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