技能大赛辅导电气维修专题培训教材技术部陈刚Word下载.docx
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(三)功率与发热计算
P=UI=I2R,单位:
瓦、伏、安、欧
Q=UIt=I2Rt,单位:
焦耳、伏、安、欧
例:
如下电路中,其中R1=R2=1.1KΩ,R3=2.2KΩ,R4=1.1KΩ。
试计算(电压单位用V、电流单位用mA):
(1)电路的总电阻;
(2)电阻R1的端电压;
(3)通过R3的电流;
(4)通过R4的电流。
R1
R2
R4
I3
+
I
10V
R3
_
答:
并联电路的电阻:
R并=[(R1+R2)R3]/(R1+R2+R3)
=[(1.1+1.1)2.2]/(1.1+1.1+2.2)
=1.1(KΩ)
总电阻:
R=R4+R并=1.1+1.1=2.2(KΩ)
R1的端电压:
U1=[R1/(R1+R2)]*[R并/(R并+R4)]*U
=[1.1/(1.1+1.1)]*[1.1/(1.1+1.1)]*10
=2.5(V)
R4的电流:
I=U/R=10/2.2=4.55(A)
R3的电流:
I3=[(R1+R2)/(R1+R2+R3)]*I
=[(1.1+1.1)/(1.1+1.1+2.2)]*4.55=2.27(A)
二、交流电
(一)单相电三要素
u=Umsin(ωt+θ)
几个知识要点:
1、交流电的三要素:
最大值、角频率、初相角
2、角速度:
ω=2πf
3、有效值:
以一个周期内发热相当于同等发热的直流电来表示有效值。
以电流为例:
一般所说的电流、电压都是指有效值。
4、交流电最大值和有效值的关系
Im=√2I
5、万用表测量交流电压和电流的指示值是有效值
关于交流电路的计算
220V工频的公式会写吗?
如已知电流为1A,α=0。
ω=2πf=2*3.14*50=314
i=Imsin(ωt+α)=√2sin314t
(二)单相电计算
1、对纯电阻电路,交流电路如何算?
用U、I的有效值来计算,方法与直流电路相同。
只是写出函数时,要按三要素公司来写。
1A直流、1A交流同时通过一个电阻,如何计算有效值?
I2Rt=I12Rt+I22Rt
I=√I12+I22=√2=1.414
2、相同频率交流电流加减
i1=Im1sin(ωt+α)=√2Isin(ωt+α1)
i2=Im2sin(ωt+α)=√2Isin(ωt+α2)
根据平行四边形计算。
3、不同频率交流电流加减
按以下两个电流,如何加减?
(计算合成电流)
i1=√2I1sin(ω1t+α1)
i2=√2I2sin(ω2t+α2)
把握有效值相加的原则:
也就是说,相加后的合成电流发热与两个电流单独发热的和相等。
I2Rt=I12Rt+I22Rt
I=√I12+I22
如果不是电阻电路,包括L、C等,就会变的很复杂,本次不要求掌握。
(二)三相交流电
O
1、概念
2、星形接法中,线电压、相电压关系
相位关系:
三相电压、电流ABC依次相差120度。
幅值关系:
U线=√3U相
波形图:
(三)单相变压器的三种功率
有功功率P=UIcosφ
无功功率Q=UIsinφ
视在功率S=UI
S2=P2+Q2
(四)三相变压器的功率
有功功率P=√3UIcosφ
无功功率Q=√3UIsinφ
视在功率S=√3UI
UI指线电压、线电流
(五)中性线的作用
中性线的作用:
1、获得220VAC的相电压。
2、在三相负荷不均衡时,把每相电压始终钳制在220VAC。
如果出现中性线开路,在负荷不均衡时,将造成三相电压不平衡,直接导致电器损坏。
如电动机三相不平衡,可能导致转速下降,发热甚至烧毁。
其它用电电器过压或欠压,不能正常工作。
本节要点复习:
(1)交流、直流电路的计算。
(2)相同频率的交流电流的加减法。
(3)不同频率的交流电有效值计算。
(4)了解电流、电压、阻抗、功率、功率因素等概念和算法。
(5)三相交流电的基本概念和线、相电压关系。
第二节
电子技术基础
一、常用元件元件参数与选用
电阻、电容、二极管、三极管、可控硅、IGBT、MOSFET
(一)电阻
1、电阻有金属膜、线绕、瓷、碳膜等多种。
最常用的是金属膜电阻。
2、主要参数:
阻值、功率
3、电阻阻值系列:
精度为5%的碳膜电阻,以欧姆为单位的标称值:
10、11、12、13、15、16、18、20、22、24、27、30、33、36、39、43、47、51、56、62、68、75、82、91
精度为1%的电阻还有许多标称值。
4、色环电阻:
(1)四色环电阻:
第一色环是十位数,第二色环是个位数,第三色环是应乘颜色次幂,第四色环是误差。
棕红红金
其阻值为:
12×
102=1.2K,误差为±
5%。
(2)五色环电阻:
五色环电阻前三环为电阻有效值,第四环为10的颜色次幂,最后一环为误差。
例子:
红红黑棕金
其电阻为:
220×
101=2.2K,误差为±
5%
如果第五条色环为黑色,一般用来表示为绕线电阻器,第五条色环如为白色,一般用来表示为保险丝电阻器。
色环对照表:
银
金
黑
棕
红
橙
黄
绿
兰
紫
灰
白
无
对应数
—
1
2
3
4
5
6
7
8
9
指数
-2
-1
精度%
10
2
0.5
0.25
0.1
±
20
(二)电容
1、电容一般分为:
从材料上可以分为:
CBB电容(聚乙烯)、涤纶电容、瓷片电容、云母电容、独石电容、电解电容、钽电容等。
容量、额定电压
3、电容值系列:
10、12、15、18、22、27、33、39、47、56、68、82
4、作用:
滤波、去耦、积分、微分、移相等。
5、容抗:
XC=1/(ωC)
注意感抗:
XL=Ωl
6、电容电压不突变,电感电流不突变。
(三)二极管
1、二极管一般分为:
信号二极管,大电流二极管、稳压管、肖特基二极管等。
电流、反向击穿电压(稳压值)
3、作用:
整流、隔离、续流、钳位、检波等。
4、典型压降:
硅管0.5-0.7V,锗管0.1-0.3V。
(四)三极管
1、分PNP、NPN管
NPNPNP
电流放大系数β、集电极最大允许电流ICM、集电极最大允许功耗PCM、反向击穿电压UBR(CEO)等。
3、三种状态:
放大、饱和、截止
第一种用于模拟电路,第二、三种用于数字电路。
4、主要作用:
信号幅度或功率放大、数字逻辑
(五)可控硅
1、主要参数:
额定通态平均电流IT、正向阻断峰值电压VPF、反向阴断峰值电压VPR、控制极触发电流Ig、维持电流IH。
2、作用:
整流、逆变
(六)MOSFET
1、概念:
功率场效应管也分结型、绝缘栅型。
但通常指后者中的MOS管,即MOSFET。
2、分类:
它又分为N沟道、P沟道两种。
器件符号如下:
N沟道P沟道
耗尽型:
栅极电压为零时,即存在导电沟道。
无论VGS正负都起控制作用。
增强型:
需要正偏置栅极电压,才生成导电沟道。
达到饱和前,VGS正偏越大,IDS越大。
一般使用的功率MOSFET多数是N沟道增强型。
3、主要参数:
不要求掌握。
4、特点:
输入阻抗大(1万兆欧以上),栅极电流基本为零。
驱动功率小,速度高。
5、作用:
适用于高速要求的中小电流放大(100A内)。
(五)绝缘栅双极晶体管IGBTIGBT
1、原理:
相当于用场效应管做输入,晶体管做输出的复合管。
2、该器件符号如下:
C
G
E
3、特点:
输入阻抗高,速度快,热稳定性好。
通态电压低,耐压高,电流大(几千安)。
4、主要参数:
适用于高速要求的大电流放大。
二、集成电路
(一)常用集成电路
通用集成电路、专用集电路
小规模、中规模、大规模、超大规模集成电路
单列直插、双列直插、四列直插等
(二)双列直插芯片管脚查法
双列直插芯片在缺口向上时,一般按逆时针,左上角为1脚。
74系列芯片电源:
一般为右上为Vcc、左下为GND。
(三)常用集成电路
通用逻辑电路:
74系列、74LS系列
电源电路:
三端稳压器、基准电源、开关电源控制芯片
放大器:
运算放大器、功率放大器
缓冲器、光电耦合器
计算机芯片:
CPU、接口芯片、存储器芯片、单片计算机、DSP
通讯芯片
等等。
三、几个概念与电路化简
(一)几个概念
模拟电路:
晶体管工作在放大状态。
数字电路:
晶体管工作在开关状态
时序逻辑电路:
需要CP脉冲,按节拍工作的逻辑电路。
组合逻辑电路:
不需要CP脉冲的逻辑电路。
常用的逻辑关系:
与、或、非
(二)数字电路转化
摩根定理:
A+B=A*B
A+BC,试用与非门画出逻辑电路
根据摩根定理:
A+BC=A*BC
如何画出来电路?
会吗?
四、电源电路
(一)简单的桥电路
单相全波整流:
Uo=0.9Ui
单相半波整流:
Uo=0.45Ui
(二)三端稳压器
(三)开关电源
1、开关电源的控制结构:
一般地,开关电源大致由输入电路、变换器、控制电路、输出电路四个主体组成。
下面是一个典型的开关电源原理框图,掌握它对我们理解开关电源有重要意义。
控制电路
PM电路
2、特点
线性电源需要有大的变压器,体积大,但纹波小。
开关电源不需要大的变压器,体积小,但纹波大。
五、典型输入、输出电路
这里是一个24V输入的典型开关量输入电路。
+5V
电容用于消除信号抖动。
下面给出的是继电器输出的输出电路图
+24V
六、运算放大器
这是一个什么电路?
试推导出Vo和Vi1、Vi2的关系.
I3R3
VI1I1R1
VI2I2R2_
O’VO
R4
O边+
1、这是一个反相加法电路。
2、要点:
(1)根据运放的虚零原理,O点流过电流为零,所以有O点电位Vo=0V。
(2)根据虚短原理,Vo’=Vo=0。
(3)由于流入接点O’电流的代数和为零,所以:
I1+I2+I3=0。
即VI1/R1+VI2/R2+VO/R3=0。
(4)由该式,可以整理出:
VO=-(VI1/R1+VI2/R2)R3。
七、修理作业
(一)、电烙铁使用:
氧化层处理、焊剂(松香、坏水)
功率:
15W、20W、25W、30W、50W、100W,不同场合使用不同功率的烙铁。
电烙铁功率和温度的近似关系为:
规格
焊咀
最高温度
AC220V20W
400℃
AC220V25W
450℃
AC220V30W
500℃
AC220V40W
530℃
AC220V50W
580℃
AC220V60W
600℃
(二)、印刷电路板
使用吸锡器。
避免破坏印刷电路、焊盘。
必要时宁可破坏芯片。
(1)了解常用元件及主要参数
(2)常用集成电路的分类、结构与选用
(3)数字逻辑电路化间的一般方法
(4)简单电子电路读图及识别错误
(5)修理作业的一般技法
第三节
基础零部件及典型电路
一、导线截面的选择
(一)导线的载流量
一汽传统的算法——导线16平方毫米以下,可以按照6A/平方毫米。
但这个算法曾经误导了一代人。
正确的估算方法是:
对铜导体,我们用统计的方法,得到一个近似的计算方法。
由于我们工作中初步估算载流量的情况很多,在没有条件查阅手册的情况下,我们可以忽略绝缘介质的影响,大致计算出载流量:
1、误差不超过20%的算法:
载流量=导体截面积的平方根*21(安培)
2、误差不超过10%的算法:
(1)50平方毫米(含)以下:
最大载流量=导体截面积的平方根*23(安培)
(2)50平方毫米以上:
最大载流量=导体截面积的平方根*19(安培)
但需要注意的是,无论计算还是查表的结果,都是指最大承载能力,实际使用中,要适当考虑留出一定余量。
(二)根据安装方式,合理选择和使用导线、电缆
盘内固定线路可以用硬线,活动部分必须用软线。
敷设桥架、穿管用软线,而不能使用硬线。
穿管线以前规定不小于1.5,实际我们使用经验最低不要小于0.75,必须有一定的强度,防止拉断。
裸露敷设必须用电缆。
往复移动要用高柔性电缆。
二、常用低压电器元件及其作用、参数
低压电器是指500V以下的元件。
(一)输入型控制器件/逻辑元件
500V以下,由于是逻辑元件,一般不关注电流。
1、按钮、主令开关、行程开关等机械类开关
电流一般不超过5安,是逻辑元件,不用于控制功率负载。
2、接近开关、光电开关等半导体开关
逻辑元件。
常用110VAC/24VDC两类电压。
参数关注电源电压、感应距离。
注意NPN、PNP两种接法。
3、压力开关、流量开关、液位开关等。
用于测量固定压力、流量、液位等,并在压力到达时给出控制信号。
关注检测目标量值范围。
(二)输出型器件
1、接触器/功率控制元件:
用于控制电动机、加热器等大功率设备。
主要参数:
线圈电压(110、220、380VAC)、主触点电流。
辅助触点用于逻辑控制。
2、直流继电器/逻辑、功率控制元件:
用于驱动小功率单相设备,或中间隔离、逻辑变换。
用于驱动时:
2-10A,也用于逻辑元件。
参数关注:
线圈电压(6、12、24VDC)、触点电流。
3、交流继电器/逻辑、功率控制元件:
5-10A,也用于逻辑元件。
线圈电压(110、220、380VAC)、触点电流。
4、时间继电器/逻辑元件:
进行时间控制。
分空气阻尼式、半导体式。
参数关注线圈电压(24VDC、110、220VAC)、时间范围。
5、电磁阀/功率元件:
控制油路、气路、水路。
参数:
关注线圈电压(24VDC、110VAC)。
电流一般在几百毫安到1A之间。
6、指示灯:
指示设备状态。
参数:
灯丝型关注电压,发光二极管关注电流。
电流几毫安到几十毫安。
(三)保护器件
1、保险器(熔断器):
用于短路保护。
常见形式有玻璃管、管式、瓷瓶式几种。
主要参数:
关注熔断电流。
2、热元件:
用于过载保护。
参数关注脱扣电流。
3、空气开关:
短路、过载、缺相、失压等保护。
基本器件只有短路、过载保护。
参数关注脱扣电流。
4、过压继电器、欠压继电器、、过流继电器、欠流继电器:
很少使用。
用于过电压、电流保护。
参数关注线圈电压、保护电压/电流值范围。
(四)量值变换器件
1、变压器:
电压等级变换,用于电源转换。
分单相、三相。
输入电压(380、220、110VAC)、输出电压(220、110、36、27、6.3VAC)、功率。
美国的设备,控制变压器原边两个绕组串联接460V,副边115V,功率1KVA,拿到中国该怎样改才能用?
动一下脑筋,我们的电压只有220V、380V,如何修改这个电路,使它立即可以使用?
3A
10A
6A
110VAC
220VAC
460VAC
115VAC
2、电流互感器:
电流变换,用于仪表。
不允许开路。
关注电流变比、电流。
3、电压互感器:
电压变换,用于仪表。
不允许短路。
关注线圈电压变比、电压。
(五)驱动器件
要知道:
三相交流异步电动机、单相交流电机、直流电机、直流伺服电机、交流伺服电机、直流/交流无刷电机、同步电机、步进电机、直线电机等。
必须掌握的内容,后期课程(陈、李)将给予介绍。
三、低压电器使用的一般性知识
(一)合理选择低压电器的参数
1、低压继电电器注意电压等级,不然会烧毁器件。
2、许多电气元件分交直流,不正确使用同样会烧毁器件。
3、驱动负载的继电电器的要考证电流能力,并留出适当余量。
4、驱动元件考虑功率、扭矩
5、逻辑型器件一般不要用于驱动负载。
6、参数选择一般注意留取20-40%的余量。
以一个22KW的交流异步电动机为例,如何选择热元件、保险器、导线、接触器?
先看看下面的课程,再来回答:
热元件电流:
?
,保险器电流:
,导线截面积:
,接触器主触点电流:
。
(二)保护元件的选择
1、热元件的整定值是电机额定电流Ie的多少倍?
1.2-1.5倍。
2、电机熔断器熔断电流的选取一般取额定电流的多少倍?
不小于2.5倍。
3、控制电路熔断器一般按如下原则:
(1)电源额定电流以下,以保护电源。
(2)负载额定电流以上,可以放大20-30%左右,以保护负载设备。
(3)空气开关的选择,与热元件类似。
(三)接地的重要性
1、接地作用及阻抗
工作接地:
用于外壳消除浮电或做电源一极。
保护接地:
用于人身保护。
电力系统接地一般为4-10欧姆。
防雷类接地为10欧,油气类设备为4欧。
电子或计算机房设备接地最好不超过0.5欧姆,国家标准是1欧姆。
2、接地形式
厂房内电力系统及厂房钢结构多点重复接地,用4X100扁钢或直径16的圆钢。
一般靠多点重复接地来实现降低接地电阻。
设备所有金属电柜、接线盒、油箱、电动机等带电金属结构必须有明接地及标识。
电焊机接地不要搭在设备外壳上。
固定电源零线绝对不可以使用设备外壳做零线。
(四)抗干扰问题
1、干扰一般有三个渠道:
(1)抑制干扰源。
(2)抑制干扰传输过程的影响。
(3)提高器件的抗干扰能力。
2、抗干扰的常见措施:
(1)强弱电传输方式隔离。
如分槽布线、垂直交叉等。
(2)强弱电布置隔离。
(3)浪涌或干扰大的系统在电源上分置。
(4)对辐射干扰大的设备加屏蔽罩。
(5)使用屏蔽线。
(6)在电源侧增加抗干扰装置,如浪涌抑制器、静化电源等。
(7)屏蔽罩、电柜、屏蔽层等接地。
(五)IP等级
IP等级是针对电气设备外壳对异物侵入的防护等级,来源是国际电工委员会的标准IEC60529,这个标准在2004年也被采用为美国国家标准。
IP等级的格式为IPXX,其中XX为两个阿拉伯数字,第一个表示接触保护和外来物(防尘)保护等级,第二个表示防水保护等级。
数字越大表示其防护等级越佳。
四、典型电路
(一)启动/停止电路
(二)正反转电路
(三)星/三角启动电路
(1)掌握400平方毫米导线载流量估算方法。
(2)了解常用元件及主要参数、使用方法。
(3)掌握典型的继电器控制电路。
第四节
电动机
一、三相交流异步电动机
(一)关于旋转磁场
三相交流异步电动机是在通三相电后,定子形成旋转磁场,带动转子旋转的。
要实现电动机换向,只要更改电源相序即可。
(二)机械特性
Mm
Me
必须掌握的几个概念:
1、同步转速:
旋转磁场的转速。
2、额定转速:
名牌公称转速。
3、最大扭矩:
电机可以实现的最大输出转矩。
4、额定转矩:
电机的公称扭矩,对应于额定转速。
5、转差率:
s=(n0-n)/n0
(三)三相异步电动机的计算
1、转速公式
n=60f/p(1-s)
n:
转速,转/分
f:
频率,赫兹(Hz)
p:
极对数
2、输出功率与扭矩关系
P=MΩ
P:
功率,瓦(W)
M:
扭矩,牛顿.米(N.m)
Ω:
角速度,弧度
Ω=2лf=2лn/60
折算成我们常用单位:
P=MΩ=M*2лn/