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图书在版编 目 CIP 数据 维修 电工 基础知识 / 劳动和社会保障部中国就业培训技术指导中心组织编写 . —北京 : 中国劳动社会保障出版社 , 2003 国家职业资格培训教程 I SBN 7 5045 39 89 9 Ⅰ. 维… Ⅱ. 劳… Ⅲ . 电工 维修 技术培训 教材 Ⅳ . T M07 中国版本图书馆 CIP 数据核字 2003 第 04 122 7 号 中国劳动社会保障出版社出版发行 北京市惠新东街 1 号 邮政编码 : 100029 出 版 人 : 张梦欣 新华书店经销 印刷厂印刷 厂装订 787 毫米 ×10 92 毫米 16 开本 7 . 75 印张 190 千字 2003 年 9 月第 1 版 200 3 年 9 月第 1 次印刷 印数: 册 定价 : 14 . 00 元 读者服务部电话 : 010 649292 11 发行部电话 : 010 649 11190 出版社网址: http :/ / www .class .com .cn 版权专有 侵权必究 举报电话 : 010 649 11344 国家职业资格培训教程 维 修 电 工 编审委员会 主 任 陈 宇 委 员 陈李翔 李 玲 陈 蕾 王宝金 袁 芳 葛 玮 刘永澎 刘永 乐 徐晓萍 王宝刚 闵红伍 姜社 霞 楼一光 维修电工 基础知识 编审人员 主 编 张惠鲜 编 者 张惠鲜 赵渝青 主 审 安毅 民 前 言 为推动维修 电工职业培训和职业技能鉴定工作 的开展 , 在维修 电工从业人 员中推行国家职业 资格证书制度 , 劳动和社会保 障部 中国就业培训技术指导 中 心在完成 《国家职业标准———维修 电工》 以下简称 《标准》 制定工作 的基础 上 , 组织参加 《标准》 编写和审定 的专家及其他有关专家 , 编写 了 《国家职业 资格培训教程———维修 电工》 以下简称 《教程》 。 《教程》 紧贴 《标准》, 内容上 , 力求体现 “以职业活动为导 向, 以职业 技 能为核心”的指导思想 , 突出职业培训特色 ; 结构上 , 《教程》 针对维修 电工职 业活动 的领域 , 按照模块化 的方式 , 分初级 、中级 、高级 、技师 、高 级技师 5 个级别进行编写。 《教程》 的基础知识部分 内容覆盖 《标准》 的 “基本要求”; 技能部分 的章对应于 《标准》 的 “职业功 能”, 节对应于 《标准》 的 “工作 内 容”, 节中阐述 的内容对应于 《标准》 的 “技能要求”和 “相关知识”。 《国家职业资格培训教程———维修 电工 基础知识》 适用于对维修 电工 各 级别的培训 , 是职业技能鉴定 的指定辅导用书。 本书 由张惠鲜 、赵渝青编写 , 张惠鲜主编 ; 安毅民主审 。 中国一拖集团有 限公司承担 了车工、机修钳工、装配钳工、维修 电工 4 个 职业的国家职业资格培训教程 的组织编写工作 , 给予 了大力支持 , 在此一并感 由于时间仓促 , 书中不足之处在所难免 , 欢迎读者提出宝贵的意见和建议。 劳动和社会保障部中国就业培训技术指导中心 目 录 第一章 电工基础知识……………………………………………………………………… 1 第一节 直流 电路……………………………………………………………………… 1 第二节 磁和 电磁原理………………………………………………………………… 9 第三节 正弦交流 电路………………………………………………………………… 12 第四节 常用变压器…………………………………………………………………… 2 1 第五节 常用三相异步 电动机………………………………………………………… 24 第六节 常用单相异步 电动机………………………………………………………… 29 第七节 常用低压 电器………………………………………………………………… 30 第八节 半导体二极管、三极管和整流、稳压 电路………………………………… 38 第九节 晶闸管及其整流 电路………………………………………………………… 52 第十节 识读 电气图…………………………………………………………………… 55 第十一节 三相异步 电动机的基本控制线路………………………………………… 62 第十二节 常用工具与量具及仪表…………………………………………………… 68 第十三节 常用 电工材料……………………………………………………………… 75 第十四节 供 电和节约用 电的一般知识……………………………………………… 84 第二章 钳工基础知识……………………………………………………………………… 86 第一节 锯削…………………………………………………………………………… 86 第二节 锉削…………………………………………………………………………… 87 第三节 钻孔…………………………………………………………………………… 88 第四节 手工加工螺纹………………………………………………………………… 89 第三章 电气安全技术与文明生产及环境保护知识……………………………………… 93 第一节 电气安全技术知识…………………………………………………………… 93 第二节 电气文明生产基本知识……………………………………………………… 100 第三节 电气生产环境保护知识……………………………………………………… 104 第四章 质量管理知识及相关法律与法规知识 统编 ………………………………… 10 8 第一节 质量管理知识………………………………………………………………… 10 8 第二节 劳动法基本知识……………………………………………………………… 109 第三节 合同法基本知识……………………………………………………………… 113 第一章 电工基础知识 第一节 直 流 电 路 一、电路 的组成及各部分的作用 1. 电路的组成及作用 电流所通过的路径称为 电路。电路的作用是实现能 量的传输和转换、信号的传递和处理。实物接线和 电路 图如图 1—1 所示。 一般 电路都是 由电源、负载和中间环节三个基本部 分组成。 电源是将非 电能 如化学能、热能或原子能等 转 图 1—1 电路和 电路 图 换成 电能的装置 ; 负载是将 电能转换成非 电能的装置 ; a 实物 接线 b 电路 图 中间环节是把 电源与负载连接起来的部分, 起传递和控制 电能的作用。 2 . 电路的工作状态 电路通常有 以下三种工作状态 。 1 通路状态 开关接通 , 构成闭合回路 , 电路中有 电流通过。 2 断路状态 开关断开或 电路中某处断开 , 电路中无 电流。 3 短路状态 电路 或 电路中的一部分 被短接 。短路时往往形成过大的电流 , 损坏供 电电源、供 电 线路或负载。 二、电流 1. 电流的概念与分类 电流是一种物理现象, 是带电粒子 电荷 做有规则的定向运动形成的。 电流的强弱用 电流强度来度量 , 其数值等于单位时间 内通过导体某一横截面的电荷量 , 可写成 : I = Q/ t 1—1 式中 I 电流强度 , A ; Q 电荷量 , C ; ·1 · t 时间, s 。 电流强度在工程上简称为 电流。电流分为直流 电流 DC 和交流 电流 AC 。 2 . 电流的方 向 一般规定正 电荷移动的方 向为 电流的方 向。 电流的方 向一般有两种表示方法 : 用箭头表示 , 如图 1—2a 所示 ; 用双下标法表示 , 如图 1—2b 所 示 , I A B 表示 电流从 A 流 向 B 。 3 . 电流的单位 在我国法定计量单位 中, 电流 的单位 是安培 , 图 1—2 电流方 向的表示方法 简称 安 A , 除 安培 外, 还 有 千 安 kA 、毫 安 a 箭头表 示 b 双 下标 表示 mA 、微安 μA 。它们之间的换算关系是 : 3 3 3 6 1 kA = 10 A 1 mA = 10 A 1 μA = 10 mA = 10 A 三、电动势 1. 电动势的定义 电动势是衡量 电源力移动 电荷做功能力的物理量 。电动势等于 电源力将单位正 电荷从 电 源负极移到电源正极所做的功, 用 E 表示 , 其表达式为 : E = W电源 力/ Q 1—2 式中 W电源 力 电源力所做的功, W ; Q 电荷量 , C 。 2 . 电动势的方 向 规定 : 在 电源 内部 由负极指向正极, 即从低 电位指向高电位 。 3 . 电动势的单位 电动势的单位是伏特 V 。 四、电压和电位 1. 电压 1 电压的概念 电压是衡量 电场力对 电荷做功本领大小的物理量 。A 、B 两点之 间的电压 UA B 在数值上 等于单位正 电荷在 电场力作用下, 由 A 点移动到 B 点电场力所做的功。 若电场力移动电荷量 Q 所做的功为 W, 则移动单位电荷所做的功为 W/ Q , 即 UA B = W/ Q 。 2 电压的方 向 电压的方 向规定为 由高电位点指向低 电位点。电压的方 向一般有三种表示方法 : 用箭头 表示 , 如图 1—3 a 所示 ; 用 “+ ”极 高电位 和 “ ”极 低 电位 表示 , 如图 1—3b 所 示 ; 用双下标法表示 , 如图 1—3c 所示。电压 UA B 表示 电路中 A 、B 两点间的电压。 3 电压的单位 在我国法定计量单位 中, 电压的单位是伏特 , 简称伏 V 。除伏特外, 常用的单位还 有千伏 kV 、毫伏 m V 、微伏 μV 。它们之间的换算关系是 : 3 3 3 1 k V = 10 V 1 V = 10 mV 1 mV = 10 μV ·2 · 图 1—3 电压方 向的表示方法 a 箭头表 示 b 极性表 示 c 双下标 表示 2 . 电位 在分析 电路时, 有时需要 比较某两点的电性能, 常需引入 电位的概念 。电路中某点与参 考点间的电压称为该点的电位 。通常把参考点的电位称为零 电位 。电位的符号常用带下标的 字母 UA 表示 , 如 UA 表示 U 点的电位 。电位的单位也是伏特 V 。 通常选大地作为参考点, 即把大地的电位规定为零 电位 。在 电子仪器和设备中, 常把金 属机壳或 电路的公共接点的电位规定为零 电位 。 电路中任意两点间的电位差称为这两点间的电压 , 用 UA B 表示 : U = U U A B A B 电位和 电压的异同点是 : 电位是某点对参考点的电压 , 电压是某两点间的电位之差; 电 位是相对量 , 随参考点的改变而改变 , 而 电压是绝对量 , 不随参考点的改变而改变 。 五、电阻器 1. 电阻器的概念 电阻器反映导体对 电流起阻碍作用 的大小, 简称 电阻, 用字母 R 表示。金属导体的 电 阻与导体的长度成正比, 与横截面积成反 比, 还与材料的导电性能有关, 表示为 : R = ρL/ S 1—3 式中 R 导体的电阻, Ω; L 导体的长度 , m ; S 导体的横截面积 , m2 ; ρ 导体的电阻率 , Ω·m 。 电阻率 ρ是反映材料导电性能的系数 , 不同金属材料 电阻率 的大小可查 电阻率表 。银、 铜、铝的电阻率小, 常用来制造导线和 电气设备的线圈。 2 . 电阻的单位 在我国法定计量单位中, 电阻的单位为欧姆 , 简称欧 Ω 。另外, 还有千欧 k Ω 、兆 欧 M Ω 。它们之间的换算关系是 : 1 k Ω= 103 Ω 1 M Ω= 106 Ω 3 . 电阻器的种类 电阻器的种类很多, 按结构不同可分为固定 电阻和可变 电阻 包括 电位器 ; 按材料不 同可分为炭膜、线绕、金属膜 电阻等。 4 . 电阻器的主要参数 1 标称 电阻 标称 电阻是工厂生产的系列 电阻器的电阻值 。 2 承受功率 ·3 · 承受功率是在正常情况下电阻器长期工作时能承受的最大功率。 3 允许偏差 允许偏差是标称 电阻允许的偏差。 六、欧姆定律 1. 部分 电路欧姆定律 部分 电路欧姆定律反映了在不含 电源的一段 电路中, 电流与这段 电路两端的电压及 电阻 的关系。部分 电路欧姆 定律的 内容为 : 流过 电阻的 电流 I 与 电阻两端 电压 U 成正比, 与 电 路的电阻 R 成反 比, 即: I = 1—4 2 . 全 电路欧姆定律 含有 电源和负载的闭合 电路称为全 电路。全 电路欧姆定律的内容是 : 全 电路的电流与 电 源的电动势成正比, 与整个 电路的电阻成反 比, 即: I = 1—5 R + r 式中 I 电流 , A ; E 电源 电动势, V ; R 电路中的负载 电阻, Ω; r 电源的内部 电阻, Ω。 电源端 电压 U = E I r 。当负载 电阻 R 开路时, I = 0 , 端 电压 U = E ; 当负载 电阻 R 变小时, 电路中的电流将增加 , 端 电压 U 将减小。 七、电阻的联结 1. 电阻的串联 两个或两个 以上的电阻头尾依次相连 , 中间无分支的联结方式叫电阻的串联 , 如图 1— 4 所示。 电阻串联 电路的特点: 1 串联 电路中流过每个 电阻的电流都相等 , 即: I = I 1 = I2 = … = I n 1—6 2 电路的总电压等于各 电阻两端的电压之和 , 即: U = U + U + U + … + U 1—7 1 2 3 n 3 串联 电路的等效电阻等于各串联 电阻之和 , 即: R = R 1 + R 2 + R 3 + … + R n 1—8 4 在串联 电路中, 各 电阻上分配的电压与各 电阻值成正比, 即: U/ R = U / R = U / R = … = U / R 1—9 1 1 2 2 n n 2 . 电阻的并联 几个 电阻的一端连在 电路中的一点, 另一端也同时连在另一点, 使每个 电阻两端都承受 相 同的电压 , 这种联结方式叫电阻的并联 , 如图 1—5 所示。 ·4 · 图 1—4 电阻串联 电路 图 1—5 电阻并联 电路 电阻并联 电路的特点: 1 并联 电路中各 电阻两端的电压相等 , 且等于 电路的电压 , 即: U = U = U = … = U 1—10 1 2 n 2 并联 电路中的总电流等于各 电阻中的电流之和 , 即: I = I1 + I2 + … + I n 1—11 3 并联 电路的等效电阻的倒数等于各并联 电阻的倒数之和 , 即: 1/ R = 1/ R 1 + 1/ R2 + 1/ R 3 + … + 1/ R n 1—12 4 在并联 电路中, 各支路分配的电流与支路的电阻值成反 比, 即: I R = I1 R 1 = I2 R 2 = … = I n R n 1—13 八、电功和电功率 1. 电功 电流流过负载时, 负载将 电能转换成其他形式的能。电能转换成其他形式能的过程 , 叫 做 电流做功, 简称 电功。电功的数学表达式为 : W = UI t 1—14 式中 W 电功, J ; U 电压 , V ; I 电流 , A ; t 时间, s。 由欧姆定律 , 还可 以把 电功的计算公式写成下面三种形式 : 2 U W = I R t = t 1—15 在实际工作中, 电功的单位常用千瓦·小时 kW ·h , 俗称为 “度”。 2 . 电功率 电流能使 电动机转动、电炉发热、电灯发光 , 说明电流通过负载时能做功, 把 电能转化 为机械能、热能和光能等。电流在 1 s 内所做的功 叫做 电功率 , 简称功率。负载 的功率等于 负载两端的电压与通过负载 电流的乘积 , 即: P = UI 1—16 式中 P 电功率 , W ; U 电压 , V ; I 电流 , A 。 ·5 · 由欧姆定律 , 电功率的计算公式还可 以写成下面三种形式 : 2 2 P = UI = I R = U / R 1—17 电功率常用的单位有瓦 W 、千瓦 kW 、毫瓦 mW , 它们之间的换算关系是 : 3 3 1 kW = 10 W 1 mW = 10 W 3 . 电流的热效应 电流通过导体时, 使导体发热的现象叫电流的热效应 。换句话说, 电流的热效应就是 电 能转换成热能的效应 。 实验证明: 电流通过导体时产生的热量 , 与 电流强度的平方、导体的电阻及通 电时间成 正比。这个实验定律叫做焦耳 楞次定律 , 其数学式为 : Q = I R t 1—18 Q 的单位是焦耳 , 简称焦 , 以字母 J 表示。 九、电容器 1. 电容器的概念 电容器是用来储存 电荷的装置 , 它 由两块金属极板中间夹有绝缘材料构成 , 简称 电容。 当电容器与直流 电源接通时, 两块极板就带上了等量的异性 电荷 。电荷量 Q 与 电压 U 成正比, 即 Q = CU , C 为 比例系数 , 也就是 电容器的电容量 , 简称 电容。该式还可写成 : C = Q/ U 1—19 式中 C 电容, F ; Q 电极上带的电荷 , C ; U 两极板间的电压 , V 。 电容是表示 电容器储存 电荷能力的物理量 , 它是 电容器的固有参数。它与极板的尺寸及 绝缘介质的性能有关, 即: C = εS/ d 1—2 0 式中 S 平行板 电容器的面积 , m2 ; d 极板间的距离, m ; ε 介质的介 电常数 , F/ m 。 电容的单位为法拉 , 简称法 F , 还有微法 μF 、皮法 pF 。其换算关系是 : 6 12 1 μF = 10 F 1 pF = 10 F 2 . 电容器的种类 电容器的种类很多, 按结构不同可分为固定、可变、半可变 电容器 ; 按介质不同可分为 纸质、云母、陶瓷、涤纶、玻璃釉、电解 电容器等。电解 电容器有正、负极, 使用时正极接 高电位 , 负极接低 电位 。 3 . 电容器的主要参数 1 标称 电容 标称 电容是工厂生产的系列 电容器的电容量 。 2 耐压值 耐压值是 电容器长期工作时能承受的最高电压 , 使用时实际电压不能超过耐压值 。 3 允许偏差 ·6 · 允许偏差是标称 电容允许的偏差。 4 . 电容器的串联和并联 1 电容器的串联 两个或两个 以上的电容器依次相连 , 只有一条通路的联结方式, 称为 电容器的串联 , 如 图 1—6 所示。 电容器串联的特点: 1 每个 电容器上的电荷量相等 , 即: Q = Q 1 = Q2 = … = Qn 1—2 1 2 总电压等于各 电容器上 电压之和 , 即: U = U + U + U + … + U 1—22 1 2 3 n 3 电容器串联时的等效电容的倒数等于各 电容倒数之和 , 即: 1/ C = 1/ C + 1/ C + … + 1/ C 1—2 3 1 2 n 对于两个 电容器串联的电路 , 则有 : C C 1 2 C = C1 + C2 4 每个 电容器分得的电压与其 电容量成反 比。 C U = C1 U1 = C2 U2 = … = Cn Un 1—24 2 电容器的并联 两个或两个 以上 电容器的一端连在 电路中的一点, 另一端也同时连在另一点, 使各 电容 器承受相 同的电压 , 称为 电容器的并联 , 如图 1—7 所示。 图 1—6 电容器的串联 图 1—7 电容器的并联 电容器并联时的特点: 1 各 电容两端的电压相 同, 即: U = U = U = … = U 1—2 5 1 2 n 2 总电荷量等于各 电容器上 电荷量之和 , 即: Q = Q1 + Q2 + … + Qn 1—2 6 3 电容器并联时的等效电容量等于各 电容器的电容量之和 , 即: C = C + C + … + C 1—2 7 1 2 n 十、一般 电路的计算 例 1—1 如图 1—8 所示 , 不计 电压表和 电流表的内阻对 电路的影响, 求开关在不同位 置时, 电压表和 电流表的读数各为多少 ? 解 : 1 开关接 1 时, 电路处于短路状态 , 所 以电压表的读数为 0 V ; 电流表 中流过短 路 电流 Im = E/ r = 2/ 0 .2 = 10 A 。 ·7 · 2 开关接 2 时, 电路处于断路状态 , 所 以电压表的读数等于 电源 电动势, 即 2 V ; 电 流表 中无 电流流过 , 即 I 断 = 0 A 。 3 开关接 3 时, 电路处于通路状态 , 电流表的读数为 : E 2 I = = = 0 . 2 A R + r 9 . 8 + 0 .2 电压表的读数为 : U = I R = 0 .2 ×9 . 8 = 1 . 96 V 。 电压表的读数也可用公式 U = E I r 计算 , 即: U = E I r = 2 0 .2 ×0 . 2 = 1. 96 V 例 1—2 图 1—9 所示为输出电压 U 可调 的电路。设输入 电压 U = 36 V , R = R = 2 1 1 2 0 . 3 k Ω, R P 可调 电阻 电位器 的调节范围为 0 ～5 k Ω, 求输出电压 U 的调节范围。 图 1—8 例 1—1 的电路 图 图 1—9 例 1—2 的电路 图 解 : R 1 、RP 、R2 构成串联 电路 , 当 R P 的滑动触点滑到最下端时, U2 最小, 即: R 2 0 . 3 U2 = U1 = ×36 = 1 . 93 V R1 + RP + R 2 0 . 3 + 5 + 0 . 3 当 RP 的滑动触点滑到最上端时, U 最大, 即: R2 + RP 0 . 3 + 5 U = U = ×36 = 34 . 07 V 2 1 R 1 + R P + R 2 0 . 3 + 5 + 0 . 3 所 以, 输出电压 U 可在 1 . 93～34 . 07 V 的范围内连续调节 。 例 1—3 有两个相 同的电解 电容器 , 外壳标有 100 μF 、300 V , 求并联和串联时的等效 电容和允许加的电压。 解 : 1 并联时的等效电容为 : C = C + C = 100 + 100 = 2 00 μF 1 2 电容器并联时, 等效电容量大。所 以工作中单个 电容量不够时, 可采用并联来增加 电容 外加 电压不能超过单个 电容器的耐压 , 即: U ≤ 300 V 2 串联时的等效电容量为 : C C 1 2 100 ×100 C = = = 50 μF C1 + C2 100 + 100 电容器串联时, 等效 电容量 比单个 电容量 小。因为两 只 电容器相 同, 它们 的分压也相 同, 所 以允许外加 电压为 : U ≤ 300 + 300 = 600 V 工作中单个 电容器的耐压值不够时, 可将 电容串联来提高耐压值 。 ·8 · 第二节 磁和电磁原理 一、磁现象 人们把具有吸引铁、镍、钴等物质的性质叫磁性。具有磁性的物体叫磁体 。使原来不带 磁性的物体具有磁性叫磁化。磁铁上磁性最强的区域叫磁极, 磁体的磁极都接近于磁体的两 端。任何磁体都具有两极, 北极 N 极 和南极 S 极 。磁极 间具有同极性相斥 , 异极性 相吸的性质。 二、磁场 与磁力线 磁铁之间相互吸引或排斥的力称为磁力。磁体周围存在磁力作用的区域称为磁场 。为了 形象地描述磁场而引出磁力线 的概念 。通常规定在磁体外部,
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