电工基础知识教材

MaterialforTrainingOnly电工培训教材Page1of11一.电工基础知识1.直流电路电路电路的定义:就是电流通过的途径电路的组成:电路由电源、负载、导线、开关组成内电路:负载、导线、开关外电路:电源内部的一段电路负载:所有电器电源:能将其它形式的能量转换成电能的设备基本物理量1.2.1电流1.2.1.1电流的形成:导体中的自由电子在电场力的作用下作有规则的定向运动就形成电流.1.2.1.2电流具备的条件:一是有电位差,二是电路一定要闭合.1.2.1.3电流强度:电流的大小用电流强度来表示,基数值等于单位时间内通过导体截面的电荷量,计算公式为tQI其中Q为电荷量(库仑);t为时间(秒/s);I为电流强度1.2.1.4电流强度的单位是“安”,用字母“A”表示.常用单位有:千安(KA)、安(A)、毫安(mA)、微安(uA)1KA=103A1A=103mA1mA=103uA1.2.1.5直流电流(恒定电流)的大小和方向不随时间的变化而变化,用大写字母“I”表示,简称直流电.1.2.2电压1.2.2.1电压的形成:物体带电后具有一定的电位,在电路中任意两点之间的电位差,称为该两点的电压.1.2.2.2电压的方向:一是高电位指向低电位;二是电位随参考点不同而改变.1.2.2.3电压的单位是“伏特”,用字母“U”表示.常用单位有:千伏(KV)、伏(V)、毫伏(mV)、微伏(uV)1KV=103V1V=103mV1mV=103uV1.2.3电阻1.2.4.1电阻的定义:自由电子在物体中移动受到其它电子的阻碍,对于这种导电所表现的能力就叫电阻.1.2.4.2电阻的单位是“欧姆”,用字母“R”表示.1.2.4.3电阻的计算方式为:slR其中l为导体长度,s为截面积,ρ为材料电阻率铜ρ=0.017铝ρ=0.028欧姆定律1.3.1欧姆定律是表示电压、电流、电阻三者关系的基本定律.1.3.2部分电路欧姆定律:电路中通过电阻的电流，与电阻两端所加的电压成正比,与电阻成反比,称为部分欧姆定律.计算公式为RUIIURU=IR1.3.3全电路欧姆定律:在闭合电路中(包括电源),电路中的电流与电源的电动势成正比,与电路中负载电阻及电源内阻之和成反比,称全电路欧姆定律.计算公式为0rREI其中R为外电阻,r0为内电阻,E为电动势MaterialforTrainingOnly电工培训教材Page2of11电路的连接(串连、并连、混连)1.4.1串联电路1.4.1.1电阻串联将电阻首尾依次相连,但电流只有一条通路的连接方法.1.4.1.2电路串联的特点为电流与总电流相等,即I=I1=I2=I3…总电压等于各电阻上电压之和,即U=U1+U2+U3…总电阻等于负载电阻之和,即R=R1+R2+R3…各电阻上电压降之比等于其电阻比,即2121RRUU,3131RRUU,…1.4.1.3电源串联:将前一个电源的负极和后一个电源的正极依次连接起来.特点:可以获得较大的电压与电源.计算公式为E=E1+E2+E3+…+Enr0=r01+r02+r03+…+r0nnnrrrrEEEEI0030201321......1.4.2并联电路1.4.2.1电阻的并联:将电路中若干个电阻并列连接起来的接法,称为电阻并联.1.4.2.2并联电路的特点:各电阻两端的电压均相等,即U1=U2=U3=…=Un;电路的总电流等于电路中各支路电流之总和,即I=I1+I2+I3+…+In;电路总电阻R的倒数等于各支路电阻倒数之和,即nRRRRR1...1111321.并联负载愈多,总电阻愈小,供应电流愈大,负荷愈重.1.4.2.3通过各支路的电流与各自电阻成反比,即2121RRII1.4.2.4电源的并联：把所有电源的正极连接起来作为电源的正极，把所有电源的负极连接起来作为电源的负极，然后接到电路中，称为电源并联．1.4.2.5并联电源的条件：一是电源的电势相等；二是每个电源的内电阻相同．1.4.2.6并联电源的特点：能获得较大的电流，即外电路的电流等于流过各电源的电流之和．短路定义:电源通向负载的两根导线,不以过负载而相互直接接通.该现象称之为短路.短路分析:电阻(R)变小,电流(I)加大,用公式表示为0rREI短路的危害:温度升高,烧毁设备,发生火灾;产生很大的动力,烧毁电源,电网破裂.保护措施:安装自动开关;安装熔断器.MaterialforTrainingOnly电工培训教材Page3of112.交流电路;单相交流电路定义:所谓交流电即指其电动势、电压及电流的大小和方向都随时间按一定规律作周期性的变化,又叫正磁交流电.单相交流电的产生:线圈在磁场中运动旋转,旋转方向切割磁力线,产生感应电动势.单相交流发电机:只有一个线圈在磁场中运动旋转,电路里只能产生一个交变电动势,叫单相交流发电机.由单相交流发电机发出的电简称为单相交流电.交流电与直流电的比较:输送方便、使用安全，价格便宜。交流电的基本物理量瞬时值与最大值电动势、电流、电压每瞬时的值称为瞬时值.符号分别是:电动势“E”,电压“U”,电流“I”.瞬时值中最大值,叫做交流电动最大值.也叫振幅.符号分别是:Em,Im,Um.周期、频率和角频率周期:交流电每交变一次(或一周)所需时间.用符号“T”表示;单位为“秒”,用字母“s”表示;T=0.02sI0tT=0.02s(China中国)频率:交流电每秒交变的次数或周期叫做频率.用符号“f”表示,单位是Hz.50Hz(China中国)角频率:单位时间内的变化角度，用“rad/s”(每秒的角度)表示，单位为”ω”.三相交流电路三相交流电的定义：在磁场里有三个互成角度的线圈同时转动，电路里就产生三个交变电动势．这样的发电机叫三相交流发电机，发出的电叫三相交流电．每一单相称为一相．三相交流电的特点转速相同，电动势相同；线圈形状、匝数均相同，电动势的最大值（有效值）相等；三个电动势之间互存相位差;eA、eB、eC为三相对称电动势.计算公式为:eA=EmSinnteB=EmSin(wt-1200)eC=EmSin(wt-2400)电源的连接(在实际连接中)星形连接＂Ｙ＂ＡＡ相电压：每个线圈两端的电压．相电压为220VUA０线电压：两条相线之间的电压．线电压为380VＢ相电压与线电压的关系如下：ＣUBＢU线=U3相；Ｕ相=220V；U线=380VUCＣ相电流：流过每一相线圈的电流．用Ｉ相表示（三相四线输出）线电流：流过端成的电流．用Ｉ线表示．相电流等于线电流．三角形连接＂Δ＂MaterialforTrainingOnly电工培训教材Page4of11ABＩ线=I3相；Ｕ线=Ｕ相C(三线三相输出)示例：有一三相发电机，其每相电动势为127V，分别求出三相绕组作星形连接和三角形连接时的线电压和相电压解：作星形连接时，UY相=127V,UY线=YU3相=127Vx3作三角形连接时，U=127V三相电路的功率计算单相有功功率：P=IU(纯电阻电路)功率因数：衡量电器设备效率高低的一个系数．用Cosø表示.对于纯电阻电路，Cosø=1对于非纯电阻电路，Cosø1单相有功功率的计算公式为(将公式一般化)P=IUCosø三相有功功率：不论“Y”或＂Δ＂接法,总的功率等于各相功率之和三相总功率计算公式为P=IAUACosø+IBUBCosø+ICUCCos=3对于“Y”接法,因U线=相U3Ｉ线=Ｉ相，则P=3xＩ相x333xU线=3Ｉ线Ｕ线Cosø对于“Δ”接法，因因Ｉ线=I3Ｕ线=Ｕ相，则P=3xＵ线x333xI线=3Ｉ线Ｕ线Cosø示例一：某单相电焊机，用钳表测出电流为7.5A,用万能表测出电压为380V,设有功系数为0.5,求有功功率.解：根据公式P=IUCosø，已知Ｉ=7.5A，U=380V,Cosø=0.5则P=IUCosø=7.5x380x0.5=1425W示例二：某单相电焊机,额定耗电量为2.5KW,额定电压为380V,Cosø为0.6,求额定电流.解：根据公式P=IUCosø，则Ｉ=6.03802500≈11.0A3.电磁和电流的磁效应;磁的基本知识任一磁铁均有两个磁极,即N极(北极)和S极(南极).同性磁极相斥,异性磁极相吸.磁场:受到磁性影响的区域,显示出穿越区域的电荷或置于该区域中的磁极会受到机械力的作用;也可称磁铁能吸铁的空间,称为磁场.磁材料:硬磁材料—永久磁铁;软磁材料—电机和电磁铁的铁芯.电流的磁效应定义:载流导体周围存在着磁场,即电流产生磁场(电能生磁)称电流的磁效应.磁效应的作用:能够容易的控制磁场的产生和消失,电动机和测量磁电式仪表的工作原理就是磁效应的作用.通电导线(或线圈)周围磁场(磁力线)的方向判别,可用右手定则来判断:通电直导线磁场方向的判断方法:用右手握住导线,大拇指指向电流方向,则其余四指所指的方向就是磁场的方向.线圈磁场方向的判断方法:将右手大拇指伸直,其余四指沿着电流方向围绕线圈,则大拇指所指的方向就是磁场方向.通电导线在磁场中受力的方向,用电动机左手定则确定:伸出左手使掌心迎着磁力线,即磁力线透直穿过掌心,伸直的四指与导线中的电流方向一致,则与四指成直角的大拇指所指方向就是导线受力的方向.MaterialforTrainingOnly电工培训教材Page5of11二常用电工仪表和测试的认识及应用常用测量仪表的使用(万能表、钳形表、兆欧表)万用表的使用万用表的外形及结构：万用表由表头、测量线路、转换开关、面板及表壳组成.万用表常用符号说明：V：直流电压(DCV)Ω：电阻,欧姆V：交流电压(ACV)K：1000㎂、㎃：直流电流∞：无穷大万用表的技术数据各数据说明—A：1.5直流准确度;B：2.5交流准确度;C：2KV表示2KV耐压试验;D：45-1000Hz交流频率的范围;E：直20000Ω/V–交5000Ω/V表示灵敏度.万用表的使用使用前的准备工作：检查表笔的安装,红笔装‘+’字孔,黑笔装‘-‘字孔;如果有较大的电流、电压的测量时接成孔,一般黑笔不动,红笔装入对角接线孔;机械调零旋钮,测量前调零作用;电调零,测电阻时调零用.如果不能调零,就表示万用表内电池即将耗尽,应将电池更换;电阻的测量,选量程X1、X10、X100、X1K、X10K、X100K;短接两表笔调零;把表笔接于两测电阻两端;读数:电阻值二刻度数值X倍率;测量电流、电压根据被测对象,将转换开关旋至所需位置;电压测量用并联接入方式,电流测量用串联接入方式;测直流时红笔接‘+’,黑笔接‘-‘;读数:实际数值二刻度数值X刻度数值最大值量程.例如量程为500V,刻度数值为200V,则实际数值=200X250500.=400V注意事项万用表用完后应将转换开关打在交流电压档或将其打在标有‘OFF”的位置上,以免下次用时将表针打坏或将表烧坏.万用表的电池应根据使用频率的多少及时检查,以免没电后电液流出出腐蚀电极或元件,导致万用表损坏.应将电池取出保管.钳形表的使用钳形表的构造：可看成电流互感器与电流表合二为一的仪表.测量方法：选用适当的量程,把导线放入钳口,读出读数;当被测电流太小时,可把导线多绕钳口几圈进行测量;电流值必须用下式读出,即电流值=圈数读数注意事项测量前不知道电流的大小,必须选用最大量程测试;测量时只能放入一条导线时,不能多线同时测量;防止触电或短路事故.兆欧表的使用兆欧表应接电气设备的电压等级选用,不要使用测量范围过多地起出被测绝缘的数值,以保证读数准确.特别注意,不要用输出电压太高的兆欧表测低压电气设备,否则就有把设备绝缘击穿的危险.兆欧表上有三个接线柱,‘浅’接线柱‘L’在测量时与被测物和大地绝缘的导体部分相接;‘地’接线柱与被测物外壳或其它部分相接;第三接线柱‘保护(G)’或者‘屏’,只有被测物表面漏电很严重的情况下使用.在测量前就将被测物断电并放电,而兆欧表应作一次开路和短路的试验,旋到额定转速时,指针应指到∞,短接‘浅’路和‘接地’两极,指针应指到0.MaterialforTrainingOnly电工培训教材Pa