电工职业培训

1训学习目标晶闸管（SCR）栅极（G）集电极（C）发射极（E）N沟道P沟道栅极（G）漏极漏极（G）源极源极（S） 场效应管是一种利用电场效应来控制电流的一种半导体器件，是仅由一种载流子仅由一种载流子参与导电的半导体器件。从参与导电的载流子来划分，它有电子作为载流子的N沟道沟道器件和空穴作为空穴作为载流子载流子的P沟道沟道器件。场效应管：结型N沟道P沟道 MOS型N沟道P沟道增强型耗尽型增强型耗尽型（电子作为载流子）（电子作为载流子）（空穴空穴作为载流子）作为载流子）绝缘栅型场效应管称金属氧化物金属氧化物场效应管，是一种利用半导体表面的电场效应，由感应电荷的多少改变导电沟道

2、来控制漏极电流的器件，它的栅极与半导体之间是绝缘的，其电阻大于109。增强型：VGS=0时，漏源之间没有导电沟道， 在VDS作用下无iD。耗尽型：VGS=0时，漏源之间有导电沟道， 在VDS作用下iD。绝缘栅场效应管N沟道增强型P沟道增强型绝缘栅场效应管 N沟道耗尽型P 沟道耗尽型栅极（G）集电极（C）发射极（E）栅极（G）集电极（C）发射极（E）由PNP晶体管和N沟道MOSFET组合而成的IGBT称为N 沟道IGBTICUGEUGE（th）-开启电压（26V）UGE增加ICUCEUGE（th）URM 反向阻断区有源区正向阻断区饱和区晶闸管（SCR）集成运算放大器是一个高增益直接耦合放大电路。

3、改变对负载的供电电压改变对负载的供电频率对变频器的要求： 通常，把电压和频率固定不变的通常，把电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压或频率可工频交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作变的交流电的装置称作“变频器变频器 为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电（DC），这个过程叫整流。 把直流电（DC）变换为交流电（AC）的装置，其科学术语为“inverter”(逆变器)。 依据直流电源的类型：依据直流电源的类型：依据输出交流电压的性质：依据输出交流电压的性质：CVCFCVCF（恒频恒压）、（恒频恒压）、VVVFVVVF（变频（变频变压）、高频脉冲型变压）、高频脉

4、冲型依据逆变器电路结构：单相半桥、单相全桥、推挽式、三相桥依据逆变器电路结构：单相半桥、单相全桥、推挽式、三相桥式逆变器式逆变器依据开关器件不同及换流关断方式：依据开关器件不同及换流关断方式：自关断、强迫关断、有源逆变、负载反电动势、负载自关断、强迫关断、有源逆变、负载反电动势、负载谐振换流逆变器。谐振换流逆变器。电压型逆变器电压型逆变器VSI电流型逆变器电流型逆变器CSI无源逆无源逆直流直流 交流（向负载直接供电）交流（向负载直接供电）电压型逆变电路电压型逆变电路: :特点：特点： C C存在。存在。C C的作用：滤波和吸收无功功率的作用：滤波和吸收无功功率适合于感性负载适合于感性负载电流型

5、逆变电路：电流型逆变电路：特点：特点： L L存在。存在。L L的作用：滤波和吸收无功功率的作用：滤波和吸收无功功率适合于容性负载适合于容性负载电压型逆变器电压型逆变器VSI电流型逆变器电流型逆变器CSI单相半桥单相半桥单相全桥单相全桥电压型三相桥式逆变电路电压型三相桥式逆变电路2 2、逆变电路的基础、逆变电路的基础（1）.逆变器的电路构成整流器整流器: :将固定频率和电压的交流电能整流为直流电能, 可以是不可控的，也可以是可控的。滤波器滤波器: :将脉动的直流量滤波成平直的直流量,可以对直流电压滤波(用电容),也可以对直流电流滤波(用电感) 因为逆变器的负载为异步电动机，属于感性负载，无论电

6、动机处于电动或发电制动状态，其功率因数总不会为1，总会有无功功率的交换，要靠中间直流环节的储能元件来缓冲。整流器输入AC滤波器逆变器DCDCAC输出变频器的电路构成逆变器逆变器:将直流电能逆变为交流电能,直接供给负载,它的输出频率和电压均与交流输入电源无关,称为无源逆变器。它是变频器的核心。整流器输入AC滤波器逆变器DCDCAC输出T1T1、T4T4一组和一组和T2T2、T3T3另一组交替通、断。另一组交替通、断。臂内换流：同一个导通臂内的元件之间换流，而且换流是臂内换流：同一个导通臂内的元件之间换流，而且换流是在在iaia=0 =0 时进行的称自然换流。时进行的称自然换流。 臂间换流：指电流

7、由一个导通臂转移到另一个导通臂，换臂间换流：指电流由一个导通臂转移到另一个导通臂，换流是在流是在iaia0 0 时进行的，属于强迫换流。时进行的，属于强迫换流。当负载为感性时当负载为感性时逆变状态：逆变状态：T14 ,T23 T14 ,T23 导通时，导通时，直流电源向负载传输能量。直流电源向负载传输能量。整流状态：整流状态：D14 D23 D14 D23 导通时导通时, ,负负载向直流电源仅传能量载向直流电源仅传能量. .因此，因此，D14D14、D23D23为无功电流传输提供通路，为无功电流传输提供通路，C C是用来吸收无功功率。是用来吸收无功功率。当负载为感性时能量传递方向：当负载为感性

8、时能量传递方向：（3 3）. . 三相桥式电压型逆变器三相桥式电压型逆变器16166VVVDVD逆变器 个桥臂的电子开关由晶体管和反馈二极管组成为主开关元件为反馈二极管主电路结构NN+-UVWV1V2V3V4V5V6VD1VD2VD3VD4VD5VD6Ud2Ud2三相桥式电压型逆变器三相桥式电压型逆变器-主电路结构 反馈二极管用于提供负载滞后电流通路，可向电源反馈能量。反馈二极管与晶体管配合工作，在主开关元件关断后，同一相另一桥臂上的反馈二极管导通，为负载续流。N N+-UVW图图 5-9V1V2V3V4V5V6VD1VD2VD3VD4VD5VD6Ud2Ud2三相桥式电压型逆变器三相桥式电压型

9、逆变器-主电路结构NN+-UVW图图5-9V1V2V3V4V5V6VD1VD2VD3VD4VD5VD6Ud2Ud2三相桥式电压型逆变器三相桥式电压型逆变器12345600066(120),(180)32180TVVVVVVTT按的顺序触发，个元件依次相差，每个元件可以导通导电型 也可以导通导电型 ，全控器件逆变器多采用导电型控制方式N N+-UVW-V1V2V3V4V5V6VD1VD2VD3VD4VD5VD6Ud2Ud2 电路将一个增强型P沟道MOS场效应管和一个增强型N沟道MOS场效应管组合在一起使用。 当输入端为低电平时，P沟道MOS场效应管导通，输出端与电源正极接通。当输入端为高电平时，

10、N沟道MOS场效应管导通，输出端与电源地接通。在该电路中，P沟道MOS场效应管和N沟道MOS场效应管总是在相反的状态下工作，其相位输入端和输出端相反。 3 3、 PWM控制技术控制技术SPWM波若要改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可。Ou t正弦波脉宽调制（正弦波脉宽调制（SPWM）技术）技术OutOutOut正弦波脉宽调制（正弦波脉宽调制（SPWM）技术）技术l 对于正弦波的负半周，采取同样的方法，得到PWM波 形，因此正弦波一个完整周期的等效PWM波为：OwtUd-Udl SPWM是指按正弦波规律调制输出脉冲列电压中的各脉 冲宽度，使输出脉冲列电压在斩控周期内的平均值对时

11、间 按正弦规律变化。正弦波脉宽调制（正弦波脉宽调制（SPWM）技术）技术l 对于正弦波的负半周，采取同样的方法，得到PWM波 形，因此正弦波一个完整周期的等效PWM波为：OwtUd-Udl SPWM是指按正弦波规律调制输出脉冲列电压中的各脉 冲宽度，使输出脉冲列电压在斩控周期内的平均值对时间 按正弦规律变化。正弦波脉宽调制（正弦波脉宽调制（SPWM）技术）技术l 根据面积等效原理，正弦波还可等效为下图中的PWM 波，而且这种方式在实际应用中更为广泛。OwtUd-Ud根据正弦波频率、幅值和半周期脉冲数，准确计算PWM 波各脉冲宽度和间隔，据此控制逆变电路开关器件的通 断，就可得到所需PWM波形l

12、本法较繁琐，当输出正弦波的频率、幅值或相位变化 时，结果都要变化计算法计算法2. 正弦波脉宽调制正弦波脉宽调制（SPWM）原理原理把希望输出的波形作为调制信号，把接受调制的信号作为载波，经过信号波的调制得到所期望的PWM波形。在载波与调制波的交点时刻对电路中开关器件的通断进行控制，得到宽度正比于调制信号波幅值的脉冲。正弦波脉宽调制正弦波脉宽调制（SPWM）原理原理根据三角波和正弦波相对极性不同，可分为：单极性SPWM双极性SPWM SPWM技术采用等腰三角波电压作为载波信号，正弦波电压作为调制信号，通过正弦波电压与三角波电压信号相比较的方法，确定各分段矩形脉冲的宽度。正弦波脉宽调制正弦波脉宽调

13、制（SPWM）技术技术 结合结合IGBT单相桥式电压型逆变电路对调制法进行说明单相桥式电压型逆变电路对调制法进行说明工作时V1和V2通断互补，V3和V4通断也互补u控制规律：控制规律：以uo正半周为例，V1通，V2断，V3和V4交替通断信号波载波图6-4调制电路Ud+V1V2V3V4VD1VD2VD3VD4uoRLuruc相关知识（了解内容）相关知识（了解内容） 磁电式、电磁式、电动式、感应式、整流式 按作用原理分 静电式、热电式、电子式等 电流表、电压表、瓦时计、功率表、欧姆表 按测量对象分 高阻表、相位表、频率表、万用表、电桥 按测量电流种类 直流电表、交流电表、交直流电表 按使用方法分

14、固定（版式）仪表、手携式（实验室用）仪表 电测仪表的分类1 电电 流流2 电电 压压3 电功率电功率4 电电 能能5 相位差相位差 6 频频 率率7 电电 阻阻Am mAVkVkVWkWkWf M M kWhkWh型型 式式符符 号号被测量的种类被测量的种类磁电式磁电式整流式整流式电磁式电磁式电动式电动式电流的种类与频率电流的种类与频率电流、电压、电流、电压、电阻电阻电流、电压电流、电压电流、电压电流、电压电流、电压、电电流、电压、电功率、功率因数、功率、功率因数、电能量电能量直直 流流工频和较高频率的交工频和较高频率的交流流直流和工频交流直流和工频交流直流及工频与较高频直流及工频与较高频率的

15、交流率的交流 由测量线路和测量机构两部分组成。由测量线路和测量机构两部分组成。 测量线路测量线路：将被测量变换成测量机构适应的过渡电量，如衰减器、：将被测量变换成测量机构适应的过渡电量，如衰减器、整流器等。由需要而定，并非所有电测量指示仪表都有。整流器等。由需要而定，并非所有电测量指示仪表都有。测量机构测量机构：将过渡电量转变为指针的角位移。电测量指示仪表的核：将过渡电量转变为指针的角位移。电测量指示仪表的核心。心。 组成组成驱动装置、控制装置、阻尼装置三大部分。驱动装置、控制装置、阻尼装置三大部分。原理原理（1 1）被测量经测量线路转换后作用于驱动装置，驱动装置产生）被测量经测量线路转换后作

16、用于驱动装置，驱动装置产生转动转矩，使转动部分转动，从而指针偏转；转动转矩，使转动部分转动，从而指针偏转；（2 2）转动部分的转动使控制装置产生反转矩，阻止转动部分转）转动部分的转动使控制装置产生反转矩，阻止转动部分转动；动；（3 3）当转矩与反转矩平衡时，转动部分停止转动，指针平衡在）当转矩与反转矩平衡时，转动部分停止转动，指针平衡在一偏转角上，在刻度盘上指示出确定值；一偏转角上，在刻度盘上指示出确定值；（4 4）阻尼装置使指针较快地稳定在平衡位置处，便于读数，缩）阻尼装置使指针较快地稳定在平衡位置处，便于读数，缩短测量时间。短测量时间。UU21EE21NN21uk2、电流互感器：、电流互感

17、器：1、定义：、定义： 兆欧表是一种专门用来测量电气设备兆欧表是一种专门用来测量电气设备绝缘电阻绝缘电阻的便携式的便携式仪表。仪表。2、结构：、结构： 一般的兆欧表主要由一般的兆欧表主要由手摇直流发电机手摇直流发电机、磁电系比率表磁电系比率表和和测量线路测量线路组成。组成。 2、兆欧表的结构、兆欧表的结构 兆欧表的结构示意图兆欧表的结构示意图1 1、2-2-动圈动圈 3-3-永久磁铁永久磁铁 4-4-带缺口的圆柱形铁心带缺口的圆柱形铁心 5-5-极掌极掌 6-6-指针指针 ZC25型兆欧表内部线路图 外外部部接接线线端端钮钮手 摇 直 流手 摇 直 流发电机发电机 ZC25型兆欧表外形图 线路

18、端钮L屏蔽端钮接地端钮E(3)兆欧表的额定电压应兆欧表的额定电压应根据被测电气设备的额定电压根据被测电气设备的额定电压来选择来选择。测量。测量500V以下的设备，选用以下的设备，选用500V或或1000V的兆欧表；额定电压在的兆欧表；额定电压在500V以上的设备，应选用以上的设备，应选用1000V或或2500V的兆欧表；对于绝缘子、母线等要选的兆欧表；对于绝缘子、母线等要选用用2500V或或3000V兆欧表。兆欧表。表笔分开兆欧表的开路试验兆欧表的开路试验(2）兆欧表的检查）兆欧表的检查表笔短接 兆欧表的短路试验兆欧表的短路试验(3)兆欧表的使用兆欧表的使用(3)兆欧表的使用兆欧表的使用 测量

19、电机或设备绝缘电阻时，测量电机或设备绝缘电阻时，E E端端接电机或设备外壳接电机或设备外壳，L L端接被测绕组的一端接被测绕组的一端；端；测量电机或变压器绕组间绝缘电阻测量电机或变压器绕组间绝缘电阻时先拆除绕组间的连接线，时先拆除绕组间的连接线，将将E E、L L端分端分别接于被测的两相绕组上别接于被测的两相绕组上； 测量线路对地绝缘电阻测量线路对地绝缘电阻时，时，E E端接地端接地，L L端接于被端接于被测线路上；测线路上； 兆欧表有三个接线柱：兆欧表有三个接线柱：线路线路(L)、接地、接地(E)、屏蔽、屏蔽(G)。根据不。根据不同测量对象，作相应接线。同测量对象，作相应接线。 测量电缆绝缘

20、电阻时测量电缆绝缘电阻时E E端接电缆外表皮端接电缆外表皮( (铅套铅套) )上，上，L L端接线芯，端接线芯，G G端接芯线最外层绝缘层上。端接芯线最外层绝缘层上。 兆欧表的读数兆欧表的读数 电桥电路是电磁测量中电路连接的一种基本方式。电桥电路是电磁测量中电路连接的一种基本方式。由于它测量准确，方法巧妙，使用方便，所以得到广由于它测量准确，方法巧妙，使用方便，所以得到广泛应用。电桥电路不仅可以使用直流电源，而且可以泛应用。电桥电路不仅可以使用直流电源，而且可以使用交流电源，故有直流电桥和交流电桥之分。使用交流电源，故有直流电桥和交流电桥之分。 直流电桥主要用于电阻测量，它有单电桥和双电直流电

21、桥主要用于电阻测量，它有单电桥和双电桥两种。前者常称为惠斯登电桥，用于桥两种。前者常称为惠斯登电桥，用于110 6 范围范围的中值电阻测量；后者常称为开尔文电桥，用于的中值电阻测量；后者常称为开尔文电桥，用于10 -31 范围的低值电阻测量。范围的低值电阻测量。 电桥的种类繁多，但直流单电桥是最基本的一种，电桥的种类繁多，但直流单电桥是最基本的一种，它是学习其他电桥的基础。它是学习其他电桥的基础。三、电桥和接地电阻仪三、电桥和接地电阻仪1、电桥电桥 直流电桥：单电桥（惠斯登电桥）测中值电阻中值电阻双电桥（开尔文电桥）测低值电阻低值电阻 惠斯登电桥的原理R、R、R、R组成电路的4个桥臂，R为待测

22、电阻。在一般情况下，b、d两点电位不相等，检流计指针偏转。若调整R、R、R使得检流计中没有电流通过（IG=0），则说明b、d两点达到同电位，这时我们称电桥达到“平衡”，此时满足下列关系： I= 0I= 0若已知R、R、R，则可由上式求出R。上式又叫电桥平衡条件叫电桥平衡条件。 在实验过程中， 一般先选定比率R1/R，再调节R使电桥达到平衡。一般R及R、R均用准确度较高的电阻（达到0.01级），测出的R的精度也较高。电桥法测量电阻的误差主要来源于三个方面： 一是R1、R2及R0本身的误差； 二是检流计本身的灵敏度； 三是触点误差。2.电桥的灵敏度S 我们用电桥灵敏度S反映电桥对电阻相对变化的分辨

23、能力。电桥灵敏度S的定义是 S （格） 它表示电桥平衡后，被测电阻的相对改变量为一个单位时引起的检流计偏转的格数，S越大，电桥就越灵敏。在实际操作中被测电阻R的阻值是不能改变的，一般常用R /R来代替R /R求S值。 3、双臂电桥原理：、双臂电桥原理：（1）双臂电桥原理图：）双臂电桥原理图： （2）不可小看的接触电阻和导线电阻。）不可小看的接触电阻和导线电阻。 （3）四端钮接法。图示）四端钮接法。图示（第三片所示）第三片所示） 从工作原理上分析可见，由于运用了三项有效措施，使得从工作原理上分析可见，由于运用了三项有效措施，使得双臂电桥能够消除或减小附加电阻对测量低电阻的影响。双臂电桥能够消除或

24、减小附加电阻对测量低电阻的影响。 1）Rx和和Rs都采用了四端钮接法，它转移了附加电阻（包括都采用了四端钮接法，它转移了附加电阻（包括导线电阻与接触电阻）的相对位置，使得附加电阻不再与低电导线电阻与接触电阻）的相对位置，使得附加电阻不再与低电阻阻Rx和和Rs相串联，将附加电阻（相串联，将附加电阻（A1、C1接触电阻）转移到电源接触电阻）转移到电源回路中去，消除了它们对测量的影响。回路中去，消除了它们对测量的影响。 2）桥臂电阻分别比相应的附加电阻大的多，从而可以将附）桥臂电阻分别比相应的附加电阻大的多，从而可以将附加电阻忽略不计。加电阻忽略不计。 3）Rx与与Rs采用足够粗的导线联接，使得附加电阻采用足够粗的导线联接，使得附加电阻r（又称（又称跨线电阻）很小；又由于跨线电阻）很小；又由于4个桥臂电阻个桥臂电阻R1，R2，R3，R4 比比Rx，Rs 要大的多，要大的多， 于是，当双电桥平衡时，于是，当双电桥平衡时， 桥臂电流桥臂电流I1 和和I2 必然必然比流过比流过Rx和和Rs的电流的电流 I3 小的多。这样，附加电阻的电压降与小的多。这样，附加电阻的电压降与四个桥臂电阻以及四个桥臂电阻以及Rx，Rs上的电压降相比小的多，因而可以上的电压降相比小的多，因而可以忽略不计。忽略不计