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1、电工基础第一节 直流电路电场 当两个带电物体互相靠近时，它们之间就有作用力，即同性带电物体互相排斥，异性带电物体相互吸引。尽管两个带电物体没有直接接触，但互相之间却存在着作用力，这说明在带电物体周围的空间存在一种特殊物质，相互作用力就是靠这种特殊物质来传递的，我们把这种特殊物质称为电场。凡有电荷存在，其周围必然有电场存在。如果电荷的多少和位置都不变化，则其电场也不变化，这种电场称为静电场。电位当一物体带有电荷时，这物体就具有一定的电位能，我们把这电位能叫作电位。一般规定参考点的电位为零。 电位的单位是伏特。 电流电流就是电荷有规律的定移动。在实际应用中，电流的方向规定为正电荷移动的方向。电流分
2、交流电和直流电两大类。凡方向不随时间变化的电流称为直流电流，简称直流：方向不变，大小随时间有脉动变化的电流称为脉动直流电：大小方向都随时间变化的电流称为交流电流。 电阻与电导电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量。 电阻的倒数为电导。 欧姆定律是反映电路中电压，电流，电阻三者之间关系的定律，它是电路的基本定律之一。 电路连接（串联，并联，混联）两个或两个以上的电阻按头尾详解的顺序一个接一个地连接起来，使电流只有一条通路，电阻的这种连接方式称为电阻的串联。两个或两个以上的电阻一端连在一起，另一端也连在一起(即各电阻的头连在一起，尾连在一起)，使每个电阻两端都承受同一电压的作用，电阻的这种连接方
3、式称为电阻的并联。在一个电路中即有电阻的串联，又有电阻的并联，这种连接方式称为混合连接，简称混联。 电路与电路的三种状态电流经过的路径称为电路，又称回路。最简单的电路由电源，负荷，开关和连接导线组成。电路发生短路时，电源提供的电流，即电路中的电路将比通路时大很多倍，会照成损坏电源，烧毁导线，甚至造成火灾等严重事故。 电能在直流电路中，当两点间的电压为U，电路中形成的电流为I，在T时间内电流I所做的功被电阻R吸收并全部转换为热能，此时电阻元件消耗的电能为W 。电能W的单位是焦耳J。 电功率单位时间内消耗的电能，称为电功率，简称功率，用字母P表示第二节 电与磁磁体与磁极我们把指北的一叫N极，指南的
4、一端叫S极。磁铁具有一个重要性能，就是同性磁极相排斥，异性磁极相吸引，即两个磁铁，如果是连个S极或两个N极靠近时，就会相排斥，如果是S极和N极靠近时，就会相互吸引。 磁场与磁力线磁体周围存在磁力作用的空间称为磁场，即磁体的磁力所能达到的范围叫磁场。 直线电流的磁场直导线中通过电流后，在其周围将产生磁场，流过导体的电流越大，周围产生的磁场越强，反之越弱。磁场的方向可用右手螺旋定则确定。用右手握直导体，大拇指的方向表示电流方向，弯曲四指的指向即为磁场方向。 导磁率第一类叫反磁物质，它们的相对导磁率小于1，如铜，银，碳和鈊等。第二类叫顺磁物质，它们的相对导磁率略大于1，如铂，锡和铝等。第三类叫铁磁性
5、物质，它们的相对导磁率远大于1。甚至大到几千倍，几万倍，如铁，钴，镍和这些金属的合金等。 电磁感应当导体相对于磁场运动而切割磁力线或者线圈中磁通发生变化时，在导体或线圈中都会产生但应电动势。若导体或线圈构成闭合回路，则导体或线圈中就有电流产生，这种现象成为电磁感应。由电磁感应产生的电动势称为感应电动势。由感应电动势引起的电流称为感应电流。导线运动方向与磁力线平行。 法拉第电磁感应定律电磁感应现象不仅表现在导体运动切割磁力线产生感应电动势这一方面。当磁铁插入或拔出愈快，即磁通随时间变化愈快时，回路中感应电动势也愈大。 这说明回路中感应电动势的大小与穿过回路的磁通变化速率成正比，这个规律就称为法拉
6、第电磁感应定律。 楞次定律线圈中因磁通变化而产生的感应电动势（电流）的方向，可以用楞次定律来确定。感应电流的方向总是使它产生的磁场阻碍闭合回路中原来磁通量的变化。当感应电流产生的磁场方向确定后，用右手定则就很容易判定出感应电流方向。第三节 单相交流电路概述在直流电路中，电动势，电压，电流的大小和方向都不随时间的改变而变化，最多是大小有些脉动但方向不会改变。而在交流电路中，电动势，电压，电流的大小和方向随时间作周期性的变化。这种大小和方向随时间变化而变化的电，称为交流电。描述交流电大小的物理量瞬时值。交流电在某一瞬时的数值，称为瞬时值。最大时。交流电的最大瞬时值，称为交流电的最大时。有效值。交流
7、电的有效值是从热效应的角度来描述交流电大小的物理量。它的定义是：将直流电和交流电分别通过同一等值电阻，如果在相等时间内，二者的电阻上产生的热量相等，则此直流电和数值被称为交流电的有效值。平均值。交流电正半周内，其瞬时值的平均数称为交流电的平均值。描述交流电变化快慢的物理量周期。交流电变化一次所需要的时间称为交流电的周期。单位是秒S频率。交流电的平率是指在1S内交流电重复变化的次数。用字母F表示电位是赫兹HZ 如果某交流电在1S内变化了50次，则该交流电的频率就是50HZ。角频率。角频率就是交流电每秒钟内变化的角度，常用W来表示。这里是角度常用对应的弧度表示。 正弦交流电的初相角，相位，相位差两
8、个通频率正弦交流电初相角之差称为这两个交流电的相位差。 纯电阻电路中的功率在纯电阻电路中，电压的瞬时值与电流的瞬时值的乘积叫作瞬时功率。 纯电感电路中电流与电压的关系在纯电感电路中电流与电压的相位关系是， 电流滞后于电压90度，或者说电压超前电流90度。 纯电容电路中电流和电压的关系在纯电容电路中电流与电压的相位关系是.电流超前电压90度或电压滞后电流90度。 三相交流电路三相交流电的特点单相交流电路中的电源只有一个交变电动势，对外引出两根线。三相交流电路中有三个交变电动势，它们频率相同，相位上相互差120，由三相发电机发生。 三相电源绕组的连接三相电源绕组的连接方式有两种，星形Y连接和三角形
9、D连接三相绕组末端连接在一起的这个公共点称为中性点，以N表示。从三个始端U1 V1W1分别引出的三根导线称为相线。则中性点改称为零点， 由零点N引出的导线称为零线。有中性线或零线的三相制系统称为三相四线制系统。中性点不引出，即无中性线或零线的三相交流系统称为三相三线制系统。相线和中性线（零线）间的电压称为相电压，两根相线之间的电压称为线电压。三相电源绕组的三角形D连接如果将三相电源绕组首尾依次相接，则称为三角形D连接。三角形的三个角引出导线即为相线。三相负载的星形Y连接法我们把加在每相负载两端的电压称为负载的相电压。相线之间的电压如前所述称为线电压。星形接线的负载接上电源后，就有电流产生。我们
10、把流过每相负载的电流叫做相电流。 三相电路的功率在三相交流电路中，三相负载消耗的总功率，为每相负载消耗功率之和。电力系统基本知识电力系统概述电力系统及其组成以煤，石油，天然气等作为燃料，燃料燃烧时的化学能转换为热能，然后借助汽轮机等热力机械将热能变为机械能，并由汽轮机带动发电机将机械能变为电能，这种发电厂称为火力发电厂。 火力发电厂假如即发电又供热则称为热电厂。利用江河所蕴藏的水利资源来发电，这种发电厂称水利发电厂。电力系统是由发电厂，输配电线路，变配电所和用电单位组成的整体。为了提高供电可靠性，经济性，合理利用动力资源，充分发挥水力发电厂作用，以及减少总装机容量和备用容量。现在都是将各种类型
11、的发电厂，变电所通过输电线路连接成一个系统。这种由各级电压的电力线路，将各种发电厂，变电所和电力用户联系起来的一个发电，输电，配电和用电的整体，叫作电力系统。电力系统中的各级电压线路及其联系的各级变配电所组成的部分叫作电力网，或称电网。电网按其在电力系统中的作用不同，分为输电网和配电网。输电网是以高压甚至超高压将发电厂，变电所或变电所之间连接起来的送电网络，所以又称为电力网中的主网架。输电网中又分为交流高压输电网一般指220KV电网，交流超高压输电网一般指330KV 500KV 750KV 电网，交流特高压输电网一般指1000KV及以上电压电网。配电网中又分为高压配电网一般指35KV 110K
12、V 及以上电压，中压配电网一般指20KV 10KV 6KV 3KV电压，及低压配电网220V 400V。 电力生产的特点同时性电能的生产，输送，分配以及转换为其他形态能量的过程，是同时进行的。电能不能大量储存。电力系统中瞬时生产的电力，必须等于同一瞬时使用的电力。用电负荷用电负荷分类一类负荷 二类负荷 三类负荷变，配电所变，配电所是电力网中的线路连接点，是用以变换电压，交换功率和汇集，分配电能的设施。它主要由主变压器，配电装置及测量，控制系统等构成，是电网的重要组成部分和电能传输的重要环节，对保证电网安全，经济运行具有举足轻重的作用。 主变压器在降压变电所内变压器是将高电压改变成低电压的电气设
13、备。以10KV变电所为例，主变压器将10KV的电压变为380V/220V供给380V/220V的负荷 变配电所常用的一次电气设备主变压器，高压断路器，隔离开关，电压互感器，电流互感器，熔断器，负荷开关。电能质量 电压 供电电压允许偏差35KV级以上电压供电的，电压正，负偏差绝对值之和不超过额定电压10%。10KV级以下三相供电的，电压允许偏差为额定电压的为正负7%。低压照明用户供电电压偏差为额定电压的+7%-10%。 频率电力系统频率偏离额定值（我国技术标准规定为50Hz）在电力系统正常状态下，供电频率和允许偏差为，电网装机容量在3000MW及以上的为+ - 0.2Hz，电网装机容量在3000
14、以下的为+ -0.5HZ在电力系统非正常状态下，供电频率允许偏差可超过+ -1.0HZ。电力系统短路概述 短路的类型三相系统中发生的短路有，三相短路，两相短路，单相接地短路和两相接地短路等基本类型。其中，除三相短路时，三相回路依旧对称，因而又称对称短路外，其余三类均属不对称短路。在中性点接地的电力系统中，以单相接地的短路故障最多，约占全部故障的90%。在中性点非直接接地的电力系统中，短路故障主要是各种相线短路。 限制短路电流方法目前在电力系统中，用得较多的限制短路电流的方法有以下几种，选择合适的接地方式，采用分裂绕组变压器和分段电抗器，采用线路电抗器，采用微机保护及综合自动化装置等。电力系统接地概述电气接地一般可分为两类，工作接地和保护接地。工作接地是指为了保护电气设备在系统正常运行能正常工作而进行的接地。保护接地是指为了保证人身安全和设备安全，将电气设备在正常运行中不带电的金属部分可靠接地。 中性点直接接地系统其作用是使中性点经常保持零电位。 电力变压器变压器是一种静止的电气设备，它利用电磁感应原理将一种电压等级的交流电转变成同频率的另一种电压等级的交流电。变压器按用途一般分为，电力变压器，特种变压器及仪用互感器（电压互感器和电流互感器）三种。 分接开关变压器二次不带负载，一次也与电网断开（无电源励磁）的调压，
