電工電子技術(shù) 課件全套 丁衛(wèi)民 模塊1-9 直流電路- 數(shù)字邏輯門電路

電工電子技術(shù)

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(模塊1直流電路)

單元1電路一、電路電路圖電路定義：電流所流過的路徑稱為電路。它是由一些電氣設(shè)備和元件按一定方式連接而成的。組成及功能：電源、負(fù)載、開關(guān)和連接導(dǎo)線。電源：把非電能轉(zhuǎn)換成電能、向負(fù)載提供電能的裝置。

負(fù)載:通常也稱為用電器，它們是將電能轉(zhuǎn)變成其他形式能的元器件或設(shè)備。

開關(guān):是控制電路接通和斷開的器件。

連接導(dǎo)線:擔(dān)負(fù)傳輸或分配電能的任務(wù)。電路圖由電路元器件的符號(hào)按照電路定義構(gòu)成的圖稱為電路圖。部分常見元器件的電氣圖形符號(hào)：電路實(shí)物圖與電路圖：二、電路的三種工作狀態(tài)電路的工作狀態(tài)有三種：空載（開路）、有載和短路。1.空載（開路）空載時(shí)：I=0，U=E2．有載

外電路接以負(fù)載電阻

，電源向電路供給能量，稱為有載.有載時(shí)：3.短路用導(dǎo)線直接將電源兩端連接在一起時(shí)，稱為電源短路。短路時(shí)：電流I很大，極易造成設(shè)備和線路損壞。電工電子技術(shù)

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(模塊1直流電路)

單元2電路的常用物理量1.電流(I)定義：大量電荷的定向移動(dòng)形成電流。大?。弘娏鞯拇笮《x：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量，用電流強(qiáng)度來表示。電流強(qiáng)度也簡(jiǎn)稱為電流，這樣電流這一名詞既表示一種物理現(xiàn)象，也表示一個(gè)物理量。表達(dá)式：若在1秒內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量是q庫(kù)侖，則電流用下式表示：?jiǎn)挝患皳Q算：電流的國(guó)際單位是安培（A），單位還有：千安（KA）、毫安（mA）、微安（μA）.換算為：方向：

實(shí)際方向：習(xí)慣上規(guī)定：以正電荷的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)殡娏鞯膶?shí)際方向。

參考方向：任意假定的方向?yàn)殡娏鞯膮⒖挤较?。一般用?shí)線箭頭表示。兩者關(guān)系：如果計(jì)算結(jié)果為正，實(shí)際方向與參考方向一致，計(jì)算結(jié)果為負(fù)，實(shí)際方向與參考方向相反。實(shí)際方向是客觀存在的，參考方向是人為假設(shè)的，電流的正負(fù)相對(duì)參考方向而言的。2.電壓(U)定義：電荷在電場(chǎng)力的作用下移動(dòng)一段距離，電場(chǎng)力就做了功。電壓是衡量電場(chǎng)作功本領(lǐng)大小的物理量。大?。弘妷涸跀?shù)值上等于電場(chǎng)力將單位正電荷從

一點(diǎn)移到

另一點(diǎn)所做的功。電壓的大小與移動(dòng)電荷的路徑無關(guān)，而只和起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)。單位：電壓?jiǎn)挝粸榉?，?jiǎn)稱伏，用字母V來表示。除伏特外常用的電壓?jiǎn)挝贿€有千伏（KV）、毫伏（mV）和微伏（μV），電壓各單位間的關(guān)系為：方向：實(shí)際方向：電壓的實(shí)際方向規(guī)定為電場(chǎng)力移動(dòng)正電荷做正功的方向。

參考方向：任意的假定方向，電壓參考方向有三種標(biāo)定方法（1）實(shí)線箭頭表示

（2）正負(fù)標(biāo)定+-

（3）雙下標(biāo)表示電壓實(shí)際方向與參考方向關(guān)系同電流：將一段電路上的電流和電壓的參考方向標(biāo)定的一致叫關(guān)聯(lián)參考方向。反之，叫非關(guān)聯(lián)參考方向3.電動(dòng)勢(shì)（E）定義：電動(dòng)勢(shì)是衡量電源將非電能轉(zhuǎn)換成電能，即產(chǎn)生電能的本領(lǐng)的物理量。大?。弘妱?dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于電源力（非電場(chǎng)力）將單位正電荷從電源的內(nèi)部從負(fù)極移動(dòng)到正極所做的功，用字母E表示。單位及換算：電動(dòng)勢(shì)的單位及換算同電壓?jiǎn)挝弧?/p>

方向：電動(dòng)勢(shì)的實(shí)際方向規(guī)定為由電源負(fù)極指向正極。電動(dòng)勢(shì)與電壓的關(guān)系：電工電子技術(shù)

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(模塊1直流電路)

單元2（補(bǔ)充）電路中電位及電位的計(jì)算一、電位在電路中任選一點(diǎn)，作為參考點(diǎn)（基準(zhǔn)點(diǎn)），則，電路中任意一點(diǎn)的電位就是由該點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓。參考點(diǎn)的電位規(guī)定為零電位。

電位的符號(hào)常用帶腳標(biāo)的字母V表示，即：Va

表示a點(diǎn)的電位。

如選0點(diǎn)為參考點(diǎn)，則a點(diǎn)的電位為Va=Uao

所以，求電位就是求電壓?？勺C明：電路中兩點(diǎn)間的電位之差，就是該兩點(diǎn)間的電壓，即電壓就是電位差。說明：電壓的實(shí)際方向就是高電位指向低電位的方向。電路中零電位點(diǎn)往往就是接地點(diǎn)或電路的公共點(diǎn)，即表示為：二、電路中電位的計(jì)算電路中一般依據(jù)電位的定義來計(jì)算電位。計(jì)算某點(diǎn)電位只要算出從該點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓即可。從電路中的某一點(diǎn)到參考點(diǎn)往往有幾條不同的路線，在計(jì)算時(shí)沿任一路線所求得的電位值都是相等的，即電位與路徑無關(guān)，只與始末兩點(diǎn)有關(guān)。因此，在計(jì)算電位時(shí)應(yīng)盡量選擇最簡(jiǎn)捷的路線。例題：已知：US1=3VUS2=2VU1=4VU2=1V,以D點(diǎn)為參考點(diǎn)，求：A、B、C各點(diǎn)的電位和A、C間的電壓U。解：VD=0由電位定義求得：若以 B點(diǎn)為參考點(diǎn)，求解同樣點(diǎn)的電位及電壓，可知，各點(diǎn)電位將隨參考點(diǎn)的改變而改變，但電壓卻是不變的。電工電子技術(shù)

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(模塊1直流電路)

單元3電阻元件和相關(guān)定律單元4電功與電功率一、電阻（R）定義：當(dāng)電流流過金屬導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用就稱為電阻,用字母R表示.單位及換算：電阻的單位是歐姆,簡(jiǎn)稱歐.歐姆的符號(hào)是Ω。除歐姆外,常用電阻的單位還有千歐(KΩ)和兆歐(MΩ)二、歐姆定律：導(dǎo)體的電阻分為線性電阻和非線性電阻。若電阻兩端的電壓與電流大小成正比，稱線性電阻，反之，為非線性電阻。線性電阻滿足下列關(guān)系：稱之為歐姆定律。顯然，如果導(dǎo)體兩端的電壓為1伏,通過的電流是1安,則該導(dǎo)體的電阻就是1歐。三、電阻定律：實(shí)踐證明,溫度一定時(shí)導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體的長(zhǎng)度L成正比,跟導(dǎo)體的橫截面S成反比,并與導(dǎo)體的材料性質(zhì)有關(guān).即:式中，

ρ是與材料有關(guān)的物理量,稱做電阻率或電阻系數(shù)。電阻率的大小等于長(zhǎng)度為1米、截面為1米2的導(dǎo)體，在一定溫度下的電阻值，其單位是歐米（Ωm）。

幾種材料在20℃時(shí)的電阻率見下表：實(shí)驗(yàn)證明，電阻和溫度也有關(guān)系，溫度在0～100℃范圍內(nèi)，金屬導(dǎo)體的電阻改變量大體和溫度改變的數(shù)值成正比。溫度每升高1℃時(shí)，導(dǎo)體電阻的增加值與原來電阻的比值，稱為電阻溫度系數(shù)，用字母α

表示，單位1/℃。

如果在溫度t1

時(shí)，導(dǎo)體的電阻為R1

；在溫度t2

時(shí)，導(dǎo)體的電阻為R2，那么電阻溫度系數(shù)為：例1-1一根銅線的截面積為1.5mm2，長(zhǎng)為500m，試求這根導(dǎo)線在20℃時(shí)的電阻。解：由表查得銅的電阻率ρ=1.7×10-8

Ωm

計(jì)算得：例1-2

有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，它的繞組是銅線。在室溫26℃時(shí)測(cè)得電阻為1.25Ω。轉(zhuǎn)動(dòng)3h后，測(cè)得電阻為1.5Ω，問此時(shí)電動(dòng)機(jī)繞組的溫度是多少？解：由題目可知，R1=1.25Ω,R2=1.5Ω，t=26℃由表查得：α=0.004℃-1計(jì)算得：四、電功（W）與電功率(P)(1)電功定義：電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能叫做電流做功，簡(jiǎn)稱電功，用字母W來表示.表達(dá)式：?jiǎn)挝唬航苟↗）（2）電功率定義：電流流過用電器在單位時(shí)間內(nèi)做的功稱為電功率，以字母P來表示。表達(dá)式：

單位：瓦特（W），還有千瓦（KW）、兆瓦（MW）1W=10-3KW1KW=10-3MW實(shí)際中，電功的單位常用KWh表示。即1KWh=1KW×1h=3.6×106J例1-3

某電視機(jī)的功率為60W，平均每天開機(jī)2h，若每度電費(fèi)為人民幣0.5元，則一年（以365天計(jì)）要交納多少電費(fèi)？解：一年電費(fèi)：43.8×0.5=21.9元千瓦小時(shí)俗稱度，即1KWh=1度電五、電流的熱效應(yīng)

電流通過導(dǎo)體時(shí)使導(dǎo)體發(fā)熱的現(xiàn)象叫電流的熱效應(yīng)。由焦耳-楞次定律表示，即Q的單位是焦耳，簡(jiǎn)稱焦（J）。六、負(fù)載的額定值

把用電設(shè)備安全工作時(shí)所允許的最大電流、電壓和電功率分別叫做額定電流、額定電壓、額定功率，統(tǒng)稱為額定值。

電工電子技術(shù)

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(模塊1直流電路)

單元5電阻的連接一、電阻的串聯(lián)

兩個(gè)或兩個(gè)以上電阻首尾相連，中間無分支的聯(lián)接方式叫串聯(lián)。串聯(lián)電路的特點(diǎn)：（1）串聯(lián)電路中流過每個(gè)電阻的電流相等。（2）串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各電阻兩端電壓之和，即（3）串聯(lián)電路的等效電阻（即總電阻）等于各串聯(lián)電阻之和，即（4）分壓公式

（5）總功率為各串聯(lián)電阻上功率之和二、電阻的并聯(lián)

兩個(gè)或兩個(gè)以上的電阻接在電路相同的兩點(diǎn)的聯(lián)接方式叫做電阻的并聯(lián)。并聯(lián)電路的特點(diǎn)：（1）并聯(lián)電路中各電阻上的電壓相等。（2）并聯(lián)電路中的總電流等于各電阻中的電流之和，即（3）并聯(lián)電路的等效電阻（即總電阻）的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)之和，即G為電導(dǎo),電阻的倒數(shù)。單位：西門子，簡(jiǎn)稱西（S）若是兩個(gè)電阻并聯(lián)，則并聯(lián)后的總電阻為若n個(gè)相同的電阻（R）并聯(lián)，則各電阻上電流都相等,總電阻等于R/n。（4）分流公式兩個(gè)電阻

并聯(lián)，則（5）總功率為各并聯(lián)電阻上功率之和電工電子技術(shù)

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(模塊2電容與電感)

單元1電容器和電容一、電容器及電容1.電容器構(gòu)成任何兩個(gè)導(dǎo)體之間用絕緣物質(zhì)隔開就構(gòu)成電容器。這兩個(gè)導(dǎo)體叫做電容器的極板，它們之間的絕緣物質(zhì)叫做介質(zhì)，空氣、紙、云母、油、塑料等都可以做電容器的絕緣介質(zhì)。其結(jié)構(gòu)如圖：

2.平行板電容器及電容

（1）平板電容器：由兩個(gè)相互靠近的平行金屬板中間夾一層絕緣介質(zhì)組成。

（2）電容：

當(dāng)在電容器兩個(gè)極板間加上電壓時(shí)，電容器就會(huì)在兩個(gè)極板上儲(chǔ)存等量異號(hào)的電荷，兩級(jí)間建立了電場(chǎng)，所以電容器是一個(gè)儲(chǔ)存電荷、儲(chǔ)存電場(chǎng)能量的電子元件。

實(shí)驗(yàn)指出，電容器極板上儲(chǔ)存的電荷量的大小和兩極間電壓成正比，即

式中，C稱為電容量，簡(jiǎn)稱電容。是反映電容器儲(chǔ)存電荷能力的參數(shù)。平板電容器的電容可由下式計(jì)算，即式中:C——電容，單位是法拉，符號(hào)為(F)；q—電極板上儲(chǔ)存的電荷，單位是庫(kù)侖(C)；

uC—電極板之間電壓，單位是伏特(V)；

ε——絕緣介質(zhì)的介電常數(shù)，和介質(zhì)材料種類有關(guān)；

S——兩金屬極板的重疊面積，單位是平方米(m2)；

d——極板間的距離，單位是厘米(cm)。

（3）單位換算其中：法拉（F），微法（μF），皮法（pF）3.電容器的分類按結(jié)構(gòu)分：固定電容器、可變電容器和半可變電容器。按介質(zhì)分：紙介電容器、油浸電容器、金屬化紙介電容器、陶瓷電容器、有機(jī)薄膜電容器、云母電容器、電解電容器等。各種電容器：

電容器的電路符號(hào)和文字符號(hào)：4.電容器的充電和放電（1）充電

如圖，把電容器與電阻串聯(lián)后，再接到端電壓U為恒定值的電源兩端，當(dāng)把開關(guān)S從打開狀態(tài)扳到A端時(shí)，電容器被充電。接通瞬間，電容器上無電荷，兩端電壓為零，這時(shí)充電電流最大，i=U/R。

隨著充電不斷進(jìn)行，電容器兩極板上的電荷不斷聚集，電容器兩端的電壓就逐漸增高，而充電電流不斷衰減。當(dāng)電容器的端電壓和電源的端電壓相等時(shí)，充電電流衰減至零，到此充電便告結(jié)束。如圖為充電過程中uc和i的變化曲線。

電容器在充電過程中，從電源處吸收電能，把它儲(chǔ)藏在電容器的電場(chǎng)之中，它所儲(chǔ)藏的能量為：（2）放電在電容器充電完畢后，如把開關(guān)S從A端迅速扳到B端，如圖，此時(shí)電容器開始放電。同樣，在電路剛接通的瞬間，放電電流最大。隨著電容器兩電極上的電荷不斷減少，其兩端的電位差就逐漸降低。最后放電完畢，放電電流便等于零。放電過程中uc和i的變化曲線，如圖。電容器放電時(shí)，把充電時(shí)所儲(chǔ)藏在電場(chǎng)中的能量釋放出來轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮枭系臒崃?。在放電過程中，電容器放出的能量為二、

電容元件

由以上討論可知，電容器是一種能夠儲(chǔ)存能量的器件，這是電容器的基本電磁性能。但在實(shí)際中，電容器介質(zhì)中還存在一定的介質(zhì)損耗和漏電流。如果忽略電容器的這些次要性能，就可用一個(gè)代表其基本電磁性能的理想二端元件作為模型。電容元件就是實(shí)際電容器的理想化模型。

電容元件是一個(gè)理想的二端元件，如圖所示為其圖形符號(hào)。其中，+q和-q代表該元件正、負(fù)極板上的電荷量。若假定通過電容元件的電流參考方向與其兩端電壓u的參考方向一致（關(guān)聯(lián)參考方向），如前圖所示。則電容元件的電壓與電流的伏安關(guān)系為

上式表明，電容元件的電流與其電壓的變化率成正比。只有當(dāng)元件的電壓發(fā)生變化時(shí)，其中才會(huì)有電流。所以，直流電路中，電容元件相當(dāng)于開路。

*電容元件是一種儲(chǔ)能元件。三、電容器的檢測(cè)1.固定電容器的檢測(cè)（1）檢測(cè)10pF以下的小電容因10pF以下的固定電容器容量太小，用萬用表進(jìn)行測(cè)量，只能定性的檢查其是否有漏電、內(nèi)部短路或擊穿現(xiàn)象。測(cè)量時(shí)，可選用萬用表R×10k擋，用兩表筆分別任意接電容的兩個(gè)引腳，阻值應(yīng)為無窮大。若測(cè)出阻值(指針向右擺動(dòng))為零，則說明電容漏電損壞或內(nèi)部擊穿。（2）檢測(cè)10PF～001μF固定電容器是否有充電現(xiàn)象，進(jìn)而判斷其好壞。萬用表選用R×1k擋。用兩只三極管（β值均為100以上）組成復(fù)合管。萬用表的紅和黑表筆分別與復(fù)合管的發(fā)射極e和集電極c相接。由于復(fù)合三極管的放大作用，把被測(cè)電容的充放電過程予以放大，使萬用表指針擺幅度加大，從而便于觀察。（3）對(duì)于001μF以上的固定電容，可用萬用表的R×10k擋直接測(cè)試電容器有無充電過程以及有無內(nèi)部短路或漏電，并可根據(jù)指針向右擺動(dòng)的幅度大小估計(jì)出電容器的容量。2.電解電容器的檢測(cè)

（1）因?yàn)殡娊怆娙莸娜萘枯^一般固定電容大得多，所以，測(cè)量時(shí)，應(yīng)針對(duì)不同容量選用合適的量程。一般情況下，1～47μF間的電容，可用R×1k擋測(cè)量，大于47μF的電容可用R×100擋測(cè)量。

（2）將萬用表紅表筆接負(fù)極，黑表筆接正極，在剛接觸的瞬間，萬用表指針即向右偏轉(zhuǎn)較大偏度(對(duì)于同一電阻擋，容量越大，擺幅越大)，接著逐漸向左回轉(zhuǎn)，直到停在某一位置。此時(shí)的阻值便是電解電容的正向漏電阻，此值略大于反向漏電阻。實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)表明，電解電容的漏電阻一般應(yīng)在幾百kΩ以上，否則，將不能正常工作。在測(cè)試中，若正向、反向均無充電的現(xiàn)象，即表針不動(dòng)，則說明容量消失或內(nèi)部斷路；如果所測(cè)阻值很小或?yàn)榱?，說明電容漏電大或已擊穿損壞，不能再使用。（3）對(duì)于正、負(fù)極標(biāo)志不明的電解電容器，可利用上述測(cè)量漏電阻的方法加以判別。即先任意測(cè)一下漏電阻，記住其大小，然后交換表筆再測(cè)出一個(gè)阻值。兩次測(cè)量中阻值大的那一次便是正向接法，即黑表筆接的是正極，紅表筆接的是負(fù)極（4）使用萬用表電阻擋，采用給電解電容進(jìn)行正、反向充電的方法，根據(jù)指針向右擺動(dòng)幅度的大小，可估測(cè)出電解電容的容量。3.可變電容器的檢測(cè)

（1）用手輕輕旋動(dòng)轉(zhuǎn)軸，應(yīng)感覺十分平滑，不應(yīng)感覺有時(shí)松時(shí)緊甚至有卡滯現(xiàn)象。將載軸向前、后、上、下、左、右等各個(gè)方向推動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)軸不應(yīng)有松動(dòng)的現(xiàn)象。（2）用一只手旋動(dòng)轉(zhuǎn)軸，另一只手輕摸動(dòng)片組的外緣，不應(yīng)感覺有任何松脫現(xiàn)象。轉(zhuǎn)軸與動(dòng)片之間接觸不良的可變電容器，是不能再繼續(xù)使用的。（3）將萬用表置于R×10k擋，一只手將兩個(gè)表筆分別接可變電容器的動(dòng)片和定片的引出端，另一只手將轉(zhuǎn)軸緩緩旋動(dòng)幾個(gè)來回，萬用表指針都應(yīng)在無窮大位置不動(dòng)。在旋動(dòng)轉(zhuǎn)軸的過程中，如果指針有時(shí)指向零，說明動(dòng)片和定片之間存在短路點(diǎn)；如果碰到某一角度，萬用表讀數(shù)不為無窮大而是出現(xiàn)一定阻值，說明可變電容器動(dòng)片與定片之間存在漏電現(xiàn)象。如圖：四、電容器的標(biāo)注電容器的參數(shù)標(biāo)注方法有直標(biāo)法、文字符號(hào)法和色標(biāo)法。1．直標(biāo)法：直標(biāo)法是將電容器的主要參數(shù)（標(biāo)稱電容量、額定電壓及允許偏差）直接標(biāo)注在電容器上，一般用于電容器或體積較大的無極性電容器。標(biāo)稱電容量的單有微法（μF）皮法（pF）。普通電容的允許誤差有±5%、±10%、±20%和＞±20%等，精密電容器的允許偏差有+2%、±1%、±0.5%、±0.25%、±0.1%和±0.05%。額定電壓有6.3V、10V、16V、25V、32V、50V、63V、100V、160V、250V、400V、450V、500V、630V、1000V、1200V。1500V、1600V、1800V、2000V等。國(guó)外電容器也有只標(biāo)數(shù)字、不標(biāo)單位的的直標(biāo)法，或用R來表示小數(shù)點(diǎn)，或?qū)⑿?shù)點(diǎn)及其前面的零省略不標(biāo)。2.文字符號(hào)法文字符號(hào)法是采用數(shù)字或字母數(shù)字混膈的方法來標(biāo)注電容器的主要參數(shù)。（1）數(shù)字標(biāo)注法

數(shù)字標(biāo)注法一般是用3位數(shù)字表示電容器的容量。其中前兩位數(shù)字為有效值數(shù)字，第三位數(shù)字為倍乘數(shù)（即表示有效值后有多少個(gè)0）。例如：102表示10×102pF=1000pF104表示10×104pF=0.1μF105表示10×105pF=1μF2．（2）字母與數(shù)字混合標(biāo)注法

此標(biāo)注方法是用2~4位數(shù)字表示有效值，用P、n、M、μ、G、m等字母表示有效數(shù)后面的量級(jí)。進(jìn)口電容器在標(biāo)注數(shù)值時(shí)不用小數(shù)點(diǎn)，而是將整數(shù)部分寫在字母之前，將小數(shù)部分寫在字母后面。例如：4p7表示4.7pF8n2表示8200pFM1表示0.1μF3m3表示3300μFG1表示100μF

3．色標(biāo)法

色標(biāo)法與電阻器的色環(huán)法基本一樣，都是在元件外表涂上不同的顏色，表示元件的標(biāo)稱值。電容器的色標(biāo)法標(biāo)注的容量單位一般為pF。表1是不同顏色所代表的具體數(shù)字。如圖所示，色標(biāo)法的標(biāo)注方法是；沿著電容器引線方向，第一、二色帶，表示電容量的有效數(shù)字，第三色帶表示有效數(shù)字后面零的個(gè)數(shù)(倍率)。第四色帶表示允許誤差。如遇到電容器色帶的寬度為兩個(gè)或三個(gè)色帶寬度時(shí)，就表示有兩個(gè)或三個(gè)相同的數(shù)字。電工電子技術(shù)

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(模塊2電容與電感)

單元2電感和電感元件一、電感器與電感1.電感器電感器就是用導(dǎo)線繞制的空心線圈或具有鐵芯的線圈，是能夠把電能轉(zhuǎn)化為磁能而存儲(chǔ)起來的元件。結(jié)構(gòu)示意圖和實(shí)物圖：

2.電感當(dāng)電感線圈內(nèi)有電流iL流過時(shí)，電流在該線圈內(nèi)產(chǎn)生的磁通為自感磁通。圖示：圖中，ΦL表示電流i產(chǎn)生的自感磁通。如果線圈的匝數(shù)為N，且穿過每一匝線圈的自感磁通都是ΦL，則

即是電流iL產(chǎn)生的總磁通~即自感磁鏈。若電感線圈是空心線圈，自感磁鏈ΨL與電流i

L成正比，即

L稱為電感元件的自感系數(shù)，或電感系數(shù)，簡(jiǎn)稱電感。其大小表征了電感線圈產(chǎn)生磁鏈（磁通）的能力。電感的單位為亨[利]，符號(hào)為H，1H=1Wb/A。通常還用毫亨(mH)和微亨(μH)作為其單位，它們與亨的換算關(guān)系為1mH=10-3H，1μH=10-6H3.電感器的分類電感器種類繁多，分為幾下類型：（1）按其結(jié)構(gòu)的不同可分為：線繞式電感器和非線繞式電感器（多層片狀、印刷電感等），還可分為固定式電感器和可調(diào)式電感器。固定式電感器又分為空心電感器、磁心電感器、鐵心電感器等?？烧{(diào)式電感器又分為磁心可調(diào)電感器、銅心可調(diào)電感器、滑動(dòng)接點(diǎn)可調(diào)電感器、串聯(lián)互感可調(diào)電感器和多抽頭可調(diào)電感器。（2）按工作頻率可分為：高頻電感器、中頻電感器和低頻電感器。空心電感器、磁心電感器和銅心電感器一般為中頻或高頻電感器，而鐵心電感器多數(shù)為低頻電感器。（3）按用途可分為：振蕩電感器、校正電感器、顯像管偏轉(zhuǎn)電感器、阻流電感器、濾波電感器、隔離電感器、被償電感器等。常見的類型電感器如下圖:二、電感器的檢測(cè)1.電感值測(cè)量：將萬用表打到蜂鳴二極管檔，把表筆放在兩引腳上，看萬用表的讀數(shù)。

2.好壞判斷：對(duì)于貼片電感此時(shí)的讀數(shù)應(yīng)為零，若萬用表讀數(shù)偏大或?yàn)闊o窮大則表示電感損壞。對(duì)于電感線圈匝數(shù)較多，線徑較細(xì)的線圈讀數(shù)會(huì)達(dá)到幾十到時(shí)幾百，通常情況下線圈的直流電阻只有幾歐姆。損壞表現(xiàn)為發(fā)燙或電感磁環(huán)明顯損壞，若電感線圈不是嚴(yán)重?fù)p壞，而又無法確定時(shí)，可用電感表測(cè)量其電感量或用替換法來判斷。三、電感元件電感元件是一種理想的二端元件。實(shí)際電感線圈的主要特性是儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量，除此之外，電感線圈還具有一定的耗能及電容特性，如果忽略這些次要特性，就可以用一個(gè)理想元件來表示，電感元件就是體現(xiàn)實(shí)際線圈主要電磁性能的理想化模型。

電感元件也稱為電感。電感為常量，而不隨通過它的電流的改變而變化，則稱為線性電感元件。選擇電感元件兩端電壓u與電流i的參考方向一致時(shí)（關(guān)聯(lián)參考方向），電感元件的電壓與電流的伏安關(guān)系為

直流電路中，電感元件相當(dāng)于短路。電感元件也是一種儲(chǔ)能元件。能量的大小和電流關(guān)系：

電工電子技術(shù)

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模塊3正弦交流電路)

模塊3正弦交流電路單元1正弦交流電及其表達(dá)方法一、單相正弦交流電的產(chǎn)生與表示交流電：大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化且在一個(gè)周期內(nèi)的平均值為零的電動(dòng)勢(shì)、電壓和電流分別稱為交流電動(dòng)勢(shì)、交流電壓和交流電流，統(tǒng)稱為交流電。單相正弦交流電的產(chǎn)生：?jiǎn)蜗嗾医涣麟娡ǔＪ怯蓡蜗嘟涣靼l(fā)電機(jī)產(chǎn)生的。二、正弦交流電的三要素1．瞬時(shí)值

正弦交流電在任意時(shí)刻的數(shù)值稱為瞬時(shí)值。用英文小寫字母e、u、i表示。2．最大值

最大的瞬時(shí)值稱為最大值（或峰值、振幅）。用英文大寫字母加下標(biāo)m來表示，即Em、Um、Im表示。3．周期、頻率和角頻率（1）周期

交流電每重復(fù)一次變化所需要的時(shí)間稱為周期，用字母T表示，單位是秒(s)。（2）頻率

交流電一秒內(nèi)重復(fù)變化的次數(shù)稱為頻率，用字母f表示，單位是赫茲（HZ)。（3）角頻率

所謂角頻率（即電角速度）是指交流電在1秒內(nèi)變化的電角度（弧度值），用字母ω

表示，單位是弧度/秒（rad/s）。周期、頻率、角頻率三者關(guān)系：例題：

已知某正弦交流電動(dòng)勢(shì)為e=311sin314tv。試求該電動(dòng)勢(shì)的最大值、角頻率、頻率和周期各為多少？解：4．相位與初相

相位角：相位角是表示正弦交流電在任意時(shí)刻的電角，也叫相位或相角。初相：把t=0時(shí)的相位角稱為初相角，也叫初相位或初相。用字母Ψ表示。習(xí)慣上初相角的絕對(duì)值不大于180o

。凡大于180o

的正角就化為絕對(duì)值小于180o

的負(fù)角。正弦交流電的三要素：當(dāng)正弦交流電的最大值、角頻率（或頻率或周期）和初相角這三個(gè)量確定時(shí)，正弦交流電才能被確定。所以稱它們?yōu)檎医涣麟姷娜?。例題：

已知某正弦交流電動(dòng)勢(shì)為求該正弦交流電的三要素各是多少？解：三、

正弦量的波形圖法表示

正弦量的瞬時(shí)值與時(shí)間的關(guān)系在直角坐標(biāo)下用曲線來表示，則這種曲線稱為正弦量的波形圖表示。畫波形圖的關(guān)鍵是要把正弦交流電的三要素體現(xiàn)在圖中。具體的要求如下：(1)以正弦量的瞬時(shí)值為縱坐標(biāo)，單位是相應(yīng)電量的單位；電角ωt（或時(shí)間t）為橫坐標(biāo)，單位是弧度或角度（以時(shí)間t為橫坐標(biāo)時(shí)，單位為秒s）。(2)最大值標(biāo)在縱坐標(biāo)上，角頻率體現(xiàn)在橫坐標(biāo)的時(shí)間變量t之前，如角頻率ω=314時(shí)，圖中橫坐標(biāo)就為314t。(3)波形圖中最關(guān)鍵是初相的表示，初相角和時(shí)間的起點(diǎn)選擇有關(guān)，如果

時(shí)正弦交流電的值為正，則其初相角為正角；反之初相角為負(fù)角。在圖形上表示初相角時(shí)，在所有曲線由負(fù)值變?yōu)檎档牧泓c(diǎn)里，取離坐標(biāo)原點(diǎn)最近的零點(diǎn)，它與坐標(biāo)原點(diǎn)間的距離值(角度值)為初相角，若所取零點(diǎn)位于坐標(biāo)原點(diǎn)左側(cè)其初相角為正值，在右側(cè)為負(fù)值，在坐標(biāo)原點(diǎn)處的初相角為零值。（4）波形圖中，t＞0處的曲線畫為實(shí)線，t＜0處的曲線畫為虛線。正弦量的波形圖如下圖：

（a）=0

（b）

＞0（c）

＜0

畫圖時(shí)初相的大小可根據(jù)零點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)間的弧度值的大小作相應(yīng)估畫。下圖中為=900、=450、=600等幾個(gè)特殊角時(shí)的波形。

（a）=900（b）=450

（c）=600四.相位差相位差：就是兩個(gè)同頻率正弦交流電的相位之差

設(shè)兩個(gè)同頻率正弦電流：則相位差為：即：兩個(gè)同頻率正弦量的相位差等于它們的初相之差。相位差反映出同頻率正弦量在變化進(jìn)程上的快慢差別或相位關(guān)系。關(guān)于相位差，討論如下：(1)相位差

ψ=0，即Ψ1-Ψ2=0，i1與i2同相位(同相)(2)相位差

ψ=π，即Ψ1-Ψ2=π，i1與i2反相位(反相)(3)相位差

ψ>0，即Ψ1-Ψ2>0，i1超前i2ψ或i2超滯后i1ψ(4)相位差

ψ<0，即Ψ1-Ψ2<0，i2超前i1ψ角或i1超滯后i2ψ角五.正弦交流電有效值有效值：把熱效應(yīng)相等的直流電流（或電壓或電動(dòng)勢(shì)）定義為相應(yīng)交流電流（或電壓或電動(dòng)勢(shì)）的有效值。用大寫字母E、U、I表示。正弦交流電的有效值和最大值之間關(guān)系如下：六、正弦交流電的相量表示法旋轉(zhuǎn)相量法（相量法）：就是用一個(gè)在直角坐標(biāo)系中繞原點(diǎn)作逆時(shí)針方向不斷旋轉(zhuǎn)的相量來表示正弦交流電的方法。旋轉(zhuǎn)相量與其表示的正弦量的對(duì)應(yīng)關(guān)系是：1．旋轉(zhuǎn)相量的長(zhǎng)度代表正弦交流電的有效值E、U、I。2．旋轉(zhuǎn)相量沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的角速度等于正弦交流電的角頻率ω。3．旋轉(zhuǎn)相量起始時(shí)與x軸正方向的夾角代表正弦交流電的初相角Ψ。滿足以上關(guān)系的正弦量的相量稱之為有效值相量。如果用最大值代替以上有效值來表示旋轉(zhuǎn)相量的長(zhǎng)度，則稱之為最大值相量。這時(shí)，最大值相量在縱軸上的投影就是該瞬間正弦交流電的瞬時(shí)值。

用相量法計(jì)算正弦量:（1）旋轉(zhuǎn)相量法只適用于同頻率的正弦量的加減，對(duì)同一相量圖中的兩個(gè)同頻率正弦量的相量，應(yīng)用平行四邊形法則求解。（這點(diǎn)表明計(jì)算時(shí)先畫平行四邊形，再畫出對(duì)角線，求之）（2）兩個(gè)同頻率正弦量的和（或差）的相量等于兩個(gè)同頻率正弦量相量的和（或差）（這一點(diǎn)可把正弦量的計(jì)算轉(zhuǎn)為相量的計(jì)算）（3）兩個(gè)同頻率正弦量的和（或差）其結(jié)果仍然是一個(gè)同頻率的正弦量。（這一點(diǎn)表明，頻率是相同的）例題：已知

、，求

的瞬時(shí)值表達(dá)式解：畫出相量圖，如圖。由圖可知，相量、、三者構(gòu)成一直角三角形，由勾股弦定律，求解如下：電工電子技術(shù)

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(模塊3正弦交流電路)

單元2正弦交流電阻電路1、電壓與電流的關(guān)系設(shè)電阻兩端的電壓瞬時(shí)值為由歐姆定律，即對(duì)比兩式：（1）頻率關(guān)系：電壓uR與電流i是同頻率的正弦量。（2）大小關(guān)系：（3）相位關(guān)系：電壓uR與電流i相位相同。相量圖：波形圖：2、電路中的功率(1)瞬時(shí)功率:(2)有功功率:

例題：已知某白熾燈正常工作時(shí)的電阻為484Ω，其兩端加有的電壓為u=311sin314tV，試求：（1）電流有效值并寫出電流瞬時(shí)值的解析式；（2）白熾燈的有功功率。解：?jiǎn)卧?正弦交流電感電路1、電壓與電流的關(guān)系設(shè)電路中電流為：得電壓：對(duì)比兩式：（1）頻率關(guān)系：電壓uL與電流i是同頻率的正弦量。（2）大小關(guān)系：式中XL稱為感抗：

單位也是歐姆(Ω)；它表示了電感對(duì)電流的阻礙作用。和純電阻電路的電阻地位相當(dāng)。（3）相位關(guān)系：電壓uL超前電流i相位900（π/2）相量圖：波形圖：2、電路中的功率(1)瞬時(shí)功率:(2)有功功率:(2)無功功率:例題：設(shè)有一電阻可以忽略的線圈，接在電壓為

的交流電源上，線圈的電感L=0.7H.量

。求（1）流過線圈電流的瞬時(shí)值表達(dá)式；（2）電路的無功功率；（3）作電壓和電流的矢量圖。

解：電流初相：電流瞬時(shí)值：無功功率：相量圖：?jiǎn)卧?正弦交流電容電路1、電壓與電流的關(guān)系設(shè)電容兩端電壓為：由電路得：對(duì)比兩式：（1）頻率關(guān)系：電壓uc與電流i是同頻率的正弦量。（2）大小關(guān)系：式中Xc稱為容抗：

單位也是歐姆(Ω)；它表示了電容對(duì)電流的阻礙作用。和純電阻電路的電阻以及感抗地位相當(dāng)。（3）相位關(guān)系：電流i超前電壓uL相位900（π/2）相量圖：波形圖：2、電路中的功率(1)瞬時(shí)功率:(2)有功功率:(2)無功功率:例題：已知某純電容電路兩端的電壓為

，,電容器電容量C=31.9μf

。求（1）電容上電流的瞬時(shí)值表達(dá)式；（2）電路的無功功率；（3）作電壓和電流的矢量圖。解：由得：由相位關(guān)系：得電流瞬時(shí)值：無功功率：相量圖：電工電子技術(shù)

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(模塊3正弦交流電路)

單元5RL串聯(lián)電路一、電壓與電流的關(guān)系設(shè)電路中電流瞬時(shí)值為由KVL得：即由得：作相量圖：由相量圖得電壓三角形：由電壓三角形及平行四邊形法則：因?yàn)椋核裕毫睿簡(jiǎn)挝粸闅W姆(Ω)稱之為阻抗。其地位、意義同前所述感抗、容抗等。Z、R和XL三個(gè)阻抗之間也滿足直角三角形:稱之為阻抗三角形。由上得到RL串聯(lián)電路總電壓與總電流有效值之間所滿足的歐姆定律形式：二、電路中的功率1.有功功率電路中電阻上消耗的功率為有功功率。即2.無功功率電路中電感上交換的功率為無功功率。即3.視在功率電路兩端的電壓與電流的有效值的乘積，叫視在功率視在功率的單位為伏安（VA），它表示了電源提供的總?cè)萘浚ɑ蚩偣β剩从沉私涣麟娫慈萘康拇笮?。由上得有功功率、無功功率和視在功率三者的關(guān)系為：三者也滿足直角三角形關(guān)系：稱之為功率三角形。4.功率因數(shù)為反映負(fù)載吸收的功率即有功功率所占電源總?cè)萘康谋嚷?，引入功率因?shù)表征其功率的利用率。根據(jù)阻抗、電壓三角形，功率因數(shù)可表示為：可見，ψ角有三個(gè)方面的含義，即電壓和電流之間的相位差角，阻抗角，功率因數(shù)角。例題：

將電感為25.5mH，電阻為6Ω

的線圈接到電壓有效值U=220V，角頻率ω=314rad/s

的電源上。求（1）線圈的阻抗Z；（2）電路中的電流I；（3）求電路中的功率P、Q和S；（4）電路的功率因數(shù)cosψ;(5)

以電流為參考量作電壓三角形。。

解：（1）感抗和阻抗：（2）電流：（3）功率：（4）功率因數(shù)：（5）電壓三角形電工電子技術(shù)

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(模塊3正弦交流電路)

單元6三相交流電路一、三相交流電的產(chǎn)生及對(duì)稱三相交流電三相交流電由三相發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的。三相交流發(fā)電機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。其轉(zhuǎn)子是一個(gè)繞中心軸旋轉(zhuǎn)的、磁極面具有特殊形狀的一對(duì)磁極；其定子是固定的硅鋼片迭成的鐵芯，其上有三組結(jié)構(gòu)（幾何形狀和匝數(shù)）完全相同的繞組，它們的空間位置相差120°。其中U1、V1、W1為這三個(gè)繞組的始端；U2、V2、W2為三個(gè)繞組的末端。三相交流發(fā)電機(jī)和其定子繞組如下圖：當(dāng)原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，在三個(gè)繞組的兩端分別產(chǎn)生幅值相同、頻率相同、相位依次相差120°的正弦交流電壓(或電動(dòng)勢(shì))。每個(gè)繞組電壓（電動(dòng)勢(shì)）參考方向通常規(guī)定為由繞組的始端（末端）指向繞組的末端（始端），這一組正弦交流電壓叫對(duì)稱三相正弦交流電壓。若選擇uU

的初相為零（參考正弦量，則對(duì)稱的三個(gè)正弦電壓的解析式分別為：其波形圖和相量圖：二、三相電源繞組的聯(lián)結(jié)1.三相繞組的星形（Ｙ）聯(lián)結(jié)將三個(gè)繞組的末端U2、V2、W2連接在一起組成N點(diǎn)，而從繞組的三個(gè)始端U1、V1、W1引出三根導(dǎo)線與外電路相連的聯(lián)結(jié)方式稱為三相電源的星形（Y）聯(lián)結(jié)。上圖中，從始端引出的導(dǎo)線稱為端線（俗稱火線），分別用黃、綠、紅三色標(biāo)示。連接三個(gè)末端的節(jié)點(diǎn)N稱為中（性）點(diǎn)。從中（性）點(diǎn)引出的導(dǎo)線稱為中線（或稱零線），用黑色或白色標(biāo)示，中線往往是接地的，這時(shí)也可以稱作地線。這種供電方式，稱為三相四線制供電。若去掉中線，則稱為三相三線制供電。三相電源的星形連接常采用下列簡(jiǎn)易畫法：在星形連接中，電源可提供兩種電壓：

相電壓：端線與中線間的電壓稱為相電壓，用u1、u2、u3表示。

線電壓：兩端線間的電壓稱為線電壓，用u12、u23、u31表示。線電壓UL與相電壓UP的有效值關(guān)系為：2.三相繞組的三角形（△）聯(lián)結(jié)將三相發(fā)電機(jī)的三個(gè)繞組依次首（始端）尾（末端）相連，接成一閉合回路，構(gòu)成三角形連接。三相電源作三角形連接時(shí)，只有從三個(gè)連接點(diǎn)引出的三根端線，沒有中線。即只能是三相三線制供電，只提供一種電壓，即線電壓等于相電壓。三、三相負(fù)載的組成三相負(fù)載即由互相連接的三組負(fù)載組成，其中每組負(fù)載稱為一相負(fù)載。三相負(fù)載一般有兩種組成形式：由三組單相負(fù)載組合聯(lián)結(jié)而成三相負(fù)載由三相設(shè)備構(gòu)成（內(nèi)部已聯(lián)結(jié)）四、對(duì)稱三相負(fù)載三相電路中的負(fù)載，可能相同也可能不同，對(duì)稱負(fù)載定義如下：

各相負(fù)載相同（即各相負(fù)載的阻抗值相等、性質(zhì)相同，即RU=RV=RW=RP，XU=XV=XW=XP，ZU=ZV=ZW=ZP）的三相負(fù)載叫做對(duì)稱三相負(fù)載，如三相電動(dòng)機(jī)、三相電爐等；

否則就叫做不對(duì)稱三相負(fù)載，如三相照明電路中的負(fù)載大多為不對(duì)稱的。五、負(fù)載的星形（Ｙ）聯(lián)結(jié)及計(jì)算1.負(fù)載的星形（Ｙ）聯(lián)結(jié)把三相負(fù)載的一端連在一起組成一個(gè)公共端點(diǎn)，稱之負(fù)載中點(diǎn)N’。負(fù)載另一端分別引出一根端線與電源側(cè)端線相連。如下圖所示：2.三相星形（Ｙ）電路的計(jì)算（1）負(fù)載相電壓(UP)：每相負(fù)載兩端的電壓（2）負(fù)載線電壓(UL)：負(fù)載側(cè)端線之間的電壓負(fù)載相、線電壓在不考慮端線和中線上阻抗時(shí)就等于電源側(cè)的相、線電壓（3）相電流（IP）：流過各相負(fù)載的電流（4）線電流(IL)：流過各端線上的電流（5）中線電流(IN)：流過中線上的電流根據(jù)以上三相星形電路，可按兩種情況計(jì)算電路各量：①負(fù)載對(duì)稱時(shí)（忽略中線和線路阻抗）做相量圖求得中線電流：由于中線電流為零，可見在對(duì)稱星形電路中，若將中線去掉，電路變成三相三線制，各相、線電流值不變。②負(fù)載不對(duì)稱時(shí)（忽略中線和線路阻抗）但相、線電壓仍對(duì)稱每相負(fù)載的相電流：中線電流的有效值相量等于各相電流相量之和，即作相量圖并依據(jù)平行四邊形法則求得中線電流。這時(shí)，中線電流不為零，因此，中線不能去掉或斷開。中線的作用就是能保證各相負(fù)載上的電壓仍是對(duì)稱的（照明電路即是如此），各相負(fù)載仍能正常工作。中線一旦斷開，將會(huì)造成各相負(fù)載的相電壓極端不對(duì)稱，不僅使負(fù)載不能正常工作，嚴(yán)重時(shí)燒毀負(fù)載，發(fā)生嚴(yán)重的事故。例題1：已知三相對(duì)稱負(fù)載作Ｙ形聯(lián)結(jié)，每相的R=6Ω，L=25.5mH,電源線電壓UL=380V,f=50Hz,求每相負(fù)載的電流、各相線上的電流及中線電流。解：例題2：某電阻性三相不對(duì)稱負(fù)載作星形連接，并接有中線，其各相電阻R1=10Ω,R2=R3=20Ω，已知電源的線電壓為380V，求相電流、線電流和中線電流。解：六、負(fù)載的三角形（△）聯(lián)結(jié)

依次把每相負(fù)載的始末端相聯(lián)，組成一個(gè)封閉的三角形，再分別由三角形的三個(gè)頂點(diǎn)引出三根端線接在三相電源的三根相線上，稱之為三相負(fù)載的三角形（△）聯(lián)結(jié)。負(fù)載作三角形聯(lián)結(jié)時(shí)，每相負(fù)載的電壓就是其線電壓，忽略相線上的阻抗，就是電源的線電壓，即負(fù)載對(duì)稱時(shí)(Z1=Z2=Z3=ZP):

*線電流和負(fù)載相電流滿足下式：（證明略）

*每相負(fù)載的相電流按下式計(jì)算：七、三相電路的功率（1）電路不對(duì)稱時(shí)：三相電路總有功功率等于各相負(fù)載的有功功率之和。即（2）電路對(duì)稱時(shí)：以上公式對(duì)三相負(fù)載星形聯(lián)結(jié)和三角形聯(lián)結(jié)都適用。例題：

已知某三相對(duì)稱負(fù)載接在電源電壓為380V的三相交流電源中，其中每相負(fù)載的RP=6Ω、XL=8Ω。試分別計(jì)算該負(fù)載作星形連接和三角形連接時(shí)的相電流、線電流以及有功功率，并作比較。解：（1）負(fù)載作星形聯(lián)結(jié)有功功率：（2）負(fù)載作三角形聯(lián)結(jié)兩種接法比較電工電子技術(shù)

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(模塊4用電技術(shù)與安全

用電)

模塊4用電技術(shù)與安全用電單元1發(fā)電、輸電與配電一、發(fā)電發(fā)電方式按能源的不同，主要分為以下幾種方式：1.火力發(fā)電

火力發(fā)電是指利用石油、煤炭和天然氣等燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱能來加熱水，使水變成高溫、高壓水蒸氣，然后再由水蒸氣推動(dòng)發(fā)電機(jī)來發(fā)電的方式的總稱。2.水力發(fā)電水力發(fā)電是利用水位落差的位能轉(zhuǎn)為水輪的機(jī)械能，再以機(jī)械能推動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。3.核能發(fā)電利用核反應(yīng)堆中核裂變所釋放出的熱能來加熱水，產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。4.風(fēng)力發(fā)電

風(fēng)力發(fā)電是利用自然界的風(fēng)力的作用下，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。5.太陽(yáng)能發(fā)電

太陽(yáng)能發(fā)電是利用匯聚的太陽(yáng)光，把水燒至沸騰變?yōu)樗魵?，然后用來發(fā)電。6.潮汐發(fā)電

潮汐發(fā)電是通過水庫(kù)，在漲潮時(shí)將海水儲(chǔ)存在水庫(kù)內(nèi)，以勢(shì)能的形式保存，然后，在落潮時(shí)放出海水，利用高、低潮位之間的落差，推動(dòng)水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。此外還有利用天然氣、地?zé)岬葋戆l(fā)電的。各種發(fā)電方式如下圖：二、輸電發(fā)電廠發(fā)出的電，要經(jīng)過升壓變壓器將電壓升壓后，再經(jīng)斷路器等控制設(shè)備接入輸電線路，通過高壓輸電的方式輸送到很遠(yuǎn)的用電區(qū)以供使用。采用高壓輸電，可在輸送功率一定時(shí)，大大減少輸電線路上的電功率損耗和節(jié)省輸電導(dǎo)線所用材料。

三、

變、配電高壓輸電過程中，要經(jīng)歷多個(gè)高壓變電所（一般為一升四降）不斷地變電，最后進(jìn)入用電區(qū)，分為兩個(gè)部分，一部分到工廠，工廠車間為主要配電的對(duì)象之一。另一部分，通過低壓變電所，將電壓送到其他用戶區(qū)。四、節(jié)約用電對(duì)工廠來說，節(jié)約用電的主要途徑大致有以下幾方面：1.提高電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行水平2.更新用電設(shè)備，選用節(jié)能型新產(chǎn)品3.提高功率因數(shù)4。推廣和應(yīng)用新技術(shù)，降低產(chǎn)品電耗定額

電工電子技術(shù)

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(模塊4用電技術(shù)與安全用電)

單元2安全用電一、觸電人體因觸及帶電體而承受過高的電壓，最終使電流流經(jīng)人體，以致引起死亡或局部受傷的現(xiàn)象稱為觸電。1.電擊和電傷電擊：是指因電流通過人體而使內(nèi)部受傷的現(xiàn)象，它是最危險(xiǎn)的觸電事故。

一般當(dāng)人體通過工頻交流電流超過10mA時(shí)，直流電流超過50mA時(shí)，就可能危及生命。同時(shí)，人體接觸的電壓越高，通過人體的電流越大，時(shí)間越長(zhǎng)，造成的傷害也就越嚴(yán)重。并且還和電流通過人體的部位、途徑有關(guān)。電傷：是指人體外部由于電弧或熔絲熔斷時(shí)飛濺的金屬沫等而造成燒傷的現(xiàn)象。2.觸電方式及危害（1）單相觸電

單相觸電是指人體的一部分觸及一根相線，或者接觸到漏電的電氣設(shè)備的外殼，而另一部分觸及到大地（或中線）時(shí)，電流從相線經(jīng)人體流到大地（或中線）形成回路，此時(shí)人體承受的電壓為相電壓（220V）。對(duì)于中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)及中性點(diǎn)不接地的低壓電網(wǎng)都能發(fā)生單相觸電。單相觸電的兩種形式：（2）兩相觸電

兩相觸電是指人的兩個(gè)部分同時(shí)觸及兩根帶電的不同相的相線，電流流經(jīng)人體形成回路，稱之為兩相觸電。此時(shí)，加在人體上的電壓是線電壓（380V）。兩相觸電后果比單相觸電更為嚴(yán)重。兩相觸電：（3）跨步電壓觸電

當(dāng)架空電力線路的一根帶電導(dǎo)線斷落在地上時(shí)，電流就會(huì)經(jīng)落地點(diǎn)流入地中，并向周圍擴(kuò)散。導(dǎo)線的落地點(diǎn)電位越高，距離落地點(diǎn)越遠(yuǎn)，電位越低，在落地點(diǎn)20m以外，地面的電位近似等于零。當(dāng)人走近落地點(diǎn)附近時(shí)，兩腳踩在不同的電位上，兩腳之間就會(huì)有電位差，此電位差稱之為跨步電壓。當(dāng)人體受到跨步電壓的作用時(shí)，電流就會(huì)從一腳經(jīng)跨部流到另一腳下形成回路，造成跨步觸電?？绮诫妷河|電的危害程度取決于接地電壓的高低、人的跨步大小及人與接地體的距離。二、安全用電常識(shí)1.在任何情況下，均不得用手來鑒定接線端或裸導(dǎo)體是否電。如須了解線路是否有電，則應(yīng)使用完好的驗(yàn)電設(shè)備。2.更換熔絲時(shí)應(yīng)先切斷電源，切勿帶電操作。3.拆開的或斷裂的暴露在外部的帶電接頭，必須及時(shí)用絕緣物包好并懸掛到人身不會(huì)碰一的高處，以防有人觸及。4.手電鉆、電風(fēng)扇等各種電乞設(shè)備的金屬外殼都必須有專用的接零導(dǎo)線。5.不得把36V以上的照明燈作為機(jī)床上的局部照明使用。6.遇有數(shù)人進(jìn)行電工作業(yè)時(shí)，應(yīng)于接通電源前告知他人。7.遇有人觸電時(shí)，如在開關(guān)附近，應(yīng)立即切斷電源；如附近沒開關(guān)，則應(yīng)盡快地用干燥的木棍、竹竿等絕緣棒打斷導(dǎo)線，或用絕緣棒把觸電者撥開（對(duì)在低壓設(shè)備上觸電而言），切勿親自用手去接觸觸電者。如傷員脫離電源后已昏迷或停止呼吸，應(yīng)當(dāng)立即施行人工呼吸并送醫(yī)院搶救電工電子技術(shù)

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(模塊4用電技術(shù)與安全用電)

單元3用電保護(hù)一、保護(hù)接地和保護(hù)接中線

在正常情況下，電氣設(shè)備的金屬外殼是不帶電的。倘若絕緣損壞或帶電的導(dǎo)體碰殼，則外殼帶電，此時(shí)若有人觸及該設(shè)備的金屬外殼，就可能發(fā)生觸電事故。為了防止觸電，必須采取相應(yīng)的保護(hù)措施。1.保護(hù)接地

保護(hù)接地是在中性點(diǎn)不接地的三相電源系統(tǒng)中，將電氣設(shè)備的金屬外殼用電阻很小的導(dǎo)線同接地極（體）可靠地連接起來，通常用埋入地中的鋼管、鋼條或利用埋在地中的自來水管作為接地極，其電阻不得超過4

。電動(dòng)機(jī)保護(hù)接地的電路：上圖說明，電動(dòng)機(jī)采用保護(hù)接地后，如果某相繞組因絕緣損壞而碰殼，此時(shí)，當(dāng)人體接觸電氣設(shè)備時(shí)，由于人體與接點(diǎn)裝置是并聯(lián)，又因?yàn)槿梭w的電阻遠(yuǎn)較接地裝置的電阻為大，所以幾乎沒有電流通過人體，電流則流經(jīng)接地裝置形成回路，而減輕了人體觸電，從而保證了人身安全。反之，若外殼不接地，則電流就要通過人體，再經(jīng)線路的對(duì)地電容或其他漏電途徑形成回路，可能引起人身觸電。在正常情況下，電機(jī)、變壓器、以及移動(dòng)式電器具等較大功率的電氣設(shè)備的外殼（或底座）都應(yīng)接地。包括家用電器如冰箱、洗衣機(jī)等。2.保護(hù)接中性線（又稱保護(hù)接零）在電壓低于1000V，電源中性點(diǎn)接地的電力網(wǎng)中，應(yīng)采用保護(hù)接零，即把電氣設(shè)備的金屬外殼用導(dǎo)線與電網(wǎng)的零線（也即中性線）相連接。保護(hù)接零的防護(hù)作用比保護(hù)接地更為完善。

保護(hù)接中性線之所以能夠確保人身安全，是因?yàn)椋寒?dāng)電氣設(shè)備發(fā)生漏電后，相電壓經(jīng)過機(jī)殼到零線形成回路，從而產(chǎn)生短路電流，使電路中保護(hù)電器動(dòng)作，切斷電源；由于人體的電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于短路回路電阻，在未解除故障前，單相短路電流幾乎全部通過接零電路。保護(hù)接中線圖：

在圖中，三相設(shè)備中圖（a），設(shè)電動(dòng)機(jī)的L3相繞組碰殼，則該相因短路立即把L3相熔絲熔斷，因而能自動(dòng)切斷電源，免除觸電危險(xiǎn)。

單相用電器應(yīng)使用三腳插頭（一大兩小插腳）和三孔插座，其外形如下圖所示。正確的接法應(yīng)把用電器的外殼用導(dǎo)線接在大的插腳上，并通過插座與中性線相連。如上圖（b）所示。采用保護(hù)接零時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意事項(xiàng)：1）在三相四線制供電系統(tǒng)中，中線必須有良好的接地。2)零線不能裝容絲和開關(guān)，以防止零線斷開時(shí)造成人身和設(shè)備事故。3)在同一電源上，不允許將一部分電氣設(shè)備接地，而另一部分電氣設(shè)備接零。4)在安裝單相三孔插座時(shí)，正確的接法是將插座上接中性線的孔分別用導(dǎo)線并聯(lián)到中性線上。5)三孔插頭的接地端要高于相線和中性線接端，這樣保證在插入和拔出時(shí)，接地端首先接觸和最后離開插座。電工電子技術(shù)

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(模塊5變壓器與電動(dòng)機(jī))

單元1鐵磁性物質(zhì)一、鐵磁性物質(zhì)與磁化1.磁化鐵磁材料內(nèi)部是由許多體積很小的磁疇(磁體)所組成，在常態(tài)下，整體不顯磁性，將其放在外磁場(chǎng)（BO）中,內(nèi)部磁疇受外磁場(chǎng)作用將改變其雜亂無章的取向而趨于一致，產(chǎn)生附加磁場(chǎng)（B′），而被磁化。2.磁化曲線鐵磁材料被磁化的過程，可以由磁化曲線形象表示之。（1）起始磁化曲線B=f（H），表明了鐵磁材料最初磁化的變化過程。(2)磁滯回線鐵磁材料在大小和方向不斷變化的外加磁場(chǎng)作用下進(jìn)行反復(fù)磁化，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨磁場(chǎng)強(qiáng)度H變化形成磁滯回線。其中：

Br-----剩磁，是鐵磁材料被磁化后外場(chǎng)去掉后所保留的磁性。

Hc----矯頑力，是磁化后的鐵磁材料被完全去磁所應(yīng)該加的最小磁場(chǎng)強(qiáng)度。

在鐵磁材料反復(fù)磁化的過程中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化總是落后于磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化，這種現(xiàn)象稱為磁滯現(xiàn)象。二、常用磁性材料1.軟磁性材料

軟磁性材料的矯頑磁力、剩磁、磁滯損耗均較小，磁滯回線狹長(zhǎng)，它既容易磁化，又容易退磁。常用于制造鎮(zhèn)流器、變壓器、電動(dòng)機(jī)以及各種中、高頻電磁元件的鐵心等。2.硬磁性材料

硬磁性材料的矯頑磁力、剩磁、磁滯損耗均較大，磁滯回線較寬，一經(jīng)磁化，就能獲得很強(qiáng)的剩磁，而且不易退磁。適用于制造永久磁鐵，如揚(yáng)聲器、耳機(jī)、電話機(jī)、錄音機(jī)以及各種磁電式儀表中。3.矩磁材料

磁滯回線近似于一個(gè)矩形，剩磁很大，接近飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，但矯頑力較小，易于翻轉(zhuǎn)，常在計(jì)算機(jī)和控制系統(tǒng)中作記憶元件和開關(guān)元件。三、磁路與磁路歐姆定律（1）磁路：運(yùn)用鐵磁材料的高磁導(dǎo)率特性將磁力線約束在鐵心所定范圍內(nèi)而形成的磁通路徑.。（2）磁路歐姆定律其中：IN----磁通勢(shì)

Rm----磁阻

Φ----磁通

四、渦流及其應(yīng)用

當(dāng)鐵心線圈中通有交變電流時(shí)，鐵心中將產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)將在鐵心中的閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，這些電流呈旋渦狀，稱之為渦流。

渦流在鐵心中流動(dòng)，使鐵心發(fā)熱產(chǎn)生能量損耗，稱之為渦流損耗。

渦流將使變壓器、電機(jī)等電氣設(shè)備的鐵心發(fā)熱，浪費(fèi)了能量，還可能損壞電器。為了減小渦流損耗，通常采用厚度約0.35mm的硅鋼片疊成鐵心，可大大降低渦流損耗。

渦流也有其有利的一面，可利用其熱效應(yīng)來做成中頻感應(yīng)爐來冶煉金屬，做成電磁爐來加熱和烹飪食物等等。

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(模塊5變壓器與電動(dòng)機(jī))

單元2單相變壓器一、外形、構(gòu)造、符號(hào)

二、組成變壓器主要由鐵心、繞組和附件等組成。（1）鐵心

鐵心是變壓器的磁路部分,并作為變壓器的機(jī)械骨架。為了減小渦流損耗和磁滯損耗，鐵心一般由0.35mm或0.5mm表面涂有絕緣漆的冷軋或熱軋硅鋼片疊裝而成。鐵心有EI形、F形、∏形和C形等多種。（2）繞組

繞組是變壓器的電路部分，一般用絕緣扁銅線或漆包線在繞線模上繞制而成。與電源連接的繞組稱為初級(jí)繞組（也稱原邊繞組）；與負(fù)載連接的繞組稱為次級(jí)繞組（也稱副邊繞組）。根據(jù)不同的需要，一個(gè)變壓器可以有多個(gè)次級(jí)繞組，以輸出不同的電壓。三、工作原理當(dāng)變壓器初級(jí)繞組通以交流電流時(shí)，在鐵心中產(chǎn)生交變磁通，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，初、次級(jí)繞組都產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，次級(jí)繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相當(dāng)于新的電源，這就是變壓器的基本工作原理。1.變壓（空載運(yùn)行）2.變流（帶載運(yùn)行）3.變阻抗

四、變壓器的外特性、損耗及效率1.外特性外特性是指初級(jí)加額定電壓，負(fù)載功率因數(shù)一定時(shí)，次級(jí)電壓U2隨負(fù)載電流I2變化的關(guān)系，即U2=f(I2)。2.損耗變壓器運(yùn)行時(shí)將產(chǎn)生損耗，分為銅損耗和鐵損耗。（1）銅損耗（PCu）

變壓器中初、次級(jí)繞組中都有一定的電阻，當(dāng)電流流過繞組時(shí)，就要發(fā)熱產(chǎn)生損耗，這種損耗就是銅損耗。（2）鐵損耗（PFe）

當(dāng)鐵心中的磁通交變時(shí)，在鐵心中要產(chǎn)生磁滯損耗和渦流損耗，這兩項(xiàng)統(tǒng)稱為鐵損耗。

鐵損耗不隨負(fù)載大小變化，也稱為不變損耗；銅耗隨負(fù)載大小變化，也稱為可變損耗。3.變壓器的效率變壓器的輸入功率為P1=U1I1COSφ1；輸出功率為P2=U2I2COSφ2兩者關(guān)系為：P1-P2=PCu+PFe

或P1=P2+PCu+PFe則變壓器的效率為電工電子技術(shù)

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(模塊5變壓器與電動(dòng)機(jī))

單元3三相異步電動(dòng)機(jī)一、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)（1）定子

電機(jī)固定不動(dòng)的部分叫定子。主要由機(jī)座、鐵心和定子繞組等組成如上圖，三相定子繞組嵌放在定子鐵心槽內(nèi)，定子繞組的三個(gè)首端為U1、V1、W1，末端為U2、V2、W2，都由機(jī)座上的接線盒中引出。

根據(jù)三相定子繞組的額定電壓及電源的線電壓的關(guān)系，三相定子繞組可接成星形或三角形。（2）

轉(zhuǎn)子

三相異步電動(dòng)機(jī)鼠籠式轉(zhuǎn)子由鐵心和繞組構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖，轉(zhuǎn)子鐵心由硅鋼片疊成，并固定在轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)子繞組（通常用銅條）為鼠籠狀，通常用鋁澆鑄而成。二、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理1.三相電流的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)

三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組，是由在空間彼此相隔1200的三組相同的線圈（即三相對(duì)稱繞組）組成，各相繞組的始端分別由U1、V1、W1表示，末端分別以U2、V2、W2表示。定子繞組聯(lián)接成Y形或Δ形。當(dāng)三相定子繞組通有三相交流電流后，它們?cè)谵D(zhuǎn)子空間的合成磁場(chǎng)將隨電流的變化而在空間不斷地旋轉(zhuǎn)，這就是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。定子繞組接線和三相電流波形及t0~t1時(shí)刻的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（又稱同步轉(zhuǎn)速）的轉(zhuǎn)速n1與交流電源的頻率f1有關(guān)，同時(shí)也與電動(dòng)機(jī)定子繞組的磁極對(duì)數(shù)p有關(guān)。它們之間的關(guān)系為：2.三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理靜止的、自行閉合的轉(zhuǎn)子在空間受到旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用，由于之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流而成為載流導(dǎo)體。在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中，受電磁力的作用而對(duì)轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生作用方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向一致的電磁轉(zhuǎn)矩，因此轉(zhuǎn)子就順著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來。

轉(zhuǎn)動(dòng)原理圖如下：若使旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向也隨之而改變。因此，若要讓三相異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)，只需把電機(jī)定子繞組與三相電源連接的三根導(dǎo)線任意兩根對(duì)調(diào)即可。*三.三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性（1）、轉(zhuǎn)差率若電機(jī)轉(zhuǎn)速為n2,則轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間的相對(duì)轉(zhuǎn)速為n1-n2,此相對(duì)轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速之比，稱為異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率，用S表示，即轉(zhuǎn)差率是分析異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性的一個(gè)重要數(shù)據(jù)。（1）轉(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)：n2=0，S=1（2）電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行時(shí)：n2趨近于n1，S趨近于零。（3）一般情況下:0<S<1之間。三相異步電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，其轉(zhuǎn)差率很小，即SN≈0.02

0.06。（2)、電磁轉(zhuǎn)矩三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T與電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)所決定的轉(zhuǎn)矩常數(shù)CT、磁極的平均磁通Φ、轉(zhuǎn)子電流I2及轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)cos

2有關(guān)，可以證明它們之間的關(guān)系為T=CTΦI2cos

2

代入有關(guān)量之后，得到電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系：并繪出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系曲線：(3)、機(jī)械特性電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，即n2=f（T）曲線。特性分析：（1）AB段

穩(wěn)定工作區(qū)，在此區(qū)段內(nèi)n2隨著T的增大而略有下降。電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩應(yīng)在此區(qū)段內(nèi)，在距離Tm較遠(yuǎn)的地方，并具有較大的過載能力。（2）BC段

非穩(wěn)定區(qū)，在此區(qū)段內(nèi)，電磁轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的下降而減小。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)一瞬間，轉(zhuǎn)矩稱為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst。當(dāng)Tst大于電機(jī)軸上負(fù)載轉(zhuǎn)矩TZ時(shí)，轉(zhuǎn)子逐漸加速，電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩沿著n2=f（T）曲線CB上升，經(jīng)最大轉(zhuǎn)矩Tm后又BA下降。當(dāng)T等于電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩Te時(shí)，電動(dòng)機(jī)就以額定轉(zhuǎn)速ne穩(wěn)定運(yùn)行電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的幾個(gè)概念：①

電動(dòng)機(jī)的過載能力(2.0～2.2)②電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)能力（1.7～2.2）可見（1）異步電動(dòng)機(jī)工作在穩(wěn)定區(qū)內(nèi)時(shí)，具有硬的機(jī)械特性，即隨著負(fù)載的變化而轉(zhuǎn)速變化很小；

（2）異步電動(dòng)機(jī)具有較大的過載能力和起動(dòng)能力；

（3）異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩外加電源電壓的平方成正比，即電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩對(duì)電源電壓的變化十分敏感。

四、三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)電動(dòng)機(jī)的銘牌:

（1）型號(hào)

（M、S、L分別表示中、短、長(zhǎng)機(jī)座）（2）額定電壓指電動(dòng)機(jī)定子繞組按銘牌上規(guī)定接法時(shí)應(yīng)加的線電壓值。（3）接法

現(xiàn)在生產(chǎn)的額定電壓為380V，4KW以上的Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)均為D形（三角形）接法。（4）額定功率Pe

指電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下長(zhǎng)期連續(xù)工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)不過熱，軸上所能輸出的機(jī)械功率。電動(dòng)機(jī)額定功率與額定轉(zhuǎn)矩之間的換算關(guān)系為(5)額定電流

電動(dòng)機(jī)軸上輸出額定功率時(shí)，定子電路取用的線電流。(6)額定轉(zhuǎn)速

指電動(dòng)機(jī)滿載時(shí)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。(7)額定頻率

指電動(dòng)機(jī)應(yīng)接入的交流電源的頻率。我國(guó)動(dòng)力用電的頻率為50HZ。有些國(guó)家規(guī)定為60HZ。(8)絕緣等級(jí)

指電動(dòng)機(jī)定子繞組所用的絕緣材料的等級(jí)，電動(dòng)機(jī)允許的最高工作溫度與所用絕緣材料的等級(jí)有關(guān)電工電子技術(shù)

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(模塊6常用半導(dǎo)體器件)

單元6二極管一、半導(dǎo)體及PN結(jié)1.半導(dǎo)體（1）導(dǎo)體

導(dǎo)電性能好的物質(zhì)，諸如金屬銅、鋁和鐵之類。（2）絕緣體

幾乎不能導(dǎo)電，諸如橡膠、陶瓷、塑料、石英等。（3）半導(dǎo)體

導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，稱為半導(dǎo)體，如四價(jià)元素硅、鍺、硒等都是常用的材料。2.純凈半導(dǎo)體純凈半導(dǎo)體也稱本征半導(dǎo)體，是由一種原子構(gòu)成的半導(dǎo)體。純凈半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，常溫下，核外電子不易參與導(dǎo)電，導(dǎo)電能力很差。3.摻雜半導(dǎo)體

如果在純凈的半導(dǎo)體中摻入少量雜質(zhì)元素，其導(dǎo)電能力也會(huì)顯著增強(qiáng)。由于摻雜的方式不同，可構(gòu)成兩種半導(dǎo)體，即N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體。N型半導(dǎo)體：內(nèi)部自由電子（帶負(fù)電）濃度高，主要靠電子導(dǎo)電。P型半導(dǎo)體：

內(nèi)部空穴（帶正電）濃度高，主要靠空穴導(dǎo)電。4.PN結(jié)及其單向?qū)щ娦裕?）PN結(jié)的形成在一塊半導(dǎo)體芯片上（如硅或鍺），通過不同的摻雜工藝，使其一邊形成N型半導(dǎo)體，另一邊形成P型半導(dǎo)體，在這兩種雜質(zhì)半導(dǎo)體的交界面處會(huì)形成一個(gè)具有特殊性質(zhì)的薄層，這個(gè)特殊的薄層稱為空間電荷區(qū)，即PN結(jié)。（2）單向?qū)щ娦訮N結(jié)其實(shí)就是空間電荷層，具有內(nèi)部電場(chǎng)。當(dāng)不加外加電壓時(shí)，內(nèi)部電場(chǎng)和PN結(jié)兩邊載流子濃度差的擴(kuò)散作用相等而處于電平衡狀態(tài)。但當(dāng)加有外接電壓時(shí)，平衡被打破，將有不同大小的電流通過PN結(jié)。

當(dāng)電壓按下圖(a)中正負(fù)極性所加時(shí)（稱電壓正向偏置），這時(shí)電流很大，認(rèn)為PN結(jié)導(dǎo)通。

當(dāng)電壓按下圖(b)中正負(fù)極性所加時(shí)（稱電壓反向偏置），這時(shí)電流很?。s為零），認(rèn)為PN結(jié)截止（不通）。所以，PN結(jié)的特性是單方向?qū)娏?，即單向?qū)щ娦?。PN結(jié)的特性歸納為：

正向?qū)?，反向截止，單向?qū)щ娦浴?/p>

二、半導(dǎo)體二極管（1）結(jié)構(gòu)及符號(hào)在一個(gè)PN結(jié)的兩側(cè)分別引出電極引線，用管殼封裝就制成半導(dǎo)體二極管。其管芯就是一個(gè)PN結(jié)。（2）特性

二極管具有PN結(jié)所具備的特性，即二極管的特性歸納為：正向?qū)?，反向截止，單向?qū)щ娦远O管按芯片材料的不同，可分為硅二極管和鍺二極管兩種。（3）二極管的特性曲線①

正向特性

從正向曲線知，當(dāng)加于二極管兩端的正向偏置電壓很小且小于某一數(shù)值時(shí)，二極管中的正向電流很小，近似為零，這一電壓值稱為死區(qū)電壓，硅管約為0.5V，鍺管約為0.2V。當(dāng)正向偏置電壓超過死區(qū)電壓后，二極管開始導(dǎo)通，正向電流隨電壓增大而迅速增大。二極管導(dǎo)通后，電流在一定范圍內(nèi)變化，二極管的正向?qū)妷?正向管壓降)幾乎維持不變，常溫下，硅管的正向管壓降約為0.7V，鍺管約0.3V。②反向特性當(dāng)二極管兩端加上反向電壓時(shí)，當(dāng)反向偏置電壓小于某一數(shù)值時(shí)，只有極小的反向電流，約為幾到幾十微安。反向電流大小基本恒定，不隨反向電壓的增大而增大，故稱為反向飽和電流，二極管處于截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)反向偏置電壓超過某一數(shù)值時(shí)，反向電流突然急劇增加，管子不再截止而失去單向?qū)щ娦?，這種現(xiàn)象稱為反向擊穿，對(duì)應(yīng)的反向偏置電壓稱為為反向擊穿電壓。二極管一旦擊穿，由于電流、電壓值均很大，將使管子過熱而損壞。所以在使用二極管時(shí)，所加反向電壓應(yīng)遠(yuǎn)小于其反向擊穿電壓，以保證二極管可靠工作。實(shí)際中，常將二極管視為理想二極管，即忽略管壓降和反向飽和電流，認(rèn)為：二極管正向?qū)〞r(shí)，正向壓降為0，相當(dāng)于開關(guān)閉合；在二極管反向截止時(shí)，反向電壓為0，相當(dāng)于開關(guān)斷開，即具備開關(guān)作用。三、特殊二極管1.穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管是用特殊工藝制作的，它工作在反向擊穿區(qū)，利用它反向擊穿時(shí)電流增加而電壓則保持恒定的特性來穩(wěn)定電壓。如圖，它通常工作在反向擊穿特性的A、B點(diǎn)之間。當(dāng)通過穩(wěn)壓管的反向電流I在Izmin<IZ<Izmax之間變化時(shí)，兩端電壓UZ基本保持穩(wěn)定，穩(wěn)壓管正是利用這一點(diǎn)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓作用。穩(wěn)壓管被反向擊穿，但不一定損壞，只要限制流過管子的反向電流就可保證不因過熱而損壞。2.發(fā)光二極管發(fā)光二極管（簡(jiǎn)稱LED）是一種把電能轉(zhuǎn)換成光能的發(fā)光元件。當(dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓時(shí)，它能發(fā)出一定顏色的光。光的顏色取決于制作二極管的材料，不同的材料可使二極管發(fā)紅光、綠光、黃光等。3.光電二極管

光電二極管是一種光控器件，它的管殼上有一個(gè)玻璃窗口，以便接受光照。

光電二極管工作在反向偏置狀態(tài)，當(dāng)在PN結(jié)上加上反向電壓，再用光照射到PN結(jié)上時(shí)，就能形成反向的光電流，光電流大小與光照強(qiáng)度成正比。電工電子技術(shù)

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(模塊6常用半導(dǎo)體器件)

單元2晶體管

一、半導(dǎo)體晶體管的結(jié)構(gòu)

在一塊半導(dǎo)體芯片上，形成P型和N型半導(dǎo)體相隔的三個(gè)大小不等的導(dǎo)電區(qū)域和兩個(gè)PN結(jié)，分別從三個(gè)區(qū)引出電極引線，加上管殼封裝，就制成三極管。根據(jù)組成三個(gè)區(qū)P型或N型半導(dǎo)體的排列順序的不同，三極管分為NPN型和PNP型兩類。圖中，中間的較小的區(qū)叫基區(qū)，基區(qū)兩側(cè)面積較大的區(qū)叫集電區(qū)，另一個(gè)是發(fā)射區(qū)，引出的電極分別叫基極（B）、集電極（C）、發(fā)射極（E）。兩個(gè)PN結(jié)分別稱為發(fā)射結(jié)和集電結(jié)。三極管按芯片材料不同，有硅管和鍺管兩種。二、