电工技师理论培训课件.ppt

维修电工技师第一部分电子技术基础本节应重点拿捏各种典型电子电路的功能、工作原理、性能指标和分析方法、电力半导体器件的结构、原理、特性和主要参数、使用与保护知识模拟电子电路一、晶体管放大电路放大电路的特点是电路中同时存在直流量和交流量，而且晶体管是非线性器件电压放大电路一般工作在小信号状态，即输入信号为mV级，甚至更小，而电路各处电流也较小电压放大电路的重点是电压放大性能，即要求电压放大倍数足够大，输出波形不失真，工作稳定静态工作点条件条件条件条件：I2IB，则与温度基本无关直流回路调节过程（1）静态分析（2）动态分析IB=40A的输出特性曲线由UCE=UCCIC（RC+RE）所决定的直流负载线两者的交点Q就是静态工作点过Q点作水平线，在纵轴上的截距即为ICQ过Q点作垂线，在横轴上的截距即为ICQ图解静态工作点图解静态工作点集成运算放大器虚断：I+与I-分别为0虚短：+、-输入端电压近似相等数字电子电路数字信号是一种二值信号，用两个电平（高电平和低电平）分别来表示两个逻辑值（逻辑1和逻辑0）有两种逻辑体制：正逻辑体制规定：高电平为逻辑1，低电平为逻辑0负逻辑体制规定：低电平为逻辑1，高电平为逻辑0。

下图为采用正逻辑体制所表的示逻辑信号：下图为采用负逻辑体制所表的示逻辑信号：集成触发器双稳态触发器简称触发器，它具有两个稳定的工作状态在适当的输入信号作用下，两种状态可以转换，当输入信号消失后，触发器状态保持不变触发器具有记亿和存储的功能，它在某一时刻的输出不仅和当时的输入状态有关，而且还和在此之前的电路状态有关RS触发器触发器电电路路组组成成和和逻逻辑辑符符号号信号输入端，低电平有效信号输入端，低电平有效信号输出端，信号输出端，Q=0、Q=1的状态称的状态称0状态，状态，Q=1、Q=0的状态称的状态称1状态，状态，1 1、基本、基本、基本、基本RSRS触发器触发器触发器触发器功功能能表表基本基本RS触发器的特点触发器的特点（1）触发器的次态不仅与输入信号状态有关，而且与触发器原来的状态有关2）电路具有两个稳定状态，在无外来触发信号作用时，电路将保持原状态不变3）在外加触发信号有效时，电路可以触发翻转，实现置0或置14）在稳定状态下两个输出端的状态和必须是互补关系，即有约束条件C0时，触发器保持原来状态不变C1时，工作情况与基本RS触发器相同2 2、同步、同步、同步、同步RSRS触发器触发器触发器触发器在数字电路中，凡根据输入信号R、S情况的不同，具有置0、置1和保持功能的电路，都称为RS触发器。

功能表功能表主主要要特特点点波波形形图图（1）时钟电平控制在CP1期间接收输入信号，CP0时状态保持不变，与基本RS触发器相比，对触发器状态的转变增加了时间控制2）R、S之间有约束不能允许出现R和S同时为1的情况，否则会使触发器处于不确定的状态不变不变不变不不定定置1置0置1D触发器触发器C=0时触发器状态保持不变C=1时，根据同步RS触发器的逻辑功能可知，如果D=0，则R=1，S=0，触发器置0；如果D=1，则R=0，S=1，触发器置1波波形形图图在数字电路中，凡在CP时钟脉冲控制下，根据输入信号D情况的不同，具有置0、置1功能的电路，都称为D触发器CP=1期间有效期间有效主从主从JK触发器触发器0 01 1功功能能表表波形图波形图（1）分辨率A/D转换器的分辨率用输出二进制数的位数表示，位数越多，误差越小，转换精度越高例如，输入模拟电压的变化范围为05V，输出8位二进制数可以分辨的最小模拟电压为5V2820mV；而输出12位二进制数可以分辨的最小模拟电压为5V2121.22mV2）相对精度在理想情况下，所有的转换点应当在一条直线上相对精度是指实际的各个转换点偏离理想特性的误差3）转换速度转换速度是指完成一次转换所需的时间。

转换时间是指从接到转换控制信号开始，到输出端得到稳定的数字输出信号所经过的这段时间模数转换器的主要技术指标模数转换器的主要技术指标（1）分辨率分辨率用输入二进制数的有效位数表示在分辨率为n位的D/A转换器中，输出电压能区分2n个不同的输入二进制代码状态，能给出2n个不同等级的输出模拟电压分辨率也可以用D/A转换器的最小输出电压与最大输出电压的比值来表示10位D/A转换器的分辨率为：（2）转换精度D/A转换器的转换精度是指输出模拟电压的实际值与理想值之差，即最大静态转换误差3）输出建立时间从输入数字信号起，到输出电压或电流到达稳定值时所需要的时间，称为输出建立时间数模转换器的主要技术指标数模转换器的主要技术指标电力半导体器件常用的电力半导体器件有：普通晶闸管（SCR）、门极关断晶闸管(GTO)、电力晶体管(GTR)、电力MOS场效应晶体管(MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、MOS栅控晶闸管(MCT)功率集成电路(PIC)等电力晶体管电力晶体管(简称GTR)属于电流控制型器件，是一种耐压高、电流容量大的双极型大功率品体管其基本结构和工作原理与小功率晶体管类似，也有PNP型和NPN型两种。

在电力电子技术中，电力晶体管作为大功率的开关器件，主要工作于截止和饱和两种状态安全工作区（安全工作区（SOASOA）最 高 电压UCCM、集 电 极最 大 电流 ICM、最 大 耗散 功 率PCM、二次 击 穿临 界 线限定GTRGTR的二次击穿现象的二次击穿现象 一次击穿一次击穿集电极电压升高至击穿电压时，IC迅速增大，出现雪崩击穿 只要IC不超过限度，GTR一般不会损坏，工作特性也不变 二次击穿二次击穿 一次击穿发生时IC增大到某个临界点时会突然急剧上升，并伴随电压的陡然下降 常常立即导致器件的永久损坏，或者工作特性明显衰变GTR的基极驱动驱动电路典型基极电流波形GTR对基极驱动的一般要求是：开通时要过驱动(IBIB1)，以缩短晶体管的导通时间；正常导通时要浅饱和(IB=IB2)，以利于晶体管的关断；关断时要反偏(IB=IB3)，以缩短晶体管的关断时间GTR具有控制方便、开关时间短、高频特性好和通态压降较低等优点，其主要缺点是存在局部过热引起的二次击穿现象目前，GTR的最大容量为1200V400A，最佳工作频率约为110kHz，适用于500VA以下的应用场合电力场效应晶体管电力MOSFET的特点是驱动简单。

驱动功率小，而且开关时间很短，一般为ns数量级，工作作频率可达：50100kHz，其控制较为方便热稳定性好风没有二次击穿现象，耐过流和抗干扰能力强，安全工作区(S0A)宽，但其容量较小，耐压较低目前电力M0SFET的耐压等级为1000V电流等级为200A，因此电力M0SFET现主要用于各种小容量电力电子装置绝缀栅双极型晶体管(IGBT）绝缘栅双极型晶体管(简称IGBT)是由单极型MOS管和双极型GTR复合而成的新型功率器件，它既具有单极型MOS管的输入阻抗高、开关速度快的优点，又具有双极型电力晶体管的电流密度高、导通压降低的优点属于电压控制型功率器件器件电流的选择选择器件的额定电流时，必须考虑到不同器件额定电流的表示方法有所不同，如普通晶闸管、快速晶闸管的额定电流是工频正弦半波电流(波形系数Kf1.57)平均值，而双向晶闸管用电流的有效值表示，GTO、GTR、MOSFET和IGBT等则用电流的峰值表示，因此必须根据实际使用的器件来选择器件的额定电流电力电子器件器件的保护电力电子器件器件的保护过电压的产生及过电压保护过电压的产生及过电压保护过电流保护过电流保护缓冲电路缓冲电路过电压的产生过电压的产生外因过电压：外因过电压：主要来自雷击和系统操作过程等外因操作过电压操作过电压：由分闸、合闸等开关操作引起雷击过电压雷击过电压：由雷击引起内内因因过过电电压压：主要来自电力电子装置内部器件的开关过程换换相相过过电电压压：晶闸管或与全控型器件反并联的二极管在换相结束后，反向电流急剧减小，会由线路电感在器件两端感应出过电压。

关关断断过过电电压压：全控型器件关断时，正向电流迅速降低而由线路电感在器件两端感应出的过电压电力电子装置可能的过电压电力电子装置可能的过电压 外因过电压外因过电压和内因过电压内因过电压过电压保护过电压保护过电压保护措施过电压保护措施图过电压抑制措施及配置位置F避雷器D变压器静电屏蔽层C静电感应过电压抑制电容RC1阀侧浪涌过电压抑制用RC电路RC2阀侧浪涌过电压抑制用反向阻断式RC电路RV压敏电阻过电压抑制器RC3阀器件换相过电压抑制用RC电路RC4直流侧RC抑制电路RCD阀器件关断过电压抑制用RCD电路过电流保护过电流保护过电流过载过载和短路短路两种情况同时采用几种过电流保护措施，提高可靠性和合理性电子电路作为第一保护措施，快熔仅作为短路时的部分区段的保护，直流快速断路器整定在电子电路动作之后实现保护，过电流继电器整定在过载时动作过电流保护措施及配置位置过电流保护过电流保护全全保保护护：过过载载、短短路路均均由由快快熔熔进进行行保保护护，适适用用于于小功率装置或器件裕度较大的场合小功率装置或器件裕度较大的场合短短路路保保护护：快快熔熔只只在在短短路路电电流流较较大大的的区区域域起起保保护护作用。

作用对对重重要要的的且且易易发发生生短短路路的的晶晶闸闸管管设设备备，或或全全控型器件，需采用电子电路进行过电流保护控型器件，需采用电子电路进行过电流保护常常在在全全控控型型器器件件的的驱驱动动电电路路中中设设置置过过电电流流保保护环节，响应最快护环节，响应最快 快熔对器件的保护方式：全全保保护护和短短路路保保护护两种缓冲电路缓冲电路关断缓冲电路关断缓冲电路（du/dt抑制电路）吸收器件的关断过电压和换相过电压，抑制du/dt，减小关断损耗开通缓冲电路开通缓冲电路（di/dt抑制电路）抑制器件开通时的电流过冲和di/dt，减小器件的开通损耗复合缓冲电路复合缓冲电路关断缓冲电路和开通缓冲电路的结合按能量的去向分类法：耗能式缓冲电路耗能式缓冲电路和馈能式缓冲电馈能式缓冲电路路（无损吸收电路）通常将缓冲电路专指关断缓冲电路，将开通缓冲电路叫做di/dt抑制电路缓冲电路缓冲电路(SnubberCircuit)：又称吸收电路吸收电路，抑制器件的内因过电压、du/dt、过电流和di/dt，减小器件的开关损耗缓冲电路缓冲电路缓冲电路作用分析缓冲电路作用分析无缓冲电路：有缓冲电路：di/dt抑制电路和充放电型RCD缓冲电路及波形a)电路b)波形关断时的负载线缓冲电路缓冲电路充放电型RCD缓冲电路，适用于中等容量的场合。

di/dt抑制电路和充放电型RCD缓冲电路及波形a)电路其中RC缓冲电路主要用于小容量器件，而放电阻止型RCD缓冲电路用于中或大容量器件另外两种常用的缓冲电路a)RC吸收电路b)放电阻止型RCD吸收电路第二章电机本章主要介绍直流电机和交流电机的工作原理、机械特性、运行状态及特点；控制电机的特点与应用直流电机工作原理换向片和电源固定联接，线圈无论怎样转动，总是上半边的电流向里，下半边的电流向外电刷压在换向片上直流电源直流电源电刷电刷换向器换向器线圈线圈FFU+NS电刷电刷换向片换向片II直流电机的结构与分类直流的结构定子作用是产生磁场和作电机的机械支撑，它包括主磁极、换向极、机座、端盖、轴承、电刷装置等转子又称电枢，是用来产生感应电动势实现能量转换的关键部分它包括电枢铁心和电枢绕组、换向器、转轴、风扇等机座机座磁极磁极励磁励磁绕组绕组转子转子直流电动机的分类按它励磁绕组在电路中联接方式（即励磁方式）可分为他励、并励、串励和复励四种他励电动机励磁绕组和电枢绕组分别由不同的直流电源供电并励电动机励磁绕组和电枢绕组并联，由同一直流电源供电串励电动机励磁绕组和电枢绕组串联后接于直流电源复励电动机有并励和串励两个绕组，它们分别与电枢绕组并联和串联。

直流电机的铭牌数据凡表征电机额定运行情况的各种数据，称为额定值额定值一般都标注在电机的铭牌上，所以也称为铭牌数据，它是正确合理使用。