衡电阻:
R2=Ri1/Ri2/RF,虚断,i=0,ii1+ii2=if,16.2.3减法运算电路,由虚断可得:
由虚短可得:
分析方法1:
常用做测量放大电路,如果取R1=R2,R3=RF,如R1=R2=R3=RF,R2/R3=R1/RF,输出与两个输入信号的差值成正比。
16.2.4积分运算电路,由虚短及虚断性质可得i1=if,if=?
当电容CF的初始电压为uc(t0)时,则有,16.2.5微分运算电路,由虚短及虚断性质可得i1=if,第12章直流稳压电源,返回,第18章直流稳压电源,小功率直流稳压电源的组成,功能:
把交流电压变成稳定的大小合适的直流电压,12.2.1电容滤波器1.电路结构,2.工作原理,uuc时,D1、D3导通,电源在给负载RL供电的同时也给电容充电,uc增加,uo=uc。
uuc时:
若|u|uc,D1、D2、D3、D4均截止,电容通过负载RL放电,uc按指数规律下降,uo=uc。
3.工作波形,二极管承受的最高反向电压为。
只有在|u|uc时,D2、D4导通,uo=uc。
+C,UXX:
为W78XX固定输出电压Uo=UXX+UZ,返回,第13章门电路和组合逻辑电路,后一页,1.写出逻辑式,例2:
分析下图的逻辑功能,.,&,&,1,1,.,B,A,Y,&,前一页,后一页,返回,2.列逻辑状态表,Y=AB+AB,3.分析逻辑功能输入相同输出为“1”,输入相异输出为“0”,称为“判一致电路”(“同或门”),可用于判断各输入端的状态是否相同。
逻辑式,前一页,后一页,返回,例3:
分析下图的逻辑功能,Y,&,&,1,.,B,A,&,C,写出逻辑式:
A,1,0,1,A,设:
C=1,封锁,打开,选通A信号,前一页,后一页,返回,例3:
分析下图的逻辑功能,B,Y,&,&,1,.,B,A,&,C,B,0,0,1,设:
C=0,封锁,选通B信号,打开,前一页,后一页,返回,例2:
某工厂有A、B、C三个车间和一个自备电站,站内有两台发电机G1和G2。
G1的容量是G2的两倍。
如果一个车间开工,只需G2运行即可满足要求;如果两个车间开工,只需G1运行,如果三个车间同时开工,则G1和G2均需运行。
试画出控制G1和G2运行的逻辑图。
设:
A、B、C分别表示三个车间的开工状态:
开工为“1”,不开工为“0”;G1和G2运行为“1”,不运行为“0”。
1.根据逻辑要求列状态表,首先假设逻辑变量、逻辑函数取“0”、“1”的含义。
前一页,后一页,返回,逻辑要求:
如果一个车间开工,只需G2运行即可满足要求;如果两个车间开工,只需G1运行,如果三个车间同时开工,则G1和G2均需运行。
开工,“1”,不开工,“0”,运行,“1”,不运行,“0”,1.根据逻辑要求列状态表,前一页,后一页,返回,2.由状态表写出逻辑式,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,前一页,后一页,返回,3.化简逻辑式,4.用“与非”门构成逻辑电路,在数字电路中,常用的组合电路有加法器、编码器、译码器、数据分配器和多路选择器等。
下面几节分别介绍这几种典型组合逻辑电路的基本结构、工作原理和使用方法。
前一页,后一页,返回,返回,基本RS触发器状态表,逻辑符号,后跳,前一页,后一页,返回,可控RS状态表,前跳,C高电平时触发器状态由R、S确定,前一页,后一页,返回,(保持功能),(置“0”功能),(置“1”功能),(计数功能),SD、RD为直接置1、置0端,不受时钟控制,低电平有效,触发器工作时SD、RD应接高电平。
C下降沿触发翻转,前一页,后一页,返回,触发器逻辑功能的转换,1.将JK触发器转换为D触发器,仍为下降沿触发翻转,前一页,后一页,返回,十位0100(4),个位0110(6),计数脉冲,十位,个位,两位十进制计数器(100进制),例:
用一片74LS390构成四十六进制计数器,前一页,后一页,前一页,后一页,前一页,后一页,返回,
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