1,電工基礎知識
2, 如何看懂電路圖
3, 中級電工鑒定復習試題
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一 .電工基礎知識
1. 直流電路
電路
電路的定義: 就是電流通過的途徑
電路的組成: 電路由電源、負載、導線、開關組成
內電路: 負載、導線、開關
外電路: 電源內部的一段電路
負載: 所有電器
電源: 能將其它形式的能量轉換成電能的設備
基本物理量
1.2.1 電流
1.2.1.1 電流的形成: 導體中的自由電子在電場力的作用下作有規(guī)則的定
向運動就形成電流.
1.2.1.2 電流具備的條件: 一是有電位差,二是電路一定要閉合.
1.2.1.3 電流強度: 電流的大小用電流強度來表示,基數(shù)值等于單位時間內
通過導體截面的電荷量,計算公式為
其中Q為電荷量(庫侖); t為時間(秒/s); I為電流強度
1.2.1.4 電流強度的單位是 “安”,用字母 “A”表示.常用單位有: 千安(KA)、安(A)、毫安(mA) 、微安(uA)
1KA = 103A 1A = 103mA 1mA = 103uA
1.2.1.5 直流電流(恒定電流)的大小和方向不隨時間的變化而變化,用大寫字母 “I”表示,簡稱直流電.
1.2.2 電壓
1.2.2.1 電壓的形成: 物體帶電后具有一定的電位,在電路中任意兩點之間的
電位差,稱為該兩點的電壓.
1.2.2.2 電壓的方向: 一是高電位指向低電位; 二是電位隨參考點不同而改
變.
1.2.2.3 電壓的單位是 “伏特”,用字母 “U”表示.常用單位有: 千伏(KV) 、
伏(V)、毫伏(mV) 、微伏(uV)
1KV = 103V 1V = 103 mV 1mV = 103 uV
1.2.3 電動勢
1.2.3.1 電動勢的定義: 一個電源能夠使電流持續(xù)不斷沿電路流動,就是因為
它能使電路兩端維持一定的
電位差.這種電路兩端產生和維持電位差的能力就叫電源電動勢.
1.2.3.2 電動勢的單位是 “伏”,用字母 “E”表示.計算公式為
(該公式表明電源將其它形式的能轉化成電能的能力)其中A為外力
所作的功,Q為電荷量,E為電動勢.
1.2.3.3 電源內電動勢的方向: 由低電位移向高電位
1.2.4 電阻
1.2.4.1 電阻的定義: 自由電子在物體中移動受到其它電子的阻礙,對于這種
導電所表現(xiàn)的能力就叫電阻.
1.2.4.2 電阻的單位是 “歐姆”,用字母 “R”表示.
1.2.4.3 電阻的計算方式為:
其中l(wèi)為導體長度,s為截面積,ρ為材料電阻率
銅ρ=0.017鋁ρ=0.028
歐姆定律
1.3.1 歐姆定律是表示電壓、電流、電阻三者關系的基本定律.
1.3.2 部分電路歐姆定律: 電路中通過電阻的電流,與電阻兩端所加的電壓
成正比,與電阻成反比,稱為部分歐姆定律.計算公式為
U = IR
1.3.3 全電路歐姆定律: 在閉合電路中(包括電源),電路中的電流與電源的電動勢成正比,與電路中負載電阻及電源內阻之和成反比,稱全電路歐姆定律.計算公式為
其中R為外電阻,r0為內電阻,E為電動勢
電路的連接(串連、并連、混連)
1.4.1 串聯(lián)電路
1.4.1.1 電阻串聯(lián)將電阻首尾依次相連,但電流只有一條通路的連接方法.
1.4.1.2 電路串聯(lián)的特點為電流與總電流相等,即I = I1 = I2 = I3…
總電壓等于各電阻上電壓之和,即 U = U1 + U2 + U3…
總電阻等于負載電阻之和,即 R = R1 + R2 + R3…
各電阻上電壓降之比等于其電阻比,即 , , …
1.4.1.3 電源串聯(lián): 將前一個電源的負極和后一個電源的正極依次連接起來.
特點: 可以獲得較大的電壓與電源.計算公式為
E = E1 + E2 + E3 +…+ En
r0 = r01 + r02 + r03 +…+ r0n
1.4.2 并聯(lián)電路
1.4.2.1 電阻的并聯(lián): 將電路中若干個電阻并列連接起來的接法,稱為電阻并聯(lián).
1.4.2.2 并聯(lián)電路的特點: 各電阻兩端的電壓均相等,即U1 = U2 = U3 = … = Un; 電路的總電流等于電路中各支路電流之總和,即I = I1 + I2 + I3 + … + In; 電路總電阻R的倒數(shù)等于各支路電阻倒數(shù)之和,即 .并聯(lián)負載愈多,總電阻愈小,供應電流愈大,負荷愈重.
1.4.2.3 通過各支路的電流與各自電阻成反比,即
1.4.2.4 電源的并聯(lián):把所有電源的正極連接起來作為電源的正極,把所有電源的負極連接起來作為電源的負極,然后接到電路中,稱為電源并聯(lián).
1.4.2.5 并聯(lián)電源的條件:一是電源的電勢相等;二是每個電源的內電阻相同.
1.4.2.6 并聯(lián)電源的特點:能獲得較大的電流,即外電路的電流等于流過各電源的電流之和.
1.4.3 混聯(lián)電路
1.4.3.1 定義: 電路中即有元件的串聯(lián)又有元件的并聯(lián)稱為混聯(lián)電路
1.4.3.2 混聯(lián)電路的計算: 先求出各元件串聯(lián)和并聯(lián)的電阻值,再計算電路的點電阻值;由電路總電阻值和電路的端電壓,根據(jù)歐姆定律計算出電路的總電流;根據(jù)元件串聯(lián)的分壓關系和元件并聯(lián)的分流關系,逐步推算出各部分的電流和電壓.
電功和電功率
電功
電流所作的功叫做電功,用符號 “A”表示.電功的大小與電路中的電流、電壓及通電時間成正比,計算公式為 A = UIT =I2RT
電功及電能量的單位名稱是焦耳,用符號 “J”表示;也稱千瓦/時,用符號 “KWH”表示. 1KWH=3.6MJ
電功率
電流在單位時間內所作的功叫電功率,用符號 “P”表示.計算公式為
電功率單位名稱為 “瓦”或 “千瓦”,用符號 “W”或 “KW”表示;也可稱 “馬力.
1馬力=736W 1KW = 1.36馬力
電流的熱效應、短路
電流的熱效應
定義: 電流通過導體時,由于自由電子的碰撞,電能不斷的轉變?yōu)闊崮?這種電流通過導體時會發(fā)生熱的現(xiàn)象,稱為電流的熱效應.
電與熱的轉化關系其計算公式為
其中Q為導體產生的熱量,W為消耗的電能.
短路
定義: 電源通向負載的兩根導線,不以過負載而相互直接接通.該現(xiàn)象稱之為短路.
短路分析: 電阻(R) 變小,電流(I)加大,用公式表示為
短路的危害: 溫度升高,燒毀設備,發(fā)生火災;產生很大的動力,燒毀電源,電網破裂.
保護措施: 安裝自動開關;安裝熔斷器.
2. 交流電路;
單相交流電路
定義: 所謂交流電即指其電動勢、電壓及電流的大小和方向都隨時間按一定規(guī)律作周期性的變化,又叫正磁交流電.
單相交流電的產生: 線圈在磁場中運動旋轉,旋轉方向切割磁力線,產生感應電動勢.
單相交流發(fā)電機: 只有一個線圈在磁場中運動旋轉,電路里只能產生一個交變電動勢,叫單相交流發(fā)電機.由單相交流發(fā)電機發(fā)出的電簡稱為單相交流電.
交流電與直流電的比較: 輸送方便、使用安全,價格便宜。
交流電的基本物理量
瞬時值與最大值
電動勢、電流、電壓每瞬時的值稱為瞬時值.符號分別是: 電動勢 “E”,電壓 “U”,電流 “I”.
瞬時值中最大值,叫做交流電動最大值.也叫振幅.符號分別是: Em, Im, Um.
周期、頻率和角頻率
周期: 交流電每交變一次(或一周)所需時間.用符號 “T”表示;單位為 “秒”,用字母 “s”表示; T = 0.02s
I
0 t T = 0.02s(China 中國)
頻率: 交流電每秒交變的次數(shù)或周期叫做頻率.用符號 “f”表示,單位是Hz.
50Hz(China 中國)
角頻率: 單位時間內的變化角度,用 “rad/s”(每秒的角度)表示,單位為 ”ω”.
相位、初相位、相位差
相位:兩個正弦電動勢的最大值是不是在同一時間出現(xiàn)就叫相位,也可稱相角.
初相位:不同的相位對應不同的瞬時值,也叫初相角.
相位差:在任一瞬時,兩個同頻率正弦交流電的相位之差叫相位差.
有效值:正弦交流電的大小和方向隨時在變.用與熱效應相等的直流電流值來表示交流電流的大小.這個值就叫做交流電的有效值.
純電阻電路:負載的電路,其電感和電容略去不計稱為純電阻電路.
純電感電路:由電感組成的電路稱為純電感電路.
純電容電路:將電容器接在交流電源上組成的電路并略去電路中的一切電阻和電感.這種電路稱為純電容電路.
三相交流電路
三相交流電的定義:在磁場里有三個互成角度的線圈同時轉動,電路里就產生三個交變電動勢.這樣的發(fā)電機叫三相交流發(fā)電機,發(fā)出的電叫三相交流電.每一單相稱為一相.
三相交流電的特點
轉速相同,電動勢相同;
線圈形狀、匝數(shù)均相同,電動勢的最大值(有效值)相等;
三個電動勢之間互存相位差;eA、eB、eC為三相對稱電動勢.計算公式為:
eA = EmSinnt
eB = EmSin(wt-1200)
eC = EmSin(wt-2400)
電源的連接(在實際連接中)
星形連接 "Y"
A A 相電壓:每個線圈兩端的電壓.相電
壓為220V
UA 0 線電壓:兩條相線之間的電壓.線電
壓為380V
B 相電壓與線電壓的關系如下:
C UB B U線 = 相;U相 = 220V;
U線 = 380V
UC C 相電流:流過每一相線圈的電流.
用I相表示
(三相四線輸出) 線電流:流過端成的電流.用I線表
示.
相電流等于線電流.
三角形連接 "Δ"
A B I線 = 相;U線 = U相
C
(三線三相輸出)
示例:有一三相發(fā)電機,其每相電動勢為127V,分別求出三相繞組作星形連接和三角形連接時的線電壓和相電壓
解:作星形連接時,UY相 = 127V, UY線 = 相 = 127V x
作三角形連接時,U = 127V
三相電路的功率計算
單相有功功率:P = IU (純電阻電路)
功率因數(shù):衡量電器設備效率高低的一個系數(shù).用Cosø表示.
對于純電阻電路,Cosø = 1
對于非純電阻電路,Cosø < 1
單相有功功率的計算公式為(將公式一般化) P = IUCosø
三相有功功率:不論 “Y”或"Δ"接法,總的功率等于各相功率之和
三相總功率計算公式為 P = IAUACosø + IBUBCosø + ICUCCos = 3
對于“Y”接法, 因U線 = I線 =I相,則P =3 x I相 x = I線U線Cosø
對于“Δ”接法,因因I線 = U線 =U相,則P =3 x U線 x = I線U線Cosø
示例一:某單相電焊機,用鉗表測出電流為7.5A,用萬能表測出電壓為380V,設有功系數(shù)為0.5,求有功功率.
解:根據(jù)公式P = IUCosø,已知I= 7.5A,U = 380V,
Cosø= 0.5
則 P = IUCosø = 7.5 x 380 x 0.5 = 1425W
示例二:某單相電焊機,額定耗電量為2.5KW,額定電壓為380V, Cosø為0.6,求額定電流.
解:根據(jù)公式P = IUCosø,
則I= ≈11.0A
3. 電磁和電磁感應;
磁的基本知識
任一磁鐵均有兩個磁極,即N極(北極)和S極(南極).同性磁極相斥,異性磁極相吸.
磁場: 受到磁性影響的區(qū)域,顯示出穿越區(qū)域的電荷或置于該區(qū)域中的磁極會受到機械力的作用;也可稱磁鐵能吸鐵的空間,稱為磁場.
磁材料: 硬磁材料—永久磁鐵;軟磁材料—電機和電磁鐵的鐵芯.
電流的磁效應
定義: 載流導體周圍存在著磁場,即電流產生磁場(電能生磁)稱電流的磁效應.
磁效應的作用: 能夠容易的控制磁場的產生和消失,電動機和測量磁電式儀表的工作原理就是磁效應的作用.
通電導線(或線圈)周圍磁場(磁力線)的方向判別,可用右手定則來判斷:
通電直導線磁場方向的判斷方法: 用右手握住導線,大拇指指向電流方向,則其余四指所指的方向就是磁場的方向.
線圈磁場方向的判斷方法: 將右手大拇指伸直,其余四指沿著電流方向圍繞線圈,則大拇指所指的方向就是磁場方向.
通電導線在磁場中受力的方向,用電動機左手定則確定: 伸出左手使掌心迎著磁力線,即磁力線透直穿過掌心,伸直的四指與導線中的電流方向一致,則與四指成直角的大拇指所指方向就是導線受力的方向.
電磁感應
感應電動勢的產生: 當導體與磁線之間有相對切割運動時,這個導體就有電動勢產生.
磁場的磁通變化時,回路中就有電勢產生,以上現(xiàn)象稱為電磁感應現(xiàn)象.由電磁感應現(xiàn)象產生的電動勢叫感應電動勢.由感應電動勢產生的電流叫感應電流.
自感: 由于線圈(或回路)本身電流的變化而引起線圈(回路)內產生電磁感應的現(xiàn)象,叫自感現(xiàn)象.由自感現(xiàn)象而產生的感應電動勢叫做自感電動勢.
互感: 在同一導體內設有兩組線圈,電流通過一組線圈時,線圈內產生
磁通并穿越線圈,而另一組則能產生感應電動勢.這種現(xiàn)象叫做互感
二 常用電工儀表和測試的認識及應用
1. 電工儀表的基本原理
磁電式儀表用符號 ‘∩’表示.其工作原理為:可動線圈通電時,線圈和永久磁鐵的磁場磁場相互作用的結果產生電磁力,從而形成轉動力矩,使指針偏轉.
電磁式儀表用符號 ‘ ‘表示,分為吸引型和排斥型兩種.
吸引型電磁式儀表工作原理:線圈通電后,鐵片被磁化,無論在那種情況下都能使時鐘順時方向轉動.
排斥型電磁式儀表工作原理:線圈通電后,動定鐵片被磁化, 動定鐵片的同極相對,互相排斥,使動鐵片轉動.
電動式儀表用符號 ‘ ‘表示. 其工作原理為:固定線圈產生磁場,可動線圈有電流通過時受到安培力作用,使指針順時針轉動.
2. 常用的測量儀表
電工測量項目:電流、電壓、電阻、電功率、電能、頻率、功率因素等.
電流表和電壓表
電流測量
電流測量的條件:電流表須與被測電路串聯(lián);電流流量不超過量程.
電流測量的方法:
a圖 電流表直接接入式
UE 負載 適用:交直流小電流測量
A
b圖 直流電流表與分流器接入
UE A R不 適用:擴大儀表量程
RfL的確定:1. 測出R表;2.定出量程范圍
例:假定A表的量程為A1(1A,1m)
解:因U表=RfL,則A1 x R表 = (A2 – A1) x RfL
1 x 0.1 = (10 – 1) x RfL
即RfL = = m
c圖 交流電流表通過電流互感器接入
R 適用:交流大電流測量
A
互感器的選用:
1) 選用穿互感器的匝數(shù)必須滿足母線電流,小于允許電流;
2) 購買配套儀表:例如選用1匝150/5,則選用150/5儀表
電壓測量
電壓測量條件:電壓表必須與被測電流并聯(lián),電壓值不得超出量程.
電壓測量方法:
a圖 直接接入法
R 適用:交直流低壓測量
V
b圖 通過附加電阻加入
R 適用:擴大儀表量程,一般不超過2000V
V
c圖
通過電流互感器接入
V 適用:交流高電壓測量
R
電功率測量
功率表的選用:功率表大都采用電動式.因為要反映電壓、電流要素,要使實際電壓小于電壓線圈耐壓,實際電流小于電流線圈額定電流.
接線守則:符號 ‘*’,端接電源.電流端鈕與電路串聯(lián),電壓端鈕與電路并聯(lián).
接線圖:
I2 *
A B
I1 * A1 a R
R 負載
單相功率及三相功率測量接線:
a圖 *W
A * 測量出ZA的功率
R ZA
B ZC ZB
C
* W1 測出三相的ZA、ZB、ZC用電總功率
b圖 * P總 = P1 + P2
適用于三相三線制 ZA
UAC R UAC *W2
ZB ZC
UBC
c圖 *W1
A *
* W2 ZA 三相總功率:
B R * * W3 ZB P總 = P1 + P2 + P3
C * ZC 適用于三相三線、
R R 三相四線制
N
注: 直流電P=UI,交流電P=UICosø
電能有單相與三相兩種電能測量。
單相電度表的結構大都屬于感應式,原理為:電壓線圈與電流線圈產一的磁通分別穿過鋁盤,鋁盤產生感應渦流,渦流與磁通互相作用,產生一個轉動力矩MP
接線方式:(三相四線直接式)
A
B
C 負載
N
常用測量儀表的使用(萬能表、鉗形表、兆歐表)
萬用表的使用
萬用表的外形及結構:萬用表由表頭、測量線路、轉換開關、面板及表殼組成.
萬用表常用符號說明:
V:直流電壓(DCV) Ω:電阻,歐姆
V:交流電壓(ACV) K:1000
㎂、㎃:直流電流 ∞:無窮大
萬用表的技術數(shù)據(jù)
各數(shù)據(jù)說明—A:1.5直流準確度;B:2.5交流準確度;C: 2KV表示2KV耐壓試驗;D:45-1000Hz交流頻率的范圍;E:直20000Ω/V – 交5000Ω/V表示靈敏度.
萬用表的使用
使用前的準備工作:
檢查表筆的安裝,紅筆裝 ‘+’字孔,黑筆裝 ‘-‘字孔;如果有較大的電流、電壓的測量時接成孔,一般黑筆不動,紅筆裝入對角接線孔;
機械調零旋鈕,測量前調零作用;
電調零,測電阻時調零用.如果不能調零,就表示萬用表內電池即將耗盡,應將電池更換;
電阻的測量,選量程 X1、X10、X100、X1K、X10K、X100K;
短接兩表筆調零;
把表筆接于兩測電阻兩端;
讀數(shù):電阻值二刻度數(shù)值 X 倍率;
測量電流、電壓
根據(jù)被測對象,將轉換開關旋至所需位置;
電壓測量用并聯(lián)接入方式,電流測量用串聯(lián)接入方式;
測直流時紅筆接 ‘+’,黑筆接 ‘-‘;
讀數(shù):實際數(shù)值二刻度數(shù)值 X .例如量程為500V,刻度數(shù)值為200V,則實際數(shù)值=200 X .=400V
注意事項
萬用表用完后應將轉換開關打在交流電壓檔或將其打在標有 ‘OFF”的位置上,以免下次用時將表針打壞或將表燒壞.
萬用表的電池應根據(jù)使用頻率的多少及時檢查,以免沒電后電液流出出腐蝕電極或元件,導致萬用表損壞.應將電池取出保管.
鉗形表的使用
鉗形表的構造:可看成電流互感器與電流表合二為一的儀表.
測量方法:選用適當?shù)牧砍?把導線放入鉗口,讀出讀數(shù);當被測電流太小時,可把導線多繞鉗口幾圈進行測量;電流值必須用下式讀出,即電流值=
注意事項
測量前不知道電流的大小,必須選用最大量程測試;
測量時只能放入一條導線時,不能多線同時測量;防止觸電或短路事故.
兆歐表的使用
兆歐表應接電氣設備的電壓等級選用,不要使用測量范圍過多地起出被測絕緣的數(shù)值,以保證讀數(shù)準確.特別注意,不要用輸出電壓太高的兆歐表測低壓電氣設備,否則就有把設備絕緣擊穿的危險.
兆歐表上有三個接線柱, ‘淺’接線柱 ‘L’在測量時與被測物和大地絕緣的導體部分相接; ‘地’接線柱與被測物外殼或其它部分相接;第三接線柱 ‘保護(G)’或者 ‘屏’,只有被測物表面漏電很嚴重的情況下使用.
在測量前就將被測物斷電并放電,而兆歐表應作一次開路和短路的試驗,旋到額定轉速時,指針應指到∞,短接 ‘淺’路和 ‘接地’兩極,指針應指到0.
使用兆歐表時,應注意遠離大電流的導體和有外磁場的場合,同時放平勿搖動兆歐表本身,以免影響讀數(shù).
搖動手柄,應將轉速保持在規(guī)定的范圍內,一般每分鐘120轉左右,手柄應搖到指針穩(wěn)定.
如被測設備短路,表針指表 ‘0’時,應立即停止搖動手柄,以免兆歐表過熱燒壞.
測試完畢,應將被測物放電,未放電時不可用手觸及被測部分和進行拆線工作.
三 低壓電器及成套裝置的認識
1. 低壓電器分類
定義:交流1200V或直流1500V以下的電力線路中起控制調節(jié)及保護作用的電氣元件稱為低壓電器.
低壓電器可分為低壓配電電器和低壓控制器兩類:
低壓配電電器:此類電器包括刀開關、轉換開關、熔斷器、自動開關和保護繼電器,主要用于低壓配電系統(tǒng)中,要求在系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下動作準確、工作可靠、有足夠的熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性。
低壓控制電器包括控制繼電器、接觸器、起動器、控制器、調壓器、主令電器、變阻器和電磁鐵,主要用于電力傳流中,要求壽命長、體積小、重量輕和工作可靠。
低壓電器的正確選用:
安全原則:使用安全可靠是對任何開關電器的基本要求;保證電路和用電設備的可靠運行是使生產和生活得以正常運行的重要保障。
經濟原則:經濟性考慮可分開關電器本身的經濟價值和使用開關電器產生的價值。前者要求選擇的合理、適用;后者則考慮在運行中必須可靠,不因故障造成停產或損壞設備、危及人身安全等構成的經濟損失。
低壓電器通用種類的分類:
刀開關
作用:用于設備配電中隔離電源,也可用于不頻繁的接通與分斷額定電流以下負載。
特性:不能切斷故障電流,只能承受故障電流引起的電功力。
轉換開關
作用:是供兩種或兩種以上電源或負載轉換用的電器。
特性:可使控制回路或測量線路簡化,并避免操作上的失誤。
熔斷器
定義及作用:借熔體在電流超出限定值而熔化,分斷電路的一種用于過載或短路保護的電器。
特性:熔斷器的熔斷時間與熔斷電流的大小有關,其規(guī)律是與電流平方成反比。
主令器
定義及作用:用于切換控電路,通過它來發(fā)出指令或信號以便控制電力拖動系統(tǒng)及其它控制對象的起動、運轉、停止或狀態(tài)的改變,它是一種專門發(fā)送動作命令的電器。
特性:主要用來控制電磁開關(繼電器、接觸器等)電磁線圈與電源的接通和分斷。
種類:按其功能可分為控制按鈕(按鈕開關)、萬能轉換開關、行程開關、主令控制器、其它主令器(如腳踏開關、倒順開關等)。
接觸器
接觸器的定義:是可以遠距離頻繁地自動控制電動機的起動、運轉與停止的一種電器。
分類:接觸器按其所控制的電流種類分交流接觸器與直流接觸器兩種。
結構組成:觸頭系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)、磁系統(tǒng)、外殼、輔助觸頭(通常兩對以上,常開和常閉)
工作原理:鐵芯上的線圈通過電流產生磁勢吸引活動的銜鐵,通過杠桿使動觸頭與靜角頭接觸以接通電路。
熱繼電器
作用:用以保護電動機的過載及對其它電氣設備發(fā)熱狀態(tài)的控制。
分類:雙金屬片式和熱敏電阻式
結構組成:雙金屬片、加熱元件、導板、常開或常閉靜觸頭、復位調節(jié)螺釘、調節(jié)旋鈕、壓簧、推桿等
工作原理:利用電流熱效應,使觸點動作。
自動開關(空氣斷路器)
作用:當電路發(fā)生過載、短路和欠壓等不正常情況時,能自動分斷電路的電器。
結構組成:感覺元件、傳遞元件、執(zhí)行元件
工作原理:當電路發(fā)生短路 、過載、欠壓時,磁線圈在超出規(guī)定值范圍后產生吸力使銜鐵動作,使鎖扣脫扣,從而分斷主電路。
漏電保護器(電磁式漏電開關)
作用:用來保護人身電擊傷亡及防止因電氣設備或線路而引起的火災事故。
結構組成:零序電流互感器、漏電脫扣器、主開關、絕緣外殼
工作原理:檢測元件。將檢測到的漏電或漏電電流變換成二次回路的電壓或電流,使驅動脫扣器動作,發(fā)出觸電或漏電信號,以致將電源切斷。
四 低壓配電導線的認識與選擇
1. 導線類別:裸導線、絕緣導線
裸導線:用鋁、銅或鋼制成,外面沒有包覆層,導電部分能觸摸或看到.
絕緣導線:由導電的線芯和絕緣外皮兩部分組成;線芯用銅或鉛制成,外皮用塑料或橡膠制成,導電部分看不見、摸不著.
2. 絕緣導線
絕緣導線的種類:絕緣導線品種繁多,按絕緣材料主要有塑料絕緣導線和橡膠絕緣導線;按線芯材料分有銅芯導線和鉛芯導線;按線芯形式分有單股和多股鉸合導線;按用途分有布線和連接兩種.
絕緣導線的結構組成: 主導電線芯、橡皮絕緣、橡皮填芯、接地線芯、橡皮護套.
常用絕緣導線的型號、名稱及主要用途如下:
型號 名 稱 主要用途
銅芯 鋁芯
BX BLX 棉紗編織橡膠絕緣電線 固定敷設,可明敷、暗敷
BXF BLXF 氯丁橡膠絕緣電線 固定敷設,可明敷、暗敷,尤其適用室外
BXHF BLXHF 橡膠絕緣氯丁橡膠護套電線 固定敷設,適用于干燥或潮濕場所
BV BLV 聚氯乙烯絕緣電線 室內、外固定敷設
BVV BLVV 聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護套電線 室內、外固定敷設
BVR 聚氯乙烯絕緣軟電線 同BV型,安裝要求較柔軟時用
RV 聚氯乙烯絕緣軟線 交流額定電壓250V以下日用電器,照明燈頭接線,無線電設備等
RVB 聚氯乙烯絕緣平型軟線
RVS 聚氯乙烯絕緣鉸型軟線
3. 導線選擇的規(guī)定與條件
導線選擇須滿足發(fā)熱條件:在最高環(huán)境溫度和最大負荷的情況下,保證導線不被燒壞,即導線中通過的持續(xù)電流始終是允許電流.
導線選擇須滿足電壓損失條件:以保證線路的電壓損失不超過允許值.
導線選擇須滿足機械強度條件:在任何惡劣的環(huán)境條件下,應保證線路在電氣安裝和正常運行過程中不被拉斷.
導線選擇須滿足保護條件:以保證自動開關或熔斷器能對導線起到保護作用.
五. 電氣安全技術
1. 常用電氣設備安全色及安全標志
發(fā)電機和電動機上應有設備的名稱、容量和編號.
變壓器上應有名稱、容量和順序編號;單相變壓器組成的三相變壓器除標有以上內容外,還應有相位的標志;變壓器室的門上,應標注變壓器的名稱、容量、編號,有周圍的遮欄上掛有 ‘止步、高壓危險!’警告類標志牌.
蓄電池的總引出端子上,就有極性標志,蓄電池室的門上應掛有 ‘禁止煙火’等禁止類標志.
電源母線L1(A)相黃色,L2(B)相綠色,L3(C)相紅色;明設的接地母線、零線母線均為黑色;中性點接于接地網的明設接地線,為紫色帶黑色條紋;直流母線正極為赭色,負極為藍色.
照明配電箱為淺駝色,動力配電箱為灰色或淺綠色,普通配電屏為淺駝色或淺綠色,消防或事故電源配電屏為紅色,高壓配電柜為淺駝色或淺綠色.
電氣儀表玻璃表門上應在極限參數(shù)的位置上畫有紅線.
明設的電氣管路一般為深灰色.
高壓線路的桿塔上用黃、綠、紅三個圓點標出相序.
2. 電力的危害及預防觸電的基本措施;
觸電的危害
電擊(觸電):是指電源通過人體內部,影響到心臟、肺部和神經系統(tǒng)的正常功能.電擊可分為直接接觸電擊和間接接觸電擊.
直接接觸電擊:是觸及設備和線路正常運行時的帶電體發(fā)生的電擊(如誤觸接線端子發(fā)生的電擊).
間接接觸電擊:是觸及正常狀態(tài)下不帶電而當設備或線路故障時意外帶電的金屬導體發(fā)生的電擊(如觸及漏電設備的外殼發(fā)生的電擊).
按照人體觸及帶電體的方式和電流流過人體的途徑,電擊又可分為:單線電擊、兩線電擊、跨步電壓電擊三類.
電傷(燒傷):是通過人體的電流可導致人體皮膚、肌肉、或身體內部的器官燒傷.電傷可分為以下幾種類型—
電燒傷:是由電流的熱效應造成的傷害,可分為電流灼傷和電燒傷.
皮膚金屬化:是在電弧高溫的作用下,金屬熔化、氣化、金屬微粒滲入皮膚,使皮膚粗糙而張緊的傷害.
電烙印:是人體與帶電體接觸的部位留下的永久性的斑痕.
機械性損傷:是電流作用于人體時導致的機體組織斷裂、骨折等傷害.
電光眼:是發(fā)生弧光放電時,由紅外線、可見光、紫外線對眼睛的傷害.
火警與爆炸:電流在不正常或有故障的情況下產生高溫,足以燃點附近的物件,導致有火警及爆炸意外.一般導致產生高溫的原因包括—
電力超出負荷;
絕緣體損壞、短路;
電器或電線保養(yǎng)不足;
通風欠佳.
預防觸電的基本措施
在低壓設備上工作的基本措施
將需停電設備的各方面電源徹底斷開,包括中性線,并取下可熔保險器在刀閘或開關的操作把手上掛 ‘禁止合閘,有人工作’的標示牌;如需要可在刀閘或開關兩側裝設接地線或現(xiàn)場派人看護.
工作前必須用合格的驗電筆對停電設備及周圍設備驗電.
工作中要采用防止誤觸、誤碰臨近帶電設備的措施和防止短路帶電設備的措施.
采取防止誤入臨近的帶電間隔和誤登臨近帶電桿、塔上的措施.
禁止用喊話、約時等方式進行停送電.
根據(jù)現(xiàn)場需要安排指揮和監(jiān)護人.
根據(jù)工作需要和現(xiàn)場情況采取其它的安全措施.
使用觸電危險性較大的電氣設備(主要是指手持動工具、手提照明燈、各種移動式電氣設備等)的安全要求:
手持式電動工具必須完好,電源線不得任意加長;與電源連接應用插頭連接,不得隨意搭接;必須采用高靈敏的漏電保護器進行保護;嚴禁將I類工具的三芯電源線并為二芯使用.
手提行燈必須采用安全電壓并采用合格的燈具和電源線.
使用潛水泵、水磨石機、電風扇等移動式電氣設備時,必須檢查其絕緣情況,使用中要防止電源線的絕緣好壞,要安裝漏電保護,操作者應穿戴好防護用品.
3. 帶電作業(yè)的基本措施;
帶電作業(yè)應則經驗豐富的電工進行.至少兩人以上同時工作,設有專責監(jiān)護人進行監(jiān)護.
帶電作業(yè)應使用合格的絕緣工具,工作時應站在干燥的絕緣物上進行.
帶電作業(yè)時應采取防止相間短路和三單相接地的絕緣措施.采取防止誤觸、誤碰周圍低壓帶電體的措施.
工作時先分清火線、零線,選好工作位置.斷開線時,先斷開火線,后斷開地線;搭接導線時,順序相反.人體不得同時接觸兩根線頭.
4. 電氣安全用具
安全用具的種類.安全用具可分為基本絕緣安全輔助絕緣安全用具兩種.
基本絕緣安全用具:指絕緣程度足以抵抗電氣設備運行電壓并直接接觸電源的安全用具.
高壓基本絕緣安全用具有:絕緣桿、絕緣夾鉗、高壓驗電器(高壓試電筆)
低壓基本絕緣安全用具有:絕緣手套、裝有絕緣柄的工具、低壓試電筆
輔助絕緣安全用具:指絕緣強度不足以抵抗電氣設備運行電壓,并不直接接觸電源的安全用具.
高壓輔助絕緣安全用具有:絕緣靴、絕緣手套、絕緣墊及絕緣臺等
低壓輔助絕緣安全用具有:絕緣靴、絕緣鞋、絕緣墊、絕緣臺
安全用具的正確使用
使用基本絕緣安全用具時,必須使用輔助絕緣安全用具.
高壓絕緣安全用具應經耐壓試驗合格,在有效期內使用.
安全用具使用前應進行外觀檢查,其表面應清潔、干燥、無斷裂、劃印、毛刺、孔洞等外傷.
驗電器使用前應在已知帶電體上試驗,檢查其是否良好.絕緣手套除耐壓試驗合格、外觀清潔、干燥、在有效期內使用外,還應做充氣實驗,檢查其是否有孔洞.
安全用具的保管
安全用具應存放于干燥、通風場所.
絕緣拉桿應懸掛或放在支架上,不應與地面、墻面接觸,以防受潮.
絕緣手套應存放在封閉的櫥內,并應與其它工具、儀表分別存放.
高壓驗電器應放在防潮匣內,存放在干燥場所.
絕緣靴應存放在櫥內,不應代替一般雨鞋使用.
安全用具不得當作一般工作使用.
5. 接零接地保護
直接接地:電氣設備的外殼接地,其主要目的是當有漏電情形下,提供低阻抗通路予故障電流在接地后放電.即當觸電時,電流以地線流走而避免進入人體造成傷害.
接零:設備金屬外殼與保護零線連接的方式,當某一相線直接連接到設備金屬外殼時,即形成單相短路,短路電流促使線路上的短路保護裝置迅速動作,在規(guī)定時間內將故障設備斷開電源,消除電擊危險。
二 如何看懂電路圖2--電源電路單元
前 面介紹了電路圖中的元器件的作用和符號。一張電路圖通常有幾十乃至幾百個元器件,它們的連線縱橫交叉,形式變化多端,初學者往往不知道該從什么地方開始, 怎樣才能讀懂它。其實電子電路本身有很強的規(guī)律性,不管多復雜的電路,經過分析可以發(fā)現(xiàn),它是由少數(shù)幾個單元電路組成的。好象孩子們玩的積木,雖然只有十 來種或二三十種塊塊,可是在孩子們手中卻可以搭成幾十乃至幾百種平面圖形或立體模型。同樣道理,再復雜的電路,經過分析就可發(fā)現(xiàn),它也是由少數(shù)幾個單元電 路組成的。因此初學者只要先熟悉常用的基本單元電路,再學會分析和分解電路的本領,看懂一般的電路圖應該是不難的。
按單元電路的功能可以把它們分成若干類,每一類又有好多種,全部單元電路大概總有幾百種。下面我們選最常用的基本單元電路來介紹。讓我們從電源電路開始。
一、電源電路的功能和組成
每 個電子設備都有一個供給能量的電源電路。電源電路有整流電源、逆變電源和變頻器三種。常見的家用電器中多數(shù)要用到直流電源。直流電源的最簡單的供電方法是 用電池。但電池有成本高、體積大、需要不時更換(蓄電池則要經常充電)的缺點,因此最經濟可靠而又方便的是使用整流電源。
電 子電路中的電源一般是低壓直流電,所以要想從 220 伏市電變換成直流電,應該先把 220 伏交流變成低壓交流電,再用整流電路變成脈動的直流電,最后用濾波電路濾除脈動直流電中的交流成分后才能得到直流電。有的電子設備對電源的質量要求很高, 所以有時還需要再增加一個穩(wěn)壓電路。因此整流電源的組成一般有四大部分,見圖 1 。其中變壓電路其實就是一個鐵芯變壓器,需要介紹的只是后面三種單元電路。
二、整流電路
整流電路是利用半導體二極管的單向導電性能把交流電變成單向脈動直流電的電路。
( 1 )半波整流
半波整流電路只需一個二極管,見圖 2 ( a )。在交流電正半周時 VD 導通,負半周時 VD 截止,負載 R 上得到的是脈動的直流電
( 2 )全波整流
全波整流要用兩個二極管,而且要求變壓器有帶中心抽頭的兩個圈數(shù)相同的次級線圈,見圖 2 ( b )。負載 R L 上得到的是脈動的全波整流電流,輸出電壓比半波整流電路高。
( 3 )全波橋式整流
用 4 個二極管組成的橋式整流電路可以使用只有單個次級線圈的變壓器,見圖 2 ( c )。負載上的電流波形和輸出電壓值與全波整流電路相同。
( 4 )倍壓整流
用多個二極管和 電容器可以獲得較高的直流電壓。圖 2 ( d )是一個二倍壓整流電路。當 U2 為負半周時 VD1 導通, C1 被充電, C1 上最高電壓可接近 1.4U2 ;當 U2 正半周時 VD2 導通, C1 上的電壓和 U2 疊加在一起對 C2 充電,使 C2 上電壓接近 2.8U2 ,是 C1 上電壓的 2 倍,所以叫倍壓整流電路。
三、濾波電路
整流后得到的是脈動直流電,如果加上濾波電路濾除脈動直流電中的交流成分,就可得到平滑的直流電。
( 1 )電容濾波
把電容器和負載并聯(lián),如圖 3 ( a ),正半周時電容被充電,負半周時電容放電,就可使負載上得到平滑的直流電。
( 2 )電感濾波
把電感和負載串聯(lián)起來,如圖 3 ( b ),也能濾除脈動電流中的交流成分。
( 3 ) L 、 C 濾波
用 1 個電感和 1 個電容組成的濾波電路因為象一個倒寫的字母“ L ”,被稱為 L 型,見圖 3 ( c )。用 1 個電感和 2 個電容的濾波電路因為象字母“ π ”,被稱為 π 型,見圖 3 ( d ),這是濾波效果較好的電路。
( 4 ) RC 濾波
電感器的成本高、體積大,所以在電流不太大的電子電路中常用電阻器取代電感器而組成 RC 濾波電路。同樣,它也有 L 型,見圖 3 ( e ); π 型,見圖 3 ( f )。
四、穩(wěn)壓電路
交流電網電壓的波動和負載電流的變化都會使整流電源的輸出電壓和電流隨之變動,因此要求較高的電子電路必須使用穩(wěn)壓電源。
(1 )穩(wěn)壓管并聯(lián)穩(wěn)壓電路
用一個穩(wěn)壓管和負載并聯(lián)的電路是最簡單的穩(wěn)壓電路,見圖 4 ( a )。圖中 R 是限流電阻。這個電路的輸出電流很小,它的輸出電壓等于穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓值 V Z 。
(2 )串聯(lián)型穩(wěn)壓電路
有放大和負反饋作用的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路是最常用的穩(wěn)壓電路。它的電路和框圖見圖 4 ( b )、( c )。它是從取樣電路( R3 、 R4 )中檢測出輸出電壓的變動,與基準電壓( V Z )比較并經放大器( VT2 )放大后加到調整管( VT1 )上,使調整管兩端的電壓隨著變化。如果輸出電壓下降,就使調整管管壓降也降低,于是輸出電壓被提升;如果輸出電壓上升,就使調整管管壓降也上升,于是輸 出電壓被壓低,結果就使輸出電壓基本不變。在這個電路的基礎上發(fā)展成很多變型電路或增加一些輔助電路,如用復合管作調整管,輸出電壓可調的電路,用運算放 大器作比較放大的電路,以及增加輔助電源和過流保護電路等。
( 3 )開關型穩(wěn)壓電路
近年來廣泛應用的新型穩(wěn)壓電源是開關型穩(wěn)壓電源。它的調整管工作在開關狀態(tài),本身功耗很小,所以有效率高、體積小等優(yōu)點,但電路比較復雜。
開關穩(wěn)壓電源從原理上分有很多種。它的基本原理框圖見圖 4 ( d )。圖中電感 L 和電容 C 是儲能和濾波元件,二極管 VD 是調整管在關斷狀態(tài)時為 L 、 C 濾波器提供電流通路的續(xù)流二極管。開關穩(wěn)壓電源的開關頻率都很高,一般為幾~幾十千赫,所以電感器的體積不很大,輸出電壓中的高次諧波也不多。
它的基本工作原理是 : 從取樣電路( R3 、 R4 )中檢測出取樣電壓經比較放大后去控制一個矩形波發(fā)生器。矩形波發(fā)生器的輸出脈沖是控制調整管( VT )的導通和截止時間的。如果輸出電壓 U 0 因為電網電壓或負載電流的變動而降低,就會使矩形波發(fā)生器的輸出脈沖變寬,于是調整管導通時間增大,使 L 、 C 儲能電路得到更多的能量,結果是使輸出電壓 U 0 被提升,達到了穩(wěn)定輸出電壓的目的。
( 4 )集成化穩(wěn)壓電路
近年來已有大量集成穩(wěn)壓器產品問世,品種很多,結構也各不相同。目前用得較多的有三端集成穩(wěn)壓器,有輸出正電壓的 CW7800 系列和輸出負電壓的 CW7900 系列等產品。輸出電流從 0.1A ~ 3A ,輸出電壓有 5V 、 6V 、 9V 、 12V 、 15V 、 18V 、 24V 等多種。
這種集成穩(wěn)壓器只有三個端子,穩(wěn)壓電路的所有部分包括大功率調整管以及保護電路等都已集成在芯片內。使用時只要加上散熱片后接到整流濾波電路后面就行了。外圍元件少,穩(wěn)壓精度高,工作可靠,一般不需調試。
圖 4 ( e )是一個三端穩(wěn)壓器電路。圖中 C 是主濾波電容, C1 、 C2 是消除寄生振蕩的電容 ,VD 是為防止輸入短路燒壞集成塊而使用的保護二極管。
五、電源電路讀圖要點和舉例
電源電路是電子電路中比較簡單然而卻是應用最廣的電路。拿到一張電源電路圖時,應該: ① 先按“整流 — 濾波 — 穩(wěn)壓”的次序把整個電源電路分解開來,逐級細細分析。 ② 逐級分析時要分清主電路和輔助電路、主要元件和次要元件,弄清它們的作用和參數(shù)要求等。例如開關穩(wěn)壓電源中,電感電容和續(xù)流二極管就是它的關鍵元件。 ③ 因為晶體管有 NPN 和 PNP 型兩類,某些集成電路要求雙電源供電,所以一個電源電路往往包括有不同極性不同電壓值和好幾組輸出。讀圖時必須分清各組輸出電壓的數(shù)值和極性。在組裝和維 修時也要仔細分清晶體管和電解電容的極性,防止出錯。 ④ 熟悉某些習慣畫法和簡化畫法。 ⑤ 最后把整個電源電路從前到后全面綜合貫通起來。這張電源電路圖也就讀懂了。
例 1 電熱毯控溫電路
圖 5 是一個電熱毯電路。開關在“ 1 ”的位置是低溫檔。 220 伏市電經二極管后接到電熱毯,因為是半波整流,電熱毯兩端所加的是約 100 伏的脈動直流電,發(fā)熱不高,所以是保溫或低溫狀態(tài)。開關扳到“ 2 ”的位置, 220 伏市電直接接到電熱毯上,所以是高溫檔。
例 2 高壓電子滅蚊蠅器
圖 6 是利用倍壓整流原理得到小電流直流高壓電的滅蚊蠅器。 220 伏交流經過四倍壓整流后輸出電壓可達 1100 伏,把這個直流高壓加到平行的金屬絲網上。網下放誘餌,當蒼蠅停在網上時造成短路,電容器上的高壓通過蒼蠅身體放電把蠅擊斃。蒼蠅尸體落下后,電容器又被 充電,電網又恢復高壓。這個高壓電網電流很小,因此對人無害。
由于昆蟲夜間有趨光性,因此如在這電網后面放一個 3 瓦熒光燈或小型黑光燈,就可以誘殺蚊蟲和有害昆蟲。
例 3 實用穩(wěn)壓電源
圖 7 是一個實用的穩(wěn)壓電源。輸出電壓 3 ~ 9 伏可調,輸出電流最大 100 毫安。這個電路就是串聯(lián)型穩(wěn)壓電源電路。要注意的是 :① 整流橋的畫法和圖 2 ( c )不同,實際上它就是橋式整流電路。 ② 這個電路使用 PNP 型鍺管,所以輸出是負電壓,正極接地。 ③ 用兩個普通二極管代替穩(wěn)壓管。任何二極管的正向壓降都是基本不變的,因此可用二極管代替穩(wěn)壓管。 2AP 型二極管的正向壓降約是 0.3 伏, 2CP 型約是 0.7 伏, 2CZ 型約是 1 伏。圖中用了兩個 2CZ 二極管作基準電壓。 ④ 取樣電阻是一個電位器,所以輸出電壓是可調的。
能夠把微弱的信號放大的電路叫做放大電路或放大器。例如助聽器里的關鍵部件就是一個放大器。
放大電路的用途和組成
放大器有交流放大器和直流放大器。交流放大器又可按頻率分為低頻、中源和高頻;接輸出信號強弱分成電壓放大、功率放大等。此外還有用集成運算放大器和特殊 晶體管作器件的放大器。它是電子電路中最復雜多變的電路。但初學者經常遇到的也只是少數(shù)幾種較為典型的放大電路。
讀放大電路圖時也還是按照“逐級分解、抓住關鍵、細致分析、全面綜合”的原則和步驟進行。首先把整個放大電路按輸入、輸出逐級分開,然后逐級抓住關鍵進行 分析弄通原理。放大電路有它本身的特點:一是有靜態(tài)和動態(tài)兩種工作狀態(tài),所以有時往往要畫出它的直流通路和交流通路才能進行分析;二是電路往往加有負反 饋,這種反饋有時在本級內,有時是從后級反饋到前級,所以在分析這一級時還要能“瞻前顧后”。在弄通每一級的原理之后就可以把整個電路串通起來進行全面綜 合。
下面我們介紹幾種常見的放大電路。
低頻電壓放大器
低頻電壓放大器是指工作頻率在 20 赫~ 20 千赫之間、輸出要求有一定電壓值而不要求很強的電流的放大器。
( 1 )共發(fā)射極放大電路
圖 1 ( a )是共發(fā)射極放大電路。 C1 是輸入電容, C2 是輸出電容,三極管 VT 就是起放大作用的器件, RB 是基極偏置電阻 ,RC 是集電極負載電阻。 1 、 3 端是輸入, 2 、 3 端是輸出。 3 端是公共點,通常是接地的,也稱“地”端。靜態(tài)時的直流通路見圖 1 ( b ),動態(tài)時交流通路見圖 1 ( c )。電路的特點是電壓放大倍數(shù)從十幾到一百多,輸出電壓的相位和輸入電壓是相反的,性能不夠穩(wěn)定,可用于一般場合。
( 2 )分壓式偏置共發(fā)射極放大電路
圖 2 比圖 1 多用 3 個元件。基極電壓是由 RB1 和 RB2 分壓取得的,所以稱為分壓偏置。發(fā)射極中增加電阻 RE 和電容 CE , CE 稱交流旁路電容,對交流是短路的; RE 則有直流負反饋作用。所謂反饋是指把輸出的變化通過某種方式送到輸入端,作為輸入的一部分。如果送回部分和原來的輸入部分是相減的,就是負反饋。圖中基極 真正的輸入電壓是 RB2 上電壓和 RE 上電壓的差值,所以是負反饋。由于采取了上面兩個措施,使電路工作穩(wěn)定性能提高,是應用最廣的放大電路。
( 3 )射極輸出器
圖 3 ( a )是一個射極輸出器。它的輸出電壓是從射極輸出的。圖 3 ( b )是它的交流通路圖,可以看到它是共集電極放大電路。
這個圖中,晶體管真正的輸入是 V i 和 V o 的差值,所以這是一個交流負反饋很深的電路。由于很深的負反饋,這個電路的特點是:電壓放大倍數(shù)小于 1 而接近 1 ,輸出電壓和輸入電壓同相,輸入阻抗高輸出阻抗低,失真小,頻帶寬,工作穩(wěn)定。它經常被用作放大器的輸入級、輸出級或作阻抗匹配之用。
( 4 )低頻放大器的耦合
一個放大器通常有好幾級,級與級之間的聯(lián)系就稱為耦合。放大器的級間耦合方式有三種: ①RC 耦合,見圖 4 ( a )。優(yōu)點是簡單、成本低。但性能不是最佳。 ② 變壓器耦合,見圖 4 ( b )。優(yōu)點是阻抗匹配好、輸出功率和效率高,但變壓器制作比較麻煩。 ③ 直接耦合,見圖 4 ( c )。優(yōu)點是頻帶寬,可作直流放大器使用,但前后級工作有牽制,穩(wěn)定性差,設計制作較麻煩。
功率放大器
能把輸入信號放大并向負載提供足夠大的功率的放大器叫功率放大器。例如收音機的末級放大器就是功率放大器。
( 1 )甲類單管功率放大器
圖 5 是單管功率放大器, C1 是輸入電容, T 是輸出變壓器。它的集電極負載電阻 Ri′ 是將負載電阻 R L 通過變壓器匝數(shù)比折算過來的:
RC′= ( N1 N2 ) 2 RL=N 2 RL
負載電阻是低阻抗的揚聲器,用變壓器可以起阻抗變換作用,使負載得到較大的功率。
這個電路不管有沒有輸入信號,晶體管始終處于導通狀態(tài),靜態(tài)電流比較大,困此集電極損耗較大,效率不高,大約只有 35 %。這種工作狀態(tài)被稱為甲類工作狀態(tài)。這種電路一般用在功率不太大的場合,它的輸入方式可以是變壓器耦合也可以是 RC 耦合。
( 2 )乙類推挽功率放大器
圖 6 是常用的乙類推挽功率放大電路。它由兩個特性相同的晶體管組成對稱電路,在沒有輸入信號時,每個管子都處于截止狀態(tài),靜態(tài)電流幾乎是零,只有在有信號輸入 時管子才導通,這種狀態(tài)稱為乙類工作狀態(tài)。當輸入信號是正弦波時,正半周時 VT1 導通 VT2 截止,負半周時 VT2 導通 VT1 截止。兩個管子交替出現(xiàn)的電流在輸出變壓器中合成,使負載上得到純正的正弦波。這種兩管交替工作的形式叫做推挽電路。
乙類推挽放大器的輸出功率較大,失真也小,效率也較高,一般可達 60 %。
( 3 ) OTL 功率放大器
目前廣泛應用的無變壓器乙類推挽放大器,簡稱 OTL 電路,是一種性能很好的功率放大器。為了
易于說明,先介紹一個有輸入變壓器沒有輸出變壓器的 OTL 電路,如圖 7 。
這個電路使用兩個特性相同的晶體管,兩組偏置電阻和發(fā)射極電阻的阻值也相同。在靜態(tài)時, VT1 、 VT2 流過的電流很小,電容 C 上充有對地為 1 2 E c 的直流電壓。在有輸入信號時,正半周時 VT1 導通, VT2 截止,集電極電流 i c1 方向如圖所示,負載 RL 上得到放大了的正半周輸出信號。負半周時 VT1 截止, VT2 導通,集電極電流 i c2 的方向如圖所示, RL 上得到放大了的負半周輸出信號。這個電路的關鍵元件是電容器 C ,它上面的電壓就相當于 VT2 的供電電壓。
以這個電路為基礎,還有用三極管倒相的不用輸入變壓器的真正 OTL 電路,用 PNP 管和 NPN 管組成的互補對稱式 OTL 電路,以及最新的橋接推挽功率放大器,簡稱 BTL 電路等等。
直流放大器
能夠放大直流信號或變化很緩慢的信號的電路稱為直流放大電路或直流放大器。測量和控制方面常用到這種放大器。
( 1 )雙管直耦放大器
直流放大器不能用 RC 耦合或變壓器耦合,只能用直接耦合方式。圖 8 是一個兩級直耦放大器。直耦方式會帶來前后級工作點的相互牽制,電路中在 VT2 的發(fā)射極加電阻 R E 以提高后級發(fā)射極電位來解決前后級的牽制。直流放大器的另一個更重要的問題是零點漂移。所謂零點漂移是指放大器在沒有輸入信號時,由于工作點不穩(wěn)定引起靜 態(tài)電位緩慢地變化,這種變化被逐級放大,使輸出端產生虛假信號。放大器級數(shù)越多,零點漂移越嚴重。所以這種雙管直耦放大器只能用于要求不高的場合。
( 2 )差分放大器
解決零點漂移的辦法是采用差分放大器,圖 9 是應用較廣的射極耦合差分放大器。它使用雙電源,其中 VT1 和 VT2 的特性相同,兩組電阻數(shù)值也相同, R E 有負反饋作用。實際上這是一個橋形電路,兩個 R C 和兩個管子是四個橋臂,輸出電壓 V 0 從電橋的對角線上取出。沒有輸入信號時,因為 RC1=RC2 和兩管特性相同,所以電橋是平衡的,輸出是零。由于是接成橋形,零點漂移也很小。
差分放大器有良好的穩(wěn)定性,因此得到廣泛的應用。
集成運算放大器
集成運算放大器是一種把多級直流放大器做在一個集成片上,只要在外部接少量元件就能完成各種功能的器件。因為它早期是用在模擬計算機中做加法器、乘法器用 的,所以叫做運算放大器。它有十多個引腳,一般都用有 3 個端子的三角形符號表示,如圖 10 。它有兩個輸入端、 1 個輸出端,上面那個輸入端叫做反相輸入端,用“ — ”作標記;下面的叫同相輸入端,用“+”作標記。
集成運算放大器可以完成加、減、乘、除、微分、積分等多種模擬運算,也可以接成交流或直流放大器應用。在作放大器應用時有:
( 1 )帶調零的同相輸出放大電路
圖 11 是帶調零端的同相輸出運放電路。引腳 1 、 11 、 12 是調零端,調整 RP 可使輸出端( 8 )在靜態(tài)時輸出電壓為零。 9 、 6 兩腳分別接正、負電源。輸入信號接到同相輸入端( 5 ),因此輸出信號和輸入信號同相。放大器負反饋經反饋電阻 R2 接到反相輸入端( 4 )。同相輸入接法的電壓放大倍數(shù)總是大于 1 的。
( 2 )反相輸出運放電路
也可以使輸入信號從反相輸入端接入,如圖 12 。如對電路要求不高,可以不用調零,這時可以把 3 個調零端短路。
輸入信號從耦合電容 C1 經 R1 接入反相輸入端,而同相輸入端通過電阻 R3 接地。反相輸入接法的電壓放大倍數(shù)可以大于 1 、等于 1 或小于 1 。
( 3 )同相輸出高輸入阻抗運放電路
圖 13 中沒有接入 R1 ,相當于 R1 阻值無窮大,這時電路的電壓放大倍數(shù)等于 1 ,輸入阻抗可達幾百千歐。
放大電路讀圖要點和舉例
放大電路是電子電路中變化較多和較復雜的電路。在拿到一張放大電路圖時,首先要把它逐級分解開,然后一級一級分析弄懂它的原理,最后再全面綜合。讀圖時要 注意: ① 在逐級分析時要區(qū)分開主要元器件和輔助元器件。放大器中使用的輔助元器件很多,如偏置電路中的溫度補償元件,穩(wěn)壓穩(wěn)流元器件,防止自激振蕩的防振元件、去 耦元件,保護電路中的保護元件等。 ② 在分析中最主要和困難的是反饋的分析,要能找出反饋通路,判斷反饋的極性和類型,特別是多級放大器,往往以后級將負反饋加到前級,因此更要細致分析。 ③ 一般低頻放大器常用 RC 耦合方式;高頻放大器則常常是和 LC 調諧電路有關的,或是用單調諧或是用雙調諧電路,而且電路里使用的電容器容量一般也比較小。 ④ 注意晶體管和電源的極性,放大器中常常使用雙電源,這是放大電路的特殊性。
例 1 助聽器電路
圖 14 是一個助聽器電路,實際上是一個 4 級低頻放大器。 VT1 、 VT2 之間和 VT3 、 VT4 之間采用直接耦合方式, VT2 和 VT3 之間則用 RC 耦合。為了改善音質, VT1 和 VT3 的本級有并聯(lián)電壓負反饋( R2 和 R7 )。由于使用高阻抗的耳機,所以可以把耳機直接接在 VT4 的集電極回路內。 R6 、 C2 是去耦電路, C6 是電源濾波電容。
例 2 收音機低放電路
圖 15 是普及型收音機的低放電路。電路共 3 級,第 1 級( VT1 )前置電壓放大,第 2 級( VT2 )是推動級,第 3 級( VT3 、 VT4 )是推挽功放。 VT1 和 VT2 之間采用直接耦合, VT2 和 VT3 、 VT4 之間用輸入變壓器( T1 )耦合并完成倒相,最后用輸出變壓器( T2 )輸出,使用低阻揚聲器。此外, VT1 本級有并聯(lián)電壓負反饋( R1 ), T2 次級經 R3 送回到 VT2 有串聯(lián)電壓負反饋。電路中 C2 的作用是增強高音區(qū)的負反饋,減弱高音以增強低音。 R4 、 C4 為去耦電路, C3 為電源的濾波電容。整個電路簡單明了。
振蕩電路的用途和振蕩條件
不需要外加信號就能自動地把直流電能轉換成具有一定振幅和一定頻率的交流信號的電路就稱為振蕩電路或振蕩器。這種現(xiàn)象也叫做自激振蕩。或者說,能夠產生交流信號的電路就叫做振蕩電路。
一個振蕩器必須包括三部分:放大器、正反饋電路和選頻網絡。放大器能對振蕩器輸入端所加的輸入信號予以放大使輸出信號保持恒定的數(shù)值。正反饋電路保證向振 蕩器輸入端提供的反饋信號是相位相同的,只有這樣才能使振蕩維持下去。選頻網絡則只允許某個特定頻率 f 0 能通過,使振蕩器產生單一頻率的輸出。
振蕩器能不能振蕩起來并維持穩(wěn)定的輸出是由以下兩個條件決定的;一個是反饋電壓 u f 和輸入電壓 U i 要相等,這是振幅平衡條件。二是 u f 和 u i 必須相位相同,這是相位平衡條件,也就是說必須保證是正反饋。一般情況下,振幅平衡條件往往容易做到,所以在判斷一個振蕩電路能否振蕩,主要是看它的相位 平衡條件是否成立。
振蕩器按振蕩頻率的高低可分成超低頻( 20 赫以下)、低頻( 20 赫~ 200 千赫)、高頻( 200 千赫~ 30 兆赫)和超高頻( 10 兆赫~ 350 兆赫)等幾種。按振蕩波形可分成正弦波振蕩和非正弦波振蕩兩類。
正弦波振蕩器按照選頻網絡所用的元件可以分成 LC 振蕩器、 RC 振蕩器和石英晶體振蕩器三種。石英晶體振蕩器有很高的頻率穩(wěn)定度,只在要求很高的場合使用。在一般家用電器中,大量使用著各種 L C 振蕩器和 RG 振蕩器。
LC 振蕩器
LC 振蕩器的選頻網絡是 LC 諧振電路。它們的振蕩頻率都比較高,常見電路有 3 種。
( 1 )變壓器反饋 LC 振蕩電路
圖 1 ( a )是變壓器反饋 LC 振蕩電路。晶體管 VT 是共發(fā)射極放大器。變壓器 T 的初級是起選頻作用的 LC 諧振電路,變壓器 T 的次級向放大器輸入提供正反饋信號。接通電源時, LC 回路中出現(xiàn)微弱的瞬變電流,但是只有頻率和回路諧振頻率 f 0 相同的電流才能在回路兩端產生較高的電壓,這個電壓通過變壓器初次級 L1 、 L2 的耦合又送回到晶體管 V 的基極。從圖 1 ( b )看到,只要接法沒有錯誤,這個反饋信號電壓是和輸入信號電壓相位相同的,也就是說,它是正反饋。因此電路的振蕩迅速加強并最后穩(wěn)定下來。
變壓器反饋 LC 振蕩電路的特點是:頻率范圍寬、容易起振,但頻率穩(wěn)定度不高。它的振蕩頻率是: f 0 =1 / 2π LC 。常用于產生幾十千赫到幾十兆赫的正弦波信號。
( 2 )電感三點式振蕩電路
圖 2 ( a )是另一種常用的電感三點式振蕩電路。圖中電感 L1 、 L2 和電容 C 組成起選頻作用的諧振電路。從 L2 上取出反饋電壓加到晶體管 VT 的基極。從圖 2 ( b )看到,晶體管的輸入電壓和反饋電壓是同相的,滿足相位平衡條件的,因此電路能起振。由于晶體管的 3 個極是分別接在電感的 3 個點上的,因此被稱為電感三點式振蕩電路。
電感三點式振蕩電路的特點是:頻率范圍寬、容易起振,但輸出含有較多高次調波,波形較差。它的振蕩頻率是: f 0 =1/2π LC ,其中 L=L1 + L2 + 2M 。常用于產生幾十兆赫以下的正弦波信號。
( 3 )電容三點式振蕩電路
還有一種常用的振蕩電路是電容三點式振蕩電路,見圖 3 ( a )。圖中電感 L 和電容 C1 、 C2 組成起選頻作用的諧振電路,從電容 C2 上取出反饋電壓加到晶體管 VT 的基極。從圖 3 ( b )看到,晶體管的輸入電壓和反饋電壓同相,滿足相位平衡條件,因此電路能起振。由于電路中晶體管的 3 個極分別接在電容 C1 、 C2 的 3 個點上,因此被稱為電容三點式振蕩電路。
電容三點式振蕩電路的特點是:頻率穩(wěn)定度較高,輸出波形好,頻率可以高達 100 兆赫以上,但頻率調節(jié)范圍較小,因此適合于作固定頻率的振蕩器。它的振蕩頻率是: f 0 =1/2π LC ,其中 C= C 1 C 2 C 1 +C 2 。
上面 3 種振蕩電路中的放大器都是用的共發(fā)射極電路。共發(fā)射極接法的振蕩器增益較高,容易起振。也可以把振蕩電路中的放大器接成共基極電路形式。共基極接法的振蕩器振蕩頻率比較高,而且頻率穩(wěn)定性好。
RC 振蕩器
RC 振蕩器的選頻網絡是 RC 電路,它們的振蕩頻率比較低。常用的電路有兩種。
( 1 ) RC 相移振蕩電路
圖 4 ( a )是 RC 相移振蕩電路。電路中的 3 節(jié) RC 網絡同時起到選頻和正反饋的作用。從圖 4 ( b )的交流等效電路看到:因為是單級共發(fā)射極放大電路,晶體管 VT 的輸出電壓 U o 與輸出電壓 U i 在相位上是相差 180° 。當輸出電壓經過 RC 網絡后,變成反饋電壓 U f 又送到輸入端時,由于 RC 網絡只對某個特定頻率 f 0 的電壓產生 180° 的相移,所以只有頻率為 f 0 的信號電壓才是正反饋而使電路起振。可見 RC 網絡既是選頻網絡,又是正反饋電路的一部分。
RC 相移振蕩電路的特點是:電路簡單、經濟,但穩(wěn)定性不高,而且調節(jié)不方便。一般都用作固定頻率振蕩器和要求不太高的場合。它的振蕩頻率是:當 3 節(jié) RC 網絡的參數(shù)相同時: f 0 = 1 2π 6RC 。頻率一般為幾十千赫。
( 2 ) RC 橋式振蕩電路
圖 5 ( a )是一種常見的 RC 橋式振蕩電路。圖中左側的 R1C1 和 R2C2 串并聯(lián)電路就是它的選頻網絡。這個選頻網絡又是正反饋電路的一部分。這個選頻網絡對某個特定頻率為 f 0 的信號電壓沒有相移(相移為 0° ),其它頻率的電壓都有大小不等的相移。由于放大器有 2 級,從 V2 輸出端取出的反饋電壓 U f 是和放大器輸入電壓同相的( 2 級相移 360°=0° )。因此反饋電壓經選頻網絡送回到 VT1 的輸入端時,只有某個特定頻率為 f 0 的電壓才能滿足相位平衡條件而起振。可見 RC 串并聯(lián)電路同時起到了選頻和正反饋的作用。
實際上為了提高振蕩器的工作質量,電路中還加有由 R t 和 R E1 組成的串聯(lián)電壓負反饋電路。其中 R t 是一個有負溫度系數(shù)的熱敏電阻, 它對電路能起到穩(wěn)定振蕩幅度和減小非線性失真的作用。從圖 5 ( b )的等效電路看到,這個振蕩電路是一個橋形電路。 R1C1 、 R2C2 、 R t 和 R E1 分別是電橋的 4 個臂,放大器的輸入和輸出分別接在電橋的兩個對角線上,所以被稱為 RC 橋式振蕩電路。
RC 橋式振蕩電路的性能比 RC 相移振蕩電路好。它的穩(wěn)定性高、非線性失真小,頻率調節(jié)方便。它的振蕩頻率是:當 R1=R2=R 、 C1=C2=C 時 f 0 = 1 2πRC 。它的頻率范圍從 1 赫~ 1 兆赫。
調幅和檢波電路
廣播和無線電通信是利用調制技術把低頻聲音信號加到高頻信號上發(fā)射出去的。在接收機中還原的過程叫解調。其中低頻信號叫做調制信號,高頻信號則叫載波。常見的連續(xù)波調制方法有調幅和調頻兩種,對應的解調方法就叫檢波和鑒頻。
下面我們先介紹調幅和檢波電路。
( 1 )調幅電路
調幅是使載波信號的幅度隨著調制信號的幅度變化,載波的頻率和相應不變。能夠完成調幅功能的電路就叫調幅電路或調幅器。
調幅是一個非線性頻率變換過程,所以它的關鍵是必須使用二極管、三極管等非線性器件。根據(jù)調制過程在哪個回路里進行可以把三極管調幅電路分成集電極調幅、基極調幅和發(fā)射極調幅 3 種。下面舉集電極調幅電路為例。
圖 6 是集電極調幅電路,由高頻載波振蕩器產生的等幅載波經 T1 加到晶體管基極。低頻調制信號則通過 T3 耦合到集電極中。 C1 、 C2 、 C3 是高頻旁路電容, R1 、 R2 是偏置電阻。集電極的 LC 并聯(lián)回路諧振在載波頻率上。如果把三極管的靜態(tài)工作點選在特性曲線的彎曲部分,三極管就是一個非線性器件。因為晶體管的集電極電流是隨著調制電壓變化的, 所以集電極中的 2 個信號就因非線性作用而實現(xiàn)了調幅。由于 LC 諧振回路是調諧在載波的基頻上,因此在 T2 的次級就可得到調幅波輸出。
( 2 )檢波電路
檢波電路或檢波器的作用是從調幅波中取出低頻信號。它的工作過程正好和調幅相反。檢波過程也是一個頻率變換過程,也要使用非線性元器件。常用的有二極管和 三極管。另外為了取出低頻有用信號,還必須使用濾波器濾除高頻分量,所以檢波電路通常包含非線性元器件和濾波器兩部分。下面舉二極管檢波器為例說明它的工 作。
圖 7 是一個二極管檢波電路。 VD 是檢波元件, C 和 R 是低通濾波器。當輸入的已調波信號較大時,二極管 VD 是斷續(xù)工作的。正半周時,二極管導通,對 C 充電;負半周和輸入電壓較小時,二極管截止, C 對 R 放電。在 R 兩端得到的電壓包含的頻率成分很多,經過電容 C 濾除了高頻部分,再經過隔直流電容 C 0 的隔直流作用,在輸出端就可得到還原的低頻信號。
調頻和鑒頻電路
調頻是使載波頻率隨調制信號的幅度變化,而振幅則保持不變。鑒頻則是從調頻波中解調出原來的低頻信號,它的過程和調頻正好相反。
( 1 )調頻電路
能夠完成調頻功能的電路就叫調頻器或調頻電路。常用的調頻方法是直接調頻法,也就是用調制信號直接改變載波振蕩器頻率的方法。圖 8 畫出了它的大意,圖中用一個可變電抗元件并聯(lián)在諧振回路上。用低頻調制信號控制可變電抗元件參數(shù)的變化,使載波振蕩器的頻率發(fā)生變化。
( 2 )鑒頻電路
能夠完成鑒頻功能的電路叫鑒頻器或鑒頻電路,有時也叫頻率檢波器。鑒頻的方法通常分二步,第一步先將等幅的調頻波變成幅度隨頻率變化的調頻 — 調幅波,第二步再用一般的檢波器檢出幅度變化,還原成低頻信號。常用的鑒頻器有相位鑒頻器、比例鑒頻器等
脈沖電路的用途和特點
在電子電路中,電源、放大、振蕩和調制電路被稱為模擬電子電路,因為它們加工和處理的是連續(xù)變化的模擬信號。電子電路中另一大類電路的數(shù)字電子電路。它加 工和處理的對象是不連續(xù)變化的數(shù)字信號。數(shù)字電子電路又可分成脈沖電路和數(shù)字邏輯電路,它們處理的都是不連續(xù)的脈沖信號。脈沖電路是專門用來產生電脈沖和 對電脈沖進行放大、變換和整形的電路。家用電器中的定時器、報警器、電子開關、電子鐘表、電子玩具以及電子醫(yī)療器具等,都要用到脈沖電路。
電脈沖有各式各樣的形狀,有矩形、三角形、鋸齒形、鐘形、階梯形和尖頂形的,最具有代表性的是矩形脈沖。要說明一個矩形脈沖的特性可以用脈沖幅度 Um 、脈沖周期 T 或頻率 f 、脈沖前沿 t r 、脈沖后沿 t f 和脈沖寬度 t k 來表示。如果一個脈沖的寬度 t k =1 / 2T ,它就是一個方波。
脈沖電路和放大振蕩電路最大的不同點,或者說脈沖電路的特點是:脈沖電路中的晶體管是工作在開關狀態(tài)的。大多數(shù)情況下,晶體管是工作在特性曲線的飽和區(qū)或 截止區(qū)的,所以脈沖電路有時也叫開關電路。從所用的晶體管也可以看出來,在工作頻率較高時都采用專用的開關管,如 2AK 、 2CK 、
DK 、 3AK 型管,只有在工作頻率較低時才使用一般的晶體管。
就拿脈沖電路中最常用的反相器電路(圖 1 )來說,從電路形式上看,它和放大電路中的共發(fā)射
電路很相似。在放大電路中,基極電阻 R b2 是接到正電源上以取得基極偏壓;而這個電路中,為了保證電路可靠地截止, R b2 是接到一個負電源上的,而且 R b1 和 R b2 的數(shù)值是按晶體管能可靠地進入飽和區(qū)或
止區(qū)的要求計算出來的。不僅如此,為了使晶體管開關速度更快,在基極上還加有加速電容 C ,在脈
前沿產生正向尖脈沖可使晶體管快速進入導通并飽和;在脈沖后沿產生負向尖脈沖使晶體管快速進入截止狀態(tài)。除了射極輸出器是個特例,脈沖電路中的晶體管都是工作在開關狀態(tài)的,這是一個特點。
脈沖電路的另一個特點是一定有電容器(用電感較少)作關鍵元件,脈沖的產生、波形的變換都離不開電容器的充放電。
產生脈沖的多諧振蕩器
脈沖有各種各樣的用途,有對電路起開關作用的控制脈沖,有起統(tǒng)帥全局作用的時鐘脈沖,有做計數(shù)用的計數(shù)脈沖,有起觸發(fā)啟動作用的觸發(fā)脈沖等等。不管是什么 脈沖,都是由脈沖信號發(fā)生器產生的,而且大多是短形脈沖或以矩形脈沖為原型變換成的。因為矩形脈沖含有豐富的諧波,所以脈沖信號發(fā)生器也叫自激多諧振蕩器 或簡稱多諧振蕩器。如果用門來作比喻,多諧振蕩器輸出端時開時閉的狀態(tài)可以把多諧振蕩器比作賓館的自動旋轉門,它不需要人去推動,總是不停地開門和關門。
( 1 )集基耦合多諧振蕩器
圖 2 是一個典型的分立元件集基耦合多諧振蕩器。它由兩個晶體管反相器經 RC 電路交叉耦合接成正反饋電路組成。兩個電容器交替充放電使兩管交替導通和截止,使電路不停地從一個狀態(tài)自動翻轉到另一個狀態(tài),形成自激振蕩。從 A 點或 B 點可得到輸出脈沖。當 R b1 =R b2 =R , C b1 =C b2 =C 時,輸出是幅度接近 E 的方波,脈沖周期 T=1.4RC 。如果兩邊不對稱,則輸出是矩形脈沖
( 3 ) RC 環(huán)形振蕩器
圖 4 是常用的 RC 環(huán)形振蕩器。它用奇數(shù)個門、首尾相連組成閉環(huán)形,環(huán)路中有 RC 延時電路。圖中 RS 是保護電阻, R 和 C 是延時電路元件,它們的數(shù)值決定脈沖周期。輸出脈沖周期 T=2.2RC 。如果把 R 換成電位器,就成為脈沖頻率可調的多諧振蕩器。因為這種電路簡單可靠,使用方便,頻率范圍寬,可以從幾赫變化到幾兆赫,所以被廣泛應用。
脈沖變換和整形電路
脈沖在工作中有時需要變換波形或幅度,如把矩形脈沖變成三角波或尖脈沖等,具有這種功能的電路就叫變換電路。脈沖在傳送中會造成失真,因此常常要對波形不好的脈沖進行修整,使它整舊如新,具有這種功能的電路就叫整形電路。
( 1 )微分電路
微分電路是脈沖電路中最常用的波形變換電路,它和放大電路中的 RC 耦合電路很相似,見圖 5 。當電路時間常數(shù) τ=RC<<t k 時,輸入矩形脈沖,由于電容器充放電極快,輸出可得到一對尖脈沖。輸入脈沖前沿則輸出正向尖脈沖,輸入脈沖后沿則輸出負向尖脈沖。這種尖脈沖常被用作觸發(fā) 脈沖或計數(shù)脈沖。
( 2 )積分電路
把圖 5 中的 R 和 C 互換,并使 τ=RC>>t k ,電路就成為積分電路,見圖 6 。當輸入矩形脈沖時,由于電容器充放電很慢,輸出得到的是一串幅度較低的近似三角形的脈沖波。
( 3 )限幅器
能限制脈沖幅值的電路稱為限幅器或削波器。圖 7 是用二極管和電阻組成的上限幅電路。它能把輸入的正向脈沖削掉。如果把二極管反接,就成為削掉負脈沖的下限幅電路。
用二極帶或三極管等非線性器件可組成各種限幅器,或是變換波形(如把輸入脈沖變成方波、梯形波、尖脈沖等),或是對脈沖整形(如把輸入高低不平的脈沖系列削平成為整齊的脈沖系列等)。
( 4 )箝位器
能把脈沖電壓維持在某個數(shù)值上而使波形保持不變的電路稱為箝位器。它也是整形電路的一種。例如電視信號在傳輸過程中會造成失真,為了使脈沖波形恢復原樣,接收機里就要用箝位電路把波形頂部箝制在某個固定電平上。
圖 8 中反相器輸出端上就有一個箝位二極管 VD 。如果沒有這個二極管,輸出脈沖高電平應該是 12 伏,現(xiàn)在增加了箝位二極管,輸出脈沖高電平被箝制在 3 伏上。
此外,象反相器、射極輸出器等電路也有“整舊如新”的作用,也可認為是整形電路。
有記憶功能的雙穩(wěn)電路多諧振蕩器的輸出總是時高時低地變換,所以它也叫無穩(wěn)態(tài)電路。另一種雙穩(wěn)態(tài)電路就絕然不同,雙穩(wěn)電路有兩個輸出端,它們總是處于相反 的狀態(tài):一個是高電平,另一個必定是低電平。它的特點是如果沒有外來的觸發(fā),輸出狀態(tài)能一直保持不變。所以常被用作寄存二進制數(shù)碼的單元電路。
( 1 )集基耦合雙穩(wěn)電路
圖 9 是用分立元件組成的集基耦合雙穩(wěn)電路。它由一對用電阻交叉耦合的反相器組成。它的兩個管子總是一管截止一管飽和,例如當 VT1 管飽和時 VT2 管就截止,這時 A 點是低電平 B 點是高電平。如果沒有外來的觸發(fā)信號,它就保持這種狀態(tài)不變。如把高電平表示數(shù)字信號“ 1 ”,低電平表示“ 0 ”,那么這時就可以認為雙穩(wěn)電路已經把數(shù)字信號“ 1 ”寄存在 B 端了。
電路的基極分別加有微分電路。如果在 VT1 基極加上一個負脈沖(稱為觸發(fā)脈沖),就會使 VT1 基極電位下降,由于正反饋的作用,使 VT1 很快從飽和轉入截止, VT2 從截止轉入飽和。于是雙穩(wěn)電路翻轉成 A 端為“ 1 ”, B 端為“ 0 ”,并一直保持下去。
( 2 )觸發(fā)脈沖的觸發(fā)方式和極性
雙穩(wěn)電路的觸發(fā)電路形式和觸發(fā)脈沖極性選擇比較復雜。從觸發(fā)方式看,因為有直流觸發(fā)(電位觸發(fā))和交流觸發(fā)(邊沿觸發(fā))的分別,所以觸發(fā)電路形式各有不 同。從脈沖極性看,也是隨著晶體管極性、觸發(fā)脈沖加在哪個管子(飽和管還是截止管)上、哪個極上(基極還是集電極)而變化的。在實際應用中,因為微分電路 能容易地得到尖脈沖,觸發(fā)效果較好,所以都用交流觸發(fā)方式。觸發(fā)脈沖所加的位置多數(shù)是加在飽和管的基極上。所以使用 NPN 管的雙穩(wěn)電路所加的是負脈沖,而 PNP 管雙穩(wěn)電路所加的是正脈沖。
( 3 )集成觸發(fā)器除了用分立元件外,也可以用集成門電路組成雙穩(wěn)電路。但實際上因為目前有大量的集成化雙穩(wěn)觸發(fā)器產品可供選用,如 R—S 觸發(fā)器、 D 觸發(fā)器、 J - K 觸發(fā)器等等,所以一般不使用門電路搭成的雙穩(wěn)電路而直接選用現(xiàn)成產品。
有延時功能的單穩(wěn)電路
無穩(wěn)電路有 2 個暫穩(wěn)態(tài)而沒有穩(wěn)態(tài),雙穩(wěn)電路則有 2 個穩(wěn)態(tài)而沒有暫穩(wěn)態(tài)。脈沖電路中常用的第 3 種電路叫單穩(wěn)電路,它有一個穩(wěn)態(tài)和一個暫穩(wěn)態(tài)。如果也用門來作比喻,單穩(wěn)電路可以看成是一扇彈簧門,平時它總是關著的,“關”是它的穩(wěn)態(tài)。當有人推它或拉 它時門就打開,但由于彈力作用,門很快又自動關上,恢復到原來的狀態(tài)。所以“開”是它的暫穩(wěn)態(tài)。單穩(wěn)電路常被用作定時、延時控制以及整形等。
( 1 )集基耦合單穩(wěn)電路
圖 10 是一個典型的集基耦合單穩(wěn)電路。它也是由兩級反相器交叉耦合而成的正反饋電路。它的一半和多諧振蕩器相似,另一半和雙穩(wěn)電路相似,再加它也有一個微分觸發(fā) 電路,所以可以想象出它是半個無穩(wěn)電路和半個雙穩(wěn)電路湊合成的,它應該有一個穩(wěn)態(tài)和一個暫穩(wěn)態(tài)。平時它總是一管( VT1 )飽和,另一管( VT2 )截止,這就是它的穩(wěn)態(tài)。當輸入一個觸發(fā)脈沖后,電路便翻轉到另一種狀態(tài),但這種狀態(tài)只能維持不長的時間,很快它又恢復到原來的狀態(tài)。電路暫穩(wěn)態(tài)的時間是 由延時元件 R 和 C 的數(shù)值決定的: t t =0.7RC 。
( 2 )集成化單穩(wěn)電路
用集成門電路也可組成單穩(wěn)電路。圖 11 是微分型單穩(wěn)電路,它用 2 個與非門交叉連接,門 1 輸出到門 2 是用微分電路耦合,門 2 輸出到門 1 是直接耦合,觸發(fā)脈沖加到門 1 的另一個輸入端 U I 。它的暫穩(wěn)態(tài)時間即定時時間為: t t = ( 0.7 ~ 1.3 ) RC 。
脈沖電路的讀圖要點
① 脈沖電路的特點是工作在開關狀態(tài),它的輸入輸出都是脈沖,因此分析時要抓住關鍵,把主次電路區(qū)分開,先認定主電路的功能,再分析輔助電路的作用。 ② 從電路結構上抓關鍵找異同。前面介紹了集基耦合方式的三種基本單元電路,它們都由雙管反相器構成正反饋電路,這是它們的相同點。但細分析起來它們還是各有 特點的:無穩(wěn)和雙穩(wěn)電路雖然都有對稱形式,但無穩(wěn)電路是用電容耦合,雙穩(wěn)是用電阻直接耦合(有時并聯(lián)有加速電容,容量一般都很小);而且雙穩(wěn)電路一般都有 觸發(fā)電路(雙端或單端觸發(fā));單穩(wěn)電路就很好認,它是不對稱的,兼有雙穩(wěn)和單穩(wěn)的形式。這樣一分析,三種電路就很好區(qū)別了。 ③ 脈沖電路中,脈沖的生成、變換和整形都和電容器的充、放電有關,電路的時間常數(shù)即 R 和 C 的數(shù)值對確定電路的性質有極重要的意義,這一點尤為重要
數(shù)字邏輯電路的用途和特點
數(shù)字電子電路中的后起之秀是數(shù)字邏輯電路。把它叫做數(shù)字電路是因為電路中傳遞的雖然也是脈沖,但這些脈沖是用來表示二進制數(shù)碼的,例如用高電平表示“ 1 ”,低電平表示“ 0 ”。聲音圖像文字等信息經過數(shù)字化處理后變成了一串串電脈沖,它們被稱為數(shù)字信號。能處理數(shù)字信號的電路就稱為數(shù)字電路。
這種電路同時又被叫做邏輯電路,那是因為電路中的“ 1 ”和“ 0 ”還具有邏輯意義,例如邏輯“ 1 ”和邏輯“ 0 ”可以分別表示電路的接通和斷開、事件的是和否、邏輯推理的真和假等等。電路的輸出和輸入之間是一種邏輯關系。這種電路除了能進行二進制算術運算外還能完 成邏輯運算和具有邏輯推理能力,所以才把它叫做邏輯電路。
由于數(shù)字邏輯電路有易于集成、傳輸質量高、有運算和邏輯推理能力等優(yōu)點,因此被廣泛用于計算機、自動控制、通信、測量等領域。一般家電產品中,如定時器、告警器、控制器、電子鐘表、電子玩具等都要用數(shù)字邏輯電路。
數(shù)字邏輯電路的第一個特點是為了突出“邏輯”兩個字,使用的是獨特的圖形符號。數(shù)字邏輯電路中有門電路和觸發(fā)器兩種基本單元電路,它們都是以晶體管和電阻等 元件組成的,但在邏輯電路中我們只用幾個簡化了的圖形符號去表示它們,而不畫出它們的具體電路,也不管它們使用多高電壓,是 TTL 電路還是 CMOS 電路等等。按邏輯功能要求把這些圖形符號組合起來畫成的圖就是邏輯電路圖,它完全不同于一般的放大振蕩或脈沖電路圖。
數(shù)字電路中有關信息是包含在 0 和 1 的數(shù)字組合內的,所以只要電路能明顯地區(qū)分開 0 和 1 , 0 和 1 的組合關系沒有破壞就行,脈沖波形的好壞我們是不大理會的。所以數(shù)字邏輯電路的第二個特點是我們主要關心它能完成什么樣的邏輯功能,較少考慮它的電氣參數(shù) 性能等問題。也因為這個原因,數(shù)字邏輯電路中使用了一些特殊的表達方法如真值表、特征方程等,還使用一些特殊的分析工具如邏輯代數(shù)、卡諾圖等等,這些也都 與放大振蕩電路不同。
門電路和觸發(fā)器
( 1 )門電路
門電路可以看成是數(shù)字邏輯電路中最簡單的元件。目前有大量集成化產品可供選用。
最基本的門電路有 3 種:非門、與門和或門。非門就是反相器,它把輸入的 0 信號變成 1 , 1 變成 0 。這種邏輯功能叫“非”,如果輸入是 A ,輸出寫成 P=A 。與門有 2 個以上輸入,它的功能是當輸入都是 1 時,輸出才是 1 。這種功能也叫邏輯乘,如果輸入是 A 、 B ,輸出寫成 P=A•B 。或門也有 2 個以上輸入,它的功能是輸入有一個 1 時,輸出就是 1 。這種功能也叫邏輯加,輸出就寫成 P=A + B 。
把這三種基本門電路組合起來可以得到各種復合門電路,如與門加非門成與非門,或門加非門成或非門。圖 1 是它們的圖形符號和真值表。此外還有與或非門、異或門等等。
數(shù)字集成電路有 TTL 、 HTL 、 CMOS 等多種,所用的電源電壓和極性也不同,但只要它們有相同的邏輯功能,就用相同的邏輯符號。而且一般都規(guī)定高電平為 1 、低電平為 0 。
( 2 )觸發(fā)器
觸發(fā)器實際上就是脈沖電路中的雙穩(wěn)電路,它的電路和功能都比門電路復雜,它也可看成是數(shù)字邏輯電路中的元件。目前也已有集成化產品可供選用。常用的觸發(fā)器有 D 觸發(fā)器和 J—K 觸發(fā)器。
D 觸發(fā)器有一個輸入端 D 和一個時鐘信號輸入端 CP ,為了區(qū)別在 CP 端加有箭頭。它有兩個輸出端,一個是 Q 一個是 Q ,加有小圈的輸出端是 Q 端。另外它還有兩個預置端 R D 和 S D ,平時正常工作時要 R D 和 S D 端都加高電平 1 ,如果使 R D =0 ( S D 仍為 1 ),則觸發(fā)器被置成 Q=0 ;如果使 S D =0 ( R D =1 ),則被置成 Q=1 。因此 R D 端稱為置 0 端, S D 端稱為置 1 端。 D 觸發(fā)器的邏輯符號見圖 2 ,圖中 Q 、 D 、 SD 端畫在同一側; Q 、R D 畫在另一側。 R D 和 S D 都帶小圓圈,表示要加上低電平才有效。
D 觸發(fā)器是受 CP 和 D 端雙重控制的, CP 加高電平 1 時,它的輸出和 D 的狀態(tài)相同。如 D=0 , CP 來到后, Q=0 ;如 D=1 , CP 來到后, Q=1 。 CP 脈沖起控制開門作用,如果 CP=0 ,則不管 D 是什么狀態(tài),觸發(fā)器都維持原來狀態(tài)不變。這樣的邏輯功能畫成表格就稱為功能表或特性表,見圖 2 。表中 Q n+1 表示加上觸發(fā)信號后變成的狀態(tài), Qn 是原來的狀態(tài)。“ X ”表示是 0 或 1 的任意狀態(tài)。
有的 D 觸發(fā)器有幾個 D 輸入端: D 1 、 D 2 … 它們之間是邏輯與的關系,也就是只有當 D 1 、 D 2 … 都是 1 時,輸出端 Q 才是 1 。
另一種性能更完善的觸發(fā)器叫 J - K 觸發(fā)器。它有兩個輸入端: J 端和 K 端,一個 CP 端,兩個預置端: R D 端和 S D 端,以及兩個輸出端: Q 和 Q 端。它的邏輯符號見圖 3 。 J - K 觸發(fā)器是在 CP 脈沖的下陣沿觸發(fā)翻轉的,所以在 CP 端畫一個小圓圈以示區(qū)別。圖中, J 、 S D 、 Q 畫在同一側, K 、 R D 、 Q 畫在另一側。
J - K 觸發(fā)器的邏輯功能見圖 3 。有 CP 脈沖時(即 CP=1 ): J 、 K 都為 0 ,觸發(fā)器狀態(tài)不變; Q n + 1 =Qn , J = 0 、 K=1 ,觸發(fā)器被置 0 : Q n + 1 =0 ; J=1 、 K=0 , Q n+1 =1 ; J=1 、 K=1 ,觸發(fā)器翻轉一下: Q n + 1 =Qn 。如果不加時鐘脈沖,即 CP=0 時,不管 J 、 K 端是什么狀態(tài),觸發(fā)器都維持原來狀態(tài)不變: Q n + 1 =Qn 。有的 J—K 觸發(fā)器同時有好幾個 J 端和 K 端, J 1 、 J 2 … 和 K 1 、 K 2 … 之間都是邏輯與的關系。有的 J - K 觸發(fā)器是在 CP 的上升沿觸發(fā)翻轉的,這時它的邏輯符號圖的 CP 端就不帶小圓圈。也有的時候為了使圖更簡潔,常常把 RD 和 S D 端省略不畫
編碼器和譯碼器
能夠把數(shù)字、字母變換成二進制數(shù)碼的電路稱為編碼器。反過來能把二進制數(shù)碼還原成數(shù)字、字母的電路就稱為譯碼器。
( 1 )編碼器
圖 4 ( a )是一個能把十進制數(shù)變成二進制碼的編碼器。一個十進制數(shù)被表示成二進制碼必須 4 位,常用的碼是使從低到高的每一位二進制碼相當于十進制數(shù)的 1 、 2 、 4 、 8 ,這種碼稱為 8 - 4 - 2 - 1 碼或簡稱 BCD 碼。所以這種編碼器就稱為“ 10 線 -4 線編碼器”或“ DEC / BCD 編碼器”。
從圖看到,它是由與非門組成的。有 10 個輸入端,用按鍵控制,平時按鍵懸空相當于接高電平 1 。它有 4 個輸出端 ABCD ,輸出 8421 碼。如果按下“ 1 ”鍵,與“ 1 ”鍵對應的線被接地,等于輸入低電平 0 、于是門 D 輸出為 1 ,整個輸出成 0001 。
如按下“ 7 ”鍵,則 B 門、 C 門、 D 門輸出為 1 ,整個輸出成 0111 。如果把這些電路都做在一個集成片內,便得到集成化的 10 線 4 線編碼器,它的邏輯符號見圖 4 ( b )。左側有 10 個輸入端,帶小圓圈表示要用低電平,右側有 4 個輸出端,從上到下按從低到高排列。使用時可以直接選用。
( 2 )譯碼器
要把二進制碼還原成十進制數(shù)就要用譯碼器。它也是由門電路組成的,現(xiàn)在也有集成化產品供選用。圖 5 是一個 4 線 —10 線譯碼器。它的左側為 4 個二進制碼的輸入端,右側有 10 個輸出端,從上到下按 0 、 1 、 …9 排列表示 10 個十進制數(shù)。輸出端帶小圓圈表示低電平有效。平時 10 個輸出端都是高電平 1 ,如輸入為 1001 碼,輸出“ 9 ”端為低電平 0 ,其余 9 根線仍為高電平 1 ,這表示“ 9 ”線被譯中。
如果要想把十進制數(shù)顯示出來,就要使用數(shù)碼管。現(xiàn)以共陽極發(fā)光二極管( LED )七段數(shù)碼顯示管為例,見圖 6 。它有七段發(fā)光二極管,如每段都接低電平 0 ,七段都被點亮,顯示出數(shù)字“ 8 ”;如 b 、 c 段接低電平 0 ,其余都接 1 ,顯示的是“ 1 ”。可見要把十進制數(shù)用七段顯示管顯示出來還要經過一次譯碼。如果使用“ 4 線 —7 線譯碼器”和顯示管配合使用,就很簡單,輸入二進制碼可直接顯示十進制數(shù),見圖 6 。譯碼器左側有 4 個二進制碼的輸入端,右側有 7 個輸出可直接和數(shù)碼管相連。左上側另有一個滅燈控制端 I B ,正常工作時應加高電平 1 ,如不需要這位數(shù)字顯示就在 I B 上加低電平 0 ,就可使這位數(shù)字熄滅。
寄存器和移位寄存器
( 1 )寄存器
能夠把二進制數(shù)碼存貯起來的的部件叫數(shù)碼寄存器,簡稱寄存器。圖 7 是用 4 個 D 觸發(fā)器組成的寄存器,它能存貯 4 位二進制數(shù)。 4 個 CP 端連在一起作為控制端,只有 CP=1 時它才接收和存貯數(shù)碼。 4 個 R D 端連在一起成為整個寄存器的清零端。如果要存貯二進制碼 1001 ,只要把它們分別加到觸發(fā)器 D 端,當 CP 來到后 4 個觸發(fā)器從高到低分別被置成 1 、 0 、 0 、 1 ,并一直保持到下一次輸入數(shù)據(jù)之前。要想取出這串數(shù)碼可以從觸發(fā)器的 Q 端取出。
( 2 )移位寄存器
有移位功能的寄存器叫移位寄存器,它可以是左移的、右移的,也可是雙向移位的。
圖 8 是一個能把數(shù)碼逐位左移的寄存器。它和一般寄存器不同的是:數(shù)碼是逐位串行輸入并加在最低位的 D 端,然后把低位的 Q 端連到高一位的 D 端。這時 CP 稱為移位脈沖。
先從 R D 端送低電平清零,使寄存器成 0000 狀態(tài)。假定要輸入的數(shù)碼是 1001 ,輸入的次序是先高后低逐位輸入。第 1 個 CP 后, 1 被打入第 1 個觸發(fā)器,寄存器成 0001 ;第 2 個 CP 后, Qo 的 1 被移入 Q 1 ,新的 0 打入 D 1 ,成為 0010 ;第 3 個 CP 后,成為 0100 ;第 4 個 CP 后,成為 1001 。
可見經過 4 個 CP ,寄存器就寄存了 4 位二進制碼 1001 。目前已有品種繁多的集成化寄存器供選用。
計數(shù)器和分頻器
( 1 )計數(shù)器
能對脈沖進行計數(shù)的部件叫計數(shù)器。計數(shù)器品種繁多,有作累加計數(shù)的稱為加法計數(shù)器,有作遞減計數(shù)的稱為減法計數(shù)器;按觸發(fā)器翻轉來分又有同步計數(shù)器和異步計數(shù)器;按數(shù)制來分又有二進制計數(shù)器、十進制計數(shù)器和其它進位制的計數(shù)器等等。
現(xiàn)舉一個最簡單的加法計數(shù)器為例,見圖 9 。它是一個 16 進, , 制計數(shù)器,最大計數(shù)值是 1111, ,相當于十進制數(shù) 15 。需要計數(shù)的脈沖加到最低位觸發(fā)器的 CP 端上,所有的 J 、 K 端都接高電平 1 ,各觸發(fā)器 Q 端接到相鄰高一位觸發(fā)器的 CP 端上。 J—K 觸發(fā)器的特性表告訴我們:當 J=1 、 K=1 時來一個 CP ,觸發(fā)器便翻轉一次。在全部清零后, ① 第 1 個 CP 后沿,觸發(fā)器 C0 翻轉成 Q0=1 ,其余 3 個觸發(fā)器仍保持 0 態(tài),整個計數(shù)器的狀態(tài)是 0001 。 ② 第 2 個 CP 后沿,觸發(fā)器 C0 又翻轉成“ Q0=0 , C1 翻轉成 Q1=1 ,計數(shù)器成 0010 。 …… 到第 15 個 CP 后沿,計數(shù)器成 1111 。可見這個計數(shù)器確實能對 CP 脈沖計數(shù)。
2 )分頻器
計數(shù)器的第一個觸發(fā)器是每隔 2 個 CP 送出一個進位脈沖,所以每個觸發(fā)器就是一個 2 分頻的分頻器, 16 進制計數(shù)器就是一個 16 分頻的分頻器。
為了提高電子鐘表的精確度,普遍采用的方法是用晶體振蕩器產生 32768 赫標準信號脈沖,經過 15 級 2 分頻處理得到 1 赫的秒信號。因為晶體振蕩器的準確度和穩(wěn)定度很高,所以得到的秒脈沖信號也是精確可靠的。把它們做到一個集成片上便是電子手表專用集成電路產品,見圖 10 。
數(shù)字邏輯電路讀圖要點和舉例
數(shù)字邏輯電路的讀圖步驟和其它電路是相同的,只是在進行電路分析時處處要用邏輯分析的方法。讀圖時要: ① 先大致了解電路的用途和性能。 ② 找出輸入端、輸出端和關鍵部件,區(qū)分開各種信號并弄清信號的流向。 ③ 逐級分析輸出與輸入的邏輯關系,了解各部分的邏輯功能。 ④ 最后統(tǒng)觀全局得出分析結果。
例 1 三路搶答器
圖 11 是智力競賽用的三路搶答器電路。裁判按下開關 SA4 ,觸發(fā)器全部被置零,進入準備狀態(tài)。這時 Q1 ~ Q3 均為 1 ,搶答燈不亮;門 1 和門 2 輸出為 0 ,門 3 和門 4 組成的音頻振蕩器不振蕩,揚聲器無聲。
競賽開始,假定 1 號臺搶先按下 SA1 ,觸發(fā)器 C1 翻轉成 Q1=1 、 Q1=0 。于是: ① 門 2 輸出為 1 ,振蕩器振蕩,揚聲器發(fā)聲; ②HL1 燈點亮; ③ 門 1 輸出為 1 ,這時 2 號、 3 號臺再按開關也不起作用。裁判宣布競賽結果后,再按一下 SA4 ,電路又進入準備狀態(tài)。
例 2 彩燈追逐電路
圖 12 是 4 位移位寄存器控制的彩燈電路。開始時按下 SA ,觸發(fā)器 C1 ~ C4 被置成 1000 ,彩燈 HL1 被點亮。 CP 脈沖來到后,寄存器移 1 位,觸發(fā)器 C1 ~ C4 成 0100 ,彩燈 HL2 點亮。第 2 個 CP 脈沖點亮 HL3 ,第 3 個點亮 HL4 ,第 4 個 CP 又把觸發(fā)器 C1 ~ C4 置成 1000 ,又點亮 HL1 。如此循環(huán)往復,彩燈不停閃爍。只要增加觸發(fā)器可使燈數(shù)增加,改變 CP 的頻率可變化速度。
555 集成時基電路的特點
555 集成電路開始出現(xiàn)時是作定時器應用的,所以叫做 555 定時器或 555 時基電路。但是后來經過開發(fā),它除了作定時延時控制外,還可以用于調光、調溫、調壓、調速等多種控制以及計量檢測等作用;還可以組成脈沖振蕩、單穩(wěn)、雙穩(wěn) 和脈沖調制電路,作為交流信號源以及完成電源變換、頻率變換、脈沖調制等用途。由于它工作可靠、使用方便、價格低廉,因此目前被廣泛用于各種小家電中。
555 集成電路內部有幾十個元器件,有分壓器、比較器、觸發(fā)器、輸出管和放電管等,電路比較復雜,是模擬電路和數(shù)字電路的混合體。它的性能和參數(shù)要在非線性模擬 集成電路手冊中才能查到。 555 集成電路是 8 腳封裝,圖 1 ( a )是雙列直插型封裝,按輸入輸出的排列可畫成圖 1 ( b )。其中 6 腳稱閥值端( TH ),是上比較器的輸入。 2 腳稱觸發(fā)端( ),是下比較器的輸入。 3 腳是輸出端( V O ),它有 0 和 1 兩種狀態(tài),它的狀態(tài)是由輸入端所加的電平決定的。 7 腳的放電端( DIS ),它是內部放電管的輸出,它也有懸空和接地兩種狀態(tài),也是由輸入端的狀態(tài)決定的。 4 腳是復位端( ),加上低電砰(< 0.3 伏)時可使輸出成低電平。 5 腳稱控制電壓端( V C ),可以用它改變上下觸發(fā)電平值。 8 腳是電源, 1 腳為地端。
對于初學者來說,可以把 555 電路等效成一個帶放電開關的 R - S 觸發(fā)器,如圖 2 ( a )。這個特殊的觸發(fā)器有兩個輸入端;閾值端( TH )可看成是置零端 R ,要求高電平;觸發(fā)端( )可看成是置位端 ,低電平有效。它只有 1 個輸出端 V O , V O 可等效成觸發(fā)器的 Q 端。放電端( DIS )可看成由內部的放電開關控制的一個接點,放電開關由觸發(fā)器的 Q 端控制: =1 時 DIS 端接地; =0 時 DIS 端懸空。此外這個觸發(fā)器還有復位端 ,控制電壓端 V C ,電源端 V DD 和地端 GND 。
這個特殊的 R - S 觸發(fā)器有 2 個特點:( 1 )兩個輸入端的觸發(fā)電平要求一高一低:置零端 R 即閾值端 TH 要求高電平,而置低端 S 即觸發(fā)端 則要求低電平。( 2 )兩個輸入端的觸發(fā)電平,也就是使它們翻轉的閾值電壓值也不同,當 V C 端不接控制電壓時,對 TH ( R )端來講, > 2 /3 V DD 是高電平 1 , < 2 /3 V DD 是低電平 0 ;而對 ( ) 端來講,> 1/ 3 V DD 是高電平 1 ,< 1 /3 V DD 是低電平 0 。如果在控制端( V C )加上控制電壓 V C ,這時上觸發(fā)電平就變成 V C 值,而下觸發(fā)電平則變成 1 /2 V C 。可見改變控制端的控制電壓值可以改變上下觸發(fā)電平值。
經過簡化, 555 電路可以等效成一個觸發(fā)器,它的功能表見圖 2 ( b )。
555 集成電路有雙極型和 CMOS 型兩種。 CMOS 型的優(yōu)點是功耗低、電源電壓低、輸入阻抗高,但輸出功率較小,輸出驅動電流只有幾毫安。雙極型的優(yōu)點是輸出功率大,驅動電流達 200 毫安,其它指標則不如 CMOS 型的。
此外還有一種 556 雙時基電路, 14 腳封裝,內部包含有兩個相同的時基電路單元。 555 的應用電路很多,大體上可分為 555 單穩(wěn)、 555 雙穩(wěn)和 555 無穩(wěn)三類。 555 單穩(wěn)電路單穩(wěn)電路有一個穩(wěn)態(tài)和一個暫穩(wěn)態(tài)。 555 的單穩(wěn)電路是利用電容的充放電形成暫穩(wěn)態(tài)的,因此它的輸入端都帶有定時電阻和定時電容,常見的 555 單穩(wěn)電路有兩種。
( 1 )人工啟動型單穩(wěn)
將 555 電路的 6 、 2 端并接起來接在 RC 定時電路上,在定時電容 C T 兩端接按鈕開關 SB ,就成為人工啟動型 555 單穩(wěn)電路,見圖 3 ( a )。用等效觸發(fā)器替代 555 ,并略去與單穩(wěn)工作無關的部分后畫成等效圖 3 ( b )。下面分析它的工作:
① 穩(wěn)態(tài):接上電源后,電容 C T 很快充到 V DD ,從圖 3 ( b )看到,觸發(fā)器輸入 R=1 , =1 ,從功能表查到輸出 V o =0 ,這是它的穩(wěn)態(tài)。
② 暫穩(wěn)態(tài):按下開關 SB , C T 上電荷很快放到零,相當于觸發(fā)器輸入 R=0 , =0 ,輸出立即翻轉成 V o =1 ,暫穩(wěn)態(tài)開始。開關放開后,電源又向 C T 充電,經時間 t d 后, C T 上電壓升到 > 2 /3 V DD 時,輸出又翻轉成 V =0 ,暫穩(wěn)態(tài)結束。 t d 就是單穩(wěn)電路的定時時間或延時時間,它和定時電阻 R T 和定時電容 C T 的值有關; t d=1.1R T C T 。
( 2 )脈沖啟動型單穩(wěn)
把 555 電路的 6 、 7 端并接起來接到定時電容 C T 上,用 2 端作輸入就成為脈沖啟動型單穩(wěn)電路,見圖 4 ( a )。電路的 2 端平時接高電平,當輸入接低電平或輸入負脈沖時才啟動電路。用等效觸發(fā)器替代 555 電路后可畫成圖 4 ( b )。這個電路利用放電端使定時電容能快速放電。下面分析它的工作狀態(tài):
① 穩(wěn)態(tài):通電后, R=1 , =1 ,輸出 V o =0 , DIS 端接地, C T 上電壓為 0 即 R=0 ,輸出仍保持 V o =0 ,這是它的穩(wěn)態(tài)。
② 暫穩(wěn)態(tài):輸入負脈沖后,輸入 =0 ,輸出翻轉成 V o =1 , DIS 端開路,電源通過 R T 向 C T 充電,暫穩(wěn)態(tài)開始。經過 t d 后, C T 上電壓升到> 2 /3 V DD ,這時負脈沖已經消失,輸入又成為 R=1 , =1 ,輸出又翻轉成 V o =0 ,暫穩(wěn)態(tài)結束。這時內部放電開關接通, DIS 端接地, C T 上電荷很快放到零,為下一次定時控制作準備。電路的定時時間 t d =1.1R T C T 。
這兩種單穩(wěn)電路常用作定時延時控制。
555 雙穩(wěn)電路
常見的 555 雙穩(wěn)電路有兩種。
( 1 ) R-S 觸發(fā)器型雙穩(wěn)把 555 電路的 6 、 2 端作為兩個控制輸入端, 7 端不用,就成為一個 R - S 觸發(fā)器。要注意的是兩個輸入端的電平要求和閾值電壓都不同,見圖 5 ( a )。有時可能只有一個控制端,這時另一個控制端要設法接死,根據(jù)電路要求可以把 R 端接到電源端,見圖 5 ( b ),也可以把 S 端接地,用 R 端作輸入。
有兩個輸入端的雙穩(wěn)電路常用作電機調速、電源上下限告警等用途,有一個輸入端的雙穩(wěn)電路常作為單端比較器用作各種檢測電路。
( 2 )施密特觸發(fā)器型雙穩(wěn)
把 555 電路的 6 、 2 端并接起來成為只有一個輸入端的觸發(fā)器,見圖 6 ( a )。這個觸發(fā)器因為輸出電壓和輸入電壓的關系是一個長方形的回線形,見圖 6 ( b ),所以被稱為施密特觸發(fā)器。從曲線看到,當輸入 V i =0 時輸出 V o =1 。當輸入電壓從 0 上升時,要升到> 2/ 3 V DD 以后, V o 才翻轉成 0 。而當輸入電壓從最高值下降時,要降到 < 1 /3 V DD 以后, V o 才翻轉成 1 。所以輸出電壓和輸入電壓之間是一個回線形曲線。由于它的輸入有兩個不同的閾值電壓,所以這種電路被用作電子開關,各種控制電路,波形變換和整形的用途。
555 無穩(wěn)電路
無穩(wěn)電路有 2 個暫穩(wěn)態(tài),它不需要外觸發(fā)就能自動從一種暫穩(wěn)態(tài)翻轉到另一種暫穩(wěn)態(tài),它的輸出是一串矩形脈沖,所以它又稱為自激多諧振蕩器或脈沖振蕩器。 555 的無穩(wěn)電路有多種,這里介紹常用的 3 種。
( 1 )直接反饋型 555 無穩(wěn)
利用 555 施密特觸發(fā)器的回滯特性,在它的輸入端接電容 C ,再在輸出 V 0 與輸入之間接一個反饋電阻 R f ,就能組成直接反饋型多諧振蕩器,見圖 7 ( a )。用等效觸發(fā)器替代 555 電路后可畫成圖 7 ( b )。現(xiàn)在來看看它的振蕩工作原理:
剛接通電源時, C 上電壓為零,輸出 V 0 =1 。通電后電源經內部電阻、 V 0 端、 R f 向 C 充電,當 C 上電壓升到> 2 /3 V DD 時,觸發(fā)器翻轉 V 0 =0 ,于是 C 上電荷通過 R f 和 V 0 放電入地。當 C 上電壓降到< 1 /3 V DD 時,觸發(fā)器又翻轉成 V 0 =1 。電源又向 C 充電,不斷重復上述過程。由于施密特觸發(fā)器有 2 個不同的閥值電壓,因此 C 就在這 2 個閥值電壓之間交替地充電和放電,輸出得到的是一串連續(xù)的矩形脈沖,見圖 7 ( c )。脈沖頻率約為 f=0.722 / R f C 。
( 2 )間接反饋型無穩(wěn)
另一路多諧振蕩器是把反饋電阻接在放電端和電源上,如圖 8 ( a ),這樣做使振蕩電路和輸出電路分開,可以使負載能力加大,頻率更穩(wěn)定。這是目前使用最多的 555 振蕩電路。
這個電路在剛通電時, V 0 =1 , DIS 端開路, C 的充電路徑是:電源 →R A →DIS→R B →C ,當 C 上電壓上升到> 2 /3 V DD 時, V 0 =1 , DIS 端接地, C 放電, C 放電的路徑是: C→R B →DIS→ 地。可以看到充電和放電時間常數(shù)不等,輸出不是方波。 t 1 =0.693 ( R A + B B ) C 、 t 2 =0.693R B C ,脈沖頻率 f=1.443 /( R A + 2R ) C
( 3 ) 555 方波振蕩電路
要想得到方波輸出,可以用圖 9 的電路。它是在圖 8 的電路基礎上在 R B 兩端并聯(lián)一個二極管 VD 組成的。當 R A =R B 時, C 的充放電時間常數(shù)相等,輸出就得到方波。方波的頻率為 f=0.722 / R A C ( R A =R B )
在這個電路的基礎上,在 R A 和 R B 回路內增加電位器以及采用串聯(lián)或并聯(lián)二極管的方法可以得到占空比可調的脈沖振蕩電路。
555 脈沖振蕩電路常被用作交流信號源,它的振蕩頻率范圍大致在零點幾赫到幾兆赫之間。因為電路簡單可靠,所以使用極廣。
555 電路讀圖要點及舉例
555 集成電路經多年的開發(fā),實用電路多達幾十種,幾乎遍及各個技術領域。但對初學者來講,常見的電路也不過是上述幾種,因此在讀圖時,只要抓住關鍵,識別它們是不難的。
從電路結構上分析,三類 555 電路的區(qū)別或者說它們的結構特點主要在輸入端。因此當我們拿到一張 555 電路圖時,在大致了解電路的用途之后,先看一下電路是 CMOS 型還是雙極型,再看復位端( )和控制電壓端( V c )的接法,如果復位端( )是接高電平、控制電壓端( V c )是接一個抗干擾電容的
那就可以按以下的次序先從輸入端開始進行分析:
( 1 ) 6 、 2 端是分開的
①7 端懸空不用的一定是雙穩(wěn)電路。如有兩個輸入的則是雙限比較器;如只有一個輸入的則是單端比較器。這類電路一般都是作電子開關、控制和檢測電路的用途。
②7 、 6 端短接并接有電阻電容、取 2 端作輸入的一定是單穩(wěn)電路。它的輸入可以用開關人工啟動,也可以用輸入脈沖啟動,甚至為了取得較好的啟動效果在輸入端帶有 RC 微分電路。這類電路一般用作定時延時控制和檢測的用途。
( 2 ) 6 、 2 端短接的
① 輸入沒有電容的是施密特觸發(fā)器電路。這類電路常用作電子開關、告警、檢測和整形的用途。
② 輸入端有電阻電容而 7 端懸空的,這時要看電阻電容的接法:( a ) R 和 C 串聯(lián)接在電源和地之間的是單穩(wěn)電路, R 和 C 就是它的定時電阻和定時電容。( b ) R 在上 C 在下, R 的一端接在 V 0 端上的是直接反饋型無穩(wěn)電路,這時 R 和 C 就是決定振蕩頻率的元件。
③7 端也接在輸入端,成“ R A - 7 - R B - 6 、 2—C ”的形式的就是最常用的無穩(wěn)電路。這時 R A 和 R B 及 C 就是決定振蕩頻率的元件。這類電路可以有很多種變型:如省去 R A ,把 7 端接在 V 0 上;或者在 R B 兩端并聯(lián)二極管 VD 以獲得方波輸出,或者用電阻和電位器組成 R A 和 R B ,而且在 R A 和 R B 兩端并聯(lián)有二極管以獲得占空比可調的脈沖波等等。這類電路是用途最廣的,常用于脈沖振蕩、音響告警、家電控制、電子玩具、醫(yī)療電器以及電源變換等用途。
( 3 )如果控制電壓( V c )端接有直流電壓,則只是改變了上下兩個閥值電壓的數(shù)值,其它分析方法仍和上面的相同。
只要按上述步驟細心分析核對,一定能很快地識別 555 電路的類別和了解它的工作原理。下面的問題就比較好辦了,例如定時時間、振蕩頻率等都可以按給出的公式進行估算。
例 1 相片曝光定時器
圖 10 是用 555 電路制成的相片曝光定時器。從圖看到,輸入端 6 、 2 并接在 RC 串聯(lián)電路中,所以這是一個單穩(wěn)電路, R1 和 RP 是定時電阻, C1 是定時電容。
電路在通電后, C1 上電壓被充到 6 伏,輸出 V 0 =0 ,繼電器 KA 不吸動,常開接點是打開的,曝光燈 HL 不亮。這是它的穩(wěn)態(tài)。
按下 SB 后, C1 快速放電到零,輸出 V 0 =1 ,繼電器 KA 吸動,點亮曝光燈 HL ,暫穩(wěn)態(tài)開始。 SB 放開后電源向 C1 充電,當 C1 上電壓升到 4 伏時,暫穩(wěn)態(tài)結束,定時時間到,電路恢復到穩(wěn)態(tài)。輸出翻轉成 V 0 =0 ,繼電器 KA 釋放,曝光燈熄滅。電路定時時間是可調的,大約是 1 秒~ 2 分鐘。
例 2 光電告警電路
圖 11 是 555 光電告警電路。它使用 556 雙時基集成電路,有兩個獨立的 555 電路。前一個接成施密特觸發(fā)器,后一個是間接反饋型無穩(wěn)電路。圖中引腳號碼是 556 的引腳號碼。
圖中 R1 是光敏電阻,無光照時阻值為幾~幾十兆歐,所以 555a 的輸入相當于 R=0 、 S=0 ,輸出 V 0 =1 ,三極管 VT 導通, VT 的集電極電壓只有 0.3 伏,加在 555b 的復位端( MR ),使 555b 處于復位狀態(tài),即無振蕩輸出。
當 R1 受光照后,阻值突然下降到只有幾~幾十千歐,于是 555a 的輸入電壓升到上閥值電壓以上,輸出翻轉成 V 0 =0 , VT 截止, VT 集電極電壓升高, 555b 被解除復位狀態(tài)而振蕩,于是揚聲器 BL 發(fā)聲告警。 555b 的振蕩頻率大約是 1 千赫。
如果把整個裝置放入公文包內,那么當打開公文包時,這個裝置會發(fā)聲告警而成為防盜告警裝置
三 中級電工鑒定復習試題
100、在電力系統(tǒng)中,使用ZnO避雷器的主要原因(C)。
(A)造價低;(B)便于安裝;(C)保護性能好;(D)不用維護。
101、 在正常運行情況下,中性點不接地系統(tǒng)中性點位移電壓不得超過(A)。
(A)15%;(B)10%;(C)5%;(D)20%。
102、500kV變壓器過勵磁保護本保護反映的是(B)。
(A)勵磁電流;(B)勵磁電壓;(C)勵磁電抗;(D)勵磁電容。
103、 過流保護加裝負荷電壓閉鎖可以(D)。
(A)加快保護動作時間;(B)增加保護的可靠性;
(C)提高保護的選擇性;(D)提高保護的靈敏性。
104、在發(fā)生非全相運行時,應閉鎖(B)保護。
(A)零序二段;(B)距離一段;(C)高頻;(D)失靈。
105、電壓表的內阻為3kΩ最大量程為3V,先將它串聯(lián)一個電阻改裝成一個15V的電壓表,則串聯(lián)電阻的阻值為(C)kΩ。
(A)3;(B)9;(C)12;(D)24。
106、有一塊內阻為0.15Ω,最大量程為1A的電流表,先將它并聯(lián)一個0.05Ω的電阻則這塊電流表的量程將擴大為(B)。
(A)3A;(B)4A;(C)2A;(D)6A。
107、零序電流的分布,主要取決于(B)。
(A)發(fā)電機是否接地;(B)變壓器中性點接地的數(shù)目;
(C)用電設備的外殼是否接地;(D)故障電流。
108、零序電壓的特性是(A)。
(A)接地故障點最高;(B)變壓器中性點零序電壓最高;
(C)接地電阻大的地方零序電壓高;(D)接地故障點最低。
109、測量1000kVA以下變壓器繞組的直流電阻標準是:各相繞組電阻互相間的差別應不大于三相平均值的(C)。
(A)4%;(B)5%;(C)2%;(D)6%。
110、變電站的母線電量不平衡率,一般要求不超過(A)。
(A)±(1%-2%);(B)±(1%-5%);(C)±(2%-5%);(D)±(5%-8%)。
111、電容器的無功輸出功率與電容器的電容(B)。
(A)成反比;(B)成正比;(C)成比例;(D)不成比例。
112、當電力系統(tǒng)無功容量嚴重不足時,會使系統(tǒng)(B)。
(A)穩(wěn)定;(B)瓦解;(C)電壓質量下降;(D)電壓質量上升。
113、系統(tǒng)向客戶提供的無功功率最小,用戶電壓就(C)。
(A)無變化;(B)越合乎標準;(C)越低;(D)越高。
114、發(fā)生那些情況可以聯(lián)系調度處理(D)。
(A)電容器爆炸;(B)環(huán)境溫度超過40℃;
(C)接頭過熱融化形成非全相;(D)套管油漏油。
115、三相電容器之間的差值,不應超過單向總容量的(B)。
(A)1%;(B)5%;(C)10%;(D)15%。
116、對于同一電容器,兩次連續(xù)投切中間應斷開(A)時間以上。
(A)5min;(B)10min;(C)30min;(D)60min。
117、當電容器額定電壓等于線路額定相電壓時,則應接成(C)并入電網。
(A)串聯(lián)方式;(B)并聯(lián)方式;(C)星形;(D)三角形。
118、電容器不允許在(D)額定電壓下長期運行。
(A)100%;(B)110%;(C)120%;(D)130%。
119、電容器的電容允許值最大變動范圍為(A)。
(A)+10%;(B)+5%;(C)+7.5%;(D)+2.5%。
120、絕緣靴的實驗周期(B)。
(A)每年一次;(B)6個月;(C)3個月;(D)1個月
121、接入重合閘不靈敏一段的保護定值是按躲開(C)整定的。
(A)線路出口短路電流值;(B)未端接地電流值;
(C)非全相運行時的不平衡電流值;(D)線路未端短路電容。
122、母差保護的毫安表中出現(xiàn)的微小電流是電流互感器(B)。
(A)開路電流;(B)誤差電流;(C)接錯線而產生的電流;(D)短路電流。
123、接入距離保護的阻抗繼電器的測量阻抗與(C)。
(A)電網運行方式無關;(B)短路形式無關;
(C)保護安裝處至故障點的距離成正比;(D)系統(tǒng)故障、振蕩有關。
124、距離保護第一段動作時間是(B)。
(A)絕對零秒;(B)保護裝置與斷路器固有的動作時間;
(C)可以按需要而調整;(D)0.1s。
125、距離保護一段的保護范圍是(C)
(A)該線路一半;(B)被保護線路全長;
(C)被保護線路全長的80%-85%;(D)線路全長的20%-50%。
126、距離保護二段的時間(B)
(A)比距離一段加一個延時Δt;(B)比相鄰線路的一段加一個延時Δt;
(C)固有動作時間加延時Δt;(D)固有分閘時間。
127、距離保護二段保護范圍是(B)
(A)不足線路全長;(B)線路全長延伸至下一段線路一部分;
(C)距離一段后備保護;(D)全長的95%。
128、單電源線路速斷保護范圍是(B)
(A)線路的10%;(B)線路的20%-50%;(C)線路的70%;(D)線路的90%。
129、三繞組變壓器的零序保護是(A)和保護區(qū)外單相接地故障的后備保護
(A)高壓側繞組;(B)中壓側繞組;(C)低壓側繞組;(D)區(qū)外相間故障的后備保護。
130、如果二次回路故障導致重瓦斯保護誤動作變壓器跳閘應將重瓦斯保護(B)變壓器恢復運行。
(A)可能誤投入;(B)退出;(C)繼續(xù)運行;(D)運行與否都可以。
131、線路帶電作業(yè)時重合閘(A)
(A)退出;(B)投入;(C)改時限;(D)不一定。
132、當一條母線停電時相位比較式母差保護應改(B)
(A)有選;(B)非選;(C)停用;(D)改不改都可以。
133、當瓦斯保護本身故障值班人員應(A)打開,防止保護誤動作。
(A)跳閘連接片;(B)保護直流取下;(C)瓦斯直流;(D)不一定。
134、中央信號裝置按其復歸方法分為(C)
(A)就地復歸;(B)中央復歸;(C)就地復歸和中央復歸;(D)三種都不對。
135、預告信號裝置分為(C)。
(A)延時預告;(B)瞬時預告;(C)延時和瞬時;(D)三種都不對。
136、發(fā)預告信號時光字牌內兩只燈是(B)。
(A)串聯(lián);(B)并聯(lián);(C)混聯(lián);(D)以上都不是。
137、檢查光字牌時兩只燈是(A)。
(A)串聯(lián);(B)并聯(lián);(C)都不是;(D)混聯(lián)。
138、測量電流互感器極性的目的是(B)。
(A)滿足負載要求;(B)保護外部接線正確;
(C)提高保護裝置動作靈敏度;(D)提高保護可靠性。
139、變壓器差動保護范圍為(C)。
(A)變壓器低壓側;(B)變壓器高壓側;
(C)變壓器兩側電流互感器之間設備;(D)變壓器中間側。
140、中性點接地開關合上后其(A)投入。
(A)中性點零序過流;(B)間隙過流;(C)間隙過壓;(D)220kV電流保護。
141、變壓器差動保護投入前要(B)測相量、差電壓。
(A)不帶負荷;(B)帶負荷;(C)不一定;(D)少許負荷。
142、電力系統(tǒng)發(fā)生短路時,通常還發(fā)生電壓(B)。
(A)上升;(B)下降;(C)不變;(D)波動。
143、變壓器瓦斯保護動作原因是由于變壓器(A)。
(A)內部故障;(B)套管故障;(C)電壓過高;(D)一、二次主TA故障。
144、距離二段定值按(A)整定。
(A)按線路末端有一定靈敏度考慮;(B)按線路全長80%;
(C)按最大負荷整定;(D)最小負荷整定。
145、IOJSCK意思是(B)。
(A)距離保護出口;(B)零序加速出口;(C)零序出口;(D)距離三段出口。
146、操作票應根據(jù)值班調度員或(C)下達的操作計劃和操作綜合令。
(A)上級領導;(B)監(jiān)護人;(C)值班長;(D)操作人。
147、操作票由(D)填寫。
(A)監(jiān)護人;(B)值班長;(C)所長;(D)操作人。
148、操作票上的操作項目包括檢查項目必須填寫雙重名稱,即設備(D)。
(A)位置和編號;(B)名稱和位置;(C)名稱和表記;(D)名稱和編號。
149、操作轉換開關用術語是(D)。
(A)投入、退出;(B)拉開、合上;(C)取下、裝上;(D)切至。
150、并、解列檢查負荷分配,并在該項的末尾記上實際(B)數(shù)值。
(A)電壓;(B)電流;(C)有功;(D)無功。
151、操作票中的“下令時間”是指調度下達操作(A),對于自行掌握的操作,是指調度批準的時間
(A)動令時間;(B)預令時間;(C)結束時間;(D)開始時間。
152、操作票(C)欄應填寫調度下達的操作計劃順序號。
(A)操作;(B)順序項;(C)指令項;(D)模擬。
153、需要得到調度命令才能執(zhí)行的操作項目,要在(B)欄內蓋“聯(lián)系調度章”。
(A)模擬;(B)指令項;(C)順序項;(D)操作。
154、操作票填寫完后,在空余部分(D)欄第一格左側蓋“以下空白”章,以示終結。
(A)指令項;(B)順序項;(C)操作;(D)操作項目。
155、關鍵字嚴禁修改,如(B)等。
(A)拉、合、投、退、取、裝;(B)拉、合、投、退、裝、拆;
(C)拉、合、將、切、裝、拆;(D)拉、合、停、啟、裝、拆。
156、“四對照”即對照設備(B)。
(A)名稱、編號、位置和裝拆順序;(B)名稱、編號、位置和拉合方向;
(C)名稱、編號、位置和投退順序;(D)名稱、編號、表記和拉合方向。
157、進行倒閘操作時,監(jiān)護人宣讀操作項目,操作人復誦,監(jiān)護人確認無誤,發(fā)出(B)執(zhí)行命令后,操作人方可操作。
(A);干(B)對!可以操作;(C)注意點;(D)對!看著點。
158、拉熔絲時,正確操作為(C),合熔絲時與此相反。
(A)先拉保護,后拉信號;(B)先拉信號,后拉保護;
(C)先拉正極,后拉負極;(D)先拉負極,后拉正極。
159、操作票要由(B)統(tǒng)一編號,按順序使用。
(A)電業(yè)局;(B)供電局(工區(qū));(C)變電站;(D)值。
160、操作票要妥善保管留存,保存期不少于(C),以便備查。
(A)三個月;(B)半年;(C)一年;(D)兩年。
161、防誤裝置萬能解鎖鑰匙使用時必須經(D)、變電站專責工程師或所長批準,并作好記錄。
(A)值班長;(B)監(jiān)護人;(C)操作人;(D)當值值班長。
162、值班運行人員與調度員進行倒閘操作聯(lián)系時,要首先互報(D)。
(A)單位、姓名、年齡;(B)單位、值別、姓名;
(C)單位、姓名、運行狀態(tài);(D)單位、姓名、時間。
163、線路停電時,必須按照(A)的順序操作,送電時相反。
(A)斷路器、負荷側隔離開關;母線側隔離開關;(B)斷路器、母線側隔離開關;負荷側隔離開關(C)負荷側隔離開關、母線側隔離開關、斷路器;(D)母線側隔離開關、負荷側隔離開關、斷路器
164、不許用(C)拉合負荷電流和接地故障電流。
(A)變壓器;(B)斷路器;(C)隔離開關;(D)電抗器。
165、倒母線應檢查(B)動作或返回情況。
(A)氣體繼電器;(B)重合閘繼電器;(C)時間繼電器;(D)合閘位置繼電器。
166、變壓器頂蓋應沿氣體繼電器方向的升高坡度為(B)。
(A)1%以下;(B)1%~1.5%;(C)2%~4%;(D)3%~5%。
167、變壓器中性線電流不應超過電壓繞組額定電流的(B)。
(A)15%;(B)25%;(C)35%;(D)45%。
168、鉛酸蓄電池正常時,正極板為(A)。
(A)深褐色;(B)淺褐色;(C)灰色;(D)黑色。
169、蓄電池負極板,正常時為(C)。
(A)深褐色;(B)淺褐色;(C)灰色;(D)黑色。
170、電磁操動機構,合閘線圈動作電壓不低于額定電壓的(C)。
(A)75%;(B)85%;(C)80%;(D)90%。
171、斷路器液壓機構應使用(A)。
(A)10號航空油;(B)15號航空油;(C)30航空油;(D)35號油。
172、電動機的軸承潤滑脂,應添滿其內部空間的(B)。
(A)1/2;(B)2/3;(C)3/4;(D)全部。
173、由雷電引起的過電壓稱為(C)。
(A)內部過電壓;(B)工頻過電壓;(C)大氣過電壓;(D)感應過電壓。
174、變壓器中性點接地屬于(A)。
(A)工作接地;(B)保護接地;(C)防雷接地;(D)安全接地。
175、電壓互感器與電力變壓器的區(qū)別在于(C)。
(A)電壓互感器有鐵芯、變壓器無鐵芯;(B)電壓互感器無鐵芯、變壓器有鐵芯;(C)電壓互感器主要用于測量和保護、變壓器用于連接兩電壓等級的電網;(D)變壓器的額定電壓比電壓互感器高。
176、電壓互感器二次負載變大時,二次電壓(C)。
(A)變大;(B)變小;(C)基本不變;(D)不一定。
177、電壓互感器二次回路有工作而互感器不停用時應防止二次(B)。
(A)斷路;(B)短路;(C)熔斷器熔斷;(D)開路。
178、運行中電壓互感器高壓側熔斷器熔斷應立即(B)。
(A)更換新的熔斷器;(B)停止運行;(C)繼續(xù)運行;(D)取下二次熔絲。
179、運行中電壓互感器引線端子過熱應(C)。
(A)加強監(jiān)視;(B)加裝跨引;(C)停止運行;(D)繼續(xù)運行。
180、恢復熔斷器時應(A)。
(A)戴護目眼鏡;(B)不戴眼鏡;(C)也可以不戴;(D)戴不戴都可以
181、隔離開關可以進行(A)。
(A)恢復所用變壓器;(B)代替斷路器切故障電流;(C)任何操作;(D)切斷接地電流。
182、母線隔離開關操作可以通過回接觸點進行(B)切換。
(A)信號回路;(B)電壓回路;(C)電流回路;(D)保護電源回路。
183、隔離開關拉不開時應采取(A)的處理。
(A)不應強拉,應進行檢查;(B)用力拉;(C)用加力桿拉;(D)兩人拉。
184、因隔離開關傳動機構本身故障而不能操作的,應(A)處理。
(A)停電;(B)自行;(C)帶電處理;(D)以后。
185、發(fā)生誤操作隔離開關時應采取(C)的處理。
(A)立即拉開;(B)立即合上;
(C)誤合時不許再拉開,誤拉時在弧光未斷開前再合上;(D)停止操作。
186、事故處理可不用操作票,但應記入操作記錄簿內和(A)內。
(A)運行記錄簿;(B)缺陷記錄簿;(C)命令指示記錄簿;(D)檢修記錄簿。
187、倒閘操作中不得使停電的(C)由二次返回高壓。
(A)電流互感器;(B)阻波器;(C)電壓互感器;(D)電抗器。
188、檢查并、解列負荷分配,應在該操作相的末位記上實際(A)數(shù)值。
(A)電流;(B)電壓;(C)有功;(D)無功。
189、停用保護連接片使用術語為(C)。
(A)停用;(B)脫離;(C)退出;(D)切開。
190、事故發(fā)生后,如需緊急搶修超過(C)h以上者,應轉為事故檢修工作。
(A)2;(B)3;(C)4;(D)5。
191、變壓器帶(A)負荷時電壓最高。
(A)容性;(B)感性;(C)阻性;(D)純感性。
192、變壓器短路電壓的百分數(shù)與短路阻抗的百分數(shù)(A)。
(A)相等;(B)前者大于后者;(C)后者大于前者;(D)不一定。
193、油浸風冷變壓器當風扇故障時變壓器允許帶負荷為額定容量(B)。
(A)65%;(B)70%;(C)75%;(D)80%。
194、油浸式變壓器裝有氣體繼電器時頂蓋應沿氣體繼電器的方向升高坡度為(B)。
(A)1%以下;(B)1%~1.5%;(C)2%~4%;(D)3%~4%。
195、電壓互感器的一、二、三次側中,(D)需要接地。
(A)一次側;(B)二次側;(C)三次側;(D)二、三次側。
196、發(fā)生(C)情況,電壓互感器必須立即停止運行。
(A)滲油;(B)油漆脫落;(C)噴油;(D)油壓低。
197、電流互感器損壞需要更換時,(D)是不必要的。
(A)變比與原來的相同;(B)極性正確;
(C)經試驗合格;(D)電壓等級高于電網額定電壓。
198、在運行中的電流互感器二次回路上工作時,(C)是正確的。
(A)用鉛絲將二次短接;(B)用導線纏繞短接二次;
(C)用短路片將二次短接;(D)將二次引線拆下。
199、運行中的電流互感器二次側,清掃時的注意事項中,(D)是錯誤的。
(A)應穿長袖工作服;(B)帶線手套;(C)使用干燥的清掃工具;(D)單人進行。
200、運行中的電流互感器一次側最大負荷電流不得超過額定電流的(B)。
(A)1倍;(B)2倍;(C)5倍;(D)3倍。
一、單選題:
1.金屬導體的電阻值隨著溫度的升高而( )。
A:增大 B:減少 C:恒定 D:變弱
2.純電感電路的感抗為( )。
A:L B:ωL C:1/ωL D:1/2πfL
3.在正弦交流電阻電路中,正確反映電流電壓的關系式為( )。
A:i=U/R B:i=Um/R C:I=U/R D:I=Um/R
4.在有些情況下為了縮短晶閘管的導通時間,加大觸發(fā)電流(兩倍以上)這個電流稱為( )。
A:觸發(fā)電流 B:強觸發(fā)電流 C:掣位電流 D:導通電流
5.三相負載接在三相電源上,若各相負載的額定電壓等于電源線電壓1/ ,應作( )連接。
A:星形 B:三角形 C:開口三角形 D:雙星形
6.單相正弦交流電路中有功功率的表達式是( )。
A:UI B: UI C:UIcosφ D:UIsinφ
7.純電容交流電路中電流與電壓的相位關系為電流( )。
A:超前90° B:滯后90° C:同相 D:超前0~90°
8.兩個正弦量為u1=36sin(314t+120°)V,u2=36sin(628t+30°)V,則有( )。
A:u1超前u290° B:u2比u1超前90° C:不能判斷相位差 D:
9.射極輸出器的輸出阻抗( ),故常用在輸出極。
A:較高 B:低 C:不高不低 D:很高
10.二極管半波整流時負載兩端的直流電壓等于( )。
A:0.75U2 B: U2 C:0.45U2 D:0.9U2
11.三相變壓器的連接組別是表示( )。
A:原付邊線電壓的相位關系 B:原付邊的同名端關系 C:原付邊相電壓的時至中關系 D:原付邊電流大小關系
12.射極輸出器的電壓放大倍數(shù)約等于( )。
A:80--100 B:1 C:<50 D:
13.晶閘管的控制角越大,則輸出電壓( )。
A:越高 B:移相位 C:越低 D:越大
14.某正弦交流電壓的初相角中,φU=π/6,在t=0時,其瞬時值將( )。
A:小于零 B:大于零 C:等于零 D:不定
15.已知msinwt第一次達到最大值的時刻是0.005s,則第二次達到最大值時刻在( )。
A:0.01s B:0.025s C:0.05s D:0.075s
16.U=311sin(314t-15°)伏,則U=( )伏。
A:220∠-195° B:220∠1950° C:311∠-15° D:220∠-15°
17.實際電壓源與實際電流源的等效互換,對內電路而言是( )。
A:可以等效 B:不等效 C:當電路為線性時等效 D:當電路為非線性時等效
18.Z=A•B是( )。
A:與 B:與或非 C:與非 D:或非
19.任一條件具備都可以得到肯定的結論,這是( )邏輯。
A:與 B:或 C:或非 D:非
20.在放大電路中,為了穩(wěn)定輸出電流,應引入( )。
A:電壓負反饋 B:電壓正反饋 C:電流負反饋 D:電流正反饋
21.Z=A+B是( )邏輯。
A:與 B:與或非 C:與或非 D:或非
22.在三極管放大電路中,為了增強帶負載的能力應采用( )放大電路。
A:共發(fā)射極 B:共基極 C:共集電極 D:共陰極
23.結論和給定條件相反的邏輯是( )。
A:與 B:或 C:與非 D:非
24.已知放大電路中三個管腳對地的電位是(1)0V;(2)0.7V;(3)6V,則該三極管是( )型。
A:NPN B:PNP C:硅管 D:鍺管
25.放大器采用射極偏置改善工作點偏離的是( )。
A:電流正反饋 B:電流負反饋 C:電壓正反饋 D:電壓負反饋
26.可控硅的正向阻斷是( )。
A:可控硅加小向陽極電壓,控制極加反向電壓 B:可控大地加廠向陽極電壓,控制極不加反向電壓
C:可控硅加反向陽極電壓,控制極加正向電壓 D:可控硅加反向陽極電壓,控制極加反向電壓
27.一三相對稱負載,三角形連接,已知:相電流IBC=10∠-10°安,則線電流I=( )安。
A:17.3∠-40° B:10∠-160° C:10∠80° D:17.3∠80°
28.單相半波可控硅整流電路,決定控制角的元件是( )。
A:U2 B:U2/2 C: U2 0.45U2
29.所有條件都具備,才有肯定的結論,這是( )邏輯。
A:與非 B:或非 C:與 D:非
30.單相橋式半控整流電路,通過改變控制角,負載電壓可在( )之間連續(xù)可調。
A:0~0.45U2 B:0~0.9U2 C:0~U2 D:0~2.34U2
31.已知:I=-14.1sin100πtA,其電流相量I=( )A。
A:14.1∠0° B:14.1∠180° C:10∠0° D:10∠-180°
32.可控硅導通條件是( )。
A:陽極與陰極加正向電壓,控制極與陽極加反向電壓 B:陽極與陰極加正向電壓,控制極與陰極加正向電壓
C:陽極與陰極加反向電壓,控制極與陽極加反向電壓 D:陽極與陽極加反向電壓,控制極與陰極加正向電壓
33.晶體三極管發(fā)射結反偏置、集電結處于偏置,晶體三極管處于( )工作狀態(tài)。
A:放大 B:截止 C:飽和 D:開路
34.晶體三極管發(fā)射結處于正偏,集電結處反偏,則三極管的工作狀態(tài)為( )。
A:飽和 B:截止 C:放大 D:導通
35.已知e=311sin (314t+5°)V,其相量E=( )。
A:311∠5° B:220∠5° C:220∠+185° D:220∠+175°
36.戴維南定理只適用于( )。
A:外部為非線性電路 B:外部為線性電路 C:內部為線性含源電路 D:內部電路為非線性含源電路
37.可控硅有( )PN結組成。
A:1個 B:2個 C:3個 D:4個
38.電容器的電流I=CΔUC/Δt,當UC增大時,電容器為( )。
A:充電過程并吸取電能轉換為電場能 B:充電過程并吸取電場能轉換為電能
C:放電過程并由電場能釋放為電能 D:放電過程并由電能釋放為電場能
39.晶體三極管處于放大工作狀態(tài),測得集電極電位為6V,基極電位0.7V,發(fā)射極接地,則該三極管為( )型。
A:NPN B:PNP C:N D:P
40.已知:電流I=6+j8,電源頻率為50Hz,其瞬時值表達式為I=( )。
A:10 sin (314t+53.1°) B:10 sin (314t+36.9°)
C:10sin (314t+53.1°) D:10sin (314t+36.9°)
41.共發(fā)射極放大器,集電極電阻RC的作用是( )。
A:實現(xiàn)電流放大 B:晶體管電流放大轉變速器成電壓放大 C:電流放大與電壓放大 D:穩(wěn)定工作點
42.三相電源Y連接,已知UB=220∠-10°伏,其UAB=( )伏。
A:220∠20° B:220∠140° C:380∠140° D:380∠20°
43.某正弦交流電壓的初相角φ=-π/6,在t=0時,其瞬時值將( )。
A:大于零 B:小于零 C:等于零 D:最大值
44.發(fā)生LC串聯(lián)諧振的條件是( )。
A:ωL=ωC B:L=C C:ωL=1/ωC D:XL=2πfL
45.若電路中某元件兩端電壓u=100 sin (100πt+50°)V,電流I=10 sin (100πt+140°)A,則該元件是( )。
A:電阻 B:電感 C:電容 D:阻容
46.阻容交流電路中電流與電壓的相位關系是電流( )電壓。
A:超前90° B:滯后90° C:同相 D:超前0~90°
電工初中級試題
一、填空
1、直流電機的轉子是由 電樞鐵心 、 繞組換向器 、 轉軸 和 風葉 等部分組成,是進行 能量轉換 的重要部分。
2、直流電動機的勵磁方式可分為 他 勵、 并勵 、 串勵 和 復勵 。
3、直流電機在額定負載下運行時,其 # 等級不應超過 1.5 級。
4、三相變壓器的額定容量,是給一次繞組放額定電壓時,為保證部溫升不超過額定值所允許輸出的 最大視在功率 。它等于二次繞組 額定電壓 與 額定電流 乘積的 √ 3 倍。
5、變壓器在運行中,繞組中電流的熱效應所引起的損耗通常稱為 銅耗 ;交變磁場在鐵心中所引起的損耗可分為 磁滯 損耗和 渦流 損耗,合稱為 鐵耗 。
6、由于變壓器短路試驗時 電流 較大,而所加 電壓 卻很低,所以一般在 高壓 側加壓,使 低壓 側短路。
7、交流電機繞組單元嵌在槽內的部分叫做 有效 部分,槽外部分 端 叫做部。
8、三相異步電動機旋轉磁場的轉向是由 電源的相序 決定的,運行中若旋轉磁場的轉向改變了,轉子的轉向 隨之改變 。
9、Y系列交流電機的絕緣等級為 B 級。
10 、同步電機的轉子有 凸極 和 隱極 兩種,一般工廠用的柴油發(fā)電機和同步電動機的轉子為 凸 式。
11 、三相異步電動機的轉速取決于 磁場極對數(shù) P 、 轉差率 S 和 電源頻率 f 。
12 、繞組烘干常采用下列三種方法 烘房烘干法 、 燈泡烘干法 、 電流烘干法 。
13 、電弧的產生是由于觸點間隙中的氣體被 游離 ,產生大量的電子和離子,使絕緣的氣體變成了 導體 。電流通過這個游離區(qū)時所消耗的 電能 轉變?yōu)?熱 能和 光 能,因此發(fā)出光和熱的效應。
14 、 RL1 系列螺旋式熔斷器,熔體內部充滿 石英砂 。在切斷電流時, 石英砂 能迅速將電弧熄滅。
15 、接觸器觸點開距、是接觸點在 完全 分開時動靜觸點之間的最短距離。
16 、直流接觸器主觸點在分析直流電路產生的電弧比交流電弧 ? 難于 熄滅,所以通常用滅弧裝置。
17 、橋式起重機設立零位保護的目的是防止當控制器的 ?? 不在零位,電源斷電后又重新送電時,電動機起動而發(fā)生事故。
18 、磁電子儀表的固定部分主要有 ?? 和 ?? ,轉子部分主要由 ?? 、指針和組成。
19 、在 RLC 串聯(lián)電路中等于時,電路中的電流達到最大值,這種現(xiàn)象稱為。
20 、三相負載接于三相供電線路上的原則是:若負載的額定電壓等于電源線電壓時,負載應作 Δ 聯(lián)結;若負載的額定電壓等于電源相電壓時,負載應作 Y 聯(lián)結。
21 、最基本的邏輯運算是指 與 、 或 、 非 三種運算。
22 、變壓器的冷卻方式有 油浸自冷 、 油浸風冷 、 強油風冷 。
23 、投入空載變壓器時會產生 勵磁涌流 ,其值可達到額定電流的 6~8 倍。
24 、變壓器并列運行應滿足 變比相等 、 連接組別相同 、 短路電壓相同 三個條件。
25 、測量絕緣電阻時,影響準確性的因素有 溫度 、濕度和 絕緣表面的臟污程度 。
26 、絕緣介質的吸收是 60 秒 時的絕緣電阻與 15 秒 時的絕緣電阻之比。
27 、變電站中由直流系統(tǒng)提供電源的回路有 主合閘回路 、 控制保護回路 、 事故照明回路 、 信號回路 等。
28 、鎘鎳電池儲存電量的多少是根據(jù)電池的 端電壓 來判斷的,而不是根據(jù) 比重 來判斷。
29 、過流保護的動作電流按躲過 最大負荷電流 來整定。
30 、瓦斯保護是根據(jù)變壓器內部故障時會 產生和分解出氣體 這一特點設置的。
31 、當運行電壓超過 1.1 倍的電容器額定電壓時,應將運行中的電容器退出運行,本廠電容器的額定電壓為。
32 、在電氣設備工作,保證安全的組織措施有 工作票制度 、 操作票制度 、 清查現(xiàn)場和全面交底制度 、 工作許可制度 、 工作監(jiān)護制 、 工作間斷和工作轉移制度 和 工作終結和送電制度 。
33 、變電運行設備的缺陷分三類,即 一般 缺陷、 嚴重 缺陷、 危急 缺陷。
34 、高壓設備發(fā)生接地故障時,室內各類人員應距故障點 大于 4 米 以外,室外人員則應距故障點 大于 8 米 以外。
二、判斷題
1、變壓器的額定功率是指當一次側施以額定電壓時,在溫升不超過允許溫升的情況下,二次側所允許輸出的最大功率。(×)
2、變壓器在使用是鐵心會逐漸氧化生銹 ,? 因此真空載電流也就相應逐漸減小。(×)
3、三相異步電動機的轉速取決于電源頻率和極對數(shù),而與轉差率無關。(×)
4、三相異步電動機轉子的轉速越低,電機的轉差率越大,轉子電動勢頻率越高。(√)
5、應用短路測試器檢查三相異步電動機繞組是否一相短路時,對于多路并繞或并聯(lián)支路的繞組,必須先將各支路拆開。(√)
6、變壓器無論帶什么性質的負載,只要負載電流繼續(xù)增大,其輸出電壓就必然降低。(×)
7、凡有滅弧罩的接觸器,一定要裝妥滅弧罩后方能通電起動電動機。(×)
為了觀察方便,空載、輕載試動時,允許不裝滅弧罩起動電動機。
8、串聯(lián)磁吹滅弧方式,磁吹力的方向與電流方向無關。(√)并聯(lián)磁吹滅弧方式,磁吹力方向與電流方向無關。(×)
9、交流接觸器鐵心上的短路環(huán)斷裂后會使動靜鐵心不能釋放。(×)
10 、當電路中的參數(shù)點改變時,某兩點間的電壓也將隨之改變。(×)
11 、自感電動勢的大小正比于線圈中電流的變化率,與線圈中電流的大小無關。(√)
12 、對感性電路,若保持電源電壓不變而增大電源頻率,則此時電路中的總電流減小。(√)
13 、電子管電壓表對直流、交流,正弦和非正弦信號均能進行正確測量。(×)
14 、電子示波器只能顯被測信號的波形,而不能用來測量被測信號的大小。(×)
15 、純電阻電路的功率因數(shù)一定等于1,如果某電路的功率因數(shù)為1,則該電路一定是只含電阻的電路。 ( × )
16 、從空載到滿載,隨著負載電流的增加,變壓器的銅耗和溫度都隨之增加,一、二次繞組在鐵心中的合成磁通也隨之增加。(×)
17 、變壓器在空載時,其電流的有功分量較小,而無功分量較大,因此空載運行的變壓器,其功率因數(shù)很低。(√)
18 、帶有額定負載轉矩的三相異步電動機,若使電源電壓低于額定電壓,則其電流就會低于額定電流。(×)
19 、油浸式變壓器防爆管上的薄膜若因被外力損壞而被裂,則必須使變壓器停電修理。(×)
20 、單相異步電動機的體積雖然較同容量的三相異步電動機大,但功率因數(shù)、效率和過載能力都比同容量的三相異步電動機低。(√)
21 、配電裝置包括測量電器,故便攜式電壓表和電流表屬于配電裝置。 ( × )
22 、高壓斷路器的“跳躍”是指斷路器合上又跳開,跳開又合上的現(xiàn)象。(√)
23 、大容量高壓隔離開關的每極上都裝有兩片刀片,其目的是增大導電截面積,從而增大容量。(×)
24 、低壓空氣斷路器同時裝有分勵脫扣器和失壓脫扣器時,稱為復式脫扣裝置。(×)
25 、裝設電抗器的目的是:增大短路阻抗,限制短路電流,減小電壓波動。(√)
26 、電磁式交流接觸器和直流接觸器都裝有短路環(huán),以消除鐵心的振動和噪音。(×)
27 、在易燃、易爆場所帶電作業(yè)時,只要注意安全、防止觸電,一般不會發(fā)生危險。(×)
28 、防爆電器出廠時涂的黃油是防止生銹的,使用時不應抹去。(×)
29 、一般來說,繼電器的質量越好,接線越簡單,所包含的接點數(shù)目越少,則保護裝置的作越可靠。(√)
30 、氣體(瓦斯)繼電器能反應變壓器的一切故障而作出相應的動作。(×)
四、問答題
1、在單相橋式整流電路中,如果有一個二級管短路、斷路或反接,會出現(xiàn)什么現(xiàn)象?
答:在單相橋式整流電路中,如果有一個二極管短路,將變成半波整流,另半波電源短路;如果有一個二極管斷路,就會形成半波整流,如果有一個二極管反接,則電路不起整流作用,負載中無電流流過。
2、變壓器在電力系統(tǒng)中主要作用是什么?
答:主要作用是更換電壓,以利于功率的傳輸。電壓經升壓變壓器升壓后,可以減少線路損耗,提高送電經濟性,達到遠距離送電的目的,而降壓則能滿足各級使用電壓的用戶需要。
3、變壓器各主要參數(shù)是什么?
答:( 1 )額定電壓;( 2 )額定電流;( 3 )額定容量;( 4 )空載電流;( 5 )空載損耗;( 6 )短路損耗;( 7 )阻抗電壓;( 8 )繞組連接圖、相量圖及連接組標號。
4、為什么將變壓器繞組的溫升規(guī)定為 65 ℃?
答:變壓器在運行中要產生鐵損和銅損,這兩部分損耗全部轉化為熱量,使鐵芯和繞組發(fā)絕緣老化。影響變壓器的使用壽命,因此國標規(guī)定變壓器繞組的絕緣采用 A 級絕緣、繞組的溫升為 65 ℃。
5、斷路器分、合閘速度過高或過低對運行有什么危害?
答:分、合閘速度過高,將使運行機構或有關部件超過所能承受的機械應力,造成部件損壞或縮短使用壽命。
分閘速度過低,特別是分閘初始速度地低時,不能快速切除故障,若合閘速度過低,在斷路器合于短路故障時,不能克服觸頭關合電動力的作用,引起觸頭振動或處于停滯,會使觸頭燒損。
6、電壓互感器應注意什么?
答:有( 1 ) Y-Y- 接線;( 2 ) Y-Y 接線;( 3 ) V-V 接線。
7、停用電壓互感器應注意什么?
答:應注意以下幾點:
( 1 )首先應考慮該電壓互感器所帶的保護及自動裝置,為防止誤動可將有關的保護及自動裝置停用;( 2 )如果電壓互感器裝有自動切換器裝置或手動切換裝置,其所帶的保護及自動裝置可以不停用;( 3 )停用電壓互感器,應將二次側熔斷器取下,防止反充電。
8、直流系統(tǒng)在變電所中起作什么作用?
答:直流系統(tǒng)在變電所中為控制信號、繼電保護、自動裝置及事故照明等提供可靠的直流電源,還為操作提供可靠的操作電源。直流系統(tǒng)的可靠與否,對變電站的安全運行起著至關重要的作用,是變電站安全運行的保證。
9、安裝接觸器的要求是什么?
答:( 1 )接觸器安裝前、后檢查接觸器線圈電壓是否符合實際使用要求,然后將電磁芯極面的防銹油擦去。并用手分、合接觸器的活動部分,檢查各觸頭接觸是否良好,壓力是否一致,有無卡阻現(xiàn)象;( 2 )接觸器安裝時,其底面與地面的傾斜度應小于 5 度;( 3 )接觸器的觸頭不允許涂油。
10 、什么是反接制動?
答:當電動機帶動生產機械運行時,為了迅速停止或反轉,可將電源反接(任意兩相對調),則電動機旋轉磁場立即改變方向,從而也改變了轉矩的方向。由于轉距方向與轉子受慣性作用而旋轉的方向相反,故起制動作用。這種制動方法制勸迅速,但電能消耗大,另外制動轉速降到零時,要迅速切斷電源,否則會發(fā)生反向發(fā)電。
11 、選用電力系統(tǒng)時應考慮哪幾種情況?
答:( 1 )電纜的額定電壓,應等于或大于電網的額定電壓;( 2 )按長期允許載荷量選擇電纜時,要考慮敷設方法,土壤溫度,電纜并列條數(shù)及周圍環(huán)境等因素;( 3 )電纜敷設方式:直埋應選用鎧裝電纜,電纜溝敷設的可選用無鎧裝電纜;( 4 )考慮電纜的敷設環(huán)境。
12 、什么叫防雷接地?防雷接地裝置包括哪些部分?
答:為把雷電流迅速導入大地,以防止雷害多目的的接地叫防雷接地。防雷接地裝置包括以下部分:( 1 )雷電接受裝置;( 2 )接地引上下線;( 3 )接地裝置。
13 、什么叫安全電壓、對安全電壓值有何規(guī)定?
答:人體接觸的電壓對人體的各部組織和器官沒有任何損害的電壓叫安全電壓。根據(jù)我國規(guī)定,安全電壓值如下:
在無高度能電危險的建筑物中多 65V ;在有高度觸電危險的建筑物中多為 36V ;在有特別觸電危險的建筑物中多為 12V 。
14 、交流接觸器在運行中有時產生很大噪聲的原因和處理方法?
答:產生噪聲的主要原因是:銜鐵吸合不好所致。吸合不好的原因和處理方法是:( 1 )鐵芯端面有灰塵、油垢或生銹。處理方法是:擦拭,用細砂布除銹;( 2 )短路環(huán)損壞、斷裂。處理方法:修復焊接短路環(huán)或將線圈更換成直流無聲運行器;( 3 )電壓太低,電磁吸力不足。處理方法:調整電壓;( 4 )彈簧太硬,活動部分發(fā)生卡阻。處理方法:更換彈簧,修復卡阻部分。
15 、怎樣選擇照明電路保險絲?
答:( 1 )干線保險容易應等于或稍大于各分支線保險絲容量之和;( 2 )各分支保險絲容量應等于或稍大于各燈工作電流之和。
16 、如何選用電動機的熱繼電器?其現(xiàn)兩種接入方式是什么?
答:選擇熱繼電器是根據(jù)電動機的額定電流,一般按 1.2 倍額定電流選擇熱元件的電流范圍。然后選擇熱繼電器的型號和元件電流等級。
一般熱繼電器安裝可分為直接接入和間接接入兩種。直接接入:熱繼電器和交流接觸器組裝在一起,熱元件直接通過負載電流。間接接入:熱繼電器和電流互感 ? 器配合使用,其熱元件通過電流互感器的二次電流。這種熱繼電器電流范圍是根據(jù)通過電流互感器拆算到二次來選擇的。
17 、導線穿管有什么要求?
答:( 1 )管內所穿導線(包括絕緣層)的總面積不應大于內經截面的 40% ;( 2 )管內導線不準有接頭和扭擰現(xiàn)象;( 3 )同一回路的各相導線,不論根數(shù)多少應穿入一根管內,而不同回路和不同電壓的線路導線不允許穿一根管內,交流和直流線路導線不得穿一根管內,一根相線不準單獨穿入鋼管。
18 、二次回路的定義和分類是什么?
答:二次回路用于監(jiān)視測量儀表,控制操作信號,繼電器和自動裝置的全部低壓回路均稱二次回路,二次回路依電源及用途可分為以下幾種回路:( 1 )電流回路;( 2 )電壓回路;( 3 )操作回路;( 4 )信號回路。
19 、工作接地起什么作用?
答:( 1 )降低人體的接觸電壓;( 2 )迅速切斷故障設備;( 3 )降低電氣設備和電力線路的設計絕緣水平。
20 、異步電動機的空載電流占額定電流的多大為宜?
答:大中型電機空載電流占額定電流的 20%~35% ,小型電機的空載電流約占額定電流的 35%~50% 。
21 、通常什么原因造成異步電動機空載電流過大?
答:原因是:( 1 )電源電壓太高;( 2 )空氣隙過大;( 3 )定子繞組匝數(shù)不夠;( 4 )三角形、 Y 接線錯誤;( 5 )電機絕緣老化。
中級工知識要求試題
一、是非題
1 、高壓隔離開關當動閘刀與靜觸頭分斷時,產生的電弧是靠壓縮空氣把電弧吹長熄滅的。( )
2 、高壓負荷開關可以斷開和關合電路負荷電流和短路電流。( )
3 、高壓六氟化硫斷路器的動作快,斷中距離大,允許連續(xù)開斷次數(shù)較多。( )
4 、高壓斷路器不僅能通、斷正常的負荷電流,而且能通、斷一定的短路電流。 ( )
5 、當電力變壓器的儲油柜或防爆管發(fā)生噴油時,應立即組織專人監(jiān)視其情況的變化。 ( )
、電力變壓器繞組的絕緣電阻,一般不低于出廠試驗值的 25% ,吸收比大于 1.3 。( )
7 、避雷針實際是引雷針,將高壓云層的雷電引入大地,使建筑物、配電設備避免雷擊。( )
8 、 10kV 的供電系統(tǒng)當發(fā)生一相接地時,由于電壓較高,接地電流會很大,可達幾百安培。( )
9 、 35kV 的供電系統(tǒng)電源中性點是經消弧線圈接地的運行方式,所以當發(fā)生單相接地時,不接地的兩相對地電壓仍保持為相電壓。( )
10 、 10kV 供電系統(tǒng)電源采用中性點不接地的運行方式,目的是當發(fā)生單相接地時可繼續(xù)運行。( )
11 、為避免保護零線( PE 線)斷線,在保護零線上不許設任何開關和熔斷器。( )
12 、兩根垂直埋設接地極聯(lián)在一起的總接地電阻,極間距離近的比極間距離遠的為小。( )
13 、只要是埋在地下的鐵管,都可以作自然接地體。( )
14 、測量接地電阻應在土壤干燥季節(jié)和停電的條件下進行,當土壤含水量較大時,測量的接地電阻值應乘以小于 1 的季節(jié)系數(shù)。( )
15 、工頻交流耐壓試驗是確定電氣設備能否投入運行的參考條件。( )
16 、測量絕緣電阻的吸收比,可以用 15s (分子)和 60s (分母)的絕緣電阻的比值來判斷絕緣的狀況。( )
17 、雙臂電橋用于測量 1~10 6 Ω的直流電阻。( )
18 、測量電氣設備的絕緣電阻,是檢查電氣設備的絕緣狀態(tài),判斷其可否投入或繼續(xù)運行的唯一有效方法。( )
19 、基本安全用具可在高壓帶電設備上進行工作或操作。 ( )
20 、 35kV 電壓指示器(驗電器)可以在 10kV 電壓等級的線路或設備上驗電使用。( )
21 、直線桿和 15 度以下的轉角桿,采用單橫擔。直線桿的單橫擔都安裝于電源側。( )
22 、架空線路導線跨越公路、鐵路、河流、電力和通信線路時,每條導線及避雷線只能有一個接頭。 ( )
23 、在直線電桿上安裝卡盤,其安裝方向應與架空線路垂直,并應在各個電桿同側安裝。( )
24 、直埋于地下的電纜可采用無鎧裝的電纜,如橡膠電纜。( )
25 、地下
電纜與其他管道間要保持一定距離的原因之一是因地電位不同而引起兩管線接觸處產生電腐蝕。( )
26 、采用機械牽引敷設電纜時,若采用牽引頭,則使電纜護受牽引力;若采用鋼絲護套牽引,則使電纜芯線受力。( )
27 、交聯(lián)電纜繞包型終端制作中,在電纜的外半導電層斷口處包一應力錐,其目的是改善電場分布,以提高耐壓水平。( )
28 、紙絕緣電纜作中間接頭時,用連接管壓接法連接導線,點壓接時的次序是壓連接管中間部分,后壓連接管端部。( )
29 、測量泄漏電流時,微安表接在高壓側,測量準確度較高,但不方便,有高壓危險;微安表接在低壓側,雖然訊數(shù)方便,但準確性較差。( )
30 、電力電纜在測量泄漏電流時,若出現(xiàn)泄漏電流隨試驗時間延長有上升現(xiàn)象,則電纜絕緣可能的缺陷。( )
31 、紙絕緣電纜鼎足型( WD76 型)終端頭灌瀝青絕緣膠時,是從其盒蓋頂部的口灌入,從盒蓋邊上的口排氣。( )
32 、直埋電纜放入溝底后,應當天還土蓋保護板,防止外力損傷電纜;新鋸斷的電纜端部應進行封焊(鉛包紙絕緣電纜)或用熱收縮封牢(橡塑電纜),以防進水。( )
33 、在調整直流電動機的中性線位置時,對發(fā)電機應將電刷逆旋轉方向偏置時,對發(fā)電機應將電刷逆旋轉方向偏移換向片;對電動機應順轉方向偏移。( )
34 、實現(xiàn)變極調速原理是:只要設法同時改變三相繞組的每一相繞組中半相繞組的電流方向,就可使電動機的磁極對數(shù)減少為原來的一半,轉速則降低 1 倍。( )
35 、變極調速電動機中, YY- Δ形變換的電動機具有恒功率率調速特性; YY-Y 形變換的電動機具有司轉矩調速特性。( )
36 、 30/5t 橋式起重機的驅動電動機為五臺繞線轉子異步電動機。( )
37 、將高出設計要求指標的電氣設備用于該爆炸危險場所是不允許的,等于埋下隱患。( )
38 、爆炸性危險場所內,防爆電氣設備的進線電纜是通過引入裝置將電纜與防爆電氣設備的接線盒聯(lián)接的。其中,澆鑄固化填料密封引入裝置主要適用于橡膠或塑料護套低壓電纜。( )
39 、在爆炸危險區(qū)域,接地干線到少應有一端與接地體相聯(lián)接。( )
40 、火災危險環(huán)境下,電氣設備金屬外殼應可靠接地(零),零干線在進區(qū)域前及末端要重復接地。導線穿鋼管敷設時,全部電線管可通過焊接線使其聯(lián)成一整體,并可靠接地;穿塑料管時,保護零線與相線同穿地一管內,零線載面大小同相線截面。( )
41 、典型日負荷曲線,是指某個企業(yè)某一天各占實際使用的負荷曲線。( )
42 、感應電動機、變壓器和電焊機等,在工作時都要消耗無功功率來建立磁場。( )
43 、工廠電力線路的接線方式與電力負荷的等級無關。( )
44 、在變配電所的電氣設備上進行檢修的組織措施有:工作票制度、工作許可制度、工作監(jiān)護制度和工作間斷、轉移和終結制度。( )
45 、進行變配電所檢修填寫工作票時,要用鋼筆或圓珠筆填寫,一式兩份。一份由工作負責人收執(zhí),一份交由調度人員收執(zhí)并按時移交。( )
46 、變配電停電作業(yè)時的工作步驟是:斷開電源、驗電、裝設臨時接地線、懸掛標示牌和裝設遮欄。( )
47 、單向晶閘管能夠觸發(fā)導通的條件是陽
極加“ + ”,陰極加“ - ”,并且給門極加上負電壓,即門極為“ - ”,陰極為“ + ”時,晶閘管才能導通。( )
48 、單向晶閘管在交流電路中,不能觸發(fā)導通。( )
49 、用模擬式萬用表 R × 1k Ω檔,測量單向晶閘管陽極與陰極之間正反向電阻,其值都在幾十 k Ω以下,說明管子完好。( )
50 、一般螺栓式單向晶閘管的螺栓是陰極,粗銅辮子引出的是陽極。(
一、單項選擇題(共50題)
1.“F”級絕緣體允許的最高工作溫度為___D____。
A.105℃ B.120℃ C.130℃ D.155℃
2.線路的設備停電檢修時,臨時性接地線應使用__B_____。
A.截面不小于16平方毫米的多股裸軟銅線B.截面不小于25平方毫米多股裸軟銅線
C.截面不小于25平方毫米的銅芯絕緣導線D.截面不小于25平方毫米的鋁芯導線
3.在低壓電氣維修中,搭接導線的順序為_____B____。
A.先接火線,后接地線 B.先接地線,后接火線 C.不分先后 D.以上都不對
4.高低壓桿裝設時應先檢查與高壓線的距離是否符號規(guī)定,若不符號,要采取__C_____的措施。
A.保護接地 B.保護接零 C.防止誤碰高壓線 D.短路保護
PE線的顏色標記為_____D___。A.白色 B.黑色 C.淡藍 D. 綠/黃雙色
5.低壓架空線路的相序排列自上而下次序為___C____。
A、U.V.W.N B、N.W.U.V C、W.V.U.N D、N.U.V.W
6.照明線路應避開暖氣管道,其間距不應小于__B____cm。
A.50 B.30 C.10 D.20
7.國家規(guī)定,五芯電纜必須包含淡藍、綠/黃二種顏色絕緣芯線,淡藍色芯線必須用做__A_。A.N線 B.PE線 C.火線 D.相線
8.TNCS系統(tǒng)中的工作零線、包含零線是__B___。
A.合用的 B.部分合用部分分開 C.分開的 D.以上都不對
......
二、多項選擇題(共20題)
1、對于驗電而言,應該做到的是__ABDE____。
A 必須用電壓等級合適而且合格的驗電器 B 高壓驗電必須戴絕緣手套
C 當指示電壓表指示為零時,表明電源已斷開,可以不驗電
D 驗電前,應先在有電設備上進行試驗,確證驗電器良好
E 在檢修設備進出線兩側各相分別驗電
2、屬于低壓控制電器的有__BDE_____。
A 熔斷器 B 接觸器 C 低壓斷路器 D 啟動器 E 繼電器
......