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1、电气技术基础主要内容1. 电路 (直流、交流电路）基础及分析方法2. 能量转换机械（变压器、发电机、电动机）3. 电机的控制4. 电力系统(发、输、配电及安全用电）5. 信息电子（模拟、数字电子）技术基础6. 电力电子技术基础电气技术基础 参考资料: 1. 上海交通大学 电工技术、电子技术课件2.邱关源主编 电路(第四版) 高等教育出版社 1999年6月3. 熊信银主编 电气工程概论 中国电力出版社 2008年7月4. 李发海 王 岩编著 电机与拖动基础(第三版) 清 华大学出版社 2005年8月5. 林瑞光 主编 电机与拖动基础 浙江大学出版 社 2002年8月6. 刘涤尘主编 电气工程基础
2、 武汉理工大学出版社 2002年2月7. 张加胜 张 磊编著 电力电子技术(课件) 中国石 油大学出版社 2007年3月8. 历玉鸣主编 化工仪表及自动化(第四版)化学工业 出版社 2006年9月9.有关资料向编著者及相关资料作者诚谢。第第1 1章章 电路及其分析方法电路及其分析方法1.11.1 电路模型电路模型 1.21.2 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向 1.31.3 电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路 1.41.4 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 1.51.5 电阻的串联与并联、星电阻的串联与并联、星- -三角形变换三角形变换 1.61.6 支路电流法、支路电流法、结点
3、电压法 1.7 1.7 电压源与电流源及其等效变换电压源与电流源及其等效变换 1.8 1.8 叠加原理叠加原理 1.91.9 戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理1.11 电路的暂态分析电路的暂态分析1.10 特勒根定理、互易定理、对偶定理1. 11. 1 电路模型电路模型为了便于用数学方法分析电路,一般要将实际电路 模型化，用足以反映其电磁性质的理想电路元件或其 组合来模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路 相对应的电路模型。理想电路元件主要有电阻元件、电感元件、电 容元件和电源元件等。1.21.2 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向物理中对基本物理量规定的方向物理中对基本物理量
4、规定的方向1. 1. 电路基本物理量的实际方向电路基本物理量的实际方向物理量实 际 方 向电流 I正电荷运动的方向电动势E(电位升高的方向)电压 U(电位降低的方向)高电位 低电位单 位kA 、A、mA、 A低电位 高电位kV 、V、mV、 VkV 、V、mV、 V(2) (2) 参考方向的表示方法参考方向的表示方法电流：Uab 双下标电压：(1) (1) 参考方向参考方向IE+_在分析与计算电路时，对 电量任意假定的方向。Iab 双下标2. 2. 电路基本物理量的参考方向电路基本物理量的参考方向aRb箭 标abRI正负极性+ abUU+_3.3. 欧姆定律U、I 参考方向相同时，U U、I
5、I 参考方向相反时，参考方向相反时，RU+IRU+I表达式中有两套正负号： 式前的正负号由U、I 参考方向的关系确定； U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考方向之间的关系。通常取 U、I 参考方向相同 。U = RI U U = R= RI I1.3 电源有载工作、开路与短路1. 电压与电流开关闭合接 通电源与负载负载端电压U = RI1.3.1 1.3.1 电源有载工作电源有载工作IR0R+-E U+-I 电流的大小由负载决定。 在电源有内阻时，I U 。或 U = E R0I电源的外特性EUI0当当 R R0 0R RL L ，I I I IS S，可近似认为是理想电流源。可近似认为是
6、理想电流源。电流源电流源模型电流源模型R R0 0U UR R0 0U UI IS S+ +1.6.3 1.6.3 电压源与电流源的等效变换电压源与电流源的等效变换由图由图a a：U U = = E E IRIR0 0由图由图b b： U U = = R R0 0I IS S R R0 0I II IR RL LR R0 0+ + E E U U+ + 电压源电压源等效变换条件等效变换条件: :E E = = R R0 0I IS SR RL LR R0 0U UR R0 0U UI IS SI I+ + 电流源电流源1.6.4 受控电源受控(电)源又称“非独立”电源。受控电压源 的电压或受控
7、电流源的电流与独立电压源的电压 或独立电流源的电流有所不同，后者是独立量， 前者则受电路中某部分电压或电流控制。受控电压源或受控电流源因控制量是电压或 电流可分为电压控制电压源(VCVS)、电压控制电 流源(VCCS)、电流控制电压源(CCVS)和电流控制 电流源(CCCS) VCVS Voltage Controlled Voltage Source VCCS Voltage Controlled Current Source CCVS Current Controlled Voltage Source CCCS Current Controlled Current Source U U1
8、1+ + _ _U U1 1U U2 2I I2 2I I1 1=0=0(a)VCVS(a)VCVS+ +- -+ +- - I I1 1(b)CCVS(b)CCVS+ + _ _U U1 1=0=0U U2 2I I2 2I I1 1+ +- -+ +- -四种理想受控电源的模型四种理想受控电源的模型(c) VCCS(c) VCCSg gU U1 1U U1 1U U2 2I I2 2I I1 1=0=0+ +- -+ +- -(d) CCCS(d) CCCS I I1 1U U1 1=0=0U U2 2I I2 2I I1 1+ +- -+ +- -电电 压压 控控 制制 电电 压压 源源
9、电电 流流 控控 制制 电电 压压 源源电电 压压 控控 制制 电电 流流 源源电电 流流 控控 制制 电电 流流 源源1.71.7 支路电流法支路电流法支路电流法：支路电流法：以支路电流为未知量、应用基尔霍夫以支路电流为未知量、应用基尔霍夫定律（定律（KCLKCL、KVLKVL）列方程组求解。列方程组求解。对上图电路对上图电路 支支路数：路数： b b=3 =3 结点数：结点数：n n =2 =21 12 2b ba a+ +- -E E2 2R R2 2+ +- -R R3 3R R1 1 E E1 1I I1 1I I3 3I I2 23 3回路数回路数 : l= 3 : l= 3 单孔
10、回路（网孔）数单孔回路（网孔）数: m=2: m=2 若用支路电流法求各支路电流应列出三个方程若用支路电流法求各支路电流应列出三个方程1. 1. 在图中标出各在图中标出各支路电流的参考方向支路电流的参考方向，对选定的回路，对选定的回路标出回路循行方向。标出回路循行方向。 2. 2. 应用应用 KCL KCL 对结点对结点列出列出 ( ( n n1 )1 )个独立的结点电流个独立的结点电流方程。方程。 3. 3. 应用应用 KVL KVL 对回路对回路列出列出 b b( ( n n1 )1 ) 个个独立的回路独立的回路电压方程电压方程（通常可取通常可取网孔网孔列出列出） 。 4. 4. 联立求解
11、联立求解 b b 个方程，个方程，求出各支路电流。求出各支路电流。b ba a+ +- -E E2 2R R2 2+ +- -R R3 3R R1 1 E E1 1I I1 1I I3 3I I2 2对结点对结点 a a：例例1 1 ：1 12 2I I1 1+ +I I2 2 I I3 3=0=0 对网孔对网孔1 1：对网孔对网孔2 2：I I1 1 R R1 1 + +I I3 3 R R3 3= =E E1 1I I2 2 R R2 2+ +I I3 3 R R3 3= =E E2 2支路电流法的解题步骤支路电流法的解题步骤: :1.81.8 结点电压法结点电压法 结点电压的概念：结点电
12、压的概念：任选电路中某一结点为零电位参考点任选电路中某一结点为零电位参考点( (用用 表示表示) )，其，其 他各结点对参考点的电压，称为结点电压。他各结点对参考点的电压，称为结点电压。结点电压的参考方向从结点指向参考结点。结点电压的参考方向从结点指向参考结点。结点电压法适用于支路数较多，结点数较少的电路。结点电压法适用于支路数较多，结点数较少的电路。结点电压法：结点电压法：以结点电压为未知量，列方程求解。以结点电压为未知量，列方程求解。在求出结点电压后，可应用基尔霍夫定律或欧姆定律在求出结点电压后，可应用基尔霍夫定律或欧姆定律 求出各支路的电流或电压。求出各支路的电流或电压。b ba aI
13、I2 2I I3 3E E+ + I I1 1R R1 1R R2 2I IS SR R3 3在左图电路中只含在左图电路中只含 有两个结点，若设有两个结点，若设 b b 为参考结点，则电路为参考结点，则电路 中只有一个未知的结中只有一个未知的结 点电压。点电压。2 2个结点的个结点的结点电压方程的推导： 设：Vb = 0 V结点电压为 U，参 考方向从 a 指向 b。2. 应用欧姆定律求各支路电流 ：1. 用KCL对结点 a 列方程：I1 I2 + IS I3 = 0E1+I1R1U+baE2+ I2ISI3E1+ I1R1R2R3+U将各电流代入将各电流代入 KCLKCL方程则有：方程则有：
14、整理得：整理得：注意：注意： (1)(1) 上式上式仅适用于两个结点的电路。仅适用于两个结点的电路。 (2) (2) 分母是各支路电导之和分母是各支路电导之和, , 恒为正值；恒为正值；分子中各项可以为正，也可以可负。分子中各项可以为正，也可以可负。 当当E E 和和 I IS S与结点电压的参考方向相反时取正号，与结点电压的参考方向相反时取正号， 相同时则取负号。而与各支路电流的参考方向无关。相同时则取负号。而与各支路电流的参考方向无关。2 2个结点的个结点的结点电压方程的推导：结点电压方程的推导：即结点电压方程：即结点电压方程：4 4个结点个结点 的的结点电结点电 压方程压方程s31.91
15、.9 叠加原理叠加原理叠加原理：叠加原理：对于对于线性电路线性电路，任何一条支路的电，任何一条支路的电 流，都可以看成是由电路中各个电源（电压源或电流流，都可以看成是由电路中各个电源（电压源或电流 源）分别作用时在此支路中所产生的电流的代数和。源）分别作用时在此支路中所产生的电流的代数和。 不作用的电压源视为短路不作用的电压源视为短路, ,不作用的电流源视为开路。不作用的电流源视为开路。原电路原电路+ + E ER R1 1R R2 2(a)(a)I IS SI I1 1I I2 2I IS S单独作用单独作用R R1 1R R2 2(c)(c)I I1 1 I I2 2 + +I IS SE E 单独作用单独作用= =+ + E ER R1 1R R2 2(b)(b)I I1 1 I I2 2 叠加原理叠加原理由图由图 (c)(c)，当当 I IS S 单独作用时单独作用时同理同理： I I2 2= = I I2 2 + + I I2 2 由图由图 (b)(b)，当，当E E单独作用时单独作用时原电路原电路+ + E ER R1 1R R2 2(a)(a)I IS SI I1 1I I2 2I IS S单独作用单独作用R R1 1R R2 2(c)
