2020天津国家电网考试备考资料：电气工程类――电路

一、电路基本知识

1、定义：由电器设备和元器件按一定方式联接起来，为电流流通提供路径的总体称为电路，也叫网络。

例：最简单的电路：手电筒的电路。

实际电路和等效电路图。

2、电路的组成

A、电源：提供电能的设备或器件;

B、载：将电能转换成其他形式能量的元器件或设备;

C、中间环节：导线、开关等。

3、电路的作用

A、传输、分配、使用电能;如电力电路。

B、传递、处理电信号。如收音机、电视机、卫星通信等电路。

二、各种电路类型

(1)线性电路：由线性无源元件、线性受控源和独立电源组成的电路，称为线性电路。

(2)电阻电路：如果构成电路的线性无源元件均为线性电阻，电路则称为线性电阻性电路(简称电阻电路)。

(3)直流电路：当电路中的独立电源都是直流电源时，这类电路称为直流电路。电感在直流电路中相当于短路，电容在直流电路中相当于开路。

三、等效变换

(1)等效的条件：如果两个一端口网络的伏安特性完全相同，则这两个一端口网络等效。

(2)等效变换的特点：对外等效。

电压源并联和电流源串联需满足基尔霍夫定律。

(3)两种电源电路模型进行等效变换的方法步骤：(A)画出对应的电源电路模型，注意参考方向(B)确定电阻值(C)根据公式 确定电源电路模型中独立源的源电压、源电流。

四、电阻电路的一般分析

KCL和KVL的独立方程数

(A)KCL的独立方程数：对具有n个节点的电路，在任意(n-1)个节点上可以得出(n-1)个独立的KCL方程。

(B)KVL的独立方程数：利用"树"的概念确定独立回路组，对具有n个节点b条支路的电路，可以得出(b-n+1)个独立的KVL方程。

五、戴维宁定理

(1)戴维宁等效是电路简化方法，戴维宁定理适用于线性电路。

(2)戴维宁定理可表述为：一个含独立电源、线性电阻和受控电源的一端口，对外电路来说，可以用一个电压源和电阻的串联组合等效置换，此电压源的源电压等于该一端口的开路电压，电阻等于把该一端口的全部独立电源置零后的输入电阻。

六、诺顿定理

(1)诺顿等效是电路简化方法，诺顿定理适用于线性电路。

(2)利用电源等效变换，可以简单地从戴维宁等效电路得到诺顿等效电路。

(3)诺顿定理可表述为：一个含独立电源、线性电阻和受控电源的一端口，对外电路来说，可以用一个电流源和电导的并联组合等效置换，电流源的源电流等于该一端口的短路电流，电导等于把该一端口的全部独立电源置零后的输入电导(对于同一个一端口，其戴维宁等效电路的输入电阻与诺顿等效电路的输入电导相同)。

(4)最大功率传输：含源一端口外接可调电阻 (负载)，当满足 负载电阻等于一端口的输入电阻的条件时，电阻 将获得最大功率，此时称电阻与一端口的输入电阻匹配。

七、叠加定理

1、叠加定理：线性电阻电路中，任一电压或电流都是电路中各个独立电源单独作用时，在该处产生的电压或电流的叠加。

(1)叠加定理是体现线性电路本质的最重要的定理。

2、应用叠加定理时需要注意的几个问题

(1)叠加定理研究的对象是独立电源。(2)受控电源的控制量是受控电源所在电路的元件上的电压或电流。(3)在各分电路中，将不作用的独立电压源置零，要在独立电压源处用短路代替;将不作用的独立电流源置零，要在独立电流源处用开路代替。 (4)原电路的功率不等于按各分电路计算所得功率的叠加。(5)叠加定理适用于线性电路，不适用于非线性电路。

 

八、一阶电路和二阶电路的时域分析

含有动态元件的电路称为动态电路。动态电路的特征是电路出现换路时，将出现过渡过程。一阶电路通常含有一个动态元件，可以列写电压或电流的一阶微分方程来描述。二阶电路通常含有二个动态元件，可以列写电压或电流的二阶微分方程来描述。

零状态响应：是指换路后电路无外加电源，其响应由储能元件的初始值引起，称暂态电路的零输入响应。

零状态响应：是指储能元件的初始值为零，换路后电路的响应是由外加电源引起的响应，称暂态电路的零状态响应。

全响应：换路后的响应由储能元件初始值和外加电源共同产生的响应，称为暂态电路的全响应。

九、相量法

相量分析/相量法：对于含有L、C的正弦电路，基本的描述方程应是微一积分方程。虽然正弦量的微、积分还是正弦量，但直接进行三角函数运算仍然是十分麻烦的。在正弦稳态电路中，电流和电压等都是同频率的正弦时间函数，我们的任务仅在于分析和确定这些物理量的有效值(或最大值)与初相。相量正是包含模与辐角两个要素，我们引入正弦量的相量表示法、向量图，通过相量这一数学工具可以用分析正弦稳态电路。这种分析法，称之为相量分析/相量法。

相量法的实质：是一种数学变换，将时域(正弦时间函数)的运算转换成频域中复数运算。

十、三相电路

对称的三相电压源是由三相发电机提供的(我国三相系统电源频率为50Hz　入户电压为220V，入户线为三相中的一相和地线，而美欧等国为60Hz，110V日本有50Hz，60Hz两种，110V)

实际三相电路中，电源是对称的，三相负载不一定对称。

十一、正弦量的相量表示法：

1、 相量的意义：用复数的模表示正弦量的大小，用复数的辐角来表示正弦量初相位。

相量就是用于表示正弦量的复数。为与一般的复数相区别，相量的符号上加一个小园点。

2、 最大值相量：用复数的模表示正弦量的最大值。

3、 有效值相量：用复数的模表示正弦量的有效值。

4、正弦量的三要素

(1) 表示大小的量：有效值，最大值

(2) 表示变化快慢的量：周期T，频率f，角频率ω.

(3) 表示初始状态的量：相位，初相位，相位差。

5、 注意问题：

正弦量有三个要素，而复数只有两个要素，所以相量中只表示出了正弦量的大小和初相位，没有表示出交流电的周期或频率。相量不等于正弦量。

6、 用相量表示正弦量的意义：

用相量表示正弦后，正弦量的加减，乘除，积分和微分运算都可以变换为复数的代数运算。

7、 相量的加减法也可以用作图法实现，方法同复数运算的平行四边形法和三角形法。

十二、非正弦周期电流电路和信号的频谱

非正弦周期电流的有效值等于恒定分量的平方与各次谐波有效值的平方之和的平方根，此结论可推广用于其他非正弦周期量。