技能大赛辅导电气维修专题培训教材技术部陈刚.docx
《技能大赛辅导电气维修专题培训教材技术部陈刚.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《技能大赛辅导电气维修专题培训教材技术部陈刚.docx（55页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
技能大赛辅导电气维修专题培训教材技术部陈刚
技能大赛电气技术培训
（第一部分）
维修技术培训班
学员手册
TrainingMaterial
目录
CONTENTS
目录
第一节线性电路基础………………….…03
●电路知识要点………………………………………04
●交流电………………………………………………05
第二节电子技术基础………………………08
●常用元件元件参数与选用…………………………09
●集成电路……………………………………………12
●几个概念与电路化简………………………………12
●电源电路……………………………………………13
●典型输入、输出电路………………………………14
●运算放大器…………………………………………14
●修理作业……………………………………………15
第三节基础零部件及典型电路…………16
●导线截面的选择……………………………………17
●常用低压电器元件及其作用、参数………………17
●低压电器使用的一般性知识………………………20
●典型电路……………………………………………21
第四节电动机……………………………23
●三相交流异步电动机………………………………24
●直流电动机…………………………………………25
●维护与常见故障……………………………………27
第五节变频器结构、原理与应用………29
●变频器的作用与基本原理…………………………30
●变频器速度控制方式………………………………30
●外部接线……………………………………………31
●工作方式与运行特性………………………………31
●参数表………………………………………………34
第六节电路识图…………………………36
●常用电器符号画法…………………………………37
●常用电器符号标识……………………………38
●读图举例…………………………………………43
第七节计算机与网络基础………………45
●计算机最小系统……………………………………46
●计算机系统的常见类型……………………………46
●个人PC的基本软、硬件结构、网络……………46
第八节电气作业安全……………………48
●安全电压……………………………………………49
●关于触电……………………………………………49
●安全操作……………………………………………49
第一节
线性电路基础
一、电路知识要点
（一）欧姆定律
在同一电路中，导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻阻值成反比，这就是欧姆定律。
I=U/R，单位：
安/伏/欧姆
（二）串并联与简单回路
串联电路：
R=R1+R2
并联电路：
R=R1R2/（R1+R2）
混合电路：
具体计算。
（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
例：
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。
例：
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
例：
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
S2=P2+Q2
（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。
例：
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
—
—
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
—
指数
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
—
精度%
10
5
—
1
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。
2、主要参数：
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。
2、主要参数：
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
2、主要参数：
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
C
G
E
G
E
N沟道P沟道
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：
不要求掌握。
5、作用：
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
例：
A+BC，试用与非门画出逻辑电路
根据摩根定理：
A+B=A*B
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
例：
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+
答：
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。
本节要点复习：
（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：
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：
5-10A，也用于逻辑元件。
参数关注：
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。
参数关注：
输入电压（380、220、110VAC）、输出电压（220、110、36、27、6.3VAC）、功率。
例：
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
10A
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。
例：
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
本节要点复习：
（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/
升级会员 