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1、电工基础培训,认识电学常用名词、物理量及单位,第一章,1、电路,由电源、导线、控制器、负载组成的闭合回路,实际电路,电路模型,2、电源,其它形式的能量转换为电能的装置称为电源。 如电池就是把化学能转换为电能,3、电源力或电场力,电源是电路中的能量来源,电源都有推动电荷做定向移动的能力,把这种力叫电源力或电场力,4、电流,电荷的定向移动形成电流,规定正电荷的移动方 向为电流的正方向,电流的大小 在单位时间内通过导体横截面的电量 ,称为电流强度,也就是电流的大小 电流的符号表示是:I 如:1S内通过导体横截面的电量(Q)是1C(库仑) 则表示电流强度为1A(安培) 简称“安” 电流的单位有:A、m
2、A、A,I,=,Q,t,公式:,在实际应用中感到这些 基本单位太大或太小时,可以加上表1-4中的国际单位制的词头,可以扩、缩单位。,例如 :,5、电位、电压、电动势,电源有正、负极,电场力把电荷从正极(高电位)搬运到负极(低电位),所做的功,称为电源的电动势,单位是伏(V),符号是E,+,-,高电位,低电位,电路中,电场力把电荷从某点搬运到参考点(一般是负极,也称零电位点),所做的功,称为该点的电位,单位是伏(V),符号是U加下标,如Ua,Ua,Ub,零电位,R1,R2,a 、b两点间的电位差,就称为这两点间的电压,单位也是V,符号是U,U = Ua - Ub,5、电阻,电阻是电荷在物体中运动
3、所受到的阻力,是物质本身具有的导特性,一般可分为绝缘体、导体、半导体三类。单位是欧姆()符号是R,公式:,R,=,L,S,一般情况下,金金属导体的电阻随温度的升高而增大, 表示电阻率 L 表示导体长度 S 表示导体横截面积,6、欧姆定律,表达了电流、电压、电阻三者之间的关系。,公式:,I,=,U,R,上式是部分电路欧姆定律的表达式,还有一种是全电路欧姆定律的表达式。,公式:,I,=,E,R+r0,用于分析包含电源的全电路,其中,r0 表示电源内阻,用于分析不包含电源的部分电路,7、电路的联结,串联电路:,把两个以上的电阻首尾相连接成一串,中间没有分支,称为电阻的串联电路。,特点:I=I1=I2
4、 R=R1+R2 U=U1+U2,I,I1,I2,并联电路:,把两个以上的电阻头接头尾接尾并列相连,称为电阻的并联电路。,特点:I=I1+I2 U=U1=U2,混联电路:,包含了串联和并联两种联接方式的电路。,R1,R2,R3,计算:u=10V R1=R2=R3=R4=R5=8欧 求流过R4的电流?,R1,R2,R3,R4,R5,U,1、电池可以串联或并联使用吗?,2、你能说上一两样串联电路或并联电路吗?,8、电路的三种状态,通路,断路,短路,9、电功、电功率,电功: 电流在某段电路上所做的功。等于这段电路两端的电压、通过电流与通过的时间的乘积。电功用字母W表示,W-电功,公式: W=UIt,
5、U-电压,t-时间,功的国际单位是J(焦耳) 另外还有:瓦*秒,千瓦*时(kw.h),1千瓦时=3.61000000焦耳,注:1千瓦时就是我们所说的1度,电功率: 单位时间内电流所做的功叫电功率。用字母P表示,公式: P=W/t=UIt/t=UI,功率的单位有焦耳/秒,瓦特、千瓦、马力,注:1马力(HP)=736瓦,通常电器的容量就是指电器的额定功率。 如220V,100W的灯泡。,三相正弦交流电、电磁感应,第二章,正弦交流电,交流电是指电流或电压的大小和方向随时间 作周期性变化。我们平时用的交流电随时间 按正弦规律变化的,所以叫正弦交流电。,正弦交流电的电流一般表达式:,i-电流瞬时值 Im
6、-最大值,-角频率 t-时间,-初相角,频率和周期,正弦量变化一次所需要的时间(秒)称为周期(T)。每秒内变化的次数称为频率( ),单位是赫兹(Hz)。,瞬时值、幅值、有效值,正弦量在任一瞬间的值称为瞬时值,用小写字母表示,如 i、u、e 等。,瞬时值中的最大的值称为幅值或最大值,用带下标m的大写字母表示,如Im、Um、Em等。,在工程应用中常用有效值表示交流电的幅度。一般所讲的 正弦交流电的大小,如交流电压380V或220V,指的都是有效值。,有效值是用电流的热效应来规定的。设一交流电流和一直流电流I 流过相同的电阻R,如果在交流电的一个周期内交流电和直流电产生的热量相等,则交流电流的有效值
7、就等于这个直流电的电流I。,正弦电流的有效值:,正弦电压和电动势的有效值:,有效值都用大写字母表示!,初相位,相位: 表示正弦量的变化进程,也称相位角。,初相位 t =0时的相位。,相位差,两个同频率的正弦量的相位之差或初相位之差称为相位差。,正弦交流电路中电压和电流的频率是相同的,但初相不一定相同,设电路中电压和电流为:,0,e,60o,三相正弦交流电,三相正弦交流电相位上彼此相差,1200,有功功率:,无功功率:,视在功率:,在三相负载对称的条件下:,三相功率,功率三角:,S2,Q2,P2,+,=,功率因数,在交流电路中,相电压与相电流相位差的余弦,叫功率因数 用cos表示,功率因数在数值
8、上是有功率与视在功率的比值。,功率因数的值在0-1之间,功率因数低则表示电力的利用率低。例如:一台电力变压器容量是1000KW,当功率因数是1时,可以送出1000KW的有功功率,当功率因数是0.7时,只能送出700KW的有功功率。 一般是由于用电系统中感性负载的存在所造成的。 提高功率因数的方法是在供电系统中并联电容组。,cos =P/S,感性负载: 含有电感分量的负载, 感性负载的电流相位滞后于电压相位 容性制裁: 含有电容分量的负, 容性负载的电流相相位超前于电压相位,电磁感应,1、磁场,(1)磁极:磁体上有两个磁性最强的端部,称为磁极,N(北极),S(南极) (2)磁力线:为了形象描述磁
9、场的强弱和方向,科学家虚构出一组曲线,叫磁 力线。 (3)磁力线的方向:在磁体外面,从N极指向S极,在磁体内部从S极指向N极 (4)电流产生磁场 电流越大,磁场越强,电流和磁场的方向用右手螺旋定则来确定。 右手螺旋定则:右手握拳,拇指伸直,四指表示弯曲量的方向,而拇指表示 直线量的方向。,2、电磁力,一根通电导体放在磁场中,会受到力的作用而移动,这种力叫电磁力。电磁力的方向可以用左手定则来确定。 左手定则:左手伸开,四指并拢,拇指与四指垂直,并在同一平面,掌心迎向磁力线,四指指向电流方向,则拇指表示电磁力方向。,3、电磁感应 (1)一根导体在磁场中,切割磁力线,导体中会产生感生电动势,电动势的
10、正方向,可以用右手定则来确定。 右手定则:右手伸开,四指并拢,拇指与四指垂直,燕在同一平面,掌心迎向磁力线,拇指指向导体运动方向,四指表示感生电动势方向,指端为“+”极。,(2)自感现象 通电线圈,当线圈中的电流变化时,线圈本身就产生了感应电动势,这个电动势总是阻碍线圈中电流的变化。这种由于线圈本身电流发生变化而产生电磁感应的现象叫自感现象,简称自感。在自感现象中产生的感应电动势,叫自感电动势。,自感的应用与危害: 应用:日光灯的镇流器。 危害:切断电闸产生的电弧 。,(3)互感现象 两个靠近的线圈,一个线圈通电,它产生的磁场成为另一个线圈中的磁场,如通电线圈中的磁场发生变化,不通电的线圈中的
11、磁场随之变化,这时,不通电线圈中也会产生感生电动势,这个现象叫做互感。,互感现象应用: 电力变压器、电流互感器、电压互感器、中周变压器 电源变压器。,变压器的一次侧与二次侧电压与电流的关系:,小常识,电流互感器,电压互感器,三相异步电动机原理及控制,第三章,电动机的分类:,异步电动机的优点,构造简单、价格便宜、工作可靠、使用维护方便 在全国电动机总容量中有85以上是三相异步电动机。,三相异步电动机的构造,笼型电机的各部件,铁心:由内周有槽的0.5mm厚硅钢片叠成。磁路的一部分,机座:铸铁或钢板焊接,支撑铁心和固定电机,硅钢片,装有三相绕组的定子,1、定子,定子绕组,接线盒,定子三相绕组的联接方
12、法。通常,Y 联结, 联结,2、转子,转子: 在旋转磁场作用下,产生感应电动势或电流,产生旋转力矩,转轴 转子铁心 转子绕组,0.5mm的硅钢片叠压,笼型转子,(2) 绕线式转子,同定子绕组一样,也分为三相,并且接成星形。,三相转子绕组通常连接成星形,即三个末端连在一起,三个首端分别与转轴上的三个滑环(滑环与轴绝缘且滑环间相互绝缘)相连,通过滑环和电刷接到外部的变阻器上,以便改善电机的起动和调速性能。,绕线式转子绕组与外接变阻器的连接,三相异步电动机工作原理,旋转磁场的产生,规定,()电流出,()电流入,三相对称交流绕组通入三相对称交流电流时,将在电机气隙空间产生旋转磁场;(动画1,动画2),
13、三相电流合成磁场 的分布情况,合成磁场方向向下,合成磁场旋转60,合成磁场旋转90,o,分析可知:三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场 即:一个电流周期,旋转磁场在空间转过360,取决于三相电流的相序,旋转磁场的旋转方向,结论: 任意调换两根 电源进线,则旋转 磁场反转。,任意调换两根电源进线,若定子每相绕组由两个线圈串联 ,绕组的始端 之间互差60,将形成两对磁极的旋转磁场。,旋转磁场的极对数P,极对数,小常识,P=1,表示二极电机,P=2,表示四极电机,旋转磁场转速n1与极对数 p 的关系,电动机转子转动方向与磁场旋转的方向是一致的,旋转磁场的同步转速和电动机转子转速会有一定停滞。根据转子
14、转速 n 与旋转磁场的转速n1之间的关系,可分为,=,例如:380/220V、Y/ 是指线电压为 380V 时 采用 Y联结;线电压为 220V 时采用 联结。,电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电压值。,电动机在额定运行时定子绕组的线电流值。,例如: Y / 6.73 / 11.64 A 表示星形联结下电机的线电流为 6.73A;三角形联结下线电流为 11.64A。两种接法下相电流均为 6.73A。,电动机的Y/联结,异步电动机的运行与控制,起动问题:起动电流大,起动转矩小。 一般中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的4 7 倍; 电动机的起动转矩为额定转矩的(1.02.2)倍。,直接起动:
15、,后果:,起动方法,直接起动 7.5千瓦以下的异步电动机一般都采用直接起动。,(适用于笼型电动机),降压起动,Y 换接起动,降压起动时的电流 为直接起动时的,注: 仅适用于正常运行为三角形联结的电机。,三相异步电动机的正、反转,方法:任意调换电源的两根进线,电动机反转。,电动机 正转,电动机 反转,继电控制电路,重点,系统组成:,主电路:由电动机、(接通、断开、控制电动机的) 接触器主触点等电器元件组成。(电流大),控制电路:由接触器线圈、继电器等电器元件组成(电流小),任务:根据给定的指令,依照自动控制系统的规律和具体 的工艺要求对主电路进行控制。,常用控制电器,1、刀闸开关,控制对象: 3
16、80V,5.5kW 以下小电机,考虑到电机较大的起动电流,刀闸的额定电流值应如下选择: (3-5)倍异步电机额定电流,2、组合开关,又称转换开关,是一种转动式的闸刀开关,作用:用作电源引入开关,控制对象:380V、5.5kW 以下小电机,电路符号:,短片,3、按钮,(b) 结构,按钮常用于接通和断开控制电路。,按钮开关的外形和符号,(a) 外形图,动画,4、熔断器,符号:,熔断器额定电流IF的选择:,(1) 电灯、电炉等电阻性负载,IF IL,(3) 频繁起动的电机,(2) 单台电机,用于低压线路中的短路保护。,用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。,(a) 外形,(b) 结构,5、交流接触器,动作过程,线圈通电,交流接触器,动画,交流接触器,构成:主要由电磁铁和触