电工基础知识201610071

《电工基础知识201610071》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电工基础知识201610071（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、电工基础知识,一 电路和电路图 电路 就是电流的通路，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。 电路图 设备或元件用国家统一规定的符号表示的电路 电路组成：一般由电源（水力、火力、核能、太阳能、风等）、负载（各种用电器、如：灯具、电机等）、开关（各种开关、如：家用的、动力用的）、连接导线（导线、电缆、扁铜等）四个基本部分组成,二 电路通常有三种状态： 通路 电路构成闭合回路，有电流通过。（正常工作状态） 开路 电路断开，电路中无电流通过。开路也称断路（正常、非正常） 短路 电源未经负载而直接由导体构成闭合回路。（非正常 是严重故障，不永许）,三 电路中的几个物理量 1电流 电

2、荷有规则的定向移动 用字母 I表示 单位有 1kA 1A（安培） 1mA 1uA 电流大小可用电流表（安培表）测量。测量时与被测对象成串联关系。电流的方向：正电荷移动方向， （电流密度） 在实际工作中，有时要选择导线的粗细（横截面），这就涉及电流密度这一概念，电流密度：是指当电流在导体的截面均匀分布时，该电流与导体横截面积的比值。用字母J表示，其数学表达式为：J=I/S,I单位为A,S的单位m,J单位A/ m 选择合适的导线横截面积就是使导线的电流密度在永许的范围内，保证用电量和用电安全。导线允许的电流密度随导体横截面的不同而不同，如：1m,2.5m铜导线的J取6 A/ m而120m铜导线J取

3、2.3A/ m.当导线中通过的电流超过永许值时，导线将过热，甚至着火发生事故。 2电压（电位差、电压降、端电压）是衡量电场力做功本领大小的物流量。用字母 U表示 单位有1kV 1V（伏特） 1mV 1uV 电压大小可用电压表（伏特表）测量。测量时与被测对象成并联关系。方向，对负载来说，规定电流流进端为电压的正端，电流流出端为电压负端，电压方向由正指向负。测量时与被测对象成并联关系,3电动势 是衡量电源将非电能转换成电能本领的物理量。用字母E表示 既有方向又有大小 内部由负极指向正极。 4电位 是指电路中的某点与参考点之间的电压。电位具有相对性，电位差具有决对性。 5电阻 导体对电流的阻碍作用称

4、电阻。导体电阻是客观存在的，用字母R表示单位有1M 1k 1（欧姆）电阻可用电阻计（欧姆表）测量 。 测量时要注意： 1 切断电路上的电源 2 使被测电阻的一端断开 3 避免人体电阻量入,四 欧姆定律 欧姆定律（简单电路的计算） 部分电路欧姆定律：在不包含电源的电路，流过导体的电流与这段导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。 （同一对象而言） 全电路欧姆定律：在全电路中电流强度与电源的电动势成正比，与整个电路的内、外电阻之和成反比。,E=IR+Ir=U外+U内 电源的电动势在数值上等于电路中内外电路电压降之和。 U外=E-U内=E-Ir 上式表明，当电源具有一定内阻时，端电压U外总是小于电

5、源电动势E。 当电源电动势和内阻一定时，端电压随输出电流的增大而下降。这个关系称为电源外特性。关系曲线称外特性曲线。 通常把通过大电流的负载成为大负载，通过小电流的负载称小负载。 现象举例：如电炉使用时灯光变暗 电路的三种状态 1断路：U外=E 2通路：,U外=E-U内=E-IrE 3短路：U外=0,五 电阻的串联、并联及其应用 （一）电阻的串联电路 把两个或两个以上的电阻首尾相连，组成一条无分支电路，这样的连接方式叫做电阻的串联。 串联电路的性质 1串联电路中流过每个电阻的电流都相等。即 I=I1=I2=In 2串联电路两端的总电压等于各电阻两端的分电压之和。 U=U1+U2+Un 3串联电

6、路的等效电阻（总电阻）等于各串联电阻值之和 R=R1+R2+Rn,上式表明：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大，反之电压越小，这是串联电路性质的重要推论，应用很广。 在实际工作中，串联电路有如下应用； 1用几个电阻串联可以获得较大的电阻 2采用几个电阻串联构成分压器，是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，可以用串联的方法将负载接入电源 4限制和调节电路中的电流的大小（伏安法测电阻的滑动变阻器） 5扩大电压表的量程,根据欧姆定律及串联性质可得,（二）电阻的并联电路 两个或两个以上的电阻接在电路中相同的两点之间，承受同一

7、电压，这样的连接方式叫做电阻的并联,电阻并联的性质： 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 2并联电路的总电流等于流过各电阻的电流之和。 I=I1+I2+In 3并联电路的等效电阻（总电阻）的倒数等于各并联电阻的倒数之和。,如分电阻都相等等于R0则： R=R0/n 可见，总电阻一定比任何一个并联电阻的阻值小 另外，根据并联电路电压相等的性质可得：,上式表明：在并联电路中，通过各电阻的电流与支路的阻值成反比。即阻值越大的电阻所分配到的电流越小，反之电流越大。这是并联电路性质的重要推论，应用较广。 并联电路有分流作用，分流公式：,在实际工作中，电阻并联的

8、应用： 1凡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他负载的使用。如工厂中的电动机，电炉以及各种照明灯具，家用电器均是并联工作的。 2获得较小的电阻。 3扩大电流表的量程。,(三)电阻的混联电路 既有电阻串联又有电阻并联的电路叫电阻的混联,六 基尔霍夫定律（复杂电路的计算） 简单电路：能运用欧姆定律及电阻串、并联进行简化、计算的电路。 复杂电路：不能用电阻串、并联简化的电路。 基尔霍夫第一定律有称节点电流定律：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。 I进=I出 基尔霍夫第二定律：在任一闭合回路中

9、，各段电路电压的代数和恒等于零。 U=0,七 电功与电功率 （一）电功 电流流过负载时，负载将电能转换成其他形式的能量（热能、光能、机械能等）这一过程，称为电流做功，简称电功。 W=IUt=I2Rt=U2t/R 单位、焦耳（J） （二）电功率 电流在单位时间内所做的功，称为电功率，简称功率. P =W/t 单位：瓦（W） 在实际工作中，电气设备的用电量的常用单位是千瓦时(KW*h)。一千瓦时就是常说的一度电。它表示功率为一千瓦的用电器在一小时内所消耗的电能。电能的大小可用电度表测量。 （三）焦耳楞次定律 电流通过导体是导体发热的现象，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

10、所产生的热量与电流的平方、导体电阻及通电时间成正比，这一规律称为焦耳楞次定律。 Q =I2Rt,(四)负载的额定值 为了保证电器元件和设备能长期安全工作，通常规定了一个最高工作温度。工作温度取决于热量，而热量又由电流、电压或功率决定。所以把电器元件和设备安全工作时所允许的最大电流、电压和功率分别叫额定电流、额定电压、额定功率。（如灯泡、电阻、电动机名牌等）。设备在额定电压时，才能正常工作，是额定功率，才能安全可靠、经济合理运行。高出额定值会影响寿命甚至烧坏电器，低于额定值电器会不能正常工作。（如灯泡，电动机等） 电器元件和设备在额定功率下的工作状态叫做额定工作状态，也称满载。 低于额定功率的工

11、作状态叫轻载 高于额定功率的工作状态叫过载或超载。电器在过载状态运行很容易被烧坏，一般不允许过载。预防过载的保护器件有熔断器、热继电器等。,八 正弦交流电 （一）基本概念及表示方法 交流电在日常的生活和生产中应用非常广泛，即使是在某些需要直流电的场合，也往往是将交流电通过整流设备变换为直流电。大多数的电气设备，如电动机。照明器具、家用电器都使用交流电。 直流电是方向不随时间变化，如图a b 交流电的方向随时间变化而变化，正弦交流电是按正弦规律变化的。如图：c d 我们生活和工作应用的大多数是正弦交流电，我们平时说的交流电就是正弦交流电，正弦交流电是由交流发电机产生的，它是按正弦规律变化的电量。

12、,表征正弦交流电的物理量： 1最大值与有效值 最大值（又称峰值、振幅） 正弦交流电在一个周期内所能达到的最大瞬时值。用Em,Um,Im表示 有效值 为了研究方便，有效值是这样规定的：是交流电和直流电加在同样的电阻上，如果在相同的时间内热量相等，就把这一直流电的大小叫做相应交流电的有效值。用E, U, I表示 2 周期与频率 周期 交流电每重复变化一次所需要的时间。用T表示, 频率 交流电在一秒内重复的次数。用f表示 我国用的工频电是50HZ 3 相位与相位差（略） 正弦 交流电的最大值反映了正弦量的变化范围，频率反映正弦量变化的快慢，相位反映了正弦量的起始状态，知道了这三个量就可以唯一确定一个

13、交流电，写出其瞬时表达式，因此称其为三要素（最大值、角频率、初相位）,正弦交流电的三种表示法 1 解析法e=Emsin(wt+a) u=Umsin(wt+a) i=Imsin(wt+a),2波形图,3 矢量图表示法,(二)单相交流电 交流电路 由负载和交流电源组成的电路称交流电路。若电源中只有一个交变电动势，称为单相交流电路。 1 纯电阻电路 由白炽灯、电烙铁、电阻器组成的交流电路都可以近似看成纯电阻电路，影响电流大小的主要因素是电阻。（明用电路负载） 电阻是耗能元件，由于瞬时功率时刻变化，不便计算，通常用电阻在交流电一个周期内消耗的功率的平均值来表示功率的大小，叫做平均功率，又称有功功率，用

14、P表示，单位是瓦特。,2 电感与纯电感电路 由电阻很小的电感线圈组成的交流电路，可近似看成纯电感电路。（电动机负载）,3 电容与纯电容电路 由介质损耗很小，绝缘电阻很大的电容器组成的交流电路，可近似看成纯电容电路。,4 电阻与电感的串联的电路（R-L串联电路） 在含有线圈的交流电路中，当线圈的电阻不能忽略时，就构成了电阻R和电感L串联的交流电路（生活与工作中大多是属这种电路,日光灯电路） 5电阻与电感串联后与电容并联（供电系统，提高功率因数）,功率与功率因数 视在功率 电源提供的总功率，即 电路两端的电压与电流有效值的乘积。用S表示 S=UI表示交流电路的容量大小。单位为伏安（VA） 有功功率

15、 用电器对外输出功率，用P表示 无功功率 电感与电容瞬时功率的最大值：用Q表示 ，“无功”的含义是交换而不是消耗，它是相对“有功”而言的，决不能理解为“无用”。事实上无功功率在生产实践中占很重要地位。具有电感性质的变压器、电动机等设备都是靠电磁转换工作的。,提高功率因数的两种方法 1提高自然功率因数，主要是指合理选用电动机，即不要用大容量的电动机来带动小功率负载（俗称大马拉小车）。另外，尽量不让电动机空转。 2 并联补赏法 在感性电路两端并联适当的电容。,（三）三相交流电 一）三相交流电产生及优点 目前应用最为广泛的是三相制电路，其电动势是由三相发电机产生。它有如下优点； 1三相发电机比尺寸相

16、同的单项发电机输出的功率大。 2三相发电机使用、维护均比较方便，运转时比单项发电机的震动小（如拖拉机和汽车） 3在同样条件下输送电能三相比单相可节约25左右的材料 所以自从1888年世界首次出现三相制电路以来，其一直广泛的应用于电力系统。,二）三相四线制（三相电源连接方式） 发电机的三个末端连接在一起，成一个公共端点称中性点，用符号“N”表示，从中性点引出的输电线称为中性线，简称中线。中线通常与大地相接，把接地的中性点称为零点，而把接地的中性线叫零线。 从三个线圈始端引出的输电线叫做端线或相线，俗称火线 三相四线制可以输出两种电压， 一种是端线与端线之间的电压，叫线电压。 另一种是端线与中线之间的电压，叫相电压。 线电压和相电压关系（380V 220V） 我们明用电采用三相四线制供电,三）三相负载的连接方式 接在三相电源上的负载统称为三相负载。 通常把各相负载相同的三相负载叫做对称三相负载，如：三相电动机、大功率三相电炉等。 如果各项负载不同就叫做