电气助理工程师复习资料

第一部分专业基础知识一、电工技术专业基础知识（一）电阻的串、并联1、掌握电阻串、并联电阻阻值的计算2、掌握电阻串、并联电阻每只电阻电压、电流和功率的计算（二）电阻的混联1、掌握电阻混联总电阻阻值的计算2、熟悉电阻混联每只电阻电压、电流和功率的计算（三）电容的串、并联1、掌握电容的串、并联总电容量的计算2、熟悉电容的串、并联每只电容上的电压、电量计算（四）电容的容抗掌握电容的容抗计算（五）电感的感抗掌握电感的感抗计算（六）阻抗的概念1、掌握阻抗的计算2、掌握阻抗的幅值与相位角的计算（七）交流电1、了解交流电的定义与交流送、配电的意义定义：一般指大小和方向随时间作周期性变化的电压或电流。它的最基本的形式是正弦电流，我国交流电供电的标准频率规定为50赫兹。交流电也称“交变电流”。送配电意义：交流电可以方便的通过变压器进行变压高压传输可以最大可能的减小在输电线上的损。2、了解交流送、配电的实现与需注意的问题1（八）变压器的工作原理1、掌握变压器的变压比、变流比和阻抗变换原理变压器变压比变压器的变压比又称电压比，俗称匝变比，用n表示，它是一次绕组匝数与：次绕组匝数之比，可用下列公式表示n，即：n=N1/N2=U1/U2式中：n为变压比；N1为一次绕组的匝数；N2为二次绕组的匝数；U1为一次绕组两端的输入电压；U2为二次绕组两端的输出电压。当变压器的一次或二次绕组没有抽头时，该变压器的变压比是确定的。如果一次或二次绕组有抽头，那么使用不同的抽头时，变压器的变压比不同。当n确定之后，二次绕纽的输出电压U2大小与一次绕组的输入电压U1大小成正比关系，即U2随U1的大小变化而变化。如果输入电压U1大小确定后，二次绕组的输出电压U2大小就与n成反比关系。当n的大小不同时，就有三种不同变压比的变压器。(1)n1时是降压变压器。这种变压器的输出电压低于输入电压，所以称为降压变压器，是最常用的变压器。降压变压器的特征是二次绕组的匝数少于一次绕组的匝数。(2)n1时是升压变压器。这种变压器二次绕组输出电压大于输入电压，通过变压器将输入电压升高，所以称为升压变压器。它的特征是二次绕组的匝数多于一次绕组的匝数。(3)n=l时是1：l变压器。它的二次绕组的输出电压等于一次绕组上的输入电压，这种变压器的特征是一次和二次绕组的匝数相等。2．变压器一、二次绕组电压和电流之间的关系为了分析的方便，假设变压器不存在能量的损耗。图4-22所示电路可以说明变压器一、二次绕组电压和电流之间的关系。降压变压器的二次绕组输出电压虽然低，但是输出电流大，所以在降压变压器中二次绕组的线径比一次绕组要粗，因为二次绕组中的电流大于一次绕组中的电流。升压变压器的输出电压虽然高，但是输出电流小，所以在升压变压器中二次绕组的线径比一次绕组的要细，因为二次绕组中的电流小于一次绕组中的电流。3．变压器一次和二次绕组之间的阻抗关系变压器不仅可以进行电压大小的转换，而且还可以进行阻抗的变换。不同变压比玎情况下一次绕组与二次绕组的阻抗特性如下（Z1为一次绕组输入阻抗，Z2为二次绕组输出阻抗）。(1)n=1。1:1变压器，Z1=Z2，谠明一次绕组的输入阻抗等于二次绕组输出阻抗，变压器无阻抗变换作用。2(2)nl。降压变压器，Z1Z2，变压器一次绕组输入阻抗大于二次绕组输出阻抗，变压比n越大，一次绕组输入阻抗越大于二次绕组输出阻抗。(3)n1。升压变压器，Z1Z2，说明一次绕组的输入阻抗小于二次绕组输出阻抗，变压比n越小，一次绕组输入阻抗越小于二次绕组输出阻抗。2、熟悉变压器的磁路与磁路间隙磁性材料在交变磁化的过程中会产生涡流损耗，涡流损耗与铁心厚度的平方成正比，为了减小涡流损耗，把铁心分成彼此绝缘的许多薄片，这些薄片叠加成铁心的时候，互相之间存在一定的间隙，该间隙便称为磁路间隙。可见，磁路间隙有利于减小涡流损耗。3、熟悉磁路与磁阻的概念磁通所通过的路径成为磁路磁阻：就是磁通通过磁路时所受到的阻碍作用，用Rm表示。磁路中磁阻的大小与磁路的长度l成正比，与磁路的横截面积S成反比，并与组成磁路的材料性质有关。（九）电桥的工作原理1、掌握直流电桥的工作原理§2-4直流电桥一、电桥简介电桥是一种测量仪器，它灵敏度和准确度都较高(如QJ23，单直桥，测量范围1~9999000Ω，准确度0.2%；QJ103，双直桥，测量范围41011,准确度2%)。电桥在电阻测量、自动控制和电磁测量中应用极广。从电桥的桥数和使用的电源不同看，电桥可作如下分类：直流电桥（电桥中用的是直流电源）和交流电桥（电桥中用的是交流电源）电桥单桥电桥(如惠斯通电桥)和双桥电桥(如凯尔文电桥)二、直流电桥电路电桥中的电路叫做电桥电路，直流电桥中的电路是直流电桥电路。如图2－15所示电路就是一种直流电桥电路（惠斯通电桥电路）。电路中四个连接成四边形闭合回路的电阻R1、R2、R3、R4，称为电桥的桥臂电阻，其中三个是已知道准确值且可调的电阻，另一个是待测电阻；支路AGB称为电桥的桥，检流计G(灵敏电流表)可检测桥臂电流所受的阻力情况。电源支路中的直流电源E和可变电阻RP用于给电桥提供合适的电流。三、电桥平衡特征和电桥平衡其条件如果检流计G的读数为0，我们称之为电桥平衡，故电桥的平衡特征是检流计G的读数为0。电桥平衡时，0gI，BA，12II，34II，CBCAUU，BDADUU，故11332244IRIRIRIR，①除以②得：44332211RIRIRIRI，即：4321RRRR或1423RRRR所以电桥平衡的条件是：对臂电阻的乘积相等，0RE1R2R3RxR216图G3四、电桥的工作原理：将被测电阻xR作为电桥的一个桥臂电阻接在电桥中，调整已知电阻R1、R2、R3，使检流计G的读数为0，电桥平衡，得被测电阻xR的阻值为:231xRRRR2、熟悉交流电桥的工作原理、常用交流电桥的种类直交流电桥是测量各种交流阻抗的基本仪器，如电容的电容量，电感的电感量等。此外还可利用交流电桥平衡条件与频率的相关性来测量与电容、电感有关的其他物理量，如互感、磁性材料的磁导率、电容的介质损耗、介电常数和电源频率等，用途十分广泛。在交流电桥中，四个桥臂一般是由交流电路元件如电阻、电感、电容组成；电桥的电源通常是正弦交流电源；交流平衡指示仪的种类很多，适用于不同频率范围。频率为200Hz以下时可采用谐振式检流计；音频范围内可采用耳机作为平衡指示器；音频或更高的频率时也可采用电子指零仪器；也有用电子示波器或交流毫伏表作为平衡指示器的。本实验采用高灵敏度的电子放大式指零仪，有足够的灵敏度。指示器指零时，电桥达到平衡。种类：侧电容：串联比较电容电桥、并联比较电容电桥测电感：麦克斯韦电桥、海氏电桥（十）磁性材料与磁性元件1、掌握磁性材料的主要种类与有关技术指标主要种类：1、永磁材料2、软磁材料3、矩磁材料和磁记录材料4、旋磁材料5、压磁材料有关技术指标：1）磁性材料的磁化曲线磁性材料的磁滞回线磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H作用下，必有相应的磁化强度M或磁感应强度B，它们随磁场强度H的变化曲线称为磁化曲线（M～H或B～H曲线）。磁化曲线一般来说是非线性的，具有2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。即当磁场强度H足够大时，磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms，继续增大H，Ms保持不变；以及当材料的M值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M并不恢复为零，而是沿MsMr曲线变化。材料的工作状态相当于M～H曲线或B～H曲线上的某一点，该点常称为工作点。2）软磁材料的常用磁性能参数饱和磁感应强度Bs：其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列。剩余磁感应强度Br：是磁滞回线上的特征参数，H回到0时的B值。217图5I264310VI1I2I3I4IAB4矩形比：Br∕Bs矫顽力Hc：是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等）。磁导率μ：是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关。初始磁导率μi、最大磁导率μm、微分磁导率μd、振幅磁导率μa、有效磁导率μe、脉冲磁导率μp。居里温度Tc：铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降，达到某一温度时，自发磁化消失，转变为顺磁性，该临界温度为居里温度。它确定了磁性器件工作的上限温度。损耗P：磁滞损耗Ph及涡流损耗PeP=Ph+Pe=af+bf2+cPe∝f2t2/，ρ降低，磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc；降低涡流损耗Pe的方法是减薄磁性材料的厚度t及提高材料的电阻率ρ。在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为：总功率耗散（mW）/表面积（cm2）2、熟悉常用磁性元件的种类与特点二、常用半导体器件与工作原理（一）掌握半导体二极管、三极管、场效应晶体管的主要技术参数二极管：1）最大整流电流IF：是指管子长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。因为电流通过PN结要引起管子发热，电流太大，发热量超过限度，就会使PN结烧坏。2）反向击穿电压VBR：是指反向击穿时的电压值。击穿时，反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至因过热而烧坏。一般手册上给出的最大反向工作电压约为击穿电压的一半，以确保管子的安全运行。3）反向电流IR：指管子未击穿时的反向电流，其值愈小，则管子的单向导电性愈好，由于温度的增加，反向电流会明显增加，所以在使用二极管时要注意温度的影响。4）极间电容Cd:PN结存在扩散电容CD和势垒电容CB，极间电容是反应二极管中的PN结电容效应的参数，在高频或者开关状态运行用时，必须考虑极间电容。5）反向回复时间TRR:三极管：1）电流放大系数：2）极间反向电流53）极限参数（二）熟悉半导体二极管、三极管、场效应晶体管的典型应用电路与特点三、常用模拟电路的工作原理（二）掌握常用模拟电路的典型应用电路1、运算放大器的放大倍数、输入、输出阻抗的计算2、开环、闭环运算放大器的放大倍数的计算3、运算放大器的单位增益带宽4、振荡电路的基本工作原理振荡电路物理模型的满足条件①整个电路的电阻R=0（包括线圈、导线），从能量角度看没有其它形式的能向内能转化，即热损耗为零。②电感线圈L集中了全部电路的电感，电容器C集中了全部电路的电容，无潜布电容存在。③LC振荡电路在发生电磁振荡时不向外界空间辐射电磁波，是严格意义上的闭合电路，LC电路内部只发生线圈磁场能与电容器电场能之间的相互转化，即便是电容器内产生的变化电场，线圈内产生的变化磁场也没有按麦克斯韦的电磁场理论激发相应的磁场和电场，向周围空间辐射电磁波。能产生大小和方向都随周期发生变化的电流叫振荡电流。能产生振荡电流的电路叫振荡电路。其中最简单的振荡电路叫LC回路。振荡电流是一种交变电流,是一种频率很高的交变电流，它无法用线圈在磁场中转动产生，只能是由振荡电路产生。充电完毕（放电开始）：电场能达到最大，磁场能为零，回路中感应电流i=0。放电完毕（充电开始）：电场能为零，磁场能达到最大，回路中感应电流达到最大。充电过程：电场能在增加，磁场能在减小，回路中电流在减小，电容器上电量在增加。从能量看：磁场能在向电场能转化。放电过程：电场能在减少，磁场能在增加，回路中电流在增加，电容器上的电量在减少。从能量看：电场能在向磁场能转化。在振荡电路中产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电荷，通过线圈的电流，以及跟电流和电荷相联系的磁场和电场都发生周期性变化，这种现象叫电磁振荡。能够产生振荡电流的电路叫做振荡电路。一般由电阻、电感、电容等元件和电6子器件所组成。由电感线圈l和电容器c相连而成的lc电路是最简单的一种振荡电路，其固有频率为f=[sx(]1[]2πlc。§一种不用外加激励就能自行产生交流信号输出的电路。它在电子科学技术领域中得到广泛地应用，如通信系统中发射机的载波振荡器、接收机中的本机振荡器、医疗仪器以及测量仪器中的信号源等。振荡器的种类很多，按信号的波形来分，可分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器。正弦波振荡器产生的波形非常接近于正弦波或余弦波，且振荡频率比较稳定；非正弦