电工学(第七版)_秦曾煌_全套课件_18.直流稳压电源-1_图文.ppt

章目录 上一页 下一页 返回 退出
18.3.1 稳压管稳压电路
1. 电路
R IO RL UO
+ u –
+ + C UI DZ –
+
–
2. 工作原理 UO = UZ IR = IO + IZ
设负载RL一定， UI 变化 UI UZ IZ IR UO 基本不变 IRR
输入与输 出之间的电 压不得低于 2V，一般在 5V左右。
用来抵消输入端接线 较长时的电感效应， 防止产生自激振荡。 即用以改善波形。
为了瞬时增减负载电流 时，不致引起输出电压 有较大的波动。即用来 改善负载的瞬态响应。
章目录 上一页 下一页 返回 退出
(2) 同时输出正、负电压的电路
+ W7815 3 Ci 0.33F 1 2 CO 1F +15 V
稳压的实质： UCE 的自动调节使输出电压恒定
调整 比较 基准 元件 放大 电压
取样 电路
章目录 上一页 下一页 返回
退出
稳压原理:
+
+ UCE1– – T1 R2 + UBE1 R3
R1
IO
Ui
–
+ " T R 2 P + UCE RP RL UO + + R'P 2 – U – – BE2 VB R2 UZ DZ 2 –
电路的稳压过程是：当输出电压UO因电网电压或负载的 变动而升高时，由取样电路取出误差电压加到T1基极，而 T1 发射极因稳压管D5的作用而保持稳定，所以 T1的基极电压降
章目录 上一页 下一页 返回 退出
增大，管子的集电极电流IC随之增大，则在IC1负载电阻R1 、 R2上的压降也增大，结果使复合调整管T2、 T3 得基极电位下 降，管子内阻增大， T3的UCE增大，由于UO=18V–UCE ，使UO 下降，因而保持了UO的稳定。如果UO降低，则上述过程相反， 这时稳压电路使UO上升，以实现稳压。 R1 、C6 、 R2组成两节滤波电路，以滤除T2基极电压波纹。 T2基极所接电阻 R3的作用是防止电路自激。 R4为 T2 的射极负 载电阻, R5担任限流, C8为滤波电容, 用来进一步改善稳压性能。

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

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。

(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。
.
章目录 上一页 下一页 返回 退出
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 )
.
章目录 上一页 下一页 返回 退出
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。
.
章目录 上一页 下一页 返回 退出
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

(18-16)
a + u –
b
D i
+ C ic
io RL
+ uo –
u
2U
O
uo
2U
O
t
负载RL 开路时， 二极管承受的最高反向电压
U DRM 2 2U
U DRM 2 2U 半波 桥式、全波 U DRM 2U
t
io
4 1 2
a
b
+ u –
3
+ C
(18-17)
4. 电容滤波电路的特点 (1) 输出电压的脉动程度与平均值Uo与放电时间 常数RLC有关。 RLC 越大 电容器放电越慢 输出电压的平均值Uo 越大，波形越平滑。 为了得到比较平直的输出电压
最大整 流电流
uo
2U
O
iD
O
t
t
(18-19)
电容滤波电路选电容
Байду номын сангаасT RLC (3 5) 2
近似估算取： Uo = 1. 2 U ( 桥式、全波） Uo = 1. 0 U （半波）
选管二极管D时一般取：
IOM =2 ID 二极管承受的最高反向电压
U DRM 2 2U 半波 桥式、全波 U DRM 2U
稳压电路: 清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压uo 的稳定。
功能：把交流电压变成稳定的大小合适 的直流电压。
(18-2)
18.1
整流电路
整流电路的作用: 将交流电压转变为脉动的直流电压。 整流原理： 利用二极管的单向导电性
常见的整流电路： 半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流等。 分析时可把二极管当作理想元件处理： 二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。

Vo＝V－＋5V 根据理想运放的“虚短”特性，V＋＝V－，又根据理想运放的“虚断”特点，没有电流流入 或流出运放输入端口，电阻是串联分压关系。
（1）当 R2 指针打到最上，由电流相等列出
得到
V－＝5V，Vo＝10V
（2）当 R2 指针打到最下，由电流相等列出
，得到
V－＝2.5V，Vo＝7.5V
所以 Vo 的输出范围是 7.5V～10V。
6 / 20
圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台

图 18-6
解：（1）基准电压
U R = UZ + U BE = 5V
( ) UOmin
=
R1 + R2R3 R2 + R3
U Z + U BE2
= 7.5V
( ) UOmax
=
R1
+ R2R3 R3
U Z + U BE2
= 15V
故输出电压的取值范围是 7.5 V～15 V。
（2）调整管发射极允许的最大电流：
（3）调整管的最大管压降
调整管最大功耗
7．在图 18-7 所示稳压电路中，已知稳压管的稳定电压 UZ 为 6V，最小稳定电流 IZmin 为 5mA，最大稳定电流，IZmax 为 40mA；输入电压 Ul 为 15V，波动范围±10％；负载 RL 的变化范围为 1kΩ～2kΩ，rZ＝15Ω。
①UO＝28V；②UO＝18V；③UO＝24V；④UO＝9V。 （2）当电路正常工作时，如用直流电压表去测二极管 VDl 两端电压，其电压值为多少? 电压表的正负极性应如何接?
图 18-1
解：（1）①UO＝28V，此电压值是 U2 的峰值，只有在负载 RL 未接或者断路时才能出现

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

29
同步发电机励磁系统简介
励磁系统作用
为发电机提供直流励磁电流，建立发电机主 磁场，并通过调节励磁电流的大小和相位， 实现对发电机输出电压和无功功率的调节。
2024/1/29
励磁系统组成
主要包括励磁电源、励磁调节器、励磁变压 器及灭磁装置等部分。其中，励磁电源为发 电机提供直流电源；励磁调节器根据发电机 运行状态和电网要求，输出相应的控制信号； 励磁变压器将控制信号转换为适合发电机的 励磁电流；灭磁装置用于在发电机停机或故
4
教材作者秦曾煌简介
2024/1/29
5
课程目标与要求
2024/1/29
课程目标
通过本课程的学习，使学生掌握电路的基本理论、分析方法和 实验技能，具备分析和解决工程实际电路问题的能力，为后续 专业课程的学习和从事相关领域的科学研究或工程技术工作打 下坚实的基础。
课程要求
要求学生掌握电路的基本概念和基本定律，掌握电路的分析方 法和实验技能，了解电路理论的最新发展动态和前沿技术。同 时，要求学生具备独立思考、创新能力和团队协作精神。
2024/1/29
9
电源与负载
2024/1/29
电源
电源是将其他形式的能转换成电能 的装置。在电路中，电源提供电能， 驱动电荷流动。
负载
负载是指连接在电路中的电源两端 的电子元件。在电路中，负载消耗 电能，将电能转换为其他形式的能 量。
10
03
直流电路分析方法2024/1/2911电阻串联与并联
2024/1/29
特殊应用场合
除了上述应用外，变压器还被应用于一些特殊场合。例如，在铁路牵引供电系统中，为了减 小对通信线路的干扰，需要使用高阻抗变压器；在电子测量仪器中，为了减小测量误差和提 高测量精度，需要使用精密电压互感器等。

内阻 消耗 功率
负载大小和电阻大小是不 同概念！
问题
• 为什么当线路上并入许多电灯时，电灯会 变暗，电源会发热？
电源与负载的判别
1. 根据 U、I 的实际方向判别
电源：
U、I 实际方向相反，即电流从“+”端流出，
负载：
（发出功率）；
U、I 实际方向相同，即电流从“+”端流入。
（吸收功率）。 2. 根据 U、I 的参考方向判别
0
I
1.5.1 电源有载工作
I
+ E
+
U
R
特征:
R0
① 电流的大小由负载决定。 I E ② 在电源有内阻时，I U 。 R0 + R
负载端电压 U = IR 或 U = E – IRo
③ 电源输出的功率由负载决定。
UI = EI – I²Ro P = PE – P
负载 取用 功率
电源 产生 功率
闭合面。在任何一个时刻，流过任何一个闭合面的电流 的代数和为0。
例:
IA
A
广义结点
IB
IC B
C
IA + IB + IC = 0 （1）
左图式（1）可以用基尔霍夫节 点电流定理来证明。
问题：如果这个闭合面 中包含电源，是不是还
满足Si＝0？
1.6.2 基尔霍夫电压定律（KVL定律，应用于回路)
1．定律
电压 U 电动势E
高电位 低电位 (电位降低的方向)
低电位 高电位 (电位升高的方向)
kV 、V、mV、
μV
kV 、V、mV、
μV
2. 电路基本物理量的参考方向
(1) 参考方向