第1章-电路的基本概念.PPT
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1.5 电源有载工作、开路与短路 有一台小型发电机,额定输出功率PN为2200W,额定输出电压UN为220V,内阻RO为1Ω。试分析和计算下列几种情况下的电路参数。 (1)电源的电动势E和额定输出电流值IN ; (2)当负载电阻RL分别为229Ω和14Ω时,电源的输出电流I和输出功率PE; (3)若电路发生短路时,计算短路电流ISC 。 解: (1)由 PN=UNIN可知,电源的额定电流值IN为 发电机的电动势为 (2)当RL=229Ω时,电源输出的电流和功率分别为 由此可见,此时电源处于轻载工作状态。 当RL=14Ω时,电源输出的电流和功率分别为 此时,电源处于过载工作状态,这是不允许的。 (3)电路发生短路时,求得短路电流为 可见,电路发生短路所形成的短路电流非常大。因此,在实际电路中必须采取必要的保护措施;同时在操作电气设备 时,也要防止因人为因素造成短路事故。 最大功率传输条件 当负载电阻不同时,负载上所获得的功率大小也就不同。那在什么条件下,负载能够从同一个电路中获得最大的功率呢? 图示电路,负载电阻为RL。由此不难得到负载获 得的功率PRL为 上式分析发现:当RL=0时,PL=0;随着RL的增加,PL也增加;当RL=∞时,I为零,使PL=0;因此,RL在0到∞之间变化时,必有一个合适的RL值使PL值最大,这正是电路要寻找的最大功率传输条件。 利用数学中求极点的方法,只要将上式对RL求导,并令 就可求PL为最大值时所对应的RL值。即 在无线电工程中,往往要求负载与信号源之间的阻抗匹配,以获得最大的功率传输。 但在电力工程中,通常不允许在匹配条件下进行电力传输。这是因为在匹配条件下,传输效率太低,只有50%,其中的另一半电能损耗在电源中,易使电源过载而损坏。 P. 31: 1.5.10; 1.5.13 作业: 1.5.17 1.5.19 例2: 本章总结: 电压电流的参考方向; 功率平衡的计算; KVLKCL的理解和应用; 电位的计算(电路图的简化)。 电流定律可以推广应用于包围部分电路的任一假设的闭合面。 2.推广 I =? 例: 广义结点 I = 0 A B C IA IB IC IA + IB + IC = 0 2? + _ + _ I 5? 1? 1? 5? 6V 12V 例1.6.1 在任一瞬间,沿任一回路循行方向,回路中各段电压的代数和恒等于零。 1.6.2 基尔霍夫电压定律(KVL定律) 1.定律 即: ? U = 0 在任一瞬间,从回路中任一点出发,沿回路循行一周,则在这个方向上电位升之和等于电位降之和。 对回路1: 对回路2: E1 = I1 R1 +I3 R3 I2 R2+I3 R3=E2 或:I1 R1 +I3 R3 –E1 = 0 或:I2 R2+I3 R3 –E2 = 0 I1 I2 I3 b a + - E2 R2 + - R3 R1 E1 1 2 基尔霍夫电压定律(KVL) 反映了电路中任一回路中各段电压间相互制约的关系。 1.列方程前标注回路循行方向; 电位升 = 电位降 E2 =UBE + I2R2 ? U = 0 I2R2 – E2 + UBE = 0 E1 UBE E + B + – R1 + – E2 R2 I2 _ 2.应用 ? U = 0列方程时,项前符号的确定: 如果规定电位降取正号,则电位升就取负号。 3. 开口电压可按回路处理 注意: 1 对回路1: 例: 对网孔abda: 对网孔acba: 对网孔bcdb: R6 I6 R6 – I3 R3 +I1 R1 = 0 I2 R2 – I4 R4 – I6 R6 = 0 I4 R4 + I3 R3 –E = 0 对回路 adbca,沿逆时针方向循行: – I1 R1 + I3 R3 + I4 R4 – I2 R2 = 0 应用 ? U = 0列方程 对回路 cadc,沿逆时针方向循行: – I2 R2 – I1 R1
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