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文档简介
1、2022/10/101 项目一 直流电路的常用分析方法知识目标能力目标掌握电路的组成要素,理解电路模型及电路模型与实物图的关系掌握电压、电流的参考方向以及关联参考方向在部分电路欧姆定律中的应用熟悉电路中常见的元器件及其伏安特性掌握电阻串联、并联及混联的连接方式,会计算电路中的等效电阻、电压、电流和功率等;会根据电路中的基本定律、定理等,对复杂的电路进行分析和计算。能够灵活运用电路的相关理论知识,分析计算较为复杂的直流电路能根据电路模型与实物图,正确绘制电路原理图能正确识读色环电阻阻值,并学会根据电路要求选择和使用电阻能正确选择和使用电工仪表,会使用万用表对电阻、电压、电流等进行规范、准确的测量
2、会查阅有关技术资料和工具书。养成独立思考问题的好习惯 ,具备团队协作精神 2022/10/91 项目一 直流电路的常用分析方法知2022/10/102 任务导入引导问题1:图1-1 解放CA1091型汽车喇叭、转向灯和倒车信号灯电路2022/10/92 任务导入引导问题1:图1-1 解放2022/10/103引导问题2: 图1-2试求电路中的总电流I试求图1-3电路:(1) 电路总的等效 电阻RAB与总电流I; (2) 电阻R9两端的 电压U9与通过它的电流I9。(答案:I=2A) (答案:I=8A,U9=32V,I9=2A)2022/10/93引导问题2: 图1-2试求电2022/10/10
3、4项目任务1:分析并求解图1-4所示电路中1 电阻中的电流。 分析:以上问题仅靠欧姆定律、电阻串并联等效变换规则等工具和方法显然已经无法满足需要了,必须进一步学习和掌握更多的分析方法和工具,这些新的方法和工具也就是一些新的定理和定律,搞清这些定理和定律,该任务所代表的一类问题便可迎刃而解。图1-4 电路图2022/10/94项目任务1:分析并求解图1-4所示电路中2022/10/105任务分析对引导问题1、引导问题2和项目任务1中电路的分析可以发现:引导问题1运用欧姆定律可进行分析计算引导问题2显然不能直接运用欧姆定律处理,但运用电阻串联或并联规律仍可进行分析求解项目任务1与引导问题1、2相比
4、,只是电路由原来的单一个电源变为了两个或两个以上本任务目的:针对类似任务1或更复杂的电路,必须进一步学习和掌握更多的分析方法和工具,即一些新的定理和定律。2022/10/95任务分析对引导问题1、引导问题2和项目任2022/10/106知识准备1.电路基本概念(1)电路:是指将不同的电子电气组件或设备按一定的方式连接起来形成的电流通路,通常由电源、负载、中间环节三部分组成。 (2)电路的作用:实现电能的传输、分配与转换;实现信号的传递与处理。 2022/10/96知识准备1.电路基本概念(1)电路:是指2022/10/107请列举日常生活中你所见到的电源有哪些,负载有哪些,中间环节有哪些,不少
5、于5个。电源: 负载: 中间环节:问答互动2022/10/97请列举日常生活中你所见到的电源有哪些,2022/10/108请结合生产生活实际列举出类似于上图实现电能传输、分配与转换的电路,不少于5个: 请结合生产生活实际列举出类似于上图实现电信号传输与处理的电路,不少于5个:问答互动2022/10/98请结合生产生活实际列举出类似于上图实现2022/10/109知识准备通常有通路(闭路)、断路(开路)和短路(捷路)三种状态.(3)电路的状态:通路 开路 短路图1-9 电路的三种状态2022/10/99知识准备通常有通路(闭路)、断路(开路)2022/10/1010 通路(闭路)状态电路特性:
6、电路各部分联接成闭合回路,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。 开路(断路)状态电路特性: 电路断开,电路中无电流通过,也称为空载。电路三种状态所具有的特性:2022/10/910 通路(闭路)状态电路特性: 2022/10/1011 短路(捷路)状态电路特性: 电源两端或电路中某些部分被导线直相连接的现象。注:短路时电流很大,会损坏电源和导线,应尽量避免。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。2022/10/911 短路(捷路)
7、状态电路特性:注:短路2022/10/10122.电路图与电路模型实际生产生活中制造出的电路,为了便于使用数学方法对电路进行分析,通常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组件(模型)来代替电路模型:用抽象的理想电路元件及其组合,近似地代替实际的器件,从而构成的与实际电路相对应的电路模型。2022/10/9122.电路图与电路模型实际生产生活中制造2022/10/1013表1-1 5种基本理想电路元件元件名称 抽象、理想方法电阻元件只具耗能的电特性 电感元件只具有储存磁能的电特性 电容元件只具有储存电能的电特性 理想电压源输出电压恒定,输出电流由它和负载共同决定
8、理想电流源输出电流恒定,两端电压由它和负载共同决定特征(a)只有两个端子;(b)可以用电压或电流按数学方式描述;(c)不能被分解为其他元件。2022/10/913表1-1 5种基本理想电路元件元件名2022/10/1014表1-2 实际电路与电路模型关系举例实际电路电路模型实际电感线圈 电感线圈的电路模型 2022/10/914表1-2 实际电路与电路模型关系举例实2022/10/1015手电筒的实际电路 手电筒的电路模型 2022/10/915手电筒的实际电路 手电筒的电路模型 2022/10/1016请归纳总结电路图和电路模型的区别:电路图: 电路模型: 二者间的区别: 问答互动2022/
9、10/916请归纳总结电路图和电路模型的区别:问答2022/10/1017 评价电路的参数 电路的参数通常有电流、电压、电位、电功率。请根据提示,完成下面的内容:参数1:电流(1) 什么是电流:是指电路中带电粒子有规则地定向移动所形成电流,有大小、有方向。(2) 电流的大小:是表示带电粒子定向运动强弱的物理量。(3)电流的实际方向如何规定:规定正电荷移动的方向为电流的实际方向。知识准备2022/10/917 评价电路的参数知识准备2022/10/1018 (4)电流的参考方向:在进行电路分析时,预先假定一个电流的流向,该假定的电流方向即为电流的参考方向。电流的参考方向具有如下特点:参考方向可以
10、任意假定,通常电路图中标注的电流方向都是参考方向。电流的实际方向与参考方向一致时电流值为正,反之为负。交流电的实际方向随时间而变,必须规定电流的参考方向。【新概念】图1-10 电流的实际方向与参考方向2022/10/918 (4)电流的参考方向:在进行2022/10/1019(5)电流的作用:表1-3 电流的作用 2022/10/919(5)电流的作用:表1-3 电流的作2022/10/1020参数2:电压(1)什么是电压:两种不同极性的分离电荷之间可产生电场,电压就是这种电场力把单位正电荷从电场中的a 点移动到b 点所作的功,即称为a、b 两点之间的电压。 图1-11 电压产生机理2022/
11、10/920参数2:电压(1)什么是电压:两种不同2022/10/1021(2)电压的大小:是指当外电路闭合时,外电路中形成电场,在电场力的作用下,电荷经外电路定向移动形成电流I,电场力移动电荷做功能力的大小即为电压大小,用U 表示。请写出公式和单位: (3)电压的实际方向:规定为由正极(高电位端)指向负极(低电位端),单位为伏(V)。请写出公式和单位: 问答互动2022/10/921(2)电压的大小:是指当外电路闭合时,2022/10/1022【新概念】 (4)电压的参考方向:在进行电路分析时,预先假定一个电压的方向,该假定的电方方向即为电压的参考方向。电压的参考方向具有如下特点:参考方向可
12、以任意假定,通常电路图中标注的电压方向都是参考方向。电压的实际方向与参考方向一致时电压值为正;反之为负。交流电的实际方向随时间而变,必须规定电压的参考方向。图1-12电压的实际方向与参考方向2022/10/922【新概念】 (4)电压的参考方向:在2022/10/1023电压有正负号、箭头、双下标Uab等三种表示方法,具体如下图所示:表1-4 电压的三种表示方法(5)电压的作用:维持电路中有持续的电流。(6)请写出电压的检测工具:问答互动2022/10/923电压有正负号、箭头、双下标Uab等三种2022/10/1024参数3:电动势(1)什么是电动势:在电源内部,利用光能、热能、化学能等其它
13、非静电力能量对电荷做功,使电荷分离,并将正电荷从电源负极移至电源正极,如果在这个过程中移动的电荷数越多,则做的功越大,也说明电源把其它形式的能量转化为电能的本领就越大,这种本领的大小即用“电动势”表示。(2)电动势的大小:在电源内部,非静电力将正电荷从电源负极移到正极所做的功 。WS 与其电量 Q 之比称为电动势,用 E 表示。(3)电动势的实际方向:规定从电源负极指向电源正极,即非静电力移动正电荷方向。请写出电动势的公式和单位:问答互动2022/10/924参数3:电动势(3)电动势的实际方向:2022/10/1025【新概念】 (4)电动势的参考方向:与电流、电压类似,电动势未知方向时也可
14、假设参考方向,结合计算结果的正、负来决定其实际方向。【新概念】 (5)关联参考方向:在电路分析时,经常采用关联参考方向。也就是说只需假定电流的参考方向,电压的极性按照电流流进为正,流出为负,这样可以简化电路的分析和计算。2022/10/925【新概念】 2022/10/1026参数4:电位(1)什么是电位:电路中每一点都有一定的电位。在外电路,电位差形成电流,电流从高电位点流向低电位点,用字母 V 表示。(2)什么是参考电位:衡量电位高低必须有一个计算电位的起点,即“参考点”,称零电位点,该点电位为 0 V。参考点选择不同,同一点电位也不同。电位用字母“V 加下标字母” 表示。(3)电位的计算
15、步骤 任选电路中某一点为参考点,设其电位为零; 标出各电流参考方向并计算; 计算各点至参考点间的电压即为各点的电位。2022/10/926参数4:电位2022/10/1027通过下图2-13中a、b、c、d各点电位的计算,复习、巩固电位的计算方法。参考点:各点电位:已知E= 10 V,I = 2.5A, R1 = 2问答互动2022/10/927通过下图2-13中a、b、c、d各点电2022/10/1028(4)电位计算中的注意事项: 电位值是相对的,参考点选取的不同,电路中各点的电位也将随之改变; 电路中两点间的电压值是固定的,不会因参考点的不同而变,即与零电位参考点的选取无关。2022/1
16、0/928(4)电位计算中的注意事项:2022/10/1029参数5:电能(1)什么是电能:电场力做的功就是电路所消耗的电能。请写出电能计算公式:由电压公式 知,电能由于,所以单位:千瓦 时kW h,俗称“度”(2)电能的测量工具:电能可直接用电能表(电度表)测出。2022/10/929参数5:电能 知,电能由于,所以单位:2022/10/1030参数6:电功率(1)什么是电功率(简称功率):其物理意义是电路组件或设备在单位时间内吸收或发出的电能。(2)电能的测量工具:可利用功率表测量。写出电功率的计算公式和单位:问答互动2022/10/930参数6:电功率(2)电能的测量工具:可2022/1
17、0/10314、电阻串联、并联及混联的等效变换原则设电路总电压为U、电流为I、总功率为P,结合下图,根据电阻串、并联规律写出计算公式:知识准备2022/10/9314、电阻串联、并联及混联的等效变换原则2022/10/1032电阻串联电阻并联 等效电阻 等效电阻 分压关系 分流关系 功率分配关系 功率分配关系 表1-5 电阻串联、并联及混联的等效变换原则问答互动请查阅资料说明什么是电导:2022/10/932电阻串联电阻并联 等效电阻 等效电阻2022/10/10335、电源的两种模型及其等效变换(1)电压源模型:是由电动势E和内阻 R0 串联的电压源的电路模型。知识准备 由上图电路可得: U
18、 = E IR0 ,若 R0 = 0,理想电压源:UE;若 R0RL ,I IS ,可近似认为是理想电流源。 图1-17 电流源模型 图1-18 电流源的外特性2022/10/936(4)电流源模型:是由电流 IS 和内2022/10/1037(5)理想电流源(恒流源):RO= 时的电流源。 图1-19 恒流源模型 图1-20 恒流源伏安特性2022/10/937(5)理想电流源(恒流源):RO= 2022/10/1038(6)理想电流源的特点: 输出电流不变,其值恒等于电流源电流 IS。 恒流源输出电压由外电路决定。 恒流源实际并不存在,只是抽象出的组件模型。 不同恒流源不可串联,否则违背K
19、CL。 恒流源不可开路,否则UU0=。 多个恒流源可并联,IS=ISi (代数和) 。 对外电路来说,凡与恒流源串联的组件(电阻、恒压源)均可除去,但需要计算流经恒流源端电压时不可除去。2022/10/938(6)理想电流源的特点:2022/10/1039(8)电压源与电流源之间的等效变换图1-21 电压源与电流源的等效变换2022/10/939(8)电压源与电流源之间的等效变换图12022/10/1040(9)电压源与电流源等效变换的注意事项: 电压源和电流源的等效关系只对外电路而言,对电源内部则是不等效的。(如:当RL= 时,电压源的内阻 R0 中不损耗功率,而电流源的内阻 R0 中则损耗
20、功率。) 等效变换时,两电源的参考方向要一一对应。图1-22 电压源与电流源等效变换时参考方向对应关系2022/10/940(9)电压源与电流源等效变换的注意事项2022/10/10416、电路的基本定律定律1:部分电路欧姆定律:(1)定律适用条件:不含电源的部分电路。(2)定律结论:导体中的电流与它两端的电压成正比,与它的电阻成反比。 理想电压源与理想电流源之间无等效关系。任何一个电动势 E 和某个电阻 R 串联的电路,都可化为一个电流为 IS 和这个电阻并联的电路。2022/10/9416、电路的基本定律 理想电压源与理想2022/10/1042图1-23 部分电路欧姆定律电路图请根据右图
21、写出欧姆定律的公式,并说明各符号的含义:问答互动2022/10/942图1-23 部分电路欧姆定律电路图请根2022/10/1043定律2:全电路欧姆定律(1)定律适用条件:由电源和负载组成的闭合电路。全电路是一个由电源和负载电阻组成的闭合电路,如图所示。对全电路进行分析研究时,必须考虑电源的内阻。如图R为负载的电阻、E为电源电动势、r为电源的内阻。(2)定律结论:闭合电路中的电流与电源电动势成正比,与电路的总电阻(内电路电阻与外电路电阻之和)成反比。知识准备2022/10/943定律2:全电路欧姆定律知识准备2022/10/1044式中: E电源电动势,单位是伏特,符号为V; R负载电阻,单
22、位是欧姆,符号为; R0电源内阻,单位是欧姆,符号为; I闭合电路中的电流,单位是安培,符号为A。请根据右下图写出全电路欧姆定律的公式,并说明各符号的含义图1-24 全电路欧姆定律电路图问答互动2022/10/944式中: E电源电动势,单位是伏特2022/10/1045(3)负载获得最大功率的条件:在电源电动势E及其内阻r保持不变时,负载R获得最大功率的条件是R = r,此时负载的最大功率值为电源输出功率与外电路(负载)电阻的关系曲线如下图所示。图1-25 电源输出功率与外电路(负载)电阻的关系曲线 知识准备2022/10/945(3)负载获得最大功率的条件:在电源电2022/10/1046
23、 7 、求解分析复杂电路的新定律、新方法 定律3:基尔霍夫定律类似于任务1的难题,早在1847年,就被21岁的基尔霍夫(德国科学家)成功地解决了。当时他刚从大学毕业,第一篇论文就提出后来被称为基尔霍夫第一和第二定律的两个定律,也即基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律,描述电路中各电流、电压的约束关系,是任何集总参数电路都适用的基本定律。运用这两个定律能正确而迅速地求解任何复杂的电路,并立即被各国科学家接受和采用,直到现在,它仍是解决复杂电路问题的重要工具。知识准备2022/10/946 7 、求解分析复杂电路的新定律2022/10/1047请问该电路的支路数目为:b = 3(1)相关名词概念:名
24、词1:支路一个或几个组件串联而成的无分支电路。如上图,电路中的 ED、AB、FC 均为支路,问答互动名词2:节点电路中三条或三 条以上支路的连接点。如上图,电路的节点为 A、B 两点 请问该电路的节点数目为: n =2 请结合图1-27,按照提示回答问题,并准确加以理解和掌握。2022/10/947请问该电路的支路数目为:(1)相关名词2022/10/1048名词3:回路电路中任一闭合的路径。如上图,电路中的 CDEFC、AFCBA、EABDE 路径均为回路。该电路的回路数目为:l = 3知识准备名词4:网孔内部不含有支路的闭合回路。 如上图,电路中的AFCBA、EABDE 回路均为网孔。 该
25、电路的网孔数目为:m = 2。 名词5:网络在电路分析范围内,网络是指包含较多组件的电路。2022/10/948名词3:回路电路中任一闭合的路径。2022/10/10492)基尔霍夫第一定律(Kirchhoffs Current Law),简写为KCL定律结论:表述一:在任何时刻,电路中流入任一节点中的电流之和,恒等于从该节点流出的电流之和。表述二:在任何时刻,电路中任一节点上的各支路电流代数和恒等于零。对于分析的节点来说,流出该结点的支路电流取正号,流入该结点的支路电流取负号。 表述二对应公式: 表述一对应公式:定律公式:知识准备2022/10/9492)基尔霍夫第一定律(Kirchhof2
26、022/10/1050 应用基尔霍夫电流定律的步骤步骤1:假设并标出未知电流方向步骤2:确定节点步骤3:确定流入节点与流出节点的电流方向步骤4:列节点电流方程(列方程时,说明对哪一个节点应用定律)步骤5:解方程,求出未知电流的大小与方向 (若电流出现负值,必须用文字加以说明负号的含义。)2022/10/950 应用基尔霍夫电流定律的步骤2022/10/1051 应用基尔霍夫电流定律的注意事项:A、对于含有 n 个节点的电路,只能列出 (n-1) 个独立的电流方程。B、列节点电流方程时,只需考虑电流的参考方向,通常用“”号表示,然后再带入电流的数值。C、电流的实际方向可根据数值的正、负来判断,当
27、 I 0时,表明电流的实际方向与所标定的参考方向一致;当 I n0。(n0理想空载转速)2022/10/9138特点适当选择电枢电路中的附加电阻,可2022/10/10139熔断器 熔断器因其结构简单,维护方便,价格便宜,体小量轻,主要串接于被保护电路的首端用来短路和严重过载保护。1)常用的低压熔断器 常用的低压熔断器有插入式、螺旋式、无填料封闭管式、填料封闭管式等几种,如RC1、RL1、RT0系列等,其型号的含义如下:2022/10/9139熔断器2022/10/101402)熔断器的选用 熔断器的选用主要应考虑熔断器的种类、额定电压、熔断器额定电流等级和熔体的额定电流。额定电压应根据所保护
28、电路的电压来选择。注:熔体电流的选择是熔断器选择的核心。作用:短路和严重过载保护应用:串接于被保护电路的首端优点:结构简单,维护方便,价格便宜,体小量轻2022/10/91402)熔断器的选用2022/10/10141按钮开关1)按钮开关的组成结构 按钮开关,一种用来短时接通或分断小电流电路的手动控制电器。外形和结构,如图2-12所示。图2-12 按钮开关的组成结构及电路符号主要由按钮帽、复位弹簧、常开触头、常闭触头、接线桩、外壳等组成。2022/10/9141按钮开关图2-12 按钮开关的组成2022/10/101422)按钮开关的型号、含义不同结构形式的按钮,分别用不同的字母表示:如K开启
29、式;S防水式;H保护式;F防腐式; J紧急式;X旋钮式;Y钥匙式;D带指示灯式; DJ紧急式带指示灯。3) 按钮开关的选用 应根据使用场合、被控制电路所需触头数目及按钮帽的颜色等方面综合考虑。 2022/10/91422)按钮开关的型号、含义不同结构形式2022/10/10143直流接触器1)直流接触器的组成结构 直流接触器的结构、工作原理与交流接触器基本相同,其结构如图2-13所示。主要由电磁系统、触头系统、灭弧装置等三大部分组成。 电磁系统 由线圈、静铁心、动铁心组成。铁心与交流接触器不同,采用整块铸钢或铸铁制成;线圈匝数较多,电阻大,铜损大,发热较多。为使其散热良好,常将其做成长而薄的圆
30、筒状;磁路中通常夹有非磁性垫片,以减小剩磁影响。 图2-13 直流接触器的结构2022/10/9143直流接触器图2-13 直流接触器2022/10/10144(1)触头系统 触头系统包括主触头和辅助触头。主触头一般做成单极或双极,并且采用滚动接触的指形触头;辅助触头的通断电流较小,常采用点接触的桥式触头。(2)灭弧装置 灭弧装置主要由磁吹线圈、灭弧罩、灭弧角等组成。 主触头在断开直流大电流时,也会产生强烈的电弧,由于直流电弧的特殊性,一般采用磁吹式灭弧。靠磁吹力的作用将电弧拉长,在空气中迅速冷却,使电弧迅速熄灭,因此称它为磁吹灭弧。 图2-14 灭弧装置的结构2022/10/9144(1)触
31、头系统 (2)灭弧装置 2022/10/101452)直流接触器的型号、含义 主要用于控制直流用电设备。常用的有CZ0、CZ1、CZ2、CZ3、CZ5系列产品,其型号的含义如下:2022/10/91452)直流接触器的型号、含义2022/10/10146继电器 在机电控制系统中,虽然利用接触器作为电气执行元件可以实现最基本的自动控制,但对于稍复杂的情况就无能为力。在极大多数的机电控制系统中,需要根据系统的各种状态或参数进行判断和逻辑运算,然后根据逻辑运算结果去控制接触器等电气执行元件,实现自动控制的目的。这就需要能够对系统的各种状态或参数进行判断和逻辑运算的电器元件,这一类电器元件就称为继电器
32、。继电器实质上是一种传递信号的电器,它是一种根据特定形式的输入信号转变为其触点开合状态的电器元件,主要起到信号转换和传递作用,其触点容量较小。所以,通常接在控制电路中用于反映控制信号,而不能像接触器那样直接接到有一定负荷的主回路中。这也是继电器与接触器的根本区别。2022/10/9146继电器2022/10/10147一般来说,继电器由承受机构、中间机构和执行机构三部分组成。承受机构反映继电器的输入量,并传递给中间机构,与预定的量(整定量)进行比较,当达到整定量时(过量或欠量),中间机构就使执行机构动作,其触点闭合或断开,从而实现某种控制目的。1)继电器的分类及基本型号(1)类型:继电器的种类
33、很多按它反映信号的种类可分为:电流、电压、速度、压力、温度等;按动作原理分为:电磁式、感应式、电动式和电子式;按动作时间分为瞬时动作和延时动作。 电磁式继电器有直流和交流之分,它们的重要结构和工作原理与接触器基本相同,它们各自又可分为电流、电压、中间、时间继电器等。继电器的分类具体如表2-4所示。2022/10/9147一般来说,继电器由承受机构、中间机构2022/10/10148表2-4 常用继电器的分类方法分类方式名称代号定义按作用原理分类 直流电磁继电器 控制电流为直流的电磁继电器。按触点负载大小分为微功率、弱功率、中功率和大功率四种。交流电磁继电器 控制电流为交流的电磁继电器。按线圈电
34、源频率高低一般分磁保持继电器(双稳态继电器) 利用永久磁铁或具有很高剩磁特性的零件,使电磁继电器的衔铁在其线圈断电后仍能保持在线圈通电时的位置上的继电器。按外形尺寸分类微型继电器W最长边尺寸不大于超小型继电器C最长边尺寸大于小型继电器X最长边尺寸大于2022/10/9148表2-4 常用继电器的分类方法分类方2022/10/10149按触点负载分类 微功率继电器W小于弱功率继电器R0.2中功率继电器Z2大功率继电器Q10A按防护特征分类 密封继电器M采用焊接或其它方法,将触点和线圈等密封在金属罩内,其泄漏率较低的继电器塑封继电器F采用封胶的方法,将触点和线圈等密封在塑料罩内,其泄漏率较高的继电
35、器防尘罩继电器F用罩壳将触点和线圈等封闭加以防护的继电器敞开继电器 不用防护罩来保护触点和线圈等的继电器按触点形式 分类 常开继电器H只有常开触点形式的继电器常闭继电器D只有常闭触点形式的继电器转换继电器Z具有转换触点形式的继电器2022/10/9149按触点微功率继电器W小于弱功率继电器2022/10/10150按用途分类 通讯继电器 (包括高频继电器) 在通讯设备中使用的继电器,该类继电器触点负载范围从低电平到中等电流,可靠性要求极高。通用继电器(家电、机器设备) 在家用电器中使用的继电器,要求安全性能高。机床中使用的继电器,触点负载功率大,寿命长。电力继电器 在电力系统中使用的继电器,触
36、点负载功率大,磁保持型较多。汽车继电器 在汽车中使用的继电器,该类继电器切换负载功率大,温度范围宽,抗冲击、抗振性要求高。2022/10/9150按用途分类 通讯继电器 (包2022/10/10151表2-5 常用继电器的基本型号序号名 称基 本 型 号第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分主 体外形符号短划线序号防护特征1直流电磁继电器 微功率JW(继微)弱功率JR(继弱)中功率JZ(继中)大功率JQ(继强)2交流电磁继电器JL(继流)W(微型)M(密封)3磁保持继电器JM(继脉)C(超小型)-F(封闭)2022/10/9151表2-5 常用继电器的基本型号序号2022/10/101524
37、混合式继电器见注(3)X(小型) 5固体继电器JG(继固) 6高频继电器JP(继频)7同轴射频继电器JPT(继频同)8稳度继电器JU(继温)9特种继电器JT(继特)注意: (1)最长边尺寸大于50毫米的继电器无第二部分-外形符号,敞开使继电器无第五部分-防护特征符号;(2)交直流两用的电磁继电器机采用二极管对线圈进行瞬态抑制或反向极性保护的直流电磁继电器均按直流电磁继电器类编制类型号。(3)混合式继电器的基本型号为组合的电磁继电器基本型号中的外形符号之后加标字母H(混)。2022/10/91524混合式继电器见注(3)X(小型) 2022/10/101532)继电器的型号、含义 3)继电器的选
38、用原则(1)首先,先了解必要的条件,具体有: 控制电路的电源电压,能提供的最大电流; 被控制电路中的电压和电流; 被控电路需要几组、什么形式的触点。如:J Z C32 F J-继电器 Z-中功率 C-超小型 32-序号 F-封闭型 2022/10/91532)继电器的型号、含义 3)继电器的2022/10/10154 选用继电器时,一般控制电路的电源电压可作为选用的依据。控制电路应能给继电器提供足够的工作电流,否则继电器吸合是不稳定的。(2)其次,查阅有关资料确定使用条件后,可查找相关资料,找出需要的继电器的型号和规格号。若手头已有继电器,可依据资料核对是否可以利用。(3)最后考虑尺寸是否合适
39、。(4)注意器具的容积。若是用于一般用电器,除考虑机箱容积外,小型继电器主要考虑电路板安装布局。对于小型电器,如玩具、遥控装置则应选用超小型继电器产品。2022/10/9154 选用继电器时,一般控制电2022/10/101551、电磁继电器1)电磁继电器的工作原理电磁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、较低的电压去控制较大电流、较高的电压的一种“自动开关”。 电磁继电器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
40、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)释放。 这样的吸合、释放,从而达到了在电路中的导通、切断的目的。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用,还可以实现远距离控制和自动化控制。2022/10/91551、电磁继电器1)电磁继电器的工作原2022/10/10156图2-15 电磁继电器的工作原理请根据图示说明电磁继电器的工作原理: 问答互动2022/10/9156图2-15 电磁继电器的工作原理请根2022/10/101572)电磁继电器的结构 电磁继电器一般由电磁
41、铁、衔铁、弹簧片、触点等组成的,其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。 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”。 图2-16 5脚继电器的外观及其内部电路2022/10/91572)电磁继电器的结构 图2022/10/101583)电磁继电器的技术参数(1)额定工作电压:是指继电器正常工作时线圈所需要的电压。根据继电器的型号不同,可是交流电压,也可以是直流电压。(2)直流电阻:是指继电器中线圈的直流电阻,可以通过万用表测量。(3)吸合电流:是指继电器能够产生吸合动作的最小电流
42、。在正常使用时,给定的电流必须略大于吸合电流,这样继电器才能稳定地工作。而对于线圈所加的工作电压,一般不要超过额定工作电压的1.5倍,否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。(4)释放电流:是指继电器产生释放动作的最大电流。当继电器吸合状态的电流减小到一定程度时,继电器就会恢复到未通电的释放状态。这时的电流远远小于吸合电流。(5)触点切换电压和电流:是指继电器允许加载的电压和电流。它决定了继电器能控制电压和电流的大小,使用时不能超过此值,否则很容易损坏继电器的触点。2022/10/91583)电磁继电器的技术参数2022/10/101592、电压继电器 电压继电器是根据电压信号工作的,根据线圈电压的
43、大小来决定触点动作。电压继电器线圈的匝数多而线径细,使用时其线圈与负载并联。按线圈电压的种类可分为交流电压继电器和直流电压继电器;按动作电压的大小又可分为过电压继电器和欠电压继电器。过电压继电器: 对于过电压继电器,当线圈电压为额定值时,衔铁不产生吸合动作。只有当线圈电压高出额定电压达105120Ue时衔铁才产生吸合动作,所以称为过电压继电器。 交流过电压继电器在电路中起过压保护作用。 而直流电路中一般不会出现波动较大的过电压现象,因此,在产品中没有直流过电压继电器。2022/10/91592、电压继电器2022/10/10160欠电压继电器:对于欠电压继电器,当线圈电压达到或大于线圈额定值时
44、,衔铁吸合动作。当线圈电压低于线圈额定电压至3050 Ue时衔铁立即释放,所以称为欠电压继电器。 欠电压继电器有交流欠电压继电器和直流欠电压继电器之分,在电路中起欠压保护作用。正常情况下,低电压继电器始终是吸合的,而过电压继电器始终是断开的。1)电压继电器的型号、含义常用的有JT4P系列,其型号的含义如下:2022/10/9160欠电压继电器:1)电压继电器的型号2022/10/101612)电压继电器运用与选用失压、欠压保护:为防止电动机停电后自起动,造成人身事故或设备损坏以及在负载一定的情况下,由于电压下降不仅将引起电流增大,而且还会造成继电器触点抖动,常设置失压、欠压保护,采用低电压继电
45、器实现。过压保护:设备的过压将可能引起绝缘下降,设备损坏,常采用过电压继电器实现过压保护功能,而且通常还带有时限动作。 选用时主要根据电源电压、控制线路所需触头的种类和数量来选择,具体参见前述继电器的选用原则。2022/10/91612)电压继电器运用与选用2022/10/101623、电流继电器1)特点:电流继电器是根据电流信号工作的,根据线圈电流的大小来决定触点动作。电流继电器的线圈的匝数少而线径粗,使用时其线圈与负载串联。按线圈电流的种类可分为交流电流继电器和直流电流继电器;按动作电流的大小又可分为过电流继电器和欠电流继电器。过电流继电器:对于过电流继电器,工作时负载电流流过线圈,一般选
46、取线圈额定电流(整定电流)等于最大负载电流。 当负载电流不超过整定值时,衔铁不产生吸合动作。当负载电流高出(直流:70300Ie,交流:110400Ie)整定电流时衔铁产生吸合动作,所以称为过电流继电器。过电流继电器在电路中起过流保护作用。应用:主要用于频繁、重载起动的场合作为电动机的过载和短路保护。特别是对于冲击性过流具有很好的保护效果。 2022/10/91623、电流继电器2022/10/10163欠电流继电器: 对于欠电流继电器,当线圈电流达到或大于动作电流值时,衔铁吸合动作。当线圈电流低于动作电流值时衔铁立即释放,所以称为欠电流继电器。正常工作时,由于负载电流大于线圈动作电流,即使是
47、3065线圈电流,衔铁也处于吸合状态。当电路的负载电流降至线圈释放电流值1020以下时,衔铁释放。欠电流继电器在电路中起欠电流保护作用。应用: 在交流电路中需要欠电流保护的情况比较少见,所以产品中没有交流欠电流继电器。而在某些直流电路中,欠电流会产生严重的不良后果,如运行中的直流他励电机的励磁电流,因此有直流欠电流继电器。2022/10/9163欠电流继电器:2022/10/10164电流型继电器基本状态:正常情况下,欠电流继电器始终是吸合的,而过电流继电器始终是断开的。电流型继电器保护过程: 电流型保护的基本原理是将保护电器检测的信号,经过变换或放大后去控制被保护对象,当达到整定值时,保护电
48、器动作。主要保护的类型有:过流、过载、短路和断相等。短路保护: 设备的绝缘损坏、负载短接、接线错误等故障均会引起短路,通常采用熔断器保护;过流保护: 区别于短路保护的另一种电流保护,一般采用过流继电器(KOA)实现。2022/10/9164电流型继电器基本状态:正常情况下,欠2022/10/10165过载保护: 过载指电动机运行电流大于其额定电流。 引起过载的原因很多,如负载的突然增加、缺相运行以及电网电压降低等,长期处于过载将引起电动机过热,使其温升超过允许值而损坏绝缘。 过载保护要求保护电器具有反时限特性,过载倍数不同,动作时间不同。通常采用热继电器(FR)与接触器(KM)配合动作的方法完
49、成。断相保护: 电网故障、一相熔断器熔断均会引起缺相,此时定子电流增大,造成电动机绝缘下降,绕组烧毁。专门为断相保护而设计了断相保护热继电器。 2022/10/9165过载保护:2022/10/101662)过电流继电器的型号、含义 常用的过电流继电器有JT4、JL12及JL14等系列,其型号的含义如下:3)过电流继电器的选用原则 选用过电流继电器保护小容量直流电动机和绕线式转子异步电动机时,其线圈的额定电流一般可按电动机长期工作额定电流来选择;对于频繁起动的电动机的保护,继电器线圈的额定电流可选大一级。2022/10/91662)过电流继电器的型号、含义3)过电2022/10/101674、
50、中间继电器1)特点: 中间继电器是用来转换和传递控制信号的元件,它的输入信号是线圈的通电与断电信号,输出信号为触点的动作。其本质仍是电压继电器,但还具有触头多(多至六对或更多)、触头能承受的电流较大(额定电流5A10A)、动作灵敏(动作时间小于0.05s)等特点,以扩展前级继电器触点或触点负载容量,起到中间放大的作用。2)中间继电器的技术参数: 中间继电器的主要技术参数有额定电压、额定电流、触点对数以及线圈电压种类和规格等。2022/10/91674、中间继电器2022/10/101683)中间继电器的型号、含义 中间继电器,常用的交流中间继电器有JZ7系列,直流中间继电器有JZ12系列,交、
51、直流两用的中间继电器有JZ8系列,其型号的含义如下:4)中间继电器的选用原则 选用中间继电器,主要依据控制电路的电压等级,同时还要考虑所需触头数量、种类及容量是否满足控制线路的要求。选用时要注意线圈的电压种类和规格应和控制电路相一致。2022/10/91683)中间继电器的型号、含义4)中间继2022/10/101695、时间继电器1)特点:时间继电器是一种从得到输入信号(线圈的通电或断电)开始,经过一个预先设定的时间延后才输出信号(触点的闭合或断开)的继电器。2)类型:(1)按其工作原理不同可分为电磁式时间继电器、空气阻尼式时间继电器、电子式时间继电器、电动式时间继电器。 (2)根据延时方式
52、的不同,可分为通电延时继电器和断电延时继电器。通电延时继电器接受输入信号后,延迟一定的时间输出信号才发生变化。而当输入信号消失后,输出信后瞬时复位。断电延时继电器接受输入信号后,瞬时产生输出信号。而当输入信号消失后,延迟一定的时间输出信号才复位。2022/10/91695、时间继电器2022/10/10170图2-17 JS7-A系列空气阻尼式时间继电器结构原理图1-线圈 2-铁心 3-衔铁 4-反力弹簧 5-推板 6-活塞杆 7-塔形弹簧8-弱弹簧 9-橡皮膜 10-空气室壁 11-调节螺钉 12-进气孔 13-活塞 14、16-微动开关 15-杠杆 a-通电延时型 b-断电延时型)3)结构
53、及外形(1)结构2022/10/9170图2-17 JS7-A系列空气阻尼2022/10/10171(2)外形图2-17 时间继电器组成与外观4)时间继电器的选用原则主要考虑控制回路所需要的延时触头的延时方式(通电延时还是断电延时)、瞬动触头的数量、线圈电压等,根据不同的使用条件选择不同类型的时间继电器。2022/10/9171(2)外形图2-17 时间继电器组2022/10/101721)热继电器工作原理: 热继电器利用电流的热效应原理实现动作。 当其测量元件被加热到一定程度时动作,能够根据过载电流的大小自动调整动作时间,具有反时限保护特性,过载电流越大,动作时间越短,在出现电动机不能承受的
54、过载时切断电源,为电动机提供过载保护。2)热继电器组成: 热继电器由热元件、触头、动作机构、复位按钮和整定电流装置五部分组成的热元件由双金属片及绕在双金属片外面的电阻丝组成,双金属片由两种热膨胀系数不同的金属片复合而成。2022/10/91721)热继电器工作原理:2022/10/10173表26 热继电器原理、结构表 热继电器工作原理热继电器内部结构热继电器结构与外观1-热元件2-双金属片3-导板4-触点1-电流调节凸轮;2-片簧(2a,2b);3-手动复位按钮 4-弓簧片;5-主金属片;6-外导板;7-内导板; 8-常闭静触点;9-动触点;10-杠杆;11-常开静触点(复位调节螺钉)12-
55、补偿双金属片;13-推杆;14-连杆;15-压簧6、热继电器2022/10/9173表26 热继电器原理、结构表 2022/10/101743)热继电器的选用原则 热继电器的选用主要是根据电动机的额定电流来确定其型号和热元件的电流等级。2)热继电器的型号、含义 热继电器用于对电动机和其它用电设备进行过载保护。常用的有JR0、JR1、JR2、JR16等系列,2022/10/91743)热继电器的选用原则 2)热继电器2022/10/10175任务实施【任务技能准备】1、常用电工工具认识 主要介绍常用电工工具的用途、规格及使用注意事项。表2-6 常用电工工具的用途、规格及使用注意事项工具名称工具结
56、构外观工具用途钢丝钳 钢丝钳,又称为钳子,钢丝钳的用途是夹持或折断金属薄板以及切断金属丝(导线)。2022/10/9175任务实施【任务技能准备】1、常用电工2022/10/10176尖嘴钳 尖嘴钳的头部尖细,适应于狭小的工作空间或带电操作低压电气设备;尖嘴钳也可用来剪断细小的金属丝。它适应于电气仪表制做或维修。 电工刀 电工刀适用于电工在装配维修工作中割削导线绝缘外皮,以及割削木桩和割断绳索等。螺丝刀 螺丝刀又称“起子”,螺钉旋具等。其头部形状有一字形和十字形两种。2022/10/9176尖嘴钳 尖嘴钳的头部尖细,适应于狭小2022/10/10177剥线钳 剥线钳用来剥削截面积2以下塑料或橡
57、胶绝缘导线的绝缘层,由钳口和手柄两部分组成。 低压验电器(试电笔) 低压验电器又称试电笔,是检验导线、电器和电气设备是否带电的一种常用工具。2022/10/9177剥线钳 剥线钳用来剥削截面积2以下塑2022/10/101782、电路制作基本操作工艺(1)线头绝缘层剥削操作工艺导线类型剥削工艺导线类型剥削工艺塑料硬线绝缘层可用钢丝钳或电工刀剖削橡套软电缆绝缘层用电工刀从端头任意两芯线缝隙中割破部分护套层。然后把割破已分成两片的护套层连同芯线(分成两组)一起进行反向分拉来撕破护套层,直到所需长度。再将护套层向后扳翻,在根部分别切断。表2-7线头绝缘层剥削操作工艺2022/10/91782、电路制
58、作基本操作工艺导线类型剥削2022/10/10179塑料软线绝缘层剖削除用剥线钳外,仍可用钢丝钳直接剖削截面为2及以下的导线,方法与用钢丝钳剖削塑料硬线绝缘层相同。铅包线护套层和绝缘层铅包线绝缘层分为外部铅包层和内部芯线绝缘层。剖削时先用电工刀在铅包层上切下一个刀痕,再用双手来回扳动切口处,将其折断,将铅包层拉出来。内部芯线的绝缘层的剖削与塑料硬线绝缘层的剖削方法相同。花线绝缘层花线的结构比较复杂,多股铜质细芯线先由棉纱包扎层裹捆,接着是橡胶绝缘层,外面还套有棉织管(即保护层)。剖削时先用电工刀在线头所需长度处切割一圈拉去,然后在距离棉织管 2022/10/9179塑料软线绝缘层剖削除用剥线钳
59、外,仍可2022/10/10180(2)导线连接操作工艺 对导线连接的基本要求(1) 接触紧密,接头电阻小,稳定性好。与同长度同截面积导线的电阻比应不大于。(2) 接头的机械强度应不小于导线机械强度的80%。(3) 耐腐蚀。对于铝与铝连接,如采用熔焊法,主要防止残余熔剂或熔渣的化学腐蚀。对于铝与铜连接,主要防止电化腐蚀。在接头前后,要采取措施,避免这类腐蚀的存在。 (4) 接头的绝缘层强度应与导线的绝缘强度一样。2022/10/9180(2)导线连接操作工艺2022/10/10181表2-8导线连接操作工艺 单股铜芯线的直接连接 单股铜芯线与多股铜芯线的分支连接 2022/10/9181表2-
60、8导线连接操作工艺 单股铜芯线2022/10/10182多股铜芯导线的直接连接 多股铜芯线的分支连接 2022/10/9182多股铜芯导线的直接连接 多股铜芯线2022/10/10183线头 与螺钉平压式接线桩的连接 铝芯 导线 的连接 2022/10/9183线头 与螺钉平压式接线桩的连接 2022/10/10184导线与 针孔接线柱的连接 2022/10/9184导线与 针孔接线柱的连接 2022/10/10185(3)导线绝缘层的恢复工艺 绝缘导线的绝缘层,因连接需要被剥离后,或遭到意外损伤后,均需恢复绝缘层;而且经恢复的绝缘性能不能低于原有的标准。在低压电路中,常用的恢复材料有黄蜡布带
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