通信电力机务员

通信行业职业技能鉴定——通信电力机务员培训陕西邮电职业技术学院培训中心2012年6月11日第一章电工电子基础1.1直流电路一、电路的组成：电路是由电源（E）、负载（R）、导线和控制保护设备组成的。电路的三种状态：通路、开路（断路）和短路。1.电源：将化学能、水能、机械能、热能转化为电能的装置，如电池、发电机；2.负载：用电设备，将电能转化为其他形式的能量，如电灯、电磁炉；3.导线:容易导电的金属导体，如铜线、铝线；4.控制、保护设备：控制电路的通断，防止电路的过载、短路，如开关、接触器、熔断器和继电器等。第一章电工电子基础二、欧姆定律及计算：电压U：也称为电势或电位差，是电荷定向移动的原因，单位V，kV；电流I：正电荷的定向移动形成电流，单位时间流过导体截面积的电荷量，单位A，mA，uA；电阻R：物质对电流的阻碍作用，单位欧姆，按照导电能力可分为导体、半导体和绝缘体。IURRUIIRU例：求图1中电路的电流和图2中电阻两端的电压？A25V10RUIV1010A1IRU如果电流从地电位指向高电位，电流为-2A例：求图3中电路的电阻？321363622223||62||2||21212121RRRRRRRRRRR总电阻：串联电阻：并联电阻：例：求图4和图5中电路的电压和电流？A224VIV4oU所以系，电阻和电压源是并联关串联电阻电流相等，电压与阻值成正比；并联电阻电压相等，电流与阻值成反比。V2A14V4V4o2121UUIIU第一章电工电子基础三、电功与电功率：电功W：电流流过导体所作的功，单位焦耳（J）W=UIt电功率P：单位时间内电所做的功，单位瓦（W）1度=1千瓦小时例:电磁炉用1000W的档位烧水半小时，耗电为多少度？1000W烧水1小时耗电为1度，烧水半小时耗电为0.5度。例：如果使用10W的节能灯代替100W的灯泡，一天使用5小时，一个礼拜能节省几度电？10W的节能灯亮1小时耗电0.01度，5小时耗电0.05度，100W的灯泡亮1小时耗电0.1度，5小时耗电0.5度，一天可节省0.5-0.05=0.45度，一个礼拜可以节省0.45*7=3.15度电。第一章电工电子基础四、基尔霍夫定律：1.电压定律（KVL）：一个回路中电压的代数和为零2.电流定律（KCL）：流入节点的电流等于流出节点的电流4V03V2V5V-33UU1AI第一章电工电子基础1.2电磁感应永久磁铁和通电导线周围存在着磁场，磁场就是有磁力存在的空间，可以用磁力线来表示，磁力线上每一点切线方向就是磁场方向，磁场最强的地方是磁力线最密集的地方称为磁极，分南极（S）和北极（N），且同性相斥，异性相吸。穿过闭合回路的磁通量发生变化，或者闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动，都会有感应电流。第一章电工电子基础1.3正弦交流电直流：电流的大小和方向都不随时间的变化而变化；交流：电流的大小或方向随着时间的变化而变化。一、正弦三要素：振幅：电压、电流的最大值；振幅和有效值是的关系周期：信号重复变化的时间；初相：正弦交流电起始时间的相位。第一章电工电子基础Tf12fT22例：以我国生活用电为例，220V是有效值，311V是振幅值，频率是50Hz，周期是0.02s）143（sin2220sin）（mθttUtu）（二、单相交流电路1.交流发电机设有磁极N、S，半径为r的转子以角速度逆时针方向旋转，线圈切割磁力线，产生了感应电动势。第一章电工电子基础对一对磁极的发电机来说，若每分钟的转速为3000转，则发电机的频率就是每秒钟波动次数为：第一章电工电子基础Hz5060300060秒每分钟转速f对两对磁极的发电机来说，若每分钟的转速为1500转，则发电机的频率就是每秒钟波动次数为：Hz50601500260秒每分钟转速f符合我国工频50Hz的要求，周期为0.02秒。2.元器件可以按照伏安特性曲线分为线性元器件和非线性元器件，常用线性元器件包括电阻、电感和电容。第一章电工电子基础元器件两端的电压电流相位关系有超前、滞后、同相、反相和正交。1）电阻：单位Ω，白炽灯、电炉子的灯丝、炉丝由高阻材料制成，称为纯电阻电路，电压和电流的相位相同，满足欧姆定律：第一章电工电子基础UIPRUIRUItRURuitUummmmsinsin2）电感：单位亨利H，电动机和变压器中的线圈称为绕组，交流电流通过线圈时就会产生自感电势，相位落后于电压π，电流落后于电压π/2，自感电势会阻碍交流电的通过，称为感抗，单位Ω。第一章电工电子基础fLLXtUutIiL22-sinsinmm）（3）电容：单位法拉F，电容接入直流电路中，除了在刚接入瞬时有充电电流流过外，两极板只要达到电源电压，电流就终止了，但是，若把电容器接入交流电路，由于交流电压反复变化，电容反复充电、放电，此特性被称为隔直阻交。第一章电工电子基础fCCXtIitUuC2112sinsinmm）（电流超前于电压π/2，也会阻碍电流的通过，称为容抗，单位Ω。电感可以储存磁场能量，电容可以储存电场能量，统称为储能元件，电阻是耗能元件，电源是供能元件，提供功率，总体满足能量守恒定律。理想的电感和电容自身不消耗能量，只是能量的转换者，所以在一个周期内的有功功率（P）为零，无功功率(Q)指瞬时功率的最大值，视在功率(S)表示电路从电源吸收功率的总和，包含一部分消耗一部分不消耗的功率。第一章电工电子基础（伏安或千伏安）视在功率：（乏或千乏）无功功率：有功功率：UISUIQP0三、三相交流电路三相电路在生产上应用最为广泛，发电、输配电和主要电力负载，一般都采用三相制。1.三相交流发电机三相交流发电机是产生正弦交流电的主要设备，由三个对称的绕组组成，在空间上彼此相差120，它们的始端记为A、B、C，末端记为X、Y、Z。三相电路中以黄、绿、红三种颜色来标识A、B、C三相电源。第一章电工电子基础三相对称电动势的表达式t0eCeBeAXAYCBZSNXAYCBZXAYCBZXAYCBZSNXAYCBZ+•++••XAYCBZ+••+•+XAYCBZSNXAYCBZXAYCBZXAYCBZSN+•++••XAYCBZ+•++••XAYCBZ+••+•+XAYCBZSNC相B相A相1.4模拟电子电路一、半导体器件的基本知识金属导体中的外层电子受到原子核的束缚力很小，容易逃脱束缚成为自由电子，正电荷的定向移动形成电流；绝缘体收到束缚力大，形成自由电子的机会非常小，导电能力很差；半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间，而且随外界环境的变化而变化，具有光敏、热敏和掺杂特性。内部有两种载流子，带负电自由电子和带正电的空穴。第一章电工电子基础本征半导体几乎不导电，杂质半导体掺入+5价形成N型半导体，掺入+3价形成P型半导体。将一块Si或者Ge半导体材料一分为二，分别掺入+3价和+5价元素，形成PN结，加以封装就是二极管。第一章电工电子基础当UpUn时，二极管正偏导通，当UpUn时，二极管反偏截止，最主要特性：单向导电性二极管的简单测试：万用表检测二极管将红、黑表笔分别接二极管两端。所测电阻小时，黑表笔接触处为正极，红表笔接触处为负极。用万用表的R×100或R×1k判别二极管的正负极第一章电工电子基础如图所示电路中，当开关S闭合后，H1、H2两个指示灯，哪一个可能发光？解：由电路图可知，开关S闭合后，只有二极管V1正极电位高于负极电位，即处于正向导通状态，所以H1指示灯发光。第一章电工电子基础发光二极管（LED）和整流二极管第一章电工电子基础二、二极管整流与稳压电路1.单相半波整流电路电路缺点：电源利用率低。第一章电工电子基础V：整流二极管，把交流电变成脉动直流电；T：电源变压器，把v1变成整流电路所需的电压值v2。L2LLL45.0RVRVI负载电流：第一章电工电子基础2.单相桥式整流电路V1~V4为整流二极管，电路为桥式结构第一章电工电子基础(2)v2负半周时，如图(b)所示，A点电位低于B点电位，则V2、V4导通(V1、V3截止)，i2自上而下流过负载RL。桥式整流电路工作过程工作原理：(1)v2正半周时，如图(a)所示，A点电位高于B点电位，则V1、V3导通(V2、V4截止)，i1自上而下流过负载RL；第一章电工电子基础由波形图可见，v2一周期内，两组整流二极管轮流导通产生的单方向电流i1和i2叠加形成了iL。于是负载得到全波脉动直流电压vL。L2LLL9.0RVRVI负载电流：第一章电工电子基础3.稳压二极管稳压管工作在反向击穿状态，抑制电网电压和整流电路负载的变化引起的输出电压变化，将平滑的直流电变成稳定的直流电。硅稳压管的伏安特性及符号硅稳压管整流稳压电路第一章电工电子基础三、集成运放电路集成电路是20世纪60年代初发展起来的一种新型器件，它把整个电路中的各个元器件以及元器件之间连接，采用半导体集成工艺同时制作在一块半导体芯片上，封装并引出管脚，做成具有特定功能的集成电子线路。优点：可靠性高、性能优良、重量轻、造价低、使用方便等。iu差动输入级中间放大级输出级偏置电路ou输入级：由可以抑制零点漂移的差动放大器组成中间级：采用共射电路可获较大的电压放大倍数输出级：射极跟随器，增加带负载能力偏置电路：供给各级电路合理的偏置电流(差动放大器)(共射电路)(射极跟随器)第一章电工电子基础习惯用符号uid+VCC–VEE国家标准符号uouid+VCC–VEE8集成运放有两个输入端，N端称为反相输入端，用“－”表示，说明输入信号由此端加入时，由它产生的输出信号与输入信号相位反相。P端称为同相输入端，用“+”表示，说明输入信号由此端加入时，由它产生的输出信号与输入信号相位相同。第一章电工电子基础集成运放理想化的条件是：开环电压放大倍数Aud→∞输入电阻ri→∞输出电阻ro→0共模抑制比KCMR→∞输入信号为零时，输出电压为0第一章电工电子基础•通用型•高速型和宽带型•高精度(低漂移型）•高输入阻抗型•低功耗型•功率型0uui1=i221RuRuoi121RRuuAouuo_++R2R1RPuii1i21.放大倍数虚短路虚开路反相比例运算电路结构特点：负反馈引到反相输入端，信号从反相端输入。同相比例运算电路_++R2R1RPuiuo结构特点：负反馈引到反相输入端，信号从同相端输入。u-=u+=ui12RuRuuiioiouRRu)1(121211RRuuAou虚短路虚开路单运放的加减运算电路的特例：差动放大器_++R2R1R1ui1uoR2ui2uu112RuuRuuio212RuRuui)(1212iiouuRRu解出：1.5数字电子电路第一章电工电子基础一、模拟信号与数字信号：模拟信号:在时间和数值上连续变化的信号。例如：温度、正弦电压。数字信号：在时间和数值上变化是离散的信号。例如：人数、物件的个数。tt第一章电工电子基础二、逻辑门电路1.与运算（逻辑乘）（AND）只有决定事件结果的全部条件同时具备时，结果才发生。ABYABY断开断开不亮断开闭合不亮闭合断开不亮闭合闭合灯亮与运算功能表1表示开关闭合，灯亮0表示开关断开，灯不亮ABY000010100111与运算真值表与运算符，也有用“∧”、“∩”、“&”表示与运算表达式Y=A·B=AB与逻辑功能口诀：有“0”出“0”；全“1”出“1”。与门逻辑符号&AYBYABAYB第一章电工电子基础2.或运算（逻辑加）（OR）决定事件结果的诸条件中只要有任何一个满足，结果就会发生。BYAABY断开断开不亮断开闭合灯亮闭合断开灯亮闭合闭合灯亮或运算功能表第一章电工电子基础1表示开关闭合，灯亮0表示开关断开，灯不亮或运算符，也可用“∨”、“∪”表示或逻辑功能口诀：有“1”出“1”；全“0”出“0”。ABY000011101