高级电工培训教程.doc

目 录
第一部分 电工与电子仪器仪表 1
项目一 信号的观察与测量 1
项目二 元器件的识别与检测 5
项目三 晶体管特性图示仪的使用 9
项目四 兆欧表的使用 18
项目五 接地电阻测试仪的使用 21
项目六 电子线路制作 22
第二部分 机床电气控制部分 38
项目一 Z3050型摇臂钻床电气控制故障排除 38
项目二 M7120型平面磨床电气控制故障排除 41
项目三 X62W型万能铣床电气控制故障排除 44
项目四 T68型卧式镗床电气控制故障排除 49
第三部分 电气控制与PLC 57
项目一 手持编程器训练 57
项目三 PLC设计问题 66
项目四 PLC设计举例分析 67
项目五 PLC机械手控制 72
项目六 交通灯控制 81
项目七 多方式运料小车的控制 84
第四部分 高级维修电工知识题库 88
试题一 高级维修电工知识样试题 88
试题二 高级维修电工知识样试题 95
试题三 高级维修电工知识样试题 102
试题四 高级维修电工知识样试题 109
试题五 高级维修电工知识样试题 115
试题六 高级维修电工知识样试题 122
第一部分 电工与电子仪器仪表
项目一 信号的观察与测量
一、训练任务
1．学习使用示波器、函数信号发生器和交流电压表。
2．掌握定量测量电信号的幅值、周期和相位的方法。
二、必备知识
1.直流、正弦交流、方波信号是电路实验中常用的电源信号，可由直流稳压电源、函数信号发生器提供。这些信号的波形可用示波器进行观察。
测试信号幅度的常用仪器有万用表、交流电压表和示波器。直流电压一般用万用表测量比较方便，如需要也可用示波器测量。应注意用万用表和交流电压表测量交流电时，读数都是有效值，它们的测试对象仅限于正弦交流电；示波器可测量各种信号波形，它的读数为峰-峰值。
本实验室示波器、交流电压表和万用表测试正弦电压的性能比较如表.1.1：
表1.1 示波器、交流电压表和万用表性能比较

测量电压范围
频率范围
输入阻抗
VC97型数字万用表
700V（峰值）
700V量程：40~100 Hz
其余量程：40~400 Hz
400mV量程>100MΩ
其余量程为10 MΩ
AS2294A型交流电压表
100uV~300V（有效值）
5Hz~1MHz
2MΩ
SS-7802A型示波器
40V（峰-峰值）
直流~20MHz
电阻1MΩ，电容20pF
2．示波器测量方法：
示波器定量测量时，垂直电压分度“VOLTS/div”旋钮和扫描时间旋钮“TIME/div”的“微调”旋钮应置于校准位置（即示波器屏幕显示区10、17和2处无“>”符号）。
a．直流电压的测量
首先使屏幕显示一水平扫描线。输入耦合方式置于“GND”，此时显示的扫描线为零电平的参考基准线，再将输入耦合方式置于“DC”位置。输入端加上被测信号，此时，“VOLTS/div” 档位所指的数值与信号在垂直方向位移的格数相乘，即为测得的直流电压值。高于或低于零电平的电压分别为正值和负值。
例：被测点距基准电平为1.8格，如 “VDLTS/div” 档位置于5V/div，则直流电压为：
U=1.8×5=9V。
b．交流电压的测量
如图2.4.1 ，如果“VDLTS/div” 档位置于2V/div（此数值在示波器屏幕显示区位置11或18处显示），屏幕上显示被测信号峰-峰之间的高度为4格，计算方法为：

U峰-峰=2×4=8V
电压最大值： UM=×U峰-峰
电压有效值： U=
如果用光标测量，可将两条水平光标
线移到波形两测试点，直接从示波器屏幕
下方文字显示读出电压值。
图 1.1 电压和周期的测量
c．时间、频率的测量
如图3.1，屏幕显示被测信号一个周期所占格数为6格，如果扫描时间“TIME/div”的档位在0.5ms/div（此数值在示波器屏幕显示区位置3处显示），则周期T=6×0.5=3mS，频率f=1/T=333HZ。
时间、频率也可用光标测量，只需将两条竖直光标线调到信号一个周期波形位置，直接从示波器屏幕下方文字显示读出周期和频率值。

d．同频率两信号之间相位差的测量
将两被测信号送入CH1和CH2通道，
读出信号一个周期所占的格数为A，两信
号相应点所占的格数为B，则相位差为

如图3.2，波形一个周期占6格，两信
号相应点所占的格数为1格，则相位差
图1.2 相位差的测量
e．示波器测量电流
用示波器不能直接进行电流测量，可采用间接测量法，即测量被测支路中已知电阻上的电压，然后用欧姆定律计算出电流。若被测支路中无电阻元件，需串接一个小阻值的电阻，此电阻也称取样电阻。
三、预习要求
预习交流电压表、功率函数信号发生器和示波器的使用方法。
四、实验仪器
1．SS-7802A型双踪示波器
2．SG1645型功率函数信号发生器
3．AS2294A型交流电压表
4．十进制电容箱（RX7-O型 0~1.111μF）
5．旋转式电阻箱（ZX21 0~99999.9Ω）
五、实训任务
1．观察示波器“标准信号”波形
将CH1或CH2测试线（红色夹子）接到示波器“CAL”输出端。改变触发源或调节触发电平数值，观察波形稳定情况。波形稳定后，用示波器测出该“标准信号”的峰峰值与周期，并与给定的标准值进行比较。
测试值记录： f= V峰-峰=
2．信号发生器输出电压幅值的测量
将信号发生器输出频率调为f = 1KHz，波形选择正弦波。由小到大调节输出幅值，用示波器和交流电压表分别测量，选取3个不同电压值记入表2.4.2，其中最后一次调为信号发生器最大输出电压值。由示波器测量结果计算出有效值并与交流电压表测量结果进行比较，选取一组数据画出波形图。
表1.2 测量信号发生器输出电压幅值记录
测量次数
1
2
3
交流电压表读数

示波器测量峰-峰值

有效值计算结果

3．示波器测量信号的频率
将示波器接入信号发生器输出端，信号发生器输出调为U峰-峰= 4V，波形选择方波，频率分别调为200Hz、2KHz、5KHz（由信号发生器频率计读出），用示波器测出该信号的频率（采用两种测量方法），结果记入表1.3，选取一组数据画出波形图。
测试时注意观察垂直耦合方式（DC/AC）改变对波形的影响，用文字叙述变化过程。
表1.3 示波器测量信号频率记录
信号发生器输出频率
200Hz
2000Hz
5000Hz
方法：
直读法
“TIME/div”档位

一个周期占有的格数

信号周期

计算所得频率

方法：
光标法
△t

1/△t

4．示波器测量信号的相位
按图1.3接线。信号发生器输出频率f=1KHz、峰-峰值UP-P = 4V的正弦波，用示波器同时观察信号源输出电压与电容电压的波形，调节R或C，观察波形的变化。记录R=2KΩ,C=0.2μF时观察到的波形，并测出它们的相位差。

图1.3 RC测试电路
注意：信号发生器和示波器的接地端需接到一起，否则可能造成电路局部短路。示波器CH1与CH2通道的接地端内部是相连的。
六、实训要求
1．按照实验任务的要求，用坐标纸画出所观察的波形，并标明示波器垂直电压分度值和扫描时间档位。
2．归纳示波器使用要点。
项目二 元器件的识别与检测
一、项目任务
1．掌握直流电源、万用表的使用方法。
2．熟悉元器件的外形及引脚的识别方法。
3．掌握万用表判别半导体器件好坏的方法。
二、使用器材
万用表一只、直流电源、不同规格电阻、二极管、三极管若干。
三、项目内容与步骤
（一）万用表的使用
使用前万用表的调零，这是针对模拟式万用表的调零，数字式万用表无需调零在零输入时即两表笔空接的时候调节调零旋钮，使指针指向零。
1．电源电压的测量
（1）接上直流电源的电压，调节电源电压。
（2）使用万用表测量电源电压值，红表笔代表正电位，黑表笔代表负电位。（注意万用表的档位是否选择正确：直流与交流、电压与电流的档位务必使用正确。否则会导致万用表、仪器的烧坏）
（3）记录电压值，调节3个直流电压值，分别记录测量结果。
2．电阻阻值的测量。
（1）将万用表档位调至电阻档位，红黑表笔分别接至电阻两端，观察万用表显示，如果超过量程，将档位调高，如：当前100Ω档，测量超过满量程，此时应将档位调大，如1KΩ档，观察指针，如果超过满量程，则又调高档位如果未超过满量程，可以从表中读出电阻值。
（2）记录读数，换一个电阻，继续测量，记录读数。
（二）使用万用表检测二极管
1．普通二极管测试
（1）管脚判断
利用PN节的特性，可以用万用表的电阻档测试其正反向电阻值，从而判断管脚极性。可以用Rx1K或者Rx100档测电阻值，红表笔代表高电位，黑表笔代表低电位。阻值较小则为正向电阻值，红表笔代表阴极，黑表笔代表阳极；阻值较大则为反向电阻值，红表笔代表阳极，黑表笔代表阴极。
（2）判断好坏
最基本的好坏则是二极管的单向导电性能，正向电阻越小越好，反向电阻越大越好。但是如果正、反向电阻都是无穷大或者无穷小则说明二极管内部已经烧坏短路或者击穿短路。
一般来说小功率锗管正向电阻为100Ω～1KΩ。对于硅管一般为几百到几千欧之间。反向电阻则一般在数百千欧以上。测量时，小功率管一般使用Rx100或者Rx1K档位，中、大功率一般选用Rx1或者Rx10档位。
2．稳压二极管
判断稳压二极管的方法同普通二极管判断方法一样，可使用Rx100档位，要注意的是如果稳压二极管的正反向电阻相差太小说明其性能已经下降或者失效。
3．发光二极管
可用Rx10K档测量正反向电阻，正向电阻小于50K，反向电阻大于200K时，均为正常。
（三）使用万用表检测双极型晶体管（三极管）
1．管脚判断
（1）判断基极与极性
总有一个管脚与另两个管脚导通，这个管脚就是基极。如黑表笔接基极时，红表笔与另两个管脚导通，就是NPN型，反之PNP型。

图2.1
具体步骤按下面的图示测量：
 对于上面三组测量，有两次阻值较小，在这两次阻值较小的测量过程中，如果是黑表笔没有移动，只是红表笔换了位置，则表明该晶体管为NPN导电类型，且黑表笔所接的管脚是基极。
（2）集电极判断（在第一步完成之后）
此时已经确认了基极和管子的导电类型）

图2.2
假定未知的两脚中任一脚为集电极，对于NPN导电类型的晶体管，按下图连接。
记下表针摆动到达的位置。
再假定另一脚为集电极，按下图连接，记下表针摆动到达的位置。
在两次测量中，指针摆动较大的那一次的假定是正确的。
图中的晶体管3脚为集电极。

图2.3
对于P N P导电类型的晶体管，只要红、黑表笔对换，重复上面的测量。

图2.4
2．极间电阻的测量
通过三极管极间电阻的测量，可判断管子质量的好坏，也可以看出三极管内部是否有短路、断路等损坏。在测试时，量程档位的设置很重要，否则容易产生误判和损坏三极管，小功率三极管应当用Rx100或Rx1k，而不能使用Rx1或者Rx10，这是因为档位过小，万用表供给的电流过大，容易损坏三极管；大功率锗管则要使用Rx1或者Rx10档，因为它们的正反向电阻比较小，其他档位容易产生误判。
质量好的中、小功率三极管，基极与集电极、基极与发射极正向电阻一般为几欧到几百欧，其余的极间电阻都很高，约为几十千欧到几百千欧。硅材料的三极管要比锗管的极间电阻要高。
四、实验要求
1．要求测量动作规范，读数方法正确，读数误差小；判断晶体管极性时手法要灵活，思路要清晰。
2．能在短时间内规范测量动作，较精确地读取数据，为今后进入工作状态培养良好的基本素质。
五、注意事项
1．使用万用表要首先注意测量档位，要正确选择测量档位，切记不可用欧姆档测量市电（交流220v）；
2．万用表是比较精密的电子仪表，在使用和携带时，要特别防止振动，过度的振动会使万用表失去精度或损坏。
3． 用万用表测量电阻器的阻值时，要防止人体电阻的影响；
4．用万用表测量较大容量的电解电容时，应注意选取合适的倍率档；
5．用万用表检测晶体三极管时，要防止弄断引脚。
项目三 晶体管特性图示仪的使用
一、实验任务
熟悉XJ4810型图示仪的面板装置及其操作方法；会测量二极管的正、反向特性，三极管的输入特性、输出特性及主要参数（不包括频率参数），场效应管的特性及其主要参数。
二、实验原理
晶体管特性图示仪主要由阶梯波信号源、集电极扫描电压发生器、工作于X-Y方式的示波器、测试转换开关及一些附属电路组成。
晶体管特性图示仪根据器件特性测量的工作原理，将上述单元组合，实现各种测试电路。
阶梯波信号源产生阶梯电压或阶梯电流，为被测晶体管提供偏置；集电极扫描电压发生器用以供给所需的集电极扫描电压，可根据不同的测试要求，改变扫描电压的极性和大小；示波器工作在X-Y状态，用于显示晶体管特性曲线；测试开关可根据不同晶体管不同特性曲线的测试要求改变测试电路。
三、实验设备
1、    XJ4810型图示仪；数量：1台；
2、    9013、8050型NPN、9012、8550型PNP型三极管，二极管，稳压二极管，3DJ6G型N沟道结型场效应管；数量：各一只。
四、实验预习要求
1、课外阅读《电子测量》晶体管测量的相关文献。
2、 参照仪器使用说明书，掌握XJ4810型图示仪的使用方法。
3、 详细阅读实验指导书，作好绘制波形和测试记录的准备6、 。
五、实验步骤：
1.  测试小功率整流二极管IN4001，做以下旋钮设置：
“峰值电压范围”：0～10V（正向特性测量）；0～200V（反向特性测量）
“集电极电流极性”：+（正向特性测量）；－（反向特性测量）
Y—“电流/度”：IC
X—“电压/度”：VCE
阶梯“重复—关”：关
2.  稳压二极管的测量，做以下旋钮设置：
“峰值电压范围”：AC?? 0～10V
“集电极电流极性”：+
Y—“电流/度”：IC
X—“电压/度”：VCE
阶梯“重复—关”：关
动态电阻RZ=△VZ/△IZ

3.  NPN型管的测量1）输出特性曲线的测试
“峰值电压范围”： 0～10V
“集电极电流极性”：+
Y—“电流/度”：IC
X—“电压/度”：VCE
阶梯“重复—关”：重复；“极性”：+
“电压—电流/级”：20μA/度

直流电流放大系数hFE=IC/IB（VCE=常数，IC=常数）
交流电流放大系数β=△IC/△IB （VCE=常数）
2）输入特性曲线的测试
“峰值电压范围”： 0～10V
“集电极电流极性”：+
Y—“电流/度”：阶梯信号
X—“电压/度”：VBE
阶梯“重复—关”：重复；“极性”：+
“电压—电流/级”：适当档级

3）IC—IB关系曲线的测量
“峰值电压范围”： 0～10V
“集电极电流极性”：+
Y—“电流/度”：IC
X—“电压/度”：阶梯信号
阶梯“重复—关”：重复；“极性”：+
“电压—电流/级”：适当档级

直流电流放大系数hFE=IC/IB（VCE=常数，IC=常数）
4.  PNP型管的测量（方法与NPN型管的测量类似）
1）输出特性曲线的测试
“峰值电压范围”： 0～10V
“集电极电流极性”：－
Y—“电流/度”：IC
X—“电压/度”：VCE
阶梯“重复—关”：重复；“极性”：－
“电压—电流/级”：20μA/度
直流电流放大系数hFEIC/IB（VCE=常数，IC=常数）
交流电流放大系数β=△IC/△IB （VCE=常数）
2）输入特性曲线的测试
“峰值电压范围”： 0～10V
“集电极电流极性”：－
Y—“电流/度”：阶梯信号
X—“电压/度”：VBE
阶梯“重复—关”：重复；“极性”：－
“电压—电流/级”：适当档级

输出特性曲线

输入特性曲线
3）IC—IB关系曲线的测量
“峰值电压范围”： 0～10V
“集电极电流极性”：+
Y—“电流/度”：IC
X—“电压/度”：阶梯信号
阶梯“重复—关”：重复；“极性”：+
“电压—电流/级”：适当档级

IC—IB关系曲线
直流电流放大系数hFE=IC/IB（VCE=常数，IC=常数）
4.  PNP型管的测量（方法与NPN型管的测量类似）
1）输出特性曲线的测试
“峰值电压范围”： 0～10V
“集电极电流极性”：－
Y—“电流/度”：IC
X—“电压/度”：VCE
阶梯“重复—关”：重复；“极性”：－
“电压—电流/级”：20μA/度

直流电流放大系数hFE=IC/IB（VCE=常数，IC=常数）
交流电流放大系数β=△IC/△IB （VCE=常数）

2）输入特性曲线的测试
“峰值电压范围”： 0～10V
“集电极电流极性”：－
Y—“电流/度”：阶梯信号
X—“电压/度”：VBE
阶梯“重复—关”：重复；“极性”：－
“电压—电流/级”：适当档级

3）IC—IB关系曲线的测量
“峰值电压范围”： 0～10V
“集电极电流极性”：－
Y—“电流/度”：IC
X—“电压/度”：阶梯信号
阶梯“重复—关”：重复；“极性”：－
“电压—电流/级”：适当档级
直流电流放大系数hFE=IC/IB（VCE=常数，IC=常数）

IC—IB关系曲线
5.  场效应管的测量
1） 输出特性（漏极特性）的测量
“峰值电压范围”： 0～50V
“集电极电流极性”：+
Y—“电流/度”： IC
X—“电压/度”： VCE
阶梯“重复2） —关”：重复3） ；“极性”：－4）
“电压—电流/级”：1V/级

饱和漏电流IDSS：在VGS=0V的那条曲线上，读测出UDS=10V所对应的Y轴电流；
跨导gm=△IDS/△VGS（IDS=常数，VGS=常数）
六．训练
测试二极管、NPN型与PNP型三极管的各种参数特性。
七．思考题
1． NPN型与PNP型三极管特性的测量有何不同？
 2. 三极管与场效应管特性测量时，阶梯信号的设置有何不同？
项目四 兆欧表的使用
1、 任务
兆欧表测量三相电动机绝缘电阻。
要求：正确使用手摇式兆欧表。

2、 工作原理
1．兆欧表的结构
手摇式兆欧表输出电压有500V、1000V、2500V、5000V几种。
图4.1 兆欧表的结构示意图
1、2- 动圈 3-永久磁铁
4-带缺口的圆柱形铁心 5-极掌 6-指针
磁电式流比计是测量机构。可动线圈1与2互成一定角度，放置在一个有缺口的圆柱形铁心4的外面，并与指针固定在同一转轴上；极掌5为不对称形状，以使空气隙不均匀。
2．兆欧表的工作原理
被测电阻Rx接于兆欧表测量端子“线端”L与“地端”E之间。摇动手柄，直流发电机输出直流电流。线圈I、电阻R1和被测电阻Rx串联，线圈2和电阻R2串联，然后两条电路并联后接于发电机输出端(电压U)上。设线圈1电阻r1，线圈2电阻为r2，则两个线圈上电流分别是：

两式相除得：

式中，r1、r2、R1和R2为定值；RX为变量，所以改变Rx会引起比值I1／I2的变化。
由于线圈1与线圈2绕向相反，流人电流I1和I2后在永久磁场作用下，在两个线圈上分别产生两个方向相反的转距了T1和T2，由于气隙磁场不均匀，因此T1和T2既与对应的电流成正比又与其线圈所处的角度有关。当T1 ≠T2时指针发生偏转，直到T1＝T2时，指针停止。指针偏转的角度只决定于Ｉ1和Ｉ2的比值，此时指针所指的是刻度盘上显示的被测设备的绝缘电阻值。
当E端与L端短接时，Ｉ1为最大，指针顺时针方向偏转到最大位置，即“0”位置；当E、L端未接被测电阻时，Rx趋于无限大Ｉ1=0指针逆时针方向转到“∞”的位置。该仪表结构中没有产生反作用力距的游丝，在使用之前，指针可以停留在刻度盘的任意位置。
三、兆欧表的使用方法
1．正确选用兆欧表
兆欧表的选用，主要考虑仪表的额定电压和测量范围是否与被测的电气设备相适应。一般来说，额定电压为500 V以下的电气设备，可选用500 V或1 000 V的兆欧表；额定电压为500 V以上的电气设备，则选用1 000 V或2 500 V的兆欧表。通常对于何种电气设备选用何种兆欧表都有具体规定，可按规定选用兆欧表。选用时为了设备的安全，切不可选用电压过高的兆欧表，以免将被测设备的绝缘击穿。同样不能选用电压太低的兆欧表，因为这样测量的结果，不能真实反映被测对象在额定工作电压下的绝缘电阻。兆欧表的选择举例见表1。
    在选用兆欧表时还应注意，有些兆欧表的刻度值不是从零开始，而是从1 MΩ或2 MΩ开始。这种兆欧表不适宜测量潮湿环境中低压电气设备的绝缘电阻，因为电气设备的绝缘电阻低于1MΩ时，将得不到正确的读数。
2．使用前检查兆欧表是否完好
将兆欧表水平且平稳放置，检查指针偏转情况：将E、L两端开路，以约120r／min的转速摇动手柄，观测指针是否指到“∞”处；然后将E、L两端短接，缓慢摇动手柄，观测指针是否指到“0”处，经检查完好才能使用。
3．兆欧表的使用
① 兆欧表放置平稳牢固，被测物表面擦干净，以保证测量正确。
② 正确接线。兆欧表有三个接线柱：线路(L)、接地(E)、屏蔽(G)。跟据不同测量对象，作相应接线，如图所示。
a).测量线路对地绝缘电阻时，E端接地，L端接于被测线路上；
图4.2
b).测量电机或设备绝缘电阻时，E端接电机或设备外壳，L端接被测绕组的一端；

c).测量电机或变压器绕组间绝缘电阻时先拆除绕组间的连接线，将E、L端分别接于被测的两相绕组上；测量电缆绝缘电阻时E端接电缆外表皮(铅套)上，L端接线芯，G端接芯线最外层绝缘层上。

图4.3
③ 由慢到快摇动手柄，直到转速达120r／min左右，保持手柄的转速均匀、稳定，一般转动1 min，待指针稳定后读数。
④ 测量完毕，待兆欧表停止转动和被测物接地放电后方能拆除连接导线。
四、注意事项
因兆欧表本身工作时产生高压电，为避免人身及设备事故必须重视以下几点：
⑴ 不能在设备带电的情况下测量其绝缘电阻。测量前被测设备必须切断电源和负载，并进行放电；已用兆欧表测量过的设备如要再次测量，也必须先接地放电。
⑵ 兆欧表测量时要远离大电流导体和外磁场。
⑶ 与被测设备的连接导线应用兆欧表专用测量线或选用绝缘强度高的两根单芯多股软线两根导线切忌绞在一起，以免影响测量准确度。
⑷ 测量过程中，如果指针指向“0”位，表示被测设备短路，应立即停止转动手柄。
⑸ 被测设备中如有半导体器件，应先将其插件板拆去。
⑹ 测量过程中不得触及设备的测量部分，以防触电。
⑺ 测量电容性设备的绝缘电阻时，测量完毕，应对设备充分放电。
五、实训
用发电机式系列兆欧表测量三相电动机绝缘电阻

项目五 接地电阻测试仪的使用
1、 任务
用接地电阻测量仪测量接地电阻
要求：正确使用接地电阻测量仪。
二、 测量步骤

图5.1
(1)测量前，首先将两根探测针分别插入地中(见图5.1)，其距离沿被测接地极E＇，使电位探测针P＇，和电流探测针C＇，依直线相距20米，P＇插于E＇和C＇之间。然后用专用导线分别将E＇、P＇，和C＇接到仪表的相应接线柱上。
(2)测量时需将指针调整指于黑线，然后将仪表的倍率标度置于最大位数，慢慢转动发电机的摇把，同时，旋转“测量标度盘”，使检流计指针平衡，当指针接近黑线时，加快发电机摇把的转速，达到每分钟120转以上，再调整“测量标度盘”，使指针指于黑线上。如果“测量标度盘”的读数小于1时，应将“倍率标度”置于较小的倍数，再重新调整“测量标度盘”，当指针完全平衡在黑线上以后，用“测量标度盘”的读数乘以倍率标度，即为所测的电阻值。
三、注意事项
①当检流计的灵敏度高时，可将电位探测针P＇，插入土中浅一些，当检流计灵敏度不够时，可沿电位探测针P＇，和电流探测注水使其湿润。
②测量时，接地线路要与被保护的设备断开，以便得到准确的测量数据。
四、训练
用接地电阻测量仪测量接地电阻。
项目六 电子线路制作
——可控硅调光电路
一、教学目标 过本项目的学习，掌握两个器件和一个电路，进一步提高电子电路的安装、调试和检测水平；进一步熟悉示波器的使用。
二、理论要求
1、熟悉单结晶体管和晶闸管的结构、符号，掌握它们的特性分析和在电路中的连接；
2、掌握单结晶体管触发电路的组成、工作原理和基本分析方法。
三、实践要求：
1、提高元器件的安装和焊接水平，进一步熟练示波器的使用；
2、掌握单结晶体管和晶闸管的检测；
3、掌握典型单、双向晶闸管调光电路的安装、调试和检测。
四、培训内容
一) 仪器设备
电铬铁、尖镊子、电子剪、尖嘴钳、万用表、示波器、多媒体演示台。
二）理论内容
1、单向晶闸管
1．结构
1 外形结构

图16-1-1 晶闸管的照片
（2）内部结构和符号
晶闸管有三个电极，阳极A、阴极K和控制极G，图16-1-2为晶闸管的符号和内部结构。晶闸管由PNPN四层半导体构成，中间形成三个PN结：J1、J2、J3。，用铝片和钼片作为衬底。

图16-1-2 晶闸管的内部结构示意图及电路符号
2．特性（伏安特性）

图-1-7 晶闸管的伏安特性

（1） 单向可控导电性
晶闸管的导通条件为：①在晶闸管的阳极和阴极之间加上一定大小的正向电压；②在控制极和阴极之间加上正向触发电压。
晶闸管的关断条件为：阳极电压降到足够小或反向，以使阳极电流降到（晶闸管的最小维持电流）以下。
注：满足以上两个条件，晶闸管才能由阻断变为导通，但晶闸管一旦触发导通后，控制极就失去了控制作用，这时只有满足关断条件才能由导通变阻断，否则一直处于导通状态。
（2） 实验验证晶闸管特性

图16-1-3 晶闸管的实验

第一步：按图16-1-3(a)接线，晶闸管不导通，指示灯不亮。
第二步：见图16-1-3(b)，在晶闸管的栅极阴极间加触发电压UGK，晶闸管导通，指示灯亮。
第三步：按图16-1-3(c)接线，去掉触发电压，晶闸管仍导通，指示灯亮。
第四步：按图16-1-3(d)接线，去掉触发电压，将电位器阻值加大，晶闸管电流减小，当电流减小到一定值时，晶闸管关断，指示灯熄灭。
第五步：按图16-1-3(e)接线，去掉触发电压，将电源极性反接，晶闸管关断，指示灯熄灭。
3．主要参数
（1） 电压定额
正向转折电压；阻断态重复峰值电压（正向阻断峰值电压）；反向转折电压（反向击穿电压）；反向重复峰值电压（反向阻断峰值电压）；额定电压；额定电压— 通常把和中较小的一个；正向平均电压，又称管压降，一般在0.6V~1.2V范围内；其中：

注：选用晶闸管时，额定电压应为正常工作峰值电压的2~3倍，以避免瞬时过电压损坏晶闸管。
管压降与正向平均电流的乘积就是正向损耗，它是造成元件发热的主要原因。
（2） 电流定额
额定正向平均电流— 在额定环境温度及标准散热条件下，允许通过工频正弦半波电流的平均值。当散热条件较差、环境温度较高和器件导通角较小时，所允许的电流要降低。一般为正常工作平均电流的1.5~2倍。
擎住电流— 由断态到通态的临界电流。
维持电流— 是指由通态到断态的最小电流。
浪涌电流— 指允许电流过载值。
（3） 控制极定额
控制极触发电压、电流—一般为1~5V，为几十到几百毫安，为保证可靠触发，实际值应大于额定值。
控制极反向电压— 按规定，控制极所加反向电压不得超过10V，以免损坏晶闸管。
4．检测方法
1）. 判别各电极
通过用万用表R×100Ω或R×1k档测量普通晶闸管各引脚之间的电阻值，即能确定三个电极。
具体方法是：将万用表黑表笔任接晶闸管某一极，红表笔依次去触碰另外两个电极。若测量结果有一次阻值为几千欧姆（kΩ），而另一次阻值为几百欧姆（Ω），则可判定黑表笔接的是门极G。在阻值为几百欧姆的测量中，红表笔接的是阴极K，而在阻值为几千欧姆的那次测量中，红表笔接的是阳极A，若两次测出的阻值均很大，则说明黑表笔接的不是门极G，应用同样方法改测其它电极，直到找出三个电极为止
2）. 判断好坏
用万用表R×1k档测量普通晶体管阳极A与阴极K之间的正、反向电阻，正常时均应为无穷大（∞）若测得A、K之间的正、反向电阻值为零或阻值较小，则说明晶闸管内部击穿短路或漏电。
测量门极G与阴极K之间的正、反向电阻值，正常时应有类似二极管的正、反向电阻值（实际测量结果较普通二极管的正、反向电阻值小一些），即正向电阻值较小（小于2 kΩ），反向电阻值较大（大于80 kΩ）。若两次测量的电阻值均很大或均很小，则说明该晶闸管G、K极之间开路或短路。若正、反电阻值均相等或接近，则说明该晶闸管已失效，其G、K极间PN结已失去单向导电作用。
测量阳极A与门极G之间的正、反向电阻，正常时两个阻值均应为几百千欧姆（kΩ）或无穷大，若出现正、反向电阻值不一样（有类似二极管的单向导电），则是G、A极之间反向串联的两个PN结中的一个已击穿短路。
3). 触发能力检测
对于小功率（工作电流为5A以下）的普通晶闸管，可用万用表R×1档测量。测量时黑表笔接阳极A，红表笔接阴极K，此时表针不动，显示阻值为无穷大（∞）。用镊子或导线将晶闸管的阳极A与门极短路，相当于给G极加上正向触发电压，此时若电阻值为几欧姆至几十欧姆（具体阻值根据晶闸管的型号不同会有所差异），则表明晶闸管因正向触发而导通。再断开A极与G极的连接（A、K极上的表笔不动，只将G极的触发电压断掉），若表针示值仍保持在几欧姆至几十欧姆的位置不动，则说明此晶闸管的触发性能良好。
2、单结晶体管
1．结构、符号及等效电路
（1）结构
单结晶体管有三个极：第一基极B1、第二基极B2、发射极E，内部结构如图所示，内部只有一个PN结。

单结晶体管内部结构示意图
（1） 符号

单结晶体管等效电路

（2） 等效电路
2．特性
（1） 伏安特性
在基极电源电压UBB一定时，单结管的电压电流特性可用发射极电流IE和发射极与第一基极B1之间的电压UBE1的　关系曲线来表示，该曲线又称单结管伏安特性，如下图所示
单结晶体管伏安特性曲线
（2） 三个区域
截止区：截止区对应曲线中的起始段(OP)。此段UEUD+UA后，等效二极管导通，使RB1迅速减小， 增大；又进一步促使RB1减小。从E、B1两端看，UE 随 的增大而减小，即具有负阻特性，这是单结管特有的。
饱和区：饱和区对应曲线中的V点以后段，过V点后 再继续增大，RB1将变大，单结管进入饱和导通状态，又呈现正阻特性，与二极管正向特性相似。
（3） 三个区域的分界点
P、V（分别称为峰点和谷点）。UP、IP分别称为峰点电压和峰点电流；UV、IV分别称为谷点电压和谷点电流。其中

式中 称单结管分压比，一般为0.5~0.8。上式表明峰点电压随基极电压改变而改变，实用中应注意这一点。
（4） 特点
① 当发射极电压等于峰点电压UP时，单结管导通。导通之后，当发射电压减小到uE极电流无关的电阻。
③ 不同的单结管有不同的UP和UV。同一个单结管，若电源电压UBB不同，它的UP和UV也有所不同。在触发电路中常选用UV低一些或IV大一些的单结管
3．检测方法
判断单结晶体管发射极E的方法是：把万用表置于R*100挡或R*1K挡，黑表笔接假设的发射极，红表笔接另外两极，当出现两次低电阻时，黑表笔接的就是单结晶体管的发射极。
单结晶体管B1和B2的判断方法是：把万用表置于R*100挡或R*1K挡，用黑表笔接发射极，红表笔分别接另外两极，两次测量中，电阻大的一次，红表笔接的就是B1极。
3、单结晶体管振荡电路
单结晶体管振荡电路能产生一系列脉冲信号，用来触发晶闸管

单结晶体管振荡电路
1．电路图
2． 波形图和工作原理
（1） 波形图：

单结晶体管振荡电路波形图

（2）工作原理
当合上开关S后，电源通过R1、R2加到单结管的两个基极上，同时又通过R、RP向电容器C充电，uC按指数规律上升。在uC（uC=uE ）uo下降到零，完成一次振荡。
当E、B1极之间截止后，电源又对C充电，并重复上述过程，结果在R1上得到一个周期性尖脉冲输出电压，如图所示。
上述电路的工作过程是利用了单结管负阻特性和RC充放电特性，如果改变RP，便可改变电容充放电的快慢，使输出的脉冲前移或后移，从而改变控制角α，控制了晶闸管触发导通的时刻。显然，充放电时间常数τ=RC大时，触发脉冲后移，α大，晶闸管推迟导通；τ小时，触发脉冲前移，α小，晶闸管提前导通。
（3）单结晶体管触发电路
单结晶体管触发电路必须解决触发电路与主电路同步的问题，否则会产生失控现象。用单结管振荡电路提供触发电压时，解决同步问题的具体办法可用稳压管对全波整流输出限幅后作为基极电源，如图所示。图中TS称同步变压器，初级接主电源。

单结晶体管触发电路

三）操作内容（调光电路典型实例）
(一) 双向可控硅调光电路
1． 电路图

双向可控硅调光电路

2.电路工作原理分析
左图是一个典型的双向可控硅调光器电路，电位器RP和电阻与电容 C2 构成移相触发网络，当C2 的端电压上升到双向触发二极管D1 的阻断电压时，D1 击穿，双向可控硅 TRIAC 被触发导通，灯泡点亮。调节RP可改变C2的充电时间常数，TRAIC 的电压导通角随之改变，也就改变了流过灯泡的电流