《电气工程复习宝典》课件

《电气工程复习宝典》课PPT件欢迎来到《电气工程复习宝典》PPT课件！本课程旨在帮助您系统复习电气工程的核心知识点，掌握解题技巧，顺利通过考试我们将从电路基础、电机学、电力系统、高电压技术、电力电子技术、电气测量与控制技术以及自动控制原理等方面进行全面讲解，助您在电气工程领域更上一层楼通过本课程的学习，您将能够扎实掌握电气工程的基础理论，灵活运用各种电路分析方法，深入了解电机的工作原理与特性，熟悉电力系统的运行与控制，掌握高电压技术的相关知识，以及了解电力电子技术与电气控制技术的应用让我们一起开启电气工程的复习之旅吧！课程介绍复习目的与意义复习目的复习意义本课程旨在系统回顾电气工程的核心概念，巩固基础知识，为应电气工程是现代工业和社会发展的重要支柱掌握扎实的电气工对考试做好充分准备通过对重点、难点的深入剖析，帮助学员程知识，对于从事相关领域的工作至关重要通过复习，不仅可构建完整的知识体系，提高解题能力和应试技巧此外，课程还以提升专业技能，还能拓宽知识视野，为未来的职业发展奠定坚注重培养学员的实际应用能力，使其能够将理论知识应用于实际实的基础同时，也能更好地适应技术变革，应对新的挑战工程问题中电路基础基本概念回顾电路与电路模型电流、电压与电功率12电路是由元件和连接导线组成电流是单位时间内通过导体横的电流通路电路模型是对实截面的电荷量，电压是电场力际电路的理想化表示，用于简对单位电荷所做的功，电功率化分析电路模型包括电阻、是单位时间内电路消耗或产生电容、电感等元件，以及电压的能量三者之间的关系由欧源和电流源等激励姆定律和功率公式描述电路元件3电路元件包括电阻、电容、电感、电压源和电流源等电阻是阻碍电流流动的元件，电容是储存电荷的元件，电感是储存磁场能量的元件电压源提供恒定的电压，电流源提供恒定的电流电路定律欧姆定律、基尔霍夫定律欧姆定律基尔霍夫电流定律KCL欧姆定律描述了电阻、电压和电基尔霍夫电流定律指出，在任一流之间的关系U=IR，即电阻两节点上，流入节点的电流之和等端的电压等于电阻值乘以流过电于流出节点的电流之和KCL是阻的电流欧姆定律是电路分析基于电荷守恒定律的，适用于任的基础，适用于线性电阻电路何电路节点基尔霍夫电压定律KVL基尔霍夫电压定律指出，在任一闭合回路中，所有元件上的电压降之和等于电压源的电压之和KVL是基于能量守恒定律的，适用于任何电路回路电路分析方法网孔分析法选择网孔列写网孔方程求解方程组选择电路中的独立网孔根据基尔霍夫电压定律联立求解网孔方程组，，每个网孔都应包含至，对每个网孔列写电压得到各网孔电流电流少一个不属于其他网孔方程，注意电流方向和解的正负表示实际电流的元件元件极性方向与假设方向相同或相反电路分析方法节点电压法选择参考节点1在电路中选择一个节点作为参考节点，通常选择连接元件最多的节点，并将其电位设为零标注节点电压2标注所有非参考节点的电压，这些电压是相对于参考节点的电位差列写节点方程3根据基尔霍夫电流定律，对每个非参考节点列写电流方程，注意电流方向和元件类型求解方程组4联立求解节点方程组，得到各节点电压节点电压解的正负表示实际电位与参考节点相比是高还是低电路定理叠加定理保留一个独立源每次只保留一个独立源（电压源或电流源），其他独立源置零（电压源短路，电流源断路）计算电路响应计算由该独立源单独作用时，电路中所需元件的电压或电流响应叠加各响应将每个独立源单独作用时产生的响应进行叠加，得到总响应电路定理戴维南定理等效电阻将电路中所有独立源置零（电压源短路2，电流源断路），计算从开路端子看进开路电压去的等效电阻Rth1计算开路端子间的电压，即戴维南等效电压Vth等效电路将原电路等效为一个电压源Vth与一个3电阻Rth串联的电路电路定理诺顿定理短路电流1等效电阻2诺顿等效电路3计算短路端子间的电流，即诺顿等效电流In将电路中所有独立源置零（电压源短路，电流源断路），计算从短路端子看进去的等效电阻Rn将原电路等效为一个电流源In与一个电阻Rn并联的电路电路暂态分析电路RC初始条件1时间常数2求解过程3确定电容的初始电压值计算电路的时间常数τ=RC，它反映了电路响应的快慢根据初始条件和时间常数，求解电路的微分方程，得到电容电压和电流的暂态响应电路暂态分析电路RL与RC电路类似，RL电路的暂态分析也需要确定初始条件（电感电流的初始值），计算时间常数τ=L/R，并求解电路的微分方程RL电路中，电感电流的变化是逐渐的，而不是突变的电路暂态分析电路RLC串联电路并联电路RLC RLC串联RLC电路的暂态响应取决于电路的阻尼系数阻尼系数决定并联RLC电路的分析与串联RLC电路类似，但需要考虑节点电压了电路的响应是过阻尼、临界阻尼还是欠阻尼的变化交流电路基础正弦量的基本概念正弦量电压和电流随时间按正弦规律变化的量称为正弦量正弦量可以用幅度、频率和初相位三个参数来描述幅度正弦量的最大值称为幅度，表示正弦量变化的范围频率正弦量每秒钟变化的次数称为频率，单位为赫兹Hz初相位正弦量在t=0时刻的相位称为初相位，表示正弦量的初始状态交流电路相量法正弦量阻抗简化计算将正弦量表示为复数形将电阻、电感和电容的利用相量和阻抗进行交式，称为相量相量包阻抗表示为复数形式，流电路的分析，可以将含了正弦量的幅度和初称为阻抗阻抗是交流微分方程转化为代数方相位信息电路中元件对电流的阻程，简化计算过程碍作用交流电路功率瞬时功率、平均功率瞬时功率1瞬时功率是指某一时刻电路中电压和电流的乘积，表示该时刻电路消耗或产生的能量平均功率2平均功率是指一个周期内瞬时功率的平均值，表示电路在一个周期内实际消耗的能量平均功率也称为有功功率交流电路功率无功功率、视在功率无功功率无功功率是指交流电路中，由于电感或电容的存在，电压和电流之间存在相位差，导致能量在电源和负载之间来回交换，而不被实际消耗的功率视在功率视在功率是指交流电路中电压和电流有效值的乘积，表示电路中总的功率容量视在功率是有功功率和无功功率的向量和三相电路星形连接线电压2任意两根相线之间的电压称为线电压星形连接三相电源或负载的三个绕组，一端连接1在一起，形成一个公共点（中性点），另一端分别引出三根相线，称为星形连相电压接每根相线与中性点之间的电压称为相电3压星形连接中，线电压等于相电压的√3倍，线电流等于相电流三相电路三角形连接三角形连接1线电压2相电压3三相电源或负载的三个绕组，首尾依次相连，形成一个闭合三角形，每两个连接点分别引出三根相线，称为三角形连接三角形连接中，线电压等于相电压，线电流等于相电流的√3倍变压器原理基本结构与工作原理铁芯1绕组2电磁感应3变压器由铁芯和绕组组成绕组分为原边绕组和副边绕组变压器的工作原理是电磁感应原边绕组接入交流电源后，产生交变磁场，交变磁场在铁芯中传播，并在副边绕组中感应出电压变压器空载运行与负载运行变压器空载运行时，副边开路，原边只有励磁电流，电流较小变压器负载运行时，副边接入负载，原边电流随负载增大而增大，以维持原副边磁势平衡变压器等效电路型等效电路简化等效电路TT型等效电路能够较为准确地反映变压器的各项参数，包括电阻在精度要求不高的情况下，可以对T型等效电路进行简化，忽略、电抗和励磁支路励磁支路，简化计算电机学基础磁场基本知识磁场磁场是存在于磁体、电流和运动电荷周围的一种特殊物质，能够对磁体和运动电荷产生力的作用磁感应强度磁感应强度是描述磁场强弱的物理量，单位为特斯拉T磁通磁通是穿过某一面积的磁感应线数量的度量，单位为韦伯Wb磁导率磁导率是描述介质导磁能力的物理量，反映了介质对磁场的增强作用电机学基础电磁力与电磁转矩电磁力电磁转矩运动电荷在磁场中受到的力称为电磁电机中，电磁力作用于转子导体上，力，其大小与电荷量、速度和磁感应产生电磁转矩，驱动转子旋转强度有关直流电机结构与工作原理定子1直流电机的定子由主磁极、换向极和机座组成，用于产生磁场转子2直流电机的转子由电枢铁芯、电枢绕组和换向器组成，用于产生电磁转矩换向器3换向器是直流电机的重要组成部分，用于改变电枢绕组中电流的方向，使转子持续旋转直流电机电枢反应电枢反应电枢绕组中流过电流时，产生的磁场称为电枢磁场电枢磁场与主磁场相互作用，改变了主磁场的分布，这种现象称为电枢反应影响电枢反应会使主磁场减弱，导致电机转速降低，换向恶化措施采用换向极和补偿绕组等措施可以减弱电枢反应的影响直流电机换向困难2实际换向过程中，由于电枢绕组的电感换向，电流变化会产生感应电动势，导致换向困难，产生火花换向是指直流电机电枢绕组中电流方向1的改变理想的换向应该在短时间内完成，且电流变化率较小，以避免产生火花改善3采用换向极可以改善换向，减小火花直流电机运行特性励磁方式1调速2特性3直流电机的运行特性包括转速特性、转矩特性和效率特性不同的励磁方式（他励、并励、串励和复励）具有不同的运行特性通过调节电压、磁通和电枢电阻可以实现直流电机的调速交流电机异步电机结构与工作原理定子1转子2旋转磁场3异步电机由定子和转子组成定子绕组接入交流电源，产生旋转磁场转子绕组中感应出电动势和电流，电流在磁场中受到电磁力的作用，驱动转子旋转转子转速略低于旋转磁场的同步转速，因此称为异步电机交流电机同步电机结构与工作原理凸极式隐极式同步电机与异步电机类似，也由定子和转子组成但同步电机的转子绕组需要接入直流电源，产生恒定的磁场转子转速与旋转磁场的同步转速相同，因此称为同步电机同步电机可以分为凸极式和隐极式两种类型交流电机旋转磁场产生方向在三相交流电机中，定子绕组接入三相交流电源，产生一个旋转旋转磁场的旋转方向由三相电源的相序决定改变相序可以改变磁场旋转磁场的转速由电源频率和定子绕组的极对数决定旋转磁场的旋转方向电力系统基础电力系统组成发电厂发电厂是电力系统的电源，将各种能量转化为电能常见的发电厂有火力发电厂、水力发电厂、核电站和风力发电厂等变电站变电站用于变换电压等级，将高电压传输到远方，再将低电压分配给用户变电站是电力系统的重要枢纽输电线路输电线路用于传输电能，将发电厂产生的电能输送到各个变电站和用户输电线路包括架空线路和电缆线路配电线路配电线路用于将电能分配给用户配电线路电压等级较低，分布范围广电力系统电压等级高压中压低压高压等级主要用于远距离输电，减少线路中压等级主要用于城市配电，连接变电站低压等级主要用于用户侧，为用户提供电损耗例如330kV、500kV、750kV、和用户例如6kV、10kV、35kV、力例如220V、380V1000kV110kV、220kV电力系统负荷特性负荷1电力系统负荷是指用户对电能的需求负荷随时间变化，具有一定的规律性分类2电力系统负荷可以分为居民负荷、工业负荷、商业负荷和农业负荷等不同类型的负荷具有不同的特性曲线3电力系统负荷可以用负荷曲线来描述负荷曲线反映了负荷随时间变化的规律电力系统潮流计算潮流计算潮流计算是指在给定电力系统运行方式和负荷情况下，计算电力系统中各节点电压、电流和功率的分布作用潮流计算是电力系统分析的基础，可以用于评估电力系统的运行状态，优化电力系统的运行方式，以及进行电力系统规划方法常用的潮流计算方法有牛顿-拉夫逊法、高斯-塞德尔法和快速解耦法等电力系统短路故障分析类型常见的短路故障有三相短路、两相短路

2、单相接地短路等短路故障短路故障是指电力系统中，由于绝缘损1坏或其他原因，导致两点或多点之间发生异常连接，造成电流急剧增大危害短路故障会对电力系统造成严重危害，可能导致设备损坏、停电事故，甚至引3发火灾电力系统继电保护保护1装置2要求3继电保护是指在电力系统中，利用继电器等元件，对电力设备和线路进行保护，当发生故障时，能够自动切除故障部分，保证电力系统安全稳定运行继电保护装置应具有选择性、速动性、灵敏性和可靠性等要求电力系统自动装置自动装置1功能2应用3自动装置是指在电力系统中，能够自动完成某些操作的设备，例如自动重合闸、自动调压、自动发电控制等自动装置可以提高电力系统的运行效率和可靠性高电压技术绝缘材料绝缘材料是高电压技术的基础，用于隔离不同电位的导体，防止发生短路或接地故障常用的绝缘材料有气体绝缘材料、液体绝缘材料和固体绝缘材料等不同的绝缘材料具有不同的绝缘性能，例如击穿强度、耐热性和耐老化性等高电压技术电气设备绝缘变压器开关变压器的绝缘主要包括油纸绝缘和气体绝缘油纸绝缘是指变压开关的绝缘主要包括气体绝缘和真空绝缘气体绝缘是指开关触器绕组浸在绝缘油中，利用油的绝缘性能和散热性能头之间充入高压气体，例如SF6，利用气体的绝缘性能高电压技术过电压及其防护过电压过电压是指电力系统中，电压超过正常运行电压的现象过电压分为内部过电压和外部过电压内部过电压内部过电压是指电力系统自身产生的过电压，例如操作过电压和谐振过电压外部过电压外部过电压是指由外部因素引起的过电压，例如雷击过电压防护常用的过电压防护措施有避雷器、阻容吸收器和接地等电力电子技术电力电子器件二极管晶闸管晶体管二极管是一种单向导电器晶闸管是一种可控整流器晶体管是一种可控放大器件，具有正向导通和反向件，可以通过控制触发电件，可以通过控制基极电截止的特性流来控制其导通流来控制集电极电流IGBTIGBT是一种绝缘栅双极型晶体管，具有MOSFET的易驱动性和GTR的耐高压大电流特性电力电子技术整流电路整流1整流是指将交流电转换为直流电的过程半波整流2半波整流利用二极管的单向导通特性，只允许交流电的正半周或负半周通过，得到单向脉动直流电全波整流3全波整流利用桥式电路或中心抽头变压器，将交流电的正负半周都转换为直流电，得到较为平滑的直流电滤波4为了进一步提高直流电的平滑度，需要使用滤波器进行滤波，常用的滤波器有电容滤波器和电感滤波器电力电子技术逆变电路逆变单相逆变三相逆变逆变是指将直流电转换为交流电的过程单相逆变电路用于将直流电转换为单相三相逆变电路用于将直流电转换为三相交流电交流电电力电子技术变频电路调速2通过改变交流电频率，可以调节交流电机的转速，实现交流电机的变频调速变频1变频是指改变交流电频率的过程变频电路通常由整流电路、滤波电路和逆变电路组成应用变频技术广泛应用于工业、交通和家用3电器等领域电气测量技术测量误差分析误差1来源2减少3测量误差是指测量值与真实值之间的差异测量误差分为系统误差、随机误差和粗大误差系统误差是指在同一条件下，多次测量同一量时，误差的大小和方向保持不变随机误差是指在同一条件下，多次测量同一量时，误差的大小和方向随机变化粗大误差是指明显偏离真实值的误差，通常由操作失误或仪器故障引起减少测量误差的方法有选择合适的测量仪器、进行误差校正和多次测量取平均值等电气测量技术常用测量仪表电压表1电流表2功率表3常用的测量仪表有电压表、电流表、功率表、频率表和相位表等电压表用于测量电压，电流表用于测量电流，功率表用于测量功率，频率表用于测量频率，相位表用于测量相位差不同的测量仪表具有不同的精度等级和量程，应根据实际需要选择合适的测量仪表电气测量技术传感器原理传感器是一种能够感受被测量，并将其转换为可用输出信号的器件传感器广泛应用于电气测量和控制系统中常用的传感器有温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器和光电传感器等不同的传感器基于不同的物理效应，例如热敏效应、压阻效应和光电效应等电气控制技术控制系统组成组成闭环控制控制系统由控制器、执行器、传感器和被控对象组成控制器根据闭环控制系统具有反馈环节，能够根据被控对象的运行状态，自动设定值和反馈信号，产生控制信号执行器根据控制信号，调节被调节控制信号，提高控制精度和抗干扰能力控对象的运行状态传感器用于测量被控对象的运行状态，并将测量结果反馈给控制器电气控制技术控制方式开环控制闭环控制开环控制是指控制系统没有反馈闭环控制是指控制系统具有反馈环节，控制信号直接作用于被控环节，控制信号根据被控对象的对象，控制结果不受被控对象运运行状态进行调节，控制结果受行状态的影响开环控制结构简被控对象运行状态的影响闭环单，成本低廉，但控制精度较低控制结构复杂，成本较高，但控，抗干扰能力差制精度较高，抗干扰能力强复合控制复合控制是指结合开环控制和闭环控制的控制方式复合控制既具有开环控制的快速性，又具有闭环控制的精度和抗干扰能力电气控制技术应用PLC应用PLCPLC是一种可编程逻辑控制器，是一PLC广泛应用于各种工业控制领域，种专门用于工业控制的计算机PLC例如自动化生产线、机器人控制、电具有可靠性高、抗干扰能力强、易于梯控制和楼宇自动化等编程和维护等优点电力拖动拖动系统基本概念拖动1电力拖动是指利用电力驱动各种机械设备，例如机床、起重机和传送带等系统2电力拖动系统由电动机、传动机构和被拖动机械组成电动机提供动力，传动机构将电动机的转矩和转速传递给被拖动机械，被拖动机械完成特定的工作特性3电力拖动系统的特性包括静态特性和动态特性静态特性是指系统在稳定运行状态下的特性，例如转速、转矩和功率等动态特性是指系统在动态过程中的特性，例如起动、制动和调速等电力拖动控制要求起动运行制动调速电力拖动系统应具有良好的起电力拖动系统应具有良好的运电力拖动系统应具有良好的制对于需要调速的电力拖动系统动性能，能够在短时间内平稳行性能，能够稳定运行，满足动性能，能够在短时间内可靠，应具有良好的调速性能，能起动，减小对电网的冲击被拖动机械的工作要求制动，保证安全运行够满足不同的工作要求电力拖动调速方法变频调速2改变电源的频率，可以改变电动机的同步转速，实现调速变极调速1改变电动机的极对数，可以改变电动机的同步转速，实现调速转子电阻调速改变转子电路的电阻，可以改变电动机3的转速，实现调速自动控制原理基本概念与术语系统1控制2反馈3自动控制原理是研究自动控制系统基本规律的学科自动控制系统是指在没有人直接参与的情况下，能够自动完成控制任务的系统自动控制系统通常由被控对象、控制器、执行器和传感器等组成控制是指对被控对象进行操作，使其达到预期的状态反馈是指将被控对象的运行状态反馈给控制器，控制器根据反馈信号进行调节，提高控制精度和抗干扰能力自动控制原理传递函数定义1性质2应用3传递函数是描述线性定常系统输入输出关系的数学模型，定义为零初始条件下，系统输出的拉普拉斯变换与输入的拉普拉斯变换之比传递函数只与系统本身的结构和参数有关，与输入信号无关利用传递函数可以方便地分析系统的动态特性和稳定性自动控制原理稳定性分析稳定不稳定稳定性是自动控制系统的重要性能指标一个稳定的系统，在受到扰动后，能够自动恢复到原来的稳定状态常用的稳定性分析方法有劳斯判据、奈奎斯特判据和伯德图分析等劳斯判据通过分析系统特征方程的根的分布，判断系统的稳定性奈奎斯特判据和伯德图分析通过分析系统的频率特性，判断系统的稳定性自动控制原理根轨迹法根轨迹分析根轨迹是指系统开环传递函数的极点随某个参数变化时，闭环特征通过绘制根轨迹图，可以分析系统闭环极点的分布，判断系统的稳方程的根在复平面上运动的轨迹根轨迹法是一种图解法，可以直定性、阻尼比和超调量等性能指标根轨迹法是控制系统设计的重观地分析系统闭环极点的分布，判断系统的稳定性和动态特性要工具自动控制原理频率特性法频率特性分析频率特性是指系统在正弦信号作用下的稳态响应频率特性通过分析系统的频率特性，可以判断系统的稳定性和动态特包括幅频特性和相频特性幅频特性描述了系统输出信号幅性常用的频率特性分析方法有奈奎斯特判据和伯德图分析度与输入信号幅度之比随频率变化的规律相频特性描述了系统输出信号相位与输入信号相位之差随频率变化的规律考试重点与难点分析重点1电路基本定律、电路分析方法、电路定理、交流电路分析、电机基本原理、电力系统基本概念、电力电子器件特性难点2复杂电路分析、暂态过程计算、电力系统潮流计算、继电保护原理、自动控制系统稳定性分析考试重点主要集中在基础知识和基本技能的掌握，难点在于综合运用所学知识解决复杂问题备考时应注重基础知识的巩固，加强解题技巧的训练，提高分析问题和解决问题的能力备考策略与技巧制定计划制定详细的复习计划，合理安排时间，确保每个知识点都能得到充分的复习重视基础夯实基础知识，熟练掌握基本概念、基本定律和基本公式练习解题多做练习题，熟悉各种题型，掌握解题技巧，提高解题速度和准确率总结归纳及时总结归纳，将所学知识系统化，形成完整的知识体系此外，还可以参加模拟考试，检验复习效果，及时调整复习策略考试时应保持冷静，认真审题，合理分配时间，争取取得好成绩祝您考试顺利！。