维修培训的重要性

2024-10-22

维修培训的重要性(共9篇)

维修培训的重要性 篇1

维修培训的重要性

随着经济的不断增长带动了我国医疗事业的不断发展,各级医院不仅医务水平有了日新月异的提高,医疗设备的引进在数量上更是突飞猛进。以中国人民解放军总医院为例,目前该院拥有医疗设备数量总计19702余件,价值百万以上医疗设备316余台,总价值19.4亿元人民币以上。

医院拥有如此多的设备,我们却非常吃惊的看到,几乎所有的设备都承包给原厂维修部或者其他社会化维修公司来维修,医院设备科工程师自己动手维修的比例寥寥无几。这里面有一个非常关键的原因,这些工程师没有接受过相应设备的维修培训,他们不会修或是不敢修。而这个原因,恰恰是最容易被忽视的。设备的维修培训,看似没有什么大不了,但从根源上看,它其实可以解决医院设备中乃至医院经营中的很多问题。

首先,将设备交给维修公司来维修,医院将为此付出大量的成本,造成了医院的高消耗,高成本;低利润、低效益的现实情况。据查,现在一般医院的设备资产已经占到医院固定资产的1/2,而每年的维修经费预算至少达到医院总开支预算的1/10,设备采购经费预算更别提有多高。这说明了一个很现实的情况:设备是非常值钱的,设备也是非常“烧钱”的。为什么维修预算要1/10呢?医院要想办法把他变成1/20甚至1/30,这样一来,设备上每年可以为医院减少大笔的开支,使经济效益可以大幅提高。而这个想法是完全有办法实现的,那就是通过维修方面的培训使工程师自身掌握一定的维修能力,从而解决医院相当一部分设备维修问题从而降低维修成本节约开支。借用内蒙古自治区医院设备处处长高关心的话说:“医院培养一名好工程师,比培养一名医生要划算的多。我们医院一名工程师每年产生的纯利润是20万元,总计1000多万元,而一名医生每年的业务收入平均只有10万元。”不要小看这句话的意义,下面发生的一件事就会让你深有领悟。内蒙古自治区某医院的数字减影机发生故障,找来原厂工程师进行维修。原厂给出的方案是更换整个减影柜,报价50万元。无奈之余,该院向内蒙古自治区人民医院求助,因后者医院自身已建立起一支强大的技术队伍。后者医院派遣的工程师上门用了不到1小时时间就帮忙解决了故障,而其检测出来故障原因仅仅是大电流接线柱接头生锈了。只需更换一个接头,几乎不花费成本,而原厂给出的方案要花费50万元。0与50万?如此大的差距让人瞠目结舌。而这只是冰山一角,如果我们所有的维修都能够自己解决,那每年可以节省的维修费用是多少呢?让人不敢想象。

再者,维修培训在帮助医院节省维修成本的同时,也提高了工程师的技术水平。而这又能让医院得到什么好处呢?首当气冲是设备不用“带病上岗”了。《中国医疗卫生发展报告》绿皮书中讲道:“呼吸机、除颤仪等设备在抢救病人过程中突然发生故障,心外手术中体外循环机停转„„医疗设备在临床使用中出现故障并不是新鲜的事情。”这个情况是一个在医院设备科工作了几十年的处长揭露的,但其反映的应该是很多医院设备情况的通病。而出现这样的情况,大多数原因是因为医院没有专业的维护人员。面对数量众多的、构造精密的专业性设备,工程师在设备出现故障时,由于其自身专业知识不足维修水平不高,也是束手无策有时甚至是设备出现问题也毫不知情,直接导致设备的“带病上岗”。而通过维修培训,工程师可以掌握设备的原理从而具备设备的维护能力,即可以解决以上问题。另外如果工程师的维修水平提高了,那么其维修水平就能有所保障,从而可以提高自身的维修比例,大大节省维修的时间。相信很多医院有这样的经历,一台设备出现了故障,打电话给原厂报修。大医院的话也许还可以在一两天内安排上门检测,中小医院可没有那么好运了,一般一周时间原厂有安排人员上门就不错了,用来解决问题的时间白白在等待中浪费了。如果医院可以自己解决问题呢?想想上面说的内蒙古自治区人民医院工程师解决减影机的事,仅仅花了1个小时的时间。不考虑中间损失的经济利益,光是因此耽误了病人的治疗就让人觉得恨恨不已。

最后,提一点大家也许不怎么留意的,医疗设备维修培训对工程师心理产生的作用。技术人员是通过技术成果来体现其自身价值,从而产生心里满足感的。如果工程师技术水平达不到要求,他们面对医院维修只能沦为原厂或其他维修公司的传声带,甚至于有些人成了医院的水电维修勤杂工,长期以往工程师发挥不了自身长处从而对工作失去兴趣,便无法有心理上的满足。而医院如果恰到好处安排相关的维修培训,使工程师的技术水平能持续得到提升,能协助医院解决实际的问题,释放其自身潜能,这样工程师便会在工作中保持激情,有效地调动其积极性和创造性,从而使他们对工作有了不断的追求,产生心理满足感。综上所述,不可置否医疗设备的维修培训对医院至关重要,我们须予以重视。

维修培训的重要性 篇2

关键词:车钣金,维修技术,作用

1 汽车钣金在汽车日常维修技术中的内容浅析

汽车维修钣金是汽车维修工作中的一项重要部分, 人们对于汽车维修钣金的印象大多是停留在对汽车车面的维修商, 而我们在对汽车维修钣金进行了解之前, 也需要对汽车钣金的定义有个大概的了解和认识。汽车维修钣金也是冷作钣金工, 用通俗的语言来对其进行描述的话可以表达为“修补”, 这样也可以清楚的表达出汽车维修钣金的主要内容。而汽车维修钣金给人们的印象大多是通过大锤、钳子以及螺丝刀等来对汽车进行修补, 这也是人们最为普遍认为的。而专业的汽车修理厂在进行汽车维修过程中所用的设备多是葫芦吊加拉链、地桩、地挂拉神回复轿车车架以及车身的变形等多方面内容。而目前, 在汽车维修技术不断发展进步的过程中, 汽车的维修技术在很多方面也都在不断的发展变化, 车架的修复也从原本简单的绳索以及皮尺等测量技术改为了更为先进的电子技术等, 这样在进行维修的过程中对于问题的定位也更加准确。而在很多汽车维修的钣金工艺上也在不断的让人们了解了更多的内容, 其中传统的敲补挂念也在不断的发展变化, 相比汽车维修钣金技术的发展, 无论是在哪方面都在不断的改进和提高, 这也是汽车钣金维修技术发展的基本背景。

2 汽车钣金维修在汽车维修技术中的作用

众所周知, 汽车维修钣金技术在汽车维修中有着非常重要的作用, 随着汽车技术的不断发展革新, 汽车所用的材料也在不断的更新完善, 并且在维修技术上也有了新的改进和提高, 特别是现代汽车技术相比传统的汽车技术无论是在哪个方面都有了新的改进和提高, 这样对于现代汽车维修钣金技术也就提出了更多的要求。而在汽车结构不断发展变化后, 汽车的各方面要求也在不断增加, 并且在使用的材质上也有了改进, 这样汽车钣金维修技术也有了新的要求。自1940年前后出现无梁结构汽车以来, 为适应汽车燃油经济性、环保性的需求, 各种汽车的车身钢板重量越来越轻, 钢板厚度越来越薄, 材料的合金成分越来越复杂。承载式车身就是一种全新的汽车车身结构。由于其突出的轻便性、节能性和安全性, 已为国内外绝大多数轿车所采用。承载式车身与传统的非承载式车身结构不同, 其车身是由若干块金属结构板焊接成的一个结构单元, 而传统的结构是把装饰性的钢车身安装在结构钢制成的车架上。汽车工业作为我国的支柱产业, 发展日新月异, 深入到社会生活的各个领域, 尤其是随着中国加入WTO的进程, 也必将是按照汽车的这种择优性发展。

与传统的非承载式车身相比, 这种车身的完好与否不只是一个外观问题。作为整个车体的承载结构, 它对轿车的操纵性能、行驶性能及乘员的安全与舒适性都有着决定性的影响, 而且所用材料也有明显不同。这就对车身修理人员和修理技术提出了更高的要求。对钣金修理技术人员的责任、知识、作业和任务产生了重大影响。在采用承载式结构之前, 车身修理人员主要关心的是矫正车架和更换或修复已损坏的车身零部件, 而现在撞伤修理人员的责任要大得多。修理时任何不当的操作都可能导致“不是在修车, 而是在毁车”的结果。因此, 这种车身的修理是一项技术性极强的工程, 需要从结构、性能和外观方面作“完整”修理。

3 如何正视汽车维修钣金与汽车维修技术的关系

3.1 加强政策引导, 行业规范, 人员培训

在我国, 汽车修理业总体水平还比较低, 绝大多数从业人员未经过专门和系统的培训 (尤其是在承载式车身汽车修理方面) 。如全国有22万家注册企业, 仅有8000~9000家属于一流水平, 用于车身校正测量的电子测量系统仅有少数几家具备。国内也有些汽车修理厂花巨资购买了车辆碰撞维修设备, 但是使用率并不高。这个现象有一方面是由于维修师傅没有专业的态度, 他们往往认为小的碰撞没有伤及汽车骨架不值得上线检测;另一方面也说明我国汽车修理业在宏观上必须加强政策引导, 行业规范, 人员培训。

像美国这样经济发达的国家, 为了国家和企业自身的经济利益, 即使是对汽车修理这样的行业, 从政府机构。协会到企业本身, 都具有十分严格的管理制度, 制定并实施着许许多多的法律、法规、规程和条例, 给企业主、管理者、技术人员和操作工人都建立了岗位责任制, 分别提出了行为规范要求;同时技术上注重先进、实用, 经济上讲求效益, 服务上关心客户。这一切对我们都有一定的启发和借鉴作用。如美国汽车撞伤修理业协会 (I-CAR) 从1979年成立以来, 已经发展成为这一行业最主要的培训机构, 随着汽车工业迅速地向承载式车身结构转变, 修理技术落后的差距在扩大, 合格的汽车修理人员缺乏, 此协会的这一发展正好适应了这种需要。

3.2 汽车维修钣金技术人员应该具备很强的责任感和法律意识

现代的汽车钣金修理要求汽车维修钣金技术人员必须有足够的责任感和法律意识。因为在对汽车车身修复时, 安全性能不恢复, 必定留下不安全隐患。随着消费者维权意识增强, 在汽车再次出现事故处理时, 肯定会涉及到汽车钣金修理。而且保险公司最强调事故车修复工作必须到位, 各安装部件工作必须正常, 行车安全性能必须有保障, 否则保险业是不能给予索赔的。

所以在承载式车身汽车发生碰撞损坏后, 汽车维修钣金技术人员必须严格按照承载式车身的钣金工艺要求, 采用先进的测量系统, 精确测量碰撞受损部位, 通过先进的车身校正设备, 利用全方位拉伸的方法进行严格校正, 保证拉伸校正精度, 恢复原车数据, 达到原车的性能。同时尽量不采用或少采用加热的方式, 以防止金属内部结构发生改变, 导致强度降低, 使汽车在第2次碰撞时不能有效保护乘客安全。

维修培训的重要性 篇3

【关键词】车钣金 维修

一、汽车钣金现在在人们心中的印象成因

为了清楚地知道,汽车维修钣金为何让人们有如上述的印象,最好先了解钣金工及汽车钣金的概念。所谓钣金工,也称冷作钣金工或冷作工,通俗地说就是“修补”,也叫“铜工”。长期以来,汽车钣金表现给人的总是一把大锤、一把手钳、几只螺丝刀就可以开个修理铺赚钱了。最专业的修理厂所用的设备无非就是用葫芦吊加拉链、地桩、地挂拉伸恢复轿车车架和车身的变形。就现在,对于车辆技术状况影响较大的车架修复仍沿袭着较为简单的绳索或皮尺等测量技术,甚至目测了之。正因为这个古老的“钣金工”概念和对老东风、老解放汽车以及有梁车身的钣金工艺,使得人们对汽车钣金的理解 “根深蒂固”,人们对汽车维修钣金的认识仍停留在传统的“敲补”观念上,大多数人认为汽车钣金就是指汽车发生碰撞之后一些简单的敲敲打打工作。同汽车维修技术的其它工种比较,不是觉得它又苦又脏,用大力气;就是觉得它技术含量太低,不用学专业。

二、汽车维修钣金是汽车维修技术的重要组成部分

汽车技术的发展、新材料的广泛使用,使现代汽车与传统汽车有着巨大的差别,这样也给现代汽车维修钣金带来新的难题。自1940年前后出现无梁结构汽车以来,为适应汽车燃油经济性、环保性的需求,各种汽车的车身钢板重量越来越轻,钢板厚度越来越薄,材料的合金成分越来越复杂。承载式车身就是一种全新的汽车车身结构。由于其突出的轻便性、节能性和安全性,已为国内外绝大多数轿车所采用。承载式车身与传统的非承载式车身结构不同,其车身是由若干块金属结构板焊接成的一个结构单元,而传统的结构是把装饰性的钢车身安装在结构钢制成的车架上。汽车工业作为我国的支柱产业,发展日新月异,深入到社会生活的各个领域,尤其是随着中国加入WTO的进程,也必将是按照汽车的这种择优性发展。

与传统的非承载式车身相比,这种车身的完好与否不只是一个外观问题。作为整个车体的承载结构,它对轿车的操纵性能、行驶性能及乘员的安全与舒适性都有着决定性的影响,而且所用材料也有明显不同。这就对车身修理人员和修理技术提出了更高的要求。对钣金修理技术人员的责任、知识、作业和任务产生了重大影响。在采用承载式结构之前,车身修理人员主要关心的是矫正车架和更换或修复已损坏的车身零部件,而现在撞伤修理人员的责任要大得多。修理时任何不当的操作都可能导致“不是在修车,而是在毁车”的结果。因此,这种车身的修理是一项技术性极强的工程,需要从结构、性能和外观方面作“完整”修理。

三、如何正视汽车维修钣金与汽车维修技术的关系

(一)加强政策引导,行业规范,人员培训

在我国,汽车修理业总体水平还比较低,绝大多数从业人员未经过专门和系统的培训(尤其是在承载式车身汽车修理方面)。如全国有22万家注册企业,仅有8000~9000家属于一流水平,用于车身校正测量的电子测量系统仅有少数几家具备。国内也有些汽车修理厂花巨资购买了车辆碰撞维修设备,但是使用率并不高。这个现象有一方面是由于维修师傅没有专业的态度,他们往往认为小的碰撞没有伤及汽车骨架不值得上线检测;另一方面也说明我国汽车修理业在宏观上必须加强政策引导,行业规范,人员培训。

像美国这样经济发达的国家,为了国家和企业自身的经济利益,即使是对汽车修理这样的行业,从政府机构。协会到企业本身,都具有十分严格的管理制度,制定并实施着许许多多的法律、法规、规程和条例,给企业主、管理者、技术人员和操作工人都建立了岗位责任制,分别提出了行为规范要求;同时技术上注重先进、实用,经济上讲求效益,服务上关心客户。这一切对我们都有一定的启发和借鉴作用。如美国汽车撞伤修理业协会(I-CAR)从1979年成立以来,已经发展成为这一行业最主要的培训机构,随着汽车工业迅速地向承载式车身结构转变,修理技术落后的差距在扩大,合格的汽车修理人员缺乏,此协会的这一发展正好适应了这种需要。

(二)汽车维修钣金技术人员应该具备很强的责任感和法律意识

现代的汽车钣金修理要求汽车维修钣金技术人员必须有足够的责任感和法律意识。因为在对汽车车身修复时,安全性能不恢复,必定留下不安全隐患。随着消费者维权意识增强,在汽车再次出现事故处理时,肯定会涉及到汽车钣金修理。而且保险公司最强调事故车修复工作必须到位,各安装部件工作必须正常,行车安全性能必须有保障,否则保险业是不能给予索赔的。

所以在承载式车身汽车发生碰撞损坏后,汽车维修钣金技术人员必须严格按照承载式车身的钣金工艺要求,采用先进的测量系统,精确测量碰撞受损部位,通过先进的车身校正设备,利用全方位拉伸的方法进行严格校正,保证拉伸校正精度,恢复原车数据,达到原车的性能。同时尽量不采用或少采用加热的方式,以防止金属内部结构发生改变,导致强度降低,使汽车在第2次碰撞时不能有效保护乘客安全。

中职汽车维修培训培训总结 篇4

我是一位职业学校的普通教师,在校领导支持和同事们的帮助下,我有幸于2012年10月21日来到了湖南省交通职业学院参加为期44天的培训。我和来自全省各地的共16名中职教师成为湖南省中职师资培训的学员,对于我来说,这是一次形式新颖、内容丰富、全面系统的理论和实践知识的学习。44天的学习使我受益匪浅,感受颇深,学到了很多以前没有接触过的知识。不但在理论和操作上使自己得到了进一步的充实,开阔了视野,同时在思想上也有了更新的飞跃,在认识上有了更大的提高。这些收获一定会对我今后的教学有很大的帮助。

此次在湖南省交通职业学院教师培训共分为两个大模块:

一、专业教学能力模块:

包括四个子模块

1、市场调研

2、工作任务分析和教学分析

3、专业课程设计

4、教学组织设计

在这个模块的学习中,我们首先学习了基于工作过程的课程设计方法,通过学习我觉得这个方法总结的特别好,而且不光是课程设计,很多事情都可以用 资讯、决策、计划、实施、检查、评估。六个步骤来处理,这样这个工作会完成的比较好,并且有条理。

通过万家丽北京现代瑞特店、通用4S店等企业的调研,我们获

得了很多的关于企业用人需求的资讯信息。

并结合我们学习的知识最终完成了一门课的课程设计。关于课程设计

我以前是从来没有接触过的,通过这次学习我感到在教学研究方面有

了极大的提高。

出此之外在这里我们还参加了很多关于教学组织能力方面的学习,通过任务驱动的模式锻炼了我们的教学能力。

在这个模块中我的第一感受就是团队精神的重要性。当课程设计

要分组的时候,老师就给我们大家心里埋下了一股高昂的基调。在这

让人觉得枯燥又充实的几十天中,我们大家都按照自己所分工所要做的事性在埋头苦干,给人的感觉好像回到了学生时代将面临高考时

候,以现在的身份看那时,假以那时的身份又想到现在,让人心潮澎

湃,激情更加高涨。以往做一件事情的时候,个人可能都会有精神分

散的情况,而当一个人真正面对一件难做而又不得不做的事情时,觉

得拿下它就是一种胜利,这是对自己的一种最起码的要求,精神集中

也是对你在做的一件事情负责,对自己负责。这是我们在以后的工作

中,应该具备的一种本质,现在学会或者说是养成是非常有必要的。

二、专业核心能力模块、专业选修能力模块

这两个模块的学习分为两个阶段:

第一阶段:我们进行的是理论方面的学习。主要课程包括《电

控发动机机构》、《发动机机构》、《汽车电器设备构造》、《底盘

结构》、《电控底盘结构》。

第二阶段:我们进行的是实训操作的训练,训练内容包括:气门

更换、气门更换、活塞销更换、活塞销更换、离合器摩擦片更换、制

动片的检测与更换、球笼更换、充电指示灯亮故障诊断、起动无力故

障诊断、大灯不亮故障诊断、雨刮器不工作故障诊断、新车首次保养、汽车3万公里保养、发动机故障诊断、底盘故障诊断、汽车车身舒适

与安全系统故障诊断、在这个模块中主要锻炼我们的专业能力,作为一个专业教师,专

业能力的重要性不言而喻。

(一)学到的内容

1、汽车维修方面的进一步强化,在原有知识体系的基础上,进

一步学习了汽车发动机的构造和原理。

2、学习了汽车原理与维修方面的知识,了解了发动机的工作原

理,掌握了一般的汽车故障的诊断与维修,学会了如何更好的来保养

汽车,尤其学习了如何快速保养,这对维修有很大重要性。

3、学会了各种工具的使用,学会了传感器的测量方法,学会了

在维修过程中如何来快速完成工作。

(二)联系实际

1、在以往的教学中,只是注重了理论的教学,没有把一些实践

技术教授给学生,对基础好的学生,要多教一些内容,没有很好的落

实个性化教学,没有充分考虑每个学生的基础是有较大差异的。

2、以前对电气方面的知识讲解的较少,在实际应用当中多数的汽车故障都是出现在电气系统。

3、在“5S”管理上做的还不够,没有严格的要求学生把实训工

具、实训材料按要求摆放,没有很好的考虑节约材料方面的问题。

4、在尖子生培养上还不够重视,尖子生的培养是我们参加各种

比赛的后盾,以往更多的考虑多数同学的学习效果,没有为参加比赛

做好准备。

5、理论教学和实际操作存在一定的脱节,没有很好的做到理论

联系实际,理论教学的比重过大,实训的时间安排不足,导致学生技

能水平不够高。

(三)反思与重构

通过这次培训不仅让我了解了较前沿的教学理念和教学改革的动态,而且也学到了如何将理论与实践相结合的原理,现在的中职教

育不能只停留在书本知识上,教师要摆脱老的传统教育的思想,脱离

开书本的阴影,大胆实践,将理论与实践结合起来,这样我们的学生

才能适应社会发展的需求。教师要有求真的治学态度,强烈的责任感,要想给学生一杯水,必须自己先装满一桶水,要具有丰厚的知识积累,敢于质疑,大胆创新。要多讲解一下电气系统,发动机方面的知识,要与实际生产相结合,要让学生所学的东西,马上就能够运用的实际

生产当中去。要紧紧围绕实训操作来展开教学,操作技能是学生今后的立身之本,在今后的教学中一定要特别重视学生技能水平的培养。一些技能比武有关的知识,多练一些技能比武难度的项目,多作实际

指导,为今后参加各类比赛做好充分的准备。以项目教学为主线,在实际项目中结合相关知识点进行讲解。

三、小结

这44天是我工作和学习的一个“加油站”,44天的学习生活给

我补充了更多的营养。时间虽短,但它使我学到的很多;时间虽短,但它会成为我记忆中的永恒,我会永远珍惜和怀念这段时光!对于我们每一位学员来说,今后的路还很长,还有很多的工作等待我们去做,我们要以此次学习为契机,用学到的新知识去指导工作实践,在今后的职业教育工作中做出自己的贡献,做一名真正的骨干教师。

汽车维修培训 篇5

上海博世汽修学校是国内最专业的汽车维修专业培训机构,50年的办学历史,教学经验丰富,学员的汽车实训场大,汽车检测设备先进,拥有各种品牌汽车,实行一边学理论一边实操的一体化教学。主要培养学生掌握现代汽车检测与维修技术和汽车常见疑难故障分析、诊断和排除方法;熟悉汽车新技术,能够运用现代检测设备对汽车电控系统的故障进行诊断和排除;能在汽车维修企业从事汽车检测、整车维修、电控(发动机、底盘、车身)系统专项修理等检修工作,具备现代汽车维修企业管理能力的高技能应用型人才。

上海博世汽修学校的汽车维修培训课程有很多,主要课程有汽车检修、汽车电控发动机检修、汽车电控底盘检修、汽车电控车身检修、汽车检测技术、整车检修技术等。

学院开设了多门课程,学员可以根据自己的兴趣选择合适的课程,此外学员还针对有汽车工作经验的开设有汽车维修工高级、汽车维修技师、汽车维修高级技师、汽车维修电工高级、汽车维修电工技师、汽车维修电工高级技师考证班。而对没有基础的开设有汽车检测维修半年中专课程班、一年大专课程班,针对初中、高中、职中、中专学校的毕业生还有三年制汽车检测维修、汽车检测与商务、汽车检测与车身修复技术等专业的学历班。

学校是全国汽车运用与维修专业紧缺人才培训基地、丰田汽车有限公司中国T-TEP样板学校、上海大众校企合作实训中心、上海通用校企合作实训中心、德国奔驰校企合作实训中心。作为上海市“星光计划”汽车类项目竞赛赛场,学校成功承办了2005和2007年“星光计划”比赛。

浅谈医疗设备预防性维修的重要性 篇6

1 定期的保养维护

日常的对医疗设备进行维护保养是我们每个医工人员必须做的, 因为新疆特殊的气候, 我们分季节性的对设备进行保养。冬天过了以后设备能通风的地方基本会落上很厚的灰尘, 在春天平和的温度下不会发现什么问题, 但在炎热干旱的夏季存在着极大的故障隐患, 厚厚的灰尘覆盖着电子元件, 因元件散热不好而出现故障的概率大大增加。因此, 我们会在春季对所有设备进行除尘保养, 电源部分则是重点。因为它是一般设备发热最厉害的地方。设备间的制冷设备, 必须清洗所有的过滤网、散热片, 测定制冷剂压力不够的及时补充, 在夏季来临之前, 保证制冷设备正常运转。经过这些保养工作, 我院的设备在炎热的夏季因散热不好而导致的故障基本排除。冬季新疆非常寒冷, 但室内温度并不低, 尤其是大型设备的机房 (如:CT、核磁) , 需要水冷机、空调的持续工作, 制冷设备的外机都有低温保护, 因室外温度低至一定程度的时候就停机。这时我们需要对外围进风口进行遮挡以减少低温空气的流量, 这就保证了冬季制冷设备的正常运转。经统计, 由于做了这些预防性维修工作, 使这些设备的故障率降低了50%以上。

2 软件及数据的备份

随着计算机技术的飞速发展, 医院的医疗设备也搭载着这个平台向着集中化和高效化发展, 计算机已基本应用于每台医疗设备当中, 并发挥着重要的作用。当前, 计算机已经成为医疗设备的核心部分, 它存储着控制设备的所有软件和设备采集的所有数据, 一旦出现问题设备将整个瘫痪, 找厂家维修费用高昂, 主要是耽误了医疗工作的正常进行。我们发现计算机出问题的主要故障都在它相对脆弱的地方———硬盘。由于断电、操作不当、死机等等, 都能造成数据的丢失、硬盘磁道的损坏, 从而使软件不能正常工作甚至不能开机。为避免这种情况的发生, 我科就以此入手, 对所有设备的硬盘进行备份。不能简单的用GOST去备份, 那样如果硬盘的磁道坏损了, 恢复就失去意义了。以我院柯达CR3000为例, 使用过程中出现平板探测器连接失败错误, 经过检查连接完好, 重启后故障消失, 继续使用后, 又出现上述错误, 电话咨询厂家工程师, 有可能是软件故障, 重装软件后, 错误仍然存在, 我们拿出备份好的硬盘换上, 故障消失, 检查原硬盘, 磁道有一处损坏, 请厂家维修, 报价 (包括硬盘, 软件及工时费) 二万六千元左右, 而我科提前备份费用仅伍佰元左右。我院总共三十余台设备需要备份 (包括CT、DR、CR、MIR、DSA、B超、相机、工作站等) , 需要用一样大小的硬盘进行镜像。这里提醒大家要提前看好硬盘的种类及大小, 我院的设备硬盘就有SCSI接口, IDE接口, 串口三种, 预计花费三万元左右。由此看出, 预防性维修工作不仅节省了维修费用, 更重要的是能及时地让设备保持完好, 保障了正常的医疗工作。

参考文献

[1]蒋希木.医疗设备预防维修[J].医疗装备, 2001.

维修培训的重要性 篇7

关键词:民用航空器维修基础培训CCAR-147

民用航空器维修培训(简称147培训)是由民航当局依据航空规章147部认证并全程监管的培训模式,是国际上通行的民航机务维修人员的培养渠道。各个国家或地区都根据各自的实际情况制定147部航空规章,目前影响最广泛的是美国的联邦航空条例FAR-147和欧洲的欧洲航空安全条例EASA-147,中国民用航空条例CCAR-147就是在充分借鉴FAR-147和EASA-147的基础上结合我国民航特色制定的。CCAR-147培训可分为民用航空器维修基础培训、民用航空器机型培训、民用航空器部件修理基础培训和民用航空器部件修理项目培训。

一、我国CCAR-147基础培训的发展现状

1.CCAR -147培训机构的发展

147基础培训在美国这样民航业发达的国家已经发展了许多年,形成了完整的体系,是职业教育的有机组成部分,是民航机务维修人员的主要来源。但是在我国CCAR-147基础培训才刚刚开始。中国民航局于2005年颁布实施147部规章之后,几乎所有的航空公司和有实力的大型维修单位都申请了CCAR-147培训资质。由于民航局对147培训要求非常严格,目前在我国只有33家国内维修培训单位获得认证,成为CCAR-147培训机构。广州民航职业技术学院的CCAR-147培训机构合格证是2009年6月获得的。

2.CCAR -147基础培训举步艰难

由于民航局对CCAR-147基础培训没有强制要求,且基础培训的成本很高,对师资有较高的要求。航空公司和维修单位的CCAR-147培训机构中有很多机构没有申请基础培训,有些即使获得了基础培训资格也不开展该项培训。目前33家147培训机构中真正开展147基础培训的只是民航院校和社会力量成立的培训机构。

现有的几个CCAR-147基础培训单位正处在起步阶段。147基础培训的规模一直很小。CCAR-147规定每一个理论培训班规模为24人,每一个技能培训组为8人。但目前开展基础培训的培训机构一期培训班只有十几个人,甚至还有几个人的。有的培训机构处于暂停状态。

二、CCAR -147基础培训处于困境的原因

目前147基础培训工作处于招生难,而就业更难的境地。之所以会出现如此局面,本文认为原因有如下几个方面:

1.宣传不到位,社会对CCAR -147基础培训认识不足

CCAR-147已经实施5年了,它为社会上的有志青年进入民航企业提供了一条通道,在当前民航还具有明显行业优势的情况下,应该出现趋之若鹜的景象才合理,但是情况刚好相反。因为在民航以外很少有人了解147基础培训,个别听说过147,来147培训机构咨询报名的,都是通过在民航工作的亲戚介绍的。即使在民航内部,真正了解147培训的人也不多。由于航空公司和专业维修公司的147培训机构基本上都在开办机型培训班,导致航空公司与维修单位的对147学校培养的学员的职业能力缺乏认识,甚至许多单位的领导还不知道有通过147基础培训来获得合格机务维修人员这条途径。

2.民航企业对147学校基础培训毕业生用人机制不明确

首先,是政策滞后。147学校对于中国民航是一个新生事物,147培训机构为了充分利用培训资源,不可能采用每年招一期、一期很多班的模式,都是采用滚动办班的方法,即一期只有1个到2个班、每年开2期到3期的方式。这样147学校毕业生每年会在不同的时间段都会有毕业生。而民航企业并没有专门针对147学校的招聘计划和任用机制,大多数企业都习惯于每年做一次招工计划,每年做一次新员工招聘。有些单位虽然有全年长期招聘的机制,但针对的是已经工作几年之后的熟练机务人员。虽然CCAR-147规定学员在进行147基础培训期间等同于民航维修经历,且大多数毕业生持有CCAR-66维修基础执照,但现在来看,147基础培训毕业生还是被当作一般性的新人来对待。

3.高额培训费用,超出普通家庭承受能力

由于CCAR-147规定每一个理论培训班规模为24人,每一个技能培训组为8人,因此147学校培训的人工成本及设备成本很高,再加上用于实训的耗材本身价格就很高,这些都导致了培训将会很高。目前国内147基础培训的收费大致在每个学员6万到十万元之间,培训时间在14个月到18个月,这和美国的培训收费(1万多美金)和培训时间基本一样。虽然表面上我们和国际接轨,收费并不多,但是我们的收入并没有和国际接轨,147基础培训的收费已经相当于一个中等收入家庭一年的收入了,如果再加上培训期间的住宿费和伙食费(大概还需要近2万元),那么送一个孩子参加147基础培训需要一个家庭付出相当大的代价。

三、CCAR -147培训所遇问题的应对探索

1.加大民航局投入力度

上述这些制约因素中,大多数是147培训机构自身无法克服的,只能依靠政府的力量通过深化体制改革来解决。应由民航局为主导,组织所有力量向全民航以及全社会来大力宣传147培训,让各阶层人士都了解147培训的作用、目的和优越性。民航局应加大对民航院校147培训方面的扶持力度,民航院校是最适合做147基础培训的,民航局应在培训用飞机、发动机等航空产品的购买方面为民航院校提供更多的资金和便利条件。民航局应出台指导性政策,引导民航维修单位在用人体制方面进行改革,以利于147基础培训学员的就业和发展。

2.加强校企合作,创新教学模式

当然,作为147培训机构不能无所作为,坐等147培训大发展的来临。实际上所有具有基础培训资格的147培训机构都在探索合适的发展模式。我们广州民航职业技术学院近期正在和航空公司探讨一种新型的147培训模式,具体做法是:在每年十月到十一月份,由航空公司在我院的三年级(毕业班)学生中选拔部分学生参加147基础培训,培训时间控制在12个月以内,拿到147培训合格证后即可进入航空公司工作。通过这种模式,可以为航空公司节省一年左右的147培训时间;由于学员在培训期间还不是航空公司的正式员工,航空公司不需要花费太多的培训费用;由于学员没有真正入职,可以通过淘汰机制来激发学员的学习热情,达到最佳培训效果。因此,这种培训模式对航空公司来说非常有利,同时提高了学生就业率,对学院有利,是航空公司、学院、学生三方共赢的模式。

3.合理选材,缩短培训周期

缩短培训周期,即可以加快人员培养速度,又可以降低培训成本,同时学员的费用也可以降低。但147课程的培训时间是有明确规定的,是由适航部门严格监管的,147培训机构要想缩短培训时间,必须经过适航部门批准。那么如何缩短培训实现呢?这就要求在147学校招生时要合理选材“因材施教”。招生时可以对学员按航空维修类毕业生和非航空维修类毕业生(虽然147规定学员只要有高中文凭就可以,但实际上目前147学校学员基本上是高职高专毕业生)。对于航空维修类毕业,在校期间已经学完《电工基础》、《模拟电路技术基础》、《数字电路技术基础》、《机械制图》、《空气动力学》、《机务英语》等课程,如果在进行147培训学员选拔时重点测试这些科目的内容,确保参加147培训的学员都有了良好的专业基础,就可以向适航部门申请免修这些科目的理论培训,可以减少300多理论课时。再加上法规本来就允许免修免考的《数学》、《物理》科目,又可以减少200多培训课时。这样147基础培训课程原定的16个月的培训时间就可以缩短到12个月内完成。对于非航空维修类毕业生可以按照原教学计划进行。甚至对非航空维修类毕业生进行147培训时也可以区别对待,以避免不必要的重复培训。

四、结束语

依据国际经验,在我国民航业高速发展的情况下,未来20年到30年将是147基础培训蓬勃发展的时期,我们应该树立信心,在克服了当前存在的困难之后,147基础培训将承担着为我国民航业培养民用航空器维修高技能人才的重担,必将前途广阔,得到飞速发展,在不久的将来可能成为民航机务培训中最重要的培训项目。

参考文献:

[1] 中国民用航空总局,《民用航空器维修培训机构合格审定规定》(CCAR-147部),2005.9.

[2] 中国民用航空总局,《民用航空器维修基础培训大纲》(AC-147-02),2006.5.

[3] 中国民用航空总局,《民用航空器维修人员执照管理规则》(CCAR-66R1部),2005.9.

模具维修工培训纲要 篇8

一、需掌握的基础知识

1、机械制图

掌握零件制图基准的原理、模具零件的加工特性、公差配合要求和常规加工的工艺等要求,绘制模具零件图。

2、机械基础

了解常用机构的工作原理,受力分析;掌握夹具定位、夹紧的相关知识。

3、金属材料和热处理

掌握模具常用材料性能和热处理的方式,学会根据不同的使用要求合理选材。

4、钳工基础

掌握钳工操作的基本原理、金属切削的基本原理。掌握锯、锉、钻、铰、攻丝等。

5、冲压工艺及冲压件的质量

掌握冲压个工艺的变形原理和工艺要求。冲压件的质量要求。

6、冲压材料基础

熟悉汽车常用零件的材料牌号和性能,材料各机械性能参数对成形的影响。

7、冲压设备基础

熟悉冲压设备的结构和原理,掌握冲压设备的各参数对模具及冲压变形的影响。

8、冲压模具工艺和结构

掌握汽车模具的工艺结构特点,各类模具的结构特点。了解模具设计制造的过程和模具装配、调试的工艺过程。

9、模具维修的常用方法

掌握各类汽车冲压模具维修的常用方法。了解模具问题、冲压件质量问题分析的一般思路。

二、需掌握的基本技能

1、现场模具零件图的测绘制图

掌握模具零件的制图要领,掌握现场草图绘制的技术要领。能够根据匹配关系和模具零件的特性,绘制模具零件图。

2、钳工的基本操作技能

掌握锯、锉、钻、铰、攻丝、等操作技能。掌握打磨的操作技能和量具的使用。

3、汽车模具维修的技能

掌握切边模的维修,翻边整形模的维修,拉深模的维修和保养技能。熟练掌握切边刀口的维修、冲孔的维修、形面补焊打磨的方法。

个别模修钳工增设模具焊接技能。

模具初级维修工培训实施方案(草案)

一、培训时间

脱产培训6个月

(其中钳工基础6周,打磨技巧专训3周,模修工具制作3周,切边刀拼块维修3周,翻边拼块维修2周,拉深模芯、压边圈形面修正5周,切边刀和冲孔研配4周)。

二、培训对象

新进厂的模修钳工、未满一年的模修钳工和经技能考核不合格的模修钳工

三、培训地点

TFSM模修场地或借用TMM模修场地

四、培训教师

培训教师分带班师傅和分块培训教师组成。带班师傅为模修股有经验的老师傅,分块培训教师为专项技能突出的模修师傅。

初定:带班师傅:杨国庆、虞忠祥

分块培训师傅:钳工实训吴明坤、杨国庆、虞忠祥、张俊浩打磨技巧许庆新、徐澄浩、王磊

模具工艺及结构管华军、杨光明、徐澄浩堆焊基础杨光明、常逢银、李国强、吴秋生

五、培训工具、场地及设备

培训工具:移动小车、锉刀、钻头、中频磨头、锯条、锯弓、划针、洋冲、榔头、铰刀、检验钢皮、研配柱、划线平板、淡金水、龙胆紫、毛笔、(铅笔、橡皮、直尺、三角尺、圆规)、内六角扳杠、丝攻、丝攻扳手、砂轮修磨器、砂皮

辅料:打磨头、磨石、油石、磨头修正石、钢丝刷、兰油、兰油刷、揩布 量具:游标卡尺、钢直尺、刀口直尺、刀口角尺、高度尺、万能量角器、塞尺 劳防:手套、防尘口罩、防护眼镜

设备:钳工桌、台虎钳、钻床、砂轮机、试模压机、报废旧模具

六、培训方式

以技能实训为主,理论相结合的方式。实训和理论以模块化方式进行。具体模块如下:

实训:

1、钳工基础实训(锯割、锉削、钻孔、丝攻、铰孔)

2、打磨技术实训

3、模修工具制作

4、切边刀拼块维修

5、翻边拼块维修

6、拉深磨形面维修

7、切边刀和冲头研配

理论

1、机械制图和机械基础

2、金属材料和热处理

3、钳工基础理论

4、冲压工艺及冲压件的质量

5、冲压材料和冲压设备

6、冲压模具工艺和结构

7、模具维修的常用方法

培训根据场地、设备和工具的条件,分模块交叉进行。

七、考核与打分

各单项需经师傅检验合格后进入下一项目的训练。

考核和打分以分模块打分,每个模块80分达标。

未达标的重新进行训练和考核。

打分成绩和个人考核挂钩。

八、培训内容

钳工实训和打磨技巧训练:每人一块120*160*6045#钢材料

锯割训练(1周):端面锯割5mm片共2片,10mm1片要求锯下的片块厚度误差小于1mm

锉削训练(2周):锯割面倒毛刺,锉平面检验平整面度小于0.0

2磨钻头(1周):Φ

6、Φ16麻花钻磨制

丝攻和铰孔(1周):M6、M16手工丝攻;Φ

6、Φ16铰孔

镶嵌训练(1周):锯下的10mm片做六角镶嵌

打磨手感训练(1周):块料平面磨削(平面磨削2mm,研磨点超过10、20、30阶进)打磨技巧训练(2周):平面平整度训练(25*25范围内达到15点)1周周边R角制作(R5、R3、R0)1周模修工具制作(3周):自制六角扳杠(M12、M16、M20)0.5周研配柱底座制作1.5周返工榔头制作1周切边刀拼块维修(3周):切边拼块底平面研配 1周刀口垂直度研配1周切刀刃口修配1周翻边拼块维修(2周):翻边拼块底平面研配 3天

翻边刀口垂直度研配3天

翻边刀口圆角研配3天

综采维修电工培训教案 篇9

综 采 维 修 电 工

主编郝利荣

煤 炭 工 业 出 版 社

内 容 提 要

本书是山西焦煤集团有限责任公司员工职业技能培训丛书之一。内容包括:电工基础、电子技术基础、变压器与交流异步电动机、综采工作面安全供电及供电系统、综采电气设备、采煤机和刮板输送机的电气控制、矿用电缆等,并附有综采维修电工技能鉴定标准。

本书可作为参加煤炭行业职业技能鉴定、技能大赛的有关人员及综采维修电工技能培训的教材,也可供有关工程技术人员与管理人员学习参考。

2006年8月第1版2006年8月第1次印刷 社内编号5589定价31.00元

前言

综合机械化采煤是煤矿现代化采煤的主要生产方式,它使回采工作面的主要生产工序连同平巷运输等环节都实现了机械化和连续化。随着我国煤炭工业的迅速发展,采煤工作面综合机械化的程度迅速提高,机电设备单机容量和总的容量不断增大,综采设备不断向重型化、强力化发展,结构系统越来越复杂,技术越来越先进,这就为综采设备的安装、回撤、使用、维护提出了较高的要求。

综采工作面电气设备的维修是综采工作面生产过程中极为重要的组成部分。由于综采电气设备的类型和数量很多,工作环境恶劣,所以要求有较多的备件和专门维护。在综采工作面,一个部件发生故障后,如果不及时修复或因配件供应不及时而无法更换,就有可能妨碍整个工作面的正常推进。因此,加强电气设备的维修具有重要的意义。

综采维修电工是指使用机具及仪表从事综采工作面的供电、通信、控制等电气设备的定检、维护、检修的技术工人。综采维修电工的职责是:保证本职范围内电气设备的安全、可靠运行;清楚工作环境的安全状况,熟知相关的规定和标准,熟悉维修范围内的供电系统、设备分布以及电缆、设备的运行情况;熟悉出现事故时停电顺序和人员撤离路线;掌握机电设备的结构、原理性能和事故的处理方法,忠于职守、精心维护、遵守各种规章制度。

为了创建学习型企业,全面提高员工素质,为员工学习技术、掌握技能和业务,以及为技能大赛和技能鉴定提供统一标准的教材和学习资料,山西焦煤集团有限责任公司组织编写了《山西焦煤集团公司员工必读丛书》,《综采维修电工》是这套丛书之一。该书按照中华人民共和国《工人技术等级标准》(煤炭行业)对综采维修电工的要求而编写的。

全书共分八章。第一章至第四章为基本知识和基本理论,主要内容有电工基础、电子技术基础、变压器与交流异步电动机、综采工作面安全供电及其供电系统等;第五章至第八章为实际操作技能,主要内容有综采电气设备的工作原理及其维护、检修、故障分析,矿用电缆,综采工作面通信控制和照明系统等。

在本书编写过程中,针对煤矿综采工作面电气设备的特点,努力贯彻“理论联系实际”的原则,在内容上由浅入深,循序渐进,既注重了基础知识和基本技能,又注重了知识的综合运用以及知识与能力的转化,使教材更贴近实际和应用。在文字的叙述上,力求简明、通俗,便于自学、易于理解。为了适应生产需要,书中还适当地编入了调压调频启动器、电牵引采煤机的电气控制等新技术和新设备。

本书由郝利荣任主编,裴剑平、邵佩林、张志高任副主编,参加编写的人员有邵佩林、韩锡钰、曹学贵、李双珠、张光斌、常玉春、任学明,书中插图由任学明绘制。

在本书编审过程中,得到了太原矿山机器集团有限公司、太原惠特科技有限公司、西山煤矿总公司设备租赁公司、西铭矿机电科、职教办等有关单位的大力支持和帮助,在此表示衷心的感谢。

由于时间仓促,水平有限,书中难免有不当之处,恳请广大读者批评指正。编者2006年6月 第一章电工基础..........................................................................................................................第一节直流电路的基本概念与基本定律..................................................................................3 第二节电感、电容与电磁感应................................................................................................11 第三节正弦交流电路................................................................................................................18 第四节三相正弦交流电路........................................................................................................36 第二章电子技术基础....................................................................................................................42 第一节半导体的基础知识........................................................................................................42 第二节晶体二极管与三极管....................................................................................................44 第三节三极管的放大电路........................................................................................................53 第四节整流滤波与稳压电路....................................................................................................62 第五节数字电路基础知识........................................................................................................72 第三章变压器与交流异步电动机................................................................................................83 第一节变压器............................................................................................................................83 第二节交流异步电动机............................................................................................................89 第四章综采工作面安全供电及供电系统....................................................................................98 第一节综采工作面安全供电....................................................................................................98 第二节综采工作面供电系统..................................................................................................101 第三节供电保护......................................................................................................................112 第五章综采电气设备..................................................................................................................133 第一节矿用隔爆高压配电装置..............................................................................................133 第二节移动变电站..................................................................................................................141 第三节矿用低压馈电开关......................................................................................................154 第四节隔爆型电磁启动器......................................................................................................161 第六章采煤机和刮板输送机的电气控制..................................................................................182 第一节采煤机电气控制..........................................................................................................182 第二节刮板输送机电气控制..................................................................................................206 第七章矿用电缆..........................................................................................................................209 第一节概述..............................................................................................................................209 第二节电缆的敷设与维护......................................................................................................213 第三节电缆的连接..................................................................................................................215 第四节电缆的现场修补..........................................................................................................216 第五节电缆的故障及处理......................................................................................................221 第八章综采工作面通信控制与照明系统..................................................................................223 第一节CK-2型通信控制系统...............................................................................................223 第二节ZXZ8-2.5(4)-Ⅱ(Ⅲ)型.....................................................................................237 第三节综采照明......................................................................................................................244 附录:综采维修电工职业技能鉴定标准..............................................................................248 参考文献..................................................................................................................................255

第一章电工基础

[学习提示]

本章主要介绍直流电路的基本概念与基本定律,电感、电容与电磁感应,正弦交流电路,三相正弦交流电路等。初级工应掌握电路的基本概念;中、高级工应掌握电路的基本原理,看懂电路图;技师、高级技师必须全面掌握电工基础知识,能看懂和绘制复杂的电路图。

第一节直流电路的基本概念与基本定律

一、电路的组成与作用

电路就是电流通过的路径。它的作用是实现电能的传输和转换。

电路主要由电源、负载、导线和控制设备四部分组成,可分为外电路和内电路。从电源一端经过负载再回到电源另一端的电路称为外电路。电源内部的通路称为内电路。

(1)电源:电路中电能的来源,是将其他形式的能量转变成电能的装置,是电路中的原动力,如发电机、蓄电池等。

(2)负载:即用电设施,也叫负荷,如电动机、灯泡等。(3)导线:连接电源与负载的装置。

(4)控制设备:改变电路状态或保护电路不受损坏的装置,如开关、熔断器等。

二、电路的基本物理量 1.电流

在电场力的作用下,自由电子或离子所发生的有规则的运动称为电流。为了计量电流的强弱,人们规定电流强度这一物理量。电流强度是在电场力的作用下单位时间内通过某一导体截面的电量。如果电流强度不随时间而变化,则称这种电流为直流电流,简称直流。电流强度简称电流,其表达式为:

电流的单位是安培(A),即在1 秒(s)内通过导体截面的电量为1库仑(C)时,则电流为1安培(A)。在计量小电流时,常用毫安(mA)、微安(μA)为单位,而计量大电流时则采用千安(kA)。其关系为

人们习惯上规定正电荷运动的方向(或负电荷运动的相反方向)为电流的方向。

2.电压和电位

电压是衡量电场做功能力大小的一个物理量。如图1-1所示,设在电场力F的作用下,正电荷Q由A移到B,移动距离为lAB,则电场力所做的功为

电场力把单位正电荷从A点移到B点所做的功,称为该两点间的电压UAB,用公式表示为:

若电场力将1库仑(C)的正电荷从A点移到B点,所做的功是1焦耳(J),则A、B间的电压值为1伏特(V),即

常用的单位还有千伏(kV)、毫伏(mV)、微伏(μV)。

如果选定电路中某一点为参考点,则电路中其他各点与参考点之间的电压就有一个确定的电压值(UAO、UBO),这些电压值称为以O为参考点的各点电位,用符号V表示,如图1-1所示。

在电场中任意两点间的电压称为两点间的电位差,即

电位的单位与电压的单位相同。

电压和电位是有区别的,电路中某两点间电压的大小是绝对的,与参考点无关;而某点电位的大小则是相对的,随参考点而变。电压的方向总是从高电位到低电位,即电位降的方向。

3.电动势

电动势是衡量电源将非电能转换成电能本领的物理量。

电源中,外力将单位的正电荷从电源的负极移到正极所做的功,称为电源的电动势,用E表示,即

电动势的单位也与电位的单位相同。电动势的方向是由电源的负极指向正极,因此电动势的方向与电压的方向相反,这是两者的区别。

在数值关系上,电动势等于电源内部电压降与负载两端的电压降之和,即

如忽略电源内部的电压降Ir,则电动势就等于负载两端的电压降,即

当外电路(即负载)开路时,则电动势就等于电路的开路电压。4.电阻

导体对电流的阻碍作用称为电阻,用符号R表示,单位为欧姆(Ω),简称欧。如果导体的两端电压为1 V,通过电流为1 A,则该导体的电阻为1 Ω,即

电阻常用的单位还有千欧(kΩ)和兆欧(MΩ),其换算关系为:

实验证明,导体的电阻与导体截面成反比,与导体长度成正比,并且还与导体的材料有关。用公式表示为:

三、欧姆定律、电功和电功率 1.欧姆定律

1)一段无源电路的欧姆定律

在一段电路中不含电动势,仅有电阻,如图1-2所示。这段电路电阻中流过的电流与加在电阻两端的电压成正比,与电阻的大小成反比,即

电阻的倒数称为电导,引用电导G后,欧姆定律还可以写成:

2)全电路欧姆定律

全电路是含有电源的闭合电路,如图1-3所示。图中E为电源电动势,r0为电源的内阻,R为负载电阻。

全电路欧姆定律的内容是:全电路中的电流强度与电源的电动势成正比,与整个电路中(即内电路和外电路)的电阻成反比,其数学式为:

由上式可得

全电路中的电压与电流的变化规律表现为如下几个方面:

(1)电路处于通路状态时,当负载电阻减小时,电路中电流增大,电源端电压

将略有下降。

(2)电路处于断路状态时,如图1-4所示,电路的特征可用下列各式表示:

即:外电路电阻对电源来说等于无限大,电路中电流为零,电源端电压等于电源电动势,电源不输出电能。

(3)短路状态时(电源的两端a和b由于某种原因连在一起)如图1-5所示,电路的特征可用下列各式表示:

电源短路时,外电路电阻可视为零,电流不再流过负载,回路中仅含电源内阻,这时电流很大称为短路电流。短路电流可使电源遭受电磁力的冲击与热的损伤而损坏。电源所产生的能量全被内阻所消耗。

2.电功与电功率

1)电功

电流通过电动机会带动机器转动,电流通过电炉会发出大量的热,电流通过电灯会发光,这些能量的传递和转换,说明电流做功,电流所做的功称为电功,用符号W表示。

电功的大小跟通过电器的电流和加在用电器两端的电压及通电时间有关。其计算公式为:

电功的单位是焦耳(J),但实用上焦耳太小,而用千瓦时(kW²h),即度为单位,其换算关系为:

2)电功率

电流在单位时间内所做的功称电功率。其计算公式为:

电功率常用的单位瓦特(W)、千瓦(kW),其关系为:

由式(1-13)可以看出:

(1)当电器的电阻一定时,电器消耗的功率与电流的平方或电压的平方成正比。例如,电流或电压是原来的2倍,功率则是原来功率的4倍。

(2)当流过用电器的电流一定时,电功率与电阻成正比。在串联电路中,各电阻消耗的功率与电阻成正比。

(3)当加在电器两端的电压一定时,功率与电阻成反比。并联电路,每个电阻消耗功率与其电阻成反比。

四、电阻的串、并联电路 1.电阻的串联

几个电阻一个接一个地连接起来,中间没有分支,这种连法称为串联。如图1-6(a)所示为两个电阻串联电路。

电阻串联的特点:

(1)通过各电阻的是同一个电流;(2)总电压等于各电阻上电压之和,即

(3)等效电阻R等于各电阻之和,即

于是可以把电路等效成如图1-6(b)所示。各电阻上的电压分别为:

可见,串联各电阻上的电压与相应的电阻成正比。

2.电阻的并联

几个电阻连接在两个公共节点之间,这种连法称为并联。如图1-7(a)所示,表示两个电阻并联。

电阻并联的特点:

(1)各电阻两端是同一电压;

(2)总电流I等于各并联电阻中电流之和,即

(3)等效电阻R的倒数,等于各电阻倒数之和,即

式(1-16)也可写成:

于是,可以把电路等效成如图1-7(b)所示。

两个电阻并联时,式(1-16)可以写成:

则两并联电阻上的电流分别为:

可见,并联各电阻上的电流与相应的电阻成反比。3.电阻混联

电路中既有串联又有并联,这样的联接方式叫混联。对于这样的电路,首先将混联电路简化成一个无分支电路,再进行电流电压计算,简化方法是:

(1)找出混联电路中等电位点进行编号,将电阻对号接入各点;(2)画出简化电路。

第二节电感、电容与电磁感应

一、电容器

1.电容器和电容量

被绝缘材料分隔开的两个导体,就组成一个电容器。图1-8所示为一个简单的平板电容器及其图形符号。金属板A、B称为极板,极板中间的绝缘材料称为介质。如果两极板接上直流电源,在电场力的作用下,自由电子由电源负极移到极板B上,使极板B带负电荷;同时极板A带等量的正电荷,直到极板间的电压与电源电压相等为止,这种现象叫充电。充电完成后,极板所带的电量与外加电压U的大小成正比,即

式中的比例常数C称为电容器的电容量,简称电容。它的大小完全取决于电容器的结构,是一个固定不变的量,与所带电量或两端电压大小无关。在同样电压下,C越大,则Q越大,所以电容量表示单位电压下电容器1个极板上储存电荷量的能力,可写为:

当U=1 V时,Q=1 C时,电容器C=1法拉(F)。由于法拉这个单位太大,通常采用较小的单位微法(μF)和皮法(pF),其换算关系为:

2.电容器的串联

两个或两个以上的电容器正、负极板依次连接的方式,叫电容器的串联,如图1-9所示。串联电容器的特点是:

(1)每个电容器所带电量相等,并等于等效电容器上所带的电量,即

(2)总电压等于各电容器两端电压之和,即

(3)总电容的倒数等于各电容器电容的倒数和,即

由此得两个串联电容器的等效电容为:

(4)串联电容器两端承受的电压与其电容量成反比,即

当两个电容器串联时,各电容器两端承受的电压分别为:

由此可见,电容器串联时总电容量比其中任一串联电容器的电容量小。串联电容器越多,总电容量越小。而且,电容器串联时,电容器电容量越小,承受的电压会越高。

3.电容器的并联

两个或两个以上的电容器,同性极板连接在一起的连接方式叫做电容器的并联,如图1-10所示。

并联电容器的特点:

(1)每个电容器两端电压相同,并等于外加电压,即

(2)并联电容器的总电量等于各电容器电量之和,即

(3)并联后的总电容等于各电容量之和,即

由此可见,并联电容器的总电容比其中任一个电容器的电容量都大。而且并联电容器越多,总电容量越大。因此,在电容量不能满足要求的情况下,可以用几个电容器并联使用,但最高工作电压按并联电器中最小额定工作电压确定。

二、电流的磁场

实验表明,产生磁场的根本原因是电流。在载流导体或永久磁铁的周围存在着磁场,磁场是物质的一种特殊形态。磁场有两种表现形式:一是磁场对处在磁场内的载流导体或铁磁物质有力的作用,在对磁场做相对运动的导体上能产生感应电动势;二是磁场具有能量。

为了使磁场形象化,可用磁力线来描绘磁场。磁力线都是些闭合曲线,线上任一点的切线方向即为该点的磁场方向,如图1-11(a)所示。载流导体周围的磁场方向与产生该磁场电流方向有关系,磁场的方向与电流方向之间关系可用右手螺旋定则来确定。用右手握住通电导体,拇指伸直并指向电流方向,则其余四指所指的方向便是磁力线即磁场方向,如图1-11(b)所示。对于通电螺旋线圈周围的磁场,磁场方向也用右手螺旋定则判断,四指指向线圈中的电流方向,伸直的拇指就表示磁力线的方向,如图1-11(c)所示。

三、磁场的基本物理量

图1-12导体受到的作用力1.磁感应强度

磁感应强度是表示磁场内某点磁场的强弱和方向的一个物理量,其大小可用该点磁场作用于1 m长、通过1 A 电流的导体在磁场中所受到的力来衡量,如图1-12所示,即

2.磁通

磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积,称为通过该面积的磁通,即

磁通的单位是韦伯(Wb),简称韦。为了把磁通、磁感应强度与磁力线密切联系起来,把垂直穿过单位面积上的磁力线数叫磁感应强度,也叫做磁通密度,即

3.磁势

要使电路中产生电流必须有电源电动势。同样,要使线圈中产生磁通,必须要有磁势。通常把电流与线圈匝数N的乘积叫磁势(FC),即

磁势的单位是安(A)。

磁势愈大,产生的磁通愈大,说明磁场愈强。4.磁场强度

表示磁场强弱的一个辅助计算量,通过它来确定磁场与电流的关系。磁力线通过的闭合路径叫磁路。如果磁路长为L,则磁场强度为:

5.磁导率(μ)磁导率是用来表示磁场媒质的磁性的物理量,也就是用来衡量物质导磁能力的物理量。它与磁场强度的乘积就等于磁感应强度,即

例如,有两个完全相同的线圈,一个线圈内以磁钢做心,一个以铜做心。这两个线圈内的媒质不同,则磁导率μ不同,通入同样大小的电流所产生的磁通也不同。因此,磁感应强度随着媒质的不同而不同。

任一媒质的磁导率与真空中的磁导率之比叫做相对磁导率用μr表示,即

表示在其他条件相同的情况下,媒质中的磁感应强度是真空中的多少倍。

从以上分析可知,磁导率μ只与磁路材料有关,μ愈大说明材料的导磁性能愈好,也就是说能够用较小的磁场强度产生较大的磁通密度。

四、对载流直导线的作用力

把一根通有电流I的导线垂直放入均匀磁场中,如图1-13(a)所示,载流导线在磁场中受力F的大小与磁通密度B、导线电流I及导线有效长度成正比。

如果导线l以任意方向放在磁场中,如图1-13(b)所示,求载流导线所受到的电磁力时,可将导体l按投影法则,分解为与磁场垂直的分量和平行的分量,其垂直分量为导体的有效长度,即

电磁力的方向可用左手定则来确定,如图1-13(a)所示。即伸开左手于磁场内,让磁力线直穿过手心,四指伸直指向电流方向,则与四指垂直的拇指的指向便是导体所受电磁力的方向。

应用左手定则可以判断通电导体在磁场中的运动方向,它和电动机原理相同。

五、电磁感应

电流能够产生磁场,在一定的条件下,变化的磁场也可以产生电动势。这种变化的磁场能在导体中引起电动势的现象叫做电磁感应,由电磁感应所产生的电动势叫感应电动势,由感应电动势引起的电流叫感应电流。在电力系统中,发电机、变压器等设备都是根据电磁感应原理制造出来的。

1.自感电动势

当线圈中通过电流时,线圈周围一定会产生磁场。若线圈中电流发生变化时,由这个变化的电流所产生的磁通也将随着变化,这个变化的磁通将在线圈中产生感应电动势。由于这个感应电动势是由线圈本身的电流变化而产生的,所以叫自感电动势。自感电动势的方向总是反抗线圈中磁通变化。当电流增加时,自感电动势的方向力图阻止电流增加;而当电流减小时,自感电动势的方向力图阻止电流减小。

自感电动势大小是由下列因素决定的:

(1)与电流变化率有关。电流变化快慢通常用电流变化率表明。所谓电流变化率是指在很短的时间内电流变化的数值与这段时间的比值。

(2)与线圈本身的结构(如几何形状、匝数)有关。(3)与线圈周围介质有关。2.互感电动势

两个互相靠近的线圈,当其中一个线圈接通电源时,其电流的变化将引起磁通变化。这个变化的磁通除穿过本身线圈外,还有一部分穿过与它靠近的另一线圈。因此,在另一线圈中会产生感应电动势,这种现象称互感,由互感产生的电动势称互感电动势。

第三节正弦交流电路

一、概述

通常把大小和方向随时间变化的电流、电压、电动势,统称为交流电。在交流电动势作用下的电路称为交流电路。如果交流电是按正弦规律变化的,称为正弦交流电。图1-14所示为正弦交流电流的波形图。

正弦交流电有许多优点。例如,可以方便地利用变压器升压和降压,便于高压输电,减少输电损失;交流电动机比直流电动机结构简单,在制造和维护上都比较经济;在某些场合下必须用直流电时,可以用整流设备很方便地转换成直流电,供给直流负载。所以正弦交流电得到了广泛的应用。

二、正弦交流电的产生

正弦交流电动势是由交流发电机产生的,如图1-15(a)所示为两极交流发电机的结构示意图。在静止的两个磁极N、S之间放置圆柱形铁心,其上绕有线圈(图中仅示1匝)。铁心和线圈合称电枢。线圈的两端分别接到两只相互绝缘的铜环上,铜环固定在转轴上,环上压接电刷与外电路相连。为了使线圈产生的感应电动势能按正弦规律变化,把磁极做成特殊形状,使其气隙中的磁场按正弦规律分布。如图1-15(b)所示,当电枢由原动机拖动在按正弦规律分布的磁场中旋转切割磁力线时,线圈中便会产生正弦感应电动势。如图1-15(c)所示,电枢表面的磁感应强度可用公式表示为:

电枢在磁场中等速旋转时,线圈中的感应电动势为:

因此,上式可写成:

在图1-15(b)中,发电机电枢在按正弦规律分布的磁场中旋转1周时,线圈中的感应电动势e也按正弦规律交变1次。

如果发电机是四极的,如图1-16(a)所示,在2π的空间角内,当电枢旋转1周时,电动势就按正弦规律变化了2次,如图1-16(b)所示。交流电在变化过程中经过的角度叫电角度。电角度和空间角的关系为:

交流电在任一瞬间的值称为瞬时值,瞬时值用小写字母表示,如i、u、e分别表示交流电流、交流电压、交流电动势的瞬时值。

三、正弦交流电的三要素

正弦交流电的主要特征表现在量值大小、交变的快慢及初始值三个方面,它们分别由幅值(或有效值)、频率(或周期)和初相位来确定。所以,幅值、频率和初相位就称为正弦量的三要素。

(1)最大值:瞬时值中的最大值,电动势、电压和电流分别用大写字母Em、Um和Im表示。

(2)周期T和效率f:周期T为交流电按正弦规律变化1次所需的时间,单位为s;频率f为每秒钟内正弦交流电变化的周期数,单位为Hz。周期和频率互为倒数,即

例如,我国发电厂发出的交流电频率为50 Hz;周期为0.02 s。(3)角频率ω:正弦交流电在1 s内变化的电角度。即

角频率的单位为弧度/秒(rad/s),由于α=ωt,于是式(1-35)可写成: e=Emsinωt

发电机所产生的电动势的频率与发电机的磁极对数和转速有关,即

四、相位与相位差 1.相位与初相位

如图1-17所示,设t=0时开始计时,a1b1线圈平面与中性面之间的夹角为ψ1,a2b2线圈与中性面之间的夹角为ψ2,则在任意时刻这两个电动势的瞬时值可分别为:

上式中的电角度(ωt+ψ)称为该交流电量的相位或相角,它反映了交流电变化的进程。显然,e1的相位(ωt+ψ1)与e2的相位(ωt+ψ2)不相同。电动势e1、e2的波形图如图1-17(b)所示。

t=0时的相位叫初相位或初相,显然e1的初相是ψ1,e2的初相是ψ2。

交流电量的初相可以为正也可以为负,图1-18(a)、(b)分别表示初相为+60°及初相为-30°的正弦电动势的波形。

2.相位差

两个同频率交流电量的相位之差叫做相位差,用字母φ表示,即

可见,两个同频率交流电量的相位差就等于它们的初相之差。根据两个同频率正弦量的相位差,可以确立两个正弦量之间的相位关系。一般的相位关系可分为超前或滞后;特殊的相位关系有同相、反相、正交几种。

(1)超前、滞后:当两个同频率正弦量的相位差φ=ψ1-ψ2>0时,即e1的初相大于e2的初相时,e1的变化领先e2,这种情况叫做e1的相位超前e2,或叫做e2的相位滞后于e1。在图1-19中,e1超前e2为135°,或e2滞后e1为135°。

(2)同相、反相、正交:如果φ=ψ1-ψ2=0,则称两个正弦量同相,在图1-20(a)中,电动势e1与e2同相。如果φ=ψ1-ψ2=180°,则称两个正弦量反相,在图1-20(b)中,电动势e1与e2反相。如果φ=ψ1-ψ2=90°,则称两个正弦量正交,在图1-20(c)中,电流i1与i2正交。

交流电量的相位差实际上反映了两个交流电量到达最大值的时间差,时差(t)的大小等于相位差除以角频率。即

五、交流电的有效值 1.有效值的概念

交流电流的有效值是以电流的热效应来规定的。因此,有效值的定义如下:如果一个交流电通过一个电阻在一个周期时间内所产生的热量和某一直流电流通过同一电阻在相同的时间内产生的热量相等,那么这个直流电的量值就是交流电的有效值。有效值常用大写字母U、E、I表示。

2.有效值与最大值的关系

根据有效值的定义,采用图形面积来推导有效值与最大值之间的数量关系。首先看看接在直流电源上的灯泡A所消耗的能量。在图1-21(a)中,灯泡A的电阻为R,通过的电流为I时,灯泡所消耗的功率为:

在t秒时间内,灯泡A所消耗的电能为:

设直流电流的波形如图1-21(c)所示,那么灯泡A所消耗的电能可以用图1-21(e)中带有阴影的矩形面积来表示。

再来看接在交流电源上的灯泡B所消耗的能量。在图1-21(b)中,灯泡B接在交流电源上,它的电阻也等于R,通过它的交流电流波形如图1-21(d)所示。灯泡消耗的功率为:

因为电流i的大小是随时间而变化的,所以功率力也随时间变化,不能用一个固定的数值来表示。因此,需要用做图的方法求出灯泡B在t时间内所消耗的电能WB。

在图1-21(d)中,如果将电流i每一瞬间的数值平方,再乘以R,就可以得到在同一瞬间功率的大小。逐点求出功率的瞬时值,画在直角坐标中,就得到pB的波形图,如图1-21(f)所示。在一个周期内,电流值虽有正有负,但是电阻上消耗的功率总是正值。因为在后半周期内,电流虽为负值,但i2R仍为正值。灯泡B所消耗的电能可以用图中的带有阴影的矩形面积来表示。从图中可以看出(或用数学证明),矩形的高度(平均高度)为:

这时WB应为

根据有效值的定义可得

即也就是说正弦电流的有效值等于最大值的0.707倍,或正弦电流的最大值等于有效值的2倍。

把正弦电流有效值的概念推广到正弦电压和正弦电动势上,同样可得到:

在交流电路中,通常都是用有效值进行计算的。电气设备的额定电流、额定电压也都是用有效值来标定的,交流伏特表和安培表的刻度也都是用有效值来刻度的。可见,有效值的应用是十分广泛的。

有效值和最大值是对同一交流电量从不同角度来反映电流强弱和电压高低的物理量。在计算功率时,要用有效值。但在选择电器设备的耐压时,必须考虑到最大值。例如,直流耐压160 V的纸介电容器,就不能用于电压有效值为160 V的交流电路。

六、正弦交流电的表示法 为了便于研究交流电,人们通常用四种形式表示一个正弦交流电。第一种形式是解析式,就是用一个数学式子来表示,例如i=12sin(100πt-30°)(A);第二种形式是曲线图;第三种形式是相量图,即用旋转矢量来表示;第四种形式称为符号形式,是用复数来表示一个交流电。本节的重点是研究正弦交流电的矢量图表示法。

旋转矢量表示法,就是用一个在直角坐标中绕原点不断旋转的矢量,来表示正弦交流电的方法。旋转矢量常用最大值符号Em、Im或Um表示。

图1-22所示为用旋转矢量表示交流电动势的方法。旋转矢量Em沿逆时针方向旋转,其角速度等于正弦交流电动势的角频率,其长度代表正弦交流电动势的最大值(或有效值)。若旋转矢量与x轴的正方向同向时,正弦电动势的初相为零。若旋转矢量的长度为Em,角频率为ω,起始时与横轴正方向的夹角为ψ,则t=0时刻旋转矢量在纵坐标轴y上的投影就等于正弦电动势的瞬时值的初始值,即:正弦电动势的瞬时值可表示为y=e=Emsin(ωt+ψ)。例如,在t1时刻,和其对应的正弦电动势是瞬时值e1。这样规定以后,正弦电动势的每一瞬时值将和一个确定的旋转矢量相对应。在t0、t1„时的瞬时值,在y轴上有e0、e1„与其对应。由于旋转矢量在坐标中的位置与时间有关,通常称其为时间矢量。

需要说明:该矢量反映了正弦量三要素,它可以表示一正弦量,但它与速度的空间矢量不同,它只是用来作为正弦交流电路的计算工具。通常将这种矢量称为相量。相量的符号用大写字母上加“²”表示,如U²、I²等。

将同频率的交流电画在同一张旋转相量图上时,由于这些相量的角频率相同,不论它们旋转到什么位置时,彼此之间的相位关系始终保持不变,所以在研究各相量之间的关系时,通常不标出角频率而只按初相和最大值作出相量,这样作出的图叫相量图。例如:

它们的相量图如图1-23所示。作图时要注意,在同一相量图上,相同单位的相量,要用相同的尺寸比例绘制,如图1-23中的E²m或U²m。

上面是用最大值作出的相量图。由于有效值已被人们广泛使用,因而各正弦量的旋转相量也可以用有效值画出。以后画相量图时,将较多地采用有效值旋转相量图。有效值相量常用字母U、I、E来表示。

采用相量来表示正弦交流电的优点是,计算和决定几个同频率交流电相加或相减时,要比解析式和曲线图简便,故相量图是研究交流电的重要工具之一。

正弦交流电用相量表示以后,它们的和差运算就可以采用相量加减的方法进行。一般步骤是先画出各相量,然后用平行四边形法则作出总相量,最后用三角方法计算出结果。

七、纯电阻电路

纯电阻电路,就是既没有电感,又没有电容而只包含有电阻的电路,如图1-24(a)所示。在实际生活中,由白炽灯、电烙铁、电阻炉或电阻器组成的交流电路都可近似地看成是纯电阻电路。

图1-24纯电阻电路

1.电流与电压的相位关系

为了分析方便起见,设加在电阻两端的正弦电压uR的初相为零,即

根据欧姆定律,通过电阻的电流瞬时值应为:

从上式不难看出,在正弦电压作用下,电阻中通过的电流也是一个同频率的正弦电流,且与加在电阻两端的电压同相位。图1-24(b)和(c)分别画出了电流、电压的相量图(有效值)和波形图(瞬时值)。在作相量图时,是以电压相量作为参考相量的,由于电流与电压同相,故两者的指向一致。

2.电流与电压的数量关系 由式(1-45)可知,通过电阻的最大电流为:

若把两边除以2,则得:

这说明,在纯电阻电路中,电压与电流的有效值之间符合欧姆定律。3.电路的功率 在任一瞬间,电阻中的电流瞬时值与同一瞬间电阻两端电压的瞬时值的乘积,称为电阻获取的瞬时功率,用pR来表示,即

瞬时功率的变化曲线如图1-24(c)中的画有线条的曲线所示。由于电流与电压同相,所以pR在任一瞬间的数值都是正值。这就说明,在任一瞬时电阻都从电源取用功率,起着负载的作用。

由于瞬时功率时刻变动,不便计算,因而通常都是计算一个周期内取用功率的平均值,即平均功率。平均功率又称为有功功率,用P表示。

电流、电压用有效值表示时,其功率P的计算与直流电路相同,即

八、纯电感电路

由电阻很小的电感线圈组成的交流电路,都可以近似地看成是纯电感电路。图1-25所示为由一个线圈构成的纯电感电路。

1.电流与电压的关系

在纯电感线圈的两端,加上交流电压uL,线圈中必定要产生一交流电流i。由于这一电流时刻都在变化,因而线圈上就产生自感电动势来“反抗”电流的改变,因此线圈中的电流变化就要落后于线圈两端的电压变化,uL和i之间就会有相位差。对于一个内阻很小的电源,其自感电动势与端电压总是大小相等方向相反的,即

由上式可看出,线圈两端的电压大小与电流的变化率成正比。下面就通过式(1-48)来分析电流与电压之间的相位关系。设线圈中的电流的初相为零,电流波形如图1-25所示。现把一周期内电流的变化分成四个阶段来研究。(1)在0~π2(即第一个1/4周期内)。电流从零增加到最大正值。此间电流的变化率ΔiΔt为正值,并且起始时刻最大,然后逐渐减小到零,根据式(1-48)可知,此期间的电压uL从最大正值逐渐变为零,如图1-25所示。

(2)在π2~π(即第二个1/4周期内)。电流从最大正值减小到零。此间电流的变化率ΔiΔt为负值,且从零变到最大负值,uL也从零变到最大负值。

(3)在π~3π2(即第三个1/4周期内)。电流从零变为最大负值,此间电流的变化率仍为负值,且从最大负值变到零,则uL也从最大负值变到零。

(4)在3π2~2π(即第四个1/4周期内)。电流从最大负值变到零,此间电流的变化率为正值,且从零变到最大正值,则uL也从零变到最大正值。

电路中的相位关系从以上分析可得电流和电压的相位关系。图1-25所示为i与uL的波形图,从波形图中可清楚地看出:在纯电感线圈中的正弦电流要比它两端的电压滞后90°,或者说,电压总是超前电流90°,图1-26为电流、电压的相量图。设流过电感的正弦电流的初相为零,则电流、电压的瞬时值表达式为:

(1-49)

2.电流与电压的数量关系

由数学推导可知,电压的最大值为:

若把两边同除以2,则得:

XL称为电感抗,简称感抗,它的单位是欧姆。因此,电感线圈中的电流有效值,就等于线圈两端电压的有效值除以它的感抗。

抗是用来表示电感线圈对交流电流阻碍作用的一个物理量。感抗的大小,取决于线圈的电感量L和流过它的电流的频率f。对具有某一电感量的线圈而言,f愈高则XL愈大,在相同电压作用下,线圈中的电流就会减小。在直流电路中,因频率f=0,故线圈的感抗也等于零,这时线圈只起电阻作用。由于一般线圈的电阻很小,故可视电感线圈为短路。图1-27所示为线圈的感抗随频率变化的图形。

3.电路的功率

纯电感线圈的瞬时功率为:

在图1-28画出了pL的变化曲线,从图中可以看到:在第一和第三个1/4期内,pL是正值,这就表示线圈要从电源方面吸取电能并把它转换成电磁能,储藏在线圈周围的磁场中,此时线圈起着一个负载的作用。但在第二和第四个1/4期内,pL为负值,这表示线圈是在向电源输送能量,也就是线圈把磁能再转换为电能而送回电源,此时线圈起着一个电源的作用。综上所述,纯电感线圈时而“吞进”电能,功率为正;时而“吐出”电能,功率为负,在一个周期内的平均功率为零。平均功率不能反映线圈能量交换的情况,因而人们就用电流与电压有效值之乘积来反映这种能量交换的情况,并把它叫做电路的无功功率。无功功率用字母QL表示,QL的大小为:

为与有功功率相区别,无功功率的单位用乏尔,简称乏。在式(1-53)中,当各物理量的单位分别用V、A、Ω时,无功功率的单位就是乏。

必须指出,“无功”的含义是“交换”而不是“消耗”,它是相对“有功”而言的,绝不能理解为“无用”。

九、纯电容电路

由介质损耗很小、绝缘电阻很大的电容器组成的交流电路,可近似地看成纯电容电路,图1-29(a)所示就是纯电容电路。

1.电流与电压的相位关系 电容器接入直流电源电路中,在电容器充放电过程中会产生电流,稳恒直流电流不能通过电容器。当电容器接到交流电路中时,由于外加电压不断变化,电容器就不断充放电,电路中就不断有电流流过,交流电流可以通过电容器。电容器两端的电压随电荷的积累(即充电)而升高,随电荷的释放(即放电)而降低的,由于电容电流等于电荷的积累和释放的变化率,因此电容中的电流与电容两端的电压的变化率成正比。

设在Δt时间内电容器极板上的电荷变化量是ΔQ,则

图1-29(b)中所示为电压与电流的变化波形,现根据式(1-54)来分析电流的变化。

(1)在0~π/2(即第一个1/4周期内)。uC从零增加到最大正值。电压变化率为正值且开始为最大,然后逐渐减小到零。根据式(1-54)可知,电流i从最大正值逐渐变为零。

(2)在π/2~π(即第二个1/4周期内)。uC从最大正值变为零,变化率为负且从零到最大负值。此间电流也从零变到最大负值。

(3)在π~3π/2(即第三个1/4周期内)。uC从零变到最大负值,变化率为负且从最大负值变为零。此间电流也从最大负值变为零。

(4)在3π/2~2π(即第四个1/4周期内)。uC从最大负值变为零,变化率为正且从零到最大正值。此间电流也从零变到最大正值。

相位关系从以上分析可清楚地看出:纯电容电路中的电流超前电压90°,这与纯电感电路的情况正好相反。图1-30所示就是电流、电压的相量图。

2.电压与电流的数量关系

设加在电容器两端的交流电压的初相为零,则电流、电压的瞬时值表达式为:

其中,电流的最大值为:

若把上式两边同除以2,则得

式(1-56)表明,在纯电容电路中,电流的有效值等于它两端电压的有效值除以它的容抗。

容抗是用来表示电容器对电流阻碍作用大小的一个物理量。容抗的大小与频率及电容量成反比。当电容器的电容量一定时,频率f愈高,则容抗XC愈小。在直流电路中,因频率f=0,故电容器的容抗等于无限大。这表明,电容器接入直流电路时,在稳态下是处于断路状态的。图1-31为电容器的容抗随频率变化的曲线。

3.电路功率

纯电容电路的瞬时功率为:

图1-32中画出了pC的变化曲线。从图中可看出,在第一和第三个1/4周期内,pC是正值,此时电容器被充电,从电源吸取能量,并把它储藏在电容器的电场中,此时电容器起着一个负载的作用。但在第二和第四个1/4周期内,pC是负值,此时电容器放电,它把储藏的电场能量又送回电源,此时电容器又起着一个电源的作用。所以在纯电容电路中,电容器也是时而 “吞进”电能,时而“吐出”电能,因而电容器不消耗电能,在一个周期内的平均功率为零。

和纯电感电路相类似,为了衡量电容器和电源之间的能量交换,用其电压有效值和电流有效值之积来标志其交换的情况,并称之为无功功率。其表示式为:

十、交流电路的功率因数 1.功率因数的概念

在交流电路中,由于电压与电流有相位差,电压与电流不同相,即电压和电流不会同时达到最大值。因此,电路实际吸收的有功功率要比同相位时UI小些。

以R、L串联电路为例,电路吸收的有功功率就是电阻R所消耗的功率。由(图1-33)电压三角形可知:

电感的无功功率为:

可见,电路的有功功率等于总电压、总电流的有效值的乘积再乘以系数cosφ。cosφ叫做电路的功率因数,φ叫做功率因数角。

电路中电压、电流有效值的乘积,既不是有功功率,也不是无功功率,称为视在功率,用符号S表示。即

视在功率也称为表观功率,它表示电源提供电流的总能力,即表示交流电源的容量大小。为区别起见,视在功率的单位用V²A。

有功功率一般小于视在功率,仅当cosφ=1时,即电流、电压同相位时,二者才相等。2.提高功率因数的意义

电力系统通常要求有较高的功率因数,原因如下:

(1)功率因数过低,电源设备的容量就不能充分利用。发电机或变压器在运行时不能超过其额定电压U和额定电流I的数值,也就是其视在功率有一个确定的值。在这种情况下,负载的功率因数越低,发电机发出的有功功率就越小,电源的利用率就愈低。

(2)功率因数过低,输电能力、输电效率下降。由公式P=UIcosφ可知,要求输送的有功功率一定时,功率因数cosφ越低,线路的电流I就越大。电流越大,线路的电压和功率损耗越大,输电效率也就越低。

综上所述,提高功率因数是必要的,其意义就在于能提高供电设备的利用率和提高输电效率。

3.提高功率因数的方法

电力系统的大多数负载是感性负载,例如电动机、变压器等,这类负载的功率因数较低。为了提高电力系统的功率因数,常在负载两端并联电容器,叫并联补偿。

感性负载和电容并联后,线路上的总电流比未补偿时减小,总电流和电源电压之间的相角φ也减小了,这就提高了线路的功率因数。在图1-34(a)中,R和L为等效感性负载,C为补偿电容。并联电容前(开关未合时),I=I1,矢量关系如图1-34(b)所示。并联电容后(开关闭合),总电流I为电流I1和IC的相量和,相量关系如图1-34(c)所示。从图中可看出,并联电容后,总电流从I1减小到I,功率因数角从φ1减小到φ,从而使功率因数得到提高。

第四节三相正弦交流电路一、三相交流电的产生

在三相交流电路中同时有三个电动势在作用。它们的幅值、频率相等,但在相位上彼此相差120°,这就是三相电动势。

三相电动势是由三相交流发电机产生的。最简单的发电机如图1-35(a)所示,它与单相发电机不同之处在于电枢上有三个相同的绕组,这三个绕组放置的位置在空间相隔120°。当原动机带动电枢按逆时针方向做等速旋转时,各相绕组分别产生正弦感应电动势。由于三相绕组结构相同,切割磁力线的速度相同,彼此在空间上相距120°,故所产生的电动势是三相对称电动势。图1-35(b)中,三相绕组在电路中的符号以U1、V1、W1,表示发电机绕组的首端,U2、V2、W2表示发电机绕组的末端。

三个对称电动势可用下列公式表示:

相量图和变化曲线如图1-36所示。

二、三相发电机绕组的星形连接

发电机(或变压器)三相绕组的末端U2、V2、W2连于一点N,此端点称为发电机(或变压器)的中点,如图1-37所示。从中点接出的输电线称为中线。中线通常与大地相联,故称为地线或零线。从三个始端引出的输电线称为端线(俗称火线)。

端线与中线之间的电压称为相电压,用UU、UV、UW表示。端线与端线之间的电压称为线电压,用UUV、UVW、UWU表示。三相发电机绕组产生的三相电动势是对称的,因此三个相电压也是对称的,而三个线电压可表示为:

其相量图如图1-38所示。从相量图可以看出:

同理

三相对称一般公式为:

三相发电机绕组作星形连接时,可以给负载两种电压,一种是线电压;一种是相电压。三个相电压对称,三个线电压也对称,并且同一端线输出的线电压在相位上超前其输出相电压30°。

三、三相发电机绕组的三角形连接

将各相绕组的首末端依次相连,连成一个三角形回路;再从三个顶点引出三根导线与负载相接,如图1-39所示。

从图1-39可见,发电机绕组作三角形连接时,线电压就是相电压,两者相等,即

三角形连接时必须注意要正确接线,当首尾依次连接正确时,回路中三相电压相量和等于零,在负载对称的情况下,绕组回路中无环流流过。如果接法不正确,只要一相绕组始末端接反,闭合回路中的三相电压相量和不为零,这时回路中将出现很大环流,会烧坏发电机。

四、三相负载的星形连接

将三组负载的一端分别接在U线、V线和W线上,另一端接在中线上,如图1-40(a)、(b)所示,这种连接方式称为三相星形接法,又称Y形连接,高压时用Y表示,低压时用y表示。

从图1-40(a)(b)可以看出,加在各相负载两端的电压就是该相的相电压。在各相电压的作用下,有电流流过各端线、负载和中线。流过端线(火线)的电流称为线电流,流过负载的电流称为相电流,流过中线电流称为中线电流,分别表示为Iu、Iv、Iw,IUN、IVN、IWN和IN。

三相负载星形连接时,线电流等于相电流,I线=I相,即

各相电流为:

各相负载的电压与电流之间的相位差分别为:

中线电流等于各相电流之相量和,即

各相负载取用的有功功率为:

Pu=UUNIUNcosφUN Pv=UVNIVNcosφVN Pw=UWNIWNcosφWN 三相总功率为:

P=Pu+Pv+Pw(1-67)

五、三相负载的三角形连接

将各相负载依次接在两端线之间,如图1-41所示。这种连接方式称为三角形接法,又称为D接法,高压时用D表示,低压时用d表示。

1.负载三角形连接的特点

因为各相负载都直接接在电源的线电压上,所以负载的相电压UZ与电源的线电压相等,即

UUV=UVW=UWU=UZ=U线

因此,不论三相负载对称与否,其相电压对称;当三相负载对称时(各相的电阻、感抗、阻抗分别相等),负载的相电流IZ也是对称的,即

IUV=IUW=IWU=IZ=UZ /Z相

在图1-42中,线电流和相电流的关系为: 的线电流与相电流关系从图1-42相量图可以看出,线电流也是对称的,在相位上较相应的相电流滞后30°。

线电流和相电流的关系为:

三相负载取用的总功率为:

2.负载连接的一般原则

三相负载究竟应连接成D形还是Y形,应根据每相负载的额定电压与电源线电压的大小而定。如果各相负载的额定电压等于电源线电压的13,则负载应接成Y形;如果两者相等,应接成D形。如把应作Y形连接的负载误接成三角形,则每相负载的相电压比其额定值升高3倍,电流增大,设备会烧坏;反之,若把D形连接的负载误接成Y形,则负载的额定电压仅为其额定值的13,功率、电流也随之减小,如果是电动机会产生转矩不足,烧毁电动机。

第二章电子技术基础第

[学习提示]

本章主要介绍半导体基础知识、晶体二极管和与晶体三极管、三极管放大电路、整流滤波与稳压电路、数字电路基础知识等。初级工应初步了解晶体管的基本知识与应用;中级工应熟悉各类晶体管电路的组成与应用;高级工应掌握各种晶体管电路的原理及故障分析;技师应全面掌握电子技术基础理论,掌握常见电子线路的定性分析;高级技师应掌握较复杂电子线路的识读与绘制。

第一节半导体的基础知识

一、导体、绝缘体与半导体 1.导体

自然界中能导电的物质,称为导体。如金、银、铜、铁、铝、铅等金属材料,都可称为导体。导体之所以能导电,是因其物质的分子是由原子组成的,原子又是由带正电荷的原子核和带负电荷的电子组成的。电子受到原子核的束缚力绕原子核有规则地分层运动(就像行星绕恒星运转一样),其外层电子受原子核的束缚力最小,因此在外界条件(如光、电、热等因素)的作用下,原子中就会有足够能摆脱原子束缚力的自由电子,这些自由电子在外电场的作用下,就会沿电场方向运动形成了电流。金属导体的电阻率很小,约为(10-6~10-3)Ω/cm。

2.绝缘体

对于某些物质,无论给它施加多高的电压,都不会导电。如橡胶、玻璃、塑料、纤维等,这些物质均可称为绝缘体。因绝缘体不会导电。绝缘体的电阻率很大,约为(106~108)Ω/cm。

3.半导体

半导体是绝缘性能介于导体和绝缘体之间的一种特殊物质,如硅、锗、硒及大多数金属氧化物和硫化物都属于半导体。它们的电阻率为(10-3~106)Ω/cm,介于导体和绝缘体之间。

图2-1空穴和自由电子 的形成很多半导体的导电能力在不同条件下有很大区别。

(1)有些半导体对温度很敏感,环境温度升高时,它的导电能力就大大增强,利用这种特性就可做成热敏原件。

(2)有些半导体受到光照时,它的导电能力变的很强,当无光照时,它又近乎不导电。利用这些特性就可以制成各种光电元件。

(3)在纯净的半导体中掺入微量的某种元素后,导电能力就会成十万乃至几百万倍的增大。例如,在纯硅中掺入百万分之一的硼后,硅的电阻率就会从20³108 Ω²mm2/m 减小到4 000 Ω²mm2/m 左右。利用这种特性就可以制成各种不同用途的半导体器件。

二、半导体物质的内部结构和导电机理 1.电子、空穴和载流子 在共价键结构中,原子最外层虽然具有八个电子而处于较为稳定的状态,但是共价键中的电子还不像在绝缘体中的价电子被束缚的那样紧。在获得一定能量(温度升高或光照)后,共价键中的电子即可挣脱原子核的束缚,成为自由电子。温度越高,晶体中产生的电子就越多。

在电子挣脱共价键的束缚成为自由电子后,共价键中就出现一个空位,称为空穴。在一般情况下,原子是中性的。当电子挣脱共价键的束缚成为自由电子后,原子的中性便被破坏,而显出带正电,或者说,原子中出现了带正电的空穴,如图2-1所示。在这种情况下晶体中的自由电子(带负电)和空穴(带正电)必然成对出现,数量相等。

当半导体两端加上外电压时,半导体中将出现两部分电流:一是自由电子作正向运动所形成的电子电流;一是仍被原子核束缚的价电子(注意,不是自由电子)递补空穴所形成的空穴电流。在半导体中,同时存在着电子导电和空穴导电,这就是半导体导电方式的最大特点,也是半导体和金属导体在导电原理上的基本差别。

自由电子和空穴都称为载流子。2.N型半导体

在硅或锗等不同材料的半导体中掺入杂质锑或磷等物质,半导体中的自由电子的数目就会大量增加,自由电子就会成为半导体中的多数载流子而空穴是少数载流子。这种以电子为主要载流子的半导体称为N型半导体。

3.P型半导体 如掺入铟、铝、镓等物质后,在半导体中就形成了大量空穴,空穴就会成为多数载流子,自由电子成为少数载流子,这种以空穴为主要载流子的半导体称为P 型半导体。

应当注意,无论是那种半导体,虽然它们都有一种载流子占多数,但是整个晶体仍然是不带电的。

三、PN结的形成及其单向导电性 1.PN结的形成

通常是在一块晶片上,采取一定的工艺措施,在两边掺入不同的杂质,分别形成P型半导体和N型半导体。在这两种半导体中,由于P区有大量空穴存在(浓度大),而N区的空穴极少(浓度小),因此空穴要从浓度大的P区向浓度小的N区扩散,扩散过程首先是交界面附近的空穴扩散到N区,形成了一个负空间电荷区。同样N区的电子要向P区扩散,在交界面附近形成正空间电荷区,如图2-2(a)所示。这样在P型半导体和N型半导体交界面两侧形成的一个空间电荷区就是PN结。

形成空间电荷区的正负离子虽然带电,可它们不能移动,不参与导电,但是它们的电荷却在交界面形成了一个电场,称为内电场,其方向从带正电的N区指向带负电的P区,如图2-2(b)所示。由P区向N区扩散的空穴在空间区将受到内电场的阻力,而由N区向P区扩散的电子也将受到内电场的阻力,即内电场对多数载流子的扩散起阻挡作用,所以空间电荷区又称为阻挡层。另外一方面,内电场对少数载流子(P区的自由电子和N区的空穴)则可能推动它们越过空间电荷区进入对方。这种少数载流子在电场作用下有规则地运动称为飘移运动。

扩散和飘移是互相联系的,又是互相矛盾的。刚开始形成空间电荷区时,多数载流子的运动占优势。但在扩散运动进行过程中,空间电荷区逐渐加宽,内电场逐渐加强,于是在一定条件下(如温度一定),多数载流子的运动逐渐减弱,而少数载流子的运动逐渐加强,最后扩散和飘移运动达到动态平衡,这时PN结相对处于稳定状态。

PN结的最大特点是单向导电性,它是晶体二极管的基本结构,是各种半导体器件的基本组成环节,也是半导体器件入门的基础。

2.PN结的单向导电性

前面讨论的是PN结的自然状态,由于阻挡层的作用,载流子的扩散处于动态平衡。如果给PN结外加一个正向电压,即外加电源的正端接在P区,负端接在N区,此时外电场与内电场的方向相反,驱使P区的空穴进入空间电荷区抵消一部分负电荷,同时N区的自由电子也进入空间电荷区抵消一部分正电荷,于是整个电荷区由宽变窄,内电场被削弱,多数载流子的扩散运动被增强,形成较大的扩散电流(即正向电流)。在一定范围内,外电场越强,正向电流越大,这时PN结呈现的电阻很低。若给PN结外加一个反向电压,即外接电源的正端接在N区,负端接在P区,外电场与内电场方向一致,驱使空间电荷区两侧的空穴和自由电子移走,使得空间电荷增加,空间电荷区变宽,内电场增强,多数载流子的扩散运动难以进行,此时PN结呈现出高电阻。只有在外电场作用下少数载流子飘移运动形成很小的反向电流。

由以上分析可知,PN结具有单向导电性。在PN结加上正向电压时,PN结电阻很低,正向电流很大,PN结处于导通状态;在PN结加反向电压时,PN结电阻很高,反向电流很小,PN结处于截止状态。

第二节晶体二极管与三极管

一、晶体二极管 1.基本结构

晶体二极管简称二极管,是最简单的半导体器件,它实际上就是在一块晶片上形成的PN结,由P区引出一个电极称为阳极(正极),再由N区引出一个电极称为阴极(负极),然后封装在管壳中,就形成一个完整的二极管。通常在管壳的外皮上标有二极管的图形符号,有的则用黑环及色点的一端表示为阳极。

2.伏安特性

二极管的两端电压与电流的关系称为二极管的伏安特性,如图2-3所示。图中右上方为正向特性,即二极管加正向电压时电压与电流的关系曲线;左下方为反向特性,即二极管加反向电压时电压与电流的关系曲线。

从正向特性曲线中可以看出,当所加的正向电压很小时,由于外电场还不能克服内电场的作用,此时正向电流很小(图2-3OA、OB段,该段所对应的电压称为死区电压),二极管的电阻很大。当正向电压超过死区电压以后,外电场大大削弱了内电场,多数载流子大量通过阻挡层,使二极管的正向电流很快增长,二极管完全导通(曲线中AE、BF段)。

二极管加上反向电压后,在一定范围内(OD、OC段),呈现很大的电阻,只有很小的反向电流流过,二极管不导通,处于截止状态。当二极管所加反向电压增加到一定数值时(图2-3D、C两点),反向电流会突然增大,PN结阻挡层遭到破坏,这种现象称为反向击穿。此时PN结的结温迅速增加,导致其发热击穿而损坏。

3.稳压二极管的伏安特性 稳压二极管也是一种二极管,用于稳定电子电路中的电压。与一般二极管不同的是工作在反向电压(阳极接电源负极,阴极接电源正极)下不会被击穿而损坏,且工作在击穿区起稳压作用。稳压二极管的伏安特性及图形符号如图2-4所示。从图中左下方反向工作曲线可以看出,在击穿区(图中A点),反向电流可以在很大范围内变化,而电压几乎不变,利用这一特性,就可起到稳压作用。

由于稳压二极管的特殊功用,使用时应注意极性不能接错,否则会产生短路烧坏二极管。同时,还应注意稳压管可以串联使用,但切忌并联使用。

4.二极管主要参数 1)最大整流电流IOM

最大整流电流是指二极管长期使用时,允许流过二极管的正向平均电流,如果正向平均电流超过最大整流电流时,管子将过热而损坏。

2)最高反向工作电压URM

它是保证二极管使用中不被击穿的最高反向工作电压,一般是反向击穿电压的1/2或1/3。

3)最大反向电流IRM

最大反向电流是指二极管加上反向工作电压时的反向电流值。反向电流大时说明二极管的稳定性能差,且受温度影响大。

4)最高工作频率fM

最高工作频率是指二极管能够正常使用时的工作频率。5.二极管的型号含义及分类 1)二极管的型号含义

晶体二极管型号的含义由四部分组成,详见表2-1。

2)二极管的分类

二极管按结构可分为点接触型和面接触型;按材料可分为锗二极管和硅二极管;按功率可分为大功率管和小功率管;按用途可分为下列几类:

(1)普通二极管:如2AP或2CP系列,主要用于高频检波,限幅和小电流整流等电路中。

(2)整流二极管:如2CZ系列,主要用于各种整流电路中。

(3)开关二极管:如2AK或2CK系列,主要用于数字电路、脉冲和整形电路中。(4)稳压二极管:如2CW或2DW系列,主要用于各种类型电子稳压电路中。(5)光电二极管:如2CV系列,主要用于光控电路中。(6)发光二极管:主要用于各种信号显示电路之中。6.二极管的简易检测 1)

二极管的极性判别

通常根据二极管管壳上的标志及符号即可判别正负极。如遇标志不清或无标志,可根据二极管的正反向电阻不同的特点用万用表测量。具体方法是:首先将万用表欧姆档旋到R³100挡位,然后用万用表两个表笔测量二极管的两个电极正反向电阻各1次,取测量电阻值较小的1次(约为几百欧姆)判断,则与万用表黑表笔相接的电极为正极,另一侧为负极。

2)

二极管好坏的估测

因为二极管是单向导电元件,所以测得正反电阻值相差越大越好。如果两值相差不大,说明二极管性能不好或已损坏;如果测量时表针不动,说明二极管已断线;如果测出电阻为零,说明电极间短路损坏。

3)

使用时注意事项

在使用时应注意不同材质和结构的管子所具有的特点,以便合理使用。比如锗管比硅管正向压降小,适合于检波和限幅。硅管热稳定性比锗管好,适合于环境温度变化大的场合。另外,在工作频率较高的场合几乎都采用点接触型管子,而在工作电流较大的情况下又多采用面接触型管子。同时还应注意以下几点:

(1)接入电路前必须判别正负极性及性能好坏,然后正确装入电路之中。

(2)正确识别二极管型号,根据使用手册查找主要技术参数,其参数应满足电路要求。(3)大功率二极管应按规定要求加装散热器,安装二极管时应尽量远离发热元件。

二、晶体三极管 1.基本结构与符号

晶体三极管内部结构为在一块晶片上形成三层半导体材料和两个PN结。根据组合方式的不同,分为PNP型和NPN型两类,其内部结构与符号如图2-5所示。

常见三极管有硅管和锗管两类。硅管多数为NPN型,锗管多数为PNP型。两种不同类型的三极管工作原理相同,只是两者外加电压的极性和各极电流的方向相反而已。在图2-5中发射极的箭头方向表示该管正向电流方向。NPN型的发射极箭头向外,PNP型发射极的箭头向内。另外,根据功能还可分为低频管和高频管;大功率管和小功率管;以及普通管和开关管。

2.三极管的电流放大原理

为了使三极管工作在放大状态,需要按规定加上正向电压,使集电结反偏。下面通过对某NPN型三极管电流的测试数据来分析放大原理。如图2-6所示,在电路中要使UCE>UBE,一般使EC>EB,以保证发射结正偏,集电结反偏。调节RB则改变IB,从而得到一组与之相对应的IC、IE电流值,测试数据见表2-2。

从表中数据可以发现以下规律:

(1)改变IB,IC和IE的值随IB改变。

(2)基极电流的很小变化,将引起集电极电流的较大变化。这种现象就是三极管的电流放大作用。

三极管之所以具有电流放大能力,是因为它具有特殊的内部结构,下面简要叙述其内部机理:

1)发射区向基区注入电子

当发射结加正向电压时,发射区的多数载流子(电子)不断通过发射区扩散到基区;同时,电源EB不断给发射区补充电子(因发射极接EB的负极),从而形成发射电流(其方向与电子流方向相反),由发射极流出。虽然基区的多数载流子(空穴)也扩散到发射区,但由于基区掺杂浓度很低,与电子流相比,空穴流可忽略不计。

2)电子在基区的扩散与复合 由于基区很薄且掺杂浓度很低,发射区电子扩散到基区后,大部分很快扩散到集电结附近,只有极小部分电子与基区的空穴复合。同时,接在基区的正电源EB不断从基区“拉走”电子,相当于连续给基区补充空穴。这个过程不断进行,从而形成较小的基极电流Ib,其方向为由外电路流入基极。

3)

集电区收集电子

由于集结加上较高的反向电压,其内电场较强,对扩散到集结附近的电子有很大吸引力,使电子很快通过集电结为集电区所收集形成较大的电子电流。另外,集电区中的少数载流子(空穴)在反向电压作用下向基区漂移会造成很小的反向饱和电流ICBO,这两部分电流共同组成了集电极电流IC。由于ICBO很小,通常被忽略。IC的方向是由外电路流向集电极。

从上述分析可知,由于外部电压的不同和三极管内部的特殊结构,使发射区供给的电子分为两部分,一部分形成很小的基极电流IB,另一部分形成较大的集电极电流IC,所以就有IE=IB+IC。IB和IC的分配比例取决于电子扩散的复合比例,三极管制成后,这个比例基本保持一定。所以,基极电流微小的变化,便能引起集电极电流较大的变化,这就是三极管具有电流放大的原因所在。

3.三极管常用接法

根据输入信号与输出信号公共点的不同,可分为共发射极、共集电极、共基极几种,其中共发射极接法应用最为广泛。

1)共发射极接法及特点

共发射极接法如图2-7(a)所示,其特点是输入阻抗较小(约为几百欧),输出阻抗较大(约为几千欧),电流和电压及功率放大倍数以及稳定性与频率特性较差,常用在放大电路和整形电路中。

2)共集电极接法及特点

共集电极接法如图2-7(b)所示。其特点是输入阻抗大(约为百千欧),输出阻抗小(约为几十欧),电流放大倍数大,电压放大倍数小于1,稳定性与频率特性较好。常用在阻抗变换电路中,也称为射极输出器。

3)共基极接法及特点

共基极接法如图2-7(c)所示。其特点是输入阻抗小(约为几十欧),输出阻抗大(约为几百千欧),电流放大倍数小于1,电压放大倍数较大,稳定与频率性较好,但需要有两个独立的电源,常用在高频放大与振荡电路中。

4.三极管的开关作用

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