作者：杨清德
出版社：电子工业出版社
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电工师傅的秘密之电工入门试读：
前言
不知从什么时候起就有了师傅和徒弟的称呼，大概与我国古代的学徒制有关。由于电工知识的学习和操作技能的熟练掌握是一个漫长的过程，职业学校的学生在学校学习一般需要三年左右，毕业后进入工作岗位通常还得跟师傅学习一段时间才能独立操作。岁岁年年，朝夕相处，传道授业解惑，便产生了基于技术为纽带的师傅、徒弟、师兄、师弟等人际关系。几年后，之前的徒弟又有了徒弟，成为师傅，并且超越了之前的师傅。
电工师傅的秘密系列图书包括《电工师傅的秘密之电工入门》、《电工师傅的秘密之电工识图》、《电工师傅的秘密之电动机应用与检修》、《电工师傅的秘密之变频器应用与维护》、《电工师傅的秘密之家居布线》和《电工师傅的秘密之经典电路讲解》。《电工师傅的秘密之电工入门》——主要介绍直流电路及应用、电与磁及应用、交流电路及其应用、常用电工工具和材料及应用、电工仪表与电能测量及应用、电工基本操作技能速成、电工安全用电等内容。《电工师傅的秘密之电工识图》——主要介绍电气符号及连接线、几个基本电气图、电工测量图、照明工程图、弱电工程图、供电系统图、常用机电设备控制电气图等内容。《电工师傅的秘密之电动机应用与检修》——主要介绍电动机安装及检修专用工具、电动机应用基础、单相电动机应用与检修、三相异步电动机应用与检修、直流电动机应用与检修等内容。《电工师傅的秘密之变频器应用与维护》——主要介绍变频器入门基础、变频器的选用与维护、三菱FR-A740变频器的应用与维护、西门子MM440系列变频器的应用与维护、变频器节能改造应用等内容。《电工师傅的秘密之家居布线》——主要介绍家装电工师傅的条条框框、家装电工师傅的吃饭家伙、线材选用和综合布线系统设计的秘密、室内线路安装技能、室内配电装置及其安装、灯具及用电器安装等内容。《电工师傅的秘密之经典电路讲解》——主要介绍实用电动机控制电路、变频器与PLC控制电路、照明灯与应急照明电路、机电设备电气控制电路、LED照明驱动电路等内容。
书中共有三个主人翁——“师傅”、“徒弟”和“师兄”。师傅名副其实，他是特级教师、高级讲师、维修电工高级技师、高级考评员、高级双师型教师，曾被评为重庆市优秀技能人才，其教学成果分别获得重庆市二等奖、三等奖，受到重庆市人民政府表彰；担任第一主编的教材《音响设备与维修技术》被教育部评为中等职业教育改革创新示范教材。书中的主人翁——“徒弟”、“师兄”，他们是成千上万个初学电工技术人士的代表，可能是你，也可能是他。“授之以鱼”，不如“授之以渔”。本书采用有问有答的方式，针对电工识图中遇到的问题进行有的放矢的讲解，帮助徒弟较好地掌握中级电工应知应会的内容。
本书由杨清德主编，参加编写的还有杨卓荣、先力、胡萍、黎平、康娅、余明飞、谭海波、兰晓军、杨丽萍、刘华光、成世兵、李春玲、乐发明、杨松、李建芬、龚万梅、古春艳、沈坤华、赵顺洪等同志。
由于编者水平有限，加之时间仓促，书中难免存在错误，敬请各位读者批评指正，多提意见，盼赐教至yqd611@163.com，以期再版时修改。编 者2014年5月第1章直流电路及其应用
电工职业本身具有理论与实践高度融合性、安全要求特殊性、操作技能多面性等特点，国家对合格电工的能力及素质要求很严格。为此，本章先介绍必备的电路基础知识，用理论来指导实践活动。1.1 电路及电路图1.1.1 电路简介最简单的电路是由哪些部分组成的？最简单的电路一般是由电源、负载、中间环节、控制及保护装置组成的，把这4个基本部分按照一定的方式连接起来，构成闭合回路，就成为了简单的实用电路。
日常生活中有各种形式的电路，如手电筒电路、照明电路，电动机控制电路等，它们都是由元器件按照一定的方式连接起来的。了解电路的组成是安装、检修和调试电路的基础。
如图1-1所示为一种简单的实验电路，它同样由四部分组成：电源——干电池，负载——灯泡，中间环节——连接导线，控制及保护装置——开关。图1-1 最简单的直流电路
如图1-2所示为一种常见的家庭照明电路组成实例，它仍然由四部分组成：电源——220V交流电源，负载——灯泡及各种家用电器等，中间环节——进户线、室内线路、电能表、插座等，控制及保护装置——总开关、控制开关和熔断器盒。图1-2 家庭照明电路的组成
可见，电路是由若干元器件按照一定的规则组合而成的。对电源来讲，负载、连接导线和控制器件及保护装置称为外电路；电源内部的一段电路称为内电路。电路各组成部分既相互独立又彼此联系，任何一个环节出现故障，都会影响整个电路的正常工作。电路各组成部分有何作用呢？刚才我们知道了电路由四部分组成，这四部分不可或缺。电路各组成部分的作用见表1-1。表1-1 电路各组成部分的作用电路有哪些状态？一般来说，电路有通路、开路和短路三种状态，不同状态要注意区分。下面分别介绍各种状态电路的基本情况。1. 通路
通路又称为闭路，是一般的有载工作状态，电源与负载接通，电路中有电流通过，电气设备或元器件可获得一定的电压和电功率，进行能量转换，如图1-3所示。图1-3 电路的通路状态
判断是否通路，只需在电路中串联一个用电器，用电器正常工作说明电路是通路。2. 开路
开路又称为断路，电路的某一处或几处因为意外原因断开了，由于电源与负载接通，此时电路中没有电流通过，电路处于空载状态，如图1-4所示。图1-4 电路的开路状态
开关未闭合，或电线断裂，或接头松脱等情形都有可能使电路处于断开状态。电路空载时，外电路所呈现的电阻可视为无穷大。因为电源对外不输出电流，电源的输出功率和负载所消耗的功率均为零。3. 短路
由于电源线绝缘损坏、操作不当等意外原因引起电源的两输出端相接触，造成电源被直接短路的情况，称为短路，如图1-5所示。图1-5 电路的短路状态
短路是电路的另一种极端运行状态。短路时，电源中的电流最大，输出电流为零。由于电源的电压全部降落在电源的内阻上，电源发出的功率全部消耗在电源内阻上。此时，若电路中没有保护措施，则电源、用电器、导线容易被烧毁或发生火灾，所以通常要在电路或电气设备中安装熔断器等保险装置，以避免发生短路时出现不良后果。【师兄提醒】
在进行电路检修时，有意识地人为让电路处于“开路状态”或“短路状态”，通过观察其反应，可确立故障的范围，这是一种较常用的维修方法。电路有哪些类型？有什么作用？电路的分类如图1-6所示。图1-6 电路的分类
电路的作用主要有两个：一是进行电能的传输和转换，如电力电路；二是对各种输入、输出信号进行加工和处理，如电视机、音频功率放大器的电路。我看到许多电路中有一个接地线，电路接地有什么作用？接地是电子设备的一个很重要的问题。接地有以下三个作用。（1）接地使整个电路系统中的所有单元电路都有一个公共的参考零电位，保证电路系统能稳定地工作。（2）防止外界电磁场的干扰。机壳接地可以使得由于静电感应而积累在机壳上的大量电荷通过大地泄放，否则这些电荷形成的高压可能引起设备内部的火花放电而造成干扰。另外，对于电路的屏蔽体，若选择合适的接地，也可获得良好的屏蔽效果。（3）保证安全工作。当发生直接雷电的电磁感应时，可避免电子设备的毁坏；当工频交流电源的输入电压因绝缘不良或其他原因直接与机壳相通时，可避免操作人员的触电事故发生。此外，很多医疗设备都与病人的人体直接相连，当机壳带有110V或220V电压时，将发生致命危险。
可见，接地是抑制噪声、防止干扰的主要方法。接地可以理解为一个等电位点或等电位面，是电路或系统的基准电位，但不一定为大地电位。为了防止雷击可能造成的损坏和工作人员的人身安全，电子设备的机壳和机房的金属构件等必须与大地相连接，而且接地电阻一般要很小，不能超过规定值。电路的接地方式有哪些类型？电路的接地方式可分为单点接地、多点接地和混合接地三类。当许多相互连接的设备体积很大（设备的物理尺寸和连接电缆与任何存在的干扰信号的波长相比很大）时，就存在通过机壳和电缆的作用产生干扰的可能性。当发生这种情况时，干扰电流的路径通常存在于系统的地回路中。在考虑接地问题时，要考虑两方面的问题：一是系统的自兼容问题，另一个是外部干扰耦合进地回路导致系统的错误工作。由于外部干扰常常是随机的，因此解决起来往往更难。1. 单点接地
单点接地是为许多在一起的电路提供公共电位参考点的方法，这样信号就可以在不同的电路之间传输，若没有公共参考点，就会出现错误信号传输。单点接地要求每个电路只接地一次，并且接在同一点，该点常常以地球（大地）为参考。由于只存在一个参考点，因此可以相信没有地回路存在，因而也就没有干扰问题。2. 多点接地
在设备内电路都以机壳为参考点，而各个设备的机壳又都以地为参考点。这种接地结构能够提供较低的接地阻抗。这是因为多点接地时，每条地线可以很短；并且多根导线并联能够降低接地导体的总电感。在高频电路中必须使用多点接地，并且要求每根接地线的长度小于信号波长的1/20。3. 混合接地
混合接地既包含了单点接地的特性，又包含了多点接地的特性。例如，系统内的电源需要单点接地，而射频信号又要求多点接地，这时就可以采用混合接地。对于直流，电容是开路的，电路是单点接地；对于射频，电容是导通的，电路是多点接地。1.1.2 电路图什么是电路图？电路图又称为电路模型，是由实际电路抽象而成的，它近似地反映实际电路的电气特性。用导线将电源、开关、用电器等元器件连接起来组成电路，再按照国家规定的统一的符号将它们表示出来，这样绘制出的图就叫作电路图。电路图有何作用？电路图是人们为研究、工程规划的需要，用标准化的符号绘制的一种表示各元器件组成及器件关系的原理布局图。由电路图可以得知组件间的工作原理，为分析性能、线路安装提供规划方案。电路图由哪些部分组成？各部分有何作用？电路图主要由元件符号、连线、节点、注释四大部分组成。1. 元件符号
元件符号表示实际电路中的元件，它的形状与实际的元件不一定相似，甚至完全不一样。但是它一般都表示出了元件的特点，而且引脚的数目都和实际元件保持一致。
电路图必须使用国家规定的统一的符号，制图应规范，以便于识读和进行技术交流。常用元器件的图形符号如图1-7所示。图1-7 常用元器件的图形符号2. 连线
连线表示的是实际电路中的导线，在原理图中虽然是一根线，但在常用的印制电路板中往往不是线而是各种形状的铜箔块，就像收音机原理图中的许多连线在印制电路板图中并不一定都是线形的，也可以是一定形状的铜膜。
电路图上各种图形符号之间的相互连线，可能是传输能量流、信息流的导线，也可能是表示逻辑流、功能流的某种图线。按照电路图中图线的表达相数不同，连接线可分为多线表示法、单线表示法和混合表示法三种。
1）多线表示法
在电路图中，电气设备的每根连接线各用一条图线表示的方法，称为多线表示法。其中大多是三线，如图1-8所示为一个具有正、反转的电动机主电路。通过多线表示法能比较清楚地看出电路工作原理，尤其是在各相或各线不对称的场合下宜采用这种表示法。但它图线太多，作图麻烦，特别是对于比较复杂的设备，交叉就多，反而使图形显得繁杂，难以看懂。因此，多线表示法一般用于表示各相或各线内容的不对称和要详细表示各相或各线的具体连接方法的场合。图1-8 多线表示法示例
2）单线表示法
在电路图中，电气设备的两根或两根以上（大多是表示三相系统的三根）连接线或导线，只用一根图线表示的方法，称为单线表示法。如图1-9所示为用单线表示的具有正、反转的电动机主电路图。这种表示法主要适用于三相电路或各线基本对称的电路图中。对于不对称的部分应在图中注释，例如，图1-9中热继电器是两相的，图中标注了“2”。图1-9 单线表示法示例
单线表示法易于绘制，清晰易读。它应用于三相或多线对称或基本对称的场合。凡是不对称的部分，例如，三相三线、三相四线制供配电系统电路中的互感器、继电器接线部分，则应在图的局部画成多线的图形符号来标明，或另外用文字符号说明。
3）混合表示法
在一个电路图中，一部分采用单线表示法，一部分采用多线表示法，称为混合表示法，如图1-10所示。为了表示三相绕组的连接情况，该图用了多线表示法；为了说明两相热继电器，也用了多线表示法；其余的断路器QF、熔断器FU、接触器KM都是三相对称的，采用单1线表示。这种表示法具有单线表示法简洁精练的优点，又有多线表示法描述精确、充分的优点。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]