电工基础电阻电感电容.ppt

1,元器件,2,一、电阻元件,电阻器(简称电阻)是电子设备中应用最广泛、需求量最大的基本元器件之一. 电阻器是电子电路中应用最广泛的元件之一，电阻元件损坏后会造成空调器、冰箱、洗衣机等家用电器出现各种故障。 在电路中，电阻与其他电子元件可组成各种电路，例如分压电路、限流电路、温度检测电路等。 在实际生活中，白炽灯、电烙铁、电阻炉等,3,电阻器的功能 物体对电流通过的阻碍作用称为“电阻”，利用这种阻碍作用做成的元件称为电阻器，简称“电阻”。 在电路中多用来进行分压、分流、限流等，电器中使用的电阻器对参数要求严格，采用的规格和种类有很多。 本节将详细介绍家用电器常用的一些电阻器的种类、名称、符号和作用，以便能够正确识别、使用、替换以及判断其好坏。,4,电阻器按功能的不同可以分为普通电阻、热敏电阻、压敏电阻、光敏电阻等； 按结构的不同可以分为固定电阻、可变电阻、微调电阻(半可变电阻)、电传器等： 按外形的不同可以分为圆柱型电阻、片状电阻、排阻等： 按电阻材料的不同可以分为碳膜电阻、金属膜电阻、金属氧化膜电阻等： 按电阻的生产工艺不同可以分为实芯电阻、薄膜电阻、线绕电阻等。,5,电阻器和电位器的型号命名 根据国家标准GBT 2470l 995的规定，电阻器及电位器的型号由4部分组成： 第1部分为主称，用字母表示，“R”表示电阻器，“W“表示电位器： 第2部分表示电阻器主要材料，一般用一个字母表示： 第3部分表示电阻器的主要特征，一般用一个数或一个字母表示： 第4部分表示序号，一般用数字表示，以区别该电阻器的外形尺寸及性能指标等。 电阻器和电位器型号各部分的具体含义见表。,6,（1）电阻的实物展示,7,不同材料的物体对电流的阻力是不同的，同时电阻(R)还与物体的长度(L)成正比，而与其横截面积(S)成反比，电阻的公式为： R= S/L 不同材料的电阻率是不同的。相同材料做成的导体，直径越大，电阻越小：反之则越大。长度越长，电阻越大：反之则越小。,8,9,1 碳膜电阻 阻值范围一般在1欧一1 0 兆欧，各项参数指标能满足一般电子产品的性能要求，特点是精密度较高，生产成本低，价格便宜，所以在收音机、电视机等没有特别要求的电路中应用非常广泛。碳膜电阻的电压稳定性好，造价低，家电产品中大多采用碳膜电阻。金属膜电阻具有较高的耐高温性能，温度系数小，热稳定性好，噪声小等优点，但造价高。,10,2金属膜电阻 阻值范围一般在1欧一1 0 兆欧,性能比碳膜电阻好，工作频率及稳定性高，体积小巧，高温下的温度系数小，噪声低，精密度高，但价格稍贵，在要求高精密度和高稳定性的电路中应用非常广泛.,金属膜电阻 RJ13,11,3金属氧化膜电阻 这种电阻的膜层均匀，性能与金属膜电阻相同，但耐热性更高(+140C235C)，允许短时间超负荷使用，高频特性好，成本低，特别适用于制作较低阻值(数百千欧以下)的电阻器。 4金属玻璃釉电阻 耐高温、功率大、阻值宽；耐湿性能好，温度系数低，常制成贴片电阻。,12,5线绕电阻 线绕电阻是用镍nie铬ge合金、锰铜合金等电阻丝绕在绝缘支架上制成的，其外面涂有耐热的釉绝缘层，外形如图1-2(a)所示。 电阻的精密度很高，能在300高温下工作，稳定性高，噪声低，温度系数极微，不易老化，电性能好，但高频下电感大，较难获得高阻值(一般只能在100千欧以下)，通常要求大功耗或精密仪表及设备中使用。,13,14,15,16,17,18,四色环电阻标注法 一般用在精度要求不是很高的普通电阻上。4个色环中前3个色环表示电阻值，其中前2个色环表示有效值，第3个色环表示倍乘，第4个色环表示允许误差，阻值单位是。例如，图15(a)所示的电阻器，电阻值为47 0000土5470 k 土5。,4,7,0000,19,五色环电阻标注法 常用在高精度电阻上。5个色环前4个色环表示阻值，其中前3个色环表示有效值，第4个色环表示倍乘，第5个色环表示允许误差，阻值单位是欧。例如图(b)所示的电阻器，电阻值为17 800土1=178 k土1。,1,7,8,00,20,如何辨别误差环 识别色环电阻器，除了要记住每个阿拉伯数字对应的颜色、读准每条色环的颜色种类外，关键是要找准读取的起始环(或者是找出允许误差的那条色环)。 找出误差环可用下面的方法： (a) 一般有效值色环和误差色环的排列间距相同、粗细相同，而误差色环离倍乘色环相对较远，粗细和另几条色环可能不同； (b)四色环电阻用得最多的是误差为5的电阻，五色环电阻用得最多的是误差为1的电阻，所以大多使用的四色环、五色环电阻的误差色环分别是金色和棕色；,21,(c)借助表中误差环的规定和表中电阻系列标称的规定，来判断误差色环。如读出为“白、红、橙、橙”的四色环电阻，查表可知，误差环不可能是橙色，应该是白色； 另外，按“白、红、橙、橙”读出的电阻值是92千欧，按“橙、橙、红、白”读出的电阻值是33千欧，对比表，因为表不会有92千欧的电阻，所以第2次读法正确，误差环应该是白色。 上述3个方法须综合起来用，判断的结果才会准确些。对于五色环电阻，还时常遇到3种方法都判断不了的情况，如“棕、棕、黑、棕、棕”的五色环电阻这时就只有借助万用表来判断了。,22,电阻的额定功率是指在规定的气压和温度条件下电阻长期工作所允许承受的最大功率。额定功率的电位是瓦(W)。 电阻按功率可分为18、14、12、1、2、5和10瓦等，一般额定功率越大，电阻的体积也越大。 电阻的额定功率有的是直接标在电阻器上，有的则是用符号标志电阻器额定功率的大小，如图1-5所示。,23,通常，当温度上升时电阻的阻值只有微小的变化(增大)，而热敏电阻的阻值则随温度变化很大。例如电视机中的消磁电阻，温度增加时其电阻值也迅速增加，使消磁电流迅速减小。这类随温度升高而阻值增加的热敏电阻称为正温度系数电阻器。另外还有一种电阻当温度增加时其电阻值变小，这类随温度升高而阻值减小的热敏电阻器称为负温度系数电阻器。主要在电路中用来补偿普通电阻阻值变大的影响，即普通电阻正温度系数和热敏电阻的负温度系数相抵消。热敏电阻常常在要求稳定性高的电路中使用，使电路不受温度影响。热敏电阻用字母“RT表示。 热敏电阻器大多是由单晶、多晶半导体材料制成的。它的阻值会随温度的变化而变化。 目前用得较多的为负温度系数电阻器，可分为普通型负温度系数热敏电阻器、稳压型负温度系数热敏电阻器及测温型负温度系数热敏电阻器等。,2.热敏电阻,24,房间温度热敏电阻电路的等效电路为左图：其中RT为房间热敏电阻。芯片IC1的37、38脚为A/D转换输入口，37MIN为管温.38MIN为室温A/D输入口，温度传感器根据温度变化改变自身阻值，将此检测温度传给CPU,CPU根据此温度与设定温度的比较来控制各输出口。 这是一种半导体材料制成，它的工作特性为负温度曲线，如右图。,25,26,3排电阻 排电阻是将多个等值电阻集成封装为一体，多个电阻的一端连接在一起形成公共引出脚，其他为电阻端引出脚。它的内部结构如图211(b)所示。公共端为最旁边引脚，测量时将黑表笔固定接触在公共端引脚，然后测量其他各引脚的电阻值应相等。排电阻具有体积小、安装方便等优点，常作为单片机输入与输出端的上拉或下拉电阻。,27,28,正常时其电阻值很大，流过它的电流很小。当电源电压超过245V时，压敏电阻立即由截止变为导通。由于它和电源并联，所以很快将电源保险管熔断,压敏电阻,29,CR碳膜固定电阻器,绕线电阻,MF金属膜固定电阻器,水泥电阻,金属膜电阻 RJ13,30,热敏电阻,光敏电阻,31,湿敏、光敏电阻,压敏电阻,32,顶调电位器,合成碳膜电位器,同轴电位器,微调电位器,33,色标口诀,34,二 电 感,35,案例1 各种加工机械，如车床、铣床、刨床、磨床及大型加工机械（龙门铣床、龙门刨床）等，应用最多的是电机类负载。交流异步电动机的等效电路如图所示。,案例2 在照明电路中使用的白炽灯为纯电阻性负载，日光灯属于感性负载，家用风扇为单相交流电动机，它的等效电路如图所示。,（一）实物展示,36,37,（二）电感元件的图形、文字符号,线圈中通过一定数量的变化电流，线圈产生感应电动势大小的能力就称为线圈的电感量，简称电感。电感常用字母“L”表示。,电感的SI单位是亨利，简称亨，通常用符号“H”表示。常用单位还有“H”“mH”，它们的换算关系如下： 1H=106H =103 mH,线圈,带磁芯连续可调线圈,磁芯线圈,磁芯有单隙的线圈,带固定抽头的线圈,38,（三） 电感元件的特性,任何导体当有电流通过时，在导体周围就会产生磁场；如果电流发生变化，磁场也随着变化，而磁场的变化又引起感应电动势的产生。这种感应电动势是由于导体本身的电流变化引起的，称为自感。当线圈中的电流发生变化时，自感电动势总是阻止电流的变化。,39,XL称感抗，单位是。与电阻相似，感抗在交流电路中也起阻碍电流的作用。这种阻碍作用与频率有关。当L一定时， 频率越高，感抗越大。在直流电路中，因频率f=0，其感抗也等于零。,40,4.4.2 电阻、电感、电容串联电路,1RLC串联电路,（1）RLC串联电路的电压电流关系,41,45 谐振电路,案例4.4 在无线电技术中常应用串联谐振的选频特性来选择信号。收音机通过接收天线，接收到各种频率的电磁波，每一种频率的电磁波都要在天线回路中产生相应的微弱的感应电流。为了达到选择信号的目的，通常在收音机里采用如图所示的谐振电路。,(a)接收器的调谐电路 (b)等效电路,42,4.5.1 串联谐振,1谐振条件,总阻抗,当为某一值，恰好使感抗XL和容抗XC相等时，则X=0，此时电路中的电流和电压同相位，电路的阻抗最小，且等于电阻（Z=R）。电路的这种状态称为谐振。由于是在RLC串联电路中发生的谐振，故又称为串联谐振。,RLC串联电路,对于RLC串联电路，谐振时应满足以下条件,或,为谐振角频率，用0表示，则,电路发生谐振的频率称为谐振频率。,46 正弦交流电路中的功率,案例4.5 电类设备及其负载都要提供或吸收一定的功率。如某台变压器提供的容量为250kVA，某台电动机的额定功率为2.5kW，一盏白炽灯的功率为60W等等。由于电路中负载性质的不同，它们的功率性质及大小也各自不一样。前面所提到的感性负载就不一定全部都吸收或消耗能量。所以我们要对电路中的不同功率进行分析。,44,案例4.6 电力系统中的负载大多是呈感性的。这类负载不单只消耗电网能量，还要占用电网能量，这是我们所不希望的。日光灯负载内带有电容器就是为了减小感性负载占用电网的能量。这种利用电容来达到减小占用电网能量的方法称为无功补偿法，也就是后面我们提到的提高功率因数。,45,462 功率因数的提高 案例4.7 在生产和生活中使用的电气设备大多属于感性负载，它们的功率因数都较低。如供电系统的功率因数是由用户负载的大小和性质决定的，在一般情况下，供电系统的功率因数总是小于1。 例如，变压器容量1000kVA，cos=1时能提供1000kW的有功功率，而在cos =0.7时则只能提供700kW的有功功率。,46,电容 电容在空调器电子电路中的主要功能是滤波、延时、升压等，同时也可用于启动压缩机。电容器的符号及实物图如图. 电容器最重要的两个参数是耐压值和电容量,47,电容按其结构可分为普通电容和电解电容，按用途可分为固定电容与可变电容。普通电容(如瓷片电容)无极性，：不存在接错问题；电解电容有极性，在电路中不能接错。如果接错，会造成电解电容击穿。电解电容正极引脚长、负极引脚短，在外壳标有正、负极性，所以很容易区分。,48,电磁炉电路中常见的电容器故障有开路、容量改变、漏电、击穿短路、内部电极接触不良、电解质干涸等。 下面介绍几种常见电容器故障的检测方法： 电容器容量改变。此类故障单看外表不易看出，一般可以通过数字万用表的电容挡进行检测。电容器损坏的原因有：电容过热或密封不好使电解质流失、电容器多次超压击穿后自愈、电容器内部极板断裂等。,49,电容器内部击穿短路。用机械万用表电阻挡正反向测量电容器的电极均为很小的阻值，没有充放电能力。此类故障原因多为外加电压超出电容器的耐压值或者电容器极性接反。 电容器漏电严重。用机械万用表高阻挡测量电容器两端，万用表指针出现100kY以下读数时，即可认定该电容漏电严重。出现此类故障的电容，在工作时自身发热比较严重。在高温环境下或者电容器久置不用介质老化均可引起此类故障。,50,电容器断裂。此类故障现象多发生于表面贴片安装的电容器上，检查时可用电烙铁将贴片电容的任意一端焊锡焊熔，然后用牙签轻轻推一下电容，如损坏则可看到电容立即断裂分离，反之则电容完好。损坏原因多为电路中的电压或电流冲击过大或电路板热膨胀系数偏大，将贴片电容拉断。 电容器内部断极。用万用表检查电容器两端出现开路状态。损坏原因多为电流冲击过大或电容器安装完成后受外力拉扯。 在电磁炉维修中，01心以下的电容，使用万用表已很难检查出其好坏。一般采用代换法判断。,51,二极管 电磁炉电路常用的二极管有发光二极管、开关二极管、稳压二极管、整流二极管等，这些二极管都以硅材料居多，它们的外形及符号如图2一16所示。,52,二极管利用半导体材料PN结的单向导电性制作而成，具有正向电阻小、反向电阻大的特点，利用这一特点，二极管可以很容易地将交流电整流成脉动直流，这类二极管具有正向导通电流大、而反向击穿电压高的特点，称之为整流二极管，如图2-16(a)所示。当4个整流二极管组成桥式电路封装后，便成了桥式整流器，桥式整流器如图216(b)所示。,53,在电路中利用二极管的单向导电性可以起到控制电流的导通与截止作用，这类二极管具有正向导通电阻很小，反向电阻很大，开关速度快，可靠性强，体积小的特点，称之为开关二极管，如图216(c)所示。,54,如在半导体材料PN结的制作过程中加入某些元素，可以生产出具有发光性质的二极管，这类二极管加上正向电压后可以发出各类颜色的可见光，常用于信+PJ日i,J-，如图2_16(d)所示。当二极管外加的反向电压达到一定数值以后，通过二极管的反 向电流会急剧增大，这叫做二极管的击穿现象。对于普通二极管来说可能由于流过的电流过大使其击穿损坏，但是利用二极管的临界击穿状态，并控制电流在一定的范围内时，会出现二极管两端的电压不随电流改变的现象。利用这一特性可以实现“稳压”。稳压二极管是经过特殊工艺处理后，得出比较好的临界击穿曲线，并使其工作于临界击穿状态的二极管，如图2-16(e)所示。各类二极管外形微形化以后可以得到表面贴片安装的二极管，如图216(f)、(g)所示。,55,判断二极管的好坏可以由万用表电阻挡测量确定。如测量得正向电阻在几百至几千欧，反向电阻无穷大时，说明二极管正常；测得二极管正向、反向电阻均无穷大时，说明二极管开路；测得二极管正向、反向电阻均为零或读数很小时则二极管短路。当二极管出现开路和短路故障时，均不能再使用。,56,三极管 在电磁炉电路中，三极管多用于稳压调整、电路控制等外围简单电路中，三极管种类众多，按半导体材料不同可以分为锗管以及硅管；按极性可以分为PNP极性和NPN极性；按外形封装形式可以分为塑料封装和金属封装；按性能参数的不同还可分为低频三极管、高频三极管、场效应管、小功率三极管、大功率三极管、光敏三极管等。,57,电磁炉电路中常用的三极管对参数要求一般不是很高，所采用的也都是一些常见的中、小功率三极管，如8050、8550、9013、9014、9015、2SD667等，维修代换时只要三极管极性正确且常规参数接近即可。判断此类三极管的好坏可以由万用表电阻挡测量确定。如果是NPN型管，b-e、b-c间正向电阻值在几百欧至几千欧，反向电阻值为几百千欧以上，eC极问正向、反向电阻值都在几百千欧以上，则被测量的三极管没有故障；PNP型管极性正好与NPN型管相反，在测量时只须将红黑表笔对调后，按NPN型管测量方法确认即可。对于大功率三极管以及各类复合管而言，在电磁炉中极为少见，测量方法可以参看本套丛书的其他书目介绍，在此不再复述。,58,IGBT管 IGBT管是电磁炉中最关键的器件，也是比较昂贵的元件。它的全称为“绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistbr)”，是一种集BJT管的大电流密度和MOSFET管等电压激励场控型器件优点于一体的高压、高速大功率半导体器件,59,IGBT管外形及符号 目前有用不同材料及生产工艺制作的IGBT管，但它们的内部结构均可看成是一个MOSFET管输入跟随一个双极型晶体管放大的复和结构，并有以下特点： 电流密度大，是MOSFET管的数十倍。 输入阻抗高，栅极驱动功率极小，驱动电路简单。 导通电阻低，在一定的芯片面积和耐压下，其导通电阻小于MOSFET管的110。 击穿电压高，安全工作区大，在瞬态功率较高时不易损坏。 开关速度快，开关频率可直达100kHz开关损耗小。,60,从上述特点中可以看出，IGBT管克服了功率MOSFET管的一个致命缺陷，就是工作于高电压、大电流时，导通电阻大，元件自身发热严重，输出效率下降。 IGBT管有也有三个电极引出，分别称为栅极(用G表示，也可称为控制极)、漏极(用C表示，也称集电极)、源极(用E表示，也称发射极)。三个电极的排列如图2-18所示。目前在电磁炉中使用的IGBT管主要以德国西门子为主流，日本东芝IGBT管用于高端产品，另外还有一些美国IR、韩国三星的IGBT管在少数机型上使用。 IGBT管好坏的判断也比较简单，一般万用表都可胜任。在正常情况下IGBT管三个电极间互不导通(如果IGBT管内含阻尼二极管时会出现EC极问导通，CE极间为无穷大的情况)即为正常。 注意：维修时如发现IGBT管烧毁，应排除其他电路单元没有问题后，再按原型号更换IGBT管，更换：IGBT管最好不要随意代换或盲目更换使用，以免造成不必要的损失!,61,集成电路 集成电路(简称IC)家族种类繁多