運(yùn)維人員崗位培訓(xùn)-電源-(理論第1章)基礎(chǔ)知識(shí)與通信系統(tǒng)組成

1、第一章第一章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)（講師用（講師用PPT）中國(guó)網(wǎng)通（集團(tuán)）有限公司2006年12月中國(guó)網(wǎng)通運(yùn)維人員崗位培訓(xùn)叢書(shū)動(dòng)力專業(yè)內(nèi)部資料注意保密電工基礎(chǔ)與系統(tǒng)組成基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí) 第一章第一章第一節(jié)第一節(jié) 直流電源直流電源 第二節(jié)第二節(jié) 交流電源交流電源 第三節(jié)第三節(jié) 變壓器與電動(dòng)機(jī)變壓器與電動(dòng)機(jī) 第四節(jié)第四節(jié) 半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用 第五節(jié)第五節(jié) 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器 第六節(jié)第六節(jié) 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 電工基礎(chǔ)與系統(tǒng)組成基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí) 第一章第一章第一節(jié)第一節(jié) 直流電路直流電路 第二節(jié)第二節(jié) 交流電路交流電路 第三節(jié)第三節(jié) 變壓器與電動(dòng)機(jī)變壓器與電動(dòng)機(jī) 第四節(jié)

2、第四節(jié) 半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用 第五節(jié)第五節(jié) 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器 第六節(jié)第六節(jié) 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 第一節(jié)第一節(jié) 直流電路直流電路1.11.1電路及其組成電路及其組成 把一些電器設(shè)備或元件，按其所要完成的功能，用一定方式連接而成把一些電器設(shè)備或元件，按其所要完成的功能，用一定方式連接而成的電源通路稱為的電源通路稱為電路電路。 一個(gè)完整的電路是由一個(gè)完整的電路是由電源、負(fù)載電源、負(fù)載和和中間環(huán)節(jié)中間環(huán)節(jié)（包括開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線等）三（包括開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線等）三部分組成。部分組成。 電源是將非電能如化學(xué)能、機(jī)械能和原子能等轉(zhuǎn)換為電能，并向電路電源是將非電能如化學(xué)能、機(jī)械能和原子能等

3、轉(zhuǎn)換為電能，并向電路提供能量；負(fù)載是指電路中能將電能轉(zhuǎn)換為非電能的用電設(shè)備，如電燈、提供能量；負(fù)載是指電路中能將電能轉(zhuǎn)換為非電能的用電設(shè)備，如電燈、電動(dòng)機(jī)和電熱器等；中間環(huán)節(jié)是指將電源連接成閉合電路的導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)電動(dòng)機(jī)和電熱器等；中間環(huán)節(jié)是指將電源連接成閉合電路的導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)設(shè)備和保護(hù)設(shè)備等，也經(jīng)常接有測(cè)量?jī)x表或測(cè)量設(shè)備。設(shè)備和保護(hù)設(shè)備等，也經(jīng)常接有測(cè)量?jī)x表或測(cè)量設(shè)備。第一節(jié)第一節(jié) 直流電路直流電路 第一節(jié)第一節(jié) 直流電路直流電路 如圖如圖1 11 1（a a）所示是按實(shí)物做出的手電筒電路的示意圖，這是）所示是按實(shí)物做出的手電筒電路的示意圖，這是最簡(jiǎn)單的實(shí)際電路，它由干電池（電源）、小燈泡（負(fù)載）

4、和開(kāi)關(guān)（中最簡(jiǎn)單的實(shí)際電路，它由干電池（電源）、小燈泡（負(fù)載）和開(kāi)關(guān)（中間環(huán)節(jié)）三部分組成。間環(huán)節(jié)）三部分組成。 圖1.1 簡(jiǎn)單電路A10mA101A631.2 電路的主要物理量及元件電路的主要物理量及元件1. 電流電流 電流的強(qiáng)弱用電流強(qiáng)度來(lái)表示，其數(shù)值等于單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體某電流的強(qiáng)弱用電流強(qiáng)度來(lái)表示，其數(shù)值等于單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體某一橫截面的電荷量。設(shè)在一橫截面的電荷量。設(shè)在dt時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體某一橫截面的電荷量為時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體某一橫截面的電荷量為dq，則通過(guò)該截面的電流強(qiáng)度為則通過(guò)該截面的電流強(qiáng)度為 (1.1) 在一般情況下，電流強(qiáng)度是隨時(shí)間而變的。如果電流強(qiáng)度不隨時(shí)間在一般情況下，電流強(qiáng)

5、度是隨時(shí)間而變的。如果電流強(qiáng)度不隨時(shí)間而變，即而變，即dq/dt常數(shù)，則這種電流就稱為恒定電流，簡(jiǎn)稱直流。在直流常數(shù)，則這種電流就稱為恒定電流，簡(jiǎn)稱直流。在直流電路中，式（電路中，式（1.1）可寫(xiě)成）可寫(xiě)成 (1.2) 在國(guó)際單位制（在國(guó)際單位制（SI）中，規(guī)定電量）中，規(guī)定電量Q的單位為庫(kù)侖（的單位為庫(kù)侖（C），時(shí)間的），時(shí)間的單位為秒（單位為秒（s），電流的單位為安培（），電流的單位為安培（A），即），即1A=1C/s。電流的單位還。電流的單位還有毫安（有毫安（mA）、微安（）、微安（A），其換算關(guān)系為），其換算關(guān)系為dtdqi tQI 第一節(jié)第一節(jié) 直流電路直流電路第一節(jié)第一節(jié) 直流電路

6、直流電路 電流的方向習(xí)慣上規(guī)定正電荷移動(dòng)的方向或負(fù)電荷移動(dòng)的反方向?yàn)殡娏鞯姆较蛄?xí)慣上規(guī)定正電荷移動(dòng)的方向或負(fù)電荷移動(dòng)的反方向?yàn)殡娏鞯姆较颍▽?shí)際方向）。電流的方向是客觀存在的，在簡(jiǎn)單電路中電流的方向（實(shí)際方向）。電流的方向是客觀存在的，在簡(jiǎn)單電路中, ,可可以很容易判斷出電流的實(shí)際方向以很容易判斷出電流的實(shí)際方向, ,如圖如圖1.2(a)1.2(a)中的中的I1、I2。倘若在圖中。倘若在圖中A、B兩點(diǎn)間再接入一個(gè)電阻如圖兩點(diǎn)間再接入一個(gè)電阻如圖1.2（b）所示，那么該電阻中的電流方向）所示，那么該電阻中的電流方向就很難直觀判斷了。另外，在交流電路中，電流是隨時(shí)間變化的，在圖就很難直觀判斷了。另外

7、，在交流電路中，電流是隨時(shí)間變化的，在圖上也無(wú)法表示其實(shí)際方向，為了解決這一問(wèn)題，須引入電流的參考方向上也無(wú)法表示其實(shí)際方向，為了解決這一問(wèn)題，須引入電流的參考方向這一概念。這一概念。 （a） (b) 圖 1.2 電流方向的判斷 第一節(jié)第一節(jié) 直流電路直流電路 電流的參考方向可以任意選定，在電路中一般用箭頭表示。當(dāng)然，電流的參考方向可以任意選定，在電路中一般用箭頭表示。當(dāng)然，所選的電流參考方向不一定就是電流的實(shí)際方向，當(dāng)電流的參考方向與所選的電流參考方向不一定就是電流的實(shí)際方向，當(dāng)電流的參考方向與實(shí)際方向一致時(shí)，電流為正值（實(shí)際方向一致時(shí)，電流為正值（I0I0）；當(dāng)電流的參考方向與實(shí)際方向相）

8、；當(dāng)電流的參考方向與實(shí)際方向相反時(shí)，電流為負(fù)值（反時(shí)，電流為負(fù)值（I0I0U0）；相反時(shí)，電壓為負(fù)）；相反時(shí)，電壓為負(fù)（U0U00，表明，表明 , ,則則u u比比i i先達(dá)到最大值，稱先達(dá)到最大值，稱 u u超前于超前于 i i一個(gè)一個(gè)相位角相位角 , ,或者說(shuō)或者說(shuō) i i滯后于滯后于 u u一個(gè)相位角一個(gè)相位角 。 若若 =0=0，表明，表明 ，則，則u u與與i i同時(shí)達(dá)到最大值同時(shí)達(dá)到最大值, ,稱稱u u與與i i同相位，同相位，簡(jiǎn)稱同相。簡(jiǎn)稱同相。 若若 ，則稱，則稱 u u與與 i i的相位相反。的相位相反。 若若 0 0 ，表明，表明 0 X0 時(shí)，即時(shí)，即X XL LXXC

9、 C時(shí)，此時(shí)時(shí)，此時(shí)0 ,0 ,表示電壓超前電流表示電壓超前電流角。如角。如圖圖2.102.10（a a）所示。電感電壓）所示。電感電壓 補(bǔ)償電容電壓補(bǔ)償電容電壓 后尚有余量后尚有余量, ,即電感的作即電感的作用大于電容的作用，此時(shí)電路呈電感性。用大于電容的作用，此時(shí)電路呈電感性。 (2(2）當(dāng)）當(dāng)X0 X0 時(shí)，即時(shí)，即X XL LXXC C時(shí)，此時(shí)時(shí)，此時(shí)00，表明電壓滯后電流，表明電壓滯后電流角。電角。電容電壓容電壓 補(bǔ)償電感電壓補(bǔ)償電感電壓 后尚有余量，即電容的作用大于電感的作用，后尚有余量，即電容的作用大于電感的作用，此時(shí)電路呈電容性。此時(shí)電路呈電容性。 (3)(3)當(dāng)當(dāng)X=0X=0

10、時(shí)，即時(shí)，即X XL L=X=XC C時(shí)，此時(shí)時(shí)，此時(shí)=0=0，表明電壓與電流同相，此時(shí)電，表明電壓與電流同相，此時(shí)電路呈電阻性。路呈電阻性。LUCUCULU返回返回第二節(jié)第二節(jié) 交流電路交流電路2.2.電壓三角形電壓三角形 根據(jù)根據(jù)KVLKVL定律，利用阻抗三角形，就可得出定律，利用阻抗三角形，就可得出R R、L L、C C串聯(lián)電路的各個(gè)串聯(lián)電路的各個(gè)電壓之間的關(guān)系。在圖電壓之間的關(guān)系。在圖2.82.8中，中，R R、L L、C C串聯(lián)，三者流過(guò)的電流相同，設(shè)串聯(lián)，三者流過(guò)的電流相同，設(shè)電流為電流為根據(jù)根據(jù)KVLKVL定律可得定律可得 對(duì)應(yīng)的電流電壓有效值相量表達(dá)式為對(duì)應(yīng)的電流電壓有效值相量

11、表達(dá)式為 （2.26）由式（由式（2.262.26）可見(jiàn)，將阻抗三角形的各個(gè)邊乘以電流）可見(jiàn)，將阻抗三角形的各個(gè)邊乘以電流 就可得到就可得到R R、L L、C C串聯(lián)的電壓關(guān)系圖，如圖串聯(lián)的電壓關(guān)系圖，如圖2.102.10所示。所示。tIimsinCLRuuuuIZIjXIRIXXjIRIjXIjXIRUUUUCLCLCLR)(I圖圖2.10第二節(jié)第二節(jié) 交流電路交流電路 圖圖2.10(a)2.10(a)為電壓相量圖，為電壓與電流之間的相位差，數(shù)值上與為電壓相量圖，為電壓與電流之間的相位差，數(shù)值上與阻抗角相等。圖阻抗角相等。圖2.10(b2.10(b）為電壓相量三角形，圖）為電壓相量三角形，圖

12、2.10(c2.10(c）是電壓有效值）是電壓有效值三角形，簡(jiǎn)稱電壓三角形，有效值之間的關(guān)系為三角形，簡(jiǎn)稱電壓三角形，有效值之間的關(guān)系為 （2.272.27）電壓與電流有效值之間的關(guān)系為電壓與電流有效值之間的關(guān)系為 （2.282.28） 與與 之間的相位差之間的相位差 （2.292.29） 2222)(CLRXRUUUUUUZUI UIiuRXarctanUUarctanRX返回返回第二節(jié)第二節(jié) 交流電路交流電路3.功率三角形功率三角形 將電壓三角形的各個(gè)邊乘以電流將電壓三角形的各個(gè)邊乘以電流I I ，就可得到功率三角形，如圖，就可得到功率三角形，如圖2.112.11所示。圖所示。圖2.112

13、.11中中P P為為有功功率有功功率，即電阻所消耗的功率，單位是瓦（，即電阻所消耗的功率，單位是瓦（W W） P=UP=UR RI=ScosI=Scos 圖圖2.112.11中中Q Q為總的為總的無(wú)功功率無(wú)功功率，是，是L L和和C C串聯(lián)后與電源之間的互換功率，串聯(lián)后與電源之間的互換功率，單位是乏（單位是乏（varvar）。）。 Q = QQ = QL L- Q- QC C = Ssin = Ssin （2.30） 式（式（2.302.30）說(shuō)明）說(shuō)明L L和和C C兩種儲(chǔ)能元件同時(shí)接在電路中，兩者之間可進(jìn)兩種儲(chǔ)能元件同時(shí)接在電路中，兩者之間可進(jìn)行能量的互換，減少了與電源之間能量的互換行能量

14、的互換，減少了與電源之間能量的互換。第二節(jié)第二節(jié) 交流電路交流電路 圖圖2.112.11中中S S稱為稱為視在功率視在功率，是電源所提供的功率，單位為伏安（，是電源所提供的功率，單位為伏安（VA ) VA ) S=UI= =S=UI= = 圖圖2.112.11中的中的 稱為稱為功率因數(shù)角功率因數(shù)角，在數(shù)值上功率因數(shù)角、阻抗角和總，在數(shù)值上功率因數(shù)角、阻抗角和總電壓與電流之間的相位差，三者之間是相等的。電壓與電流之間的相位差，三者之間是相等的。圖2.11功率三角形22QP cosP返回返回第二節(jié)第二節(jié) 交流電路交流電路2.32.3功率因數(shù)的提高功率因數(shù)的提高功率因數(shù)是有功功率與視在功率之比功率因

15、數(shù)是有功功率與視在功率之比，用字母，用字母 表示。表示。 在只有電感或電容元件的電路中，在只有電感或電容元件的電路中，P=O , S = Q P=O , S = Q ， = O = O ，功，功率因數(shù)最低，在只有電阻元件的電路中，率因數(shù)最低，在只有電阻元件的電路中，Q = 0 , S = PQ = 0 , S = P， =1 =1 ，功率因數(shù)最高。功率因數(shù)最高。如果電感如果電感L L很大，可采用并接電容的方法提高功率因很大，可采用并接電容的方法提高功率因數(shù)數(shù)，電路如圖，電路如圖2.12 ( a 2.12 ( a ）所示。圖）所示。圖2.12(a2.12(a）中的）中的R R為電感線圈的導(dǎo)為電感

16、線圈的導(dǎo)線電阻。線電阻。cosSp 圖2.12 提高功率因素的方法 第二節(jié)第二節(jié) 交流電路交流電路 并聯(lián)電路選擇電壓為參考量并聯(lián)電路選擇電壓為參考量, , ，電流之間的相量關(guān)系可根，電流之間的相量關(guān)系可根據(jù)據(jù)KCLKCL定律得出定律得出 。由圖。由圖2.12(b)2.12(b)相量圖和式相量圖和式 得出電容支路電流的有效值為得出電容支路電流的有效值為又根據(jù)電容電路有又根據(jù)電容電路有 (2.31)(2.31) CUXUIC)tan(tanUPCU1 )tan(tan12 UPCLCIII0UUcoscosUISP)tan(tansincossincossinsin1111UpUPUPIIILC第

17、二節(jié)第二節(jié) 交流電路交流電路 式中，式中， 為沒(méi)并電容時(shí)的功率因數(shù)角，可根據(jù)條件在三個(gè)三角形為沒(méi)并電容時(shí)的功率因數(shù)角，可根據(jù)條件在三個(gè)三角形中的任意一個(gè)求得。中的任意一個(gè)求得。 為并入電容后的功率因數(shù)角，可根據(jù)要達(dá)到的為并入電容后的功率因數(shù)角，可根據(jù)要達(dá)到的 =cos =cos 的值求得。一般要求的值求得。一般要求0 .9 0 .9 1 1 。如。如 =1 =1 電路則產(chǎn)生電路則產(chǎn)生諧振，損壞電氣設(shè)備。諧振，損壞電氣設(shè)備。提高功率因數(shù)能使電源設(shè)備得到充分利用，又提高功率因數(shù)能使電源設(shè)備得到充分利用，又能減小供電電流，減小線路的損耗能減小供電電流，減小線路的損耗。 1第二節(jié)第二節(jié) 交流電路交流電

18、路2.4 電路中的諧振電路中的諧振 所謂所謂諧振諧振，是指在含有電容和電感的電路中，當(dāng)調(diào)節(jié)電路的參數(shù)或，是指在含有電容和電感的電路中，當(dāng)調(diào)節(jié)電路的參數(shù)或電源的頻率，使電路的總電壓和總電流相位相同時(shí)，整個(gè)電路的負(fù)載呈電源的頻率，使電路的總電壓和總電流相位相同時(shí)，整個(gè)電路的負(fù)載呈電阻性，這時(shí)電路就發(fā)生了諧振，諧振分為電阻性，這時(shí)電路就發(fā)生了諧振，諧振分為串聯(lián)諧振串聯(lián)諧振和和并聯(lián)諧振并聯(lián)諧振。 R R、L L、C C串聯(lián)電路如圖串聯(lián)電路如圖2.13(a2.13(a）所示。）所示。圖2.13串聯(lián)諧振第二節(jié)第二節(jié) 交流電路交流電路2.4.1串聯(lián)諧振串聯(lián)諧振 當(dāng)當(dāng) 與與 同相時(shí)，即同相時(shí)，即 =0=0，電

19、路產(chǎn)生串聯(lián)諧振。由阻抗三角，電路產(chǎn)生串聯(lián)諧振。由阻抗三角形可得出，串聯(lián)諧振的條件是形可得出，串聯(lián)諧振的條件是 即即 = =式中，式中， 為諧振頻率為諧振頻率 (2.32)(2.32) 式（式（2.322.32）說(shuō)明，當(dāng)調(diào)節(jié)）說(shuō)明，當(dāng)調(diào)節(jié)L L或或C C時(shí)就可改變諧振頻率時(shí)就可改變諧振頻率 ，而調(diào)節(jié)電，而調(diào)節(jié)電源的頻率使源的頻率使f= f= ，就可產(chǎn)生諧振。，就可產(chǎn)生諧振。 0f0f0fUICLXXLf02Cf021LC210f=第二節(jié)第二節(jié) 交流電路交流電路串聯(lián)諧振的特點(diǎn)：串聯(lián)諧振的特點(diǎn)：( 1 )( 1 )電路的阻抗最小并呈電阻性，根據(jù)阻抗三角形有電路的阻抗最小并呈電阻性，根據(jù)阻抗三角形有(

20、 2 )( 2 )電路中的電流最大，為電路中的電流最大，為( 3 ( 3 ）當(dāng)）當(dāng) 時(shí)，時(shí)， ，串聯(lián)諧振可以在電容和電感兩端產(chǎn)，串聯(lián)諧振可以在電容和電感兩端產(chǎn)生高壓，故又稱其為電壓諧振。生高壓，故又稱其為電壓諧振。諧振電容兩端的電壓諧振電容兩端的電壓 或電感線圈兩端的電壓或電感線圈兩端的電壓 與總電壓與總電壓U U的比值，的比值，稱為串聯(lián)諧振電路的品質(zhì)因數(shù)，用字母稱為串聯(lián)諧振電路的品質(zhì)因數(shù)，用字母Q Q表示為表示為 Q= = = = RXXRZCL)(20RUZUI00CLXX RCLUU UCULUUUCUULCR10RL0第二節(jié)第二節(jié) 交流電路交流電路2.4.2并聯(lián)諧振并聯(lián)諧振電感線圈與電

21、容并聯(lián)的電路如圖電感線圈與電容并聯(lián)的電路如圖2.15(a2.15(a）所示。）所示。 圖圖2.15 2.15 并聯(lián)諧振并聯(lián)諧振圖圖2.15(a)2.15(a)中中R R為線圈電阻，一般很小，特別是在頻率較高時(shí)，為線圈電阻，一般很小，特別是在頻率較高時(shí)，R L , R L , 與與 同相時(shí)，即同相時(shí)，即 0 0 ，電路產(chǎn)生并聯(lián)諧振。由復(fù)阻抗的串并聯(lián)關(guān)系可推導(dǎo)出并聯(lián)諧振的，電路產(chǎn)生并聯(lián)諧振。由復(fù)阻抗的串并聯(lián)關(guān)系可推導(dǎo)出并聯(lián)諧振的條件是（在條件是（在 R R 時(shí)，一般情況都能滿足）時(shí)，一般情況都能滿足） = = 。諧振頻率為。諧振頻率為0IULXLXCXCXLC210f=第二節(jié)第二節(jié) 交流電路交流電

22、路并聯(lián)諧振的特點(diǎn)：并聯(lián)諧振的特點(diǎn)：( 1 )( 1 )電路的阻抗最大，呈電阻性，電路的阻抗最大，呈電阻性， = =( 2 )( 2 )電路的總電流量小，電路的總電流量小， = =( 3 )( 3 )諧振總電流諧振總電流 和支路電流和和支路電流和 和和 的相量關(guān)系如圖的相量關(guān)系如圖2.15(b2.15(b）所示。）所示。并聯(lián)諧振各支路電流大于總電流，所以并聯(lián)諧振又稱為電流諧振。并聯(lián)諧振并聯(lián)諧振各支路電流大于總電流，所以并聯(lián)諧振又稱為電流諧振。并聯(lián)諧振在電子線路中有著廣泛的應(yīng)用，而在電力工程中應(yīng)避免諧振給電氣設(shè)備帶來(lái)在電子線路中有著廣泛的應(yīng)用，而在電力工程中應(yīng)避免諧振給電氣設(shè)備帶來(lái)危害。危害。0I

23、0zRCL0ZULICI0I第二節(jié)第二節(jié) 交流電路交流電路2.5 2.5 三相交流電路三相交流電路 目前發(fā)電及供電系統(tǒng)都是采用三相交流電，在日常生活中所使用的交目前發(fā)電及供電系統(tǒng)都是采用三相交流電，在日常生活中所使用的交流電源，只是三相交流電中的一相。本小節(jié)主要介紹三相交流電源，以流電源，只是三相交流電中的一相。本小節(jié)主要介紹三相交流電源，以及對(duì)電壓、電流和功率的分析。及對(duì)電壓、電流和功率的分析。 第二節(jié)第二節(jié) 交流電路交流電路2.5.1 2.5.1 三相交流電源三相交流電源 三相交流電是由三相同步發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的。三相同步發(fā)電機(jī)內(nèi)有三個(gè)結(jié)構(gòu)相同、三相交流電是由三相同步發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的。三相同步發(fā)電機(jī)

24、內(nèi)有三個(gè)結(jié)構(gòu)相同、空間位置互差空間位置互差1201200 0對(duì)稱分布的固定繞組，在同一旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中切割磁力線，產(chǎn)生三對(duì)稱分布的固定繞組，在同一旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中切割磁力線，產(chǎn)生三相對(duì)稱的交流電，如圖相對(duì)稱的交流電，如圖2.162.16所示。所示。 圖圖2.16 2.16 三相交流電三相交流電 、 、 分別為三個(gè)對(duì)稱的單相交流電，三個(gè)引出線分別稱為分別為三個(gè)對(duì)稱的單相交流電，三個(gè)引出線分別稱為A A 相線、相線、B B 相線、相線、C C 相線，俗稱相線，俗稱火線火線。N N 引出線稱為中線，俗稱引出線稱為中線，俗稱零線零線。相。相線與中線之間的電壓線與中線之間的電壓 、 、 稱為稱為相電壓相電壓，其有效

25、值用，其有效值用 表示。表示。相線與相線之間的電壓相線與相線之間的電壓 、 、 稱為稱為線電壓線電壓，其有效，其有效值用值用 表示。線電壓表示。線電壓 與相電壓與相電壓 的關(guān)系，的關(guān)系， = =如在我國(guó)低壓配電系統(tǒng)中相電壓為如在我國(guó)低壓配電系統(tǒng)中相電壓為220V ,220V ,線電壓線電壓 = 220=380V= 220=380V。tUumAsin)120sin(tUumB)120sin()240sin(tUtUummCAuBuCuABuBCuCAuPuLuAuBuCuLuPu3LuLuPu3第二節(jié)第二節(jié) 交流電路交流電路第二節(jié)第二節(jié) 交流電路交流電路2.5.2 2.5.2 三相交流電的功率三

26、相交流電的功率 三相負(fù)載總功率與負(fù)載的連接方式無(wú)關(guān)三相負(fù)載總功率與負(fù)載的連接方式無(wú)關(guān), , 三相負(fù)載總的有功功率等于各相有功功率代數(shù)和三相負(fù)載總的有功功率等于各相有功功率代數(shù)和， 即：即： 三相總的無(wú)功功率等于各相無(wú)功功率的代數(shù)和三相總的無(wú)功功率等于各相無(wú)功功率的代數(shù)和， 即：即： 三相總的視在功率根據(jù)功率三角形可得：三相總的視在功率根據(jù)功率三角形可得： CBAPPPPCBAQQQQ22QPS第二節(jié)第二節(jié) 交流電路交流電路負(fù)載與三相電源連接時(shí)盡可能對(duì)稱分布。如果負(fù)載與三相電源連接時(shí)盡可能對(duì)稱分布。如果負(fù)載對(duì)稱，則三相總的功負(fù)載對(duì)稱，則三相總的功率分別為率分別為：式中，式中， 是相電壓是相電壓

27、與相電流與相電流 之間的相位差。之間的相位差。 應(yīng)該注意，雖然應(yīng)該注意，雖然Y Y形連接和形連接和形連接計(jì)算功率的形式相同，但其具體形連接計(jì)算功率的形式相同，但其具體的計(jì)算值并不相等。的計(jì)算值并不相等。 cosIU3cosI3UPLLPPsinIU3sinI3UQLLPPLLPPIU3I3USPUPI電工基礎(chǔ)與系統(tǒng)組成基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí) 第一章第一章第一節(jié)第一節(jié) 直流電源直流電源 第二節(jié)第二節(jié) 交流電源交流電源 第三節(jié)第三節(jié) 變壓器與電動(dòng)機(jī)變壓器與電動(dòng)機(jī) 第四節(jié)第四節(jié) 半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用 第五節(jié)第五節(jié) 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器 第六節(jié)第六節(jié) 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 第三節(jié)

28、第三節(jié) 變壓器與電動(dòng)機(jī)變壓器與電動(dòng)機(jī)第三節(jié)第三節(jié) 變壓器與電動(dòng)機(jī)變壓器與電動(dòng)機(jī)3.1 3.1 變壓器變壓器 變壓器是利用電磁感應(yīng)原理制成的，它是傳輸電能或信號(hào)的靜止電變壓器是利用電磁感應(yīng)原理制成的，它是傳輸電能或信號(hào)的靜止電器，種類(lèi)很多，應(yīng)用十分廣泛。它能實(shí)現(xiàn)變壓、變流、變阻抗及電隔離器，種類(lèi)很多，應(yīng)用十分廣泛。它能實(shí)現(xiàn)變壓、變流、變阻抗及電隔離作用。作用。 第三節(jié)第三節(jié) 變壓器與電動(dòng)機(jī)變壓器與電動(dòng)機(jī) 變壓器由變壓器由鐵心鐵心和和繞組繞組兩部分組成，如圖兩部分組成，如圖3.13.1所示。這是一個(gè)簡(jiǎn)單的雙所示。這是一個(gè)簡(jiǎn)單的雙繞組變壓器，在一個(gè)閉合鐵心上套有兩組繞組。繞組變壓器，在一個(gè)閉合鐵心上

29、套有兩組繞組。N Nl l為一次繞組的匝數(shù)，為一次繞組的匝數(shù)，一次繞組也稱為原繞組或原邊。一次繞組也稱為原繞組或原邊。N N2 2為二次繞組的匝數(shù)，二次繞組也稱為為二次繞組的匝數(shù)，二次繞組也稱為副繞組或副邊。通常繞組都用銅或鋁制漆包線繞制而成。副繞組或副邊。通常繞組都用銅或鋁制漆包線繞制而成。 圖圖3.1 3.1 變壓器結(jié)構(gòu)示意圖變壓器結(jié)構(gòu)示意圖 鐵心是用鐵心是用0.350.350.50.5的硅鋼片疊壓而成，為了降低磁阻，一般用交錯(cuò)的硅鋼片疊壓而成，為了降低磁阻，一般用交錯(cuò)疊安裝的方式，即將每層硅鋼片的接縫處錯(cuò)開(kāi)。疊安裝的方式，即將每層硅鋼片的接縫處錯(cuò)開(kāi)。變壓器一、二次繞組電流、電壓的有效值與

30、匝數(shù)的關(guān)系為：變壓器一、二次繞組電流、電壓的有效值與匝數(shù)的關(guān)系為：122121IINNUU第三節(jié)第三節(jié) 變壓器與電動(dòng)機(jī)變壓器與電動(dòng)機(jī)3.2 3.2 三相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)是能量轉(zhuǎn)換裝置，把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置稱為發(fā)電機(jī)，電動(dòng)機(jī)是能量轉(zhuǎn)換裝置，把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置稱為發(fā)電機(jī)，把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置稱為電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置稱為電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)主要用于拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械。電動(dòng)機(jī)主要用于拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械之用，電動(dòng)機(jī)按所需電源的種類(lèi)可分為交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)，交流之用，電動(dòng)機(jī)按所需電源的種類(lèi)可分為交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)，交流電動(dòng)機(jī)又可分為異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)。其中異步電動(dòng)機(jī)由于結(jié)

31、構(gòu)簡(jiǎn)電動(dòng)機(jī)又可分為異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)。其中異步電動(dòng)機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便和價(jià)格便宜，是所有電動(dòng)機(jī)中應(yīng)用最廣泛的一單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便和價(jià)格便宜，是所有電動(dòng)機(jī)中應(yīng)用最廣泛的一種。種。 第三節(jié)第三節(jié) 變壓器與電動(dòng)機(jī)變壓器與電動(dòng)機(jī)3.2.1 3.2.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 三相異步電動(dòng)機(jī)分成兩個(gè)基本組成部分：三相異步電動(dòng)機(jī)分成兩個(gè)基本組成部分：定子定子（固定部分）和（固定部分）和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)動(dòng)部分），如圖（轉(zhuǎn)動(dòng)部分），如圖3.23.2所示。所示。 圖圖3.2 3.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 第三節(jié)第三節(jié) 變壓器與電動(dòng)機(jī)變壓器與電動(dòng)機(jī) 三相異步

32、電動(dòng)機(jī)的定子由機(jī)座和裝在機(jī)座內(nèi)的圓筒形鐵心及三相定三相異步電動(dòng)機(jī)的定子由機(jī)座和裝在機(jī)座內(nèi)的圓筒形鐵心及三相定子繞組構(gòu)成。機(jī)座是用鑄鐵或鑄鋼所制成，鐵心是由相互絕緣的硅鋼片子繞組構(gòu)成。機(jī)座是用鑄鐵或鑄鋼所制成，鐵心是由相互絕緣的硅鋼片疊成（與變壓器鐵心一樣）。鐵心圓筒內(nèi)表面沖有槽，如圖疊成（與變壓器鐵心一樣）。鐵心圓筒內(nèi)表面沖有槽，如圖3.33.3所示，用所示，用來(lái)放置三相對(duì)稱繞組來(lái)放置三相對(duì)稱繞組AX , BYAX , BY，CZCZ，三相繞組可接成星形或三角形。，三相繞組可接成星形或三角形。 圖圖3.3 3.3 定子和轉(zhuǎn)子的鐵心定子和轉(zhuǎn)子的鐵心 第三節(jié)第三節(jié) 變壓器與電動(dòng)機(jī)變壓器與電動(dòng)機(jī) 三

33、相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子有兩種形式，即三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子有兩種形式，即鼠籠式鼠籠式和和繞線式繞線式。轉(zhuǎn)子鐵心。轉(zhuǎn)子鐵心是圓柱狀，也用硅鋼片疊成，表面沖有槽，以放置導(dǎo)條或繞組，軸上加是圓柱狀，也用硅鋼片疊成，表面沖有槽，以放置導(dǎo)條或繞組，軸上加機(jī)械負(fù)載。鼠籠式轉(zhuǎn)子做成鼠籠狀，就是在轉(zhuǎn)子鐵心的槽中置入銅條或機(jī)械負(fù)載。鼠籠式轉(zhuǎn)子做成鼠籠狀，就是在轉(zhuǎn)子鐵心的槽中置入銅條或鋁條（導(dǎo)條），其兩端用端環(huán)連接，稱為短路環(huán)，如圖鋁條（導(dǎo)條），其兩端用端環(huán)連接，稱為短路環(huán)，如圖3.43.4所示。在中小所示。在中小型鼠籠式電動(dòng)機(jī)中，轉(zhuǎn)子的導(dǎo)條多用鑄鋁制成型鼠籠式電動(dòng)機(jī)中，轉(zhuǎn)子的導(dǎo)條多用鑄鋁制成。圖圖3.4 3.4 鼠籠

34、式轉(zhuǎn)子鼠籠式轉(zhuǎn)子 第三節(jié)第三節(jié) 變壓器與電動(dòng)機(jī)變壓器與電動(dòng)機(jī) 繞線式異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖繞線式異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖3.53.5所示，它的轉(zhuǎn)子繞組同定子繞組一所示，它的轉(zhuǎn)子繞組同定子繞組一樣，也是三相，接成星形。每相的始端接在三相滑環(huán)上，尾端接在一起，樣，也是三相，接成星形。每相的始端接在三相滑環(huán)上，尾端接在一起，滑環(huán)固定在轉(zhuǎn)軸上，同軸一起旋轉(zhuǎn)，環(huán)與環(huán)，環(huán)與軸，都相互絕緣，在滑環(huán)固定在轉(zhuǎn)軸上，同軸一起旋轉(zhuǎn)，環(huán)與環(huán)，環(huán)與軸，都相互絕緣，在環(huán)上用彈簧壓著碳質(zhì)電刷，借助于電刷可以改變轉(zhuǎn)子電阻以改變它的起環(huán)上用彈簧壓著碳質(zhì)電刷，借助于電刷可以改變轉(zhuǎn)子電阻以改變它的起動(dòng)和調(diào)速性能。動(dòng)和調(diào)速性能。 3.53

35、.5圖圖 繞線式轉(zhuǎn)子繞線式轉(zhuǎn)子第三節(jié)第三節(jié) 變壓器與電動(dòng)機(jī)變壓器與電動(dòng)機(jī)3.2.2 3.2.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理1.1.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生 在三相異步電動(dòng)機(jī)定子鐵心中放有三相對(duì)稱繞組在三相異步電動(dòng)機(jī)定子鐵心中放有三相對(duì)稱繞組AXAX、BYBY、CZCZ，將三，將三相繞組結(jié)成星形接在三相電源上，繞組中便通入三相對(duì)稱正弦電流為相繞組結(jié)成星形接在三相電源上，繞組中便通入三相對(duì)稱正弦電流為其波形如圖其波形如圖3.63.6所示。所示。 圖圖3.6 3.6 三相對(duì)稱正弦電流三相對(duì)稱正弦電流 tIimAsin)120sin(tIimB)120sin(tIimC第三節(jié)

36、第三節(jié) 變壓器與電動(dòng)機(jī)變壓器與電動(dòng)機(jī) 設(shè)在正半周時(shí)，電流從繞組的首端流入，尾端流出。在負(fù)半周時(shí)，設(shè)在正半周時(shí)，電流從繞組的首端流入，尾端流出。在負(fù)半周時(shí)，電流從繞組的尾端流入，首端流出。取各個(gè)不同的時(shí)刻，分析定子繞組電流從繞組的尾端流入，首端流出。取各個(gè)不同的時(shí)刻，分析定子繞組中電流產(chǎn)生合成磁場(chǎng)的變化情況，用以判斷它是否為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。中電流產(chǎn)生合成磁場(chǎng)的變化情況，用以判斷它是否為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 在在 時(shí)，定子繞組中電流方向如圖時(shí)，定子繞組中電流方向如圖3.7(a）所示，此時(shí)）所示，此時(shí)iA=0, iC為正半周，其電流從首端流入，尾端流出，為正半周，其電流從首端流入，尾端流出，iB為負(fù)半周，電流從尾端

37、流為負(fù)半周，電流從尾端流入，首端流出。可由右手定則判斷合成磁場(chǎng)的方向。同理可得出入，首端流出?？捎捎沂侄▌t判斷合成磁場(chǎng)的方向。同理可得出 （b圖）和圖）和 (c圖）時(shí)的合成磁場(chǎng)方向，由圖發(fā)現(xiàn)，當(dāng)定子繞組圖）時(shí)的合成磁場(chǎng)方向，由圖發(fā)現(xiàn)，當(dāng)定子繞組中通入三相電流后，它們產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)是隨電流的變化在空間不斷地中通入三相電流后，它們產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)是隨電流的變化在空間不斷地旋轉(zhuǎn)著。旋轉(zhuǎn)著。 0t 60t 90t第三節(jié)第三節(jié) 變壓器與電動(dòng)機(jī)變壓器與電動(dòng)機(jī)2.2.磁場(chǎng)的方向磁場(chǎng)的方向 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向和三相電流旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向和三相電流i iA A、i iB B、i iC C的順序有關(guān)，也稱相序。以上的順序有

38、關(guān)，也稱相序。以上是按是按ABCABC的相序，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)就按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。如將三相電源的任的相序，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)就按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。如將三相電源的任意兩相對(duì)調(diào)位置，可發(fā)現(xiàn)此時(shí)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)也反轉(zhuǎn)，因此意兩相對(duì)調(diào)位置，可發(fā)現(xiàn)此時(shí)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)也反轉(zhuǎn)，因此改變相序可以改變改變相序可以改變?nèi)喈惒诫妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向。 圖圖3.7 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生（旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生（p=1)第三節(jié)第三節(jié) 變壓器與電動(dòng)機(jī)變壓器與電動(dòng)機(jī) 圖圖3.8 3.8 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的反轉(zhuǎn)第三節(jié)第三節(jié) 變壓器與電動(dòng)機(jī)變壓器與電動(dòng)機(jī)3.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極數(shù)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極數(shù) 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極數(shù)與每相繞組的串聯(lián)個(gè)數(shù)有關(guān)，以上為每相有一個(gè)繞旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極

39、數(shù)與每相繞組的串聯(lián)個(gè)數(shù)有關(guān)，以上為每相有一個(gè)繞組，能產(chǎn)生一對(duì)磁極組，能產(chǎn)生一對(duì)磁極( p=1,p( p=1,p為極對(duì)數(shù)為極對(duì)數(shù)) )。當(dāng)每相有兩個(gè)繞組串聯(lián)，則繞。當(dāng)每相有兩個(gè)繞組串聯(lián)，則繞組的首端之間的相位差為組的首端之間的相位差為1201200 0/2=60/2=600 0 ，則產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)具有兩對(duì)極，則產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)具有兩對(duì)極（P=2P=2）稱）稱4 4極電動(dòng)機(jī)極電動(dòng)機(jī)，如圖，如圖3.93.9和圖和圖3.103.10所示。所示。圖圖3.9 產(chǎn)生產(chǎn)生4極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的定子繞組極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的定子繞組 同理，每相有同理，每相有3 3個(gè)繞組串聯(lián)（個(gè)繞組串聯(lián)（p=3p=3時(shí)，時(shí)，6 6極電動(dòng)機(jī)），繞組首

40、端之間相極電動(dòng)機(jī)），繞組首端之間相位差為位差為1201200 0/ 3=40/ 3=400 0空間角。空間角。第三節(jié)第三節(jié) 變壓器與電動(dòng)機(jī)變壓器與電動(dòng)機(jī) 圖圖3.10 3.10 三相電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（三相電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（p=2p=2） 第三節(jié)第三節(jié) 變壓器與電動(dòng)機(jī)變壓器與電動(dòng)機(jī)4 4 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速( (同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速n n0 0 ) ) 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定于磁極數(shù)。在一對(duì)磁極的情況下，當(dāng)電流從旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定于磁極數(shù)。在一對(duì)磁極的情況下，當(dāng)電流從 到到 時(shí)，磁極也旋轉(zhuǎn)了時(shí)，磁極也旋轉(zhuǎn)了6060，設(shè)電源的頻率為，設(shè)電源的頻率為f f，即電，即電流每秒鐘交變流每秒鐘交變f

41、 f次或每分鐘交變了次或每分鐘交變了60f60f次次, ,則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為n n0 060f,60f,轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的單位為轉(zhuǎn)速的單位為轉(zhuǎn)/ /分（分（r/minr/min）；在兩對(duì)磁極的情況下，當(dāng)電流從）；在兩對(duì)磁極的情況下，當(dāng)電流從 到到 經(jīng)歷了經(jīng)歷了6060時(shí)，而磁場(chǎng)在空間僅旋轉(zhuǎn)了時(shí)，而磁場(chǎng)在空間僅旋轉(zhuǎn)了3030 ，當(dāng)電流交變，當(dāng)電流交變一周時(shí)，磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過(guò)半周，比一周時(shí)，磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過(guò)半周，比p = 1 p = 1 的情況轉(zhuǎn)速慢了一半，即的情況轉(zhuǎn)速慢了一半，即 n n0 0=60f/2=60f/2，同理，在三對(duì)磁極的情況下同理，在三對(duì)磁極的情況下,n,n0 0 =60f/ 3 =60

42、f/ 3 。由此可知，當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)有。由此可知，當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)有p p 對(duì)磁極時(shí)，其旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為對(duì)磁極時(shí)，其旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為 n n0 0=60f/p =60f/p ( 3.1 )( 3.1 ) 在我國(guó)，在我國(guó)，工頻工頻f=50Hzf=50Hz，由式（，由式（3.13.1）可得出對(duì)應(yīng)于不同極對(duì)數(shù)）可得出對(duì)應(yīng)于不同極對(duì)數(shù)p p 的旋的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n n0 0： 0t 60t 0t 60tp123456n0(r/min)300015001000750600500電工基礎(chǔ)與系統(tǒng)組成基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí) 第一章第一章第一節(jié)第一節(jié) 直流電源直流電源 第二節(jié)第二節(jié) 交流電源交流電源 第三節(jié)第三節(jié) 變壓

43、器與電動(dòng)機(jī)變壓器與電動(dòng)機(jī) 第四節(jié)第四節(jié) 半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用 第五節(jié)第五節(jié) 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器 第六節(jié)第六節(jié) 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 第四節(jié)第四節(jié) 半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用第四節(jié)第四節(jié) 半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用4.1 4.1 二極管二極管4.1.14.1.1二極管的基本結(jié)構(gòu)二極管的基本結(jié)構(gòu) 將將PN PN 結(jié)加上相應(yīng)的封裝并引出兩根電極就構(gòu)成了結(jié)加上相應(yīng)的封裝并引出兩根電極就構(gòu)成了二極管二極管。常用的封。常用的封裝有金屬封裝、塑料封裝和玻璃封裝等。從裝有金屬封裝、塑料封裝和玻璃封裝等。從P P區(qū)引出的線稱為區(qū)引出的線稱為陽(yáng)極陽(yáng)極，用，用“+

44、+”表示；從表示；從N N 區(qū)引出的線稱區(qū)引出的線稱陰極陰極，用，用“- -”表示。如圖表示。如圖4.1 4.1 所示。所示。 圖4.1 二極管第四節(jié)第四節(jié) 半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用4.1.2二極管的伏安特性二極管的伏安特性 二極管的伏安特性二極管的伏安特性就是加在二極管兩端的電壓與流過(guò)二極管電流之就是加在二極管兩端的電壓與流過(guò)二極管電流之間的關(guān)系，即間的關(guān)系，即I=f(u)。如圖。如圖4.2 所示為硅二極管和鍺二極管的實(shí)際伏安特所示為硅二極管和鍺二極管的實(shí)際伏安特性曲線，由圖可見(jiàn)，二極管的伏安特性是非線性的，說(shuō)明性曲線，由圖可見(jiàn)，二極管的伏安特性是非線性的，說(shuō)明二極管是非線二極管

45、是非線性元件性元件。1 正向特性正向特性圖圖4.2二極管二極管的伏安特性的伏安特性2 反向特性反向特性3 反向擊穿特性反向擊穿特性第四節(jié)第四節(jié) 半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用1 1 正向特性正向特性 在圖在圖4.24.2中曲線中曲線的部分為正向特性，由圖可見(jiàn)，在外加正向電壓較的部分為正向特性，由圖可見(jiàn)，在外加正向電壓較小時(shí)，由于外電場(chǎng)較弱，還不足以克服小時(shí)，由于外電場(chǎng)較弱，還不足以克服PN PN 結(jié)內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多數(shù)載流子擴(kuò)散運(yùn)結(jié)內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多數(shù)載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的阻擋作用。所以，此時(shí)正向電流很小，幾乎為零，二極管呈現(xiàn)出很動(dòng)的阻擋作用。所以，此時(shí)正向電流很小，幾乎為零，二極管呈現(xiàn)出很大的電阻。大的電阻

46、。 電流幾乎為零的范圍稱為死區(qū)電壓，用電流幾乎為零的范圍稱為死區(qū)電壓，用U UT T來(lái)表示。一般硅二極管的來(lái)表示。一般硅二極管的死區(qū)電壓為死區(qū)電壓為0.7V0.7V，鍺二極管的死區(qū)電壓為，鍺二極管的死區(qū)電壓為O.3VO.3V。 當(dāng)正向電壓超過(guò)死區(qū)電壓后，當(dāng)正向電壓超過(guò)死區(qū)電壓后，PNPN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)被大大削弱，電流急劇增結(jié)內(nèi)電場(chǎng)被大大削弱，電流急劇增加，二極管處于正向?qū)顟B(tài)，此時(shí)二極管的電阻很小，其電壓降也很加，二極管處于正向?qū)顟B(tài)，此時(shí)二極管的電阻很小，其電壓降也很小，一般約為死區(qū)電壓。小，一般約為死區(qū)電壓。 返回返回第四節(jié)第四節(jié) 半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用2 2 反向特性反向特性

47、 圖中曲線圖中曲線的部分為反向特性。二極管加反向電壓時(shí)，由少數(shù)載流的部分為反向特性。二極管加反向電壓時(shí)，由少數(shù)載流子漂移而形成的反向電流很小，且在一定電壓范圍內(nèi)基本不隨反向電壓子漂移而形成的反向電流很小，且在一定電壓范圍內(nèi)基本不隨反向電壓而變化，所以這個(gè)電流稱反向電流。反向電流只隨著溫度升高而增加，而變化，所以這個(gè)電流稱反向電流。反向電流只隨著溫度升高而增加，一般硅二極管的反向電流約為一般硅二極管的反向電流約為1 1 微安至幾十微安，鍺二極管的反向電流微安至幾十微安，鍺二極管的反向電流可達(dá)幾十到幾百微安。由二極管的正向特性及反向特性可以看出其單向可達(dá)幾十到幾百微安。由二極管的正向特性及反向特性

48、可以看出其單向?qū)щ娦?。?dǎo)電性。返回返回第四節(jié)第四節(jié) 半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用3 3 反向擊穿特性反向擊穿特性 圖中曲線圖中曲線 的部分為反向擊穿特性。當(dāng)外加反向電壓達(dá)到一定值時(shí)，的部分為反向擊穿特性。當(dāng)外加反向電壓達(dá)到一定值時(shí)，反向電流將突然增大，二極管失去單向?qū)щ娦?，這種現(xiàn)象稱為擊穿，此反向電流將突然增大，二極管失去單向?qū)щ娦裕@種現(xiàn)象稱為擊穿，此時(shí)的電壓稱為反向擊穿電壓，用時(shí)的電壓稱為反向擊穿電壓，用U UBRBR來(lái)表示。二極管被擊穿后一般不能恢來(lái)表示。二極管被擊穿后一般不能恢復(fù)原來(lái)的特性，便失效了。復(fù)原來(lái)的特性，便失效了。 擊穿發(fā)生在空間電荷區(qū)，發(fā)生的原因一種是當(dāng)反向電壓高到

49、一定數(shù)擊穿發(fā)生在空間電荷區(qū)，發(fā)生的原因一種是當(dāng)反向電壓高到一定數(shù)值時(shí)，因外電壓過(guò)強(qiáng)，而把共價(jià)鍵中的價(jià)電子強(qiáng)行拉出，造成很大的反值時(shí)，因外電壓過(guò)強(qiáng)，而把共價(jià)鍵中的價(jià)電子強(qiáng)行拉出，造成很大的反向電流；另一種是強(qiáng)電場(chǎng)引起自由電子加速后與原子碰撞，將價(jià)電子轟向電流；另一種是強(qiáng)電場(chǎng)引起自由電子加速后與原子碰撞，將價(jià)電子轟擊出共價(jià)鍵而產(chǎn)生新的電子空穴對(duì)，使少數(shù)載流子的數(shù)量增加，形成很擊出共價(jià)鍵而產(chǎn)生新的電子空穴對(duì)，使少數(shù)載流子的數(shù)量增加，形成很大的反向電流。大的反向電流。返回返回第四節(jié)第四節(jié) 半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用4.24.2三極管三極管4.2.14.2.1三極管的基本結(jié)構(gòu)三極管的基本結(jié)構(gòu)

50、半導(dǎo)體三極管又稱半導(dǎo)體三極管又稱晶體管晶體管，是最重要的電子器件，它具有電流放大作，是最重要的電子器件，它具有電流放大作用和開(kāi)關(guān)的作用。三極管的結(jié)構(gòu)主要有平面型和合金型兩大類(lèi)，如圖用和開(kāi)關(guān)的作用。三極管的結(jié)構(gòu)主要有平面型和合金型兩大類(lèi)，如圖4.3 4.3 所示。硅管主要是平面型，鍺管都是合金型，它是通過(guò)一定的工藝在一塊所示。硅管主要是平面型，鍺管都是合金型，它是通過(guò)一定的工藝在一塊半導(dǎo)體基片上制成兩個(gè)半導(dǎo)體基片上制成兩個(gè)PN PN 結(jié)，再引出結(jié)，再引出3 3 個(gè)電極，然后用管殼封裝而成。個(gè)電極，然后用管殼封裝而成。圖4.3 三極管的結(jié)構(gòu)及外形第四節(jié)第四節(jié) 半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用不

51、論平面型或合金型，都分為不論平面型或合金型，都分為NPNNPN 型或型或 PNPPNP 型兩類(lèi)，其結(jié)構(gòu)示意圖和表型兩類(lèi)，其結(jié)構(gòu)示意圖和表示符號(hào)如圖示符號(hào)如圖4.4 4.4 所示。所示。圖圖4.4 4.4 三極管的結(jié)構(gòu)示意圖三極管的結(jié)構(gòu)示意圖第四節(jié)第四節(jié) 半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用4.2.24.2.2三極管的特性曲線三極管的特性曲線 三極管的特性曲線是用來(lái)表示該三極管各極電壓和電流之間相互關(guān)三極管的特性曲線是用來(lái)表示該三極管各極電壓和電流之間相互關(guān)系的，它反映出三極管的性能，也是分析放大電路的重要依據(jù)，最常用系的，它反映出三極管的性能，也是分析放大電路的重要依據(jù)，最常用的是共射極接法的

52、的是共射極接法的輸入特性曲線輸入特性曲線和和輸出特性曲線輸出特性曲線。圖圖4.5 4.5 三極管的特性曲線三極管的特性曲線第四節(jié)第四節(jié) 半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用輸入特性曲線輸入特性曲線是指當(dāng)集是指當(dāng)集- -射極電壓射極電壓 為常數(shù)時(shí)，基極電流為常數(shù)時(shí)，基極電流 與基射極與基射極電壓電壓 之間的關(guān)系曲線，即：之間的關(guān)系曲線，即： ，如圖，如圖4.5(a)4.5(a)所示。所示。輸出特性曲線輸出特性曲線是指當(dāng)基極電流是指當(dāng)基極電流 為常數(shù)時(shí)，三極管的集電極電流為常數(shù)時(shí)，三極管的集電極電流 和和集集. .射極電壓射極電壓 之間的關(guān)系曲線，即：之間的關(guān)系曲線，即： 。在不同的。在不同的I

53、IB B下，可得出一族不同的曲線，如圖下，可得出一族不同的曲線，如圖4.5( b )4.5( b )所示。所示。CEUBIBEU常數(shù)CEBEUUf| )(IB常數(shù)BCECI | )f(UICIBICEU第四節(jié)第四節(jié) 半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用4.34.3三極管放大電路及負(fù)反饋三極管放大電路及負(fù)反饋4.3.14.3.1基本電壓放大電路的組成基本電壓放大電路的組成 放大電路一般由放大電路一般由電壓放大電壓放大和和功率放大功率放大兩部分組成。先由電壓放大電兩部分組成。先由電壓放大電路將微弱信號(hào)加以放大去推動(dòng)功率放大電路，再由功率放大電路輸出足路將微弱信號(hào)加以放大去推動(dòng)功率放大電路，再由功率

54、放大電路輸出足夠大的功率去推動(dòng)執(zhí)行元件。夠大的功率去推動(dòng)執(zhí)行元件。電壓放大電路通常工作在小信號(hào)情況下，電壓放大電路通常工作在小信號(hào)情況下，而功率放大電路通常工作在大信號(hào)情況下而功率放大電路通常工作在大信號(hào)情況下。第四節(jié)第四節(jié) 半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用 如圖如圖4.6 4.6 所示是由所示是由NPNNPN型晶體管組成的最基本的放大單元電路。作為型晶體管組成的最基本的放大單元電路。作為放大電路中的晶體管，只有三個(gè)電極，因此必有一個(gè)電極作為輸入、輸放大電路中的晶體管，只有三個(gè)電極，因此必有一個(gè)電極作為輸入、輸出電路的公共端。由于公共端選擇不同，晶體管有三種連接方式，即出電路的公共端。由于

55、公共端選擇不同，晶體管有三種連接方式，即共共發(fā)射極電路發(fā)射極電路，共集電極電路共集電極電路和和共基極電路共基極電路。圖圖4.64.6共射極單管放大電路共射極單管放大電路第四節(jié)第四節(jié) 半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用4.3.24.3.2放大電路中的負(fù)反饋放大電路中的負(fù)反饋反饋的概念反饋的概念 所謂所謂反饋反饋，就是將放大電路輸出端的電量（電壓或電流）的一部分或全部，通過(guò)一定，就是將放大電路輸出端的電量（電壓或電流）的一部分或全部，通過(guò)一定網(wǎng)絡(luò)再送回輸入端。網(wǎng)絡(luò)再送回輸入端。反饋的形式反饋的形式(1)正反饋和負(fù)反饋正反饋和負(fù)反饋(2)直流反饋和交流反饋直流反饋和交流反饋(3)電壓反饋和電流反饋

56、電壓反饋和電流反饋(4)串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋 反饋技術(shù)在電子電路中得到了極為廣泛的應(yīng)用。在放大電路中采用負(fù)反饋，可以改善反饋技術(shù)在電子電路中得到了極為廣泛的應(yīng)用。在放大電路中采用負(fù)反饋，可以改善放大電路性能。因此實(shí)用的放大電路幾乎都采用負(fù)反饋，故通常也稱為放大電路性能。因此實(shí)用的放大電路幾乎都采用負(fù)反饋，故通常也稱為負(fù)反饋放大電路負(fù)反饋放大電路。第四節(jié)第四節(jié) 半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用4.44.4晶閘管晶閘管4.4.14.4.1晶閘管結(jié)構(gòu)晶閘管結(jié)構(gòu) 晶閘管又稱晶閘管又稱可控硅可控硅，它是一種大功率可控整流元件。晶閘管是由三個(gè)，它是一種大功率可控整流元件。晶閘管是由三個(gè)

57、PN PN 結(jié)結(jié)組成的半導(dǎo)體器件，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖組成的半導(dǎo)體器件，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4.7(a)4.7(a)所示。它有三個(gè)電極：由外層所示。它有三個(gè)電極：由外層P P區(qū)引區(qū)引出的電極為陽(yáng)極出的電極為陽(yáng)極A A、外層、外層N N區(qū)引出的電極為陰極區(qū)引出的電極為陰極K K、中間、中間P P區(qū)引出的電極為控制極區(qū)引出的電極為控制極G G（又稱觸發(fā)極或門(mén)極）。圖（又稱觸發(fā)極或門(mén)極）。圖4.7(b)4.7(b)為螺栓型結(jié)構(gòu)晶閘管的外形，螺栓那一端是為螺栓型結(jié)構(gòu)晶閘管的外形，螺栓那一端是陽(yáng)極引出端，并利用它與散熱器固定；另一端粗的引出線是陰極，細(xì)的是控制極。陽(yáng)極引出端，并利用它與散熱器固定；另一端粗的引出線是

58、陰極，細(xì)的是控制極。圖圖4.7(c)4.7(c)是一種小功率塑封式晶閘管，圖是一種小功率塑封式晶閘管，圖4.7(d)4.7(d)為晶閘管電路符號(hào)。為晶閘管電路符號(hào)。 圖圖4.74.7晶閘管結(jié)構(gòu)、外形及符號(hào)晶閘管結(jié)構(gòu)、外形及符號(hào)第四節(jié)第四節(jié) 半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用4.4.24.4.2晶閘管的應(yīng)用晶閘管的應(yīng)用1.可控整流可控整流2.雙向晶閘管及其交流調(diào)壓雙向晶閘管及其交流調(diào)壓3.可關(guān)斷晶閘管及其直流調(diào)壓可關(guān)斷晶閘管及其直流調(diào)壓第四節(jié)第四節(jié) 半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用半導(dǎo)體元件及其應(yīng)用1.1.可控整流可控整流 利用二極管作為整流元件的整流電路，其輸出直流電壓的大小是不利用二極管作為整流元件的整

59、流電路，其輸出直流電壓的大小是不能調(diào)節(jié)的，稱為不可控整流電路，而利用晶閘管作為整流元件的整流電能調(diào)節(jié)的，稱為不可控整流電路，而利用晶閘管作為整流元件的整流電路，其輸出直流電壓的大小是可以調(diào)節(jié)的，稱為路，其輸出直流電壓的大小是可以調(diào)節(jié)的，稱為可控整流電路可控整流電路。圖圖4.84.8單相橋式半控整流電路單相橋式半控整流電路 圖圖4.84.8（a a）是單相橋式半控整流電路，由于其中兩個(gè)橋臂為晶閘管，）是單相橋式半控整流電路，由于其中兩個(gè)橋臂為晶閘管，另兩個(gè)橋臂仍用二極管，故名半控。該電路的工作原理與二極管單相橋另兩個(gè)橋臂仍用二極管，故名半控。該電路的工作原理與二極管單相橋式整流電路基本相同，只是

60、每當(dāng)式整流電路基本相同，只是每當(dāng)VTVT1 1或或VTVT2 2承受正向陽(yáng)極電壓，而且在該承受正向陽(yáng)極電壓，而且在該晶閘管的控制極加上控制電壓時(shí)，它才開(kāi)始導(dǎo)通，負(fù)載晶閘管的控制極加上控制電壓時(shí)，它才開(kāi)始導(dǎo)通，負(fù)載R RL L上才能得到輸上才能得到輸出電壓和電流，因而出電壓和電流，因而U U0 0的波形如圖的波形如圖4.8(b4.8(b）所示，可見(jiàn)）所示，可見(jiàn)U U0 0是一個(gè)不完整的是一個(gè)不完整的全波脈動(dòng)電壓，它相當(dāng)于從完整的脈動(dòng)電壓上切去了全波脈動(dòng)電壓，它相當(dāng)于從完整的脈動(dòng)電壓上切去了 前的一塊。前的一塊。 越越大，切去的部分越多，輸出直流電壓（大，切去的部分越多，輸出直流電壓（U U0 0