电路基础知识.doc

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一、电路基础知识

（一）电压的概念：

大家都知道,水在管中之所以能流动,是因为有着高水位和低水位之间的差别而产生的一种压力,水才能从高处流向低处。

城市中使用的自来水，之所以能够一打开水门，就能从管中流出来，也是因为自来水的贮水塔比地面高，或者是由于用水泵推动水产生压力差的缘故。

电也是如此，电流之所以能够在导线中流动，也是因为在电流中有着高电势能和低电势能之间的差别。

这种差别叫电势差，也叫电压。

换句话说。

在电路中，任意两点之间的电位差称为这两点的电压。

电压用符号"U"表示。

电压的高低，一般是用单位伏特表示，简称伏，用符号"V"表示。

高电压可以用千伏（kV）表示，低电压可以用毫伏（mV）表示。

电压是产生电流的原因。

（二）电流的概念：

电流是指电荷的定向移动。

电流的大小称为电流强度（简称电流，符号为I），是指单位时间内通过导线某一截面的电荷量，每秒通过1库仑的电量称为1「安培」（A）安培是国际单位制中所有电性的基本单位。

除了A，。

常用的单位有毫安（mA）及微安（μA）1A=1000mA1mA=1000μA1KA=1000A（三）电阻的概念：

导体对电流的阻碍作用就叫该导体的电阻。

电阻器简称电阻（Resistor，通常用“R”表示）是所有电子电路中使用最多的元件。

电阻的主要物理特征是变电能为热能，也可说它是一个耗能元件，电流经过它就产生内能。

电阻在电路中通常起分压分流的作用，对信号来说，交流与直流信号都可以通过电阻。

在国际单位制中，电阻的单位是（欧姆），此外还有K（千欧）M（兆欧），。

电压、电阻、电流的关系：

在同一闭合电路中，电流、电压、电阻的关系是符合欧姆定律的：

U（电压）=I（电流）*R（电阻）串联、并联的电压和电流特性串联电路：

I总=I1=I2（串联电路中，各处电流相等）U总=U1+U2（串联电路中，总电压等于各处电压的总和）R总＝R1+R2+……+RnU1：

U2=R1：

R2并联电路：

I总=I1+I2（并联电路中，干路电流等于各支路电流的和）U总=U1=U2（并联电路中，各处电压相等）1/R总=1/R1+1/R2I1：

I2=R2：

R1R总=R1·R2\（R1+R2）R总=R1·R2·R3：

R1·R2+R2·R3+R1·R3二、电路的组成完整的电路由电源、导线、开关和用电器组成，一般为了保障电器的安全，会在电路中加上保险。

电源：

把其他形式的能转换成电能的装置叫做电源。

发电机能把机械能转换成电能，干电池能把化学能转换成电能.发电机.电池本身并不带电,它的两极分别有正负电荷,由正负电荷产生电压（电流是电荷在电压的作用下定向移动而形成的）,电荷导体里本来就有,要产生电流只需要加上电压即可,当电池两极接上导体时为了产生电流而把正负电荷释放出去,当电荷散尽时,也就荷尽流（压）消了.干电池等叫做电源。

电源一般分为直流电源和交流电源，现代挖掘机上电源由2个12V的蓄电池串联组成。

因此挖掘机的系统电压为24V左右，属于直流电源。

三、万用表的使用基础

（一）万用表符号的含义：

（1）∽表示交直流

（2）V－2.5KV4000/V表示对于交流电压及2.5KV的直流电压挡，其灵敏度为4000/V（3）A－V－表示可测量电流、电压及电阻（4）45－65－1000Hz表示使用频率范围为1000Hz以下，标准工频范围为45－65Hz（5）2000/VDC表示直流挡的灵敏度为2000/V

（二）万用表的使用方法：

现在，数字式测量仪表已成为主流，有取代模拟式仪表的趋势。

与模拟式仪表相比，数字式仪表灵敏度高，准确度高，显示清晰，过载能力强，便于携带，使用更简单。

下面以数字万用表为例，简单介绍其使用方法和注意事项。

（1）使用方法a使用前，应认真阅读有关的使用说明书，熟悉电源开关、量程开关、插孔、特殊插口的作用.b将电源开关置于ON位置。

c交直流电压的测量：

根据需要将量程开关拨至DCV（直流）或ACV（交流）的合适量程，红表笔插入V／读数即显示。

d交直流电流的测量：

将量程开关拨至DCA（直流）或ACA（交流）的合适量程，红表笔插入mA孔（＜200mA时）或10A孔（＞200mA时）,黑表笔插入COM孔，并将万用表串联在被测电路中即可。

测量直流量时，数字万用表能自动显示极性。

e电阻的测量：

将量程开关拨至的合适量程，红表笔插入V／孔，黑表笔插入COM孔。

如果被测电阻值超出所选择量程的最大值，万用表将显示“1”，这时应选择更高的量程。

测量电阻时，红表笔为正极，黑表笔为负极，这与指针式万用表正好相反。

因此，测量晶体管、电解电容器等有极性的元器件时，必须注意表笔的极性。

（2）.使用注意事项a如果无法预先估计被测电压或电流的大小，则应先拨至最高量程挡测量一次，再视情况逐渐把量程减小到合适位置。

测量完毕，应将量程开关拨到最高电压挡，并关闭电源。

b满量程时，仪表仅在最高位显示数字“1”，其它位均消失，这时应选择更高的量程。

c测量电压时，应将数字万用表与被测电路并联。

测电流时应与被测电路串联，测直流量时不必考虑正、负极性。

d当误用交流电压挡去测量直流电压，或者误用直流电压挡去测量交流电压时，显示屏将显示“000”，或低位上的数字出现跳动。

e禁止在测量高电压（220V以上）或大电流（0.5A以上）时换量程，以防止产生电弧，烧毁开关触点。

f当显示“”、“BATT”或“LOWBAT”时，表示电池电压低于工作电压。

四、电气元件的介绍

（一）继电器继电器是具有隔离功能的自动开关元件，广泛应用于遥控、遥测、通讯、自动控制、机电一体化及电力电子设备中，是最重要的控制元件之一。

继电器一般都有能反映一定输入变量（如电流、电压、功率、阻抗、频率、温度、压力、速度、光等）的感应机构（输入部分）；有能对被控电路实现“通”、“断”控制的执行机构（输出部分）；在继电器的输入部分和输出部分之间，还有对输入量进行耦合隔离，功能处理和对输出部分进行驱动的中间机构（驱动部分）。

继电器实质是一种传递信号的电器，它根据输入的信号达到不同的控制目的。

继电器一般是用来接通和断开控制电器（电动机）如在直流电动机里的电流继电器，当电流过小或过大时，它检测到这种电流信号后便控制电动机的启停还有如热继电器，如电动机长期过载而使温度过高时，它便控制电动机停止孔，黑表笔插入COM孔，并将表笔与被测线路并联，

电源继电器、空调继电器、喇叭继电器、防再启动继电器、预热继电器都用这种

电瓶继电器

启动继电器I、继电器（relay）的工作原理和特性当输入量（如电压、电流、温度等）达到规定值时，使被控制的输出电路导通或断开的电器。

可分为电气量（如电流、电压、频率、功率等）继电器及非电气量（如温度、压力、速度等）继电器两大类。

具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。

广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。

继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。

故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

1、电磁继电器的工作原理和特性电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。

只要在线圈两

端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。

当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。

这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。

对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：

继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。

II继电器的测量1、测触点电阻用万能表的电阻档，测量常闭触点与动点电阻，其阻值应为0，（用更加精确方式可测得触点阻值在100毫欧以内）；而常开触点与动点的阻值就为无穷大。

由此可以区别出那个是常闭触点，那个是常开触点。

2、测线圈电阻可用万能表R×10现象。

3、测量吸合电压和吸合电流找来可调稳压电源和电流表，给继电器输入一组电压，且在供电回路中串入电流表进行监测。

慢慢调高电源电压，听到继电器吸合声时，记下该吸合电压和吸合电流。

为求准确，可以试多几次而求平均值。

4、测量释放电压和释放电流也是像上述那样连接测试，当继电器发生吸合后，再逐渐降低供电电压，当听到继电器再次发生释放声音时，记下此时的电压和电流，亦可尝试多几次而取得平均的释放电压和释放电流。

一般情况下，继电器的释放电压约在吸合电压的10～50％，如果释放电压太小（小于1/10的吸合电压），则不能正常使用了，这样会对电路的稳定性造成威胁，工作不可靠。

（二）电磁阀电磁阀是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器；并不限于液压，气动。

档测量继电器线圈的阻值，从而判断该线圈是否存在着开路

电磁阀块总成

电磁阀剖面图I电磁阀原理电磁阀里有密闭的腔，在的不同位置开有通孔，每个孔都通向不同的油管，腔中间是阀，里面是电磁铁，磁铁线圈通电阀体就会被吸引到一边边，通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排油的孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油刚的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞竿带动机械装置动。

这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运动。

电磁阀断电，就由弹簧把阀杆推至关闭位置。

II故障与排除1、电磁阀通电后不工作检查电源接线是否不良→重新接线和接插件的连接检查电源电压是否在±工作范围-→调致正常位置范围线圈是否脱焊→重新焊接线圈短路→更换线圈工作压差是否不合适→调整压差→或更换相称的电磁阀流体温度过高→更换相称的电磁阀有杂质使电磁阀的主阀芯和动铁芯卡死→进行清洗,如有密封损坏应更换密封并安装过滤器液体粘度太大，频率太高和寿命已到→更换产品2、电磁阀不能关闭主阀芯或铁动芯的密封件已损坏→更换密封件流体温度、粘度是否过高→更换对口的电磁阀有杂质进入电磁阀产阀芯或动铁芯→进行清洗

弹簧寿命已到或变形→更换节流孔平衡孔堵塞→及时清洗工作频率太高或寿命已到→改选产品或更新产品3、其它情况内泄漏→检查密封件是否损坏,弹簧是否装配不良外泄漏→连接处松动或密封件已坏→紧螺丝或更换密封件通电时有噪声→头子上坚固件松动，拧紧。

电压波动不在允许范围内，调整好电压。

铁芯吸合面杂质或不平，及时清洗或更换。

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第一章电路基础知识

1—1指出图1—1所示电路中A、B、C三点的电位

[解]：

解：

（a）C=0V、V（b）C=－2V（c）C=0V、V、V（d）C=0V、V（e）C=－6V、VVB=3VVB=0VVA=6VVB=4VVB=－2VVA=6VVA=4VVB=6VVA=12VVA=6V1—2图1—2所示电路中元件P产生功率为10W，则电流I应为多少？

[解]：

解：

P=IU∴—10=I×10I=－1A实际电流方向如图示：

1—3额定值为1W、10的电阻器，使用时通过电流的限额是多少？

[解]：

P=I2R解：

∴I=图1—2—

P1==0.316AR10

U6==120I50×103

1—4在图1—3所示三个电路中，已知电珠EL的额定值都是6V、50mA，试问哪电珠能正常发光？

[解]：

设电珠为线性电阻，则R=解：

a的电压过大（12V）

b能正常发光

c的电压过小（4V）

1—5图1—4所示的电路中，已知电压U1=U2=U4=5V，求U3和UCA

[解]：

U3=VDVC解：

U2=VBVCU4=VDVA

U1=VAVB

∴U3=VDVA+VAVB+VBVC=（VDVA）+（VAVB）+（VBVC）=U3+U1+U2=15V

UCA=VCVA=（VCVB）+（VBVA）=U2U1=10V

1—6欲使图1—5所示电路中的电流I=0，US应为多少？

[解]：

I=0，则通过5电阻的电流为：

解：

I'=

∴

4V1=（A）15+551UAB=5I'=5×=1（V）5

故：

US=UAB=1（V）时,I=01—7在图1—6所示的电路中，R1=5；R2=15；US=100V；I1=5A；I2=2A；若R2电阻两端电压U=30V，求电阻R3[解]：

通过R2的电流I4=解：

由KCL得,通过R1的电流：

U=2AR2

I4

I5

I5=I1+I4=5+2=7A

由KVL得：

I5R1+I4R3+U=U3

∴R3=

U3UI5R1100307×535===17.5I422

1—8求图1—7所示支路的未知量：

2

[解]：

a、16+

（2）×R=8解：

b、U=3×1020=10V

∴

R=4

c、I×1016=10∴I=0.6A1—9在图1—8所示的电路中，R1、R2、R3和R4的额定值均为6.3Ｖ、0.3A，R5额定值6.3V，0.45A，电路电压U=110V。

为了使上述各电阻元件均处于额定工作状态，则选配电阻RX和RY的理想值应为多大？

[解]：

要使R1、R2、R3、R4、R5均处于额解：

定工作状态，则：

I1=0.3AI3=0.45A

I1I3I2

∴I2=I3I1=0.15A

UY=U1+U2+U3+U4=4×6.3=25.2V

∴Ry=UY25.2==168I20.15

UX=UUYI3R5=11025.26.3=78.5V∴RX=UX78.5==174.4I30.45

1—10电路如图1—9所示，求A点的电位[解]：

I=解

1010=A4+4810∴UOA=×4=5V8=VOVA∴VA=5V

1—11求图1—10所示电路中的电压U、电流I

3

[解]：

解（a）（b）图的等效电路为：

、A+10VB（a）其中：

（a）.U=10VI=5A（b）.U=50VI=5A1—12简化图1—11所示电路为一个等效的理想电压源或理想电流源。

2Ω10AB（b）A10Ω

[解]：

以上各电路等效为下列对解应的电路：

A+2A2VB+6VBA5ABA2ABA

1—13在图1—12（a）（b）（c）所示的电路中，是哪些电路元件在提供功率？

A．UR=ISR=1×20=20V

PR=URIS=20×1=20WPI=UIIS=（4020）×1=20W

P=UVIS=40×1=40WV

所以：

40V的电压源提供功率。

B．IR=

U10==0.5AR20

∴IV=ISIR=0.5A（参考方向如图（b）示）

4

2PR=IRR=0.52×20=5W

P=IVUV=0.5×10=5WV

PI=Ii（UV）=1×10=10W

所以：

1A的电流源提供功率。

C．若电阻电路的等效电阻为R，则IR=由基尔霍夫电流定律得：

IUS=IRIS当ISIR，则IS电流源提供功率1—14在图1—13（a）（b）（c）所示的电路中，电压U是多少？

、、

USR

I1

等效电路为：

-

U1Ω

++-

+U

10A

+3V-

1V

1A

2A

120Ω

（a）（b）（c）

U=0V

3+U=1∴U=2V

U=3×360V

1—15某实际电源的伏安特性如图1—14所示，试求它的电压源模型，并将其等效变换为电流源模型。

解：

U=EIR内

∴I=0时,E=U0=9VI=4时,6=E-4R内∴R内=

963==0.75（）44

5

电压源模型为：

A+12A0.75ΩB

电流源模型为：

+-

0.75ΩA9VB

6

1