电工学(第七版)_秦曾煌_全套课件_19电力电子技术-1

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电工学(第七版上册)秦曾煌主编

N匝 x
Hx S I
共七十六页
即有：
Φ
NI l
F Rm
S
式中：F=NI 为磁通势，由其产生磁通；
Rm 称为(chēnɡ wéi)磁阻，表示磁路对磁通的阻碍作用； l 为磁路的平均长度；
S 为磁路的截面积。
2. 磁路(cílù)的欧姆定律
若某磁路(cílù)的磁通为，磁通势为F ，磁阻为Rm，则
F
7.3.2 磁路(cílù)的欧姆定律
磁路(cílù)的欧姆定律是分析磁路(cílù)的基本定律
1. 引例环形线圈如图，其中媒质(méizhì)是均匀的，磁导率
为，试计算线圈内部的磁通。
解：根据安培环路定律，有
Hdl I
设磁路的平均长度为 l，则有
NI Hl B l l S
共七十六页
例2: 有一环形铁心线圈，其内径为10cm，外径(wài 为 jìnɡ)
解：半径(bànjìng)为x处各点的磁场强度为
故相应(xiāngyīng)点磁感应强度为
N匝
x
Hx S I
由上例可见,磁场内某点的磁场强度 H 只与电流大小、
线圈匝数、以及该点的几何位置有关，与磁场媒质的磁
性() 无关；而磁感应强度 B 与磁场媒质的磁性有关。
共七十六页
7.1.5 物质的磁 (wùzhì)
铁心中的磁场强度是相等的，都是260 A/m。
查磁化(cíhuà)曲线可得B，铸铁 = 0.05T、 B硅钢 =0.9T, B硅钢是B铸铁的18倍。因 =BS，如要得到相同的磁通，则铸铁铁心的
截面积必须是硅钢片铁心的截面积的18倍。
结论：如果线圈中通有同样大小的励磁电流，要得到相

电工学(第七版)秦曾煌全套课件19.电力电子技术-

19.2 可控整流电路
19.2.1 可控整流电路
1. 单相半波可控整流电路 (1) 电阻性负载
T + u – + uT –
io RL + uo –
u > 0 时：若uG = 0，晶闸管不导通， uO 0, uT u 。控制极加触发信号，晶闸管承受正向电压导通，
uO u , uT 0 。
P2 N2
K
P
_K
晶闸管相当于PNP和NPN型两个晶体管的组合
1. 普通晶闸管 (1) 基本结构
晶闸管的构造和外形
(2) 工作原理
A
形成正反馈过程
β 1β 2 iG
i B 2 iG
R
β 2 iG
T1
iC 2 2 iG i B 1
iC1 β1 iC 2
iG
G
iB 2
+
T2 EA
19.1 电力电子器件
19.1.1 电力电子器件的分类
1. 不控器件器件的导通和关断无可控功能。如整流二极管(D)。 2. 半控器件器件的导通可控,但关断不可控。如普通晶闸管(T)。 3. 全控器件器件的导通和关断均具可控的功能。如可关断晶闸管(GTO) 、功率晶体管(GTR) 、功率场效晶体管 (VDMOS)及绝缘栅双极晶体管(IGBT)。
+ _
1 2 iG i B 2
在极短时间内使两个三极管均饱和导通, 此过程称触发导通。
_
EG
K
EA > 0、EG > 0
(2) 工作原理 A
β 1β 2 iG
形成正反馈过程
i B 2 iG
R
β 2 iG

电工学(第七版)上册秦曾煌

Ia
a
Ra Ib Ic b Rb
Rc Y- 等效变换 C
Ia a
Rab
Ib
Rbc Rca
Ic b
C
电阻Y形联结
电阻形联结
等效变换的条件：
对应端流入或流出的电流(Ia、Ib、Ic)一一相等，对应端间的电压(Uab、Ubc、Uca)也一一相等。
经等效变换后，不影响其它部分的电压和电流。
章目录上一页下一页返回退出
5
Rb
b +
–
12V
12V
解：将联成形abc的电阻变换为Y形联结的等效电阻
Ra
Rab
Rab Rca Rbc
Rca
48 Ω 448
2Ω
44
84
Rb 4 4 8 Ω 1 Ω Rc 4 4 8 Ω 2 Ω
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例2：计算下图电路中的电流 I1 。
I1 a
Ra Rb
Rb Rc Rc Ra Rb
Ra
Rab Rca Rab Rbc Rca
Rb
Rbc Rab Rab Rbc Rca
Rc
Rca Rbc Rab Rbc
Rca
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2.2 电阻星形联结与三角形联结的等效变换
Ia
a
Ra Ib Ic b Rb
Rc Y- 等效变换 C
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理想电流源（恒流源)
I
U
+
IS
U
RL
_
O
IS
I
特点: (1) 内阻R0 = ；
外特性曲线
(2) 输出电流是一定值，恒等于电流 IS ；

电工学(第七版上册)秦曾煌主编ppt课件

A
B
(2)用正负极性： A +
U
B
(3)用双下标： A
UAB
B
参考方向
+U
–
+ 实际方向
U >0
参考方向
+U
–
实际方向 +
U <0
3.电位：电路中为分析的方便，常在电路中选某
一点为参考点，任一点到参考点的电压称为该点的电位。
用表示，单位与电压相同，也是V(伏)。
.
16
4.关联参考方向 i
+
1. 用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向。
2.用双下标表示：如iAB,电流的参考方向由A点指向B点。
i
A
B
.
11
2 .电压
两点之间的电位之差即是两点间的电压。从电场力做功概念定义，电压就是将单位正电荷从电路中一点移至电路中另一点电场力做功的大小，如图所示。用数学式表示，即为
定义电压示意图
.
21
1.3 电功率和能量一：电功率
单位时间做功大小称作功率，或者说做功的速率称为功率。在电路问题中涉及的电功率即是电场力做功的速率，以符号p(t)表示。功率的数学定义式可写为 :
p(t) dw(t) dt
式中dw为dt时间内电场力所做的功。功率的单位为瓦(W)。 1瓦功率就是每秒做功 1 焦耳，即1W = 1J/s 。
.
23
由 u dw 得 dw udq dq
再由 i dq 得 dt dq
dt
i
根据功率定义 p(t) = dw/dt, 得
P(t)=ui
根据功率的定义知道功率是能量对时间的导数，反过来能量是功率对时间的积分。

电工学第七版上册秦曾煌

i1
U1
U2 U'1
W'2 U'2
i3
W'1 V'2 W1 W2 V'1
V2
V1
i2
V2 W1
U2
U1 W2
V1
V1 W2 U1
U2
W1
V2
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W1
V2
U1
N
• W2
•
U2 S
V1
S
V1 •
U2
W2 •
N
U1
V2
W1
30 V2
W1
U2 S
•
V1 •
W2 N
U1
U1
n N
cos2
O
1s
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7.4 三相异步电动机转矩与机械特性
7. 4. 1 转矩公式 T Φ , I2 ,cos 2 T KTΦI2 cos 2
常数，与电旋转磁场
转子电路的
机结构有关每极磁通转子电流功率因数
由前面分析知：
I2 cos 2
sE20
R22
(
sX
R2
E20= 4.44 f 1N2
即E2= s E20
转子静止时的感应电势
转子转动时的感应电势
3. 转子感抗X 2
X2 2f2Lσ2 2 s f1Lσ2
当电动机起动瞬间, n = 0, s = 1, f2 = f1 , 则 X2 最大
X20= 2 f1L2
即X2= sX20
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p = 1时
旋转磁场的转速 n0 60 50 3000 (转/分）

电工学(第七版)上册秦曾煌第一章ppt课件

(3) 根据计算结果确定实际方向：若计算结果为正值，则实际方向与假设方向一致；若计算结果为负值，则实际方向与假设方向相反。
.
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例: 电路如图所示。
I = 0.28A I = – 0.28A
电动势为E =3V
+
方向由负极指向正极； E
3V
电压U的参考方向与实际方
向相同, U = 2.8V, 方向由
电动势 E
单位
A、 kA、 mA、 μA V、 kV、 mV、 μV
电压 U V、 kV、 mV、 μV
实际正方向正电荷移动的方向
电源驱动正电荷的方向
(低电位 - 高电位 ) 电位降落的方向
(高电位 - 低电位 )
.
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物理量正方向的表示方法
I
a
灯
U
R
池
泡 R0
导线
手电筒电路
干电池导线灯泡手电筒的电路模型
电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电
路工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。
电路分析是在已知电路结构和参数的条件下，讨
论激励与响应的关系。
.
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1.3 电压和电流的参考方向
电流
电路中的物理量电压
电功率和额定值的意义; 4. 会计算电路中各点的电位。
.
章目录上一页下一页返回退出
1.1 电路的作用与组成部分
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。
1. 电路的作用 (1) 实现电能的传输、分配与转换
发电机

电工学秦曾煌第七 PPT课件

t
3-33
第33页/共57页
uC (t) E (U 0 E)e t RC U 0 e t RC (E Ee t RC )
暂态电路的叠加定理:
全响应=稳态分量+暂态分量全响应=零输入响应+零状态响应
前者：由电路因果关系来看后者：由电路的变化规律来看
3-34
第34页/共57页
R-L电路的全响应
一阶电路暂态过程的求解方法
1. 经典法: 用数学方法求解微分方程。
2. 三要素法: 求初始值、稳态值、时间常数。 ……………... 3-18 第18页/共57页
* 经典法
K
R
+
_E
C
例
i
一阶常系数线性微分方程
uC
RC
duC dt
uC
E
由数学分析知此种微分方程的解由两部分组成：
u' 方程的特解 C
R
t=0
+
E
C
_
uC
E
uC
RC
duC dt
uC
E
uC (0 ) U0 0
uC
(t
)
E
(U0
E
t
)e
RC
t uC (t) E Ee t RC
3-32
第32页/共57页
R-C电路的全响应
K
R
t=0
+
E
C
_
uC
RC
duC dt
uC
E
uC
E
U0
uC (0 ) U 0
uC (t) E (U 0 E)e t RC (E Ee t RC ) U 0 e t RC

电工学电子技术( 第七版秦增煌)课件共16页

干扰、噪声、漂移、非线性
模拟电子技术
数字电子技术
被测
传感器
模拟信号处理
模数数字转换接口
微
控
对象
伺服机构
功率放大
数模转换
数字接口
机
电机
计算机检测控制系统原理框图
绪课程的目的、任务和学习方法
论
••• ••
《试理按电课解要工）基求学本参概加》念实课、验程基是本必培理修养论课良和（好分学的析校实方规验法定素为质考大学注学用重工结实科合践各，技专举能业一的的反培技三养术，基融础会课贯通
• 1892年马可尼和波波夫分别进行了无线电通讯实验
• 1883年爱迪生发现电子的热效应及1904年佛莱明制成了电子二极管
• 1906年德福雷斯发明了电子三极管 • 1948年美国贝尔实验室发明了晶体三极管 • 1958子技术的发展概况
论 • 现状:
• 容量大型化
绪
论•••••
•
工械机加束测力交电地第…、业工加、械量通子促二采…—电长汽广••••金生矿、工流加与与技进次—镀度车播农医军国属产、超等量工控通术了工电、、与、业疗事防冷中冶动声、…工制讯的社业电速火电加电金机波照…艺发会革焊度车视工力、加度展生命机、、、、机轧…………工和和产对—械械电温飞电钢…………、色机—广力社的、炉度机影床动电度电泛的会锻冶、、及等力造子等加应提生金时轮电设和束…工用高产、间船话备铸和…技极力电、……造离术大的蚀压……机子
•
器件小型化
•
设计自动化
电子计算机的发展概况绪论
• 1943年英国制造了一台电子计算机

2024版电工学(第七版上册)秦曾煌主编PPT课件

根据磁化曲线的不同特点，铁磁性物质可分为软磁材料、硬磁材料和矩磁材料等。
26
铁心线圈电路模型和分析方法
铁心线圈电路模型
将铁心线圈等效为一个电阻和一个电感的串联电路，其中电阻表示线圈的铜损，电感表示线圈的磁损。
铁心线圈电路的特点
由于铁心的存在，铁心线圈电路具有非线性、饱和性和磁滞性等特点，使得电路的分析和计算变得复杂。
2024/1/28
无功功率
比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。
视在功率
在电工技术中是指将单口网络端钮电压和电流有效值的乘积。只有单口网络完全由电阻混联而成时，视在功率才等于平均功率，否则，视在功率总是大于平均功率（即有功功率），也就是说，视在功率不是单口网络实际所消耗的功率。
4
第七版上册内容结构
第七版上册主要包括电路的基本概念和基本定律、电阻电路的分析、动态电路的时域分析、正弦稳态电路的分析、含有耦合电感的电路分析、三相电路、非正弦周期电流电路和信号的频谱分析等内容。
本册内容在编排上注重系统性、连贯性和实用性，通过大量的例题和习题帮助学生巩固所学知识，提高分析问题和解决问题的能力。
在并联电路中，总电阻的倒数等于各电阻倒数之和，即 1/R=1/R1+1/R2+…+1/Rn，同时电压相等，电流分配与电阻成反比。
13
电源等效变换方法
电压源等效变换
将电压源转换为等效的电流源，使得二者在外部电路中具有相同的电压和电流表现。具体方法是通过计算电压源的内阻和开路电压，得到等效电流源的电流和内阻。

电工学电子技术( 第七版秦增煌)完整第7章ppt课件

第7章交流电动机
7.1 三相异步电动机的构造 7.2 三相异步电动机的转动原理 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 7.5 三相异步电动机的起动 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 7.10 同步电动机(略) 7.11 单相异步电动机

F
S
B
方向:顺时针
X
切割转子导体 Blv
右手定则
感应电动势 E20
感应电流 I2 旋转磁场
Bli
左手定则
电磁力F
电磁转矩T
n
总目录章目录返回上一页下一页
电磁转矩的产生
▲ 用右手定则判断转子绕组中感应电流的方向
▲ 用左手定则判断转子绕组受到的电磁力的方向
电磁力→电磁转矩 T
T 与 n0 同方向。
C
B
iB
B
X
Z
C
A Y
总目录章目录返回上一页下一页
iA
A
X A'
Z' X'
iC
C
C' Z
Y' B'
Y
B
iB
C
Y A
N
•Z
•
X
S
B
S
B
X
•
Z • N C
A Y
Im i iA iB iC
0
极对数 p 2
旋转磁场的磁极对数
t 与三相绕组的排列有关
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4.旋转磁场的转速(speed)
电动机的分类：交流电动机

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电力电子器件的符号
A
A
A
C
DHale Waihona Puke CGGB G
G
K
K
K
E
S
E
D
T
GTO GTR VDMOS IGBT
电力电子器件的主要性能指标
电压、电流、工作频率。
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19.1.2 晶闸管（Silicon Controlled Rectifier）
晶闸管是在晶体管基础上发展起来的一种大功率半导体器件。它的出现使半导体器件由弱电领域扩展到强电领域。
一般UDRM 比正向转折电压UBO低100V 。 ② 反向重复峰值电压 URRM
晶闸管控制极开路时,可以重复加在晶闸管两端的反向峰值电压。
一般URRM 比反向转折电压|UBR|低100V 。
③ 正向平均电流 IF
环境温度为40°C及标准散热条件下, 晶闸管处于全导通时可以连续通过的工频正弦半波电流的平均值。
形成正反馈过程
iB2 iG
iC2 2iG iB1
iC1 β1iC2
12iG iB2
在极短时间内使两个三极管均饱和导通, 此过程称触发导通。
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(2) 工作原理 A
β 1β 2iG T1
iG iB 2
G
+ _EG
R
β 2iG
T2
EA
+ _
K EA > 0、EG > 0
晶闸管也像半导体二极管那样具有单向导电性, 但它的导通时间是可控的，主要用于整流、逆变、调压及开关等方面。优点：
体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维修简单、操作方便、寿命长、容量大(正向平均电流达千安、正向耐压达数千伏)。
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1. 普通晶闸管
(1) 基本结构
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如果正弦半波电流的最大值为Im, 则
IF
1 2π
π 0
Im
sintd (t )
Im π
i
IF
O
2
t
普通晶闸管IF为1A — 1000A。 ④ 维持电流 IH
在规定的环境和控制极断路时，晶闸管维持导通
状态所必须的最小电流。
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晶闸管型号及其含义 KP
晶闸管是具有三个PN
结的四层结构, 其外形、
结构及符号如图。
四
A
层
半
导
G
体
A 阳极
P1 N1 P2 N2
K (b) 符号
(a) 结构 K 阴极
晶闸管的结构及符号
三个
PN
结 GG
控制极
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A
A
P1
P
+A IA
N1
NN
P1 P2T1
N1
G
P2 G N2
PPG
IG
N
N1 P2 T2
N2 IK
K K
_K
晶闸管相当于PNP和NPN型两个晶体管的组合
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1. 普通晶闸管 (1) 基本结构
晶闸管的构造和外形
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(2) 工作原理
A
β 1β 2iG
T1
iG
iB 2
G+
_EG
R
β 2iG
T2
EA
+ _
K
EA > 0、EG > 0
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3. 可关断晶闸管符号： A
GTO G
K
iA
A
R
特点：控制极加正触发信号，
晶闸管导通；控制极加负触发信号，
晶闸管关断。
iG
G
K
iG
EA
iA
GTO全控示意图
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19.1.3 功率晶体管、功率场效晶体管和绝缘栅双极
晶体管 1. 功率晶体管
导通时平均电压组别共九级, 用字母A~I表示0.4~1.2V
额定电压,用百位或千位数表示
取UDRM或URRM较小者
额定正向平均电流(IF)
普通型 (晶闸管类型) P--普通晶闸管 K--快速晶闸管
晶闸管 S--双向晶闸管
如KP5-7表示额定正向平均电流为5A, 额定电压为700V。
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维持电流
UBR URRM
IH
反向转折电压
O U
_+
反向特性
+_
IG2 > IG1 > IG0 IG2 IG1 IG0
UDRMUBO U
正向转折电压正向特性
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(4) 主要参数 ① 正向重复峰值电压 UDRM
晶闸管控制极开路且正向阻断情况下,可以重复加在晶闸管两端的正向峰值电压。
形成正反馈过程
iB2 iG
iC2 2iG iB1
iC1 β1iC2
12iG iB2
晶闸管导通后，去掉EG ，依靠正反馈, 仍可维持导通状态。
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晶闸管导通的条件：
① 晶闸管阳极电路 (阳极与阴极之间) 施加正向电压。
② 晶闸管控制电路 (控制极与阴极之间) 加正向电压或正向脉冲 (正向触发电压)。
这种晶体管主要作为功率开关使用。 2. 功率场效晶体管
这种场效晶体管的漏极电流较大，可达几百A; 耐压较高，漏源电压可达千伏；效率较高、速度较快。
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3. 绝缘栅双极型晶体管这种晶体管综合了功率晶体管和功率场效晶体管的优点，具有较高的电压与电流和工作频率，其关断时间可缩短到 40 ns。
2. 双向晶闸管
(1) 结构
A2
A2第二电极特点：
N PN
N
T
N PN
G控制极
相当于两个晶闸管反向并联，两者共用一个控制极。
G
(2)工作原理 A1
A1第一电极符号
晶闸管双向触发导通。
UA2>UA1时控制极相对于A1加正脉冲，uGA1> 0，晶闸管正向导通，电流从A2流向A1。
UA2<UA1时控制极相对于A1加负脉冲，uGA1< 0，晶闸管反向导通，电流从A1流向A2。
晶闸管导通后, 控制极便失去作用。依靠正反馈, 晶闸管仍可维持导通状态。晶闸管关断的条件：
① 必须使可控硅阳极电流减小,直到正反馈效应不能维持。
② 将阳极电源断开或者在晶闸管的阳极和阴极间加反向电压。
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(3) 伏安特性
I f (U )曲线
I
IF 正向平均电流
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19.1 电力电子器件
19.1.1 电力电子器件的分类
1. 不控器件器件的导通和关断无可控功能。如整流二极管(D)。 2. 半控器件器件的导通可控,但关断不可控。如普通晶闸管(T)。 3. 全控器件器件的导通和关断均具可控的功能。如可关断晶闸管(GTO) 、功率晶体管(GTR) 、功率场效晶体管 (VDMOS)及绝缘栅双极晶体管(IGBT)。

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