《工控类电气基础讲解培训》

工控类电气基础讲解•营销的定义•涉及范围宽:市场调查了解、产品开发、定价、报价、商务洽谈、售后服务•综合性高：营销学是集哲学、数学、经济学、行为科学等多门学科为一体的一门综合学科•实践性强：只有在实践中才能体现其价值销售工作需要综合的能力和广泛的知识，是极具挑战性和创造性的一项工作。3阿普奇---徐兆波序号内容1认识电路2第一节电路3第二节电流4第三节电阻5第四节部分电路欧姆定律6第五节电能和电功率7第六节元器件基础知识认识8第七节各系统单元的讲解9第八节工艺的讲解10现场案例分析11体系以及实验认知1认识电路1认识电路学习点：1．了解电路的三种状态特点。2．理解理想元件与电路模型、线性电阻与非线性电阻的概念。重点：1.了解电路的基本组成、电路的三种状态和额定电压、电流、功率等概念。2．掌握电流、电功率、电能等基本概念。3．掌握电阻定律、欧姆定律、焦耳定律，了解电阻与温度的关系。4.掌握元器件基础知识1认识电路1.1电路1.2电流1.3电阻1.4部分电路欧姆定律1.5电能和电功率第一节电路一、电路的基本组成二、电路模型(电路图)一、电路的基本组成动画M1-1电路的状态1．什么是电路电路是由各种元器件(或电工设备)按一定方式连接起来的总体，为电流的流通提供了路径。2．电路的基本组成电路的基本组成包括以下四个部分：(1)电源(供能元件)：为电路提供电能的设备和器件(如电池、发电机等)。图1-1简单的直流电路(2)负载(耗能元件):使用(消耗)电能的设备和器件(如灯泡等用电器)。控制电路工作状态的器件或设备(如开关等)。将电器设备和元器件按一定方式连接起来(如各种铜、铝电缆线等)。(3)控制器件：(4)连接导线：3．电路的状态(1)通路(闭路)：电源与负载接通，电路中有电流通过，电气设备或元器件获得一定的电压和电功率，进行能量转换。(2)开路(断路)：电路断开，电路中没有电流通过，又称为空载状态。(3)短路(捷路)：电源两端或电路中某些部分被导线直接相连，输出电流过大对电源来说属于严重过载，如没有保护措施，电源或电器会被烧毁或发生火灾，所以通常要在电路或电气设备中安装熔断器、保险丝等保险装置，以避免发生短路时出现不良后果。二、电路模型(电路图)图1-2手电筒的电路原图由理想元件构成的电路称为实际电路的电路模型，也称为实际电路的电路原理图，简称为电路图。例如手电筒的电路如图1-2所示。理想元件电路是由电特性相当复杂的器件组成的，为了便于使用数学方法对电路进行分析，可将电路实体中的各种电器设备和元器件用一些能够表征它们主要电磁特性的理想元件(模型)来代替，而对它的实际结构、材料、形状等非电磁特性不予考虑。表1-3常用理想元件及符号第二节电流一、电流的基本概念二、直流电流三、交流电流一、电流的基本概念电路中电荷沿着导体的定向运动即形成电流，其方向规定为正电荷流动的方向(或负电荷流动的反方向)，其大小等于在单位时间内通过导体横截面的电荷量，电流用符号I或i(t)表示，讨论一般电流时可用符号i。设在t=t2－t1时间内，通过导体横截面的电荷量为q=q2－q1，则在t时间内的电流强度可用数学公式表示为式中，t为很小的时间间隔，时间的国际单位制单位为s(秒)，电荷量q的国际单位制为库仑(C)。电流i(t)的国际单位制为A(安培)。常用的电流单位还有mA（毫安）、A（微安）、kA（千安）等，它们与安培的换算关系为1mA=10-3A；1A=10-6A；1kA=103A二、直流电流如果电流的大小及方向都不随时间变化，即在单位时间内通过导体横截面的电荷量相等，则称之为稳恒电流或恒定电流，简称为直流(DirectCurrent)，记为DC或dc，直流电流要用大写字母I表示。直流电流I与时间t的关系在I－t坐标系中为一条与时间轴平行的直线。三、交流电流如果电流的大小及方向均随时间变化，则称为变动电流。对电路分析来说，一种最为重要的变动电流是正弦交流电流，其大小及方向均随时间按正弦规律作周期性变化，将之简称为交流(AlternatingCurrent)，记为AC或ac，交流电流的瞬时值要用小写字母i或i(t)表示。第三节电阻一、电阻元件二、电阻与温度的关系一、电阻元件电阻元件是对电流呈现阻碍作用的耗能元件，例如灯泡、电热炉等电器。电阻定律——制成电阻元件的材料电阻率，国际单位制单位为·m(欧·米)；l——绕制成电阻的导线长度，国际单位制为m(米)；S——绕制成电阻的导线横截面积，国际单位制为m2(平方米)；R——电阻值，国际单位制为(欧)。经常用的电阻单位还有k(千欧)、M(兆欧)1k=103；1M=106二、电阻与温度的关系电阻元件的电阻值大小一般与温度有关，衡量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数，其定义为温度每升高1C时电阻值发生变化的百分数。如果设任一电阻元件在温度t1时的电阻值为R1，当温度升高到t2时电阻值为R2，则该电阻在t1~t2温度范围内的(平均)温度系数为)(12112ttRRR如果R2R1，则0，将R称为正温度系数电阻，即电阻值随着温度的升高而增大；如果R2R1，则0，将R称为负温度系数电阻，即电阻值随着温度的升高而减小。显然的绝对值越大，表明电阻受温度的影响也越大。R2=R1[1(t2－t1)]第四节部分电路欧姆定律一、欧姆定律二、线性电阻与非线性电阻一、欧姆定律电阻元件的伏安关系服从欧姆定律，即U=RI或I=U/R=GU其中G=1/R，电阻R的倒数G称为电导，其国际单位制为西门子(S)。二、线性电阻与非线性电阻电阻值R与通过它的电流I和两端电压U无关(即R=常数)的电阻元件称为线性电阻，其伏安特性曲线在U－I平面坐标系中为一条通过原点的直线。电阻值R与通过它的电流I和两端电压U有关(即R常数)的电阻元件称为非线性电阻，其伏安特性曲线在U－I平面坐标系中为一条通过原点的曲线。通常所说的“电阻”，如不作特殊说明，均指线性电阻。图1-3线性电阻的伏安特性曲线第五节电能和电功率一、电功率二、电能三、电气设备的额定值四、焦耳定律一、电功率电功率(简称功率)所表示的物理意义是电路元件或设备在单位时间内吸收或发出的电能能量。两端电压为U、通过电流为I的任意二端元件(可推广到一般二端网络)的功率大小为P=UI功率的国际单位制单位为W(瓦特)，常用的单位还有mW(毫瓦)、kW(千瓦)，它们与W的换算关系是1mW=103W；1kW=103W吸收或发出：一个电路最终的目的是电源将一定的电功率传送给负载，负载将电能转换成工作所需要的一定形式的能量。即电路中存在发出功率的器件(供能元件)和吸收功率的器件(耗能元件)。习惯上，通常把耗能元件吸收的功率写成正数，把供能元件发出的功率写成负数，而储能元件(如理想电容、电感元件)既不吸收功率也不发出功率，即其功率P=0。通常所说的功率P又称为有功功率或平均功率。二、电能电能是指在一定的时间内电路元件或设备吸收或发出的电能量，用符号W表示，其国际单位制为焦耳(J)，电能的计算公式为W=P·t=UIt通常电能用kW·h(千瓦·时)来表示大小，也称为度(电)：1度(电)=1kW·h=3.6106J即功率为1000W的供能或耗能元件，在1小时内所发出或吸收的电能量为1度。三、电气设备的额定值为了保证电气设备和电路元件能够长期安全地正常工作，都规定了额定电压、额定电流、额定功率等铭牌数据。额定电压——电气设备或元器件所允许施加的最大电压。额定电流——电气设备或元器件所允许通过的最大电流。额定功率——在额定电压和额定电流下所消耗的功率，即允许消耗的最大功率。额定工作状态——电气设备或元器件在额定功率下的工作状态，也称满载状态。轻载状态——电气设备或元器件在低于额定功率下的工作状态，轻载时电气设备不能得到充分利用或根本无法正常工作。过载(超载)状态——电气设备或元器件在高于额定功率下的工作状态，过载时电气设备很容易被烧坏或造成严重事故。轻载和过载都是不正常的工作状态，一般是不允许出现的。四、焦耳定律电流通过导体时产生的热量(焦耳热)为Q=I2RtI——通过导体的直流电流或交流电流的有效值，单位为A。R——导体的电阻值，单位为。t——通过导体电流持续的时间，单位为s。Q——热量单位为J。单元小结本单元介绍了电路的基本概念，内容包括：一、电路二、电流三、电阻四、电功率与电能一、电路电路是由各种元器件(或电工设备)按一定方式连接起来的总体,为电流的流通提供了路径。电路的基本组成包括电源、负载、控制器件和连接导线等四个部分。电路有通路、开路、短路等三种状态。由理想元件构成的电路称为实际电路的电路模型，也称为实际电路的电路原理图，简称为电路图。二、电流在电场力作用下，电路中电荷沿着导体的定向运动即形成电流，其方向规定为正电荷流动的方向(或负电荷流动的反方向)，其大小等于在单位时间内通过导体横截面的电荷量，称为电流。电流的大小及方向都不随时间变化，则称为直流电流。电流的大小及方向均随时间作周期性变化，则称为交流电流。三、电阻1．电阻元件是对电流呈现阻碍作用的耗能元件，电阻定律为电阻元件的电阻值一般与温度有关，衡量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数，其定义为温度每升高1C时电阻值发生变化的百分数，即2．电阻元件的伏安特性关系服从欧姆定律，即U=RI或I=U/R=GU。其中，电阻R的倒数G称为电导，其国际单位制单位为S(西门子)。3．电流通过导体时产生的热量为Q=I2Rt(焦耳定律)。四、电功率与电能电功率是电路元件或设备在单位时间内吸收或发出的电能量，P=UI。电能是指在一定的时间内电路元件或设备吸收或发出的电能量，W=P·t=UIt1度(电)=1kW·h=3.6106J为了保证电气设备和电路元件能够长期安全地正常工作，都规定了额定电压、额定电流、额定功率等铭牌数据。7.电子器件基础认识介绍•晶体管•集成电路•电阻•电容•晶振•继电器•数码管•按键开关•逻辑电平电子电路中常用的器件包括：电阻、电容、电感、二极管、三极管、可控硅、集成电路IC、轻触开关、液晶、发光二极管、蜂鸣器、各种传感器、继电器、变压器、保险丝、光耦、滤波器、接插件、电机、天线等等。1、电阻2、电容3、电感4、二极管5、三极管6、场效应管7、可控硅8、集成电子元件IC一、电阻■作用：分流、限流、分压、偏置、滤波（与电容器组合使用）、阻抗匹配、缓冲、负载、保护等作用。■特性：电阻为线性原件，即电阻两端电压与流过电阻的电流成正比，通过这段导体的电流强度与这段导体的电阻成反比。即欧姆定律：I=U/R。电阻无极性，没有方向。电阻器，通常简称为电阻。电阻是构成电路的基本元件之一，电阻器利用它自身消耗电能的特性，常用于控制电路电流和电压的大小。1、电阻的表示方法符号R（Resistance的缩写）电阻器在电路中用“R”加数字表示，R××，其中R代表电阻，××代表序号。如R15表示编号为15的电阻器。单位欧姆(Ω)、千欧（KΩ）、兆欧（MΩ）换算关系是：1MΩ=10³KΩ=106Ω，功率用Ｗ表示。电路符号常规表示国际标准常见电阻器的电路符号当加上限定符号后，可表示不同特性的电阻:2、电阻的主要性能指标（1）额定功率：指在规定的大气压和特定的环境温度下，电阻所承受的最高电压和最大电流的乘积。常见电阻的额定功率一般分为1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W、3W、4W、5W、10W等。功率由形状大小可以区分,体积越大,功率越大。（2）标称阻值：指产品上标示的阻值。（3）允许误差：实际阻值对于标称阻值的最大允许偏差范围，它表示了产品的精度。衡量电阻器的两个最基本的参数是阻值和功率。3、电阻在电路中的连接方式一般情况下电阻在电路中有两种接法：串联接法和并联接法。电阻的计算：•串连：R=R1+R2；•并联：1/R=1/R1+1/R2多个电阻的串并联的计算方法：•串联：R总串=R1+R2+R3+……Rn.•并联：1/R总并=1/R+2/R+3/R……1/Rn5、电阻的标识方法①直标法：用数字和单位直接标示阻值的方