本系列教程,將帶一個焊工小白,全維度熟悉修理鉗工的基礎知識,包括基礎理論、電路剖析、電子技術、電工修理工藝、PLC、變頻器、計算機與網路、測量、CNC設備,設備管理等基礎知識。
回顧一下相關基礎理論知識,基礎理論扎實,能夠做到百通。
1.1基礎概念
要做一個理智的修理焊工,以下概念必須鐫刻在骨子里,但是做到真懂。
一、歐姆定理
追憶中學課程,在同一電路中,導體中的電壓跟導體兩端的電流成反比,跟導體的內阻電阻成正比,這就是歐姆定理。
I=U/R,單位:安/伏/歐姆(A/V/Ω)
歐姆定理是焊工理智剖析的基礎串聯電路總電阻怎么計算?,應用極為廣泛。
二、電壓平衡方程式
圖1-1:直流內阻電路
上圖是一個典型的直流內阻電路。實線內為電源,R為負載,R0為電源電阻。于是有如下電流平衡方程式:
E-IR-IR0=0
即在電路一個回路中,所有負載上的壓降與電動勢的代數和等于零,即電流升等于電壓降。
三、功率與發熱估算
電路中,內阻消耗的功率為:
P=UI=I^2R=U^2/R
單位:P/瓦、U/伏、I/安、R/歐
內阻所發出的熱量為:
Q=UIt=I^2Rt=(U^2/R)t
單位:Q/焦耳、U/伏、I/安、R/歐、t/秒
例:試估算1度電夠40W鎮流器使用多少個小時?
解:
1度電=1千瓦.小時=1000瓦.小時
40W燈座可以使用小時數:
T=1000/40=25(小時)
**拓展思索:40W燈泡的阻值等于多少?如此簡單嗎?
估算:R=U^2/P=220^2/40=1210(歐姆)
實測時,發覺燈絲內阻為零,這是如何回事?
鎢絲冷卻狀態的內阻叫冷態內阻,發熱狀態的內阻叫熱態內阻。燈絲在冷態時的內阻是0,1210歐姆是燈絲發光(發熱)時的內阻。
所以,白熾燈在冷態時啟動電壓很大,頻繁開關會燒斷鎢絲。
1.2直流電路剖析基礎
一、電阻的串并聯
(一)內阻串聯電路
器件之間首尾相連時稱作串聯。
兩個內阻串聯時,其總內阻:
R=R1+R2
(二)內阻并聯電路
器件之間首首相連,尾尾相連時叫并聯。
兩個內阻并聯時,其總內阻:
R=R1R2/(R1+R2)
(三)混聯電路
電路串聯、并聯混和使用,或結構更復雜時,稱作混聯。
混聯電路的估算有兩種方式:
1)通分成等效的串聯、并聯電路,用前述方式估算。
2)應用方程式求解。
下邊就是一個簡單的由串、并聯混和而成的電路,估算上去相對簡單。
例:
如下電路中,其中R1=R2=1.1KΩ,R3=2.2KΩ,R4=1.1KΩ。
試估算(電流單位用V、電流單位用mA):
(1)電路的總內阻;
(2)內阻R1的端電流;
(3)通過R3的電壓;
(4)通過R4的電壓。
圖1-2:混聯內阻電路
答:
并聯電路的內阻:R并=[(R1+R2)R3]/(R1+R2+R3)
=[(1.1+1.1)2.2]/(1.1+1.1+2.2)=1.1(KΩ)
總內阻:R=R4+R并=1.1+1.1=2.2(KΩ)
R1的端電流:U1=[R1/(R1+R2)]*[R并/(R并+R4)]*U
=[1.1/(1.1+1.1)]*[1.1/(1.1+1.1)]*10=2.5(V)
R4的電壓:I=U/R=10/2.2=4.55(A)
R3的電壓:I3=[(R1+R2)/(R1+R2+R3)]*I
=[(1.1+1.1)/(1.1+1.1+2.2)]*4.55=2.27(A)
二、復雜的混聯電路
復雜的混聯電路常常難以簡單歸納為串聯、并聯來解決問題,因此須要更復雜的剖析方式。
(一)節點、回路、支路
節點:電路中導線與導線的聯接點叫節點。中間沒有器件分隔的導線聯接看做一個節點。
回路:電路中起碼有2個及以上數目器件構成的閉合通路叫回路。
大道:相鄰兩個節點間的任意一條電流通路稱作大道。
圖1-3:節點與回路
上圖中:
節點有:B、H兩個,A、B、C屬于同一節點即B,F、H、D屬于同一節點即H。
回路有:ABHF、BCDH、三個。ABHF、BCDH又叫網孔。
大道有:AF、BH、CD三個。
(二)基爾霍夫定理
1、基爾霍夫電壓定理
稱作為節點電壓定理,它確定了節點電壓之間的關系。即在任意時刻流入節點的電壓等于流出節點的電壓,即流過節點電壓的代數和等于零。
I3=I1+I2
借助這個定理,我們可以找到復雜電路的各個節點,之后把大道電壓設為未知數,因而列舉“節點電壓多項式”。
2、基爾霍夫電流定理
基爾霍夫電流定理是說明回路中各電流之間互相關系的定理,即:在任意時刻,沿回路繞行一周,回路中所有的電動勢的代數和等于回路中所有內阻電壓降的代數和,即電流升降代數和為零。
如對右邊網孔:
E1=I1R01+I3R
借助這個定理,我們可以找到復雜電路的各個回路,之后把回路電壓設為未知數,因而列舉“回路電流多項式”。
三、復雜電路的剖析方式
(一)大道電壓法
大道電壓法是以電路中的環路電壓為未知量進行求解的一種方式,下邊仍以以圖1-3的電路為例來說明大道電壓法的解題過程。
圖1-4:大道電壓法估算圖
如圖1-4。求解之前先要設定電壓的正方向(參考方向)和回路的繞行方向。設定的電壓正方向不一定就是電壓的實際方向,當估算出的電壓值為正,說明電壓的實際方向與設定的方向相同;當估算出的電壓值為負,則說明電壓的實際方向與設定的方向相反。沿回路的繞行方向可順秒針也可逆秒針,在圖1-4中標出了電壓、電動勢及繞行方向的參考方向。
1、根據基爾霍夫電壓定理列節點電壓多項式
可以證明,在一個復雜電路中,假如有n個節點,則可列舉n-1個獨立的等式。本電路有兩個節點(節點A和節點B),因而只能列舉一個獨立的等式。
I3=I1+I2
2、根據基爾霍夫電流定理列回路電流多項式
在復雜電路中,并不是列舉的所有回路電流多項式都是獨立的。理論剖析可以證明,以電路中的自然網孔列舉的回路電流多項式都是獨立的。本電路有兩個自然網孔串聯電路總電阻怎么計算?,可以列舉兩個獨立的等式。
E1=I1R1+I3R3
E2=I2R2+I3R3
將以上三個獨立的等式聯立代入數值求解,即
I3=I1+I2
13.5=0.2I1+3I3
11.83=0.05I2+3I3
解得:I1=7.5A,I2=-3.5A,I3=4A
(二)回路電壓法
回路電壓法以回路電壓作為變量去列回路電流多項式。如上例中,可以列舉兩個回路電流多項式。
回路電壓法中,要估算兩個回路共用大道的大道電壓,須要用兩個回路電壓來做加加法。如前面多項式中的I3要寫成I1+I2。
多項式組為:
13.5=0.2I1+3(I1+I2)
11.83=0.05I2+3(I1+I2)
同樣可以解出I1、I2,并借助I1、I2估算I3。
據悉,常見的剖析方式中,還有節點電流法,本次備考略。