電工基礎(chǔ)知識(shí)...ppt

1、電工基礎(chǔ)知識(shí),授課：河南經(jīng)濟(jì)貿(mào)易技師學(xué)院丁家輝,維修電工培訓(xùn),一、電工作業(yè)和電工作業(yè)人員 電工作業(yè)指從事電氣裝置的安裝、運(yùn)行、檢修、試驗(yàn)等工作的作業(yè) 電工作業(yè)包括低壓運(yùn)行維修、高壓運(yùn)行維修及行業(yè)專業(yè)性電工作業(yè)。,關(guān)于高壓與低壓的劃分存在著不同的說(shuō)法 。 電業(yè)安全規(guī)程和電工作業(yè)人員安全考核標(biāo)準(zhǔn)按照設(shè)備對(duì)地電壓，250V （工頻50Hz）及以下者劃定為低壓。 將250V以上者劃定為高壓。 低壓電器基本標(biāo)準(zhǔn)等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)將1200V及以下的電器列為低壓電器。民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范等更多標(biāo)準(zhǔn)將1000V以下劃為低壓配電范圍。1000V一下常見(jiàn)的只有配電電壓0.23/0.4kV（相應(yīng)的用電電壓220/380V

2、）的系統(tǒng)。其對(duì)地電壓一般不超過(guò)250V。因此，標(biāo)準(zhǔn)的不協(xié)調(diào)尚不致對(duì)高、低壓電工作業(yè)造成誤解。,電工作業(yè)人員指直接從事電工作業(yè)的人員。電工作業(yè)人員必須年滿18歲，必須具備初中以上文化程度，不得有妨礙從事電工作業(yè)的病癥和生理缺陷。從技術(shù)上考慮，電工作業(yè)人員必須具備必要的電氣專業(yè)知識(shí)和電氣安全技術(shù)知識(shí)；按其職務(wù)和工作性質(zhì)，應(yīng)熟悉有關(guān)安全規(guī)程；應(yīng)學(xué)會(huì)必要的操作技能和觸電急救方法。,電工人員必須經(jīng)過(guò)安全技術(shù)培訓(xùn)，并經(jīng)過(guò)考試合格后方可從事電工作業(yè)。新參加電氣工作的人員、實(shí)習(xí)人員和臨時(shí)參加勞動(dòng)的人員，必須經(jīng)過(guò)安全知識(shí)教育后，方可參加制定的工作，但不得單獨(dú)工作。對(duì)外單位派來(lái)支援的電氣工作人員，工作前應(yīng)介紹現(xiàn)場(chǎng)

3、電氣設(shè)備接線情況和有關(guān)安全措施。,電工人員必須經(jīng)過(guò)安全技術(shù)培訓(xùn)，并經(jīng)過(guò)考試合格后方可從事電工作業(yè)。新參加電氣工作的人員、實(shí)習(xí)人員和臨時(shí)參加勞動(dòng)的人員，必須經(jīng)過(guò)安全知識(shí)教育后，方可參加制定的工作，但不得單獨(dú)工作。對(duì)外單位派來(lái)支援的電氣工作人員，工作前應(yīng)介紹現(xiàn)場(chǎng)電氣設(shè)備接線情況和有關(guān)安全措施。,電工是特殊工種、又是危險(xiǎn)工種。首先，其作業(yè)過(guò)程和工作質(zhì)量不但關(guān)聯(lián)著自身的安全，而且關(guān)聯(lián)著他人和周圍設(shè)備設(shè)施的安全；其次，專業(yè)電工工作點(diǎn)分散、工作性質(zhì)不專一，不便于跟班檢查和追蹤檢查。因此，專業(yè)電工必須掌握必要的電氣安全技能，必須具備良好的電氣安全知識(shí)。,二、電工作業(yè)人員的安全職責(zé),專業(yè)電工應(yīng)當(dāng)了解生產(chǎn)與安全

4、的辯證統(tǒng)一，把生產(chǎn)和安全看作是一整體，充分理解“生產(chǎn)必須安全，安全促進(jìn)生產(chǎn)”的基本原則，不斷提高安全意識(shí)。 就崗位安全職責(zé)而言，專業(yè)電工應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：,就崗位安全職責(zé)而言，專業(yè)電工應(yīng)做到以下幾點(diǎn)： （1）嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)安全標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)、制度和規(guī)程。包括各種電氣標(biāo)準(zhǔn)、電氣安裝規(guī)范和驗(yàn)收規(guī)范、電氣運(yùn)行管理規(guī)程、電氣安全操作規(guī)程及其他有關(guān)規(guī)定。 （2）遵守勞動(dòng)紀(jì)律，終于職責(zé)，做好本職工作，認(rèn)真執(zhí)行電工崗位安全責(zé)任制。,（3）正確使用各種工具和勞動(dòng)保護(hù)用品，安全地完成各項(xiàng)生產(chǎn)任務(wù)。 （4）努力學(xué)習(xí)安全規(guī)程、電氣專業(yè)技術(shù)和電氣安全技術(shù)；參加各項(xiàng)有關(guān)的安全活動(dòng)；宣傳電氣安全；參加安全檢查，并提出意見(jiàn)和建議等

5、。,專業(yè)電工應(yīng)樹(shù)立良好的職業(yè)道德。除前面提到的忠于職責(zé)、遵守紀(jì)律、努力學(xué)習(xí)外、還應(yīng)注意互相配合，共同完成生產(chǎn)任務(wù)。應(yīng)特別注意杜絕以 電謀私、制造電氣故障等違法行為。 培訓(xùn)和考核是提高專業(yè)安全技術(shù)水平，使之獲得獨(dú)立操作能力的基本途徑。通過(guò)培訓(xùn)和考核，最大限度地提高專業(yè)電工的技術(shù)水平和安全意識(shí),自從19世紀(jì)以電力發(fā)明及其廣泛應(yīng)用為標(biāo)志的第二次科技革命以來(lái)，人類生活進(jìn)入了電氣時(shí)代。 小至生活照明，大到現(xiàn)代化大工業(yè)生產(chǎn),電能在現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科學(xué)技術(shù)以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)等各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。 電能的廣泛應(yīng)用與其特點(diǎn)息息相關(guān) 。,直流電路,電工基礎(chǔ)知識(shí),電能的應(yīng)用： 電能應(yīng)用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)及國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門，在

6、日常生活中也是不可缺少的。 電能的優(yōu)越性 ：（1）便于轉(zhuǎn)換 （2）便于傳輸（3）便于控制 2. 不足之處 ： 難于儲(chǔ)存,電路：由電源、負(fù)載、連接導(dǎo)線、控制和保護(hù)裝置四部分 組成。,一、電路 電路：電流所通過(guò)的路徑。是由某些電氣設(shè)備和元器件按一定方式連接組成。 在日常生活中，我們會(huì)廣泛接觸到各種電路。手電筒就是一中非常簡(jiǎn)單的電路。,2電路的基本組成,電路的基本組成包括以下四個(gè)部分：,(1)電源(供能元件)：,為電路提供電能的設(shè)備和器件(如電池、發(fā)電機(jī)等)。是電路工作的能源，電源的作用是將非電能轉(zhuǎn)換成電能。,圖1-20模擬手電筒電路,圖1-20模擬手電筒電路,(2)負(fù)載(耗能元件):,使用(消耗)

7、電能的設(shè)備和器件(如燈泡等用電器)。是電路中的主要耗電器件。負(fù)載的作用是將電能轉(zhuǎn)換成非電能。,控制電路工作狀態(tài)的器件或設(shè)備(如開(kāi)關(guān)等)。,將電器設(shè)備和元器件按一定方式連接起來(lái)(如各種銅、鋁電纜線等)。,(4)控制器件：,(3)連接導(dǎo)線：,、電路模型和電路元件,電源,負(fù) 載,實(shí)體電路,中間環(huán)節(jié),與實(shí)體電路相對(duì)應(yīng)、由理想元件構(gòu)成的電路圖，稱 為實(shí)體電路的電路模型。,電路模型,負(fù)載,電源,開(kāi)關(guān),白熾燈的電路模型可表示為：,實(shí)際電路器件品種繁多，其電磁特性多元而復(fù)雜，采取模型化處理可獲得有意義的分析效果,R,L,消耗電能的電特性可用電阻元件表征,產(chǎn)生磁場(chǎng)的電特性可用電感元件表征,由于白熾燈中耗能的因素

8、大大于產(chǎn)生磁場(chǎng)的因素，因此L 可以忽略。,理想電路元件是實(shí)際電路器件的理想化和近似，其電特性惟一、精確，可定量分析和計(jì)算。,白熾燈電路,電阻元件 只具耗能的電特性,電容元件 只具有儲(chǔ)存電能的電特性,理想電壓源 輸出電壓恒定，輸出電流由它和負(fù)載共同決定,理想電流源 輸出電流恒定，兩端電壓由它和負(fù)載共同決定,電感元件只具有儲(chǔ)存磁能的電特性,理想電路元件分有無(wú)源和有源兩大類,無(wú)源二端元件,有源二端元件,電路可以實(shí)現(xiàn)電能的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換。,電力系統(tǒng)中：,電子技術(shù)中：,電路可以實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的傳遞、存儲(chǔ)和處理。,電路的功能,、導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體,原子核中有質(zhì)子和中子，其中質(zhì)子帶正電，中子不帶電。,繞原子

9、核高速旋轉(zhuǎn)的電子帶負(fù)電。,自然界物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)：,導(dǎo)體的外層電子數(shù)很少且距離原子核較遠(yuǎn)，因此受原子核的束縛力很弱，極易掙脫原子核的束縛游離到空間成為自由電子，即導(dǎo)體的特點(diǎn)就是內(nèi)部具有大量的自由電子。,半導(dǎo)體的外層電子數(shù)一般為4個(gè)，其導(dǎo)電性界于導(dǎo)體和絕緣體之間。,絕緣體外層電子數(shù)通常為8個(gè)，且距離原子核較近，因此受到原子核很強(qiáng)的束縛力而無(wú)法掙脫，我們把外層電子數(shù)為8個(gè)稱為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)中不存在自由電子，因此不導(dǎo)電。,、電路的工作狀態(tài) （1）開(kāi)（斷）路狀態(tài) （2）額定工作狀態(tài) （3）短路狀態(tài),忽略電路元器件的次要因素，將其理想化，并用規(guī)定的電氣圖形符號(hào)表示所組成的電路，稱為電路,7/31/202

10、0,23,電路的工作狀態(tài),電路有三種工作狀態(tài)：開(kāi)路、短路、額定工作狀態(tài)。 1、開(kāi)路,開(kāi)路時(shí)I=0，內(nèi)阻Ro上電壓降為零。,開(kāi)路電壓UOC= Us,7/31/2020,24,2、短路,U ab=0V 短路電流 ISC=US / RO,失去電子或得到電子的微粒稱為正電荷或負(fù)電荷。帶有電荷的物體稱為帶電體。電荷的多少用電量表示。其單位為C（庫(kù)或庫(kù)侖）。庫(kù)是很大的單位，常用的電量單位是C（微庫(kù)或微庫(kù)侖）1C=106C。在電荷的周圍存在著電場(chǎng)。引進(jìn)電場(chǎng)中的電荷將受到力的作用，這個(gè)叫做電場(chǎng)力。,電荷和電場(chǎng),電荷間相互作用： 同性相斥，異性相吸。,電場(chǎng)強(qiáng)度和電位是表征電場(chǎng)中各點(diǎn)性質(zhì)的兩個(gè)基本物理量。電場(chǎng)中某

11、點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度即單位正電荷在該點(diǎn)所受到的電場(chǎng)力。電場(chǎng)強(qiáng)度的單位是v/m（伏/米）。如用E表示電場(chǎng)強(qiáng)度，,則: E=F/Q 式中 E 電場(chǎng)強(qiáng)度， v/m; F 電場(chǎng)力， Q 電量， C。,電場(chǎng)中某點(diǎn)的電位是指在電場(chǎng)中將單位正電荷從該點(diǎn)移至電位叁考點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力所做的功。電位的常用單位是伏（V），千伏（KV）等。 電場(chǎng)中某兩點(diǎn)之間的電位差稱為這兩點(diǎn)之間的電壓或電壓降。 電壓的符號(hào)是U、u，其單位與電位差的單位相同。,1KV=1000V,在由兩個(gè)電極構(gòu)成的均勻電場(chǎng)中，電極間電場(chǎng)強(qiáng)度（E）與電極間電壓（U）的關(guān)系 式中 d 電極間的距離，m.,顯然，可以將電場(chǎng)強(qiáng)度理解為單位距離上的電壓。電壓越高，可能產(chǎn)生的

12、電場(chǎng)強(qiáng)度也越高。,E=U/d,不論所使用的是何種絕緣材料，其上電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到某一限度時(shí)，其絕緣性能都將遇到破壞。這電場(chǎng)強(qiáng)度稱作該絕緣材料的擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱擊穿強(qiáng)度。 當(dāng)空氣中電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)2530kv/cm時(shí)，即可能發(fā)生擊穿放電。,二、電流,1、電流的概念與分類 帶電粒子（電荷）的定向運(yùn)動(dòng)形成電流。 電流的方向不變?yōu)橹绷鱅(DC)。方向和大小都變化為交流i(AC)。 IQ/t （取決于在一定時(shí)間內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量） I 電流強(qiáng)度（A） Q 電荷量（C） t 時(shí)間（S）,2、電流的單位 安培（A） 常用的電流單位還有毫安 （mA）、微安（ A）、千安 （kA） 等 電流單位換算 1A103

13、mA 1mA103A， 1 kA103A,3、電流的方向 規(guī)定：正電荷運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯膶?shí)際方向。 假設(shè)的電流流向稱為電流的參考方向。,注意:電流的計(jì)算結(jié)果為 “+” 電流真實(shí)方向與參考方向一致； “ ”電流真實(shí)方向與參考方向相反。 電流強(qiáng)度是一個(gè)標(biāo)量，電流方向只表明電荷的定向運(yùn)動(dòng)方向。,分析：當(dāng)參考方向與實(shí)際方向相同時(shí)，則I0 當(dāng)參考方向與實(shí)際方向相反時(shí)，則I0，負(fù)值表示方向相反而不是負(fù)電流值）,2、單位 字母符號(hào)：E 單位：V（伏）,3、電動(dòng)勢(shì)的方向 E的方向是從低電位（電源負(fù)極）指向高電位（電源正極）,四、電壓與電位,（一）電位,人們測(cè)量山峰的高度，常用海拔多少米，也就是以海平面為基準(zhǔn)測(cè)

14、出各山峰的相對(duì)高度，海平面海拔為零，零海拔為各山峰高度的參考點(diǎn)。,2800米,山高：海拔2800米,參考點(diǎn)：海平面,電位也一樣，也必須要有一個(gè)參考點(diǎn)，而且一個(gè)網(wǎng)絡(luò)、一個(gè)系統(tǒng)或一臺(tái)獨(dú)立的設(shè)備只能共有一個(gè)參考點(diǎn)。如低壓三相四線中性點(diǎn)接地的供電系統(tǒng)中，大地為參考點(diǎn)，稱為零電位。,參考點(diǎn),u1,u2,u3,L1 L2 L3,U1、u2、u3為各點(diǎn)電位,我們規(guī)定： 電場(chǎng)力把單位正電荷從電場(chǎng)中的某一點(diǎn)移到參考點(diǎn)所做的功，稱該點(diǎn)的電位，用字母表示。功做的多少與電位的高低成正比。 由于aobo，,電場(chǎng)方向,參考點(diǎn),那么a點(diǎn)電位就比b點(diǎn)電位高。,這里o點(diǎn)為參考點(diǎn)，參考點(diǎn)可任意選擇，不同的參考點(diǎn)，相對(duì)各點(diǎn)電位也不

15、同。由此看出，電場(chǎng)中某點(diǎn)電位與參考點(diǎn)有密切關(guān)系，通常選擇參考點(diǎn)以方便計(jì)算為原則。 參考點(diǎn)可視為零電位，低于參考點(diǎn)為負(fù)電位，高于參考點(diǎn)為正電位，等于參考點(diǎn)為同電位。,電場(chǎng)方向,參考點(diǎn),電位：某點(diǎn)與參考點(diǎn)之間的電壓：用U（或）表示 單位V 把參考點(diǎn)的位稱為零電位。即如A點(diǎn)參考點(diǎn)則A 0V） 通常選大地為參考點(diǎn)，把大地的電位作為零電位點(diǎn)。 任意兩點(diǎn)間的電位差：UABUA-UB或ABA-B 電壓與電位的異同點(diǎn)： 電位是某點(diǎn)對(duì)參考點(diǎn)的電壓，電壓是某兩點(diǎn)間的電位差； 電位是相對(duì)量，隨參考點(diǎn)的改變而改變，而電壓是絕對(duì) 量，不隨參考點(diǎn)的改變而改變。,電壓 電壓是衡量電場(chǎng)力做功本領(lǐng)大小的物理量，在電場(chǎng)中兩點(diǎn)間電

16、位差稱為電壓。 （1）電壓是衡量電場(chǎng)力作功率領(lǐng)的大小 在電場(chǎng)中，電場(chǎng)力F的將電荷Q由A點(diǎn)移動(dòng)至B點(diǎn).到做的功WAB與電荷的比值。 UAB=WAB/Q,電場(chǎng)力將單位正電荷從電場(chǎng)中的a 點(diǎn)移到b點(diǎn)所做的功，稱其為a、b兩點(diǎn)間的電壓。,abaobo 導(dǎo)體兩端具有電位差時(shí)，電子才有規(guī)則的定向運(yùn)動(dòng)而形成電流?？梢?jiàn)，導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生電流的條件是導(dǎo)體兩端必須有電位差（電壓）。 電壓?jiǎn)挝慌c電位相同。,（2）電壓的方向 電壓和電流一樣，不但有大小，而且有方向。 電壓方向規(guī)定為由高電位指向低電位 三種表示法：箭頭表示 雙下標(biāo)表示 ：UAB,習(xí)慣上把電位降低的方向作為電壓的實(shí)際方向。,（3）電壓的單位 伏特（V） 1V1

17、03mV 1mV103V 1kV103V,五、 電阻器,1、電阻器的概念 電阻是反映物體對(duì)電流起阻礙作用大小的一個(gè)物理量。 電阻這一物理量可衡量物體的導(dǎo)電能力，物體電阻小導(dǎo)電能力就強(qiáng)，反之就弱。 在實(shí)際工作中，我們不但用電阻去衡量物體的導(dǎo)電能力，我們還將具有一定阻值物質(zhì)制作成實(shí)體元件，稱為電阻器。 電阻器反映導(dǎo)體對(duì)電流起阻礙作用的大小，簡(jiǎn)稱電阻 “R（r）”符號(hào)表示。 RL/S L：導(dǎo)體長(zhǎng)度（m） S：橫截面積（MM的平方） ：導(dǎo)體的電阻率（ M）,電阻產(chǎn)品實(shí)物圖,物體的電阻是客觀存在的，不隨電壓的高低而變化。,電阻率：是與物體材料性質(zhì)有關(guān)的物理量，稱為電阻系數(shù)或電阻率。它是指長(zhǎng)度1米，橫截面

18、1平方毫米的某種材料的物體在2時(shí)的電阻值。單位：m。,表1-1 常用金屬材料的電阻率及電阻溫度系數(shù),電阻元件主要參數(shù)：電阻值、功率、允許偏差等。 電阻器的作用：在直流電路中，常用于分壓、分流、阻抗匹配等；交流電路中，電阻器常用于限流。,電阻元件符號(hào)：,電阻： 可變電阻： 電位器：,2、單位：為歐姆（） 1K=103 1M=106,3、電阻器分類： 固定電阻 可變電阻 碳膜電阻 線繞 金屬膜電阻,由電阻的伏安特性曲線可得，任一瞬時(shí)，電阻元件上電壓和電流的關(guān)系為即時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，即：,因此，電阻元件稱為即時(shí)元件。即時(shí)元件上的電壓、電流關(guān)系遵循歐姆定律。電阻元件通過(guò)電流就要發(fā)熱，消耗的能量為：,線性電阻

19、元件伏安特性,4、主要指標(biāo)： 標(biāo)稱阻值 承受功率 允許偏差 5、標(biāo)志方法：色環(huán)法 色標(biāo)符號(hào) 方法： 棕（偏差） 金（倍乘） 黃（第三位） 紫（第二位） 棕（第一位）,黑0棕1紅2橙3黃4綠5藍(lán)6紫7灰8白9銀10-2金10-1,1、部分電路歐姆定律 部分電路歐姆定律：（不含電源電路） 內(nèi)容：流過(guò)導(dǎo)體的電流與這段導(dǎo)體兩端電壓成正比，與導(dǎo)體的電阻成反比 I=U/R 式中R為電阻，單位為歐姆， 電阻一定時(shí)，電壓愈高電流愈大； 電壓一定，電阻愈大電流就愈小。,六、 歐姆定律,2、全電路歐姆定律 全電路歐姆定律（含源電路） 內(nèi)容：電路中電流與電源電動(dòng)勢(shì)成正比，與內(nèi)外電阻之和成反比 /（+）,公式變形：E

20、=IR+Ir=I(R+r)=U=U0 分析：由U=E-Ur=E-Ir可知： 當(dāng)電阻R為無(wú)窮大，I=0 U=E（最高） 當(dāng)電阻R變小，I 增大 U減小 當(dāng)電阻R變大，I 減小 U增大,七、 電路的連接,1、電路的串聯(lián) 串聯(lián)電路是把幾個(gè)電路或其他電路元件的收尾端順次連接起來(lái)，使電流只有一條通路的電路。在串聯(lián)電路中，電路的總電壓等于各元件上的電壓降之和。即 U=U1+U2 R=R1+ R2 U1/U2=R1/R2,電路串聯(lián)的特點(diǎn)： （1）電流相等 I I1=I2=In ； （2）總電壓等于各個(gè)電壓之和 U=U1+U2=IR1+IR2； （3）R=R1+R2-+Rn；總電阻等于各個(gè)電阻之和， （4）串

21、聯(lián)電阻有分壓作用。 分壓式：U1=R1U/R1+R2；U2=R2U/R1+R2 。,2、電路并聯(lián) 并聯(lián)電路是把電阻或其它元件的首端和尾端、尾端和首端相 互連接起來(lái)，使電流同時(shí)有幾條通路的電路。在并聯(lián)電路中， 各元件兩端的電壓為同一電壓。電路的總電流等于各支路 電路電流的之和。即 I=I1+I2 R=R1R2/R1+R2 I1/I2=R2/R1,電路并聯(lián)的特點(diǎn)： （1）電壓相同， U=U1=U2-=Un； （2）總電流等于各個(gè)電流之和， I=I1+I2-+In； （3）總電阻的倒數(shù)等于各個(gè)電阻倒數(shù)之和。 1/R=1/R1+1/R2-+1/Rn， 若只有兩個(gè)電阻并聯(lián)即R=R1并R2=R1R2/R1

22、+R2； （4）電阻并聯(lián)具有分流作用，分流式： I1=R2I/R1+R2 I2=R1I/R1+R2,八、 電功與電功率,1、電功 電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過(guò)程稱為電流做功，簡(jiǎn)稱為電功 用字母W表示。 W=UIT 式中：W 電功 J；U 電壓 V；I 電流 A； t 時(shí)間 S W=I2Rt=U2t/R 實(shí)際中：電功的單位常用千瓦小時(shí)（KWh），俗稱“度” 常生活電能的計(jì)算：3.6106J=1KW.h=1度,電能的單位是J（焦或焦耳）。電能表示電氣設(shè)備在一般時(shí)間內(nèi)所轉(zhuǎn)換的能量，即 W=Pt 式中 W 電能，J; P 功率，W； t 持續(xù)時(shí)間，s。 實(shí)用中常用Kw.h作為電能的單位， 1KW.h=3.

23、6X106J.,【例】,有一個(gè)電飯鍋，額定功率為750W，每天使用2小時(shí)；一臺(tái)25吋 電視機(jī)，功率為150W，每天使用4小時(shí)；一臺(tái)電冰箱，輸入功 率為120W，電冰箱的壓縮機(jī)每天工作8小時(shí)。計(jì)算每月（30天） 耗電多少度？ 解：（0.75kW2 h0.15kW4h 0.12kW8h）30天 （1.5度 0.6度 0.96度）30 91.8度 答:每月耗電91.8度,3、電流的熱效應(yīng) 電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，使導(dǎo)體發(fā)熱的現(xiàn)象叫電流的熱效應(yīng)。 焦耳楞定律 Q=I2Rt=U2t/R=Uit 單位：Q-J, I-A, R-, t-S。,九、 電容器,2、電功率 電功率用以表示電氣設(shè)備作功的能力，即電氣設(shè)備單位

24、時(shí)間內(nèi)所做的功。功率的符號(hào)是P,單位是（W）（瓦）、kW（千瓦）， 1kW=1000W. 電功率與電壓和電流的乘積成正比。在直流電路中，功率可以表示為： P=UI=I2R=U2/R（瓦）， P=W/t=IU=I2R=U2/R 式中：P 電功率 W； U 電壓 V； I 電流 A；,線性電容元件庫(kù)伏特性,對(duì)線性電容元件而言，任一瞬時(shí)，其電壓、電流的關(guān)系也是微分(或積分)的動(dòng)態(tài)關(guān)系，即：,電容元件的工作方式就是充放電。,電容產(chǎn)品實(shí)物圖,電容元件圖符號(hào),因此，只有電容元件的極間電壓發(fā)生變化時(shí)，電容支路才有電流通過(guò)。電容元件也是動(dòng)態(tài)元件，其儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量為：,電容的單位是：法拉（F） 其換算關(guān)系為：

25、1F=106F 1F=1012pF,4、電容器的串聯(lián)與并聯(lián),特點(diǎn)：、Q1=Q2=Q3=Qn 、U=U1+U2+U3+Un 、1/C=1/C1+1/C2+1/C3+/Cn C=C1C2/C1+C2 （兩個(gè)電容串聯(lián)） C=C0/n（容量相等的電容并聯(lián)）,特點(diǎn)：、 U=U1=U2=U3=Un 、 Q=Q1+Q2+Q3+Qn 、 C=C1+C2+C3+Cn,2. 電感元件,線性電感元件韋安特性,對(duì)線性電感元件而言，任一瞬時(shí)，其電壓和電流的關(guān)系為微分(或積分)的動(dòng)態(tài)關(guān)系，即：,顯然，只有電感元件上的電流,電感產(chǎn)品實(shí)物圖,電感元件圖符號(hào),發(fā)生變化時(shí)，電感兩端才有電壓。因此，我們把電感元件稱為動(dòng)態(tài)元件。動(dòng)態(tài)

26、元件可以儲(chǔ)能，儲(chǔ)存的磁能為：,4. 電源元件,任何電源都可以用兩種電源模型來(lái)表示，輸出電壓比較穩(wěn)定的，如發(fā)電機(jī)、干電池、蓄電池等通常用電壓源模型(理想電壓源和一個(gè)電阻元件相串聯(lián)的形式)表示；,柴油機(jī)組,汽油機(jī)組,蓄電池,各種形式的電源設(shè)備圖,輸出電流較穩(wěn)定的：如光電池或晶體管的輸出端等通常用電流源模型(理想電流源和一個(gè)內(nèi)阻相并聯(lián)的形式)表示。,半導(dǎo)體 半導(dǎo)體器件是電子技術(shù)的重要組成部分。半導(dǎo)體是指導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的材料。硅、鍺、硒及大多數(shù)金屬化物和硫化物屬于半導(dǎo)體材料。其中，硅和鍺是用得最多的半導(dǎo)體材料。,硅單晶中的共價(jià)健結(jié)構(gòu),1、 本征半導(dǎo)體,完全純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體，稱

27、為本征半導(dǎo)體。,共價(jià)健,晶體中原子的排列方式,共價(jià)鍵中的兩個(gè)電子，稱為價(jià)電子。,這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。,溫度愈高，晶體中產(chǎn)生的自由電子便愈多。,本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理,價(jià)電子,價(jià)電子在獲得一定能量（溫度升高或受光照）后，即可掙脫原子核的束縛，成為自由電子（帶負(fù)電），同時(shí)共價(jià)鍵中留下一個(gè)空位，稱為空穴（帶正電）。,空穴,自由電子,2、本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理,自由電子和空穴都稱為載流子。 自由電子和空穴成對(duì)地產(chǎn)生的同時(shí)，又不斷復(fù)合。在一定溫度下，載流子的產(chǎn)生和復(fù)合達(dá)到動(dòng)態(tài) 平衡，半導(dǎo)體中載流子便維持一定的數(shù)目。,當(dāng)半導(dǎo)體兩端加上外電壓時(shí)，在半導(dǎo)體中將出現(xiàn)兩部分電流 (1)自由電子作定向運(yùn)動(dòng) 電子電流

28、(2)價(jià)電子遞補(bǔ)空穴 空穴電流,注意： (1) 本征半導(dǎo)體中載流子數(shù)目極少, 其導(dǎo)電性能很差； (2) 溫度愈高， 載流子的數(shù)目愈多,半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能也就愈好。所以，溫度對(duì)半導(dǎo)體器件性能影響很大。,二、半導(dǎo)體二極管,1、 基本結(jié)構(gòu),(a) 點(diǎn)接觸型,(b)面接觸型,結(jié)面積大、正向電流大、結(jié)電容大，用于工頻大電流整流電路。,(c) 平面型 用于集成電路制作工藝中。PN結(jié)結(jié)面積可大可小，用于高頻整流和開(kāi)關(guān)電路中。,結(jié)面積小、結(jié)電容小、正向電流小。用于檢波和變頻等高頻電路。,圖 1 12 半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)和符號(hào),二極管的結(jié)構(gòu)示意圖,2、 伏安特性,硅管0.5V,鍺管0.1V。,反向擊穿 電壓U(B

29、R),導(dǎo)通壓降,外加電壓大于死區(qū)電壓二極管才能導(dǎo)通。,外加電壓大于反向擊穿電壓二極管被擊穿，失去單向?qū)щ娦浴?正向特性,反向特性,特點(diǎn)：非線性,硅0.60.8V鍺0.20.3V,死區(qū)電壓,反向電流 在一定電壓 范圍內(nèi)保持 常數(shù)。,3、 主要參數(shù),二極管長(zhǎng)期使用時(shí)，允許流過(guò)二極管的最大正向平均電流。,2. 反向工作峰值電壓URWM,是保證二極管不被擊穿而給出的反向峰值電壓，一般是二極管反向擊穿電壓UBR的一半或三分之二。二極管擊穿后單向?qū)щ娦员黄茐模踔吝^(guò)熱而燒壞。,3. 反向峰值電流IRM,指二極管加最高反向工作電壓時(shí)的反向電流。反向電流大，說(shuō)明管子的單向?qū)щ娦圆?，IRM受溫度的影響，溫度越高

30、反向電流越大。硅管的反向電流較小，鍺管的反向電流較大，為硅管的幾十到幾百倍。,二極管的單向?qū)щ娦?2. 二極管加反向電壓（反向偏置，陽(yáng)極接負(fù)、陰極接正 ）時(shí)， 二極管處于反向截止?fàn)顟B(tài)，二極管反向電阻較大，反向電流很小。,3. 外加電壓大于反向擊穿電壓二極管被擊穿，失去單向?qū)щ娦浴?4. 二極管的反向電流受溫度的影響，溫度愈高反向電流愈大。,1. 二極管加正向電壓（正向偏置，陽(yáng)極接正、陰極接負(fù) ）時(shí)， 二極管處于正向?qū)顟B(tài)，二極管正向電阻較小，正向電流較大。,極性判斷,負(fù)極極性標(biāo)示色環(huán),負(fù)極極性標(biāo)示色環(huán),二極管短腳負(fù)極，長(zhǎng)腳正極,負(fù)極引腳,負(fù)極極性標(biāo)示色環(huán),負(fù)極極性標(biāo)示色環(huán),穩(wěn)壓二極管,整流二

31、極管,發(fā)光二極管,變?nèi)荻O管,用萬(wàn)用表檢測(cè)二極管的正、反向電阻值，判別其質(zhì)量的好壞。 （3）萬(wàn)用表判別 使用萬(wàn)用表R100或R1K擋；紅黑表筆同時(shí)接二極管的兩條引線，測(cè)出一組值；對(duì)調(diào)表筆重新測(cè)量，得出一組值；比較兩組值，值小的那次測(cè)量中，黑表筆二極管接正極，紅筆表接二極管負(fù)極。 （4）二極管的性能檢測(cè) 單向?qū)щ娦阅艿臋z測(cè) 檢測(cè)工具：萬(wàn)用表 檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)：檢波二極管或小功率整流管 采用R100擋，其值為幾百歐（鍺）幾千歐（硅）大功率整流二極管 采用R1擋，其值為十幾或幾十歐 檢測(cè)反向電阻的標(biāo)準(zhǔn)：除大功率硅整流二極管，一般采用R1K擋，其值為幾百千歐或,二極管極性的判別,五、 半導(dǎo)體三極管,1 、 基

32、本結(jié)構(gòu),基極,發(fā)射極,集電極,NPN型,符號(hào)：,NPN型三極管,PNP型三極管,發(fā)射區(qū)：摻 雜濃度最高,基區(qū)：最薄， 摻雜濃度最低,發(fā)射結(jié),結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：,集電區(qū)： 面積最大,晶體三極管,塑封小功率管,金封小功率管,片狀三極管,塑封大功率管,金封大功率管,2020/7/31,82,半導(dǎo)體三極管的主要特點(diǎn)：,三極管有三種工作狀態(tài)：即放大狀態(tài)、截止?fàn)顟B(tài)、飽和狀態(tài)。 三極管的兩大應(yīng)用場(chǎng)合：放大電路和開(kāi)關(guān)電路。 使三極管處于放大狀態(tài)的原則是：發(fā)射結(jié)（e、b） 之間加正向電壓，集電結(jié)（c、b）之間加反向電壓。,2三極管極性的判別 用萬(wàn)用表的R10k檔，一般正常的三極管有圖的檢測(cè)結(jié)果。 （1）確定基極和管型

33、由圖可知，與基極有關(guān)的測(cè)量中有兩次是阻值很小的，所以 在隨意的測(cè)量中，阻值很小的那一次中的兩個(gè)引腳必有一個(gè)是基 極，此時(shí)，記下這兩個(gè)引腳，然后假定其中一個(gè)是基極，保持接 此引腳的表筆不變，用另一只表筆接觸余下的第三只引腳，如果 仍是阻值很小，則假定正確。否則假定不正確，基極是另外一只 引腳。再根據(jù)兩次阻值很小時(shí)，表筆和引腳的連接關(guān)系即可判斷 出管型，即黑表筆接P，紅表筆接N時(shí)，阻值很小。如黑表筆接觸 其中一個(gè)引腳不動(dòng)，紅表筆分別接觸另外兩只引腳時(shí)，所測(cè)得的 阻值均是很小，則是一“P”兩“N”，NPN型。,三極管的萬(wàn)用表檢測(cè),（2）確定發(fā)射極和集電極 基極確定后，測(cè)另兩只引腳對(duì)基極的反向電阻，即

34、將紅、黑表筆對(duì)調(diào)，阻值在十幾k到幾百k之間時(shí)即是發(fā)射極，剩余一只引腳為集電極?；蛘咴诨鶚O和管型確定后，直接測(cè)除基極外另兩只引腳的正反向電阻，當(dāng)阻值在十幾k到幾百k之間時(shí)，黑表筆接的是的是NPN管的發(fā)射極，紅表筆接PNP管的發(fā)射極，余下的一只引腳即為集電極。 可按以下規(guī)律記憶： 在用萬(wàn)用表R10k檔測(cè)三極管c、e間電阻時(shí)，如果阻值不是“”（十幾k到幾百k之間），則萬(wàn)用表的“紅進(jìn)黑出”（電流由紅表筆流入，黑表筆流出）方向與三極管表示發(fā)射極電流的箭頭方向相反。,四、 晶閘管是在晶體管基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種大功 率半導(dǎo)體器件。它的出現(xiàn)使半導(dǎo)體器件由弱電領(lǐng)域 擴(kuò)展到強(qiáng)電領(lǐng)域。 晶閘管也像半導(dǎo)體二極管那樣具

35、有單向?qū)щ娦?，但它的?dǎo)通時(shí)間是可控的，主要用于整流、逆變、調(diào)壓及開(kāi)關(guān)等方面。,體積小、重量輕、效率高、動(dòng)作迅速、維修簡(jiǎn)單、操作方便、壽命長(zhǎng)、 容量大（正向平均電流達(dá)千安、正向耐壓達(dá)數(shù)千伏）。,(a) 外形,晶閘管是具有三個(gè)PN結(jié)的四層結(jié)構(gòu), 其外形、結(jié)構(gòu)及符號(hào)如圖。,1、 基本結(jié)構(gòu),2020/7/31,89,半導(dǎo)體管的整流電路,將交流電變?yōu)橹绷麟姷倪^(guò)程稱為整流。 實(shí)現(xiàn)整流過(guò)程的電路叫整流電路。 整流電路的形式有：?jiǎn)蜗喟氩?、單相橋式、三相半波和三相橋式?1）單相半波整流電路 Ud=0.45 U,2020/7/31,90,2)單相橋式 Ud=0.9 U,2020/7/31,91,3)三相橋式,波

36、形圖略,生產(chǎn)和生活中使用的交流電絕大部分是正弦交流電。其特點(diǎn)是電流、電壓的大小和方向都隨著時(shí)間按正弦函數(shù)的規(guī)律變化。,第三節(jié) 正弦交流電路,一、 正弦交流電的基本概念,如果在電路中電動(dòng)勢(shì)的大小與方向均隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，由此產(chǎn)生的電流、電壓大小和方向也是正弦的，這樣的電路稱為正弦交流電路。,2、正弦交流電的產(chǎn)生,3、正弦交流電的三要素,交流電每一循壞所用的時(shí)間叫周期；每秒鐘交變的周期數(shù)叫做頻率；用字母f表示，單位：Hz；,每秒鐘交變的弧度數(shù)叫做角頻率。周期和頻率互為倒數(shù)。（ t+） 叫做相位，t=0時(shí)的相位叫做初相位。 因?yàn)樽畲笾怠⒔穷l率和初相位 確定了正弦量的所有特征。所以稱之為正弦交流電

37、的三要素。通常用有效值來(lái)表征交流電的大小。有效值是與該交流電做功能力相同的直流電的有效值。最大值為有效值的 倍。,和,最大值電量名稱必須大寫,下標(biāo)加 m。如：Um、Im,用小寫字母表示交流瞬時(shí)值，如u、i,（1）瞬時(shí)值、最大值、有效值,該用電器最高耐壓低于電源電壓的最大值，所以不能用。,（2）周期、頻率、角頻率,周期 T： 變化一周所需的時(shí)間 單位：秒，毫秒。,角頻率 ： 每秒變化的弧度 單位：弧度/秒。,頻率 f： 每秒變化的次數(shù) 單位：赫茲，千赫茲。,f=1/T =2/T=2f,t = 0 時(shí)的相位，稱為初相位或初相角（）。,（t+）正弦波的相位角或相位,兩個(gè)同頻率正弦量間的初相之差稱相位

38、差（2-1）,（3）正弦波的表示方法,二、 單相正弦交流電路,（1）電壓與電流的關(guān)系,電壓與電流最大值的關(guān)系： Im=URm/R,電壓與電流有效值的關(guān)系： I=UR/R 或 UR=IR,（2）電路的功率,瞬時(shí)功率：瞬時(shí)電壓與電流的乘積。 有功功率：瞬時(shí)功率的平均值。 P=URI=I2R=UR2/R,2.純電感電路,電感線圈中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙電流的變化，故電流的 變化總是滯后電壓的變化。,電壓與電流的關(guān)系： I=UL/XL,（2）電路的功率和能量轉(zhuǎn)換,3.純電容電路,電容器不斷充電和放電，形成電流。,電壓與電流的關(guān)系： I=UC/XC,（2）電路的功率和能量轉(zhuǎn)換,三、 三相交流電路,三相交流

39、電的優(yōu)點(diǎn)： 輸電時(shí)節(jié)省電線；三相發(fā)電機(jī)體積小，質(zhì)量輕，成本低；三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠；,1、三相對(duì)稱電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生,2、三相電源的星形聯(lián)結(jié),（2）三相四線制的線電壓與相電壓,相電壓：火線對(duì)零線間的電壓。 如：UU、UV、UW,（2）線電壓與相電壓的關(guān)系,他勵(lì)、異勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì),電動(dòng)機(jī)的分類,第五節(jié)：常用三相異步電動(dòng)機(jī),電動(dòng)機(jī)有直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)兩大類，直流電動(dòng)機(jī)不及交流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、維護(hù)方便、運(yùn)行可靠。 常用的交流電動(dòng)機(jī)有三相異步電動(dòng)機(jī)（或稱感應(yīng)電動(dòng)機(jī)）和同步電動(dòng)機(jī)。 異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)容易，運(yùn)行可靠，價(jià)格便宜，具有較好的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)特性，因此，他是工業(yè)中使用得最為廣泛的一種電動(dòng)機(jī)。同步電機(jī)既可作發(fā)電機(jī)使用，也可作電動(dòng)機(jī)使用。,一. 交流電動(dòng)機(jī),Y系列三相異步電機(jī),三相永磁同步電機(jī),1.三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu),按結(jié)構(gòu)分類： 籠式異步電動(dòng)機(jī)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固，成本低。 繞線式異步電動(dòng)機(jī)：通過(guò)外串電阻改善電機(jī)的起動(dòng)，調(diào)速等性能。,異步電動(dòng)機(jī)主要有以下幾部分組成:,1）定子 定子由鐵心、繞組與機(jī)座三部分組成。定子鐵心是電動(dòng)機(jī)磁路的一部分，它是由0.5mm的硅鋼片