电气工程师_电路基础.ppt

注册电气工程师考试辅导 电路基础部分 一、电路的基本概念和基本定律 考试点 1、掌握电阻、独立电压源、独立电流源、受控源、电容、电感、耦合电感、理想变压器诸元件的定义、性质 2、掌握电流、电压参考方向的概念 3、熟练掌握基尔霍夫定律 1.1 掌握诸元件的定义、性质 含有耦合电感电路的计算---预备知识 一、互感 空心变压器 一、变压器的结构 变压器是电工、电子技术中常用的电气设备，它是由两个耦合线圈绕在一个共同的心子上制成。 1、原边回路（或初级回路） 一个线圈作为输入，接入电源后形成的一个回路。 2、副边回路（或次级回路） 另一线圈作为输出，接入负载后形成另一个回路。 3、心子 空心变压器的心子是非铁磁材料制成的。 最大功率传输 含源一端口向终端负载Z传输功率，当传输的功率较小（如通讯系统，电子电路中），而不必计较传输效率时，常常要研究使负载获得最大功率（有功）的条件。 + - Z11 原边等效电路 4、从副边看进去的含源一端口的一种等效电路 得到此含源一端口在端子2-2‘的开路电压 戴维宁等效阻抗 Zeq=R2 + jωL2 + (ωM)2Y11 RL jXL + - (ωM)2Y11 2 2‘ 一、理想变压器的电路模型 u1 u2 n:1 i1 i2 N1 N2 1、电路模型 理想变压器 u1 u2 n:1 i1 i2 N1 N2 N1 i1 + N2 i2 = 0 2、原、副边电压和电流的关系 上式是根据图中所示参考方向和同名端列出的。 n = N1 / N2，称为理想变压器的变比。 二、理想变压器的功率 即输入理想变压器的瞬时功率等于零， 所以它既不耗能也不储能， 它将能量由原边全部传输到输出， 在传输过程中，仅仅将电压电流按变比作数值变换。 N1 i1 + N2 i2 = 0 将理想变压器的两个方程相乘 得 u1 i1 + u2 i2 = 0 空心变压器如同时满足下列3个条件， 即经“理想化”和“极限化”就演变为理想变压器。 （1）空心变压器本身无损耗 （2）耦合因数 k = 1 （3）L1、L2和M均为无限大，但保持 三、空心变压器转变为理想变压器 四、阻抗变换 理想变压器对电压、电流按变比变换的作用，还反映在阻抗的变换上。在正弦稳态的情况下，当理想变压器副边终端2-2’接入阻抗ZL时，则变压器原边1-1’的输入阻抗 n2ZL即为副边折合至原边的等效阻抗， 如副边分别接入R、L、C时，折合至原边将为n2R、n2L、 也就是变换了元件的参数。 Ns + _ Z 1 1‘ + _ Z + _ 1 1‘ 戴维宁 定理 + _ 1 1‘ 2 2‘ + _ 1 1‘ 2 2‘ 1、自感磁通链 线圈1中的电流产生的磁通在穿越自身的线圈时，所产生的磁通链。 中的一部分或全部交链线圈2时产生的磁通链。 2、互感磁通链 磁通（链）符号中双下标的含义： 第1个下标表示该磁通（链）所在线圈的编号， 第2个下标表示产生该磁通（链）的施感电流所在线圈的编号。 同样线圈2中的电流i2也产生自感磁通链ψ22和互感磁通链ψ12 （图中未标出） + _ 1 1‘ 2 2‘ 这就是彼此耦合的情况。 耦合线圈中的磁通链等于自感磁通链和互感磁通链两部分的代数和， 如线圈1 和2 中的磁通链分别为 则有 + _ 1 1‘ 2 2‘ 二、互感系数 当周围空间是各向同性的线性磁介质时，每一种磁通链都与产生它的施感电流成正比， 互感磁通链 即有自感磁通链： 上式中M12和M21称为互感系数，简称互感。 互感用符号M表示，单位为H。 可以证明，M12=M21， 所以当只有两个线圈有耦合时，可以略去M的下标， 即可令M=M12=M21 两个耦合线圈的磁通链可表示为： = L1i1± M i2 = ± M i1 +L2i2 上式表明，耦合线圈中的磁通链与施感电流成线性关系，是各施感电流独立产生的磁通链叠加的结果。 M前的号是说明磁耦合中，互感作用的两种可能性。 “+”号表示互感磁通链与自感磁通链方向一致，称为互感的“增助”作用； “-”号则相反，表示互感的“削弱”作用。 为了便于反映“增助”或“削弱”作用和简化图形表示，采用同名端标记方法。 三、同名端 1、同名端的引入 ψ1 = L1i1± M i2 ψ2 = ± M i1 +L2i2 2、同名端 对两个有耦合的线圈各取一个端子，并用相同的符号标记，这一对端子称为“同名端”。当一对施感电流从同名端流进（或流出）各自的线圈时，互感起增助作用。 * * + _ 1 1‘ 2 2‘ i1 i2 L1 L2 u1 u2 1 1‘ 2 2‘ M ψ1= L1 i1 + M i2 ψ2= M i1 + L2 i2 * * + _ 1 1‘ 2 2‘ 四、互感电压 如果两个