电工学思维导图

工科专业必看！以下梳理了电路基本理论、电路分析方法、暂态电路、正弦交流电路、电动机、三项电路、继电接触器与控制系统，赶快收藏下图学习吧！

电工学

电路基本理论

定义电路是电流的通路

传递或处理信号

传输或转换电能

组成

电路模型

按需化简的实际电路

电路原理图

常见的理想元器件

电流电压的参考方向与实际方向

实际方向：物理概念定义的方向

电流:正电荷运动的方向

电压：高压->低压

电动势:负极->正极

参考方向：电路分析的方向

先自行确定参考方向Iab，Uab，同向为正，反向为负

欧姆定律：I=U/R

电源工作状态

有载：电源与负载连通

电压电流：负载端电压U=E-IR

功率平衡：UI=EI-RI^2

电源与负载

电源 U和I的实际方向相反，电流从“+”端流出，发出功率

负载 U和I的实际方向相同，电流从“+”端流入，取用功率

额定功率：负载正常工作的功率，实际功率：负载实际工作的功率，两者不一定相等

断路：电源与负载断开

电路特性

短路：电源被导线短接

电路特性

电路基本定理

KCL：每个结点∑Ii=0

节点和广义节点，一个网络的也可视作一个点

KVL：每个回路∑E=∑IR，也适用于开路方程

对任一电路，n个结点，n-1个KCL，n个网孔，n个KVL

电位：某点点位Vx=该点至参考点的电压，Uab=Va-Vb

电路分析方法

电阻的连接

串联：R=∑r

并联：1/R=∑1/r

星三角变换

电源模型

电压源

U=E-IR0，电流由外电路确定，电源不能被短路

电路模型

电流源

Is=U/R0+I，，电源断压油外电路决定，不能被开路

电路模型

两种模型的转换，R0=/0

E=IsR0，Is=E/R0，内阻不变

等效变换时，两电源的参考方向一一对应

等效关系对外不对内，即外部输出特性相同，内部功率消耗不同

电路分析法

支路电流法

1.先确定各个回路的电流方向

2.对n个节点列n-1个kcl方程，对b个回路列b-n+1个方程

节点电压法

1.回路只有两个结点

叠加法

任意线性电路，各支路电流等于各个电源对此处的电流之和

研究某个电源的作用时，把其他电流源开路，电压源短路，但其内阻依旧计算

只能计算电流等线性量，不能计算功率

电源等效定理

只计算一个支路

等效电压源法，I=U0/（R0+RL）

U0=开路电压

R0=短路电压源，开路电流源的ab端开路等效电阻

等效电流源法

Is=短路电流

R0=短路电压源，开路电流源的ab端开路等效电阻

非线性电阻电路

常将电源的伏安特性曲线，与元件的伏安特性曲线作图找交点

子主题

静态电阻：R=U/I，直流电路

动态电阻：r=du/di，交流电路

暂态电路

电阻，电容，电感

电阻，R=u/i，P=i^2R是，纯耗能元件

电容，Li=NΦ，u=Ndi/dt，em=Li^2/2是储能元件

电感，C=Q/U，em=Cu^2/2是储能元件

换路（开关断开闭合或电压电流的改变）定则

原因：储能元件的u或i不能阶跃导致的电路暂态

规则

rc电路

初：uc=0，i=E/r，电容短路

初始含能，电压源

末，i=0，uc=E，电容断路

rl电路

初：iL=0，ul=E，电感断路

初始含能，电流源

末，iL=E/r，ul=0，电感短路

电路响应

rc响应

τ=RC

rl响应

τ=L/R

三要素法

全响应=0输入响应+0状态响应

rc积分微分电路

矩形脉冲激励

微分电路，τ<<T/2,,电阻输出

输出尖脉冲波

积分电路，τ>>T/2,电容输出

输出矩形波

正弦交流电路

正弦交流电

交流电是大小方向随时间变化的电流

瞬时值i=imsin（ωt+φ），有效值I=im/√2

频率，角频率，周期关系ω=2πf，f=1/T

相位差Δφ=ωt+φ1-（ωt+Φ2）=Φ1-Φ2

正弦量的相量表示法

表示正弦量的复数叫相量

A=r∠φ

例如，u=Umsin（ωt+φ），

单一参数的交流电路

电阻

纯耗能元件，平均功率

电感

电流滞后电压π/2

平均功率为0，但无功功率Q=UI=XL×I^2，表示电源和电感交换能量的规模

电容

电压滞后电流π/2

平均功率为0，但无功功率Q=-Xc×I^2

r，l，c串联电路

,

平均功率p=UIcosφ，无功功率Q=UIsinφ，视在功率S=ZI^2,S^2=Q^2+p^2

重要三角形

阻抗的串联并联

串联

并联

复杂交流电路的计算遵循直流电路的分析方法，只不过实数变复数

交流电路的频率特性

滤波电路，ω0=1/rc

传递函数

低通滤波

通小于ω0

高通滤波

通大于ω0

带通滤波

通ω0附近的0.707/3的ω

谐振电路

串联谐振，XL=XC，f=1/2π√LC，电流最大

利弊

弊：电容电感获得高压将击穿绝缘

利：选频，如收音机

并联谐振，XL=XC，f=1/2π√LC，电流最小

Q=ω0L/R=iC/i，i1=iC>>i0

功率因数的提高

P=UIcosφ

提高功率因数

注意，仅提高了总线路（电网)的功率因数，没有改变感性支电路的因数，且有功功率没有改变

非正弦交流电

引入傅里叶级数，可知非正弦周期函数满足叠加定理

电流有效值

3相电路

3相电压：3个大小相等，相位差为120°的正弦交流电压源连接形成

相电压：负载上的电压，线电压：火线之间的电压

负载星形连接：3相电动势末端相连（中性点），始端引出，3相4线

Il=Ip，Up=√3Ul

负载三角形连接，3相电动势首位相连，始端引出，3相3线

Up=Ul，Il=√3Ip

3相功率，负载对称时P=√3UlILcosφ

电动机

交流

直流

继电接触器与控制系统