高级电工基础PPT课件

的参考方向，同时作为回路的绕行方向；
•建立各网孔的KVL方程，注意自电阻压降恒为正，公共
支路上的互阻压降由相邻回路电流而定；
•联立求解方程式组，求出各假想回路电流。 •在电路图上标出客观存在的各支路电流参考方向，按照
它们与回路电流之间的关系，求出各支路电流。
2.3 回路电流法
•习题：用①回路电流法求解下图例一电路中各支路电流。
（1）将待求支路与原有源二端网络分离，对断开的两个端 钮分别标以记号（如A、B）； （2）应用所学过的各种电路求解方法，对有源二端网络求
解其开路电压UOC；
（3）把有源二端网络进行除源处理（恒压源短路、恒流源开
=2 b
2.1 基尔霍夫定律
1、基尔霍夫定律第一定律[KCL]
• KCL定律的内容：
任一时刻，流入电路中任一结点上电流的代数和恒等
于零。数学表达式为：
∑i = 0 （任意波形的电流）
I4
I1
a
I2 I3
∑I = 0 （稳恒不变的电流）
通常规定以指向结点的电流取正，背 离结点的电流取负。在此规定下，根据 KCL可对结点 a列出KCL方程：
E =U0C=E2+IR2=20V+2.54V=30V
或：E =U0C=E1–IR1=40V–2.54V=30V
a
E1 + –
+
E2–
R3
I1 R1 I2 R2
I3
R1
a
R2 R0
b b
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）
从a、b两端看进去，R1和R2并联
所以，R0
–I1 + I2 – I3 –I4 = 0
2.1 基尔霍夫定律
2、基尔霍夫定律第二定律[KVL]
基尔霍夫电压定律是用来确定回路中各段电压之间关系
的电压定律。
回路电压定律依据“电位的单值性原理”，其内容：
任一瞬间，沿任一回路参考绕行方向，回路中各段电压
的代数和恒等于零。数学表达式为：ΣU=0
R2 I2
b
R1
R2
I3 R3
d
简 化 电 路
c
原则上电路参考点可以任意选取
_ 通常可认为参考点的电位为零值
US2 +
若以d为参考点，则: Va = US1
a
R1
+US1
b R2 c
R3 – US2
Vb = I3 R3 Vc = – US2
d
1.>下图所示电路中U为（A ）。 A. 30V B. -10V C. -40V D.-30V
2.2 支路电流法
支路电流法求解电路的步骤
•确定已知电路的支路数m，并在电路图上标示出各
支路电流的参考方向； 应用KCL列写n-1个独立节点方程式。
•应用KVL列写m-n+1个独立电压方程式。 •联立求解方程式组，求出m个支路电流。
支路电流法应用举例
用支路电流法求解下图所求电路中各支路电流，并用功率
2.1 基尔霍夫定律
常用术语
•支路：一个或几个二端元件首尾相接中间无分岔，使各
元件上通过的电流相等。 （m）
•节点：三条或三条以上支路的汇集点。 （n）
•回路：电路中的任意闭合路径。 （l）
•网孔：不包含其它支a路的单一闭合路径。
+
+
US1_ 1
US2 3 1 _ 22
3 R3
R1
R2
路的组成及其功能
1、电路——把各种电气
设备和元件，按照一定
的连接方式构成的电流
通路。也就是电流所流 电
经的路径称为电路。
源
开关 负 载
2、分类： 直流电路和交流电路。
连接导线
实体电路
1.1 电路的概念
（1）电源——是电路中产生电能的设备，它能将其它形式 的能量转变成电能。 （2）负载——将电能转换成其它形式能量的装置。如电灯 泡、电炉、电动机等。 （3）导线——是用来连接电源和负载的元件。 （4）开关——是控制电路接通和断开的装置。
R4
-U1-US1+U2+U3+U4+US4=0 根据电路图将各电压改写为： –R1I1–US1+R2I2+R3I3+R4I4+US4=0
把上式加以整理：
–R1I1+R2I2+R3I3+R4I4=US1–US4
可得KVL另一形式：∑IR=∑US
电阻压降
电源压升
习题
127.>在直流电路中，基尔霍夫第二定律的正确表 达式是（ ）。
根据支路电流与回路电流的关系可得：
I1=II=6A I2=IⅡ=－2A I3=II+IⅡ=6+(-2)=4A
2.4 戴维南定理
•内容：
对外电路来说，任何一个线性有源二端网络，均可以
用一个恒压源US和一个电阻R0串联的有源支路等效代替。 其中恒压源US等于线性有源二端网络的开路电压UOC，电 阻R0等于线性有源二端网络除源后的入端等效电阻Rab。
/
RL
4R0
+
U
2 S
(R0 - RL )2
RL
当第二项中的分子为零时，分母最小，此时负载上获
得最大功率，最大功率为：
PL m a x
US2 4R0
18.>当电源内阻为R0 时,负载R1 获得最大输出功率的条件 是( D)。 A．R1>R0 B．R1<R0 C．R1=2R0 D．R1=R0
第二章 复杂直流电路的分析计算
• 定义
以假想的回路电流为未知量，根据KVL定律列出必要 的电路方程，进而求解客观存在的各支路电流的方法，称 回路电流法。
• 适用范围
原则上适用于各种复杂电路，但对于支路数较多、且 网孔数较少的电路尤其适用。
2.3 回路电流法
回路电流法求解电路的步骤
•选取自然网孔作为独立回路，在网孔中标出各回路电流
11电路的概念?理想电路元件33电路模型rus电阻元件只具耗能的电特性电容元件只具有储存电能的电特性理想电压源输出电压恒定输出电流由它和负载共同决定理想电流源输出电流恒定两端电压由它和负载共同决定
模块二
➢ 电工基础知识； ➢ 电子技术知识； ➢ PLC知识。
第一章 直流电路基本概念； 第二章 复杂直流电路的分析计算； 第三章 单相交流电路的分析计算；
AU. I 0 B. U C0. IDR. 0 E 0
一个网孔就是一个回路，网孔数等于回路数。（ ×）。
2.2 支路电流法
定义
以支路电流为未知量，根据基尔霍夫两定律列出必要的 电路方程，进而求解客观存在的各支路电流的方法，称支 路电流法。
适用范围
原则上适用于各种复杂电路，但当支路数很多时，方程 数增加，计算量加大。因此，适用于支路数较少的电路。
解：标出回路电流的参考绕行方向
I1 7Ω ＋ IⅠ
7Ω IⅡI2
11Ω
＋
显然回路电流自动满足KCL定律
70V
I3
－
6V 只需对两个网孔列写KVL方程：
－
对网孔Ⅰ：14II+7IⅡ=70 ①
对网孔Ⅱ：18IⅡ+7IІ=6 ② 由方程式①可得：IⅡ=10－2II ③ 代入②得：II =6A 将II=6A代入③得：IⅡ=－2A
线性有 源二端 网络
a
a
R0
US +
b
-
b
•适用范围：
只求解复杂电路中的某一条支路电流或电压时。
电路如图，已知E1=40V，E2=20V，R1=R2=4，
R3=13 ，试用戴维南定理求电流I3。
a a
+
+
E1 –
E2–
R3 I3
I1 R1 I2 R2
R0
+ E_
R3
I3
有源二端网络b
等效电源 b
注意：“等效”是指对端口外等效
由方程式③可得：I2=(6－7I3)÷11 ⑤
支路电流法应用举例
④⑤代入①可得：10－I3+[(6－7I3)÷11]－I3=0 解得：I3=4A 代入 ④⑤可得：I1=6A，I2=－2A I2得负值，说明它的实际方向与参考方向相反。
求各元件上吸收的功率，进行功率平衡校验
R1上吸收的功率为： PRR2上1=吸62收×7的=功25率2为W：PR2=(－2)2×11=44W R3上吸收的功率为： UPRS31=上4吸2×收7的=1功1率2W为：PS1=－(6×70)=－420W 发出 功US率2上吸收的功率为：PS2=－(－2)×6=12W 吸收功
电路具有三种状态：（通路 ）、（断路 ）和（短路）。
• 大负载电路是指所带负载电阻阻值大。（ ×）
53.>某一表头的量程Ig=100微安，内阻Rg=1000欧，如要改装 成量程为1毫安，10毫安，100毫安的毫安表，计算三个阻值。
53.>R总=Ig*Rg/（I3-Ig）
Rg=1k欧 100微安
①
代入 数据
I1+ I2+I3 =0 4I1+5I3=15 6I2+5I3=10
R1=4Ω
＋
US1=15V
－
R3=5Ω
R2=6Ω
＋
US2=10V
－
I1
R1=4Ω ＋Ⅰ
US1=15V
－
I3
I2
R2=6Ω
R3=5ⅡΩ
＋
US2=10V
－
解得
I1 =1.56 I2=0.2 I3=1.76
2.3 回路电流法
电感元件 只具有储 存磁能的
电特性
电容元件 只具有储 存电能的 电特性
理想电压源 输出电压恒 定，输出电 流由它和负 载共同决定
理想电流源 输出电流恒 定，两端电压 由它和负载共 同决定。
理想电路元件是实际电路器件的理想化和近似，其电特性 单一、精确，可定量分析和计算。
1.1 电路的概念
二、电路的状态
R1 R2 R1 + R2
2
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。
a
+
+
E1 –
E2–
R3 I3
I1 R1 I2 R2
a
R0
+ E_
R3
I3
b
b
解：(3)画出等效电路求电流I3
E 30 I3 R0 + R3 2 + 13 A 2 A
2.4 戴维南定理
戴维南定理解题步骤归纳
R0
有 源 电 路
I C +
U2
R
-
D
I +
U –
1.1 电路的概念
3.通路状态--开关闭合,接通电源与负载。
特征:
I E R0 + R
U1 E - IR UI EI - I 2R0
P PE - P
负载 取用 功率
电源 产生 功率
内阻 消耗 功率
AI C
+
E
+
+
- U1
Ro
-
U2
R
-
BD
负载大小的概念: 负载大小指负载电流或功率的大小， 而不是电阻的大小。
=111.11欧
R1=Ig(R总+Rg)/I1=1.11
R1
R2
R3
欧
R2=Ig(R总+Rg)/I2-
I
I1
I2
I3
R1=10欧
0
100mA 10mA
1mA
R3=R总-R1-R2=100欧
1.2 直流电路的分析计算
1、电路中各点电位的计算
电路中某一点的电位是指由这一点到参考点的电压；
a + US1_
平衡校验求解结果。
①
I1
＋R1=7ⅠΩ US1=70V
I3
I2
R3=7ⅡΩ
解: 图示电路n=2，
R2=11Ω 选m取=结3 点①列写KCL方程式:
＋
US2=6V
I1+I2－I3=0 ①
－
②
－
选取两个网孔列写KVL方程
对网孔Ⅰ：7I1+7I3=70 ②对网孔Ⅱ：11I2+7I3=6 ③
由方程式②可得：I1=10－I3 ④
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。
a
E1 + –
+ E2–
R3
I1 R1 I2 R2
I3
E1 + –
R1
+ I E2–
a +
U0C
R2 –
b
b
解：(1)断开待求支路求等效电源的电动势E
I E1 - E2 40 - 20 A 2.5 A R1 + R2 4 + 4
1.1 电路的概念
3、电路模型
开关 负 载
电 源
连接导线
实体电路
电源
中间环节
SI
R0
+ _ US
+
RL U
–
负载
电路模型
用抽象的理想电路元件及其组合，近似地代替实际的 器件，从而构成了与实际电路相对应的电路模型。
1.1 电路的概念
3、电路模型
• 理想电路元件
+
IS
R
L
C
US –
电阻元件 只具耗能 的电特性
+ U_S1
U2
R1 U1
U3 R3
I1
I4 U4 I3
US4
R4
根据：U = 0 得： -U1-US1+U2+U3+U4+US4=0 先标绕行方向
2.1 基尔霍夫定律
2、基尔霍夫定律第二定律[KVL]
KVL定律的第二种形式:
R2 I2
+ U_S1
U2
R1 U1
U3 R3
I1
I4 U4 I3
US4
1、断路状态
特征:
（1）电路中的电流为零， 即：I=0 （2）电源的端电压等于电 源的电动势
即：U1=E–IR0＝E
AI C
+
E
+
+
-
U1=Uoc
U2
R
Ro
-
-
BD
1.1 电路的概念
2.短路状态--电源外部端子被短接
特征:
I
I SC
E R0
U2 0
ISC A
+
+
E
-
U0
R0
-
P0
B
PE
I
2 SC
16.>图中A点电位为( D)。 A．0V B．6V C．1V D.-1V
1.2 直流电路的分析计算
2、负载获得最大功率的条件
S
R0 ＋ －US
I
PL
I 2 RL
( US R0 + RL
)2 RL
US2 RL (R0 + RL )2
RL
4R0 RL
/
U
2 S
RL
/
RL
RL + (R0 - RL )2
率元件上吸收的总功率：