导图社区 注册电气专业基础
本思维导图是对注册电气专业基础相关知识的整理,主要包括:电力线路、变压器参数和等值电路;数字电路 ;简单的动态电路时域分析;标幺值计算;简单电网潮流计算;电磁场;模拟电子电路等内容。
编辑于2021-10-15 09:18:09注册电气专业基础
电力线路、变压器参数和等值电路
四个参数
电阻
热效应
电抗
磁场效应
电导
泄露电流,电晕损耗
电纳
电场效应
一字形等值电路
Π形等值电路和T形等值电路
双绕组变压器T形等效电路
三绕组变压器等值电路
双绕组变压器参数公式
数字电路
数制和码制
数制和码制的定义
数制:各种计数制
十进制、二进制、八进制、十六进制等
码制:用一定位数的二进制代表某一定的事务、文字、符号等成为编码
BCD码(四位二进制数标示0~9十个数字)
十进制与二进制的转换
十进制与十六进制的转换
二进制和十六进制的转换
BCD码
原码、反码、补码
正数的三码统一
负数:负号为1、原码,反码除负号其他取反,补码,反码+1
半导体存储器
能够存储二进制数码1或0的电路称为存储单元
存储单元地址:n位地址编码可区分位2^n个存储地址
地址寄存器和地址译码器
存储单元矩阵
数据缓冲器
存储容量计算
存储器地址码总数*数据线位数
门电路
门电路的基本概念
二极管与门
二极管或门
晶体管非门
门电路构成多谐振荡器
逻辑代数和逻辑函数化简
逻辑函数基础
逻辑函数的描述
基本逻辑运算
与运算
或运算
非运算
画电路标示好理解些,找到最多的通路
有0为0,全1为1,与门
有1为1,全0为0,或门
逻辑函数的化简
卡诺图化简逻辑函数
相关基本概念
将n变量的全部最小各用一个小方块标示,并使具有逻辑相邻性的最小项在几何位置上也有相邻的排列起来,所得到的图形叫n变量的卡诺图
卡诺图化简方法
组合逻辑电路
组合逻辑电路基本概念
常见组合逻辑器件
编码器
译码器
三八译码器加与非 一二四七减同加 三五六七为加法 一二三七是减法
显示译码器
数据选择器
全加器
数据分配器
数值比较器
可编程逻辑阵列PLD
触发器和时序逻辑电路
触发器
触发器的基本概念和分类
能够存储一位二进制数字信号的逻辑电路
触发器输出有两种可能状态0.,1
一个触发器可存储1位二进制数码
输出状态不只与现时的输入有关,还与原来的输出状态有关
基本RS触发器
由与非门组成的基本RS触发器
同步触发器
CP=1(高电平有效)
主从触发器
边沿触发器
JK触发器
D触发器
T触发器
时序逻辑电路
时序逻辑电路概念
在数字电路中,凡是任一时刻的稳定输出不仅决定于该时刻的输入,而且还和电路原来的状态有关,都叫时序逻辑电路
同步时序逻辑电路
异步时序逻辑电路
时序逻辑电路分析方法
计数器
记忆输入脉冲的个数:用于定时、分频、产生节拍脉冲及进行数字运算
异步二进制计数器
同步二进制计数器
十进制计数器
74LS160
74LS162
四位二进制计数器
74LS161
74LS163
预置数同步,清零大同小异
寄存器
移位寄存器
数码寄存器
简单的动态电路时域分析
换路定则和初始值确定
换路定则:在换路时刻(t=0),电容电压和电感电流不能突变
电路动态过程
换路定律及初始值确定
换路定则不是适用条件
电路中含有不同初始值的电容或者电感构成的回路
电容串联:初始值为0时,电容串联分压、电压值与电容成反比
电感并联:初始值为0时,电感并联分流,电流值与电感成反比
电容与电压源并联,或者电感与电流源串联,KCL或KVL
冲激函数作为激励源或者有冲击电流过电容或者有冲击电压加在电感两端,由VCR欧姆定律求解
一阶动态电路分析
零输入响应
RC零响应
RL零响应
零响应状态
三要素法
二阶动态电路分析
RLC串联电路及其方程
临界阻尼
过阻尼
临界振荡
R/2L=0无阻尼 等幅振荡电路
RLC并联电路及其方程
标幺值计算
标幺值=有名值(实际值)/基准值
基准值的选取
电流的基准值
阻抗标幺值
基准值常用 电流,电压,容量,阻抗
新基准值
有名值
简单电网潮流计算
简单一字型书店线路
电压降落横分量
电压降落纵分量
功率损耗
阻抗上的功率损耗
导纳上的功率损耗
电磁场
均匀传输线
均匀传输线及其方程
典型的传输线
沿传输线的电阻、电感、电导、电容是均匀分布的传输线
波速公式
分布参数模型
均匀传输线方程的正弦稳态解
衰减常数
相位常数
距离首端x处的电压
距离首端x处的电流
均匀传输线的的特性阻抗及阻抗匹配
均匀传输线的特性阻抗
终端开路输入阻抗
终端短路输入阻抗
阻抗匹配
无损传输线路阻抗匹配
终端接入负载等于均匀传输线特性阻抗,称传输线工作匹配状态
特点: ①电压电流无反射波 ②再线路任意位置电压和电流的相量比都相等,等于线路的波阻抗 ③自然功率 ④传输效率较高
恒定电场
恒定电场
恒定电场定义
由电荷在导电介质中激发,不随时间变化的电场
电源和恒定电场
恒定电流
电流密度
电流面密度
欧姆定律和焦耳定律的微分形式
欧姆定律
电流面密度
欧姆定律
焦耳热
单位体积损耗
电导与接地电阻
电导计算
接地电阻计算
跨步电压
接地电阻
静电场
电场强度
电场强度
库伦定律
场强
电位
高斯定理
电磁通
镜像法与电轴法
平面
球面
互成角度平面镜像
电场力及电容器
电场力
电场力公式
电场能量公式
电场能量密度
电场能量
真空中
电容公式
电容器
平板电容器
球形电容器
圆柱形电容器
恒定磁场
恒定磁场的基本概念
磁场感应强度
通过S曲面的磁通量
毕萨定律及安培环路定律
真空磁导率
磁场强度
安培环路定律
真空中的静电学
高斯定理
环路定理
真空中的磁学
高斯定理
环路定理
自感与互感,磁场能与磁场力
自感互感
自感系数
L为闭合曲线的自感系数
自感电动势
互感系数
磁场能与磁场力
磁场能量
真空中
单个回路
磁场力(洛伦磁力)
模拟电子电路
半导体二极管
半导体二极管
N型
P型
PN结温度升高减低开启电压,降低击穿电压
反向击穿
可逆
雪崩击穿
齐纳击穿
不可逆
热击穿
电容效应
势垒电容
扩散电容
漂移运动
由电场作用引起的载流子的运动
扩散运动
由载流子浓度差引起的载流子的运动
二极管应用电路
整流电路
限幅电路
开关电路
三极管及基本放大电路
半导体三极管
NPN三极管的结构
三极管电路的工作原理
三极管电路工作原理
三极管的三种链接方式
共射极举例
NPN-发射结正偏UC>UB>UE
PNP-集电结反偏UC<UB<UE
UBE
共发射极放大电路分析
共射极放大电路的波形
放大电路的两种工作状态
静态工作点计算
三极管静态电流分析:两条河,聚一起,小河是Ib,大河是Ic,相差β倍,汇集叫Ie
动态电路计算
静态等效电路(直流通路)
交流电压源短路(接入公共端),电容开路
动态等效电路Vcc置零(交流通路)
直流电压源短路(接入公共端),电容短路
放大电路的基本分析方法
图解法
顶部削平正弦波
截止失真
1、减Rb 2、增加Vcc
底部削平正弦波
饱和失真
1、增加Rb 2、增加Ube 3、降低Rc 4、增加Vcc 5、降低β
微变等效电路法
共发射极放大电路其他形式
放大电路中的频率响应
反馈及反馈电路分析
反馈的概念
将放大电路输出电压或者电流部分或者 全部通过反馈网络回送到输入端,与外 加信号共同参与作用的过程
反馈 的分类
直流反馈和交流反馈
开环-无反馈通路
闭环-有反馈通路
反馈到输入端的信号是交流还是直流, 或同时存在来判别 交直流反馈
负反馈和正反馈
正反馈
输入量不变时,引入反馈后输出量变大了
引入反馈后,使净输入量变大了
负反馈
输入量不变时,引入反馈后输出量变小了
引入反馈后,使净输入量变小了
串联反馈和并联反馈
输入端:反馈信号在输入端的联接分为串联和并联两种方式
并联:反馈量和输入量接于同一输入端
串联:反馈量和输入量接于不同输入端
电压反馈和电流反馈
电压反馈:将负载短路,反馈信号为零
电流反馈:将负载短路,反馈信号仍然存在
信号源对反馈 效果的影响
串大并小,压小流大
负反馈放大倍数相关计算
闭环增益计算
放大
反馈
叠加
深度负反馈的概念
深度负反馈的计算
集成运算电路于理想运放
线性运算放大电路的组成、特点
运放的符号
电路模型
集成运放工作特点
集成运放组成的基本运算电路
反相放大器
同相放大器
电压跟随器
加法运算电路
减法运算电路
积分电路
微分电路
对数运算电路
乘法电路
差分电路
电压虚短、电流虚断
稳压、整流及波形发生电路
波形发生
文式发生器(RC震荡电路),LC震荡电路
RC震荡电路
输出正弦波频率
LC震荡电路
输出正弦波频率
电容感三点式震荡电路
电容三点式震荡电路
变压器反馈式LC震荡
晶体震荡电路
串联谐振
并联谐振
三角波电路
方波
锯齿波
三角波
整流电路
单相全波
单相半波
滤波电路
桥式整流及滤波电路
桥式整流电路
负载电压U0的平均值
二极管截止时承受的最大反向电压
负载上的平均电流I0
每只二极管负载电流
电容滤波电路
稳压模块
稳压电路
串联稳压电路
78、79系列稳压模块
电机学
电机是依据电磁感应定律实现电能转换或传递的电磁装置
静止电机
变压器
变压器的用途:交换交流电压 电流 阻抗,传递转换电能。
工作原理
主要结构
铁心
构成磁场的通路,加强线圈的磁耦合
绕组
构成交流电的通路,通以励磁电流建立磁场
接电源边 一次绕组
接负载边 二次绕组
彼此相互绝缘,没有电的联系,只有磁联系
工作原理
磁动势平衡方程式
电压方程式
重点知识
额定值
额定容量
额定电压
额定电流
额定频率、变压器效率、温升都属于额定值
关系
单相变压器
三相变压器
参数测定
空载运行
变压器一次绕组接电源,二次绕组开路,负载电流I2为零
N_1 N_2 为一二次绕组的匝数
原绕组匝数的约束条件,贴心材料决定了Bm 铁心的面积S
负载运行
一次侧接交流电源,二次侧接负载
空载试验
空载试验,在一次侧加额定电压,二次侧开路, 低压侧加额定电压不需要高电压,对试验电源和试验设备的要求易满足,也为了试验安全, 空载试验一般都在低压侧接电源 
空载电流
一次侧空载损耗
二次侧空载电压
额定电压Un
二次侧电压U20
相关计算公式

变比
空载阻抗
空载电阻
励磁电抗

短路试验
短路试验在一次侧加电源侧额定电流值,二次侧短接。因为短路试验要侧额定电流,高压侧额定电流较小,容易实现, 
额定电流
阻抗电压
阻抗电压,短路实验室使一次侧测量电流达到额定植时所加的电流电压 U_1k,阻抗电压或短路电压 
铜耗
相关计算公式
短路阻抗
短路电阻
短路电抗
基本方程式
等效电路
电压调整率
变压器在空载合闸时产生很大冲击电流的原因 由于变压器铁心的饱和现象和剩磁的存在, 当变压器空载接入电网合闸瞬间,可能产生很大的冲击电流 解决办法: 在变压器原边串联一个合闸电阻 合闸完成后将电阻切除
定义式
电力变压器的电压调整率一般为 2%~3%
变压器外特性曲线
参数式
负载系数
负载功率因数
联结组别
变压器损耗
基本铜耗
一二次绕组内通过电流引起的的电阻损耗 铜耗余负载电流的平方成正比 也可以称为可变损耗 还与绕组的温度有关
基本铁耗
变压器铁心中的磁滞与涡流损耗 频率不变的前提下 又称为不变损耗
效率计算
总损耗
负载系数

经验数据表明,产生最大效率时的负载系数通常值
须假定额定电压下空载损耗作为铁耗P_0,并认为铁耗不随负载而变 额定电流时的短路损耗P_kn作为额定电流的铜耗P_cu
三相变压器联结组和铁心结构对谐波电流、谐波磁通的影响
考虑变压器铁心磁路的饱和(曲线为非线性) 磁通和励磁电流不会同时为正弦,一个为正弦 另一个就是非正弦:如磁通为正弦,励磁电流 为尖顶波;励磁电流中除基波分量外,还有3次 谐波分量。要励磁电流是正弦波,主磁通就是平顶波。
联结方法
星形连接
三角形连接
联结组
线电压之间的相位关系
时钟表示法:高压边线电压作为长针,始终指向12
低压边相对应的线电压作为短针
变压器绝缘系统及冷却方式、允许温升
变压器绝缘
内绝缘
外绝缘
变压器发热和传热
变压器冷却方式
干式自冷
干式风冷
油浸自冷
油浸风冷
油浸水冷
旋转电机
直流电机
工作原理
主要结构
定子
主磁极
永磁铁
电磁铁
主极铁芯
励磁绕组
换向极
电刷
整流器或逆变器的作用
转子
电枢绕组
电枢铁芯
换向器
电动势平衡式子
感应电动势跟电枢电流方向相反,骑着障碍电流通过的作用,称为反电动势
电磁转矩T
转矩常数
电磁功率
电动机中 U大于Ea
功率平衡式
输入功率
输出功率
励磁铜耗
空载损耗
电磁功率
功率流程图
机械特性
他励电动机
启动
直接起动
降压起动
电枢串电阻起动
根本原则,确保足够大的起动转矩和限制起动电流
调速
调节励磁电流调速
调节电枢端电压调速
调节电枢电路中的电阻调速
制动
能耗制动
反接制动
发电回馈制动
励磁方式
他励直流电机
励磁电流If与电枢电流Ia无关,
并励直流电机
串励直流电机
复励直流电机
差复励
积复励
电枢反应
(励磁磁场)发生畸变,半个磁极增加,半个磁极减少
物理中性线偏移
具有一定的去磁作用
交流电机
异步电机
基本结构
定子
定子铁芯
定子绕组
对称三相绕组
转子
转子铁芯
转子绕组
绕线式:对称三相绕组
鼠笼式:对称多相绕组
额定值
额定功率
额定运行时输出得机械功率 是有功功率
额定电压
额定运行状态下 定子绕组应加的线电压,电源是加载定子绕组上的
额定电流
额定运行状态下,输出额定功率时,定子绕组中的线电流
额定频率
工频规定为50Hz
额定转速
电机在额定运行时的转速
其他
功率因数,效率,温升,定子绕组接法,绝缘等级等
工作原理
定子三相绕组通电产生旋转磁场
旋转磁场转速
转子在旋转磁场的作用下产生感应电动势或电流
转子的旋转方向 转子与旋转磁场的转向相同 任意调换两相可改变相序,从而改变转子的转向
转差率
异步电动机中 S=1~9% 电动机启动瞬间 n=0 s=1
等效电路
输入功率P1
定子铜损耗P_cu1
铁损耗P_Fe
电磁功率P_e
转子铜损耗P_cu2
总机械功率P_m
空载损耗P_0
输出功率P_2
功率平衡方程式

电磁转矩T
空载转矩T_0
输出转矩T_2
运行状态
启动特性
电动机的起动指标
起动转矩足够大(带负载能力强)
起动电流不超过允许范围
异步电动机的实际起动情况
起动电流大
起动转矩小
不利影响
大电流是电网电压降低,影响自身及其他负载工作
频繁启动时造成热量积累,易使电动机过热
起动电流

感应电动机常用起动方法
笼型异步电动机 直接起动
小容量的电动机
起动电流小
笼型异步电动机降压起动
定子串联电阻或电抗降压起动
星三角降压起动(Y型起动,三角运行)
特点
星形起动的电流是三角型的三分之一(利)
星形起动的转矩是三角形的三分之一(弊)
自耦变压器降压起动
电流减少,转矩也减少
降压比
延边三角形减压起动
绕线异步机转子电路串电阻起动
调速
改变磁极对数
主要用于笼型转子电动机
改变转差率
改变电流频率
无级调速
临界转差率S_m与转子电阻R_2成正比,而最大电磁转矩T_m与转子电阻R_2无关
增大转子电阻,可增大起动转矩
串入电阻大,转差率相应增大,转速降低
转子串入电阻后仍保持转子电流不变,因此功率因素不变
变频调速
增加变频器
制动
能耗制动
定子接直流
反接制动
定子两相反接
回馈制动
起重设备异步电动机上
主要目的都是为了旋转磁场反转
同步电机
工作原理
主要结构
定子
同步电机的定子称为电枢
同步电机的定子绕组称为电枢绕组
三相
转子
铁芯上有成对磁极
磁极上绕有励磁绕组
直流电流
工作原理
转动转子使磁场与定子导线之间有相对运动
定子导线中感应出交流电动势
三相定子绕组与交流电源接通,产生合成的旋转磁场,转速使同步速度
转子直流励磁产生恒定的主极磁场
两个磁场间有相互电磁力作用
转子转速n=n_1
感应电动势
三相对称交流绕组,通入直流励磁电源后,产生告诉旋转磁场,顺次切割定子各相绕组 会在其中感应出大小和方向安周期性变化的交变电势。
电源频率
每极平均磁通
绕组总导体数
绕组系数
励磁绕组产生的磁通在电枢绕组中感应得到,称为励磁电势,也称主电势、空载电势、转子电势。三相电枢绕组空间分布对称性,决定了三相绕组中的感应电势在时间上呈现对称性。
额定值
额定电压
额定电流
额定功率因素
额定效率
额定容量
发电机 额定视在功率
调相机 额定无功功率
额定功率
发电机
电动机
额定频率
额定转速
励磁方式
直流电机作为发电机励磁电源
励磁整流装置
电枢反应
同步发电机对带对称负载时,电枢磁势F_a,对励磁磁势F_f影响,使气隙磁场大小和位置发生变化
三个角
两个轴
电动势平衡式
并网条件
相序相同
波形相同
频率相同
幅值相同
相位接近
并联方法
准同步
并网时间长,冲击电流小
自同步
并网迅速,冲击电流大
功率调节
功率和转矩平衡方程
同步发电机运行时,有原动机带动旋转
原动机输入到发电机的机械功率P_1
机械损耗P_me铁损耗P_Fe附加损耗P_ad
电磁功率P_em
定子绕组铜耗P_cu1
转矩平衡

有功功率调节
调节原动机的输入功率
有功功率变化使按照发电机的功角特性来变化
功角一般为25-35°
汽轮隐极式发电机
转子磁极不论哪个角度都是圆的,所以电抗值 只有一个
水轮凸极式发电机
二个不同的电抗值
同步电动机
无功调节V形曲线
无功功率的调节必须依赖于励磁电流变化
同步发电机
同步电动机
I_f,励磁电流,I电枢电流
发电机、电动机容感性相反
工作特性
转速特性
恒定转速不可调节
启动方法
异步启动
冷却方式
空气
氢外
水
超导发电机
浮动主题
N:总导体数
一根导体在一个极范围内切割B所产生的平均电动势
一个极下的平均磁感应强度
电动势常数
每极磁通
n电机电枢转速
Ea正负电刷间的电枢电动势
中心主题
主题
主题
主题