最新电工学简明教程第三版第3章教学讲义ppt课件
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电工学简明教程第三版整套教学课件
最后讨论电路的暂态分析。介绍用经典法和三要素 法分析暂态过程。
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
路元器件按一定方式组合而成的。
1．电路的作用 (1) 实现电能的传输、分配与转换
发电机
升压 输电线 变压器
(2)实现信号的传递与处理
降压 变压器
电灯 电动机 电炉
负载
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。
1.2 电路模型
实为际了的便电于路分是析由与一计些算按实需际要电路起，不在同一作定用条的件元下件常或忽器 件略所实组际成部，件如的发次电要机因、素变而突压出器其、主电要动电机磁、性电质池，、把电它阻看器 等成，理它想们电的路电元磁件性。质是很复杂的。
(3) 实际方向与参考方向的关系
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。
I
例如：图中若 I = 3 A，则表明电
+
流的实 际方向与参 考方向相同 ；反之，
E–
若 I = –3 A，则表明电流的实际方与参
R 考方向相反 。
R0
在电路图中所标电压、电流、电动
电工学简明教程第三版
第1章 电路及其分析方法
第 1 章 电路及其分析方法
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 电源有载工作、开路与短路 1.5 基尔霍夫定律 1.6 电阻的串联与并联 1.7 支路电流法 1.8 叠加定理 1.9 电源的两种模型及其等效变换 1.10 戴维宁定理 1.11 电路中电位的计算 1.12 电路的暂态分析
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
路元器件按一定方式组合而成的。
1．电路的作用 (1) 实现电能的传输、分配与转换
发电机
升压 输电线 变压器
(2)实现信号的传递与处理
降压 变压器
电灯 电动机 电炉
负载
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。
1.2 电路模型
实为际了的便电于路分是析由与一计些算按实需际要电路起，不在同一作定用条的件元下件常或忽器 件略所实组际成部，件如的发次电要机因、素变而突压出器其、主电要动电机磁、性电质池，、把电它阻看器 等成，理它想们电的路电元磁件性。质是很复杂的。
(3) 实际方向与参考方向的关系
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。
I
例如：图中若 I = 3 A，则表明电
+
流的实 际方向与参 考方向相同 ；反之，
E–
若 I = –3 A，则表明电流的实际方与参
R 考方向相反 。
R0
在电路图中所标电压、电流、电动
电工学简明教程第三版
第1章 电路及其分析方法
第 1 章 电路及其分析方法
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 电源有载工作、开路与短路 1.5 基尔霍夫定律 1.6 电阻的串联与并联 1.7 支路电流法 1.8 叠加定理 1.9 电源的两种模型及其等效变换 1.10 戴维宁定理 1.11 电路中电位的计算 1.12 电路的暂态分析
2024版年度电工学简明教程第三版全套课件完整版电子教案
插柳
插柳是一种风俗，也是为了纪念“教民稼穑”的农事祖师神农氏。有的地方， 人们把柳枝插在屋檐下，以预报天气，古谚有“柳条青，雨蒙蒙；柳条干，晴 了天”的说法。黄巢起义时规定，以“清明为期，戴柳为号”。起义失败后， 戴柳的习俗渐被淘汰，只有插柳盛行不衰。杨柳有强大的生命力，俗话说： “有心栽花花不发，无心插柳柳成荫。”柳条插土就活，插到哪里，活到哪里， 年年插柳，处处成荫。
春游
春游，古称踏青，是一种古老的传统族民俗文体活动，古时一般在上巳节，清 明节。“三月三日气象新，长安水边多丽人。”杜甫描绘的就是唐代人们春游 的盛况。 春季郊野，万木吐翠，芳草茵茵，百鸟争鸣，阳光和熙，空气清新， 置身于这如诗如画的环境中，能使人心胸开阔，疲劳消除，精神振奋，还能促 进细胞的新陈代谢，改善血液循环，增加腰腿肌肉的活动，加强心脏和肺的功 能，可降低血脂、血压、防治心血管病，因而，春游具有特殊的保健作用。
春节名称变革
先秦
两汉时期 魏晋南北朝时 唐宋元明
清代
辛亥革命后
““
““
““
“““
“
01 01
改上正三Biblioteka 元元新岁元元
改将
元
岁日
旦朝
首辰
元日旦
旦
名农月旦
””
””
””
”””
”
为历
定
、、
、、
、、
等、、
或
春正日义
““
““
““
；““
“
节月，为
献元
正岁
岁元
新元
元
。初
西
岁日 ”” 等、
日旦 ”” ；、
朝日 ”” 等、
明、清时，是糕已发展成市面上一种常年供
插柳是一种风俗，也是为了纪念“教民稼穑”的农事祖师神农氏。有的地方， 人们把柳枝插在屋檐下，以预报天气，古谚有“柳条青，雨蒙蒙；柳条干，晴 了天”的说法。黄巢起义时规定，以“清明为期，戴柳为号”。起义失败后， 戴柳的习俗渐被淘汰，只有插柳盛行不衰。杨柳有强大的生命力，俗话说： “有心栽花花不发，无心插柳柳成荫。”柳条插土就活，插到哪里，活到哪里， 年年插柳，处处成荫。
春游
春游，古称踏青，是一种古老的传统族民俗文体活动，古时一般在上巳节，清 明节。“三月三日气象新，长安水边多丽人。”杜甫描绘的就是唐代人们春游 的盛况。 春季郊野，万木吐翠，芳草茵茵，百鸟争鸣，阳光和熙，空气清新， 置身于这如诗如画的环境中，能使人心胸开阔，疲劳消除，精神振奋，还能促 进细胞的新陈代谢，改善血液循环，增加腰腿肌肉的活动，加强心脏和肺的功 能，可降低血脂、血压、防治心血管病，因而，春游具有特殊的保健作用。
春节名称变革
先秦
两汉时期 魏晋南北朝时 唐宋元明
清代
辛亥革命后
““
““
““
“““
“
01 01
改上正三Biblioteka 元元新岁元元
改将
元
岁日
旦朝
首辰
元日旦
旦
名农月旦
””
””
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为历
定
、、
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或
春正日义
““
““
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“
节月，为
献元
正岁
岁元
新元
元
。初
西
岁日 ”” 等、
日旦 ”” ；、
朝日 ”” 等、
明、清时，是糕已发展成市面上一种常年供
2024版年度电工学简明教程第三版全套课件完整版电子教案
目录•课程概述与教学目标•电路基础概念与定律•直流电路分析与应用•交流电路基本概念与性质•三相交流电路分析与计算•电机与变压器基本原理及应用•供电系统与安全用电常识•实验技能培养与操作规范课程概述与教学目标03适用范围适用于高职高专、成人教育等电气类专业教学01教材内容包括电路基础、电机与变压器、电气控制、可编程控制器等内容02教材特点简明扼要、重点突出、注重实践应用电工学简明教程第三版介绍1 2 3掌握电工学基本概念、基本原理和基本分析方法知识目标培养学生独立分析问题和解决问题的能力，提高实践技能能力目标培养学生工程意识和创新意识，提高综合素质素质目标教学目标与要求教学内容与方法教学内容根据教材内容和教学目标，合理安排各章节的教学内容和顺序教学方法采用讲授、讨论、案例分析、实验教学等多种教学方法，注重理论与实践相结合课程评估与反馈评估方式采用平时成绩、实验成绩、期末考试成绩等多种评估方式，全面评价学生学习效果反馈机制建立有效的学生反馈机制，及时了解学生学习情况和问题，调整教学策略和方法电路基础概念与定律电路组成及基本物理量电路组成电路由电源、负载、导线和开关等基本元件组成，形成闭合回路以传输电能。
基本物理量电流、电压、功率等是描述电路状态的基本物理量，其中电流表示电荷的流动速率，电压表示单位时间内通过导体的电荷数所产生的电势差，功率则表示单位时间内转换、使用或耗散的电能。
欧姆定律及其应用欧姆定律欧姆定律指出，在闭合电路中，电流与电压成正比，与电阻成反比，即I=U/R，其中I表示电流，U表示电压，R表示电阻。
应用欧姆定律是分析线性电阻电路的基本定律，可用于计算电路中的电流、电压和电阻等参数，还可推广至交流电路中的复数表示形式。
电阻串并联及等效变换电阻串联电阻串联时，总电阻等于各电阻之和，即R=R1+R2+...+Rn，串联电路中的电流处处相等。
电阻并联电阻并联时，总电阻的倒数等于各电阻倒数之和，即1/R=1/R1+1/R2+...+1/Rn，并联电路中的电压处处相等。
《电工学简明教程》课件
在电工实践操作中，应遵循一定的操作规范，以确保操作过程的安全和顺利。
电工实践操作规范是指导电工进行实践操作的重要准则，它规定了操作步骤、注意事项等内容。遵循操作规范可以有效地避免因操作不当而引起的安全事故，同时也能提高工作效率和操作质量。
常见的电工工具和仪表包括螺丝刀、钳子、电笔、万用表等。每种工具和仪表都有其特定的用途和使用方法，正确使用这些工具和仪表可以有效地解决电路故障、安装电气设备等问题，同时也能避免因使用不当而引起的设备损坏或人身伤害。
03
现代应用
电工学在通信、计算机、自动化等领域得到广泛应用，推动着社会的进步。
01
早期探索
从静电学到电流的发现，再到电磁感应定律的提出，电工学逐渐形成。
02
近代发展
随着电力工业的兴起，电工学在发电、输电、配电等方面取得巨大进步。
02
CHAPTER
电工基础知识
电荷的定向移动形成电流，电流的方向规定为正电荷移动的方向。
详细描述
04
CHAPTER
交流电与电机
正弦交流电的定义
正弦交流电是指电流的大小和方向随时间按正弦规律变化的电流。
三相交流电是由三个相位差为120度的单相交流电组成的电源系统。
三相交流电的定义
三相交流电广泛应用于工业和民用领域，如电动机控制、输电和配电等。
三相交流电的应用
三相交流电具有对称性、可靠性和经济性等优点。
电流的形成
电路由电源、负载、开关和导线等组成，用于实现电能的传输和转换。
电路的组成
导体中的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。即 I=U/R。
欧姆定律
电压是电场中两点之间的电势差，是推动电荷移动的力。电压的方向与电流的方向相同（从高电位指向低电位）。
电工学简明教程第三版第3章
8
2
8
W
0.176
W
高等教育出版社 高等教育电子音像出版社
3.3.2 变压器的外特性
外特性 U2 = f (I2)
•
I1
K
I•2
Ri
+
•
Us
+
•
U1
––
+
•
U2
RL
–
U2 U20
0
I2N
I2
电压变化率
U %=
U20 – U2 U20
100%
高等教育出版社 高等教育电子音像出版社
3.3.3 变压器的损耗与效率
(3) P = U2I2Ncos
U2 =
P
I2N cos
39 103 = 227 0.8
V = 215 V
高等教育出版社 高等教育电子音像出版社
[例 2] 如图所示，交流信号源 E = 120 V，内阻 R0 = 800 ，负载 RL = 8 。(1)当 RL 折算到一次侧的等效电阻 RL = R0 时，求变压器的匝数和信号源的输出功率；(2)当将 负载直接与信号源连接时，信号源输出多大功率？
I1 N2 1 I 2 N1 K
I0 = I1N (2.5 5)
N1I1 N2I2 0
N1I1= N2 I2
高等教育出版社 高等教育电子音像出版社
③ 阻抗变换
U1 I1
N1 N2
U2
N2 N1
I2
( N1 )2 U2 N2 I2
Z0
•+ E
–
•
•
I1
K
I2
+ ZL'
电工技术第3章3ppt-电工电子技术
交流电路的频率响应及谐振
电源频率恒定条件下，在时间领域内对电路进行分 析,称为时域分析。 以频率为变量，在频率领域内对电路进行分析, 称 为频域分析。
当电源（激励）的频率改变时，容抗和感抗随之 改变，从而使电路中产生的电压和电流（响应）的 大小和相位也随之改变。
频率特性或频率响应： 研究响应与频率的关系 幅频特性: 电压或电流的大小与频率的关系。 相频特性: 电压或电流的相位与频率的关系。 重点分析RC电路和RLC串并联电路的频率特性。
1
2
1
0
ω arctan
ω 0
幅频特性：
相频特性： (3) 特性曲线
T jω
1
2
ω 1
ω0
ω arctan ω
ω 0
0
0
T jω 1 0.707 0
0 - 45 - 90
频率特性曲线
0
0
T j
1
0.707
T jω 1 0.707 0
0 - 45 - 90
0
0
+R
+
–
–
均为频率的函数
R
(2) 传递函数（转移函数）
+
电路输出与输入的比值。 U1jω
C
1
–
T jω
U2jω U1jω
R
j ωC 1
1 1 j ωRC
设:
o
1 RC
j ωC
则:
T
jω
1
1 j
ω
ωo
1
arctan ω
1
ω ωo
2
ωo
T jω ω
+
U2 jω
–
频率特性
电源频率恒定条件下，在时间领域内对电路进行分 析,称为时域分析。 以频率为变量，在频率领域内对电路进行分析, 称 为频域分析。
当电源（激励）的频率改变时，容抗和感抗随之 改变，从而使电路中产生的电压和电流（响应）的 大小和相位也随之改变。
频率特性或频率响应： 研究响应与频率的关系 幅频特性: 电压或电流的大小与频率的关系。 相频特性: 电压或电流的相位与频率的关系。 重点分析RC电路和RLC串并联电路的频率特性。
1
2
1
0
ω arctan
ω 0
幅频特性：
相频特性： (3) 特性曲线
T jω
1
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ω 1
ω0
ω arctan ω
ω 0
0
0
T jω 1 0.707 0
0 - 45 - 90
频率特性曲线
0
0
T j
1
0.707
T jω 1 0.707 0
0 - 45 - 90
0
0
+R
+
–
–
均为频率的函数
R
(2) 传递函数（转移函数）
+
电路输出与输入的比值。 U1jω
C
1
–
T jω
U2jω U1jω
R
j ωC 1
1 1 j ωRC
设:
o
1 RC
j ωC
则:
T
jω
1
1 j
ω
ωo
1
arctan ω
1
ω ωo
2
ωo
T jω ω
+
U2 jω
–
频率特性
电工学第3章全篇
_
6V
i i2
i R1 R2
1 2k 1k
uL
uC
换路前的等效电路
+ R R1 R2
_E
i1 uC
iL (0 )
i1(0 )
R
E R1
1.5
mA
uC (0 ) i1(0 ) R1 3 V
t=0 + 时的等效电路
i i2
i1(0 ) iL (0 ) iL (0 ) 1.5 mA
+ i1
时间常数的求法？
uC () U 10V
RC 2103 1106 2103S
代入公式
uuCfc(((ttt)))uf1C1(00(1) [eufC(05(0000t))VuCf10())]
e也t-5可00以t
这样算
同理
i(0 ) U5m/AR i() 0mA
5mA
终得值 ：i (t )
初5值e500t
20 2
10
mA
+
uL
iL 2. 造出 0 等效电路
20V 2k
-
2k R
u（L 0） 10mA
2k
电路原已达到稳态，
设 t 0时开关断开，
求 : iL (0 ), uL (0 )
2k R
3. 求出各初值
iL (0 ) iL (0 ) 10 mA
uL (0 ) 10 （2 2） 0 uL (0 ) 40V
uL
2 1
3A 2 L iL
t =0¯时等效电路
iL
(0
)
i
L
(0
)
1
2
2
3
2
A
2
1
6V
i i2
i R1 R2
1 2k 1k
uL
uC
换路前的等效电路
+ R R1 R2
_E
i1 uC
iL (0 )
i1(0 )
R
E R1
1.5
mA
uC (0 ) i1(0 ) R1 3 V
t=0 + 时的等效电路
i i2
i1(0 ) iL (0 ) iL (0 ) 1.5 mA
+ i1
时间常数的求法？
uC () U 10V
RC 2103 1106 2103S
代入公式
uuCfc(((ttt)))uf1C1(00(1) [eufC(05(0000t))VuCf10())]
e也t-5可00以t
这样算
同理
i(0 ) U5m/AR i() 0mA
5mA
终得值 ：i (t )
初5值e500t
20 2
10
mA
+
uL
iL 2. 造出 0 等效电路
20V 2k
-
2k R
u（L 0） 10mA
2k
电路原已达到稳态，
设 t 0时开关断开，
求 : iL (0 ), uL (0 )
2k R
3. 求出各初值
iL (0 ) iL (0 ) 10 mA
uL (0 ) 10 （2 2） 0 uL (0 ) 40V
uL
2 1
3A 2 L iL
t =0¯时等效电路
iL
(0
)
i
L
(0
)
1
2
2
3
2
A
2
1
电工学第三PPT课件
态工作点；②电压放大倍数 Au 。
+VCC
20kΩ
Rb1
Rc 2kΩ
③ 计算输出电阻Ro
Ro Rc 3(k)
Io
+
RL Uo
-
第37页/共93页
已知：在工作点处的 40
例2
求：电压放大倍数，输入、输出电阻.
RB
300k
C1
RC
4k
+UCC
12V
C2
解:（1）确定静态工作点
IB
UCC RB
12 300 103
40A
IC IB 40 40 1.6mA
RC T
C2 +
+ UCC u-o RL -
+ UCC
RB RC IC
IB UBE
UCE
固定偏置电路
IB
UCC U BE RB
UCC RB
第40页/共93页
未加分压式偏置电路时
I1
RB1 C1+
RC
IB
IC C2
+
+ UCC
I C 随温度变化而变化
加入分压式偏置电路后
B
E
RB2 UBE
I I 2
(2) 交流通路中，电容短路，
VCC 0 。电路如图(c)所示。
将晶体管用微变等效电 路代替，得到图(d)。
+
RS
Rb rbe
+ Ui
Us
--
+
Rc RL Uo
βIb
-
(d) 微变等效电路
第36页/共93页
① 计算电压放大倍数 Au
U i Ib rbe
+VCC
20kΩ
Rb1
Rc 2kΩ
③ 计算输出电阻Ro
Ro Rc 3(k)
Io
+
RL Uo
-
第37页/共93页
已知：在工作点处的 40
例2
求：电压放大倍数，输入、输出电阻.
RB
300k
C1
RC
4k
+UCC
12V
C2
解:（1）确定静态工作点
IB
UCC RB
12 300 103
40A
IC IB 40 40 1.6mA
RC T
C2 +
+ UCC u-o RL -
+ UCC
RB RC IC
IB UBE
UCE
固定偏置电路
IB
UCC U BE RB
UCC RB
第40页/共93页
未加分压式偏置电路时
I1
RB1 C1+
RC
IB
IC C2
+
+ UCC
I C 随温度变化而变化
加入分压式偏置电路后
B
E
RB2 UBE
I I 2
(2) 交流通路中，电容短路，
VCC 0 。电路如图(c)所示。
将晶体管用微变等效电 路代替，得到图(d)。
+
RS
Rb rbe
+ Ui
Us
--
+
Rc RL Uo
βIb
-
(d) 微变等效电路
第36页/共93页
① 计算电压放大倍数 Au
U i Ib rbe
电工学简明教程ppt课件
电气控制技术
包括常用低压电器、电气控制线路的 基本环节、典型机床电气控制线路分 析等。
电工学发展趋势预测
智能化与自动化
随着人工智能和自动化技术的不断发展，电工学将更加注重智能 化设备和系统的研发与应用。
新能源技术
随着环保意识的提高和新能源政策的推动，电工学将在新能源领域 （如太阳能、风能等）发挥越来越重要的作用。
电工学特点
电工学具有理论性强、实践性突 出、与多学科交叉融合等特点， 是现代工程技术领域的重要分支 。
电工学发展历史
早期电学发展
从静电现象的研究开始，逐步发展到对电流、电压、电阻等基本电 学概念的认识。
电磁理论的建立
19世纪初，奥斯特、法拉第等科学家发现了电与磁的相互作用，奠 定了电磁理论的基础。
电磁感应的应用
感应电流的方向总是要阻碍产生它的磁通 量的变化。
发电机、电动机、变压器等电气设备都是基 于电磁感应原理工作的。
电磁波传播与辐射
电磁波的产生与传播
变化的电场和磁场交替产生， 形成电磁波并向远处传播。电 磁波在真空中的传播速度等于 光速。
电磁波的辐射
电磁波可以由振荡的电荷或电 流产生，并向外辐射。辐射的 强弱与振荡的频率、振幅以及 观察点的距离有关。
电力电子技术
05
电力电子器件概述及分类
电力电子器件定义
用于电能变换和控制的电子器件，具有处理高电压、大电 流的能力。
分类
根据控制信号类型，可分为电压控制型和电流控制型；根 据载流子类型，可分为单极型、双极型和复合型。
常见电力电子器件
二极管、晶闸管、门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体 管（GTR）、电力场效应晶体管（Power MOSFET）、绝 缘栅双极型晶体管（IGBT）等。
包括常用低压电器、电气控制线路的 基本环节、典型机床电气控制线路分 析等。
电工学发展趋势预测
智能化与自动化
随着人工智能和自动化技术的不断发展，电工学将更加注重智能 化设备和系统的研发与应用。
新能源技术
随着环保意识的提高和新能源政策的推动，电工学将在新能源领域 （如太阳能、风能等）发挥越来越重要的作用。
电工学特点
电工学具有理论性强、实践性突 出、与多学科交叉融合等特点， 是现代工程技术领域的重要分支 。
电工学发展历史
早期电学发展
从静电现象的研究开始，逐步发展到对电流、电压、电阻等基本电 学概念的认识。
电磁理论的建立
19世纪初，奥斯特、法拉第等科学家发现了电与磁的相互作用，奠 定了电磁理论的基础。
电磁感应的应用
感应电流的方向总是要阻碍产生它的磁通 量的变化。
发电机、电动机、变压器等电气设备都是基 于电磁感应原理工作的。
电磁波传播与辐射
电磁波的产生与传播
变化的电场和磁场交替产生， 形成电磁波并向远处传播。电 磁波在真空中的传播速度等于 光速。
电磁波的辐射
电磁波可以由振荡的电荷或电 流产生，并向外辐射。辐射的 强弱与振荡的频率、振幅以及 观察点的距离有关。
电力电子技术
05
电力电子器件概述及分类
电力电子器件定义
用于电能变换和控制的电子器件，具有处理高电压、大电 流的能力。
分类
根据控制信号类型，可分为电压控制型和电流控制型；根 据载流子类型，可分为单极型、双极型和复合型。
常见电力电子器件
二极管、晶闸管、门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体 管（GTR）、电力场效应晶体管（Power MOSFET）、绝 缘栅双极型晶体管（IGBT）等。
2024版电工学简明教程(秦曾煌)ppt课件
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。
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
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教材作者秦曾煌简介
2024/1/29
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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
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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。
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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。
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d
dt
由 KVL： u = iR – e – e 因为 R 和 e 很小 所以 u – e
U 的有效值
U E = 4.44 f Nm
U = 4.44 f NBmS
i
+ e–
u –
e–++
N
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3.2.3 功率损耗
(1) 磁滞损耗
i
铁心反复磁化时所消耗的 功率。
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高等教育出版社 高等教育电子音像出版社
高等教育出版社 高等教育电子音像出版社
3.1.3 磁路的分析方法
(1) 磁通连续性原理
S B dS 0
通过任意闭合面的磁通量 总为 0。即穿入闭合
面的磁感线，必同时穿出该闭合面。
(2) 安培环路定律
l H dl I
(3) 变压器的工作原理
i1
+
u1
–
–
e1 e1
+–
+
1
N1
N2
2
S
i2
–+e2 +– e2
+ – u2
|Z|
u1 → i1( i1N1)
→e1
e2
1→ e1
i2 (i2N2 )
→ 2→ e2
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① 电压变换
U•1 + –
I•0
E•E•11+––+
•
•1
N1
i
+ u –
– e+ e–+
N
Em = Nm = 2f Nm = 2f NBmS
感应电动势的有效值：
E
Em 2
2f
N m
2
4.44
f
N m
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3.2.2 外加电压与磁通的关系
Fm = iN → u→
uR = iR
(主磁通) (漏磁通)
→ e N d
dt
→
e
N
(2) 磁通 ——标量 单位：Wb 对于均匀磁场 = B ·S
(3) 磁导率 真空磁导率 0 = 4 10 –7 H/m (亨/米) 相对磁导率 r = /0 对于铁磁材料 r = 102 105
(4) 磁场强度 H ——矢量 定义 H = B/
单位：A/m (安/米)
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+ ZL'
+
•
U1
•
U2
ZL
–
–
U1 I1
ZL
，U2 I2
ZL
结论
ZL
( N1 )2 N2
ZL
可利用变压器进行阻抗匹配
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(4) 变压器的铭牌数据
① 额定容量 SN
三相变压器
SN = U1NI1N = U2NI2N
单相变压器
SN = U1NI1N = U2NI2N
+ u –
ee–+–+
(2) 涡流损耗
在铁心中产生的感应电流而
引起的损耗。
(3) 铁心损耗 铁心损耗 = 磁滞损耗 + 涡流损耗
(4) 铜损耗 线圈电阻产生的损耗
PCu = I2R
N
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3.3 变压器
3.3.1 变压器的工作原理
(1) 变压器的分类 按用途分：电力变压器，特种用途变压器。 按相数分：单相、三相和多相变压器。 按绕组数分：双绕组、多绕组及自耦变压器。
(2) 变压器的结构 变压器铁心：硅钢片叠压而成。 变压器绕组：高强度漆包线绕制而成。 其他部件：油箱、冷却装置、保护装置等。
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(2) 变压器的结构
变压器铁心：硅钢片叠压而成。 变压器绕组：高强度漆包线绕制而成。 其他部件：油箱、冷却装置、保护装置等。
线圈
铁心
铁心
结论
U—1– = –N—1 = K U20 N2
— 变比
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② 电流变换
+
•
U1
–
•+
I1
• E1
– +
•
E1
– +
•
N1
N2
S
I•2
+ –+
• E2
•
– E2
+ –
• U2
ZL
变压器接负载：
产生主磁通 的磁通势
N 1 I 1 N 2 I 2N 1 I 0
(
•
I0
l N
磁路欧姆定律：
F
磁路磁阻：Rm
Rm 磁路为不同材料组成时
Rm
l S
N H 1 l I 1 H 2 l 2 ( H ) l
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3.2 交流铁心线圈电路
3.2.1 感应电动势与磁通的关系
设： = msint
e N d
dt
e
N
d dt
e = –Nmcost = Emsin(t – 90)
小)
N 1I1N 2I2 有效值
结论
I1 N2 1 I2 N1 K
I0 = I1N (2.5 5)
N 1I 1N 2I 20
N1I1= N2 I2
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③ 阻抗变换
U1
N1 N2
U2
( N1 )2 U2
I1
N2 N1
I2
N2 I2
Z0
•+ E
–
•
•
I1
K
I2
电工学简明教程第三版第3 章
第 3 章 磁路与变压器
3.1 磁路及其分析方法 3.2 交流铁心线圈电路 3.3 变压器 3.4 电磁铁
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3.1 磁路及其分析方法
3.1.1 磁场的基本物理量
(1) 磁感应强度 B ——矢量 单位：T 均匀磁场 —— 磁场内各点的 B 大小相等，方向相同。
N2
变压器空载：
U 1 E 1 E 1 R 1 I 0
+ –
E•2
U• 20
U1 E1
E1 = 4.44 f N1m
U 20 E 2
E2 = 4.44 f N2m
U1 E1 U 20 E2
U 1 E1 4.44 fN 1 m N 1 U 20 E 2 4.44 fN 2 m N 2
壳式变压器
心式变压器
线圈
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(3) 变压器的工作原理
一次绕组
i1
+
– e1 +
u1 –
e1–+
1
N1
N2
二次绕组
S i2
++ –e2 – u20
ZL
d e1 N1 dt 变压器符号
e 1
N1
d 1 dt
U1
u1
d
e2 N 2 dt
U2
u2
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② 额定电压 U1N 和 U2N
U2N 应比满载运行时的输出电压 U2 高出 5% 10%。
③ 额定电流 I1N 和 I2N 允许通过的最大电流。
④ 额定频率 fN
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[例 1] 有一台额定容量 50 kV ·A、额定电压 3300/220 V 的 变压器，高压绕组为 6000 匝，试求：(1)低压绕组匝数；(2) 高压边\低压边额定电流；(3)当一次侧保持额定电压不变，二
I1 I2
I3
磁场强度沿任意闭合路径的线积分，
等于穿过该闭合路径所包围的电流的代数
和。
l H dl I1 I2 I3
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(3) 磁路的欧姆定律
根据 l H dl I
i
得
Hl=NI+Fra biblioteku磁通势：F = N I (单位：安) –
磁压降： H l
BSHSlSHlN l IR F m S