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1、简介本教材根据劳动部职业安全与锅炉压力容器监察局组织编写的特种作业人员培训考核统编教材电工、全国中等职业学校电工类专业通用教材电工仪表与测量（第三版）、全国中等职业技术学校机械类专业通用教材电工学（第三版）编写，内容包括：电路的基本概念和基本定律，磁路的基本概念和基本定律，三相交流电的相关知识，常用电工仪表，发电机相关知识，变压器的相关知识，电动机的相关知识，预防触电。本教材作为我分公司特种作业人员电工的培训教材。目录第一章 电路的基本概念和基本定律1第二章 磁路的基本概念和基本定律7第三章 三相交流电的相关知识10第四章 常用电工仪表23第五章 发电机相关知识26第六章 变压器的相关知识29
2、第七章 电动机的相关知识32第八章 预防触电34第一章电路的基本概念和基本定律一、基本感念1.1.1电路基本概述1.电流流经的路径叫电路，它是为了某种需要由某些电工设备或元件按一定方式组合起来的，它的作用是A：实现电能的传输和转换；B：传递和处理信号（如扩音机、收音机、电视机）。一般电路由电源、负载和连接导线（中间环节）组成。（1）电源是一种将其它形式的能量转换成电能或电信号的装置，如：发电机、电池和各种信号源。（2）负载是将电能或电信号转换成其它形势的能量或信号的用电装置。如电灯、电动机、电炉等都是负载，是取用电能的设备，它们分别将电能转换为光能、机械能、热能。（3）变压器和输电线是中间环节
3、，是连接电源和负载的部分，它起传输和分配电能的作用。2.电路分为外电路和内电路。从电源一端经过负载再回到电源另一端的电路，称为外电路；电源内部的通路称为内电路。3电路有三种状态：通路、开路和短路。（1）通路是连接负载的正常状态；（2）开路是R或电路中某处的连接导线断线，电路中的电流I0，电源的开路电压等于电源电动势，电源不输出电能。例如生产现场的电流互感器二次侧开路，开路电压很高，将对工作人员和设备造成很大威胁；（3）短路是相线与相线之间或相线与大地之间的非正常连接，短路时，外电路的电阻可视为零，电流有捷径可通，不再流过负载。因为在电流的回路中仅有很小的电源内阻，所以这时的电流很大，此电流称为
4、短路电流。短路也可发生在负载端或线路的任何处。产生短路的原因往往是由于绝缘损坏或接线不慎，因此经常检查电气设备和线路的绝缘情况是一项很重要的安全措施。为了防止短路事故所引起的后果，通常在电路中接入熔断器或自动断路器，以便发生短路时，能迅速将故障电路自动切除。4、电路中产生电流的条件：（1）电路中有电源供电；（2）电路必须是闭合回路；5、电路的功能：（1）传递和分配电能。如电力系统，它是由发电机，升压变压器，输电线、降压变压器、供配电线路和各种高、低压电器组成。（2）传递和处理信号。如电视机，它接收到载有声像的电磁波后，通过电路使之转变成电信号，再加到扬声器和显象管上还原成原来的声像。1.1.2
5、电路中的几个物理量1电流是指电荷在电场力的作用下定向移动的现象。其大小用单位时间内在导体横截面上通过的电荷量的多少来衡量，称为电流强度，简称电流，通常用I表示。2电压:在电场力的作用下使电荷移动，电场力就会对电荷做功，电压就是用来衡量电场力移动电荷做功的能力；也就是电场力把单位正电荷从电路中的A点移到B点做的功称为AB点之间的电压，通常用U表示。3电动势：为了维持电路中的电流，就必须维持电路两端的电压。电路中的电源就是起维持电路两端电压的作用，因此，在电源内部，这种推动电荷移动的作用力称为电源力。电动势就是用来衡量这种电源力做功的能力。在电源力的作用下，将单位正电荷从电源负极移到电源正极所做的
6、功，称为电源电动势。4电阻：当电流流过导体时，导体对电流有阻碍作用，这种阻碍作用就是电阻。5电流、电压和电动势都是有方向的。（1）电流的方向：习惯上电流的方向规定为正电荷定向移动的方向；（2）电压的方向：习惯规定电场力移动电荷的方向，即高电位到低电位的方向，也就是顺电压的方向电压在降低，所以又叫电压降；（3）电动势的方向：正向是从负极指向正极，也就是从电源的低电位指向高电位，顺着电动势的方向是电位升高的方向，所以电动势又称为电压升。物理量的实际正方向6.电路中某点的电位是该点的电压，电位的数值随参考点而变，是相对值；而电路中任意两点间的电压是绝对值，与参考点位置无关。已知：E=2V,R=1问：
7、当U分别为3V和1V时，IR=?E IRRURabU解：(1)假定电路中物理量的正方向如图所示；(2)列电路方程：E IRRURabU(3)数值计算7.电阻是表示物体对电流阻碍作用大小的物理量，是客观存在的，其大小与导体的几何尺寸和材料及温度有关。在一定温度时，R=PL/S。温度升高，金属的电阻值增大。其中：R电阻P电阻率，它表示长1m,截面为1mm2导体的电阻值L导体长度S导体截面1.1.3在电路中，电阻的连接形式是多种多样的，其中最简单和最常用的是串联和并联。电阻的串联：两个或两个以上电阻依次连接，组成一条无分支电路，这样的连接方式叫做电阻的串联。就是把电路中的几个电阻一个连着一个成串地连
8、接起来。电阻串联具有以下性质：1.串联电路中流过每个电阻的电流都相等，即I=I1=I2=In2.串联电路两端的总电压等于各电阻两端的分电压之和，即U=U1+U2+Un3.串联电路的等效电阻（即总电阻）等于各串联电阻值之和，即R=R1+R2+Rn在串联电路中，各电阻上分配的电压与电阻值成正比，即阻值越大的电阻分配到的电压越高；反之电压越低。由上可知：串联电路中，电阻大的消耗的功率大；电阻小的，消耗的功率小。串联电阻的应用：（1） 用几个电阻串联以获得较大的电阻；（2） 采用几个电阻串联以构成分压器，使同一电源能供给几种不同数值的电压；（3） 当负载的额定电压低于电源电压时，可用串联电阻的方法将负
9、载接入电源；（4） 限制和调节电路中电流的大小；电阻的并联电阻的并联电路：两个或两个以上电阻接在电路中相同的两点之间，承受同一电压，这样的连接方式叫做电阻的并联。也就是将几个电阻的一端联在一起，另一端也联在一起。电阻并联具有以下性质：1.并联电路中各电阻两端的电压相等，且等于电路两端的电压，即U=U1=U2=Un（1）2.并联电路的总电流等于流过各并联电阻的电流之和，即I=I1+I2+In（2）3.并联电路的等效电阻（即总电阻）的倒数等于各并联电阻的倒数之和，即1/R=1/R1+1/R2+1/Rn（3）4若并联的几个电阻值都是R0,则式（2）和（3）变为I1=I2=In=I/nR=R0/n可见
10、，并联总电阻一定比任何一个并联电阻的阻值小。在并联电路中通过各支路的电流与支路的电阻值成反比，即阻值越大的电阻所分配到的电流越小，反之电流越大。5两个电阻并联则总电阻为：RR1R2/R1R2由上可知：并联电路消耗的总功率等于各并联电阻消耗的功率之和，即PP1P2；并联电路中，电阻大的消耗的功率小，电阻小的消耗的功率大。并联电阻的应用：(1)凡是额定工作电压相同的负载都采用并联的工作方式，这样，每个负载都是一个可独立控制的回路，任一负载的正常启动或关断都不影响其它负载的使用；(2)获得较小的电阻；(3)扩大电流表的量程；1.1.4电功、电功率和电能1.电功：电流流过负载时，负载将电能转换成其它形
11、式的能量（如：磁能、热能、机械能等），这一过程，称之为电流做功，简称电功，（电流可以使电灯发光、电熨斗发热、电动机所带机器旋转，实现了电能和光能、热能、机械能之间的转换，这说明电流做了功）用字母W表示,单位焦耳（J）。IQ/t(1)U=W/Q(2)I=U/R(3)由（1）（3）式得公式：W=UQIUt=I2Rt=U2t/R（4）其中：U加在负载上的电压；I流过负载的电流；R电阻；t时间；W电功；Q电荷；2.电功率:电流在单位时间内所做的功，称为电功率，简称功率，用字母P表示，公式：P=W/t，根据（4）式可得P=U2/R，单位瓦（W）。3.电能：反映一定功率的电器在一段时间内的用电量。由电度表
12、计数，单位为千瓦时（KWh）。一千瓦时就是常说的一度电，它表示功率为1千瓦的用电器在1小时内所消耗的电能。1度3.6106J电功表示在时间内电场力移动电荷所做的功，而电功率表示在1S时间内电场力移动电荷所做的功。前者反映做功的多少，后者反映做功的速度。电能的大小可用电度表测量。在U、I正方向选择一致的前提下，若P=UI0IRUab“吸收功率”（负载）若P=UI0时,则说明U、I的实际方向一致，此部分电路消耗电功率，为负载。(2)当计算的P0时,则说明U、I的实际方向相反，此部分电路发出电功率，为电源。所以，从P的+或-可以区分器件的性质，或是电源，或是负载。1.1.5：电功率与各参数的关系1.
13、当负载电阻一定时，由P=I2RU2/R可知，电功率与电流的平方或电压的平方成正比。2.当流过负载的电流一定时，由P=I2R可知，电功率与电阻值成正比（由于串联电路流过同一电流，则串联电阻的功率与各电阻的阻值成正比）。3.当加在负载两端的电压一定时，由P=U2/R可知，电功率与电阻值成反比（因并联电路中各电阻两端的电压相等，所以各电阻的功率与各电阻的阻值成反比）。二、基本定律2.1.电路基本定律2.1.1.欧姆定律：它是分析电路的基本定律之一。通常流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。使用于直流电路，表达式为：I=U/R.；由公式可知，当所加电压一定时，电阻愈大，则电流愈小。很显然，电阻具有对电
14、流起阻碍作用的物理性质。遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它是一个表示该段电路特性而与电压和电流无关的常数。2.1.2.焦耳楞次定律：电流通过导体发热的现象。叫做电流的热效应。实验证明：电流通过某段导体或用电器时所产生的热量与电流的平方、导体的电阻及通过的时间成正比，这一定律成为焦耳楞次定律，其数学表达式如下：Q=I2Rt，电流热效应有利有弊。利用这一现象制成许多电器，如电灯、电炉、电烙铁等。但热效应会使导线发热、电器设备温度升高等。2.2基尔霍夫定律：一个电路的各部分会有电流和电压，这些电流之间、电压之间是如何相互联系，统一在电路整体之中的呢？这就是电路的基本定律基尔霍夫定律要说明的问题。支路
15、、节点、回路、网孔、支路电流和支路电压是电路分析的对象，电路的基本定律也用它们来表示。2.2.1.基尔霍夫第1定律：又称节点电流定律，它指出在任一瞬间，流进某一节点的电流之和恒等于流出该节点的电流之和。即I进=I出。2.2.2.基尔霍夫第2定律：又称回路电压定律。它指出在任意闭合回路中，各段电路电压降的代数和恒等于零。用公式表示为U=0.对于不能用串联、并联简化的复杂直流电路，在分析和计算电路时，除了借助欧姆定律和电阻串、并联知识外，还要运用基尔霍夫定律。第二章磁路的基本概念和基本定律在很多电工设备（象变压器、电机、电磁铁等）中，不仅有电路的问题，同时还有磁路的问题，这一章，我们就学习磁的相关知识。一、磁铁及其性质：人们把物
