电工电子技术与技能教案

电工电子技术及技能教案

班级：春考机械班

任课教师：魏圣望

□期：2015-9

单元导入电工实训室认识及安全用电

本章教学要求：

1、了解了解电压、电沆表的使用方法；

2、掌握万用衣的使用方法。

3、熟悉安全用电常识；

重点：

安全用电常识；

难点：

万用表的使用方法：

教学方法：

讲授法、讲练结合、启发式

一、认识电工实训室

1、组成：（1）常用电工仪器仪表

（2）实训台若干

2.实训台组成,

（1）电源（交、直流电源）

（2）信号源

（3）仪表

（4）挂箱

二、常用电工仪器、仪表

1、低压电源一一获得低压交、直流稳压电

两种：指针式，数字式

2、电压表

两种：交流电压表，直流电压表

使用方法：

（1）机械调零，选择合适量程

（2）并联在被测两端

（3）直流电压表，电流从“十”流入，（一）流出

（4）被测也压不能超过电压表星程

读数方法：

（1）明确量程

（2）最小刻度值

（3）指针位置读出电压表示数

3、电流表

（1）两种：交流电流表，直流电流表

（3）使用方法:

①机械调零，选择合适量程

②串联被测电路中，不允许直接接到电源两端

③直流电流表，从电表“十”流入，从‘'一”流出

④被测电流不能超过电流表量程

（3）读数方法

①明确量程

②认清最小刻度

③由指针所在位置，读出电流表示数

4、万用表

（1）两种类型：指针式，数字式

（2）使用注意事项：

①机械调零位置

②红表笔插入“+”极，黑表笔插入“+”：测直流电压或电流时注意“+

红表笔接内部电池正极，黑表笔接内部电池负极。

③测量时就要根据被测量的种类和量程，调准开关位置。

④测电压并联，测电流串联

⑤用完置于交流星程最高档位或“off”档

三、常电工工具

1、试电笔

（1）接触式（60——500V）

（2）感应式

2、钢丝钳

3、尖嘴钳

4、斜口钳

5、螺丝刀

6、电工刀

7、扳手

四、电式基本操作规程

五、安全用电常识

触电一一人体触及带电体而承受过大电流局部受伤或死亡的现象。

1、带见触电方式

(1)单相触电

(2)两相触电

(3)跨步电压

2、电流对人体的危害及触电急救

(1)电流对人体的危害

①50-100Hz的电流危险大

②30mA以下为安全电流

③36为交流安全电压

④人体电阻为800Q-几万欧

(2)触电急救

①脱离电源

②现场急救

3、安全用电注意事项

4、电器火灾的防范

第一章直流电路

本章教学要求：

1、了解电路的组成和状态，理解有关基本物理量的定义，熟记它们的单位和符号:

2、掌握欧姆定律，熟悉电路的三种状态。

3、了解电流热效应的应用及危害，了解负载额定值的意义：

4、熟练掌握电阻串联、并联和混联电路的特点及其应用；

5、了解基尔霍夫定律。

6、会用万用表测量电压、电流和电阻。

重点：

1.电路的基本定律(欧姆定律、基尔霍夫定律);

2.电位的计算。

3、电阻串并联计算。

难点：

1.电源及负载电压方向的判别方法；

2.基尔霍夫电压方程F勺列写。

教学方法：

讲授法、讲练结合、启发式

§1-1电路

一、电路：

电路一一电流流通的路径，是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成。

1、电路的组成

（1）电源一一提供电能的设备

（2）负载一一取用电能，将电能转化其它形式的能

（3）导线一一承担电能的传输及分配任务

（4）控制保护装置一一用来控制电路能断，保护电源和负载不受损坏。

二、、电路的三种工作状态

1、通路

2、开路

3、短路

三、电路中常用电器符号

四、电路的作用

（1）实现电能的传输、分配及转换

（2）实现信号的传递及处理

§1-2电路的常用物理量

一、电流

1、电流的形成：电荷行规则的定向移动形成电流。

2、电流的大小：是指单位时间内通过导体横截面的电荷，即I=Q/t,电流用符号I表示，单位

是安培（A）o

3、电流的方向：正电荷移动的方向。

4、电流的换算关系：

三、电压、电位和电动势

1、电压

（1）概念：电场力将单位正电荷从a点移到b点所做的功，称为a、b两点的电压，用Uab表示。

电压单位是伏特（V）。

（2）方向：高电位励低电位，电位降低的方向。

（3）换算关系：

2、电动势

概念：在电源内部外力将单位正电荷从电源的负极移动到电源正极所做的功，是衡量电源移动

正电荷的能力的物理量，符号为E,单位为伏特（V）。

（2）方向：在电源内部由负极指向正极。

3、电位

（1）概念：电路中某点及参考点之间的电压称为该点的电位。选定参考点电位为零，电位的心位也

是伏特（V）,

（2）电压及电位的关系：电路中任意两点之间的电压等于这两点之间的电位差，即Uab=Ua-Ub,故

电压又称电位差。

举例：己知Ua=10V,Ub=-10V,Uc=5V0求Uab和Ube各为多少？

解：根据电位差及电位的关系可知：

Uab=Ua-Ub=10-（-10）=20V；Ubc=Ub-Uc=-10-5=-15V

四、电功及电功率

1、电功一一电流所做的功

单位：焦耳符号：J

公式：W=IUt=U2t/R=[2Rt=Pt

2、电功率一一单位时间内电流所做的功

单位：瓦符号：w

P=W/t=IU=U7R=I2R=W/t

§1-3电阻及欧姆定律

一、电阻元件

1、电阻概念：导体对电流的阻碍作用称为电阻，用符号A表示。其单位为。（欧姆）。

2、电阻单位的换算关系：lk£l=103Q!MQ=103kQ=106Q

3、常见电阻：碳膜电阻金属膜电阻线绕电阻水泥电阻光敏电阻压敏电阻热敏电阻贴

片电阻

4、电阻的主要参数：电阻标称值、误差、额定功率

电阻参数的标注方法：

（1）直标法

（2）文字符号法

（3）数码法

（4）色标法

①四环色

②五环色

（5）色环中颜色所代表的数字含义

颜色笫环笫二环笫三环倍率环误差环

黑00010°

棕111101±1%

红222102±2%

橙33310,

黄44410'

绿55510'±0.5%

蓝66610"±0.25%

紫77710;±0.1%

灰88810s

白99910"

金10一±5%

银10-2±10%

无色±20%

5、万用表测量电阻器的阻位

二、欧姆定律

1、部分电路欧姆定律

I=U/R

2、全电路欧姆定律

I=E/(R+Ro)

§1-4电阻的连接

一、电阻的串联

定义一一将两个或两个以上的电阻首尾依次相连，使电流只有一条通路的方法，称为电阻的串联

(1)电阻串联的特点

①电流处处相等：I=L=I：!=…=1”

②电路的部电压等于各电阻上的电压之和

U=U|+Uz+…+u”

③电路的总电阻等于各串联电阻之和

R=Ri+Rz+…+

④电路中各个电阻两端电压及它的阻值成正比

IVU产RI/R2

⑤两电阻串联的分用公式

Ui=RIU/(Ri+RJ

U2=R2U/(R1+R2)

(2)电阻串联的应用

①用几个电阻串联获得阻值较大的电阻

②用儿电阻串联构成分压器

③负载额定电压低于电源电压时，可用串联电阻的方法分得一定的电压，满足负载正常工作的需要。

④利用串联电阻的方法来限制和调节电路中的电流

⑤在电工测量中利用串联电阻的方法来扩大电压表的量程

二、电阻的并联

定义一一将几个电阻首端及首端、末端及末端分别连接在两个公共点之间，使各电阻承受同一电压

的连接方法为电阻的并联。

1、电阻并联的特点

①电路中各并联支路两端电压相等

U=U1=1)2—=Un

②电路中的总电流等于各支路电流之和

1=1.++1"

③电路中的总电阻等于各各支路电阻倒数之和

1/R=l/Rt+1/R2+-+1/E,

④电路中通过各支路的电流及各支路的电阻成反比

L/RJR.

⑤两个电阻并联的分流公式

Ii=RiI/(R.+Ra),I2=RJ/(4+R?)

2、电阻并联的应用

①几是工作电压相同的负载几乎都是并联

②用几个电阻并联来获得阻值较小的电阻

③如果电路中的电流超过某一元件所允许的最大电流，可并联一个电阻，就可以使通过元件的电流

减小到允许的数值

④在电工测量中利用并联电阻的方法来扩大电流表的量程

三、电阻的混联

定义一一既有电阻串联又有并联的电路，称为电阻的混联

§1-5基尔霍夫定律

一、基本概念

<1）支路一一电路中各个分支

（2）节点一一三条或本条以上的支路连接点

（3）回路一一电路中任一闭合路径

（4）网孔一内部不含有支路的回路

二、基尔霍电流定律（节点电流定律）

电路中任一个节点上，流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和

即：£T诋-=£T流.叫

三、基尔霍电压定律（回路电压定律）

在任意路中，从一点出发绕回路一周回到该点时，各段电压的代数和等于零

即：£U=0

四、基尔霍定律的应用

I、标出各支路电流的方向和网孔的电压绕向

2、用基尔雷电流定律列出节点电流方程（m个节点，只列出m-1独立节点方程）

3、用基尔霍电压定律列出网孔的回路电压方程

4、联立议程求解

5、确定各支路电流实际方向

第二章电容和电感

本章教学要求：

1、理解电容、电感的总类。

2、了解电容器的充、放电电路的工作过程

3、了解直线电流、环形电流所产生的磁场，会用安培定则（右手定则）判断磁场的方向。

4、理解磁感应强度、破通和磁导率的概念。

5、掌握电流在磁场中受电磁力作用的知识，会用左手定则判断也磁力的方向。

6、理解电磁感应的概念，掌握楞次定律和法拉第电磁感应定律。

7、理解自感系数和互感系数的概念，了解自感现象

重点：

1、电容器的串联、并联

2、电磁感应、安培定则、左手定则

难点：

1、会用万用表测量电容、电感

2、磁场的主要物理量、楞次定律

教学方法：

讲授法、讲练结合

§2-1电容元件

一、电容器和电容

1、任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体，都可以看作电容器

2、电容是表征电容器容纳电荷本领的物理量。

C=Q/U

Q一为电容器上所带的电荷，单位：（C）库仑

U一为电容器两端的电压，单位：（V）伏特

c-为电容，单位：(F)法拉

1F=106PF

1uF=10hpF

二、电容器的主要参数：

I、标称容量一一电容梏上所标明的电容量的值

2、误差

00级——±1%

。级——±2%

I级一±5+

n级—±io%

ni级一一±20%

3、额定电压

4、温度系数一一温度每变化i摄氏度，电容的相对变化值

5、绝缘电阻一一表明电容漏电大小，小容量电容一般几m兆欧或几千兆欧

6、损耗一一在电场的作用下，电容器在单位时间内发热而消耗的能量。

7、频率一一电参数随电场频率的变化而变化的性质

三、电容器的种类

电解电容，云母电容，陶瓷电容，纸/塑料膜电容，可变电容

四、电容器的连接

1、电容器的串联

(1)电压：U=U,+U24-+U„

(2)电量：Q=Q,=Q,=.-=Q

(3)电容：1/C=1/C1+I/C2+-+1/C.

2、电容器的并联:

(1)电压：U=Ui=u：=-=u"

(2)电量：Q=Qi+Q#…+Q”

(3)电容：1C=G+C2+”"C,

五、电容器的充放和放电

§2-2磁场

一、磁的几个基本^念

1、磁性：能够吸引铁、锲、钻及其合金的性质。

2、磁体：具有磁性的物体，也称磁铁。

3、磁极：磁体两端磁性最强的部分。任何磁体都具有两个磁极，分别是北极(N)和南极(S),

4、磁极间的相互作用力：I可性磁极相互排斥，异性磁极相互吸引。

5、磁场：磁体周围空间中存在着的•种特殊物质。磁极间的作用力就是通过磁场传递的。

6、磁感线：为了形象地描述磁场分布而画出的一些有方向的曲线。

7、磁感线的3个特点：

①磁感线是互不交叉的闭合曲线；在磁体外部由N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极。

②磁感线.上任•点的切线方向，就是该点的磁场方向。

③磁感线越密，磁场越强；磁感线越疏，磁场越弱。

二、磁场的基本物理量

1、磁感应强度(B)

在磁场中，垂宜于陂场方向的通电导线，所受电磁力F及电流I和导线长度L的乘积IL的比值称为

该处的磁感应强度，用B表示，即8=尸/1【,0单位是特斯拉，简称特(T).

磁感应强度B是表示磁场内某点磁场强弱及方向的物理量,B的大小也等于通过垂直于磁场方向单

位面积的磁力线数目，B的方向用右手螺旋定则确定。

2、磁通(①)

磁通是反映磁场在某一范国内的分布及变化情况的物理量,均匀磁场中磁通中等于磁感应强度B及

垂直于磁场方向的面积S的乘积，即中=BS0单位是韦伯(Wb)。

三、电流的磁场（安培力）

通电导体周国产生磁场的现象称为电流的磁效应。其磁场方向用右手螺旋定则（安培定则）来判断。

1、直线电流产生的磁场方向：用右手握住导线，让伸直的大拇指指向电流方向，则四指弯曲的方向

就是磁感线的环绕方向。

2、环形电流（螺线管）产牛•的磁场方向：右手握住通电螺线管，让弯曲的四指指向电流方向，则大

拇指所指的方向就是磁场的北极方向o

§2-3电磁感应

一、电磁感应现象

1、电磁感应现象一一利用磁场产生电流的现象。产生的电流为感应电流。

2、产生感应电流的条件一一只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流。

二、感应电流方向的判断

1、右手定则

当导体在磁场中做切割磁感应线的运动时，感应电流的方向及磁场方向、导体运动的方向之间的

关系，用右手定则判断。

2、楞次定律

主要内容：感应电流产生的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通的变化。

三、法拉第电磁感应定律

1、e=—NA<1>/At

§2-4电感元件

一、电磁感应现象

HL1、HK2是两个完全相同的指示灯，电感线圈L的限值及此相等。当开关S闭合后，指示灯

IIL2立即正常发光，而HL则慢慢发光，过一段时间后两灯才达到同样亮度。

二、电感器

1、电感器------般是由线圈构成，又称电感线圈

2符号：

三、电感器的分类及参数:

1、分类

（1）有无铁心分：空心电感器、磁心电感器、铁心电感器

（2）是否可调分：固定电感器，可调电感器

2、参数：

<1）主要参数：电感量、标称电流、品质因数（Q值）等

（2）电感（自感系数;：用L表示

单位：（H）亨1^=10^1=10''MH

2、标称电流：正常工作所允许通过的最大电流

3、品质因数：电感线图中储存能量及消耗能量的比值，又称Q值

Q值一般50-300

•股要求电感线圈的Q值越大越好，但过大会使工作回路和稳定性变差。

四、电感器的识读及检测

1、识读电感器的参数

电感器参数标注方法：直标法、文字符号法、数码法、色标法

2、检测电感器的质量

将万用表置于RX1档测量

（1）被测电阻太小，说明电感内部线圈有短路故障。

（2）被测电感器的电阴为无穷大，说明内部有断路故障

（3）电阻值及线圈的粗细、匝数有关

第三章交流电路

本章教学要求：

1、掌握正弦交流电的三要素（有.效值、频率、初相位）及三种表示方法（解析式、波形图、相曼图）。

2、理解电感器和电容器在正弦交流电路中的作用，会用相量图分析纯电阻、纯电感、纯电容交流电

路及电阻、电感及电容串联交流电路，能做简单计算。

3、了解提高功率囚索的意义和-一般方法。

4、了解常用照明电路的有关知识。掌握白炽灯、荧光灯、两双联开关控制一盏灯的原理图和接线方

法。

5、r解三相交流电的特点，掌握三相四线制电源的线电压及相电压的关系。

6、掌握三相交流电路中对称三相负载分别作星型和三角形连接时的有关性质，并会进行简单计算。

重点：

1、运用相量图分析交流电路

2、三相交流电的特点；三相负载的连接方式：安全用电常识

难点：

1、正弦交流量之间的相位差、无功功率、功率因素

2、线电压和相电压关系的应用、线电流和相电流关系的应用

教学方法：

讲授法、讲练结合

§3-1正弦交流电

课前准备：手插发电机模型

一、交流电的概念

电压或电流的大小和方向都不随时间而变化的称为稳恒直流电。

电压或电流的大小和方向按正弦规律变化的称为正弦交流电。表达式为：u=U..sin（＜ot+0）；i=I.sin

（3t+0）。波形图如图所示：

二、交流电的产生

交流电可由交流发电机或振荡器产生。

（振荡器是一种能量转换装置一一将直流电能转换为具有一定频率的交流电能。其构成的电蹲叫振

荡电路。）

交流发电机产生的正弦交流电动势表达式为：e=E.sin3t

三、正弦交流电的周期、频率和角频率

1、周期（T）：电流电每重复变化一次所需的时间，单位是秒（s）o

2、频率（f）：交流电在Is内重复变化的次数称为频率，单位是赫兹（Hz）。周期和频率互为倒数，

即T=l/f或f=l/T,我国工频是50Hzo

3、角频率(3)：交流电每秒变化的电角度，单位是弧度/秒(rad/s)o

计算公式为3=2丸f=2n/T

四、正弦交流电的最大值、有效值

1、最大值：最大瞬时值，又称峰值或振幅。最大值用大写字母加下标m表示，如Em、Lm、Im。

2、有效值：使交流电和直流电加在同样阻值的电阻上，如果在相同的时间内产生的热量相等，就把

这一直流电的大小叫做相应交流电的有效值。有效值用大写字母表示，如E、U、10

3、有效值和最大值的关系：有效值=最大值/J2

举例应用：如下图所示的波形图中，试求T、f、3和T分别是多少？

五、正弦交流电的相位及相位差

1、相位：正弦量在任意时刻的电角度，也称相角，用(3t+0”)表示。初相是t=0时的相位。如

文流电u=311sin(314t+6U°)Y的相位是(314t+6U“)，初相是6U°。

2、相位差：两个同频率正弦量的相位之差，其值等于它们的初相之差。如u=U.sin(3t+0J

i=Lsin(3t+0J

相位差为。=(wt+Ou)-(wt+0,)=0-0,

两正弦量有相位差的前提：两者的角频率必须相等。

§3-2正弦交流电的相量图表示法

一、表示正弦交流电的方法

K解析式。例如u=U.sin(wt+0»)

2、波形图。例如图所示：

3、相量图。例如图所示：

二、相量图(矢量图)

1、旋转矢量及波形图E勺关系

2、应用相量图时注意以下几点

①同一和量图中，各正弦交流电的频率应相同。

②同•相量图中，相同单位的相量应按相同比例画出。

③一般取直角坐标轴的水平正方向为参考方向，逆时针转动的角度为正，反之为负。

④用相量表示正弦交流电后，它们的加、减运算可按平行四边形法则进行。

3、举例

试画出5=3J2sin(314+30°)V和34J2sin(314-6O°)V.的相量图，并用向量图表示小+业

§3-4三相交流电源

一、三相交流电的三个优点

1、三相发电机比体积相同的单和发电机输出的功率要大。

2、三相发电机的结构大比单相发电机更杂多少，而使用、维护都比较方便，运转时比单相发电机的

振动要小。

3、在同样条件下输送同样大的功率时，特别是在远距离输电时，三相输电比单相输电节约材料。

二、三相交流电动势的产生

由三相交流发电机产生。发电机结构示意图如课本图47所示，产生的三个对称正弦交流电动势分

别为:

eu=E„sin(wt)V：ev=E„sin(wt-120°)V：e»=E„sin(wt+120°)V

(针对性课堂练习：课本P108第2题)

波形图相量图

相序——三个交流电动势到达最大值(或零)的先后次序.

规定每相电动势的正方向是从线圈的末端指向始端，即电流从始端流出时为正，反之为负。

三、三相四线制

线电压：相线及相线之间的电压。

相电压：相线及中线之间的电压。

1｝饯=J3Utt

线电压总是超前于对应的相电压30。。

举例：已知某三相对称负载接在线电压为380V的三相电源中,其中RM=6Q,X加=8Q。试分别

计算该负载作星形连接和三角形连接时的相电流、线电流及有功功率。

第四章常用电器

本章教学要求：

1、r解常用照明灯具的结构、特点和工作过程，会新型节能电光源的安装使用。

2、会安装荧光灯等照明电路并能排除电路的简单故障。

3、理解单相变压器的基本结构、工作过程及计算。

4、了解单相变压器的外特性、损耗及效率。

5.了解特殊变压曙的基本结构、使用方法和用途。

6.了解常用抵押电器E勺种类、基本结构及用途，会根据工作场所合理选用。

重点：

安装荧光灯等照明电路并能排除电路的简单故障。

单相变压器的基本结构、工作过程及计算。

难点：

单相变压器的特性。

教学方法：

讲授法、讲练结合、启发法并辅以电路仿真软件。

组织教学：

查出勤，板书本次课重点、难点，通过PPT及电路仿真软;牛演示。

知识回顾：回顾初中部分电路欧姆定律以及串并联电路

导入新课：通过PPT介绍照明设备

§4-1照明灯具

目的及要求

1.1解常用照明灯具的结构、特点和工作过程，会新型节能电光源的安装使用。

2.认识照明电路的安装的程序、要领和工艺要求，学会安装照明电路。

3.初步学会用万用电表检验电路。

4.会安装荧光灯等照明电路并能排除电路的简单故障。

重点及难点

重点

1.照明电路的安装。

2.万用电表的使用。

难点

1.开关的安装。

2.用万用电表检验电路。

教学方法

讲授法，列举法,启发法并辅以电路仇真软件

教具

多媒体、仿真软件

小结

照明电路是电工知识中的基础点，它是我们对电路由简至繁学习以后复杂电路的一个重要开端。

布置作业

习题册

知识梳理

一、常用照明方式

1、一般照明一一无特殊要求，为整个被照场所而设置的照明。

2、局部照明一一局限干某一工作部位的照明。

3、混合照明一一由一段照明和局部照明共同组成的照明称混合照明

二、常用照明灯具

白炽灯、荧光灯、卤铐灯、高压汞灯、高压钠灯、节能灯等

三、荧光灯电路

1、荧光灯的组成：灯管、镇流器、启辉器、灯座灯架等组成。

2、荧光灯电路图：

3、工作原理：辉光放电一热电子发射一产生高压电一荧光灯点亮

四、双控白炽灯电路

§4-2变压器

目的及要求

1.了解变压器的构造及工作原理。

2.掌握理想变压器的电压、电流及匝数间关系。

3.掌握理想变压器工作规律并能运用解决实际问题。

重点及难点

重点

变压器工作原理及工作规律。

难点

1.通过凰3峨圈电流咫巾激间的关系。

2.通过运M1变^器工作规彳的勺公式来解龈

教学方法

讲授法，列举法，启发法，实物及实验演示。

教具

PPT,小型变压器模型。

小结

变压器是我们电气控制中重要的一环，是电能转换的一个基本电器，对它的学习中，既回顾了电磁

感应知识，也是我们学习电气控制的-个重要开端。

布置作业

习题册

知识梳理

一、变压器的作用

1、主要功能是改变交流电压的大小。

2、改变电流、变换阻抗等。

二、变压器的结构

1、主要组成部分：铁心和绕组

铁心：变压解的磁路通道，同时也是变压器的骨架。为了战小涡流和磁滞损耗，铁心通常由磁导率

较高又相互绝缘的薄硅钢片会合而成。

绕组：变压器的电路部分。由绝缘良好的漆包线或纱包线烧制而成。工作时及电源相连的绕组称为

一次绕组，及负载相连的线圈称为二次绕组。

2、变压器符号：

3、变压器分类：按绕组和铁心的安装位置不同，分为心式和壳式两种。（如课本图5-3所示）

三、变压甥工作原理

1、变压原理：

理想变压器一次、二次绕名野电怅:比泡绕组的匝数比.

2、变流原理：

!±=幺=必

变压器工作时，一次、/痴电I日加J/U/跟题数成反比。

3、变换阻抗原理：

如图把带负载的变压器看成是一个新的负载，并用R'L表示，则有

2

R'i=（N>/N2）RL（因为一♦"VRi；II/I2=N2/N>）

R'L是R在变压器•次侧中的交流等效电阻。

四、常用变压器

1、三相变压器：有三相干式变压器和三相油浸式变压器

2、电墀变压器:

3、且感蒲和钳形电流表

§4-3常用低压电器

目的及要求

1.掌握电器相关的基本概念。

2.掌握几种常用低压电器。

重点及难点

重点

1.各类低压电曙的的基本种类、基本结构、作用及用途。

2.各类低压电器的选用。

难点

各类低压电器的基本结构及特性

教学方法

讲授法,列举法,启发怯，实物演示或PPT演示。

教具

多媒体、常用电器类实物。

小结

常用低压电器是我们组成控制电路的重要一环，是我们学习控制电路的基础，通过对低压电器特性

的分析，我们能够方便地学习控制电路的基本特性。

布置作业

知识梳理

一、概述

电器

1、定义：电器对电能的生产、输送、分配及应用起着控制、调节、检测和保护的作用，在电刀输配

电系统和电力拖动自动控制系统中应用极为广泛。

2、学习掌握电器的原因：维电器、接触器等工业电器为基础的电气控制技术具有相当重要的地位；

掌握继电接触器控制技术也是学习和掌握PLC应用技术所必需的基础。

分类

按工作电压：高压、低压。

按动作原理：手动、自动。

按用途：控制、配电、主令、保护、执行。

二、接触器

结构和工作原理

1、结构：•般由电磁机构、触点、灭弧装置、释放弹簧机构、支架及底座等几部分组成。

2、工作原理：根据电磁原理T.作：当电磁线圈通电后，线圈电流产生磁场，使静铁心产生电磁吸力

吸引衔铁，并带动触点动作，使常闭触点断开，常开触点闭合，两者是联动的。当线圈断电时，电磁力消

失，衔铁在释放弹簧的作用下降放，使触点复原，即常开触点断开，常闭触点闭合。

分类及特点

1、交流接触器：交流接触器线圈通以交流电，主触点接通、切断交流主电路。

2、直流接触器：直流接触器线圈通以直流电流，主触点接通、切断直流主电路。

主要技术参数：线圈电压、主触点额定电流、主触点额定以压、辅助触点额定电流、辅助触点对数、

接触器极数以及接触器的机械寿命和电寿命等。

选择原则：

1、接触器的使用类别应及负载性质相一致，控制交流负载应选用交流接触器，控制直流负载则选用

直流接触器。

2、主触点的额定工作电压应大于或等于负载电路的电压。

3、主触点的额定工作电流应大于或等于负载电路的电流。

4、接触器主触点的额完工作电流是在规定条件下（额定工作电压、使用类别、操作频率等）能够正

常工作的电流值，当实际使用条件不同时，这个电流值也将随之改变。

5、吸引线圈的额定电压应及控制回路电压相一致，接触器在线圈额定电压85%及以上时应能可靠

地吸合。

6、主触点和辅助触点的数量应能满足控制系统的需要。

三.继电器

继电器特性及其分类

1、原理.：主要用于控制及保护电路中作信号转换用。具有输入电路（乂称感应元件）和输出电路（乂

称执行元件），当感应元件中的输入量（如电流、电床、温度、压力等）变化到某一定值时继电器动作，执

行元件便接通和断开控制回路。

2、分类：常用的有电流继电器、电压继电器、中间继电器、时间继电器、热继电器以及温度、压力、

计数、频率继电器等等。

3、特性：继电特性曲线。

4、参数：返回系数、吸合时间、释放时间。

电压、电流继电器

过电流继电器、欠电流继电器、过电压继电器、欠电压继电器。

中间继电器及固态继电器

1、中间继电器：当电压或电流继电器触点容量不够时，可借助中间继电器来控制，用中间继电器作

为执行元件，这时中间继电器被当作一级放大器用；当其他继电器或接触器触点数量不够时，可利月中间

继电器来切换多条控制电路。

2、固态继电器：由固体半导体元件组成的无触点开关器件；4端有源器件；

时间继电器

1、原理：感应元件接受外界信号后，经过设定的延时时间才使执行部分动作的继电器。

2、按延时方式分类：通电延时型、断电延时型和带瞬动触点的通电（或断电）延时型继电器。

3、按工作原理分类：空气阻尼式、电动式和电子式等。

4、触点类型：常开延时闭合触点、常闭延时断开触点、常开延时断开触点和常闭延时闭合触点4

类。

热维电器

1、定义：专门用来对连续运行的电动机进行过载及断相保护，以防止电动机过热而烧毁的保护电器。

2、组成：双金属片、加热元件、动作机构、触点系统、整定调整装置及手动复位装置等组成。

3、原理

4、参数：热继电器额定电流、和数、热元件额定电流、整定电流及调节范围等。

速度继电器

1、作用：用于转速的检测，常用在三相交流异步电动机反接制动转速过零时，自动切除反相序电源。

2、组成：转子、圆环（笼型空心绕组）和触点三部分组成。

3、原理

四.熔断器

作用：供电电路和电气设备的短路保护。

组成：由熔体和安装熔体的外壳两部分组成。

原理：通过熔断器的电流超过一定数值并经过一定的时间后，电流在熔体上产生的热量使熔体某处

熔化而切断电路，从而保护了电路和设备。

特性：保护特性曲线

选择

五、低压隔离器

作用：在电源切除后，将电路及电源明显地隔开，以保障睑修人员的安全。

类型：低压刀开关、熔断器式刀开关和组合开关三种。

六、低压断路器

作用：用来分配电能，不频繁地起动异步电动机，对电源电路及电动机等实行保护。功能相当于熔

断器式断路器及过电流、欠电压、热继电器等的组合。

组成：主要由触点和火弧装置、各种可供选择的脱扣器及现!作机构、自由脱扣机构三部分组成。

参数：额定工作电压、壳架额定电流等级、极数、脱扣器类型及额定电流、短路分断能力等。

七、主令电器

概述

1、定义：用来发布命令、改变控制系统工作状态的电器。

2、类型：按钮、行程开关、万能转换开关、主令控制器、脚踏开关等。

按钮

1、结构组成：常团触点、常开触点、桥式触点、弹黄、按钮帽。

2、颜色规定

3、结构型式

行程开关

1、作用：用于检测工作机械的位置，发出命令以控制其运动方向或行程长短。

2、分类:

按外壳防护形式：开启式、防护式及防尘式：

按动作速度：瞬动和慢动（蠕动）：

按复位方式：自动复位和非自动复位：

按接线方式：螺钉式、焊接式及插入式；

按操作形式：直杆式（柱塞式）、直杆滚轮式（滚轮柱塞式）、转臂式、方向式、叉式、铁链杠杆式

等：

按用途：一般用途行程开关、起重设备用行程开关及微动开关等。

接近开关

1、原理：非接触式的检测装置，当运动着的物体接近它到•定距离时，它就能发出信号，从而进行

相应的操作。

2、分类：高频振荡型、霍尔效应型、电容型、超声波型等。

3、参数：动作距离、重复精度、操作频率及复位行程等。

光电开关

1、原理：通过光的发射和接收实现非接触式位置检测装置。

2、分类：对射式和反射式。

凸轮控制器

1、作用：用于起重设备和其他电力拖动装置，以控制电动机的起动、正反转、调速和制动。

2、结构组成：主要由手柄、定位机构、转轴、凸轮和触点组成。

3、原理：转动手柄时，转轴带动凸轮一起转动，转到某一位置时，凸轮顶动滚子，克服弹簧压力使

动触点顺时针方向转动，脱离静触点而分断电路。在转轴上叠装不同形状的凸轮，可以使若干个触点组按

规定的顺序接通或分断。

主令控制器

1、作用：由主令控制器的触点来控制接触器，再由接触器来控制电动机。

2、结构组成：及凸轮控制器相似，及控制屏相配合。

万能转换开关

1、作用及原理：由多组相同结构的触点组件登装而成的多回路控制电器，借助于不同形状的凸轮使

其触点按一定的次序接通和分断，它能转换多种和多数量的电气控制电路。

2、转换开关定位特征

3、转换开关接线图

第五章电动机及其基本控制

本章教学要求：

1、了解变压器的基本结构。

2、掌握变压器的电压变换、电流变换和阻抗变换的关系。

3、了解几种常用变压器的结构特点及其应用。

4、/解三和笼型异步电动机的基本结构和工作原理。

6、熟悉二相笼型异步电动机铭牌数据的意义.

重点：

变压器原理；三相笼型异步电动机的基本结构和铭牌。

难点：

三相笼型异步电动机的工作原理

教学方法：

讲授法、实物和实验演示、讲练结合

§5-1三相异步电动机

课前准备：电动机模型

一、三相笼型异步电动机的结构

1、定子：电动机静止部分，包括机座、定子铁心和定子绕组。产生旋转磁场。

2、转子：电动机的旋转部分，包括转轴、转子铁心和转子绕组。产生电磁转矩。

结构示意图如课本图5T6

二、三相笼型异步电动机的工作原理

1、工作原理：

电磁感应原理（导体切割磁力线运动产牛.感应电动势，通电导体在磁场中受到电磁力的作用而偏转）

2、三相异步电动机的极数和转速：

异步电动机的转速n必定小「旋转磁场

转速（又称同步转速），旋转磁场转

速及电动机的转速之差称为转差。

转差一一旋转磁场转速及电动机转速之差。

转差率一一转差及旋转磁场转速之比。

三、三相异步电动机铭牌识读及维护

1、铭牌识读

型号：Y-112M-4是指国产Y系列异步电动机,机座中心高度112mm，中机座（M中机座，L长机座,

S短机座），磁极数为4极。

绝缘等级：按绝缘材料允许最高温度划分。见下表：

绝缘等级EBFHC

最高工作温度（℃）120130155180大于180

防护等级：IP后两位数字，第一为表示防固异物的等级，第二位表示防水等级。

工作制：S1表示连续工作制（S2表示短时运行工作制，S3表示断续运行工作制）

噪声等级：LM82dB表示噪声等级为82dB

2、三相异步电动机的选用原则

根据负载大小选择电动机的功率；根据负载转速选择电动机的转速。

3、电动机起动前的检查

①检查电动机铭牌所标电压、频率是否及使用的电源电压、频率相等，接法及铭牌所标是否相符。

②新电动机或长期不用的电动机,使用前应用兆欧表检查各相绕组间及各相绕组对地的绝缘电阻（正

常值都应为无穷大）。

4、电动机运行中的巡查监视

①电压监视电源电压及额定电压的偏差不应超过±5峪三相电压不平衡度不应超过L5机

②电流监视用钳形表测量电动机的电流，对较大的电动机还要经常观察运行中电流是否三相平衡

或超过允许值。

③机组转动监视检查皮带连接处是否良好，皮带松紧是否合适，机组转动是否灵活，行无卡位、

窜动及不正常的现象。

④温度监视用手触及外壳，看电动机是否过热烫手，如发现过热，可在电动机外壳上滴几滴水，

如果水急剧汽化，说明电动和皿著过热。

⑤响声、气味监视检查响声是否正常，电动机是否有焦臭气味。

第六章常用半导体器件

本章教学要求：

1、了解基本的焊接技术，会用电烙铁焊接常用的电子元器件

2、了解低频信号发生器的使用。

3、掌握示波器的使用，会正确观测电路的波形。

4、了解二极管单向导电性、伏安特性、主要参数，会用万用表判别二极管的管脚极性。

5.理解三极管的基本构造、电流放大作用、伏安特性和主要参数。

6.会用万用表判别三极管的管脚及管脚极性。

7.了解单向晶闸管的结构和工作特性、主要参数。

8.会用万用表判别单向晶闸管的管脚极性。

重点：

1.示波器的使用及观测。

2.万用表的使用及观测。

3.二极管的单向导通特性及伏安关系；三极管的电流放大关系。

难点:

1.PN结的形成：三极管的电流放大原理。

教学方法：

讲授法、讲练结合、启发式

§1-1半导体的基本知识

目的及要求

1.了解半导体的导电本质，

2.理解.V.型半导体和P型半导体的概念

3.掌握AV结的单向导电性

重点及难点

重点

LN型半导体和户型半导体

2.小，结的单向导电性

难点

1.半导体的导电本质

2.PN结的形成

教学方法

讲授法,列举法,启发法

教具

二极管，三角尺

小结

半导体中截流子有扩散运动和潦移运动两种运动方式。载流子在电场作用下的定向运动称为漂移运动。在半导体中,

如果我流子浓度分布不均匀，因为浓度差，载流子将会从浓度高的区域向浓度低的区域运动，这种运动称为扩散运动。

多数载流子因浓度上的差异而形成的运动称为扩散运动

/W结的单向导电性是指PY结外加正向电压时处于导通状态，外加反向电压时处于截止状态。

布置作业

1.什么叫*型半导体和尸型半导体

知识梳理

自然界中的物质，按其导电能力可分为三大类：导体、半导体和绝缘体。

半导体的特点：

①热敏性

②光敏性

③掺杂性

导体和绝税体的导电原理：了解筒介。

一、半导体的导电特性

半导体:导电性能介于导体和绝缘体之间的物质，如硅（Si）、错（Ga）。硅和错是4价元素，原r-的最外层轨道上有4

个价电子。

1.热激发产生自由电子和空穴

每个原子周围有四个相邻的原子，原子之间通过共价键紧密结合在一起。两个相邻原子共用一对电子。室温下，由

于热运动少数价电子挣脱共价键的束缚成为自由电子，同时在共价键中留下一个空位这个空位称为空宜。失去价电『的原广

成为正离了，就好象空穴带正电荷一样。

在电子技术中，将空穴看成带正电荷的载流子。

2.空穴的运动（及自由电子的运动不同）

有了空穴，邻近共价键中的价目子很容易过来填补这个空穴，这样空穴便转移到邻近共价键中。新的空穴又会被邻

近的价电子填补。带负电荷的价电子依次填补空穴的运动，从效果上看，相当于带正电荷的空穴作相反方向的运动。

3.结论

（1）半导体中存在两种载流子，一种是带负电的自由电子，另一种是带正电的空穴，它们都可以运载电荷形成

电流。

<2）本征半导体中，自由电子和空穴相伴产生，数目相同。

<3）一定温度下，本征半导体中电子空穴对的产生及夏合相对平衡，电子空穴对的数目相对稳定。

（4）温度升高，激发的电子空穴对数目增加，半导体的导电能力增强。

空穴的出现是半导体导电区别导体导电的一个主要特征.

二、N型半导体和P型半导体

本征半导体

完全纯净的、结构完整的半导体材料称为本征半导体。

杂质半导体

在本征半导体中加入微量余质，可使其导电性能显著改变。根据掺入杂质的性质不同，杂质半导体分为两类：

电子型（N型）半导体和空穴型（，型）半导体。

1.〃型半导体

在硅（或错）半导体晶体中，掺入微量的五价元素，如磷（户）、ff|iUs）等，则构成/V,型半导体。

在纯净半导体硅或钠中掺入磷、础等5价元素，由于这类元素的原子最外层有5个价电子，故在构成的共价键结构

中，由于存在多余的价电子而产生大量自由电子，这种半导体主要靠自由电子导电，称为电子半导体或N型半导体，其中自

由电子为多数载流子，热激发形成的空穴为少数载流子。

2.尸型半导体

在硅（或错）半导体晶体中，掺入微量的三价元素，如硼（8）、纲（I而等，则构成夕型半导体.

在纯净半导体硅或楮中掺入硼、铝等3价元素，由于这类元素的原子最外层只有3个价电子，故在构成的共价键结

构中，由于缺少价电子而形成大量空穴，这类掺杂后的半导体其导电作用主要竟空穴运动，称为空穴半导体或P型半导体，

其中空穴为多数载流子，热激发形成的自由电子是少数载流子。

三、PN结及其单向导电性

1.PN结的形成

半导体中载流子有扩散运动和漂移运动两种运动方式。载流子在电场作用下的定向运动称为避运动在半导体中，

如果我流r浓度分布不均匀，因为浓度差，载流r将会从浓度高的区域向浓度低的区域运动，这种运动称为扩散运动.

多数载流f因浓度上的差异而形成的运动称为扩散运动，如图1.6所示。

图1.7网结的形成（1）

由于空穴和自由电子均是带电的粒子，所以扩散的结果使Q区和广区原来的电中性被破坏，在交界面的两侧形成一

个不能移动的带异性电荷的离子层，称此离子层为空间电荷区，这就是所谓的/W结，如图1.7所示。在空间电荷区，多数

载流子已经扩散到对方并复合掉了，或者说消耗尽了，因此乂称空间电荷区为耗尽层。

空间电荷区出现后，因为正负电荷的作用，将产生一个从4区指向P区的内电场。内电场的方向，会对多数载流子

的扩散运动起阻碍作用。同时，内电场则可推动少数载流子（户区的自由电子和4区的空穴）越过空间电荷区，进入对方。

少数我流上在内电场作用下有规则的运动称为漂移运动。漂移运动和扩散运动的方向相反。无外加电场时，通过用,结的扩

散电流等于漂移电流，/W结中无电流流过，/W结的宽度保持•定而处于稳定状态。

图1.8结的形成（2）

2.刚结的单向导电性

如果在月V结两端加上不同极性的电压，月V’结会呈现出不同的导电性能。

（1）PN结外加正向电压

2V结P端接高电位，，V端接低电位，称外结外加正向电压，又称网结正向偏置，简称为止偏，

图1.9月V结外加正向电压

（2）结外加反向电压

QV.结〃端接低电位，*端接高电位，称QV.结外加反向电压，又称斜结反向偏置，简称为反偏，

图1.20/W结外加反向电压

小姑：月V结的单向导电性是指M结外加正向电压时处于导通状态，外加反向电压时处于截止状态.

§1-2半导体二极管

目的及要求

1.了解半导体二极管的结构

2.掌握半导体二极管的符号

3.理解半导体二极管的伏安特性

4.知道二极管的主要参数

重点及难点

重点

1.二极管的符号

2.二极管的伏安特性

难点

二极管的伏安特性

教学方法

讲授法,列举法,启发法

教具

二极管,三角尺

小结

外加正向电压较小时，外电场不足以克服内电场对多子扩散的阻力，PN结仍处于截止状态。

正向电压大于死区电压后，正向电流随着正向电压增大迅速上升。通常死区电压硅管约为0