《電工與電子技術(shù)》串講講義

《電工與電子技術(shù)》應(yīng)考指導(dǎo)一．課程內(nèi)容課程內(nèi)容很多，涉及概念眾多。2.識(shí)記、領(lǐng)會(huì)內(nèi)容比較多，復(fù)雜計(jì)算比較少。3.從幾年測(cè)試真題看出，最后兩道計(jì)算題主要以直流電路、正弦交流電路為主，簡(jiǎn)析題中直流電路、正弦交流電路、三相異步電動(dòng)機(jī)、基本放大電路、集成運(yùn)算放大器、門(mén)電路和觸發(fā)器為主要內(nèi)容。4.綜合真題命題內(nèi)容以及自學(xué)考試大綱中的自學(xué)學(xué)時(shí)建議，重點(diǎn)內(nèi)容：直流電路、正弦交流電路、三相交流電路、三相異步電動(dòng)機(jī)的使用、三相異步電動(dòng)機(jī)的控制電路、基本放大電路的計(jì)算、集成運(yùn)算放大器運(yùn)算電路的計(jì)算、門(mén)電路和觸發(fā)器的邏輯關(guān)系推導(dǎo)、判別。二．復(fù)習(xí)方法從真題的難易程度看，側(cè)重基本概念的考察，每道題目的計(jì)算不是很復(fù)雜，但需要概念清楚、公式準(zhǔn)確；從的依據(jù)是考試大綱的知識(shí)點(diǎn)考核。第一章直流電路第一節(jié)電路的組成及其作用中間環(huán)節(jié)組成。電路實(shí)現(xiàn)電能的傳輸和轉(zhuǎn)換、信號(hào)傳遞和處理。比如電燈照明實(shí)現(xiàn)電能到光能的轉(zhuǎn)換、打電話(huà)實(shí)現(xiàn)信號(hào)第二節(jié)電路中的基本物理量帶電粒子的定向運(yùn)動(dòng)(有秩序的運(yùn)動(dòng))形成電流，方向：正電荷運(yùn)動(dòng)的方向電流的參考方向：預(yù)先假定的方向，用箭頭表示，也稱(chēng)正方向。如果求出i>0，則真實(shí)方向與參考方向一致如果求出i<0，則真實(shí)方向與參考方向相反abab壓。方向：由高電位端指向低電位端。用+，–號(hào)表示，"+"號(hào)表示高電位，"–"表示低電位。還可用雙下標(biāo)或箭頭表示，uab指ab的電壓降方向。按所設(shè)參考方向進(jìn)行計(jì)算：如果求出uab>0，則真實(shí)極性與參考極性一致。如果求出uab<0，則真實(shí)極性與參考極性相反。綜上所述，對(duì)于電壓、電流不設(shè)參考方向，算出的結(jié)果沒(méi)有意義。將算得結(jié)果的正負(fù)配合參考方向就可實(shí)際作用方向是在電源內(nèi)部由低電位端指向高電位端。第三節(jié)歐姆定律個(gè)都入關(guān)聯(lián)參考方向。關(guān)聯(lián)參考方向的規(guī)定：電流由高電位流向低電位。歐姆定律有兩種表達(dá)方式：關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，U=IR；非關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，U=-IR。只表示消耗電能的元件稱(chēng)作電阻．在一定溫度下，導(dǎo)體的電阻與材料的電阻率及其長(zhǎng)度成正比，與其截lR=pS電阻的單位是歐姆，電阻的倒數(shù)是電導(dǎo)，單位是西門(mén)子，I第四節(jié)電壓源和電流源1.理想電壓源理想電壓源其端電壓為確定的值，與流過(guò)的電流無(wú)關(guān)，流過(guò)它的電流為不定值，其大小由外電路決定。2.實(shí)際電壓源實(shí)際電壓源可以用一個(gè)理想電壓源和一個(gè)電阻的串聯(lián)來(lái)替代U=EIRO1.理想電流源理想電流源其輸出的電流為確定的值，與端電壓無(wú)關(guān)，端電壓為不定值，其大小由外電路決定。2.實(shí)際電流源電流源可以用一個(gè)理想電流源和一個(gè)電阻的并聯(lián)來(lái)替代UI=I電流源輸出電流的一端與電壓源正極性端相對(duì)應(yīng)。EI=ISRO1.電源的等效是外電路等效2.理想電壓源與理想電流源之間沒(méi)有等效關(guān)系。例題：圖示電路的等效電路為()第五節(jié)電路的狀態(tài)電源產(chǎn)生功率=負(fù)載取用功率+內(nèi)阻消耗功率。額定值是為電氣設(shè)備在給定條件下正常運(yùn)行而規(guī)定的允許值。Ro短路往往是一種嚴(yán)重的事故，應(yīng)防止。第六節(jié)基爾霍夫定律流定律KCL若規(guī)定流入節(jié)點(diǎn)的電流為正，流出為負(fù)，對(duì)于任一節(jié)點(diǎn)，在任一時(shí)刻，流出(流入)該節(jié)點(diǎn)的電流I=0此定律與元件性質(zhì)無(wú)關(guān)，是對(duì)支路電流所加的約束。2.基爾霍夫電壓定律KVL在任一瞬間，沿任一回路繞行一周，回路中各支路電壓的代數(shù)和恒等于零。U=0KVL與元件性質(zhì)無(wú)關(guān)，是對(duì)支路電壓所加的約束。例題：電路如圖所示，已知電流I為4.5A，試用基爾霍夫定律求：S(2)理想電流源開(kāi)路時(shí)的電流I。(1)I=8I=3.5A1U=3I3I=3VS1U(2)I=S=0.5A第七節(jié)電阻的串聯(lián)和并聯(lián)1.串聯(lián)電路：總電阻等于各個(gè)電阻之和，總電壓等于各個(gè)電壓之和，電流相等。2.并聯(lián)電路：總電阻等于各個(gè)電阻倒數(shù)之和的倒數(shù)，總電流等于各個(gè)支路電流之和，總電壓與支路電壓相第八節(jié)支路電流法以支路電流為求解變量列方程組求解稱(chēng)為支路電流法。1.確定支路數(shù)b，假定各支路電流的參考方向及回路繞行方向。第九節(jié)疊加原理疊加原理：在多個(gè)電源共同作用的線(xiàn)性電路中,某一支路的電流(壓)等于每個(gè)電源單獨(dú)作用,在該支路上所產(chǎn)生的電流(壓)的代數(shù)和。某獨(dú)立源單獨(dú)作用時(shí)，其余獨(dú)立源置零，即：電壓源短路，電流源開(kāi)路。例題：用疊加原理求圖示電路中的電流解：當(dāng)10A電流源單獨(dú)作用時(shí)，根據(jù)并聯(lián)電阻分流公式，有1I=10=2AI==2AI=I+I=2+2=4A疊加定理只適用于線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò)。直流電路求功率不能用疊加定理，只能求出總電流和總電壓，然后再完成功率的計(jì)算。獨(dú)立源單獨(dú)作用，其余獨(dú)立源置零，即：電壓源短路，電流源開(kāi)路第十節(jié)戴維南定理電壓源的電壓等于該網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓，其串聯(lián)電阻為該網(wǎng)絡(luò)中所有獨(dú)立源為零值時(shí)的入端等效電阻。獨(dú)立源為零即電壓源短路，電流源開(kāi)路。RR12IIIIEOER63RI==第十一節(jié)電位計(jì)算電路中某點(diǎn)的電位是該點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓降。選取不同的電位參考點(diǎn)，各點(diǎn)的電位可能發(fā)生變化。例題：e=220sin(100t-120。)例題：e=220sin(100t-120。)，e=220sin(100t+120。)V12求：u=e-e12.220E=三120O22022E.=2E.=2三90O第二章正弦交流電路第一節(jié)正弦交流電基本概念一．正弦交流電的波形和數(shù)學(xué)表達(dá)式1.隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的電動(dòng)勢(shì)、電壓、電流統(tǒng)稱(chēng)為正弦交流電。2.正弦波的三要素：最大值、角頻率、初相位3.瞬時(shí)值：是交流電任一時(shí)刻的值。用小寫(xiě)字母表示如:i,u,e分別表示電流、電壓電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值。4.最大值：瞬時(shí)值中的正的最大值，也稱(chēng)作幅值。用大寫(xiě)字母加下標(biāo)表示,如:Im,Um,Em5.有效值：交流電流通過(guò)一個(gè)電阻時(shí)在一個(gè)周期內(nèi)消耗的電能,與某直流電流在同一電阻、相同時(shí)間內(nèi)消耗的電能相等,這一直流電流的數(shù)值定義為交流電的有效值，用大寫(xiě)字母表示,如:I、U、E。ImI=2二．相位差22兩個(gè)同頻率正弦量的相位角之差或是初相角之差，稱(chēng)為相位差，用表示。如i=Imsin(t+2)u和i的相位差t–(t+2)=1–2第二節(jié)正弦量的相量表示法1.正弦量的相量表示法就是用復(fù)數(shù)來(lái)表示正弦量。求解一個(gè)正弦量需要知道它的三要素，而在正弦交流電路中，頻率相同，因此只要一個(gè)有一定長(zhǎng)度的、與橫數(shù)來(lái)表示。2.復(fù)數(shù)=r(cos+jsin)三角式rej指數(shù)式=r三極坐標(biāo)式arcosb=rsin==arctga3.相量有效值相量，相量的模等于正弦量最大值的相量稱(chēng)為最大值相量，u=380sin(100t-90o)V正弦電量(時(shí)間函數(shù))----相量(復(fù)數(shù))----相量運(yùn)算(復(fù)數(shù)運(yùn)算)----相量結(jié)果-----所求正弦量.相量是正弦量的表示,但不相等。4.相量形式的基爾霍夫定律，電壓、電流瞬時(shí)值滿(mǎn)足基爾霍夫定律，.其對(duì)應(yīng)的相量形式仍然滿(mǎn)足。第三節(jié)電阻元件的交流電路設(shè)i=Imsint則u=Ri=RImsit=Umsint電壓與電流同頻率、同相位電壓與電流大小關(guān)系U=RI電壓與電流相量表達(dá)式U?=R第四節(jié)電感元件的交流電路m設(shè)i=Isintmdiu=LdidtUm=ImL=ImXL感抗XL=L=2幾fL電感線(xiàn)圈對(duì)高頻電流的阻礙作用很大，而對(duì)直流可視為短路。電壓與電流大小關(guān)系U=IXL電壓與電流相量形式U?=jwL電感與電源之間能量交換的規(guī)模稱(chēng)為無(wú)功功率。其值為瞬時(shí)功率的最大值，單位為(Var)乏。功功率Q=UI=XI2=U2/XLLi第五節(jié)電容元件的交流電路一．基本概念設(shè)u=UsintiicUm=Im/C=ImXC容抗XC=1/C電容對(duì)高頻電流的所呈現(xiàn)的容抗很小，而對(duì)直流可視作開(kāi)路。電壓與電流大小關(guān)系U=IXC電壓與電流相量形式U?=(jX)c電容與電源之間能量交換的規(guī)模稱(chēng)為無(wú)功功率。其值為瞬時(shí)功率的最大值，單位為(Var)乏。功功率Q=UI=XI2=U2/XCC二．相量模型第六節(jié)RLC串聯(lián)電路(本節(jié)依據(jù)考核要求對(duì)教材內(nèi)容做了簡(jiǎn)化)一.電壓與電流之間的關(guān)系設(shè)i=Isintmu=u+u+uRLCu=IRsint=UsintRmRRu=ILsin(t+90。)=Usin(t+90。)LmLmu=I/(wc)sin(t–90。)=Usin(t–90。)CmCm相量圖R2+(XX)2LCLCU=UR2+(XX)2LCLC單位:阻抗三角形:2()2Z=R+2()2LC若>0，則電壓超前電流，電路呈電感性。若<0，則電流超前電壓，電路呈電容性。二二．電路的功率KLCK第三章三相交流電路第一節(jié)三相電源1.三相對(duì)稱(chēng)電動(dòng)勢(shì)：幅值相等、頻率相同、相位互差120o2．三相四線(xiàn)制電源是發(fā)電機(jī)繞組星形聯(lián)接,從中性點(diǎn)引出的導(dǎo)線(xiàn)稱(chēng)為中線(xiàn)，或零線(xiàn)，有時(shí)把它接地，又稱(chēng)為3.發(fā)電機(jī)繞組星形聯(lián)接,可提供兩種數(shù)值的電壓，一種是相線(xiàn)和中線(xiàn)之間的電壓，稱(chēng)為相電壓；一種是相線(xiàn)和相線(xiàn)之間的電壓，稱(chēng)為線(xiàn)電壓。4.在大小關(guān)系上，線(xiàn)電壓是相電壓的3倍，在相位上,線(xiàn)電壓比相應(yīng)的相電壓超前30o。第二節(jié)對(duì)稱(chēng)三相電路的計(jì)算一.負(fù)載的星形聯(lián)接1.每相負(fù)載上的電壓等于電源的相電壓，相電流等于線(xiàn)電流，中性線(xiàn)電流等于三相電流之和。2.三相負(fù)載對(duì)稱(chēng)，中性線(xiàn)電流等于零。中性線(xiàn)無(wú)作用，可以去掉。二.負(fù)載的三角形聯(lián)接1.每相負(fù)載上的電壓等于電源的線(xiàn)電壓，不論負(fù)載對(duì)稱(chēng)與否，其相電壓總是對(duì)稱(chēng)的。2.三相負(fù)載對(duì)稱(chēng)，相電流對(duì)稱(chēng)，線(xiàn)電流是相電流的3倍，比相應(yīng)的相角滯后30O。第三節(jié)不對(duì)稱(chēng)三相電路的計(jì)算一.負(fù)載的星形聯(lián)接1.三相負(fù)載不對(duì)稱(chēng)，中性線(xiàn)電流不等于零。中性線(xiàn)可以保證負(fù)載相電壓保持對(duì)稱(chēng)。2.中性線(xiàn)內(nèi)不應(yīng)接入熔斷器或閘刀開(kāi)關(guān),以保證中性線(xiàn)不斷開(kāi)。二.負(fù)載的三角形聯(lián)接1.三相負(fù)載不對(duì)稱(chēng)，線(xiàn)電流是相電流都不對(duì)稱(chēng)。第四節(jié)三相功率的計(jì)算UVWUVW3.視在功率：S=P2+Q24.負(fù)載的星形、三角形聯(lián)接，當(dāng)三相負(fù)載對(duì)稱(chēng)時(shí)：PPllPPllPPllPPllPPll其中的角為相電壓與相電流之間的相位差5.對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載的瞬時(shí)功率是不隨時(shí)間變化的，等于平均功率P。是三相制的優(yōu)點(diǎn)之一。例題：對(duì)稱(chēng)三相交流電路如圖所示，已知電流表在正常工作時(shí)的讀數(shù)為52A，電壓表的讀數(shù)為380V，求：(1)正常工作時(shí)的相電流I；p(2)U相線(xiàn)斷路時(shí)的相電流I、I、I.UVVWWUI解：1)I=1=30Ap3U2)I=1I=I=U1=15AUVWU2|Z|磁化曲線(xiàn)近似于一條直線(xiàn)。第四章磁路和交流鐵心線(xiàn)圈電路第一節(jié)磁路及其主要物理量一.磁路的概念為了得到較強(qiáng)的磁場(chǎng)并有效應(yīng)用，常采用導(dǎo)磁率較好的鐵磁材料做成一定形狀的鐵心，而將線(xiàn)圈繞在鐵心上。當(dāng)線(xiàn)圈中通過(guò)電流時(shí)，鐵心即被磁化，所以線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁通主要集中在由鐵心構(gòu)成的閉合路徑內(nèi)，這種磁通集中通過(guò)的路徑稱(chēng)為磁路。由于鐵心材料的導(dǎo)磁性能比空氣好得多，勵(lì)磁線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁通絕大部分集中在鐵心里，磁通的路徑由鐵二.磁路的基本物理量1.磁感應(yīng)強(qiáng)度B定義：表示磁場(chǎng)內(nèi)某點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)弱及方向的物理量。矢量：方向和磁力線(xiàn)切線(xiàn)方向一致。磁通Φ，單位：韋伯，Wb3.磁導(dǎo)率表示物質(zhì)導(dǎo)磁性能的物理量。00r0r04.磁場(chǎng)強(qiáng)度H三,鐵磁材料根據(jù)導(dǎo)磁性能的好壞，物質(zhì)分為兩大類(lèi)：一類(lèi)稱(chēng)為鐵磁材料，如鐵、鋼、鈷、鎳等；另一類(lèi)稱(chēng)為非鐵磁在外磁場(chǎng)作用下，其內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度會(huì)大大增強(qiáng)，相對(duì)磁導(dǎo)率可達(dá)幾百甚至幾萬(wàn)。在外磁場(chǎng)作用下，磁感應(yīng)強(qiáng)度會(huì)大大增強(qiáng)，是因?yàn)榇嬖诖呕F(xiàn)象：鐵磁材料內(nèi)部存在著磁疇，在無(wú)外磁場(chǎng)作用下，磁疇的排列無(wú)規(guī)則，不顯磁性；在一定強(qiáng)度的外磁場(chǎng)作用下，這些磁疇將順著外磁場(chǎng)方向趨向規(guī)則的排列，產(chǎn)生一個(gè)附加磁場(chǎng)，使鐵磁材料內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度大大增強(qiáng)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為磁化。2.磁飽和性一定磁飽和現(xiàn)象。磁性物質(zhì)的磁導(dǎo)率磁性物質(zhì)的磁導(dǎo)率>>，并且不是常數(shù)，由=B/H0的關(guān)系一般用實(shí)驗(yàn)得到的曲線(xiàn)來(lái)表示，稱(chēng)為B—H曲線(xiàn)或3.磁滯性磁性物質(zhì)都具有保留其磁性的傾向，因而B(niǎo)的變化總是滯后于H的變化，這種現(xiàn)象稱(chēng)為磁滯現(xiàn)象。當(dāng)變化的關(guān)系如下圖所示。這種表示B與H變化關(guān)系的閉合曲線(xiàn)稱(chēng)為磁滯回線(xiàn)。rH——矯頑磁力C鐵磁材料按照磁性能可以分為軟磁材料、硬磁材料、矩磁材料。軟磁材料的剩磁和矯頑力較小，磁滯回線(xiàn)形狀較窄，但磁化曲線(xiàn)陡峭，易磁化又易退磁。用于有交變磁場(chǎng)的場(chǎng)合，如制造變壓器、電動(dòng)機(jī)中的鐵心。常見(jiàn)材料有純鐵、硅鋼等。硬磁材料的剩磁和矯頑力較大，磁滯回線(xiàn)形狀較寬，適用于制作永久磁鐵，如揚(yáng)聲器、錄音機(jī)中的永久磁鐵。常見(jiàn)材料有碳鋼、鈷鋼等。矩磁材料磁滯回線(xiàn)形狀近似于矩形，剩磁較大，矯頑力較小，易于翻轉(zhuǎn)，常用作記憶元件和開(kāi)關(guān)元件。常見(jiàn)材料有鎂錳鐵氧體及某些鐵鎳合金等。四.磁路歐姆定律還與組成磁路的材料的磁導(dǎo)率成正比，即0===0===llRmmMMMM五.交流鐵心線(xiàn)圈電路交流磁路的勵(lì)磁線(xiàn)圈中通入交流電流，其特點(diǎn)為：電流產(chǎn)生影響。這時(shí)線(xiàn)圈電路與磁路已成為一個(gè)整體，必須結(jié)合在一起分析研究。所以這時(shí)的線(xiàn)圈電路被稱(chēng)(2)交流鐵心線(xiàn)圈電路中存在兩種功率損耗：銅損和鐵損。在線(xiàn)圈電阻產(chǎn)生的損耗稱(chēng)為銅損，交變磁通還在鐵心中產(chǎn)生損耗稱(chēng)為鐵損，鐵損包括磁滯損耗和渦流損耗。磁滯損耗：鐵磁材料交變磁化的磁滯現(xiàn)象產(chǎn)生的鐵損稱(chēng)為磁滯損耗。它是由鐵磁材料內(nèi)部磁疇反復(fù)轉(zhuǎn)向，磁疇間相互摩擦引起的鐵心發(fā)熱而造成的損耗。渦流損耗：感應(yīng)電流在垂直于磁通的鐵心平面內(nèi)圍繞磁力線(xiàn)呈漩渦狀，稱(chēng)為渦流，渦流使鐵心發(fā)熱，該功率損耗稱(chēng)為渦流損耗。2．電磁關(guān)系mUE=4.44fNmmNf一定時(shí)，在交流鐵心線(xiàn)圈電路中磁通的最大值近似與外加電壓有效值U成正。mmm第二節(jié)變壓器一.變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器由鐵心和繞組兩個(gè)基本部分組成。和電源相連的繞組與電源相連，稱(chēng)為原繞組；和負(fù)載相連的繞組，原邊或初級(jí)，副繞組也稱(chēng)為副邊后次級(jí)。二.變壓器的工作原理1.利用電磁感應(yīng)定律并通過(guò)磁路的耦合作用,把某一個(gè)數(shù)量級(jí)的交流電壓，變換成同頻率的另一個(gè)數(shù)量級(jí)的交流電壓的能量變換裝置。1112221212LZ'=K2ZLL在電子電路中，為了提高信號(hào)的傳輸功率，可以實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。例題：某交流信號(hào)源u=1202sin5000tV，內(nèi)阻R=8k，電動(dòng)式揚(yáng)聲器的電阻R=3.2．求：s0L(1)信號(hào)源與揚(yáng)聲器直接相連時(shí)的輸出功率；(2)用變壓器進(jìn)行阻抗匹配時(shí)變壓器的變化；(3)達(dá)到阻抗匹配時(shí)信號(hào)源輸出的最大功率。解：(1)P=(Us)2R=7.19104WR+RL0LR (2)K=0=50RL(3)P=(Us)K2R=0.45W0L三.變壓器的外特性122222122222的增加而稍有下降.變壓器的效率在傳輸電能過(guò)程中，一、二次繞組和鐵心都要消耗一部分功率，即銅損和鐵損，變壓器的效率指輸出功率p2和輸入功率p之比：1n=P2=P2100%PP+P+P12鐵銅1.額定電壓U和U1N2NU：原繞組正常工作電壓有效值。1NU：原繞組加U時(shí)，副繞組的開(kāi)路電壓。2N1N2.額定電流I和I1N2N變壓器長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，I，I指一次繞組、二次繞組允許通過(guò)的最大電流有效值。1N2N3.額定容量SN副繞組額定視在功率：S=UIN2N2N輸出功率取決于副繞組負(fù)載的大小和性質(zhì)，即和負(fù)載的功率因數(shù)有關(guān)。4.額定頻率：變壓器應(yīng)接入的電源頻率，六.變壓器繞組的同極性端fN變壓器繞組的同極性端是指各繞組電位瞬時(shí)極性相同的對(duì)應(yīng)端。也稱(chēng)為同名端。同名端用“●”標(biāo)出。對(duì)于繞向已知的兩個(gè)繞組，可以根據(jù)右手螺旋法則判別。如果電流在鐵心中所產(chǎn)生的磁通方向一致，這兩端同名端的串接連接法：應(yīng)把兩個(gè)繞組的一對(duì)異名端聯(lián)在一起。同名端的并接連接法：應(yīng)把兩個(gè)繞組的一對(duì)同名端聯(lián)在一起七、特殊變壓器1．自耦變壓器自耦變壓器在結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)是它只有一個(gè)繞組，在繞組的中間處有一個(gè)抽頭。使用注意事項(xiàng)：令兩側(cè)繞組不能對(duì)調(diào)使用。令輸出電流不允許大于額定電流。2．電流互感器電流互感器是一種專(zhuān)用互感器雙繞組變壓器。3.電流互感器不允許副繞組側(cè)開(kāi)路。第五章三相異步電動(dòng)機(jī)第一節(jié)構(gòu)造三相異步電動(dòng)機(jī)主要由兩部分組成：固定不變的部分，稱(chēng)為定子；旋轉(zhuǎn)部分，稱(chēng)為轉(zhuǎn)子。此外，還有端蓋、機(jī)座、軸承、風(fēng)扇等部件。三相異步電動(dòng)機(jī)的定子是由機(jī)座、定子鐵心、定子繞組和端蓋組成。定子鐵心是由沖有槽孔的硅鋼片疊置三相彼此獨(dú)立的繞組。三相繞組在空間上彼此相隔120o。三相繞組可以接成星型三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)軸和風(fēng)扇等組成。轉(zhuǎn)子繞組有籠型和繞線(xiàn)型兩種結(jié)構(gòu)?；\型轉(zhuǎn)子是由嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)的導(dǎo)電條組成，在轉(zhuǎn)子鐵心的兩端各用一個(gè)導(dǎo)電端環(huán)把所有的導(dǎo)電條連接起來(lái)。繞線(xiàn)型轉(zhuǎn)子的繞組和定子繞組相似。繞線(xiàn)型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，只應(yīng)用在對(duì)啟動(dòng)和調(diào)速有較高要求的場(chǎng)合。第二節(jié)工作原理一.三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理空間相差120o角的三相繞組，通入對(duì)稱(chēng)三相電流時(shí)，產(chǎn)生的磁場(chǎng)是一個(gè)有一對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),當(dāng)電流z當(dāng)定子每相中有兩個(gè)繞組串聯(lián),且每相繞組在空間相差60o時(shí),通入對(duì)稱(chēng)三相交流電后,也產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),但它是一個(gè)兩對(duì)磁極(四極)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。當(dāng)電流變化一周,旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間只轉(zhuǎn)了半周(180o空間則可以得到下式：60fn=1p旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間的旋轉(zhuǎn)方向是由電流相序決定的，若把定子繞組與三相電源相連的三根導(dǎo)線(xiàn)中的任意兩旋轉(zhuǎn)方向可以人為控制。產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，進(jìn)而產(chǎn)生感應(yīng)電流，而通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到磁場(chǎng)力的作用，進(jìn)而對(duì)轉(zhuǎn)軸形成電磁轉(zhuǎn)矩，電磁感應(yīng)電流又引起轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。綜上所述，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速一定小于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，這也是“異步”電動(dòng)機(jī)名稱(chēng)的由來(lái)，此外，由于轉(zhuǎn)子nn之差稱(chēng)為轉(zhuǎn)速差，轉(zhuǎn)速差與同步轉(zhuǎn)速的比值稱(chēng)為轉(zhuǎn)差率，用s表示。第三節(jié)定子電路與轉(zhuǎn)子電路令外加電壓不變時(shí)，定子電路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)基本不變，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每極磁通基本不變。令轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)有效值、頻率隨轉(zhuǎn)差率增大而減小令轉(zhuǎn)子電路的電流隨轉(zhuǎn)差率增大而增大，功率因數(shù)隨轉(zhuǎn)差率增大而減小第四節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的特性一．機(jī)械特性電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，如圖所示。ST1.穩(wěn)定區(qū)和不穩(wěn)定區(qū)時(shí),具有自適應(yīng)能力。例如,原來(lái)在額定負(fù)載穩(wěn)定運(yùn)行(工作于穩(wěn)定區(qū)),電動(dòng)機(jī)工作在不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)時(shí),若負(fù)載轉(zhuǎn)矩增，若負(fù)載轉(zhuǎn)矩減小，則會(huì)進(jìn)入穩(wěn)定區(qū)。2.額定轉(zhuǎn)矩TN額定轉(zhuǎn)矩是電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行狀態(tài)下的電磁轉(zhuǎn)矩。PT=9550NNnPN單位是kW，nN單位是(r/miNn)。允許短時(shí)間過(guò)載運(yùn)行。3.最大轉(zhuǎn)矩Tmax在一定的電源電壓下，電動(dòng)機(jī)所能提供的最大轉(zhuǎn)矩。是穩(wěn)定區(qū)和不穩(wěn)定區(qū)的分界點(diǎn)。NTm的大小表明了電動(dòng)機(jī)所能驅(qū)動(dòng)的最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩，即電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力，它比T大得多，通常用過(guò)載系數(shù)NmaxNmaxN令電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行期間，電源電壓降低，轉(zhuǎn)速降低，導(dǎo)致電流增加，電動(dòng)機(jī)過(guò)熱，甚至堵轉(zhuǎn)。令外加電壓不變，繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)可以采用加大轉(zhuǎn)子電路電阻的辦法來(lái)增大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。第五節(jié)起動(dòng)與制動(dòng)一.起動(dòng)在起動(dòng)時(shí)把電動(dòng)機(jī)的定子繞組直接接入電網(wǎng)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小；起動(dòng)電流大，比額定值大4~7倍；影響同一電網(wǎng)上其它負(fù)載的正常工作。令Y-轉(zhuǎn)換起動(dòng)電動(dòng)機(jī)利用自耦變壓器降低啟動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)繞組的端電壓繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)繞線(xiàn)式電動(dòng)機(jī)起動(dòng)可在轉(zhuǎn)子繞組中串電阻，減小起動(dòng)電流。啟動(dòng)后，逐漸減小電阻，使其正常運(yùn)行。制動(dòng)分機(jī)械制動(dòng)和電器制動(dòng)。機(jī)械制動(dòng)通常利用電磁鐵制成的電磁制動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。電器制動(dòng)包括以下方式：令能耗制動(dòng)加直流電源。令反接制動(dòng)第六節(jié)額定值NNNN下運(yùn)行時(shí)定子繞組上應(yīng)加的線(xiàn)電壓，單位為V或KV。N3.額定電流I：電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，定子繞組的線(xiàn)電流，單位為A或KA。N例題：一臺(tái)四極三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)如下：求：(1)額定轉(zhuǎn)差率S；NN(3)起動(dòng)電流I；Nn1PNnNP (3)I=2N=29.8AN3UcosnNstN1(4)I'=I=59.6Ast3st第七節(jié)選擇1.額定功率的選擇2.類(lèi)型的選擇籠型：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，若沒(méi)有特殊要求，盡可能選用；如水泵、壓縮機(jī)等。繞線(xiàn)型：?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)矩大，啟動(dòng)電流小，可在一定范圍內(nèi)調(diào)速，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較高。如起重機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)、軋開(kāi)啟式：無(wú)特殊防護(hù)裝置，散熱好，適用于干燥無(wú)灰塵的場(chǎng)所。防護(hù)式：有通風(fēng)孔，可防雨、放濺、防止雜物掉入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部。適用于較干燥灰塵不多的場(chǎng)所。殼嚴(yán)密封閉，適用于多塵、潮濕、或含有酸性氣體的場(chǎng)所。于有爆炸性氣體的場(chǎng)所。如在化工企業(yè)、礦井。3.額定電壓的選擇4.額定轉(zhuǎn)速的選擇接觸器是利用電磁力來(lái)接通和斷開(kāi)大電流電路的一種自動(dòng)控制電器，它常用在控制電動(dòng)機(jī)的主電路上接觸器是利用電磁力來(lái)接通和斷開(kāi)大電流電路的一種自動(dòng)控制電器，它常用在控制電動(dòng)機(jī)的主電路上。第六章三相異步電動(dòng)機(jī)的繼電接觸器控制線(xiàn)路第一節(jié)常用控制電器一．按鈕通常用來(lái)短時(shí)間接通或斷開(kāi)控制電路的手動(dòng)電器。當(dāng)按下按鈕帽時(shí),常閉觸頭先斷開(kāi),常開(kāi)觸頭后閉合。表示符號(hào)：二．交流接觸器中間繼電器的結(jié)構(gòu)和交流接觸器基本相同，只是電磁系統(tǒng)小些，觸頭個(gè)數(shù)多些，沒(méi)有主、輔觸頭之分。熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)而動(dòng)作的電器，它是用來(lái)保護(hù)電動(dòng)機(jī)使之免受長(zhǎng)期過(guò)載的危害。RR五.時(shí)間繼電器通電延時(shí)型時(shí)間繼電器、斷電延時(shí)型時(shí)間繼電器。六.行程開(kāi)關(guān)行程開(kāi)關(guān)是利用運(yùn)動(dòng)部件的撞擊來(lái)閉合和切斷控制電路的。七.組合開(kāi)關(guān)組合開(kāi)關(guān)也稱(chēng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，組合開(kāi)關(guān)有單極、雙極、三極和四極幾種。八.熔斷器熔斷器俗稱(chēng)保險(xiǎn)絲，是進(jìn)行短路保護(hù)的電器。當(dāng)電路發(fā)生短路，負(fù)載電流超過(guò)額定電流許多倍時(shí)，熔體立即熔斷，保護(hù)電路及用電設(shè)備熔斷，保護(hù)電路及用電設(shè)備不遭損壞。第二節(jié)起?？刂凭€(xiàn)路連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)控制功能：控制電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作。RR按SB1→KM線(xiàn)圈得電→KM主觸頭閉合→M運(yùn)轉(zhuǎn)→KM輔助觸頭閉合→自鎖按SB2→KM線(xiàn)圈失電→KM主觸頭恢復(fù)→M停轉(zhuǎn)→KM輔助觸頭恢復(fù)—失去自鎖第三節(jié)正、反轉(zhuǎn)控制線(xiàn)路一．接觸器互鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路RR按SB1→KM1線(xiàn)圈得電→KM1觸頭動(dòng)作→M正轉(zhuǎn)；按SB3→KM1線(xiàn)圈失電→KM1觸頭恢復(fù)→M停轉(zhuǎn)；按SB2→KM2線(xiàn)圈得電→KM2觸頭動(dòng)作→M反轉(zhuǎn)；KM1、KM2常閉觸頭——互鎖：防止KM1`KM2同時(shí)得電造成電源短路二．復(fù)合互鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路RR第四節(jié)行程控制線(xiàn)路將行程開(kāi)關(guān)安裝在機(jī)床兩側(cè)，將撞塊裝在工作臺(tái)上。RRMMQ頭斷開(kāi)→KM1線(xiàn)圈失電,M停轉(zhuǎn);→SQ2常開(kāi)觸頭閉合→KM2線(xiàn)圈得電,M自行起動(dòng)反轉(zhuǎn)第五節(jié)時(shí)間控制線(xiàn)路利用時(shí)間繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間的控制。Y路RRSBKMMY動(dòng)；→KT得電→KT常閉觸頭延時(shí)打開(kāi)→KM1失電→“Y”形接法斷開(kāi)→KM2得電→M以“”形接法正常運(yùn)轉(zhuǎn)例題：圖為異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)控制電路，試回答：(1)電路中哪些元件實(shí)現(xiàn)了短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)和失壓保護(hù)；2(3)若使電路具有自動(dòng)住復(fù)運(yùn)動(dòng)功能，應(yīng)如何修改電路(在原圖中修改)；(4)用圓圈標(biāo)出圖中互鎖觸頭。R解：(1)短路保護(hù)——熔斷器FU過(guò)載保護(hù)——熱繼電路KR失壓保護(hù)——接觸器KM、KMFR(2)按下SB線(xiàn)圈KM得電工作臺(tái)向右運(yùn)動(dòng)到a點(diǎn)后，常閉觸頭SQ斷開(kāi)，線(xiàn)圈KM失電，工作2FFF(3)如下圖。(4)如下圖。R第七章電工測(cè)量第一節(jié)直讀式電工測(cè)量?jī)x表主要由驅(qū)動(dòng)裝置、反作用裝置、阻尼裝置構(gòu)成。1.磁電儀表準(zhǔn)確度高，刻度均勻，適用直流電壓、電流測(cè)量?？潭炔痪鶆颍梢詼y(cè)量直流量、交流量。測(cè)量直流量、交流量，準(zhǔn)確度比電磁儀表高；刻度不均勻、成本高。第二節(jié)電壓、電流的測(cè)量一般使用磁電系儀表；表頭與負(fù)載并聯(lián)；通過(guò)串聯(lián)電阻擴(kuò)大量程一般使用電磁系儀表；高電壓，可以利用互感器降壓后再測(cè)量。一般使用磁電系儀表；表頭與負(fù)載串聯(lián)；通過(guò)并聯(lián)分流電阻擴(kuò)大量程一般使用電磁系儀表，精密測(cè)量，使用電動(dòng)儀表；可以利用互感器的電流變換作用擴(kuò)大量程第八章安全用電一．觸電的方式2.供電系統(tǒng)中性點(diǎn)接地的單相觸電：觸及一相帶電體，觸電電壓一般是220V；3.跨步電壓觸電：人在接地點(diǎn)附件，有兩腳之間的跨步電壓引起的觸電事故。二．使用安全電壓，要符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。三．絕緣保護(hù)的方法：外殼絕緣、場(chǎng)地絕緣、變壓器隔離。四．保護(hù)接地和保護(hù)接零1.為了防止設(shè)備絕緣損壞造成觸電，將設(shè)備金屬外殼通過(guò)導(dǎo)體和接地極與大地可靠聯(lián)接，稱(chēng)為保護(hù)接地。2.為了防止設(shè)備絕緣損壞造成觸電，將設(shè)備金屬外殼與變壓器中性點(diǎn)引出的零線(xiàn)聯(lián)接，稱(chēng)為保護(hù)接零。第四節(jié)半導(dǎo)體三極管第九章半導(dǎo)體二極管和三極管第一節(jié)半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)一.基本概念1.本征半導(dǎo)體：硅(或鍺)經(jīng)過(guò)高度提純和拉單晶處理后制成的半導(dǎo)體。2.本征半導(dǎo)體在熱激發(fā)下成對(duì)產(chǎn)生電子、空穴對(duì)。3.由空穴定向移動(dòng)形成的導(dǎo)電現(xiàn)象稱(chēng)為空穴導(dǎo)電?？昭▽?dǎo)電的實(shí)質(zhì)是共價(jià)鍵中的束縛電子依次填補(bǔ)空穴形4.半導(dǎo)體是靠電子和空穴的移動(dòng)來(lái)導(dǎo)電的。電子、空穴統(tǒng)稱(chēng)為載流子5.在本征半導(dǎo)體中摻入少量的其他元素,就成為雜質(zhì)半導(dǎo)體。雜質(zhì)半導(dǎo)體有N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體。6.在硅或鍺的晶體中入少量的三價(jià)元素,如硼,則形成P型半導(dǎo)體。P是多數(shù)載流子,電子是少數(shù)載流子。N。1.擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)：載流子從濃度高的地方向濃度低的地方運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。由擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電流稱(chēng)為擴(kuò)漂移運(yùn)動(dòng)：載流子在電場(chǎng)作用下形成的定向運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)為漂移運(yùn)動(dòng)。由漂移運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電流稱(chēng)為漂移電流。2.少子做漂移運(yùn)動(dòng)，多子做擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，只有當(dāng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與漂移運(yùn)動(dòng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，空間電荷區(qū)的寬度和大而增大。與反偏電壓無(wú)關(guān)，稱(chēng)為反響飽和電流。第二節(jié)半導(dǎo)體二極管PN結(jié)面積小，允許通過(guò)的電流小，適用于小電流整流和高頻工作。面接觸型剛結(jié)面積大，允許流過(guò)較大的.正向特性：.反向特性.反向擊穿最大整流電流IOM：二極管長(zhǎng)期運(yùn)行，允許通過(guò)的最大正向平均電流。RWM反向峰值電流I：管子加反向峰值電壓，未擊穿時(shí)的反向電流最高反向工作電壓RWM反向峰值電流I：管子加反向峰值電壓，未擊穿時(shí)的反向電流RM4.理想二極管二極管正向?qū)〞r(shí)壓降為零，截止時(shí)反向電流為零。稱(chēng)為理想二極管。第三節(jié)穩(wěn)壓管流范圍內(nèi)，端電壓幾乎不變，表現(xiàn)出穩(wěn)壓特性。穩(wěn)定電壓UZZZMAX最小穩(wěn)定電流ZZMAX最大穩(wěn)定電流IZMAX最大允許耗散功率PZMAX第二節(jié)放大電路的靜態(tài)分析.結(jié)構(gòu)三個(gè)區(qū)：基區(qū)，集電區(qū)，發(fā)射區(qū)。形成兩個(gè)結(jié)：基區(qū)和集電區(qū)形成集電結(jié)，發(fā)射區(qū)和基區(qū)形成發(fā)射結(jié)?；鶇^(qū)，摻雜濃度低且很?。话l(fā)射區(qū)，濃度最高；集電區(qū)，集電結(jié)面積很大(一).晶體管工作在放大狀態(tài)的必要條件，集電結(jié)反偏。NPN管工作在放大狀態(tài)的必要條件是U>U>UCBEPNP管工作在放大狀態(tài)的必要條件是U>U>UEBC(二).晶體管中載流子的傳輸過(guò)程(NPN)區(qū)注入電子2、電子在基區(qū)中的擴(kuò)散與復(fù)合3、擴(kuò)散到集電極的電子被集電區(qū)收集注意：上述過(guò)程的前提是發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏三.輸出特性曲線(xiàn)截止區(qū)：發(fā)射結(jié)電壓小于開(kāi)啟電壓且集電結(jié)反偏，此時(shí)IB=0，而iC≤ICEO。放大區(qū)：發(fā)射結(jié)正向偏置且集電結(jié)反向偏置，此時(shí)iC僅僅由IB決定，且滿(mǎn)足：iC=IBUCB2．極間反向電流(1)ICBO表示發(fā)射極開(kāi)路時(shí)，集電極與基極間的反向電流。(2)ICEO表示基極開(kāi)路時(shí)，集電極與發(fā)射極間的反向電流。3.最大集電極耗散功率PCM決定于管子的溫升，不能超過(guò)。4、最大集電極允許電流ICMM5、極間反向擊穿電壓U(BR)CEO (基極開(kāi)路時(shí)集電極-發(fā)射極的反向擊穿電壓)。第十章基本放大電路第一節(jié)共射極基本放大電路的組成1.放大電路中存在能夠控制能量的元件(稱(chēng)為有源元件)BJT、FET。Rc換為電壓變化量一．基本概念2.靜態(tài)分析是要確定在無(wú)交流信號(hào)輸入時(shí)的基極電流、集電極電流、集電極到發(fā)射極的電壓。4.在直流電源作用下直流電流流經(jīng)的通路，也就是靜態(tài)電流流經(jīng)的通路。對(duì)于直流通路，電容視為開(kāi)路。5.“先靜態(tài),后動(dòng)態(tài)”是分析放大電路的原則二．靜態(tài)工作點(diǎn)計(jì)算.BQRbI=I=2.2mAU=VIR=5.4VCEQCCCQC三．圖解分析法第三節(jié)放大電路的動(dòng)態(tài)分析一．放大電路的失真(共發(fā)射組態(tài))工作點(diǎn)Q低出現(xiàn)截止失真(ib底部失真uo頂部失真)解決方法:減小Rb。工作點(diǎn)Q高出現(xiàn)飽和失真(ic頂部失真uo底部失真)增大Rb(減小IBQ)。二．三極管微變等效模型beI。計(jì)算該電路的動(dòng)態(tài)參數(shù)(Au、Ri、Ro)。微變等效電路為beIR=R//RL'CL?U ?UAL'=o=一AL'ruriRR=i=R//rriIbbebeiR=Roc第四節(jié)靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定1.環(huán)境溫度變化、電源電壓波動(dòng)、元件老化會(huì)引起晶體管參數(shù)的變化，造成電路靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定。中溫度影響最為重要。3.分壓式偏置電路第五節(jié)射極輸出器，但因具有電流放大作用，因此射極輸出器具有電流放大和功率放大作用。輸出電壓與輸入電壓同相，具有電壓跟隨作用輸入電阻高;輸出電阻低用途：用作多級(jí)放大電路的輸入級(jí)，以減輕信號(hào)源負(fù)擔(dān)(利用輸入電阻高的特性)；用作多級(jí)放大電路的輸出級(jí)，以提高放大電路的帶負(fù)載能力(利用輸出電阻低的特性)；作為兩個(gè)共發(fā)射極放大電路之間的中間緩沖級(jí)，以改善工作性能(利用其阻抗變換作用)。第六節(jié)具有電壓并聯(lián)負(fù)反饋的放大電路1.在電子電路中，將輸出量(輸出電壓或電流)的一部分或全部通過(guò)一定的電路形式作用到輸入回路，用來(lái)影響輸入量(輸入電壓或輸入電流)的措施。