電工作業(yè)安全技術(shù)培訓(xùn)

電工作業(yè)安全技術(shù)培訓(xùn)

電工基礎(chǔ)知識(shí)

電工作業(yè)安全技術(shù)培訓(xùn)

唐山科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院

深刻理解電流、電壓、電位、電動(dòng)勢電阻等物理量。

理解電路的組成及各部分的作用；

理解電路的狀態(tài)；理解電阻串并聯(lián)的特點(diǎn)。

深刻理解基爾霍夫兩定律。

電磁感應(yīng)產(chǎn)生的條件、方向判斷、大小的計(jì)算及依據(jù)。

理解交流電概念、表示方法；理解純負(fù)載電路的特點(diǎn)；理解提高功率因數(shù)的

意義及方法。

理解三相負(fù)載的連接方法及特點(diǎn)。

理解二極管、三極管、場效應(yīng)管的特性及參數(shù)。

第1章電工與電子基礎(chǔ)

第1章電工與電子基礎(chǔ)

1.1電的基本概念

1.2直流電路

1.3電磁感應(yīng)

1.4單相交流電路

1.5三相交流電路

1.6晶體管與晶閘管

1.1電的基本概念

一、物質(zhì)結(jié)構(gòu)

物質(zhì)

分子

原子

原子核

核外電子

質(zhì)子

中子

+1

氫原子

+13

鋁原子

當(dāng)物體由于某種原因使得核外電子數(shù)目增多或減少時(shí)，物體內(nèi)部的正

負(fù)電荷數(shù)量不再相等，顯示出帶電性來一一物體帶電。

1.1電路及其基本物理量

二、電流

1.定義：

電荷有規(guī)則的定向移動(dòng)。

2.大?。?/p>

用電流強(qiáng)度來衡量。

即：單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量。

電流的單位：

A（安培）、kA（千安）、mA（毫安）、

UA（微安）

3.電流方向：

正電荷運(yùn)動(dòng)的方向或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向（客觀存在）

4.電流種類：

交流和直流

1.1電路及其基本物理量

三、電壓

1.定義：

（又稱電位差）衡量電場力做功本領(lǐng)大小的物理量。

電場力把單位正電荷從一點(diǎn)移到另一點(diǎn)所做的功。

單位：

V（伏特）、kV（千伏）、mV（毫伏）

2方向：

實(shí)際方向：高電位低電位

1.1電路及其基本物理量

四、電位

1.定義：

：電場力把單位正電荷從一點(diǎn)移到參考點(diǎn)所做的功。

單位：

V（伏特）、kV（千伏）、mV（毫伏）

方向：無

（1）電位值是相對的，參考點(diǎn)選取的不同，電路中各點(diǎn)的電位也將隨之改變;

（2）電路中兩點(diǎn)間的電壓值是固定的，不會(huì)因參考點(diǎn)的不同而變，即與零

電位參考點(diǎn)的選取無關(guān)。

2.電位與電壓的異同：

1.1電路及其基本物理量

五、電動(dòng)勢

1.定義:

電源力把單位正電荷從極板經(jīng)電源內(nèi)部移到“+”極板所做的功。

2.大?。?/p>

單位：

伏特（同電壓）

3.方向：

實(shí)際方向（低電位高電位）

參考方向（任選）

1.1電路及其基本物理量

六、電阻

RY型金屬氧化膜電阻器

廣泛應(yīng)用于彩色電視機(jī)，計(jì)算機(jī)顯示器、新電源和其他家用電器等高溫

條件下要求穩(wěn)定性高的電路中

特點(diǎn)：小型、優(yōu)質(zhì)、阻燃、低噪音、質(zhì)量一致、長期穩(wěn)定

RX27/RY27瓷殼型水泥固定電阻器

特點(diǎn)：高可靠性、耐高溫、耐電脈沖擊、抗浪涌能力強(qiáng)、阻燃性好。

RX21涂覆型線繞固定電阻器

特點(diǎn)：高可靠性、功率范圍大、耐潮濕、絕緣性好、抗浪涌能力強(qiáng)、阻燃性

好。

1.1電路及其基本物理量

六、電阻

1.定義：

導(dǎo)體對電流的阻礙作用。

2.大?。?/p>

----電阻定律。

單位：

歐姆(。)，

千歐(KQ),

兆歐(MQ),

1.電路：由電氣器件或設(shè)備，按一定方式連接起來，完成能量的傳輸、

轉(zhuǎn)換或信息的處理、傳遞。

1.2直流電路

一、電路

2.組成：電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)。

220V

開關(guān)S

鎮(zhèn)流器L

啟輝器Q

日光燈管R

日光燈實(shí)際電路

電容器C

外電路

內(nèi)電路

1.2直流電路

一、電路

Q0

Q1

Q2

Q3

C1

ID

FFO

CP

Cl

ID

FF1

Cl

ID

FF2

Cl

ID

FF3

Di

0

0

0

0

OOOO1O11

1

0

0

0

0000011

1

1

0

0

000001

0

1

1

0

00001

1

0

1

1

0000

0

1

0

1

000

0

0

1

0

00

0

0

0

1

0

0

0

0

0

3.電路的主要功能

（1）進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換、傳輸和分配

⑵實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞、存儲(chǔ)和處理

強(qiáng)電

弱電

1.2直流電路

二、電路的歐姆定律

U=RI

U=-RI

注意：用歐姆定律列方程時(shí)，一定要在圖中標(biāo)明參考方向！

還可表示為：I=GUG表示傳導(dǎo)電流的能力，單位：S（西門子）

1.2直流電路

三、電路的功與能

電場力在單位時(shí)間內(nèi)所做的功稱為電功率，簡稱功率。

功率的單位：W（瓦）、kW（千瓦）

1.電功率

2.電能：

P>O,即W>O,說明元件吸收功率（能量）；否則釋放。

有220V,100W燈泡一個(gè)，其燈絲電阻是多少？每天用5h,一

個(gè)月（按30天計(jì)算）消耗的電能是多少度？

解：燈泡燈絲電阻為：

1.2直流電路

三、電路的功與能

例：

一個(gè)月消耗的電能為：

1.2直流電路

三、電路的功與能

電流的熱效應(yīng)：

3.焦耳一楞次定律

如果電阻元件把接受的電能轉(zhuǎn)換成熱能，則從to到t時(shí)間內(nèi)。電

阻元件的熱（量）Q,也就是這段時(shí)間內(nèi)接受的電能W為：

焦耳

卡

1.2直流電路

三、電路的功與能

4.電阻的串聯(lián)電路

兩個(gè)電阻首尾相聯(lián)，各電阻流過同一電流的連接方式，稱為電阻的串聯(lián)。

（1）串聯(lián)的各電阻的電流相等，即：

（3）串聯(lián)電路的總電阻等于各電阻的阻值之和.

（2）串聯(lián)電路的總電壓等于各電阻的電壓之和。

（4）串聯(lián)電路中各電阻的電壓與其阻值成正比：即

1.2直流電路

三、電路的功與能

4.電阻的串聯(lián)電路

應(yīng)用：

⑴分壓；⑵限流⑶開關(guān)

例:兩只額定電壓都為220V的白熾燈，額定功率分別為100W和15W,串聯(lián)

在照明電路中。求兩燈實(shí)際的功率比為多少？

［解］額定功率為100W、額定電壓為220V的白熾燈的電阻為：

15W、220V的白熾燈的電阻為:

由于串聯(lián)，所以，串聯(lián)后的等效電阻為：

通過兩燈的電流

R1的功率為：

R2的功率為：

1.2直流電路

三、電路的功與能

5.電阻的并聯(lián)電路

(a)(b)

兩個(gè)二端電阻首尾分別相聯(lián)，各電阻處于同一電壓下的連接方式，

稱為電阻的并聯(lián)。

(1)并聯(lián)的各電阻的電壓相等，即：

(2)并聯(lián)電路的總電流等于各電阻的電流之和

(3)并聯(lián)電路的總電導(dǎo)等于各電阻的電導(dǎo)之和，即：

(4)并聯(lián)電路的各電阻的電流與其阻值成反比

1.2直流電路

三、電路的功與能

5.電阻的并聯(lián)電路

例：兩只額定電壓都為220V的白熾燈，電阻值分別為484Q和3226.7

Q,并聯(lián)在照明電路中。求兩燈實(shí)際的功率比為多少？

［解］因?yàn)閮蓚€(gè)燈泡在電路中并聯(lián)，有：

1.2直流電路

三、電路的功與能

5.電阻的并聯(lián)電路

例：在圖（a）中，求

A、B端口的總電阻。

［解］

四、基爾霍夫定律

支路：通以相同的電流無分支的一段電路叫支路。

節(jié)點(diǎn)：三條或三條以上支路的連接點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。

回路：電路中任一閉合路徑稱為回路。

網(wǎng)孔：不含交叉支路的回路稱為網(wǎng)孔。

3條支路

2個(gè)節(jié)點(diǎn)

3個(gè)回路

2個(gè)網(wǎng)孔

1.有關(guān)電路結(jié)構(gòu)的一些名詞

1.2直流電路

四、基爾霍夫定律

1.有關(guān)電路結(jié)構(gòu)的一些名詞

支路：ab、ad、……（共6條）

回路:abda、bcdb……（共7個(gè)）

節(jié)點(diǎn)：a、b、c、d供4個(gè)）

13

E4

E3

+

R3

R6

+

R4

R5

RI

R2

a

b

c

d

II

12

15

16

14

網(wǎng)孔：abdca^bcda….（共3個(gè)）

練習(xí)：試判斷下列電路圖有幾條支路?幾個(gè)結(jié)點(diǎn)？幾個(gè)回路?幾個(gè)網(wǎng)孔?

1.2直流電路

四、基爾霍夫定律

2.基爾霍夫定律

⑴基爾霍夫電流定律

（KCL）

內(nèi)容為:對于電路中任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)，在任一瞬間流入節(jié)點(diǎn)的電流等于由節(jié)

點(diǎn)流出的電流?；蛘哒f，在任一瞬間流入（或流出）該節(jié)點(diǎn)的電流的代數(shù)和恒為0。

或

定律的依據(jù)：電流連續(xù)性原理

電荷守恒法則

II

12

13

14

例

成,

（基爾霍夫第一定律）

1.2直流電路

四、基爾霍夫定律

2.基爾霍夫定律

⑵基爾霍夫電壓定律

（KVL）

（基爾霍夫第二定律）

內(nèi)容為:對于電路中的任一回路,在任一瞬時(shí),沿任意循行方向轉(zhuǎn)一周，各

段電壓的代數(shù)和為0o

例如：回路a-d-c-a

電位升

電位降

電位降

電位升

基爾霍夫電壓定律（另敘）

對于電路中的任一回路,在任一瞬時(shí),沿任意循行方向轉(zhuǎn)一周，所有電位升高

恒等于電位降落。

任一回路，任一瞬時(shí)，沿任意循行方向轉(zhuǎn)一周，電阻上的電壓和恒等于電源

電動(dòng)勢和。

13

E4

E3

+

R3

R6

+

R4

R5

R1

R2

a

b

c

d

II

12

15

16

14

1.2直流電路

四、基爾霍夫定律

例：

對網(wǎng)孔abda：

對網(wǎng)孔acba：

對網(wǎng)孔bcdb：

16R6-13R3+11R1=0

12R2-14R4-16R6=0

14R4+13R3=E

對回路adbca,沿逆時(shí)針方向循行：

-IlR1+13R3+14R4-12R2=0

應(yīng)用??IR=??E列方程

對回路cade,沿逆時(shí)針方向循行：

-12R2-IlRI=-E

R6

a

d

b

c

E

R3

R4

RL

R2

12

14

16

II

13

I

1.2直流電路

四、基爾霍夫定律

例3：

求圖示電路中R3的端電壓U3和功率。

已知：

解：選定電流H、12、13的參

考方向如圖。

對于B節(jié)點(diǎn)，根據(jù)KCL有：

Il+I2-I3-IS=0

因?yàn)镽I、R2為并聯(lián)關(guān)系，有：

U2=I1R1=I2R2

選定回路1的繞行方向及U2的參考方向如圖，對回路1根據(jù)KVL得到

I2R2+I3R3=US

II

12

13

U3=30I3=-30V

P3=I3U3=30W（吸收功率）

解得：I3=-1A

1.2直流電路

1.3電磁感應(yīng)

一、直導(dǎo)體產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢

產(chǎn)生感生電動(dòng)勢的條件：

導(dǎo)體作切割磁力線的運(yùn)動(dòng)。

感生電動(dòng)勢的大小：

垂直切割時(shí)，感生電勢達(dá)到最大值：

感生電動(dòng)勢的方向：

右手定則判斷

即：平伸右手，拇指與四指垂直，磁力線穿過手心，拇指指向運(yùn)動(dòng)方向,

其余四指為感生電動(dòng)勢的方向。

1.3電磁感應(yīng)

二、閉合線圈中的感生電動(dòng)勢

產(chǎn)生感生電動(dòng)勢的條件：

線圈中的磁通量發(fā)生變化。

閉合線圈中感生電動(dòng)勢的方向判斷:

楞次定律。

楞次定律：感生磁場總是阻礙原磁場的變化。

用楞次定律判斷感生磁場的步驟：

⑴首先判斷原磁通的方向及其變化趨勢；

⑵根據(jù)感生電流的磁場方向永遠(yuǎn)和原磁通變化趨勢相反的原則確定感生電

流的磁場方向；

⑶根據(jù)感生電流磁場的方向，用安培定則判斷出感生電流的方向。

1.3電磁感應(yīng)

三、法拉第電磁感應(yīng)定律

計(jì)算感生電動(dòng)勢的大小

四、自感

由于流過線圈本身的電流發(fā)生變化而引起的電磁感應(yīng)。

電感量：線圈中每通過單位電流所產(chǎn)生的自感磁通數(shù)稱作自感系數(shù)，

也稱電感量，簡稱電感。

自感電動(dòng)勢的方向是：流過線圈的外電流i增大時(shí)，感生電流iL的

方向與i的方向相反；反之相同。

渦流是電磁感應(yīng)的另一種特殊形式。

1.3電磁感應(yīng)

五、互感

由一個(gè)線圈中的電流發(fā)生變化在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生的電磁感應(yīng)叫互

感現(xiàn)象，簡稱互感。由互感產(chǎn)生的電動(dòng)勢稱互感電動(dòng)勢。

互感電動(dòng)勢的大?。赫扔诹硪粋€(gè)線圈中電流的變化率（較復(fù)雜）。

當(dāng)?shù)谝粋€(gè)線圈的磁通全部穿過第二個(gè)線圈時(shí)，互感電動(dòng)勢最大；當(dāng)兩

個(gè)線圈互相垂直時(shí)，互感電動(dòng)勢最小。

互感的應(yīng)用：變壓器、電動(dòng)機(jī)等。

互感的危害：電子線路中，若線圈的位置安放不當(dāng)，各線圈產(chǎn)生的磁

場會(huì)相互干擾，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使整個(gè)電路無法正常工作（解決辦法：線圈的間距拉大

或?qū)蓚€(gè)線圈垂直安放，有時(shí)還進(jìn)行磁屏蔽）。

1.4單相交流電路

一、交流電概念

L交流電概念

⑴交流電：大小和方向都周期性變化、在一個(gè)周期上的平均值為零。

正弦交流電：按正弦規(guī)律變化的交流電。

T

u

t

1.4單相交流電路

一、交流電概念

2.正弦交流電動(dòng)勢的產(chǎn)生

交流發(fā)電機(jī)的工作原理.swf

a

b

c

d

K

L

A

B

a

b

c

d

K

L

B

A

a

b

c

d

k

L

A

B

a

b

c

d

k

L

A

B

a

b

c

d

k

A

B

L

0

e

??t

Em

1.4單相交流電路

一、交流電概念

2.正弦交流電動(dòng)勢的產(chǎn)生

線圈相對磁極作切割磁感線轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生感生電動(dòng)勢。

1.4單相交流電路

一、交流電概念

2.正弦交流電動(dòng)勢的產(chǎn)生

線圈相對磁極作切割磁感線轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生感生電動(dòng)勢。

1.4單相交流電路

一、交流電概念

3.正弦交流電的幾個(gè)基本物理量

瞬時(shí)值

最大值

初相位

最大值

角頻率

初相位

i=Imsin（3t+中）

角頻率

Im

0

i

3t

）

正弦交流電的三要素

正弦交流電表達(dá)式為：

⑴正弦交流電的三要素

1.4單相交流電路

一、交流電概念

3.正弦交流電的幾個(gè)基本物理量

⑴正弦交流電的三要素

周期T：變化一周所需要的時(shí)間（s）o

i

cot

頻率f：Is內(nèi)變化的周數(shù)（Hz）。

T

2n

角頻率3：正弦量1S內(nèi)變化的弧度數(shù)。

T

1

f=

2n

（rad/s）

T

①交流電的周期、頻率、角頻率（變化快慢）

3二2兀f

0

1.4單相交流電路

一、交流電概念

3.正弦交流電的幾個(gè)基本物理量

常見的頻率值

有線通信頻率：300~5000Hz；

無線通訊頻率：30kHz~3X104MHz

高頻加熱設(shè)備頻率：200kHz~300kHz。

中國和歐洲國家50Hz,美國、日本60Hz

各國電網(wǎng)頻率：

（例）我國和大多數(shù)國家的電力標(biāo)準(zhǔn)頻率是50Hz（工頻），試求其周期

和角頻率。

（解）

??=2??f=2??3.14??50=314rad/s

1.4單相交流電路

一、交流電概念

3.正弦交流電的幾個(gè)基本物理量

⑴正弦交流電的三要素

如果熱效應(yīng)相當(dāng)Wd=Wa則I是i的有效值。

I=

Im

V2

U=

Um

V2

E=

Em

V2

正弦電量的有效值：

R

I

R

i

Wd=RI2T

Wa=fRi2dt

T

0

e、i、u

Em>Im>Um

E、I、U

瞬時(shí)值

最大值

有效值

②瞬時(shí)值、最大值、有效值

(變化大小)

1.4單相交流電路

一、交流電概念

3.正弦交流電的幾個(gè)基本物理量

⑴正弦交流電的三要素

i=10sin(1000t+30°)A

u=311sin(314t—60°)V

相位：3t+巾

初相位：t=0時(shí)的相位

相位

初相位

③相位、初相位、相位差(變化進(jìn)程)

*i=30°,巾u=—60°

正弦量零值：負(fù)值向正值變化之間的零點(diǎn).若零點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn)左側(cè)，*>；0;

若零點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn)右側(cè)，

1.4單相交流電路

一、交流電概念

3.正弦交流電的幾個(gè)基本物理量

⑴正弦交流電的三要素

相位差：同頻率的正弦電量的初相位之差。

i=100sin(314t+30°)A

u=311sin(314t-60°)V

??=2u—Wi=-600-30°=-90°

1.4單相交流電路

二、正弦交流電的四種表示方法

1.解析法

用三角函數(shù)式表示正弦交流量的方法。

2.曲線法

用正弦曲線表示交流電的方法。

Im

0

i

3t

)

3

設(shè)正弦量：

若:有向線段長度=

G)

有向線段以速度按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)

則：該旋轉(zhuǎn)有向線段每一瞬時(shí)在縱軸上的投影即表示相應(yīng)時(shí)刻正弦量的瞬時(shí)

值。

有向線段與橫軸夾角=初相位

u0

X

0

0

1.4單相交流電路

3.旋轉(zhuǎn)矢量法

用一個(gè)在直角坐標(biāo)中繞原點(diǎn)作逆時(shí)針方向不斷旋轉(zhuǎn)的矢量來表示正

弦交流電的方法。

1.4單相交流電路

二、正弦交流電的四種表示方法

4.相量法

用復(fù)數(shù)表示正弦交流電的方法。

設(shè)正弦量：

相量表示：

相量的模=正弦量的有效值

相量輻角=正弦量的初相角

相量的模=正弦量的最大值

相量輻角=正弦量的初相角

成,

相量的兩種表示形式：

相量圖：把相量表示在復(fù)平面的圖形

相量式：

1.4單相交流電路

二、正弦交流電的四種表示方法

4.相量法

用復(fù)數(shù)表示正弦交流電的方法。

ul落后于u225°

解：（1）相量式

⑵相量圖

例：將ul、u2用相量表示，并判斷二者相位關(guān)系。

+1

+j

1.4單相交流電路

三、單一參數(shù)的交流電路

⑴電阻元件

1.純電阻電路

金屬導(dǎo)體：

線性電阻：

當(dāng)uR與i取關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)

1.4單相交流電路

三、單一參數(shù)的交流電路

1.純電阻電路

U

⑵電壓、電流的關(guān)系

a.頻率：同

c.大小關(guān)系：U=RI,Um=RIm

I

如：U=UZO°

則：I=IZO°

U=RI

1

0

i

u

+

u

R

i

b.相位：同

d.相量表示：

1.4單相交流電路

三、單一參數(shù)的交流電路

1.純電阻電路

b.平均功率(有功功率):

0

i、u>p

3t

p

=UI(l-cos2(ot)

Jpdt

P=

T

1

0

T

=UI(W)

a.瞬時(shí)功率：p=ui=Umsin3tImsin3t=(JmImsin23t

⑶功率關(guān)系

p20一—耗能元件。

1.4單相交流電路

三、單一參數(shù)的交流電路

2.純電感電路

a.頻率關(guān)系：同

b.數(shù)量關(guān)系：Um=3LImU=?LI

感抗：XL=3L83(Q)

U=XLI

c.相位關(guān)系：？？=4>u-ibi=90°

d.相量表示：

U=jXLI

⑴電壓、電流的關(guān)系

L

+

純電感電路

1.4單相交流電路

三、單一參數(shù)的交流電路

2.純電感電路

f.相量圖:

1

u

e.波形圖：

I

U

如I=INO°

則U=UZ90°

90°

wt

0

u

i

1.4單相交流電路

三、單一參數(shù)的交流電路

2.純電感電路

瞬時(shí)功率：

⑵功率關(guān)系

儲(chǔ)能

p<0

+

P>；o

u

i

+

u

u

i

+

u

i

+

+

P>O

p<0

放能

儲(chǔ)能

放能

p

o

i

u

o

P>0—電感儲(chǔ)存磁場能量

（電能f磁場能量）

p<0一電感釋放磁場能量

（磁場能量f電能）

b.平均功率（有功功率）：

L是非耗能元件

p=ui=UIsin23t

1.4單相交流電路

三、單一參數(shù)的交流電路

2.純電感電路

⑵功率關(guān)系

c.無功功率：

無功功率等于瞬時(shí)功率達(dá)到的最大值。

描述電感與電源之間的雙向能量交換，衡量能量交換的規(guī)模,

單位：乏爾

（var）

c.相位關(guān)系：？？=6u=-90°

d.相量表示：

1.4單相交流電路

三、單一參數(shù)的交流電路

3.純電容電路

⑴電壓、電流的關(guān)系

a.頻率關(guān)系：同頻率的正弦量；

b.大小關(guān)系：

13c

Um=

Im

13c

u=

I

u=-jXCI

I=j3CU

容抗：

13c

XC=

c

+

u

i

純電容電路

81/3

1.4單相交流電路

三、單一參數(shù)的交流電路

3.純電容電路

⑴電壓、電流的關(guān)系

f.相量圖：

e.波形圖：

i

u

U

I

如U=UN0°

則LIN90°

如I=IN0°

則U=UZ-90°

0

u

i

1.4單相交流電路

三、單一參數(shù)的交流電路

3.純電容電路

u

i

+

u

i

+

u

i

+

u

i

P>；o

充電

p<0

放電

+

P>；o

充電

p<O

放電

p

o

u

i

o

u,i

瞬時(shí)功率：

⑵功率關(guān)系

P>0—電容儲(chǔ)存電場能量

（電能一電場能量）

P<0—電容釋放電場能量

（電場能量一電能）

b.平均功率（有功功率）:

C是非耗能元件

p=ui=UIsin231

1.4單相交流電路

三、單一參數(shù)的交流電路

3.純電容電路

⑵功率關(guān)系

c.無功功率：

無功功率等于瞬時(shí)功率達(dá)到的最大值。

描述電容與電源之間的雙向能量交換，衡量能量交

換的規(guī)模。

單位：var

為了同電感電路的無功功率相比較，設(shè)

則：

1.4單相交流電路

四、電阻、電感、電容串聯(lián)電路

L

+

U

i

R

C

uC

uL

uR

+

+

1.電壓與電流間的關(guān)系

設(shè)：

則

U=UR+UL+UC=UR+UX

1.4單相交流電路

四、電阻、電感、電容串聯(lián)電路

2.電路的功率及功率因數(shù)

P

Q

S

視在功率

無功功率

有功功率

功率因數(shù)：有功功率與視在功率的比值

1.4單相交流電路

四、電阻、電感、電容串聯(lián)電路

2.電路的功率及功率因數(shù)

例:一臺(tái)單相電動(dòng)機(jī)由220V電源供電，電路中電流是11A,cos<1)=0.83,

試求電動(dòng)機(jī)的實(shí)在功率、有功功率和無功功率。

解：

視在功率為：

有功功率為：

無功功率為：

1.4單相交流電路

五、并聯(lián)電路與功率因數(shù)的提高

很多負(fù)載為感性的，如等日光燈電路、電動(dòng)機(jī)，無功功率多。

1.造成功率因數(shù)低的原因

2.提高功率因數(shù)的意義

⑵提高輸電效率

⑴提高負(fù)載對供電設(shè)備的利用率

3.提高功率因數(shù)的方法：并聯(lián)補(bǔ)償法

u

i

R

L

C

1.5三相交流電路

一、三相交流電

1.三相制

由三個(gè)幅值相等、頻率相同彼此之間相位互差120o的正弦電壓所組成

的供電相系統(tǒng)。

前面講的交流電路，實(shí)際是三相電路的一相，因而稱單相交流電路。

另一方面，三相電路也可看作按一定規(guī)律組成的復(fù)雜交流電路，因而前

面討論的交流電路的一般規(guī)律和計(jì)算方法，在此仍然適用。

1.5三相交流電路

一、三相交流電

2.三相制供電比單相制供電優(yōu)越

在發(fā)電方面：三相交流發(fā)電機(jī)比相同尺寸的單相交流發(fā)電機(jī)容量

大。

在輸電方面：如果以同樣電壓將同樣大小的功率輸送到同樣距離,

三相輸電線比單相輸電線節(jié)省材料。

在用電設(shè)備方面:三相交流電動(dòng)機(jī)比單相電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、

運(yùn)行特性好等等。

因而三相制是目前世界各國的主要供電方式。

1.5三相交流電路

一、三相交流電

3.三相交流電的產(chǎn)生

三相交流發(fā)電機(jī)

120°

UA

??

UC

??

UB

??

120°

120°

1.5三相交流電路

一、三相交流電

3.三相交流電的產(chǎn)生

三相交流發(fā)電機(jī)

120°

UA

??

UC

??

UB

??

120°

120°

對稱正弦量特點(diǎn)為：

4.正弦量的相序

三相交流電在相位上的先后次序稱為相序。

上述的三相電源的相序?yàn)锳-B-C。在電力系統(tǒng)中一般用黃、綠、紅

區(qū)別A、B、C三相。

1.5三相交流電路

二、三相電源的接法

1.電源的星形連接

N

中占

或零點(diǎn)

N

火線

中線或零線

火線

火線

線電壓

相電壓

我國供電系統(tǒng)線電壓380V,相電壓220V。

三相四線制

線電壓超前于對應(yīng)的相電壓30度。

1.5三相交流電路

二、三相電源的接法

2.電源的三角形連接

問題：實(shí)際上電源內(nèi)部有環(huán)流，加速電源繞組的老化；如果一相接反,

環(huán)流會(huì)很大，燒毀電源。

一般不用

1.5三相交流電路

三、三相負(fù)載的連接

1.三相負(fù)載的星形連接

iB

iC

iN

iA

N??

N

1.5三相交流電路

三、三相負(fù)載的連接

1.三相負(fù)載的星形連接

iB

iC

iN

iA

N??

N

⑴對稱三相負(fù)載：

三個(gè)相電流對稱

⑵三相不對稱負(fù)載：

中線不能去掉，這樣才能保證各項(xiàng)負(fù)載正常工作。

三個(gè)相電流不對稱

中線的作用在于使星形連接的不對稱負(fù)載得到相等的相電壓。為了確保安

全，其上不允許接保險(xiǎn)絲也不允許接刀閘。

1.5三相交流電路

三、三相負(fù)載的連接

1.三相負(fù)載的星形連接

例：有一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)為星形接線。接到線電壓為380V的三相對稱電

源上。當(dāng)電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，他的每相等效電阻為8歐，等效電抗為6

歐，試求電動(dòng)機(jī)的電流和功率因數(shù)。

解：

因負(fù)載和電源都是對稱的，可以按一相計(jì)算。

相電流為：

星形接法時(shí)線電流等于相電流

電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)：

1.5三相交流電路

三、三相負(fù)載的連接

2.三相負(fù)載的三角形連接

iC

A

B

C

iBC

iB

iA

iCA

iAB

+

uAB

+

uBC

+

uCA

線電流滯后于對應(yīng)的相電流30度。

當(dāng)三相負(fù)載對稱時(shí)，三個(gè)相電流對稱，只要計(jì)算其中的一相電流，其他兩項(xiàng)

可按對稱關(guān)系寫。

1.5三相交流電路

三、三相負(fù)載的連接

2.三相負(fù)載的三角形連接

例：有一臺(tái)三角形接法的三相異步電動(dòng)機(jī)。滿載時(shí)每相電阻為R=9.8歐，感

抗=5.3歐，并由線電壓為380V的三相電源供電，試求電動(dòng)機(jī)的相電流和線電流。

解：

因負(fù)載和電源都是對稱的，可以按一相計(jì)算。

三角形接法時(shí)的相電壓等于線電壓，則相電流為：

線電流為：

1.5三相交流電路

四、三相電路的功率

有功功率：

無功功率：

視在功率：

三相電路中，負(fù)載消耗的有功功率等于各相有功功率之和。若三相

負(fù)載對稱，則各相功率相等。三相總有功功率為：

在三相對稱電路中，不論負(fù)載星連還是三角連，其三相電路的功率

還可根據(jù)線電壓和線電流來計(jì)算：

1.5三相交流電路

四、三相電路的功率

例：有一臺(tái)星形接法的三相異步電動(dòng)機(jī)，接到相電壓為220V的三相電源上,

其每相電流是10A,電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)為0.72,試求電動(dòng)機(jī)的有功功率和無功功

率。

解：

三相對稱的有功功率為：

功率因數(shù)角為：

無功功率為：

1.6晶體管與晶閘管

一、晶體二極管

1.基本結(jié)構(gòu)

PN結(jié)加上管殼和引線，就成為半導(dǎo)體二極管。

引線

外殼線

觸絲線

基片

點(diǎn)接觸型

PN結(jié)

面接觸型

P

N

二極管的電路符號(hào)：

1.6晶體管與晶閘管

一、晶體二極管

2.晶體二極管的伏安特性與參數(shù)

U

I

死區(qū)電壓硅管0.5V,錯(cuò)管0.IV。

導(dǎo)通壓降:硅管0.6飛.7V,錯(cuò)管0.22.3Vo

反向擊穿電壓URM

硅管（0.1nA,楮管大得多

⑴伏安特性

1.6晶體管與晶閘管

一、晶體二極管

2.晶體二極管的伏安特性與參數(shù)

⑵參數(shù)

額定正向電流：長期使用時(shí)，允許流過晶體二極管的最大正向平均電流。

如果正向電流太大，PN結(jié)就會(huì)因溫度過高而燒毀。

最高反向工作電壓：二極管所能承受的最高反向工作電壓（最大值）。

若超過此值，二極管有被反向擊穿的危險(xiǎn)。

1.6晶體管與晶閘管

二、晶體三極管

1.晶體三極管的結(jié)構(gòu)和工作原理

⑴三極管的基本結(jié)構(gòu)

B

E

C

N

N

P

基極

發(fā)射極

集電極

NPN型

P

N

P

集電極

基極

發(fā)射極

B

C

E

PNP型

1.6晶體管與晶閘管

二、晶體三極管

1.晶體三極管的結(jié)構(gòu)和工作原理

⑴三極管的基本結(jié)構(gòu)

B

E

C

N

N

P

基極Base

發(fā)射極Electron

集電極Collect

發(fā)射結(jié)

集電結(jié)

基區(qū)

集電區(qū)

發(fā)射區(qū)

發(fā)射區(qū)：摻雜濃度較高

基區(qū)：較薄，摻雜濃度低

集電區(qū)：結(jié)面積較大

1.6晶體管與晶閘管

二、晶體三極管

1.晶體三極管的結(jié)構(gòu)和工作原理

⑵三極管的基本結(jié)構(gòu)

B

E

C

N

N

P

EB

RB

EC

IE

基區(qū)空穴向發(fā)射區(qū)的擴(kuò)散可忽略。

IBE

進(jìn)入P區(qū)的電子少部分與基區(qū)的空穴復(fù)合，形成電流IBE,多數(shù)擴(kuò)散到集

電結(jié)。

發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)電子不斷向基區(qū)擴(kuò)散，形成發(fā)射極電流IE。

1.6晶體管與晶閘管

二、晶體三極管

1.晶體三極管的結(jié)構(gòu)和工作原理

⑵三極管的基本結(jié)構(gòu)

B

E

C

N

N

P

EB

RB

EC

IE

集電結(jié)反偏，有少子形成的反向電流ICBO。

ICBO

IC=ICE+ICBO??ICE

IBE

ICE

從基區(qū)擴(kuò)散來的電子作為集電結(jié)的少子，漂移進(jìn)入集電結(jié)而被收集，形成

ICEo

1.6晶體管與晶閘管

二、晶體三極管

1.晶體三極管的結(jié)構(gòu)和工作原理

⑵三極管的基本結(jié)構(gòu)

IB=IBE-ICBO??IBE

IB

B

E

C

N

N

P

EB

RB

EC

IE

ICBO

ICE

IC=ICE+ICBO??ICE

IBE

1.6晶體管與晶閘管

二、晶體三極管

2.晶體三極管的主要參數(shù)

⑴共發(fā)射極電流放大倍數(shù)??

通常在20~200之間

??值太小，電流放大作用差；但太大，將使晶體管性能不穩(wěn)定。

⑵集電極反向飽和電流Icbo

發(fā)射極開路，Ucb為規(guī)定值時(shí)，集電結(jié)反向電流。

在室溫下，小功率錯(cuò)管約為10微安，小功率硅管小于1微安。

Icbo越小，工作穩(wěn)定性越好。

⑶穿透電流Iceo

基極開路、Uce為規(guī)定值時(shí)，集電極與發(fā)射極之間反向電流。

Iceo越小，工作穩(wěn)定性越好。

1.6晶體管與晶閘管

二、晶體三極管

2.晶體三極管的主要參數(shù)

⑷集電極最大允許電流ICM

三極管正常工作時(shí)，所允許的最大集電極電流。

⑸集電極最大允許耗散功率PCM

三極管正常工作時(shí)，所允許的最大集電極耗散功率。

環(huán)境溫度越高PCM越小，手冊中給的是25度時(shí)的值。

⑹反向擊穿電壓BVceo

基極開路時(shí)，加在集電極與發(fā)射極之間的最大允許電壓。

使用時(shí)，保證Uce<BVceo,否則三極管損壞。

1.6晶體管與晶閘管

二、晶體三極管

3.晶體三極管的型號(hào)

1.6晶體管與晶閘管

二、晶體三極管

4.三極管的三種基本接法

共射極放大電路

共集電極放大電路

共基極放大電路

輸出電阻大。

輸出電阻小。

輸出電阻中。

Ri

有電壓放大作用,

uo與ui同相位。

無電壓放大作用,

uo與ui同相位。

有電壓放大作用,

U0與ui反相位。

Au

放大電路

共基極放大電路

共集電極放大電路

共射極放大電路

三種組態(tài)放大電路性能參數(shù)的比較表

高頻放大電路和恒流源電路。

多級放大的輸入級、輸出級或緩沖級。

多級放大電路的中間級，實(shí)現(xiàn)電壓、電流的放大。

應(yīng)用

輸出電阻大。

輸出電阻小。

輸出電阻中。

Ro

共基極放大電路

共集電極放大電路

共射極放大電路

三種組態(tài)放大電路性能參數(shù)的比較表（續(xù)）

三、晶體整流電路

1.單相半波整流電路

u2>0:

導(dǎo)通

iO

ul

u2

a

T

b

D

RL

uO

忽略二極管正向壓降：uO=u2

ui

uo

iO=uO/RL

u2<0時(shí),二極管截止，輸出電流為0。

截止

u0=0

ul

u2

a

T

b

D

RL

uO

iO

ui

uo

i0=0

輸出電壓波形與大小

uo

輸出電壓平均值（U0）：

輸出電壓波形：

ul

u2

a

T

b

D

RL

uO

iO

uD

??

2??

0

??t

UDRM

二極管上承受的最高電壓:

二極管上的平均電流：

ID=IO

ul

u2

a

T

b

D

RL

uO

橋式整流電路

+

u2正半周時(shí)電流通路

ul

u2

T

D4

D2

DI

D3

RL

uO

1.6晶體管與晶閘管

三、晶體整流電路

2.單相橋式整流電路

橋式整流電路

+

uO

ul

u2

T

D4

D2

DI

D3

RL

u2負(fù)半周時(shí)電流通路

1.6晶體管與晶閘管

三、晶體整流電路

2.單相橋式整流電路

u2>0時(shí)

D1.D3導(dǎo)通

D2,D4截止

電流通路：

由+經(jīng)D1??

RL??D3??-

u2<0時(shí)

D2,D4導(dǎo)通

D1,D3截止

電流通路：

由-經(jīng)D2??

RL??D4??+

輸出是脈動(dòng)的直流電壓！

u2

橋式整流電路輸出波形及二極管上電壓波形

uD4,uD2

uD3,uDl

uo

u2

D4

D2

DI

D3

RL

uO

+

負(fù)載電壓UO的平均值：

負(fù)載上的（平均）電流：

每個(gè)二極管只有半周導(dǎo)通。流過每只整流二極管的平均電流ID是負(fù)載平均

電流的一半。

二極管截止時(shí)兩端承受的最大反向電壓：

U0

(io)

幾種常見的硅整流橋

+AC-

+-

**v

+-

u2

uL

+