《电工学思维导图》

一、电路基础

1.1 电路组成

1.1.1 电源

• 提供能量
  • 理想电压源：电压恒定，内阻为零
  • 理想电流源：电流恒定，内阻无穷大
  • 实际电源：内阻不为零，电压电流受负载影响

1.1.2 负载

• 消耗能量
  • 电阻元件：R
  • 电感元件：L
  • 电容元件：C

1.1.3 连接元件

• 导线：连接电源和负载，传输电能
  • 开关：控制电路通断

1.2 电路定律

1.2.1 欧姆定律

• 定义：电压、电流、电阻之间的关系 (U = IR)
  • 应用：电路分析、计算

1.2.2 基尔霍夫定律

* KCL（电流定律）：
    * 内容：任一节点流入电流之和等于流出电流之和
    * 应用：节点电流分析

* KVL（电压定律）：
    * 内容：任一闭合回路电压之和等于零
    * 应用：回路电压分析

1.3 电路分析方法

1.3.1 节点电压法

• 原理：以节点电压为未知量，利用KCL列方程
  • 适用范围：节点数较少的电路

1.3.2 回路电流法

• 原理：以回路电流为未知量，利用KVL列方程
  • 适用范围：回路数较少的电路

1.3.3 叠加定理

• 原理：多个独立电源作用时，任一支路的电流/电压等于每个电源单独作用时在该支路产生的电流/电压的代数和
  • 适用范围：线性电路，多个独立电源

1.3.4 戴维宁定理

• 原理：任何线性电路都可以用一个电压源和一个电阻串联等效替代
  • 应用：简化复杂电路，计算等效参数

1.3.5 诺顿定理

• 原理：任何线性电路都可以用一个电流源和一个电阻并联等效替代
  • 应用：简化复杂电路，计算等效参数

1.4 电路元件

1.4.1 电阻

• 阻碍电流通过
  • 影响因素：材料、长度、截面积、温度
  • 电阻的串联和并联

1.4.2 电容

• 储存电荷
  • 影响因素：极板面积、极板间距、介电常数
  • 电容的串联和并联

1.4.3 电感

• 储存磁场能量
  • 影响因素：线圈匝数、几何形状、磁导率
  • 电感的串联和并联

二、交流电路

2.1 交流电基本概念

2.1.1 正弦交流电

• 定义：电压、电流随时间按正弦规律变化
  • 特征：幅值、频率、相位、周期

2.1.2 相量法

• 定义：用相量表示正弦量，将时域分析转换为频域分析
  • 应用：简化交流电路分析

2.1.3 阻抗

• 定义：交流电路中对电流的阻碍作用，包括电阻、感抗、容抗
  • 公式：Z = R + j(XL - XC)

2.2 交流电路分析

2.2.1 RLC串联电路

• 电压、电流相位关系
  • 谐振：感抗等于容抗，电路呈电阻性

2.2.2 RLC并联电路

• 电压、电流相位关系
  • 谐振：感抗等于容抗，电路呈电阻性

2.2.3 功率

• 有功功率：电阻元件消耗的功率
  • 无功功率：电感、电容元件交换的功率
  • 视在功率：电压和电流有效值的乘积
  • 功率因数：有功功率与视在功率之比

2.3 三相交流电路

2.3.1 三相电源

• 星形连接：线电压是相电压的√3倍，线电流等于相电流
  • 角形连接：线电压等于相电压，线电流是相电流的√3倍

2.3.2 三相负载

• 对称负载：各相阻抗相等
  • 非对称负载：各相阻抗不相等

2.3.3 功率

• 三相有功功率
  • 三相无功功率
  • 三相视在功率

三、电机与变压器

3.1 变压器

3.1.1 原理

• 电磁感应
  • 电压与匝数成正比，电流与匝数成反比

3.1.2 结构

• 铁芯
  • 绕组：原边绕组、副边绕组

3.1.3 参数

• 变比：原边绕组匝数与副边绕组匝数之比
  • 效率

3.1.4 类型

• 电力变压器
  • 仪用变压器

3.2 直流电机

3.2.1 原理

• 电磁力

3.2.2 结构

• 定子
  • 转子
  • 电刷

3.2.3 类型

• 直流电动机
  • 他励
  • 串励
  • 并励
  • 复励
    • 直流发电机

3.3 交流电机

3.3.1 异步电机（感应电机）

• 原理：电磁感应
  • 结构：定子、转子
  • 类型：鼠笼式、绕线式
  • 特性：启动转矩小，调速性能差

3.3.2 同步电机

• 原理：磁场同步旋转
  • 结构：定子、转子
  • 类型：凸极式、隐极式
  • 特性：恒速运行，可用于提高功率因数

四、电力拖动与控制

4.1 电力拖动

4.1.1 电动机选择

• 负载特性
  • 电源条件
  • 环境条件

4.1.2 调速方法

• 直流电机调速：改变电枢电压、改变励磁电流、改变电枢回路电阻
  • 交流电机调速：变频调速、改变极对数、改变转差率

4.2 电气控制

4.2.1 常用控制元件

• 接触器
  • 继电器
  • 断路器
  • 热继电器
  • 按钮
  • 行程开关

4.2.2 常用控制电路

• 直接启动控制
  • 星-三角启动控制
  • 自耦降压启动控制
  • 正反转控制
  • Y-Δ启动

五、电力安全

5.1 触电的防护

5.1.1 安全电压

• 定义：人体接触后不引起伤害的电压
  • 我国规定安全电压为36V、24V、12V

5.1.2 基本防护措施

• 绝缘：提高绝缘等级
  • 接地：将金属外壳接地
  • 接零：将金属外壳接零
  • 漏电保护：安装漏电保护器

5.2 安全操作规程

5.2.1 工作票制度

• 目的：保证工作安全
  • 内容：工作负责人、工作许可人、工作监护人、工作班成员的职责

5.2.2 停电操作

• 顺序：断开电源、验电、挂接地线、悬挂标示牌

5.2.3 送电操作

• 顺序：取下接地线、检查线路、合上电源

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