電路分析基礎(chǔ)總結(jié)ppt課件

1、電路原理知識(shí)要點(diǎn)電路原理知識(shí)要點(diǎn)分析對(duì)象分析對(duì)象分析根據(jù)分析根據(jù)分析方法分析方法電路模型與電路變量電路模型與電路變量元件約束與拓?fù)浼s束元件約束與拓?fù)浼s束等效法，系統(tǒng)法，電路定理等效法，系統(tǒng)法，電路定理 線性電路普適分析方法線性電路普適分析方法內(nèi)容分類內(nèi)容分類電路方程電路方程概念與方法概念與方法分析對(duì)象分析對(duì)象直流分析直流分析代數(shù)方程代數(shù)方程等效法，系統(tǒng)法等效法，系統(tǒng)法 電路定理電路定理直流激勵(lì)下直流激勵(lì)下 電阻電阻 性有源與無源電路性有源與無源電路動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析常微分方程常微分方程時(shí)域分析法時(shí)域分析法一階與二階一階與二階 含動(dòng)態(tài)元件電路含動(dòng)態(tài)元件電路正弦穩(wěn)態(tài)正弦穩(wěn)態(tài)分析分析復(fù)代數(shù)方程復(fù)代數(shù)方

2、程相量形式兩類約束相量形式兩類約束 相量電路模型相量電路模型 相量分析法相量分析法一般含動(dòng)態(tài)元件電路一般含動(dòng)態(tài)元件電路 互感、變壓器電路互感、變壓器電路 三相電路、諧振電路三相電路、諧振電路第一部分第一部分 電阻電路的分析電阻電路的分析 一一. .參考方向，關(guān)聯(lián)參考方向參考方向，關(guān)聯(lián)參考方向復(fù)習(xí)要點(diǎn)復(fù)習(xí)要點(diǎn)也是動(dòng)態(tài)電路，正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析根底也是動(dòng)態(tài)電路，正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析根底abui在調(diào)查元件特性和計(jì)算功在調(diào)查元件特性和計(jì)算功率時(shí)，要思索電壓與電流率時(shí)，要思索電壓與電流參考方向的相對(duì)關(guān)系。參考方向的相對(duì)關(guān)系。二二. .解題的根本根據(jù)解題的根本根據(jù)兩類約束兩類約束( (元件，拓?fù)湓負(fù)?.

3、 1. 元件約束元件約束 電阻、電壓源、電流源、受控源、電感、電容、互感元件、電阻、電壓源、電流源、受控源、電感、電容、互感元件、理想變壓器。理想變壓器。( (伏安關(guān)系伏安關(guān)系VAR)VAR)2 . 2 . 拓?fù)浼s束拓?fù)浼s束KCL KCL 、KVLKVL包含相量方式包含相量方式 在任何時(shí)辰，一切流出或流入電路中任一節(jié)點(diǎn)在任何時(shí)辰，一切流出或流入電路中任一節(jié)點(diǎn)的電流代數(shù)和為零。的電流代數(shù)和為零。 nkki10 電流參考方向與規(guī)定方向流出或流入一致時(shí)取正號(hào)，否電流參考方向與規(guī)定方向流出或流入一致時(shí)取正號(hào)，否那么取負(fù)號(hào)那么取負(fù)號(hào). 在任何時(shí)辰，沿著電路中任一回路上一切支路電壓降在任何時(shí)辰，沿著電路中

4、任一回路上一切支路電壓降的代數(shù)和為零。的代數(shù)和為零。電壓參考方向與環(huán)繞途徑方向一致取正號(hào)，否那么取負(fù)號(hào)。電壓參考方向與環(huán)繞途徑方向一致取正號(hào)，否那么取負(fù)號(hào)。 nkku10三三 . . 電阻電路的解題方法電阻電路的解題方法1.1.直接利用兩類約束直接利用兩類約束2.2.運(yùn)用獨(dú)立電流，電壓變量的分析法網(wǎng)孔法，節(jié)點(diǎn)法運(yùn)用獨(dú)立電流，電壓變量的分析法網(wǎng)孔法，節(jié)點(diǎn)法 3.3.疊加定理分析法疊加定理分析法( (可加性和奇次性可加性和奇次性) )4.4.等效變換法等效變換法1 1等效的定義等效的定義假設(shè)N1與N2的VAR完全一樣，那么N1與N2對(duì)外電路完全等效。 所涉及的內(nèi)容：所涉及的內(nèi)容：N1N1N2uui

5、i(2)(2)無源單口網(wǎng)絡(luò)的等效化簡(jiǎn)無源單口網(wǎng)絡(luò)的等效化簡(jiǎn)求等效電阻求等效電阻R Rb b含受控源的無源單口只能用含受控源的無源單口只能用VAR VAR 法：法： 在端口處加在端口處加 i i 求求 u u，或加，或加 u u 求求 i i， R Ru/i u/i 。a a不含受控的無源單口可直接用串、并聯(lián)公式或不含受控的無源單口可直接用串、并聯(lián)公式或等電位等電位 點(diǎn)概念化簡(jiǎn)；點(diǎn)概念化簡(jiǎn)；(3)(3)含源單口網(wǎng)絡(luò)的化簡(jiǎn)含源單口網(wǎng)絡(luò)的化簡(jiǎn)化簡(jiǎn)方法：化簡(jiǎn)方法：a a與電壓源并聯(lián)的元件或支路與電壓源并聯(lián)的元件或支路; ; 與與 電流源串聯(lián)的元件電流源串聯(lián)的元件或支路或支路; ; 對(duì)外電路都是多余元件

6、。對(duì)外電路都是多余元件。b b電壓源模型與電流源模型的等效變換：電壓源模型與電流源模型的等效變換：c c列出端口的列出端口的VCRVCR方法：外加方法：外加 i i 求求 u u；或外加；或外加 u u 求求 i i 。d d用戴維南定理或諾頓定理化簡(jiǎn)用戴維南定理或諾頓定理化簡(jiǎn)OCU0R或或SCI0R5.5.最大功率傳輸定理戴氏諾氏定理的運(yùn)用最大功率傳輸定理戴氏諾氏定理的運(yùn)用2 2那么當(dāng)那么當(dāng) RL RLRo Ro 時(shí)，時(shí)，RLRL有有PLmaxPLmax，且，且 PLmax PLmaxUoc2Uoc24Ro 4Ro Isc2 Ro Isc2 Ro4 4 1 1求出含源單口的求出含源單口的Uo

7、cUoc或或IscIsc和和 Ro Ro；含源含源單口單口RL在什么條件下，在什么條件下，RL RL 獲得最大獲得最大功率？且功率？且 PLmax PLmax ？第二部分第二部分 動(dòng)態(tài)電路的分析動(dòng)態(tài)電路的分析一一 . . 動(dòng)態(tài)元件及其動(dòng)態(tài)元件及其VARVAR定義定義: :uqiC)()(tLit )()(tCutqiuL貯能貯能: : 221Cutw 221LitwVAR:dtduCti)(隔直和隔直和ucuc延續(xù)性延續(xù)性dtdiLtu)(通直和通直和iLiL延續(xù)性延續(xù)性 uc記憶記憶性性 diCudiCtutctc 10 10 tLLtLLduLiduLti010 )(1)( (iL的記的記

8、憶性憶性) 從從C C和和L L的的VARVAR看出看出 當(dāng)在直流穩(wěn)態(tài)時(shí)當(dāng)在直流穩(wěn)態(tài)時(shí)( t = 0-, t = ),C( t = 0-, t = ),C相于開路，相于開路，L L相相當(dāng)于短路當(dāng)于短路; ;(2)(2)在在t = 0t = 0換路時(shí)，假設(shè)換路時(shí)，假設(shè)ic(0)ic(0)為有限值，那么為有限值，那么uc(0)uc(0)不不躍變躍變: : uc(0+) = uc(0-) uc(0+) = uc(0-)。 假設(shè)假設(shè)uL(0)uL(0)為有限值，那么為有限值，那么iL(0)iL(0)不躍變不躍變: : iL(0+) = iL(0-) iL(0+) = iL(0-)。詳細(xì)而言，假設(shè)詳細(xì)而

9、言，假設(shè)uc(0-)uc(0-)0 0，或，或iL(0-)= 0,iL(0-)= 0,那么在那么在 t = t = 0+0+時(shí)，時(shí)，C C處置為短路，處置為短路，L L處置為開路。處置為開路。假設(shè)假設(shè)uc(0-) = 2V, uc(0-) = 2V, 或或iL(0-) = 2A, iL(0-) = 2A, 那么在那么在t = 0+t = 0+時(shí)，時(shí)，C C等效為等效為2V2V電壓源，電壓源，L L等效為等效為2A2A電流源。電流源。 二二. . 直流鼓勵(lì)下一階電路的完全呼應(yīng)直流鼓勵(lì)下一階電路的完全呼應(yīng))( )()0()(fefftft(1)(1)求初始值求初始值 f(0+) f(0+)由由t=

10、0+t=0+的等效電路求解，的等效電路求解， 該電路中該電路中C C由由 uc(0+) uc(0+)的電壓源替代，的電壓源替代，L L由由iL(0+) iL(0+) 的電流源替代的電流源替代; ;(2)(2)求直流穩(wěn)態(tài)值求直流穩(wěn)態(tài)值 f() f()由由t = t = 的直流穩(wěn)態(tài)電路的直流穩(wěn)態(tài)電路 ( (此時(shí)此時(shí)C C開開 路，路，L L短路短路) )求出。求出。(3)(3)求時(shí)間常數(shù)求時(shí)間常數(shù)在在t0t0的電路中的電路中, ,求出動(dòng)態(tài)元件兩端的戴求出動(dòng)態(tài)元件兩端的戴 維寧等效電阻維寧等效電阻R0R0，那么，那么 R0C (RC電路) L/R0 (RL電路)例如例如 恣意變量的零輸入呼應(yīng)恣意變量

11、的零輸入呼應(yīng)teftf)0()(uc和和iL的零形狀呼應(yīng)的零形狀呼應(yīng))1)()(teftf由三要素法公式也可求零輸入呼應(yīng)和零形狀呼應(yīng)由三要素法公式也可求零輸入呼應(yīng)和零形狀呼應(yīng)三、二階電路固有呼應(yīng)三、二階電路固有呼應(yīng)RLC串聯(lián)電路0122cccuLCdtduLRdtud不同的特征根固有呼應(yīng)有三種不同的方式。LCLRLRs122221,LCLR1221.過阻尼(損耗較大)CLR2ttcekeku21212.臨界阻尼CLR2tcetkku 21)(3.欠阻尼CLR2tddcetCtCu)sincos(21)sin(tAeudtc第三部分第三部分 正弦穩(wěn)態(tài)分析正弦穩(wěn)態(tài)分析一一. . 正弦量及其相量正弦

12、量及其相量1.1.同頻率正弦量的相位關(guān)系同頻率正弦量的相位關(guān)系2.2.正弦量的相量正弦量的相量相量的定義，相量與正弦量的關(guān)系，為何引出相量相量的定義，相量與正弦量的關(guān)系，為何引出相量? ?三要素：三要素：)1( 2 TffUm、同相、超前、滯后、正交、反相同相、超前、滯后、正交、反相)cos()(tUtumUUeUj3.3.相量的運(yùn)算相量的運(yùn)算: :則若 , )( ItiIktki )(2121)()(IItitiItijddjdIti二、阻抗與導(dǎo)納二、阻抗與導(dǎo)納 相量模型相量模型ZUIjXRZIUZzIUZ 電壓滯后電流：電壓滯后電流：N0N0為容性為容性. .0Z電壓超前電流：電壓超前電流

13、：N0N0為感性為感性. .0ZzjRXZjBGYYUIYYY 將電路中電流，電壓用相量表示；將根本元件用他們的將電路中電流，電壓用相量表示；將根本元件用他們的阻抗或?qū)Ъ{來標(biāo)出，得到的電路模型稱為相量模型。阻抗或?qū)Ъ{來標(biāo)出，得到的電路模型稱為相量模型。CjCLjLRRItiUtu1 )( )(、iuzURILICIjCsILj1GVCILIUsILICIjwLCwj1RsULURUCUIIRUCULU三、相量圖及分析三、相量圖及分析四四. . 正弦穩(wěn)態(tài)功率正弦穩(wěn)態(tài)功率UINUI 1.二端網(wǎng)絡(luò)二端網(wǎng)絡(luò)P、Q、S、cos 以及復(fù)功率以及復(fù)功率)( cos有功功率UIP )( 視在功率UIS )(

14、sin無功功率UIQ PSQSP/cos2.2.根本元件的功率關(guān)系根本元件的功率關(guān)系)( :)( :)( :無功功率無功功率有功功率UIQCUIQLUIPRCLR)( 復(fù)功率jQPIUS3. 3. 正弦穩(wěn)態(tài)最大功率傳輸定律正弦穩(wěn)態(tài)最大功率傳輸定律ZSZLISVIsU*SLZZ SSRUP42max(1)共軛匹配共軛匹配負(fù)載電阻和電抗均可獨(dú)立變化。負(fù)載電阻和電抗均可獨(dú)立變化。(2)模匹配模匹配負(fù)載阻抗模可變，幅角不變。負(fù)載阻抗?？勺?，幅角不變。SSSLZXRZ22五五. . 三相電路的分析三相電路的分析1三相電源及聯(lián)接2三相負(fù)載及聯(lián)接ZcZaZb380V220VoaIbIcIZcZaZbabca

15、IbIcIcaIabIbcI電動(dòng)機(jī)接線端子電動(dòng)機(jī)接線端子Y形聯(lián)接UUl3IIl形聯(lián)接IIl3fUUl=Y關(guān)于零線的結(jié)論關(guān)于零線的結(jié)論 負(fù)載不對(duì)稱而又沒有中線時(shí)，負(fù)載上能夠得到大負(fù)載不對(duì)稱而又沒有中線時(shí)，負(fù)載上能夠得到大小不等的電壓，有的超越用電設(shè)備的額定電壓，有的小不等的電壓，有的超越用電設(shè)備的額定電壓，有的達(dá)不到額定電壓，都不能正常任務(wù)。比如，照明電路達(dá)不到額定電壓，都不能正常任務(wù)。比如，照明電路中各相負(fù)載不能保證完全對(duì)稱，所以絕對(duì)不能采用三中各相負(fù)載不能保證完全對(duì)稱，所以絕對(duì)不能采用三相三相制供電，而且必需保證零線可靠接通。相三相制供電，而且必需保證零線可靠接通。 中線的作用：使星形銜接的

16、不對(duì)稱負(fù)載得到相等中線的作用：使星形銜接的不對(duì)稱負(fù)載得到相等的相電壓。為了確保零線在運(yùn)轉(zhuǎn)中不斷開，零線上不的相電壓。為了確保零線在運(yùn)轉(zhuǎn)中不斷開，零線上不允許接保險(xiǎn)絲也不允許接刀閘。允許接保險(xiǎn)絲也不允許接刀閘。 四四. .網(wǎng)絡(luò)函數(shù)和頻率呼應(yīng)網(wǎng)絡(luò)函數(shù)和頻率呼應(yīng)1.1.網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的定義網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的定義eHjHj)()()(激勵(lì)相量響應(yīng)相量幅頻特性如圖 )(H相頻特性如圖 )(2. 2. 典型濾波器典型濾波器1)當(dāng) 幅頻特性如圖a所 示，該電路稱低通濾波器。)(H2)當(dāng) 幅頻特性如圖b所 示，該電路稱低通濾波器。)(H3)當(dāng) 幅頻特性如圖c所 示，該電路稱低通濾波器。)(H4請(qǐng)畫出帶阻濾波器的幅頻特性圖。

17、3. 3. 串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振串聯(lián)諧振的串聯(lián)諧振的Q Q值調(diào)和振時(shí)的特點(diǎn)。值調(diào)和振時(shí)的特點(diǎn)。并聯(lián)諧振的并聯(lián)諧振的Q Q調(diào)和振時(shí)的特點(diǎn)。調(diào)和振時(shí)的特點(diǎn)。通頻帶通頻帶Qfff012BW 普通來講質(zhì)量因數(shù)決議電路的選頻特性普通來講質(zhì)量因數(shù)決議電路的選頻特性)/(1/00CRRLQLRCRQ00諧振角頻率諧振角頻率 LC10 諧振定義：諧振定義：在正弦鼓勵(lì)下，端口電壓與電流同相的任務(wù)形狀。在正弦鼓勵(lì)下，端口電壓與電流同相的任務(wù)形狀。發(fā)生諧振時(shí)的電源頻率為電路的諧振頻率。發(fā)生諧振時(shí)的電源頻率為電路的諧振頻率。五五. . 互感電路的分析互感電路的分析1122Mu1(t)i1(t)u2(t)i2(t)2L1LdtdiMdtdiLudtdiMdtdiLu122221111. 1. 互感元件的伏安關(guān)系互感元件的伏安關(guān)系2. 2. 互感元件串，并聯(lián)時(shí)的等效電感互感元件串，并聯(lián)時(shí)的等效電感: :MLLLeq221MLLMLLLeq2212213. 3. 互感電路的分析方法互感電路的分析方法( (三種方法三種方法) )a)a)規(guī)范化分析法規(guī)范化分析法