《電工電子技術(shù)（第2版）》 課件全套 -孫彤 第1-12章 直流電路、正弦交流電路-觸發(fā)器與時(shí)序邏輯電路

電工電子技術(shù)（第2版）第1章直流電路【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1）掌握電路的組成和作用；2）掌握電阻的連接、歐姆定律的內(nèi)容及應(yīng)用；3）了解額定值的概念和電路的三種工作狀態(tài)；4）掌握電壓源、電流源的特點(diǎn)及兩種電源之間的等效變換；5）掌握基爾霍夫定律的內(nèi)容及應(yīng)用；6）了解電位的定義及計(jì)算；7）掌握支路電流法、疊加原理和戴維南定理解題的方法?！灸芰δ繕?biāo)】1）掌握用萬用表測量基本物理量的方法；2）掌握疊加原理和戴維南定理的驗(yàn)證方法。

1.1直流電路的組成及基本物理量

1.2電阻元件和歐姆定律

1.3電路的三種狀態(tài)

1.4電壓源和電流源及其等效變換

1.5基爾霍夫定律

1.6電路中電位的計(jì)算

1.7支路電流法

1.8疊加原理和戴維楠定理

1.1

直流電路的組成及基本物理量1.電路的組成:

電路就是電流通過的閉合路徑，它是由各種電氣器件按一定方式用導(dǎo)線連接組成的總體。最簡單的電路如圖所示的手電筒電路。

2.電路模型

三種理想電路元件符號:

a）電阻元件R

b）電感元件Lc）電容元件C3.電路的作用:（1）實(shí)現(xiàn)電能的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換。（2）實(shí)現(xiàn)信號的傳遞和處理。

電路的基本物理量:

電流是指單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量。有交、直流之分，分別用I、i表示。單位為A（安[培]），還有kA（千安）、mA（毫安）、μA（微安）等。

或

電流的方向：

b)I<0

a)I>01.電流2.電壓

電場力把單位正電荷從a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)所做的功稱為a、b兩點(diǎn)之間的電壓，用Uab表示。電壓的單位為V（伏[特]），還有kV（千伏）、mV（毫伏）、μV（微伏）等。

電壓的實(shí)際方向由高電位指向低電位。3.電動(dòng)勢

電源力克服電場力把正電荷從負(fù)極移動(dòng)到正極所做的功，用物理量電動(dòng)勢來衡量。電動(dòng)勢在數(shù)值上等于電源力把單位正電荷從b點(diǎn)經(jīng)電源內(nèi)部移回到a點(diǎn)所做的功，用E表示，其單位與電壓單位相同。

電動(dòng)勢的實(shí)際方向規(guī)定為在電源內(nèi)部由負(fù)極指向正極。4.功率

單位時(shí)間內(nèi)電場力所做的功稱為電功率。

功率的單位是（瓦[特]）。對于大功率，采用KW（千瓦）或MW（兆瓦）作單位，對于小功率則采用mW（毫瓦）或μW（微瓦）作單位。

電阻元件是對電流呈現(xiàn)阻礙作用的耗能元件.R─電阻值，國際單位制單位為Ω，常用的電阻單位還有KΩ、MΩ，它們與Ω之間的換算關(guān)系是：1KΩ=103Ω

、1MΩ=106Ω

。1.2

電阻元件和歐姆定律1.電阻元件

2.歐姆定律

1）部分電路歐姆定律

a)U、I參考方向一致

b)U、I參考方向不一致

流過電阻的電流I與電阻兩端的電壓U成正比，與電阻值R成反比。

2）全電路歐姆定律

在一個(gè)閉合回路中，電流I與電源的電動(dòng)勢E成正比，與電路中的內(nèi)電阻和外負(fù)載電阻之和（R0+RL)成反比，稱為全電路歐姆定律。其表達(dá)式為:

（a）用電壓電流的實(shí)際方向判斷當(dāng)U、I實(shí)際方向一致時(shí)，說明該元件是負(fù)載；當(dāng)U、I實(shí)際方向不一致時(shí)，說明該元件是電源。

（b）用電壓電流的參考方向判斷當(dāng)U、I參考方向一致時(shí)，功率的公式P=UI；當(dāng)U、I參考方向不一致時(shí)，功率的公式P=﹣UI。上式計(jì)算中，若求得P>0，則判定該元件為負(fù)載；反之，則判定該元件為電源。3）電源和負(fù)載的判斷

3.電阻的連接1）電阻的串聯(lián)

幾個(gè)電阻依次相串，中間無分支的連接方式，稱為電阻的串聯(lián)，如圖所示。

串聯(lián)電路的特點(diǎn)如下：

（1）等效電阻為：（2）流經(jīng)各電阻的電流相等（3）串聯(lián)總電壓等于各電阻上電壓之和

（4）分壓關(guān)系為：

2）電阻的并聯(lián)

將幾個(gè)電阻元件都接在兩個(gè)公共端點(diǎn)之間的連接方式，稱為電阻的并聯(lián)，如圖所示。（1）等效電阻：

（2）各電阻電壓相等。

（3）并聯(lián)總電流等于各電阻上電流之和，即：（4）分流關(guān)系為：

并聯(lián)電路的特點(diǎn)為:3）電阻的混聯(lián)

既有串聯(lián)又有并聯(lián)的電路稱為混聯(lián)?；炻?lián)電路形式多種多樣，但可以利用電阻串、并聯(lián)關(guān)系進(jìn)行逐步化簡。如下圖化簡過程。1.3

電路的三種狀態(tài)1.電源的有載工作電壓與電流的關(guān)系為：

負(fù)載電壓為：

當(dāng)R0=0

時(shí)：

U=E

PE=P+△P功率平衡關(guān)系為電源產(chǎn)生的功率等于電源輸出的功率與內(nèi)阻上損耗的功率之和。2.電源的開路其特點(diǎn)為：I=0，U=U0=E

3.電源的短路

其特點(diǎn)是：被短路元件兩端電壓為0。電路中電流稱為短路電流,

且有：

短路是電路最嚴(yán)重、最危險(xiǎn)的事故，是禁止的狀態(tài)。產(chǎn)生短路的原因主要是接線不當(dāng)，線路絕緣老化損壞等。應(yīng)在電路中接入過載和短路保護(hù)。1.4

電壓源和電流源及其等效代換

1.電壓源對外提供電壓的電源稱為電壓源。1）理想電壓源

如圖所示為理想電壓源E與負(fù)載RL連接的電路，U=E，輸出電流：2）實(shí)際電壓源

一個(gè)實(shí)際電壓源可等效成一個(gè)理想電壓源E與內(nèi)阻R0串聯(lián)的模型。電路中，負(fù)載RL上的電壓和電流的關(guān)系為U=E-R0I

電壓源伏安特性如圖示。U<E，內(nèi)阻R0越小，則直線越平。

2.電流源對外提供電流的電源稱為電流源。1）理想電流源

如圖所示為理想電流源IS與負(fù)載RL連接的電路，電路中電I=IS

,其端電壓:U=RLIS

。2）實(shí)際電流源

一個(gè)實(shí)際電流源可等效成一個(gè)理想電流源IS與內(nèi)阻R0并聯(lián)的模型。電路中，負(fù)載

I=RL上的電壓和電流的關(guān)系為:

電流源伏安特性如圖所示。I<IS,內(nèi)阻R0越小，則直線越陡。

3）電壓源和電流源的等效變換

兩種電源模型外接相同的負(fù)載電阻，且輸出電流和端電壓都相同時(shí)，對外電路而言，電壓源和電流源這兩種電源是完全等效的。

1.5

基爾霍夫電流定律

1.基爾霍夫電流定律

基爾霍夫電流定律（簡稱KCL）又稱節(jié)點(diǎn)電流定律。其內(nèi)容是：對于電路的任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)，任意時(shí)刻流入節(jié)點(diǎn)的電流之和等于流出節(jié)點(diǎn)的電流之和。表達(dá)式為：

2.基爾霍夫電壓定律

基爾霍夫電壓定律（KVL）又稱回路電壓定律。其內(nèi)容是：對于電路中的任意一個(gè)回路，任何時(shí)刻，沿回路循環(huán)方向各部分電壓的代數(shù)和等于零。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：1.6

電路中電位的計(jì)算

電壓就是電位的差值，即Uab=Va-Vb，或者說電路中某一點(diǎn)的電位等于該點(diǎn)到參考點(diǎn)之間的電壓。

在一個(gè)較復(fù)雜的電路中計(jì)算電位時(shí)可以根據(jù)定義來計(jì)算，其方法歸納為以下幾點(diǎn)：

（1）選好參考點(diǎn)，即零電位點(diǎn)。（2）選擇待求電位點(diǎn)到零電位點(diǎn)最簡捷的繞行路徑，用歐姆定律計(jì)算電路電流和各電阻上的電壓降。（3）列出選定路徑上各元件電壓代數(shù)和的方程，即可求出節(jié)點(diǎn)的電位。1.7

支路電流法

以各支路電流為未知量，應(yīng)用基爾霍夫定律列出節(jié)點(diǎn)電流方程和回路電壓方程，解出各支路電流，從而可確定各支路（或元件）的電壓及功率，這種解決電路問題的方法叫做支路電流法。支路電流法解題步驟如下：（1）審題，確定電路中節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)和支路條數(shù)各為多少；（2）以支路電流為變量，選取電流參考方向，應(yīng)用KCL列個(gè)獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)電流方程。（3）選回路繞行方向，應(yīng)用KVL列個(gè)獨(dú)立的回路電壓方程。注意：對網(wǎng)孔列方程亦可。當(dāng)含有電流源時(shí)，適當(dāng)選取回路，可以少列一個(gè)回路方程。（4）代入數(shù)據(jù)，解聯(lián)立方程，求解各支路電流。（5）根據(jù)題意要求，再求電壓和功率。1.8

疊加原理和戴維南定理

1.疊加原理

所謂疊加原理就是指在由多個(gè)電源組成的線性電路中，任何一條支路中的電流（或電壓）等于每個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)，在該支路所產(chǎn)生電流（或電壓）的代數(shù)和。如圖所示。對不起作用的電源應(yīng)做零值處理，即恒壓源短路，電流源開路。a）E1、E2共同作用b）E1單獨(dú)作用c）E2單獨(dú)作用應(yīng)用疊加原理時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）只適用于線性電路，不適用非線性電路。（2）只適用于計(jì)算電壓和電流，不適用于計(jì)算功率。即，功率和能量的計(jì)算不能用疊加原理（因?yàn)樗鼈兪请娫吹钠椒疥P(guān)系）（3）疊加時(shí)注意電壓、電流的參考方向。若電壓、電流分量的參考方向與原電壓、電流參考方向一致時(shí)取“＋”號，相反時(shí)取“－”號。（4）根據(jù)具體情況，電源有時(shí)也可以分組作用。（5）疊加時(shí)，電路的連接結(jié)構(gòu)不變。某個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí),其余電源全為零值，電壓源用“短路”替代，電流源用“斷路”替代。

1.戴維南定理1）二端網(wǎng)絡(luò)

在分析電路時(shí)，凡是具有兩個(gè)引出端的部分電路，無論其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如何，都可稱為二端網(wǎng)絡(luò)。圖a所示的內(nèi)部電路不含電源，稱為無源二端網(wǎng)絡(luò)；圖b所示的內(nèi)部電路含有電源，稱為有源二端網(wǎng)絡(luò)。

a）無源二端網(wǎng)絡(luò)

b）有源二端網(wǎng)絡(luò)2）戴維南定理

任意一個(gè)復(fù)雜的有源二端網(wǎng)絡(luò)，對外部電路來講，都可以簡化成一個(gè)實(shí)際電壓源電路模型，即電動(dòng)勢

E和內(nèi)阻R0串聯(lián)的等效電路，其中E等于原來網(wǎng)絡(luò)的開路電壓U0而R0等于原來網(wǎng)絡(luò)所有電源置零時(shí)其兩端點(diǎn)間的等效電阻，這就是戴維南定理。第2章正弦交流電路【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1）掌握正弦交流電量的特點(diǎn)，即正弦電量的三要素；2）掌握兩個(gè)同頻率正弦電量之間相位差的概念；3）掌握電阻R、電感L、電容C單一元件交流電路的伏安關(guān)系，感抗XL和容抗XC的概念以及功率和能量的轉(zhuǎn)換關(guān)系；4）掌握用相量分析法分析R、L、C串聯(lián)電路和并聯(lián)電路，計(jì)算電壓、電流和有功功率，并畫相量圖；5）掌握交流電路有功功率P的計(jì)算方法和提高功率因數(shù)的意義，了解無功功率Q和視在功率S的定義和計(jì)算；6）理解三相交流電的基本概念，明確三相電源、三相電路及相序的意義；7）能熟練計(jì)算對稱三相電路的電壓、電流和功率?！灸芰δ繕?biāo)】1）掌握日光燈電路的連接方法及提高功率因數(shù)的方法；2）了解RLC串聯(lián)諧振電路的特點(diǎn)；3）掌握三相負(fù)載的連接及三相電路電壓、電流、功率的測量方法。

2.1正弦交流電的基本概念

2.2單一參數(shù)正弦交流電路

2.3簡單正弦電路的分析

2.4三相正弦交流電路2.1

正弦交流電的基本概念

交流電具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）交流電比直流電輸送方便、使用安全。（2）交流電機(jī)結(jié)構(gòu)比直流電機(jī)簡單，成本也較低，使用維護(hù)方便、運(yùn)行可靠。（3）可以應(yīng)用整流裝置，將交流電變換成所需的直流電。1.正弦量的三要素

大小和方向隨時(shí)間按正弦函數(shù)規(guī)律變化的電流、電壓或電動(dòng)勢統(tǒng)稱為正弦交流電。正弦電流的一般表達(dá)式為：其中Im為正弦電流變化的最大值，ω為角頻率，ψ1為初相位。三者為確定正弦量的三要素，分別反映了正弦量振幅的大小、變化的快慢和計(jì)時(shí)時(shí)刻的狀態(tài)。1）瞬時(shí)值、最大值與有效值

瞬時(shí)值指正弦量在任意瞬時(shí)對應(yīng)的值。用小寫字母表示，如i，u，e最大值表示瞬時(shí)值中最大的值，又叫振幅值、峰值，用帶有下標(biāo)“m”的大寫字母表示，如Im、Um、Em。工程上常采用有效值來衡量交流電能量轉(zhuǎn)換的實(shí)際效果。有效值是根據(jù)交流電流和直流電流的熱效應(yīng)相等的原則來定義的。正弦交流電的有效值和最大值之間的關(guān)系：

或

2）周期、頻率與角頻率

正弦量變化一次所需要的時(shí)間稱為周期，用T表示，它的單位是秒（s）。正弦量每秒內(nèi)變化的次數(shù)稱為頻率，用f表示，它的單位是赫茲（HZ）。T、f、ω三者之間的關(guān)系為：

3）初位和初相位

設(shè)，式中的電角度（ωt+ψ1）稱為正弦量的相位角，簡稱相位。相位反映了正弦量變化的進(jìn)程。t=0時(shí)時(shí)的相位ψ1稱為初相位或初相角，簡稱初相。

兩個(gè)同頻率的正弦量的相位角之差稱相位差，用ψ

表示

a）超前、滯后

b）同相

c）反向d）正交

2.復(fù)數(shù)的相關(guān)知識1）復(fù)數(shù)的基礎(chǔ)知識由實(shí)部和虛部的代數(shù)和組成的數(shù)稱為復(fù)數(shù)。

復(fù)數(shù)的一般形式為：

復(fù)數(shù)是可以用圖形來表示的，如圖所示。

工程上，復(fù)數(shù)A常寫成：

（極坐標(biāo)形式）或（指數(shù)形式）

3.正弦量的相量表示法

正弦量和復(fù)數(shù)之間存在著對應(yīng)關(guān)系，用復(fù)數(shù)表示正弦量這一方法稱為相量法。正弦交流有效值相量相量圖如圖所示。2）復(fù)數(shù)的四則運(yùn)算

復(fù)數(shù)與復(fù)數(shù)之間可以實(shí)現(xiàn)加法、減法、乘法、除法的運(yùn)算。2.2

單一參數(shù)正弦交流電路1.電阻元件的交流電路a）電路圖b）電壓與電流的相量圖c）電壓、電流與功率的波形電壓與電流的關(guān)系

瞬時(shí)功率

有功功率（平均功率）

2.電感元件的交流電路

a）電路圖b）電壓與電流的相量圖c）電壓、電流與功率的波形(1)電壓與電流關(guān)系當(dāng)感應(yīng)電壓u

與電流i的參考方向一致時(shí)，其伏安關(guān)系為:當(dāng)通過電感的電流為i=Imsin(ωt)時(shí)，電感兩端的電壓為：（2）功率1）瞬時(shí)功率2）有功功率（平均功率）

瞬時(shí)功率表明，在電流的一個(gè)周期內(nèi)，電感與電源進(jìn)行兩次能量交換，交換功率的平均值為零，即純電感電路的平均功率為零。純電感線圈在電路中不消耗有功功率，它是一種儲(chǔ)存電能的元件。3）無功功率

電感與電源之間只是進(jìn)行能量的交換而不消耗功率，平均功率不能反應(yīng)能量交換的情況，因而常用瞬時(shí)功率的最大值來衡量這種能量交換的情況，并把它稱為無功功率。

3.電容元件的交流電路

a）電路圖b）電壓與電流的相量圖c）電壓、電流與功率的波形電壓與電流關(guān)系無功功率用Q表示，單位為var（乏）。

功率（1）瞬時(shí)功率當(dāng)電容兩端的電壓為Um=sinωt

時(shí)，通過電容的電流為：

（2）有功功率（平均功率）

瞬時(shí)功率表明，在電流的一個(gè)周期內(nèi)，電容與電源進(jìn)行兩次能量交換，交換功率的平均值為零，即純電容電路的平均功率也為零。這說明電容元件也是一個(gè)儲(chǔ)能元件，不消耗能量，它只是進(jìn)行電容電場能和電源的電能之間的能量交換。（3）無功功率

電容與電源之間只是進(jìn)行能量的交換而不消耗功率，其能量的交換也用無功功率來衡量。無功功率用Q表示，單位為var（乏）。2.3

簡單正弦交流電路的分析

1.RLC串聯(lián)交流電路和串聯(lián)諧振

（1）RLC串聯(lián)交流電路電壓之間和電流的關(guān)系：

令電流為參考正弦量：則可得各部分電壓之間和電流的關(guān)系：1）瞬時(shí)值關(guān)系2）向量關(guān)系3）有效值關(guān)系4）歐姆定律相量式即：

其中：

由式可知，阻抗角即為電壓與電流之間的相位差。

角既表示電壓相量與電流相量的夾角，還等于阻抗Z的阻抗角。5）的求解6）電路性質(zhì)的討論

角的正負(fù)直接影響電路的性質(zhì)：

①若XL>XC

，則，電壓超前電流角，電路呈電感性。當(dāng)時(shí)，為純電感電路。

②若XL<XC

，則，電壓滯后電流角，電路呈電容性。當(dāng)時(shí)，為純電容電路。

③若XL=XC

，則，電壓與電流同相位，電路呈電阻性.發(fā)生串聯(lián)諧振現(xiàn)象。1）瞬時(shí)功率2）有功功率

（平均功率）

或3）無功功率

4）視在功率（2）功率關(guān)系根據(jù)KVL定律可得出它的相量表達(dá)式：

（3）阻抗的串聯(lián)三個(gè)功率之間的關(guān)系：

為了幫助我們分析和記憶引出功率、電壓和阻抗三角形

在電阻、電感與電容串聯(lián)的交流電路中，當(dāng)或時(shí)，則：

即電源電壓u與電路中的電流i同相。這時(shí)電路中發(fā)生串聯(lián)諧振現(xiàn)象。并由此得出諧振頻率：

串聯(lián)諧振具有下列特征：1）電路的阻抗模，其值最小。因此，在電源電壓U不變的情況下，電路中的電流將在諧振時(shí)達(dá)到最大值，即：

（4）串聯(lián)諧振2）由于電源電壓與電流同相（=0），因此電路對電源呈電阻性。電源供給電路的能量全被電阻所消耗，電源與電路之間不發(fā)生能量的互換。能量的互換只發(fā)生在電感線圈與電容器之間。

3）電感與電容兩端的電壓相等，但相位相反。其數(shù)值分別是總電壓的Q倍。由于發(fā)生諧振時(shí)，UL與UC大小相等、相位相反，互相抵消，對整個(gè)電路不起作用，因此電源電壓。

當(dāng)時(shí)，UL與UC都高于電源電壓U

。如果電壓過高時(shí)，可能會(huì)擊穿線圈和電容器的絕緣。因此，在電力系統(tǒng)中一般要避免發(fā)生串聯(lián)諧振。因?yàn)榇?lián)諧振時(shí)UL或UC可能超過電源電壓許多倍，所以串聯(lián)諧振也稱為電壓諧振。

2.RLC并聯(lián)交流電路和并聯(lián)諧振

如圖為兩個(gè)阻抗并聯(lián)的電路。根據(jù)KCL定律可寫出它的相量表示式:

或

（1）阻抗的并聯(lián)電路的等效阻抗為:

通常要求線圈的電阻很小，所以一般在諧振時(shí)，上式可寫成:由此可得并聯(lián)諧振頻率，即將電源頻率ω和ω0時(shí)，發(fā)生諧振，這時(shí)，或與串聯(lián)諧振頻率近似相等。，

（2）并聯(lián)諧振并聯(lián)諧振具有下列特征：

1）諧振時(shí)電路的阻抗模，其值最大。因此在電源電壓U一定的情況下，電路中的電流將在諧振時(shí)達(dá)到最小值，即:2）由于電源電壓與電流同相（），因此電路對電源呈電阻性。諧振時(shí)電路的阻抗模相當(dāng)于一個(gè)電阻。

3）諧振時(shí)并聯(lián)各支路的電流近似相等，且為總電流的Q倍。IC或IL與總電流的比值為電路的品質(zhì)因數(shù)

當(dāng)Q

＞1時(shí)，IC、IL都大于電源電流I0。因此，并聯(lián)諧振也稱為電流諧振。

在交流電路中，有功功率，其中稱為電路的功率因數(shù)。1）提高功率因數(shù)的意義（a）提高電源設(shè)備的利用率；（b）降低線路損耗，提高供電質(zhì)量，節(jié)約銅材。

2）提高功率因數(shù)的方法（a）改進(jìn)用電設(shè)備的功率因數(shù)，但這主要涉及更換或改進(jìn)設(shè)備；（b）在感性負(fù)載的兩端并聯(lián)適當(dāng)大小的電容器。（3）功率因數(shù)及其提高方法

在交流電路中，當(dāng)電源的頻率改變時(shí)，電容的容抗值和電感的感抗值都隨著改變，而使電路中各部分所產(chǎn)生的電壓、電流的大小和相位也隨著改變。這些各物理量隨電源頻率而變化的函數(shù)關(guān)系稱為電路的頻率特性或頻率響應(yīng)。1）低通濾波電路a）低通濾波電路b）頻率特性（4）交流電路的頻率特性2）高通濾波電路a）高通濾波電路b）頻率特性

3）帶通濾波電路a）帶通濾波電路b）頻率特性2.4

三相正弦交流電路

在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，電能的產(chǎn)生、輸送和分配，普遍采用三相正弦交流電路。三相交流電路具有下列優(yōu)點(diǎn)：（1）三相交流發(fā)電機(jī)比同容量的單相交流發(fā)電機(jī)節(jié)省材料，體積小。（2）遠(yuǎn)距離輸電較為經(jīng)濟(jì)：電能損耗小，節(jié)約導(dǎo)線的使用量。在輸送功率、電壓、距離和線損相同的情況下，三相輸電用鋁僅是單相的75%。（3）三相電器在結(jié)構(gòu)和制造上比較簡單，工作性能優(yōu)良，使用可靠。

1.三相交流電源

1）三相電壓的產(chǎn)生

三相對稱電源指由三個(gè)頻率相同、幅值相等、相位彼此互差120°的正弦電壓源按一定方式聯(lián)接而成的對稱電源。

三相交流電源的表達(dá)式：

三相交流電壓波形圖和相量圖：b）相量圖a）波形圖1）三相電源的聯(lián)接

三相電源的聯(lián)接有兩種：星形聯(lián)接（Y接）和三角形聯(lián)接（△接）。而星形聯(lián)接是電源通采用的聯(lián)接方式。如圖為三相電源的星形聯(lián)接，由三根相線和一根中性線所組成的輸電方式稱為三相四線制。b）相量圖a）電路圖

三相四線制通常在低壓供電系統(tǒng)中采用。三相電源聯(lián)接成星形時(shí)，可以向用戶提供兩種電壓。相線與中性線之間的電壓稱為相電壓，用，，表示。相線與相線之間的電壓稱為線電壓，用，，表示。

由相量圖分析得到，三個(gè)線電壓的幅值相同，頻率相同，相位相差120°且線電壓與相電壓之間的大小關(guān)系為，相位關(guān)系為線電壓超前相應(yīng)的相電壓30°。

我國供電系統(tǒng)所說的電源電壓為220V，指的是相電壓；電源電壓為380V，指的是線電壓。由此可見，三相四線制的供電方式可以給負(fù)載提供兩種電壓，線電壓380V和相電壓220V。

2.三相負(fù)載的連接及三相電路的分析計(jì)算

1）負(fù)載星形聯(lián)結(jié)的三相電路負(fù)載星形聯(lián)接的電路

負(fù)載星形聯(lián)接的電路特點(diǎn)是：

（1）負(fù)載相電壓等于電源相電壓，線電壓有效值為相電壓有效值的倍，即且在相位上線電壓超前相應(yīng)的相電壓30°

（2）負(fù)載相電流等于線電流，即IP=IL說明流過負(fù)載的電流就是相線上的電流。

（3）中線電流:

（4）中性線的作用

由于負(fù)載相電流對稱，中性線沒有電流，去掉中線，就變成三相三線制。若三相負(fù)載不對稱，則中線電流，斷開中性線變成三相三線制，會(huì)導(dǎo)致各相負(fù)載的相電壓分配不均勻，甚至出現(xiàn)很大的差異，造成有的相電壓超過額定相電壓，用電設(shè)備不能正常工作。故三相四線制供電時(shí)，中性線上嚴(yán)禁安裝開關(guān)、保險(xiǎn)絲等，且其機(jī)械強(qiáng)度要比較好，接頭處必須連接牢固。2）負(fù)載三角形聯(lián)結(jié)的三相電路負(fù)載三角形聯(lián)接的電路

由于三相電源是對稱的，如果三相負(fù)載也對稱，則其電路的特點(diǎn)為：（1）負(fù)載相電壓等于電源線電壓，即：

（2）負(fù)載相電流對稱，且可以用歐姆定律求解：，，

（3）根據(jù)KCL可得線電流有效值是相電流有效值的倍，即：

且在相位上線電流滯后相應(yīng)的相電流30°

3.三相電路的功率

1）三相負(fù)載的功率計(jì)算

在三相交流電路中，不論負(fù)載采用星形聯(lián)接還是三角形聯(lián)接，三相負(fù)載消耗的總功率等于各相負(fù)載消耗的功率之和。即：

如果三相電路為對稱的，表明各相負(fù)載的有功功率相等，則有或。

2）三相負(fù)載的功率測量兩表法測三相負(fù)載功率三相負(fù)載的無功功率和視在功率分別為：第3章磁路與變壓器【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1）了解磁的基本知識及磁路歐姆定律；

2）掌握變壓器的工作原理、結(jié)構(gòu)、分類及用途；

3）掌握變壓器的空載及短路試驗(yàn)的原理及方法；【能力目標(biāo)】

1)掌握變壓器的使用方法；

2)通過空載和短路實(shí)驗(yàn)測定變壓器的變比，計(jì)算變壓器的各項(xiàng)參數(shù)

3.1

磁路的基本知識

1.磁場及磁場的基本物理量

（1）磁的基本知識

（2）電流的磁場

（3）磁場對通電直導(dǎo)體的作用左手定則

將左手伸平，拇指與四指垂直，磁感應(yīng)線穿過手心，四指指向電流方向，則拇指的指向就是通電導(dǎo)體的受力方向。

（4）感生電動(dòng)勢的產(chǎn)生及方向

感生電動(dòng)勢的產(chǎn)生及方向電流能夠產(chǎn)生磁場，一定條件下磁場也能產(chǎn)生電流。變動(dòng)磁場在導(dǎo)體中可產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。直線導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢的方向，可用右手定則判斷。

（5）磁場的基本物理量磁場的特性主要用磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通、磁場強(qiáng)度、磁導(dǎo)率四個(gè)物理量來描述。

2.鐵磁性材料按磁滯性能可把鐵磁性物質(zhì)分為三種類型：（１）軟磁材料（２）永磁材料（３）矩磁材料

3.磁路及磁路歐姆定律（1）磁路、磁感應(yīng)線集中通過的磁通路徑稱為磁路。（2）磁路歐姆定律磁路的歐姆定律與電路的歐姆定律相似：

3.2

變壓器變壓器是一種改變電壓高低的靜止電器，它可以把一種電壓的交流電能轉(zhuǎn)換成頻率相同的另一種電壓的交流電能，它還具有變換電流和變換阻抗的多種功能，它是一種常見電氣設(shè)備，在電力系統(tǒng)和電子線路中應(yīng)用廣泛。

1.變壓器的基本結(jié)構(gòu)

(1)鐵心.鐵心是構(gòu)成變壓器的磁路部分，既是磁通閉合路徑，又是繞組的支撐骨架。

(2)繞組繞組構(gòu)成變壓器的電路部分，常用絕緣銅線或鋁線繞制而成。與電源相連的繞組稱為一次繞組，接負(fù)載的稱為二次繞組。

(3)結(jié)構(gòu)形式根據(jù)變壓器鐵心和繞組的配置情況，變壓器有芯式和殼式兩種形式。

2.變壓器的工作原理及應(yīng)用變壓器是利用電磁感應(yīng)原理工作的，它可以根據(jù)需要將交流電壓升高或降低。在改變電壓的同時(shí)，頻率保持不變。

(1)變壓器的工作原理1）變壓原理

2）變流原理

即

3）阻抗變換原理

(2)變壓器的特性

1）變壓器的外特性2）電壓變化率

(3)變壓器的參數(shù)1）額定電壓和

2）額定電流和

3）額定容量

單相變壓器三相變壓器

2）變壓器的短路試驗(yàn)短路試驗(yàn)是為了測定短路電壓和短路損耗。(4)變壓器的試驗(yàn)

1）變壓器的空載試驗(yàn)空載試驗(yàn)可以測定變壓器的變比

3.其他用途變壓器

(1)三相電力變壓器在電力系統(tǒng)中做輸、配電之用時(shí)，應(yīng)用最廣的是芯式變壓器。它是整個(gè)電力系統(tǒng)中容量最大、應(yīng)用最多的電氣設(shè)備。

(2)小功率電源變壓器這是最常見的一種變壓器，也是比較容易損壞和需要修理或更換的變壓器。作為電器維修人員來講應(yīng)會(huì)對這類小功率變壓器進(jìn)行修理。

(3)自耦變壓器自耦變壓器是一、二次繞組共用同一繞組的變壓器，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是二次繞組是一次繞組的一部分。

4.儀用互感器儀用互感器分電壓互感器和電流互感器兩大類，它們的工作原理與雙繞組變壓器一樣，主要用于測量較大的交流電壓及交流電流。

（1）電壓互感器電壓互感器的一次側(cè)繞組匝數(shù)很多，并聯(lián)于待測電路兩端；二次側(cè)繞組匝數(shù)較少，與電壓表及電度表、功率表、繼電器的電壓線圈并聯(lián)，如圖所示。用于將高電壓變換成低電壓。使用時(shí)二次測繞組不允許短路。

使用時(shí)注意：

①二次側(cè)不能短路，以防產(chǎn)生過電流；

②鐵心、低壓繞組的一端接地，以防在絕緣損壞時(shí)，在二次側(cè)出現(xiàn)高電壓。（2）電流互感器電流互感器實(shí)質(zhì)上是一臺二次繞組在短路狀態(tài)下工作的雙繞組變壓器，它的一次繞組由一匝或幾匝截面較大的導(dǎo)線構(gòu)成，將其串接在需要測量電流值的電路中。由于二次繞組的匝數(shù)較多，截面較小，它與阻抗很小的負(fù)載(電流表、瓦特表等的電流線圈)接成閉路，如圖所示。

使用時(shí)注意：

①二次側(cè)不能開路，以防產(chǎn)生高電壓；

②鐵心、低壓繞組的一端接地，以防在絕緣損壞時(shí)，在二次側(cè)出現(xiàn)過電壓。

5.電焊變壓器電焊變壓器是交流弧焊機(jī)的主要組成部分，用來將380V的交流電壓，降壓為電焊所需的電壓，為了適應(yīng)電焊的工作需要，它的結(jié)構(gòu)與一般的變壓器又有所不同，它的二次繞組允許短暫的短路，它的外特性下降得很利害，它的二次繞組輸出電流可以在大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)以滿足不同規(guī)格焊件的焊接需要。第4章三相異步電動(dòng)機(jī)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1）掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、銘牌數(shù)據(jù)及工作原理；

2）掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的起、制動(dòng)及調(diào)速的基本原理和方法；

3）了解單相異步電動(dòng)機(jī)基本原理和特點(diǎn)?！灸芰δ繕?biāo)】

1）熟悉三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和額定值；

2）會(huì)檢驗(yàn)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)絕緣情況；

3）了解三相籠型異步電動(dòng)機(jī)定子繞組首、末端的判別方法。

4.1

三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和銘牌1.三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)(1)定子（靜止部分）定子主要用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,它由機(jī)座、定子鐵心、定子繞組等組成。

(2)轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)動(dòng)部分）電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分，用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械旋轉(zhuǎn)。主要由轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組組成。

(3)其他部分其他如端蓋、風(fēng)扇、軸承等。2.三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌

三相異步電動(dòng)機(jī)型號Y132M-4功率7.5kW頻率50Hz電壓380V電流15.4A接法Δ轉(zhuǎn)速1440r/min絕緣等級B工作方式連續(xù)年月日編號XX電機(jī)廠

三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的接線方法

4.2

三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)是利用定子繞組中的三相交流電源所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)的感應(yīng)電流相互作用而工作的。

1.旋轉(zhuǎn)磁場

(1)旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生三相繞組的連接：

兩極旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生：(2)旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為

磁場旋轉(zhuǎn)方向與電流相序一致。若使旋轉(zhuǎn)磁場按反方向旋轉(zhuǎn)，只需把三根電源線的任意兩根對調(diào)即可。2.異步電動(dòng)機(jī)的工作原理

由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速n1同向，且其轉(zhuǎn)速總是稍低于同步轉(zhuǎn)速n1，故稱為異步電動(dòng)機(jī)。

轉(zhuǎn)差率：異步電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的差值與同步轉(zhuǎn)速之比稱為轉(zhuǎn)差率，即：在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到同步轉(zhuǎn)速時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行狀態(tài)下，轉(zhuǎn)差率的范圍為在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，

4.3

三相異步電動(dòng)機(jī)的特性

1.三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩特性三相異步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩公式

它們之間的關(guān)系可用下圖曲線來描述。2.異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性在電力拖動(dòng)中，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩T的關(guān)系：稱為機(jī)械特性曲線。

從機(jī)械特性曲線我們可以看出，曲線描繪出三個(gè)重要轉(zhuǎn)矩和兩個(gè)運(yùn)行區(qū)域。

4.4

三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行

1.三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電動(dòng)機(jī)接通電源后，由靜止逐步加速到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過程稱為起動(dòng)。

(1)直接起動(dòng)直接起動(dòng)是利用閘刀開關(guān)或接觸器將電動(dòng)機(jī)直接接到額定電壓上的起動(dòng)方式，又叫全壓起動(dòng)。

(2)降壓起動(dòng)

1）星形-三角形（Y-△）降壓起動(dòng)在起動(dòng)時(shí)將定子繞組連接成星形，通電后電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速升高到接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)再換接成三角形，這種起動(dòng)方式優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)電流為全壓起動(dòng)時(shí)的1/3。

缺點(diǎn)是起動(dòng)轉(zhuǎn)矩減小為全壓起動(dòng)時(shí)的1/3。

因此，這種方法只適合于正常運(yùn)行定子為三角形連接的三相籠型異步電動(dòng)機(jī)在空載或輕載時(shí)的起動(dòng)，如圖所示。

2）自耦降壓起動(dòng)自耦降壓起動(dòng)是利用三相自耦變壓器將電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過程中的端電壓降低，以達(dá)到減小起動(dòng)電流的目的，這種起動(dòng)方式適用于容量較大的或正常運(yùn)行時(shí)聯(lián)成星形不能采用星形－三角形降壓起動(dòng)的籠型異步電動(dòng)機(jī)，如圖所示。

3）繞線型異步電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)子繞組串入附加電阻或電抗器起動(dòng)，既可以降低起動(dòng)電流，又可以增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，如圖所示。

2.三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)為了使電動(dòng)機(jī)能夠迅速停車及對負(fù)載轉(zhuǎn)矩為位能轉(zhuǎn)矩的負(fù)載能勻速下落，需要對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)。這時(shí)的轉(zhuǎn)矩稱為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

(1)能耗制動(dòng)將電動(dòng)機(jī)的定子繞組切斷三相電源后迅速接到直流電源上，同時(shí)串聯(lián)一個(gè)制動(dòng)電阻以限制制動(dòng)電流。這種制動(dòng)方式的特點(diǎn)是制動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn)，但需要額外的直流電源。如圖所示。(2)反接制動(dòng)電動(dòng)機(jī)停車時(shí)將三相電源中的任意兩相對調(diào)，使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場方向與原來方向相反，電磁轉(zhuǎn)矩方向也隨之改變，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近為零時(shí)，要及時(shí)斷開電源防止電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。

這種制動(dòng)方式的特點(diǎn)是制動(dòng)迅速，制動(dòng)效果好。但由于反接時(shí)旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子間的相對運(yùn)動(dòng)加快，因而電流較大。對于功率較大的電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)必須在定子電路（鼠籠式）或轉(zhuǎn)子電路（繞線式）中接入電阻，用以限制電流，如圖所示。(3)回饋制動(dòng)處于電動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行的三相異步電動(dòng)機(jī)，如在某種外加轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速反而大于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，于是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場的方向?qū)⑴c電動(dòng)狀態(tài)時(shí)相反。使電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)方向相反，從而限制轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，起到了制動(dòng)作用。這種制動(dòng)不但沒有從電源吸收功率，反而向電網(wǎng)輸出功率，所以稱為回饋制動(dòng)。實(shí)際上這時(shí)電動(dòng)機(jī)已經(jīng)由電動(dòng)運(yùn)行轉(zhuǎn)為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，所以又稱為發(fā)電制動(dòng)。

(2)變頻調(diào)速進(jìn)行變頻調(diào)速，需要一套專用的變頻設(shè)備。將50Hz工頻交流電變換為頻率可調(diào)且電壓與頻率的比值保持不變的三相交流電，供給三相異步電動(dòng)機(jī)。連續(xù)改變電源頻率可以實(shí)現(xiàn)大范圍的無級調(diào)速，而且電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性的硬度基本不變，這是一種比較理想的調(diào)速方法，近年來發(fā)展很快，正得到越來越多的應(yīng)用。

(1)變極調(diào)速

通過改變電動(dòng)機(jī)的定子繞組所形成的磁極對數(shù)p來調(diào)速。這種方法調(diào)速，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不能連續(xù)、平滑地進(jìn)行調(diào)節(jié)。是步級式調(diào)速方法。

3.三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速

調(diào)速是指人為地改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。調(diào)速方法有：(3)變轉(zhuǎn)差率調(diào)速通過改變轉(zhuǎn)差率達(dá)到調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的目的，具體調(diào)速方法有改變定子電壓調(diào)速和轉(zhuǎn)子繞組串電阻調(diào)速等。其中，改變定子電壓調(diào)速又稱為變壓調(diào)速，適合于籠型異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速；轉(zhuǎn)子繞組串電阻調(diào)速又稱為變阻調(diào)速，適合于繞線式異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速。

由于單相異步電動(dòng)機(jī)繞組通過單相交變電流，產(chǎn)生的磁通是交變脈動(dòng)磁通，這種磁通不能使轉(zhuǎn)子自行起動(dòng)旋轉(zhuǎn)，但卻可以使原來旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)繼續(xù)維持運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，所以要想使單相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，必須采取另外的起動(dòng)措施。

4.5

單相異步電動(dòng)機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī)是由單相電源供電的小功率異步電動(dòng)機(jī)。

1.電容分相式異步電動(dòng)機(jī)

如圖所示，電容分相式異步電動(dòng)機(jī)的定子有兩個(gè)繞組：一個(gè)是工作繞組（主繞組）；另一個(gè)是起動(dòng)繞組（副繞組），兩個(gè)繞組在空間互成90°。形成旋轉(zhuǎn)磁場，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子就會(huì)沿旋轉(zhuǎn)磁場方向旋轉(zhuǎn)。

2.罩極式單相異步電動(dòng)機(jī)

罩極式單相異步電動(dòng)機(jī)定子鐵心做成凸極式，轉(zhuǎn)子仍為鼠籠式。在定子磁極上開一個(gè)槽，將磁柱分為兩部分，在較小磁極上套一個(gè)短路銅環(huán)，稱為罩極。在磁極上繞有單相繞組，通入單相交流電，鐵心中便產(chǎn)生交變磁通，銅環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流。感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通將阻礙原磁場的變化，使罩極穿過的磁通滯后于未罩銅環(huán)部分穿過的磁通?？傮w上看，好像磁場在旋轉(zhuǎn)，從而獲得啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。如圖所示。第5章電氣控制基礎(chǔ)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1）掌握低壓電器的結(jié)構(gòu)、工作原理、用途、使用方法及其符號；2）重點(diǎn)掌握常用基本電氣控制電路；3）掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的控制電路?！灸芰δ繕?biāo)】1）能識別各種低壓電器；2）掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和運(yùn)行的方法。目錄

5.1常用低壓電器

5.2常用基本電氣控制電路

5.3三相異步電動(dòng)機(jī)的控制電路

5.4電氣原理圖的閱讀

低壓電器是指在交流1200V以下或直流1500V以下的電路中起通斷、保護(hù)、控制或調(diào)節(jié)等作用的電氣設(shè)備。按它在電氣線路中的地位和作用可分為低壓配電電器和低壓控制電器兩大類。5.1常用低壓電器

1.開關(guān)電器

刀開關(guān)刀開關(guān)是一種手動(dòng)電器又叫閘刀開關(guān)，一般用于不頻繁操作的低壓電路中，用作接通和切斷電源或用來使電路與電源隔離，有時(shí)也用來控制小容量電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)與停止。刀開關(guān)主要由靜插座、觸刀片、操作手柄和絕緣底板組成，如圖所示。

組合開關(guān)組合開關(guān)又叫轉(zhuǎn)換開關(guān)，是一種轉(zhuǎn)動(dòng)式的閘刀開關(guān)，組合開關(guān)的操作手柄是平行于安裝平面的平面內(nèi)向左或向右轉(zhuǎn)動(dòng)。組合開關(guān)主要用于接通或切斷電路、換接電源、控制小型三相籠式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止、正反轉(zhuǎn)或局部照明，如圖所示。

低壓斷路器低壓斷路器又稱自動(dòng)空氣斷路器或稱自動(dòng)空氣開關(guān)。它除能完成接通和分?jǐn)嚯娐吠?，尚能對電路或電氣設(shè)備發(fā)生的短路、過載、失壓欠壓等進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)也可以用于不頻繁地起停電動(dòng)機(jī)，見圖。

2.按鈕

按鈕是一種手動(dòng)且一般可以自動(dòng)復(fù)位的主令電器，一般情況下，它遠(yuǎn)距離的控制接觸器、繼電器等電器，也可用于電氣聯(lián)鎖等線路中。按鈕一般由按鈕帽、復(fù)位彈簧、橋式觸頭和外殼等部分組成。下圖為按鈕的結(jié)構(gòu)與符號。

3.熔斷器

熔斷器是一種用于過載與短路保護(hù)的電器。它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、工作可靠、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，在強(qiáng)電、弱電系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。熔斷器主要由熔體、放置熔體的絕緣管、觸頭及絕緣底板（底座）等部分組成。常見的熔斷器有半封閉插入式的瓷插式熔斷器和無填料密封管式的螺旋式熔斷器。外形結(jié)構(gòu)及符號見圖所示RC1A系列瓷插式熔斷器RL1螺旋式熔斷器及熔斷器的符號

熔斷器的主要技術(shù)參數(shù)有額定電壓、額定電流和極限分?jǐn)嗄芰?。額定電壓指熔斷器長期工作時(shí)能夠正常工作的電壓。額定電流指熔斷器長期工作時(shí)允許通過的最大電流。極限分?jǐn)嗄芰χ溉蹟嗥髟谝?guī)定的額定電壓下能夠分?jǐn)嗟淖畲箅娏髦怠?/p>

4.交流接觸器

交流接觸器的結(jié)構(gòu)及參數(shù)

接觸器是用來頻繁地接通或分?jǐn)鄮в胸?fù)載的主電路或大容量的控制電路，并可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的自動(dòng)控制。它的主要控制對象是電動(dòng)機(jī)，也可以用于控制電熱設(shè)備、電焊機(jī)、電容器組等其它負(fù)載。交流接觸器主要由觸頭系統(tǒng)、電磁系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)三部分組成。見圖：

交流接觸器的觸點(diǎn)分主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)兩種。主觸點(diǎn)一般比較大，接觸電阻較小，用于接通或分?jǐn)噍^大的電流，常接在主電路中；輔助觸點(diǎn)一般比較小，接觸電阻較大，用于接通或分?jǐn)噍^小的電流，常接在控制電路（或稱輔助電路）中。

交流接觸器的工作原理:

交流接觸器的工作原理是當(dāng)吸引線圈兩端加上額定電壓時(shí)，動(dòng)、靜鐵芯間產(chǎn)生大于反作用彈簧彈力的電磁吸力，動(dòng)、靜鐵芯吸合，帶動(dòng)動(dòng)鐵芯上的觸頭動(dòng)作，即常閉觸頭斷開，常開觸頭閉合；當(dāng)吸引線圈端電壓消失后，電磁吸力消失，觸頭在反彈力作用下恢復(fù)常態(tài)。

交流接觸器的選擇主要考慮主觸頭的額定電壓、額定電流、輔助觸頭的數(shù)量與種類、吸引線圈的電壓等級、操作頻率等。交流接觸器的選擇:

交流接觸器的圖形和文字符號為：

5.繼電器

繼電器是一種根據(jù)輸入信號的變化來接通或斷開電路，以實(shí)現(xiàn)對電路的控制和保護(hù)作用的自動(dòng)切換電器。繼電器一般不直接控制主電路，而實(shí)現(xiàn)控制邏輯。

繼電器分類：①根據(jù)動(dòng)作原理可分為：電磁式、感應(yīng)式、電動(dòng)式、電子式、機(jī)械式和熱繼電器；

②根據(jù)用途可分為控制繼電器和保護(hù)繼電器；

③根據(jù)反映的不同信號可分為電壓繼電器、電流繼電器、中間繼電器、時(shí)間繼電器、速度繼電器、溫度繼電器和壓力繼電器等。

(1)電磁式繼電器

電磁式繼電器是用較小電流控制較大電流的一種自動(dòng)開關(guān)。一般由電磁系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)等組成。1）電流繼電器

電流繼電器的線圈串接于電路中，根據(jù)線圈電流的大小而動(dòng)作。這種繼電器的線圈導(dǎo)線粗匝數(shù)少、線圈阻抗小。電流繼電器的圖形和文字符號見圖。

電壓繼電器線圈匝數(shù)多，導(dǎo)線細(xì)，工作時(shí)并聯(lián)在回路中，根據(jù)線圈兩端電壓的大小接通或斷開電路。電壓繼電器的圖形和文字符號見圖。a）過電壓繼電器b）欠電壓繼電器2）電壓繼電器3）中間繼電器

中間繼電器通常用來傳遞信號和同時(shí)控制多個(gè)電路，也可用來直接控制小容量電動(dòng)機(jī)或其他電氣執(zhí)行元件。中間繼電器的圖形和文字符號見圖。

中間繼電器的圖形及文字符號

(2)時(shí)間繼電器

時(shí)間繼電器用來按照所需時(shí)間間隔，接通或斷開被控制的電路，以協(xié)調(diào)和控制生產(chǎn)機(jī)械的各種動(dòng)作。時(shí)間繼電器分類：按構(gòu)成原理有：電磁式、電動(dòng)式、空氣阻尼式、晶體管式和數(shù)字式等。按延時(shí)方式分：通電延時(shí)型、斷電延時(shí)型。1)直流電磁式時(shí)間繼電器

這種繼電器鐵心上增加了一個(gè)阻尼銅（鋁）套。由電磁感應(yīng)定律可知在繼電器通斷電過程中銅套內(nèi)將感生渦流，它將阻礙穿過銅（鋁）套的磁通變化，因而對原吸合磁通起了阻尼作用。

當(dāng)繼電器吸合時(shí)，由于銜鐵開始時(shí)處于釋放位置，氣隙大、磁阻大、磁通小、銅（鋁）套阻尼作用相對也小，因此鐵心閉合時(shí)的延時(shí)不顯著。相反當(dāng)繼電器斷電時(shí)，銅（鋁）套阻尼作用大，因此這種繼電器僅用作斷電延時(shí)。2)空氣阻尼式時(shí)間繼電器

空氣阻尼式時(shí)間繼電器又稱氣囊式時(shí)間繼電器見下圖，它的延時(shí)范圍寬，用作斷電延時(shí)時(shí)，可以使常開觸點(diǎn)延時(shí)斷開、常閉觸點(diǎn)延時(shí)閉合。用作通電延時(shí)時(shí)，可以使常開觸點(diǎn)延時(shí)閉合、常閉觸點(diǎn)延時(shí)斷開。a)通電延時(shí)型

b)斷電延時(shí)型1-線圈2-鐵心3-銜鐵4-復(fù)位彈簧5-推板6-活塞桿7-杠桿8-塔形彈簧9-弱彈簧10-橡皮膜1-1空氣室壁12-活塞13-調(diào)節(jié)螺栓14-進(jìn)氣孔15-微動(dòng)開關(guān)16-微動(dòng)開關(guān)JS7-A系列時(shí)間繼電器動(dòng)作原理圖下圖為時(shí)間繼電器圖形及文字符號

a)線圈一般符號b)通電延時(shí)線圈c)斷電延時(shí)線圈

d)延時(shí)閉合常開觸點(diǎn)e)延時(shí)斷開常閉觸點(diǎn)f)延時(shí)斷開常開觸點(diǎn)

g)延時(shí)閉合常閉觸點(diǎn)h)瞬時(shí)常開觸點(diǎn)i)瞬時(shí)常閉觸點(diǎn)(3)熱繼電器

熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)來推動(dòng)動(dòng)作機(jī)構(gòu)使觸頭系統(tǒng)閉合或分?jǐn)嗟谋Ｗo(hù)電器。主要用于電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)、斷相保護(hù)、電流不平衡運(yùn)行的保護(hù)及其它電氣設(shè)備發(fā)熱狀態(tài)的控制。

熱繼電器分類：雙金屬片式：利用雙金屬片受熱彎曲去推動(dòng)杠桿使觸頭動(dòng)作。熱敏電阻式：利用電阻值隨溫度變化而變化的特性制成的熱繼電器。易熔合金式：利用過載電流發(fā)熱使易熔合金達(dá)到某一溫度值時(shí)，合金熔化而使繼電器動(dòng)作。雙金屬片式熱繼電器結(jié)構(gòu)原理圖：1，2-主雙金屬片；3，4-加熱元件；5-導(dǎo)板；6-溫度補(bǔ)償片；

7-推桿；8-動(dòng)觸頭；9-靜觸頭；10-螺釘；熱繼電器圖形及文字符號見圖：

熱繼電器在投入使用前，必須對熱繼電器的整定電流進(jìn)行調(diào)整，以保證熱繼電器的整定電流與被保護(hù)電動(dòng)機(jī)的額定電流匹配。選用時(shí)應(yīng)按電動(dòng)機(jī)的具體工作情況確定。對于長期穩(wěn)定工作的電動(dòng)機(jī)可按電動(dòng)機(jī)的額定電流選用熱繼電器。即：,其中，IeR是熱繼電器熱元件的額定電流,IeD是電動(dòng)機(jī)的額定電流。6.行程開關(guān)

行程開關(guān)也稱為位置開關(guān)，主要是利用生產(chǎn)設(shè)備某些運(yùn)動(dòng)部件的機(jī)械位移而碰撞位置開關(guān)，使其觸頭動(dòng)作，將機(jī)械信號變?yōu)殡娦盘?，接通或關(guān)斷某些控制電路的指令，以實(shí)現(xiàn)對機(jī)械運(yùn)動(dòng)的電氣控制。

行程開關(guān)的結(jié)構(gòu)與符號見圖

行程開關(guān)的工作過程是當(dāng)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)部件撞擊觸桿時(shí)，觸桿下移使常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合；當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件離開后，在復(fù)位彈簧的作用下，觸桿回復(fù)到原來位置，各觸點(diǎn)恢復(fù)常態(tài)。行程開關(guān)有兩種類型：直動(dòng)式（按鈕式）和旋轉(zhuǎn)式。其結(jié)構(gòu)基本相同，由操作頭、傳動(dòng)系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)和外殼組成,主要區(qū)別在傳動(dòng)系統(tǒng)。

5.2

常用基本電氣控制電路

1.點(diǎn)動(dòng)控制電路

所謂點(diǎn)動(dòng)，即按下按鈕時(shí)接觸器線圈得電，松開按鈕接觸器線圈失電。下圖是基本的點(diǎn)動(dòng)控制線路。

點(diǎn)動(dòng)控制線路動(dòng)作原理為，按住按鈕SB→接觸器KM線圈得電，電路被接通；松開按鈕SB→接觸器KM線圈失電，電路被斷開。

2.自鎖控制電路

所謂自鎖控制，即松開起動(dòng)按鈕后接觸器能夠自己保持通電的控制。這種線路是在點(diǎn)動(dòng)控制電路中增加了一個(gè)常閉按鈕，在常開起動(dòng)按鈕的兩端并接了接觸器的一對常開輔助觸頭?；镜淖枣i控制線路KM主觸頭閉合KM輔助常開觸頭閉合電路接通時(shí)自鎖控制線路動(dòng)作原理如下：:按下SB2線圈得電

接觸器得電并自鎖。

松開SB2，其常開觸頭恢復(fù)分?jǐn)嗪?，因?yàn)榻佑|器的輔助常開觸頭閉合使控制電路仍保持接通狀態(tài)，所以接觸器繼續(xù)通電。電路的自鎖控制功能是由與起動(dòng)按鈕并聯(lián)的接觸器輔助常開觸頭完成的，故該觸頭稱為自鎖觸頭。電路斷開時(shí)，自鎖控制線路的動(dòng)作原理如下:按下SB1KM線圈失電

KM主觸頭分?jǐn)郖M輔助常開觸頭斷

解除自鎖。

松開SB1，其常閉觸頭恢復(fù)閉合后，因?yàn)榻佑|器KM的自鎖觸頭在切斷控制電路時(shí)已經(jīng)分?jǐn)?，接觸器KM仍不能通電。要使線圈重新得電，只有進(jìn)行第二次起動(dòng)。3.聯(lián)鎖控制電路

所謂聯(lián)鎖控制，即兩接觸器相互制約，保證不會(huì)同時(shí)通電的控制。(1)接觸器聯(lián)鎖控制電路聯(lián)鎖控制電路如圖所示：

控制線路動(dòng)作原理如下:(2)雙重聯(lián)鎖控制電路

顯然這種控制線路，既操作方便，又安全可靠，在生產(chǎn)機(jī)械的電氣控制電路中得到廣泛應(yīng)用。

雙重聯(lián)鎖控制電路如圖所示：5.3

三相異步電動(dòng)機(jī)的控制電路

1.三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制電路

(1)三相異步電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)控制電路圖為接觸器控制電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)的主電路和控制電路。圖a所示為點(diǎn)動(dòng)控制直接起動(dòng)線路；b為自鎖控制直接起動(dòng)線路；c和d分別為由手動(dòng)開關(guān)控制和復(fù)合按鈕控制實(shí)現(xiàn)的既可點(diǎn)動(dòng)，又可自鎖的直接起動(dòng)控制線路。電路均可實(shí)現(xiàn)短路和過載保護(hù)。

(2)三相異步電動(dòng)機(jī)的Y-Δ降壓起動(dòng)控制電路

星形-三角形（Y-△）降壓起動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，把定子繞組接成星形，以降低起動(dòng)電壓，減小起動(dòng)電流；待電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，再把定子繞組改接成三角形，使電動(dòng)機(jī)全壓運(yùn)行。Y-△起動(dòng)只能用于正常運(yùn)行時(shí)為△形接法的電動(dòng)機(jī)。三相異步電動(dòng)機(jī)的Y-Δ降壓起動(dòng)控制電路2.三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行控制電路

三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路a）主電路b）控制電路

3.三相異步電動(dòng)機(jī)自動(dòng)往返控制線路

如圖所示，在工作臺上裝有四個(gè)行程開關(guān)：SQ1、SQ2和SQ3、SQ4分別為工作臺右行、左行限位和極限位開關(guān)，SB1與SB2分別為電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕。往返行程可通過移動(dòng)擋塊在工作臺上的位置來調(diào)節(jié)，SQ3、SQ4的常閉觸點(diǎn)，起超限急停作用。

三相異步電動(dòng)機(jī)的自動(dòng)往返控制線路

5.4

電氣原理圖的閱讀

電氣控制系統(tǒng)中各電器元件及其連接線路，可以用一定的圖形表示出來，這就是電氣控制系統(tǒng)圖。1.圖形符號和文字符號

圖形符號和文字符號是根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定而用來表示表示電氣設(shè)備、裝置和元件的符號。一個(gè)電氣系統(tǒng)或一種電氣裝置總是由各種元器件組成的，同一個(gè)電氣圖上有兩個(gè)以上作用不同的同一類型電器，為了區(qū)別他們，通常在圖形符號旁標(biāo)注不同的文字以區(qū)別其名稱、功能、狀態(tài)、特征及安裝位置等。

2.電氣原理圖的組成

電氣原理圖分主電路和輔助電路兩部分。主電路是電氣控制線路中大電流通過的部分。輔助電路是控制線路中除主電路以外的電路，其流過的電流比較小，輔助電路包括控制電路、照明電路、信號電路和保護(hù)電路。

下圖所示為CA6140型車床電氣控制線路圖。、

圖下方的1、2、3…等數(shù)字是圖區(qū)的編號，它是為了便于檢索電氣線路，方便閱讀分析從而避免遺漏設(shè)置的。圖上方的的文字表明它對應(yīng)的下方元件或電路的功能，能清楚地知道某個(gè)元件或某部分電路的功能，以利于理解全部電路的工作原理。CA6140車床電氣控制線路

3.電氣原理圖的繪制

主電路安排在圖面左側(cè),輔助電路安排在圖面右側(cè)，按功能布置，按動(dòng)作順序從左到右排列。電氣原理圖中，當(dāng)同一電器元件的不同部件分散在不同位置時(shí)，要在電器元件的不同部件處標(biāo)注統(tǒng)一的文字符號。對于同類器件，要在其文字符號后加數(shù)字序號來區(qū)別。

電氣原理圖中，對于繼電器、接觸器的觸點(diǎn)，按其線圈不通電時(shí)的狀態(tài)畫出，控制器按手柄處于零位時(shí)的狀態(tài)畫出；對于按鈕、行程開關(guān)等觸點(diǎn)按未受外力作用時(shí)的狀態(tài)畫出。

電氣原理圖中，應(yīng)盡量減少線條和避免線條交叉。各導(dǎo)線之間有電聯(lián)系時(shí)，在導(dǎo)線交點(diǎn)處畫實(shí)心圓點(diǎn)。根據(jù)圖面布置需要，可以將圖形符號旋轉(zhuǎn)繪制，一般逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，但文字符號不可倒置。4.識讀電氣原理圖

識讀電氣原理圖一般先看標(biāo)題欄，后看主電路，最后看控制電路?？礃?biāo)題欄了解電氣原理圖的名稱及標(biāo)題欄中的有關(guān)內(nèi)容，對電氣原理圖有個(gè)初步認(rèn)識?？粗麟娐妨私庵麟娐房刂频碾妱?dòng)機(jī)有幾臺，各具有什么功能，如何與機(jī)械配合?？纯刂齐娐妨私庥檬裁捶椒▉砜刂齐妱?dòng)機(jī)，與主電路如何配合，屬哪一種典型電路。第6章工廠供電與安全用電【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1）了解工廠供電的基本知識；

2）掌握安全用電的原則；

3）掌握觸電急救的一般常識?！灸芰δ繕?biāo)】

1）理論聯(lián)系實(shí)際，能在實(shí)際應(yīng)用中遵守安全用電原則；

2）熟悉觸電急救的一般常識。目錄

6.1工廠供電概述

6.2安全用電常識

6.1

工廠供電概述

1.工廠供電的基本要求

（1）安全在電能的供應(yīng)分配和使用中，要注意保護(hù)環(huán)境，防止發(fā)生人身和設(shè)備事故；（2）可靠應(yīng)滿足電能用戶對供電的可靠性即連續(xù)供電的要求；（3）優(yōu)質(zhì)應(yīng)滿足電能用戶對電壓和頻率的質(zhì)量要求；（4）經(jīng)濟(jì)供電系統(tǒng)投資要少，運(yùn)行費(fèi)用要低并盡可能地節(jié)約電能和有色金屬消耗量。

2.工廠供電系統(tǒng)組成

（1）中型工廠供電系統(tǒng)

（2）大型工廠供電系統(tǒng)（3）小型工廠供電系統(tǒng)

6.2

安全用電常識1.電流對人體的傷害

（1）電流對人體的傷害形式

所謂觸電是指電流流過人體時(shí)，會(huì)對人體造成傷害，這就是觸電。其傷害的形式有電擊和電傷兩種類型。

1）電擊指電流通過人體內(nèi)部，對內(nèi)部組織造成的傷害。主要傷害人的心臟、呼吸和神經(jīng)系統(tǒng)（如使人出現(xiàn)窒息、心顫、心跳驟停乃至死亡）。

2）電傷指電流對人體外部造成的局部傷害，如灼傷。（2）電流對人體傷害程度的主要影響因素

1）電流大小

2）電流通過人體的路徑

3）通電時(shí)間

4）電流頻率

5）電壓高低

6）人體狀況

7）人體電阻

2.

人體觸電的類型與原因（1）人體觸電類型觸電常分為低壓觸電和高壓觸電。

1）低壓觸電常見的觸電類型有兩相觸電和單相觸電。

a.兩相觸電人體的不同部位分別接觸到同一電源的兩根不同的相線，電流由一根相線經(jīng)人體流到另一根相線的觸電現(xiàn)象，稱為兩相觸電，也稱雙線觸電。這是最危險(xiǎn)的觸電方式。當(dāng)維修電工在工作時(shí)雙手分別接觸兩根電線造成觸電，如圖虛線所示為電流流過人體的路徑，所以電工在一般情況下不允許帶電作業(yè)。

b.單相觸電人體的某一部位碰到相線或絕緣性能不好的電器設(shè)備外殼時(shí)，電流由相線經(jīng)人體流入大地的觸電現(xiàn)象，稱為單相觸電。這是最常見的觸電方式，如人站在地上手接觸絕緣破損的家用電器造成觸電，如圖、虛線所示為電流流過人體的路徑。

2）高壓觸電

高壓觸電比低壓觸電危險(xiǎn)得多，常見的類型有高壓電弧觸電和跨步電壓觸電。

a.高壓電弧觸電人體靠近高壓線，因空氣弧光放電造成的觸電。

b.跨步電壓觸電人走進(jìn)高壓線掉落處，前后兩腳電壓超過36V造成的觸電，如圖所示。一般在之外，跨步電壓就降為零。如果誤入接地點(diǎn)附近，應(yīng)雙腳并攏或單腳跳出危險(xiǎn)區(qū)。

（2）人體觸電原因

1）電工違規(guī)操作

如圖所示為電線盒中的電線頭裸露在外面，如果帶電，這樣的線頭外露就非常可能造成觸電事故。

2）用電人員安全意識淡薄

如圖所示為一只沒有柜門的臨時(shí)電柜上正插著一臺電焊機(jī)，里面的插座全部裸露在外，現(xiàn)場也沒專人看管，這樣也容易發(fā)生觸電事故。

3）電氣設(shè)備絕緣受損如圖所示為路邊的燈箱，外箱已經(jīng)破爛不堪，電線和燈管均裸露在外面，如果行人不小心碰到，很可能發(fā)生觸電事故，后果不堪設(shè)想。

4）其他原因

如圖所示，居民小區(qū)的箱式變壓配電站和變壓器之間有一道狹窄的空間，電力部門為安全起見用鐵護(hù)欄將其圍住，但有的居民對上面標(biāo)注的“有電危險(xiǎn)，請勿靠近”的警示語視而不見，有人翻越護(hù)欄在檢修梯下晾曬衣物，如果發(fā)生觸電事故，后果不堪設(shè)想。3.觸電的現(xiàn)場急救

（1）使觸電者脫離電源

1）迅速拉開閘刀或拔去電源插頭；

2）用不導(dǎo)電物體如干燥木棒、竹竿等將電線從觸電者身上挑開

；3）用手頭的刀、斧、鋤等帶絕緣柄的工具，將電線砍斷或撬斷；

4）如果觸電現(xiàn)場遠(yuǎn)離開關(guān)或不具備關(guān)斷電源的條件，救護(hù)者可站在干燥木板上，用一只手抓住衣服將其拉離電源。

（2）現(xiàn)場診斷當(dāng)觸電者脫離電源后，除及時(shí)撥打“120”聯(lián)系醫(yī)療部門外，還應(yīng)進(jìn)行必要的現(xiàn)場診斷和搶救。

（a）看(b)聽（c）摸

（2）現(xiàn)場急救

觸電的現(xiàn)場急救方法有口對口人工呼吸搶救法和人工胸外擠壓搶救法。

1）口對口人工呼吸法

(a)消除口腔雜物(b)舌根抬起氣通道(c)深呼吸后緊貼嘴吹氣(d)放松換氣

2）人工胸外擠壓法

(a)找準(zhǔn)位置(b)擠壓姿勢(c)向下擠壓(d)迅速放松

第7章半導(dǎo)體二極管【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1）掌握PN結(jié)的單向?qū)щ娦浴?/p>

2）熟悉晶體二極管的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、特性曲線及主要參數(shù)。【能力目標(biāo)】

1）具有利用萬用表對晶體二極管的質(zhì)量及極性進(jìn)行簡單判斷的能力。

2）對于包含晶體二極管的電路具有獨(dú)立分析和計(jì)算的能力。目錄7.1半導(dǎo)體的基本知識7.2半導(dǎo)體二極管7.3穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路7.1

半導(dǎo)體的基本知識

1.半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性熱敏特性熱敏特性是指半導(dǎo)體的電阻率隨溫度升高而顯著減小的特性。光敏特性有的半導(dǎo)體材料在無光照時(shí)電阻率很高，而一旦受到光線照射后電阻率顯著下降。這種特性稱光敏特性。摻雜特性在純凈的半導(dǎo)體材料中摻入某種微量的元素后，其導(dǎo)電能力將猛增幾萬倍甚至百萬倍。這是半導(dǎo)體最顯著、最突出的特性。

2.本征半導(dǎo)體

本征半導(dǎo)體，就是純凈的、不含“雜質(zhì)”的、而且具有完整晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。

1）本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)模型

硅單晶體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)

2）本征激發(fā)由于半導(dǎo)體材料中的價(jià)電子受共價(jià)鍵的束縛力較小，在一定的溫度下或在一定強(qiáng)度光的照射下，少數(shù)價(jià)電子可以獲得足夠的能量而掙脫共價(jià)鍵的束縛，成為自由電子，這種物理現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。

3.雜質(zhì)半導(dǎo)體

在本征半導(dǎo)體中有控制有選擇地?fù)饺胛⒘康挠杏秒s質(zhì)，就能制成具有特定導(dǎo)電性能的雜質(zhì)半導(dǎo)體。

半導(dǎo)體以自由電子導(dǎo)電為主，稱為電子型半導(dǎo)體，簡稱N型半導(dǎo)體。在N型半導(dǎo)體中，自由電子為多數(shù)載流子，空穴為少數(shù)載流子。1）N型半導(dǎo)體2）P型半導(dǎo)體半導(dǎo)體以空穴導(dǎo)電為主，稱為空穴型半導(dǎo)體，簡稱P型半導(dǎo)體。在P型半導(dǎo)體中，空穴為多數(shù)載流子，自由電子為少數(shù)載流子。

4.PN結(jié)的形成和特性1）PN結(jié)的形成

2）PN結(jié)的單向?qū)щ娦詀）b）

PN結(jié)的單向?qū)щ娦詀）P接電源正極燈亮b）P接電源負(fù)極燈不亮

當(dāng)給PN結(jié)加正向電壓（正向偏置），即外電源的正極接P區(qū)，負(fù)極接N區(qū)，如圖所示，這時(shí)在PN結(jié)中有大量的載流子運(yùn)動(dòng)，所以PN結(jié)呈低電阻狀態(tài)。PN結(jié)正向偏置

如果給PN結(jié)加反向電壓，即外電源的正極接N區(qū)，負(fù)極接P區(qū)如圖所示。由于少數(shù)載流子數(shù)量很少，僅能形成很小的反向電流，PN結(jié)呈高電阻狀態(tài)PN結(jié)反向偏置7.2

半導(dǎo)體二極管

1.半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)

二極管是由PN結(jié)加上相應(yīng)的電極引線和管殼做成的。P區(qū)引出的電極稱為正極（陽極），N區(qū)引出的電極稱為負(fù)極（陰極）。

【二極管的符號】2.半導(dǎo)體二極管的伏安特