电工基础知识(2013高压进网版本)

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1、,同学们好！ 欢迎大家学习进网高压理论,学习本课程的方法及考试注意事项：,1. 上课听讲，用笔在书上勾画重要句段。 2. 上课认真听复习题讲解，能用笔记下复习题。 3. 下课能对照复习题有针对地看书、记重点（主要是习题中涉及的东西 ）。 4. 能较轻松地做完模拟练习题，其实考试很简单。 5. 注意答题的一些计算机操作，答题的注意事项！认真答题，注意检查！ 6.交卷要点“我要交卷退出”图标。,第一章 电工基础知识,第一章 电工基础知识,概 述,第一节 电的基本概念,第二节 直流电路,第三节 电与磁,第四节 单相交流电路,第五节 三相交流电路,概 述,本章主要介绍电常用基本物理量、直流电路、交流电

2、路、电磁感应等基本概念、定律，以及有关物理量间的相互关系，为识图、读图、分析电路、电路设计打基础。 要求： 、了解电的各主要物理量及基本公式的含义，弄清有关公式物理量以及各符号的意义和单位。 、掌握各定律的内容及有关量间的关系，逐步学会分析电路的方法。 、充分重视理论结合实际，将学到的基础理论做为实际设计、安装、维修的理论依据。,第一节 电的基本概念,一、电路的组成及状态,二、电流,三、电阻,四、电压与电位,五、电动势,一、电路的组成及状态,（一）电路的组成,下面我们先来看一下手电筒电路,一、电路的组成及状态,（一）电路的组成,电路电流经过的路径。,组成：,电源 负载 控制设备 导线,电流必须

3、在闭合回路中产生，所以一个完整的电路一定是回路。,手电筒电路,一、电路的组成及状态,（一）电路的组成,1、电源,将其他形式的能量转换成电能的装置。,E,如：火力发电机：热能 水力发电机：水能 风力发电机：风能 核动力发电机：核能 蓄电池：化学能,转换为电能,电源可通过电网络输送、传递、分配。,一、电路的组成及状态,（一）电路的组成,2、负载,将电能转换成其他形式能量的器件或设备（各种电器）。,E,如：电灯,电能转换为光能,电炉,电动机,电能转换为热能,电能转换为机械能,一、电路的组成及状态,（一）电路的组成,3、控制设备,按人们的需求安全、有效的控制电能各物理量以及用电器的使用时间。,E,如：

4、控制电灯的开关、插销等 ：,控制电动机的接触器、继电器、断路器等。,一、电路的组成及状态,（一）电路的组成,4、导线,输送分配电能的导体（常用铜、铝材料）。,E,它将电源电能输送致控制设备，再将受控制的电能输入用电器，最后再将其连接回电源而形成回路。,一、电路的组成及状态,（一）电路的组成,E,电路可分为外电路和内电路,外电路：,电源,控制设备,负载,内电路：电源内部的通道。如蓄电池两极、发电机电枢线圈内通道。,电路的分类,一、电路的组成及状态,（一）电路的组成,电路原理图,电路图是最简单明了提供电路信息的方法。 电路图主要用来详细理解设备和其组成部分的工作原理，故称电路原理图。它为接线、测试

5、、排故提供信息。,电工作业人员实际操作时离不开电路图，识图、读图是作为一名电工的基本功。,对各种不同电路的表达方式电路图,一、电路的组成及状态,（一）电路的组成,电路原理图,信息： 电路中所用元件名称、数量及参数。 E电池组，套。 HL 指示灯，12，0.1A、1只。 R电阻，60，1，1只。 K1、K2单极开关，只。,由电气符号（采用GB4728-85标准）、代号、连接线组合而成。,一、电路的组成及状态,（一）电路的组成,电路原理图,信息： 导线连接方式：除元件外，每根实线都是所需连接的导线。,由电气符号（采用GB4728-85标准）、代号、连接线组合而成。,一、电路的组成及状态,（一）电路

6、的组成,电路原理图,由电气符号（采用GB4728-85标准）、代号、连接线组合而成。,信息： 工作原理： 闭合，指示灯在额定电压下发光； 断开，闭合，指示灯与电阻串联，电阻串联降压，指示灯电压为左右，较暗。,一、电路的组成及状态,（二）电路的状态,1、通路状态,通路就是电路中开关闭合，负载中有电流流过。 在这种状态下，电源端电压与负载电流的关系可用电流的负特性确定。,通路后负载有电流流过而做功，根据负载的大小，可分为满载、轻载、过载三种情况。,一、电路的组成及状态,（二）电路的状态,1、通路状态,满载：负载在额定功率下的工作状态叫做额定工作状态或满载； 轻载：负载低于额定功率的工作状态叫做轻载

7、； 过载：负载高于额定功率的工作状态叫做过载或超载。,轻载不利于充分发挥负载的效率，过载容易使负载过线路烧毁，满载为理想工作状态。,一、电路的组成及状态,（二）电路的状态,2、断路或开路状态,断路一般为故障，开路为工作需要，电路状态一样，电源两端或电路某处断开，电路中没有电流通过。 对于电源来说，这种状态叫空载。,一、电路的组成及状态,（二）电路的状态,2、断路或开路状态,开路的特点： 电路中电流为零，电源端电压U等于电源电动势E。,电路某处断开,一、电路的组成及状态,（二）电路的状态,3、短路状态,如果外电路被阻值近似为零的导体接通，这时电源就处于短路状态。,E,一、电路的组成及状态,（二）

8、电路的状态,3、短路状态,在这种状态下，短路电流ID=E/RO非常大，由于电流未经负载直接流回电源，电源内阻RO极小，强大的短路电路极有可能烧毁电源和线路，造成重大事故，所以要严格防止，避免发生短路。,外电路被阻值近似为零的导体接通,一、电路的组成及状态,（二）电路的状态,3、短路状态,防止短路最常用的方法是在电路上安装熔断器，不论高压、低压、强电、弱电，线路都要设可靠的短路保护。,熔断器,一、电路的组成及状态,（二）电路的状态,电路的外特性,二、电流,（一）电流的形成,电流电荷有规则的定向运动形成电流。用I、i表示。,了解电流的实质，就要从物质内部结构进行分折： 任何物质都是由分子组成，分子

9、是由原子组成，而原子又是由带正电原子核和带负电的电子组成。 在常态下，原子核所带的正电荷数等于电子所带的负电荷数，物质呈中性。,在金属导体中存在较多脱离原子核吸引力的自由电子，它们相互碰撞，处于无定向无规则运动，所以也不显电性。,二、电流,（一）电流的形成,例如，13号元素铝的原子结构。电子分层排列（2，8，3）,二、电流,（一）电流的形成,电流电荷有规则的定向运动形成电流。,当人们给一定外加条件时，如导体两端加一个电场（即按上电源），则导体内自由电子受到电场力的作用，正电场吸引电子，负电场排拆电子，所以导体内自由电子就向着正电场方向移动。,电场力：带电导体的周围存在着电场，电场对处在场内的电

10、荷有力的作用。,二、电流,（一）电流的形成,电流强度： 电流的大小取决于在一定时间内通过导体横截面的电荷量的多少，在单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，表示通过该导体的电流越强，反之较弱，所以电流大小用电流强度来衡量。 为方便起见，人们把电流强度简称电流。,电流强度1秒钟内通过导体横截面的电荷量。,I：电流强度（安培） Q：电量（库仑） t：时间（秒）,二、电流,（一）电流的形成,电流密度： 在实际工作中，经常需要选择导体（线）的粗细即截面积，这就需要用到电流密度这一概念。 当电流在导体的横截面上均匀分布时，该电流与导体横截面的比值，就称为电流密度。,电流密度用字母J表示，即 。,J：电流密

11、度（A/mm2） I：电流（A） S：横截面（ mm2）,二、电流,（一）电流的形成,电流密度：,如： 横截面2.5mm2的BVR塑料多股线的电流密度可选为7A/mm2，一般情况下：2.5mm2BVR最大可通过17.5A电流，可配用3.8kW的单相用电设备。,电流密度与导体横截面不呈线性关系。因为导体的截面积选用必须考虑诸多综合因素，如环境、敷设方式、敷设长度。耐热、散热要重点考虑。 一般电流密度选择：负载电流越大，电流密度相对越小。,二、电流,（一）电流的形成,电流密度：,又如： 现需要安装一路供电线路，此线路计算总负荷电流为125A，选配电缆前应先根据实际情况确定电流密度，通常100A以上

12、电路选用电缆的电流密度，每平方毫米不大于2A，即J=2A/mm2，那么，,总之，导体安全载流量选择正确与否，直接关系到电路的安全、质量及成体，不可忽视。,可选择70mm2的电缆线。,二、电流,（二）电流的方向,不同的导电物质中，形成电流的运动电荷，可以是正电荷，也可以是负电荷。甚至两者都有。为统一起见,规定：正电荷定向移动的方向为电流方向。 按照这个规定，在电源外部，电流的方向是从电源的正极流向负极。,在金属导体中，电子运动的方向与电流方向相反。,二、电流,（二）电流的方向,电流方向的表示：,可用箭头表示： I1 I2 I,或用下标表示： Iao Ibo Ioc,在分析和计算电路时，常常要求出

13、电流方向，尤其是较复杂电路，某段电路中实际电流方向难以确定，在这种情况下，要设定参考方向，参考方向任意任意设定，当计算结果大于零时（即为正值），假设参考方向与实际电流方向相同；如果计算结果小于零时（即为负值），那么假设参考方向与实际电流方向相反。,二、电流,（二）电流的方向,电流方向的表示：,例：如图所示电路，求出Iao的大小和方向。,解： 先设定 Iao的方向，如图所示,根据基尔霍夫节点电流定律： Iao+Ibo=Ioc,Iao=Ioc-Ibo 将已知数代入 Iao=3-4=-1A 得数为负值，实际电流方向为Ioa。,二、电流,（三）电流的单位,电流的国际单位为安培，简称为安，用A表示。,常

14、用的电流单位：千安（kA）、毫安（mA）、微安（A）。,kA、A、mA、A依次为千进位，即： 1kA=103A=106mA=109A,二、电流,（四）电流的种类,电流的种类即电流的性质，通常分直流电、交流电两种。,二、电流,（四）电流的种类,1、直流电： 其大小和方向均不随时间变化而变化。 直流电可由蓄电池、直流发电机或整流电路获得。 直流电可分理想直流电和脉动直流电，用直角坐标系图形表示法可以看出：,理想直流电： 无论t在什么时间段，电流i大小幅度不变、方向不变，始终在正半周。,二、电流,（四）电流的种类,1、直流电： 其大小和方向均不随时间变化而变化。 直流电可由蓄电池、直流发电机或整流电

15、路获得。 直流电可分理想直流电和脉动直流电，用直角坐标系图形表示法可以看出：,脉动直流电： 虽方向不变，始终在正半周，但大小幅度随t的变化而不断变化，有一定的交变成分。,二、电流,（四）电流的种类,1、直流电：,应注意： 直流电在接通和断开的瞬间都有个交变（即电流变化）过程。,脉动直流电是通过整流后的直流电。 整流获得理想直流电的步骤：,二、电流,（四）电流的种类,2、交流电 ：,其大小和方向都随时间的变化而变化。 电力系统供给工矿企业的动力电都为交流电。 工矿企业、日常生活所用的交流电是按正弦规律变化的正弦交流电。 正弦交流电在直角坐标系中的波形图：,可以看出： 电流i的大小、幅度随着t的变

16、化而不断的变化，方向也随t的变化在正负半周有规律的变化。,三、电阻,电阻是反映物体对电流起阻碍作用大小的一个物理量。 电阻这一物理量可衡量物体的导电能力，物体电阻小导电能力就强，反之就弱。 电阻用字母R、r表示。 电阻的单位：欧姆，简称欧，用字母表示。 物体的电阻是客观存在的，不随电压的高低而变化。,三、电阻,实验证明： 物体的电阻跟物体长度成正比，跟物体截面积成反比，并与物体的材料（电阻率）和温度有关，可用以下公式表达,R：电阻（） ：电阻率（m） L：长度（） S：截面积（m2）,电阻率：是与物体材料性质有关的物理量，称为电阻系数或电阻率。它是指长度1米，横截面1平方毫米的某种材料的物体在2时的电阻值。单位：m。 不同的材料其电阻率也不同，下表列出几种常用金属的电阻率。,三、电阻,表1-1 常用金属材料的电阻率及电阻温度系数,三、电阻,温度系数： 表中温度系数，说明电阻率与温度有关，实验证明，物体的温度变