電工基本知識(shí)

一 .電工基礎(chǔ)知識(shí)

1.直流電路

電路

電路的定義: 就是電流通過(guò)的途徑

電路的組成: 電路由電源、負(fù)載、導(dǎo)線(xiàn)、開(kāi)關(guān)組成

內(nèi)電路: 負(fù)載、導(dǎo)線(xiàn)、開(kāi)關(guān)

外電路: 電源內(nèi)部的一段電路

負(fù)載: 所有電器

電源: 能將其它形式的能量轉(zhuǎn)換成電能的設(shè)備

基本物理量

1.2.1 電流

1.2.1.1 電流的形成: 導(dǎo)體中的自由電子在電場(chǎng)力的作用下作有規(guī)則的定

向運(yùn)動(dòng)就形成電流.

1.2.1.2 電流具備的條件: 一是有電位差,二是電路一定要閉合.

1.2.1.3 電流強(qiáng)度: 電流的大小用電流強(qiáng)度來(lái)表示,基數(shù)值等于單位時(shí)間內(nèi)

通過(guò)導(dǎo)體截面的電荷量,計(jì)算公式為 

其中Q為電荷量(庫(kù)侖); t為時(shí)間(秒/s); I為電流強(qiáng)度

1.2.1.4電流強(qiáng)度的單位是 “安”,用字母 “A”表示.

1.2.1.5直流電流(恒定電流)的大小和方向不隨時(shí)間的變化而變化,用大寫(xiě)字母 “I”表示,簡(jiǎn)稱(chēng)直流電.

1.2.2 電壓

1.2.2.1 電壓的形成: 物體帶電后具有一定的電位,在電路中任意兩點(diǎn)之間的

電位差,稱(chēng)為該兩點(diǎn)的電壓.

1.2.2.2 電壓的方向: 一是高電位指向低電位; 二是電位隨參考點(diǎn)不同而改

變.

1.2.2.3 電壓的單位是 “伏特”,用字母 “U”表示.常用單位有: 千伏(KV) 、

伏(V)、毫伏(mV) 、微伏(uV)

1KV = 103V 1V = 103 mV 1mV = 103 uV

1.2.3 電動(dòng)勢(shì)

1.2.3.1 電動(dòng)勢(shì)的定義: 一個(gè)電源能夠使電流持續(xù)不斷沿電路流動(dòng),就是因?yàn)?/p>

它能使電路兩端維持一定的

電位差.這種電路兩端產(chǎn)生和維持電位差的能力就叫電源電動(dòng)勢(shì).

1.2.3.2 電動(dòng)勢(shì)的單位是 “伏”,用字母 “E”表示.計(jì)算公式為  

       (該公式表明電源將其它形式的能轉(zhuǎn)化成電能的能力)其中A為外力

所作的功,Q為電荷量,E為電動(dòng)勢(shì).

1.2.3.3 電源內(nèi)電動(dòng)勢(shì)的方向: 由低電位移向高電位

1.2.4 電阻

1.2.4.1 電阻的定義: 自由電子在物體中移動(dòng)受到其它電子的阻礙,對(duì)于這種

導(dǎo)電所表現(xiàn)的能力就叫電阻.

1.2.4.2 電阻的單位是 “歐姆”,用字母 “R”表示.

1.2.4.3 電阻的計(jì)算方式為:   

其中l(wèi)為導(dǎo)體長(zhǎng)度,s為截面積,ρ為材料電阻率

銅ρ=0.017鋁ρ=0.028

歐姆定律

1.3.1 歐姆定律是表示電壓、電流、電阻三者關(guān)系的基本定律.

1.3.2 部分電路歐姆定律: 電路中通過(guò)電阻的電流，與電阻兩端所加的電壓

成正比,與電阻成反比,稱(chēng)為部分歐姆定律.計(jì)算公式為    

   U = IR

1.3.3全電路歐姆定律: 在閉合電路中(包括電源),電路中的電流與電源的電動(dòng)勢(shì)成正比,與電路中負(fù)載電阻及電源內(nèi)阻之和成反比,稱(chēng)全電路歐姆定律.計(jì)算公式為  

其中R為外電阻,r0為內(nèi)電阻,E為電動(dòng)勢(shì)

電路的連接(串連、并連、混連)

1.4.1串聯(lián)電路

1.4.1.1電阻串聯(lián)將電阻首尾依次相連,但電流只有一條通路的連接方法.

1.4.1.2電路串聯(lián)的特點(diǎn)為電流與總電流相等,即I = I1 = I2 = I3…

總電壓等于各電阻上電壓之和,即 U = U1 + U2 + U3…

總電阻等于負(fù)載電阻之和,即 R = R1 + R2 + R3…

各電阻上電壓降之比等于其電阻比,即 , , …

1.4.1.3電源串聯(lián): 將前一個(gè)電源的負(fù)極和后一個(gè)電源的正極依次連接起來(lái).

特點(diǎn): 可以獲得較大的電壓與電源.計(jì)算公式為

E = E1 + E2 + E3 +…+ En

r0 = r01 + r02 + r03 +…+ r0n

1.4.2并聯(lián)電路

1.4.2.1電阻的并聯(lián): 將電路中若干個(gè)電阻并列連接起來(lái)的接法,稱(chēng)為電阻并聯(lián).

1.4.2.2并聯(lián)電路的特點(diǎn): 各電阻兩端的電壓均相等,即U1 = U2 = U3 = … = Un; 電路的總電流等于電路中各支路電流之總和,即I = I1 + I2 + I3 + … + In; 電路總電阻R的倒數(shù)等于各支路電阻倒數(shù)之和,即 .并聯(lián)負(fù)載愈多,總電阻愈小,供應(yīng)電流愈大,負(fù)荷愈重.

1.4.2.3通過(guò)各支路的電流與各自電阻成反比,即 

1.4.2.4電源的并聯(lián)：把所有電源的正極連接起來(lái)作為電源的正極，把所有電源的負(fù)極連接起來(lái)作為電源的負(fù)極，然后接到電路中，稱(chēng)為電源并聯(lián)．

1.4.2.5并聯(lián)電源的條件：一是電源的電勢(shì)相等；二是每個(gè)電源的內(nèi)電阻相同．

1.4.2.6并聯(lián)電源的特點(diǎn)：能獲得較大的電流，即外電路的電流等于流過(guò)各電源的電流之和．

1.4.3混聯(lián)電路

1.4.3.1定義: 電路中即有元件的串聯(lián)又有元件的并聯(lián)稱(chēng)為混聯(lián)電路

1.4.3.2混聯(lián)電路的計(jì)算: 先求出各元件串聯(lián)和并聯(lián)的電阻值,再計(jì)算電路的點(diǎn)電阻值;由電路總電阻值和電路的端電壓,根據(jù)歐姆定律計(jì)算出電路的總電流;根據(jù)元件串聯(lián)的分壓關(guān)系和元件并聯(lián)的分流關(guān)系,逐步推算出各部分的電流和電壓.

電功和電功率

電功

電流所作的功叫做電功,用符號(hào) “A”表示.電功的大小與電路中的電流、電壓及通電時(shí)間成正比,計(jì)算公式為 A = UIT =I2RT

電功及電能量的單位名稱(chēng)是焦耳,用符號(hào) “J”表示;也稱(chēng)千瓦/時(shí),用符號(hào) “KWH”表示. 1KWH=3.6MJ

電功率

電流在單位時(shí)間內(nèi)所作的功叫電功率,用符號(hào) “P”表示.計(jì)算公式為  

電功率單位名稱(chēng)為 “瓦”或 “千瓦”,用符號(hào) “W”或 “KW”表示;也可稱(chēng) “馬力.

1馬力=736W 1KW = 1.36馬力

電流的熱效應(yīng)、短路

電流的熱效應(yīng)

定義: 電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí),由于自由電子的碰撞,電能不斷的轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?這種電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)會(huì)發(fā)生熱的現(xiàn)象,稱(chēng)為電流的熱效應(yīng).

電與熱的轉(zhuǎn)化關(guān)系其計(jì)算公式為  

其中Q為導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量,W為消耗的電能.

短路

定義: 電源通向負(fù)載的兩根導(dǎo)線(xiàn),不以過(guò)負(fù)載而相互直接接通.該現(xiàn)象稱(chēng)之為短路.

短路分析: 電阻(R) 變小,電流(I)加大,用公式表示為  

短路的危害: 溫度升高,燒毀設(shè)備,發(fā)生火災(zāi);產(chǎn)生很大的動(dòng)力,燒毀電源,電網(wǎng)破裂.

保護(hù)措施: 安裝自動(dòng)開(kāi)關(guān);安裝熔斷器.

2.交流電路;

單相交流電路

定義: 所謂交流電即指其電動(dòng)勢(shì)、電壓及電流的大小和方向都隨時(shí)間按一定規(guī)律作周期性的變化,又叫正磁交流電.

單相交流電的產(chǎn)生: 線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)方向切割磁力線(xiàn),產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).

單相交流發(fā)電機(jī): 只有一個(gè)線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn),電路里只能產(chǎn)生一個(gè)交變電動(dòng)勢(shì),叫單相交流發(fā)電機(jī).由單相交流發(fā)電機(jī)發(fā)出的電簡(jiǎn)稱(chēng)為單相交流電.

交流電與直流電的比較: 輸送方便、使用安全，價(jià)格便宜。

交流電的基本物理量

瞬時(shí)值與大值

電動(dòng)勢(shì)、電流、電壓每瞬時(shí)的值稱(chēng)為瞬時(shí)值.符號(hào)分別是: 電動(dòng)勢(shì) “E”,電壓 “U”,電流 “I”.

瞬時(shí)值中大值,叫做交流電動(dòng)大值.也叫振幅.符號(hào)分別是: Em, Im, Um.

周期、頻率和角頻率

周期: 交流電每交變一次(或一周)所需時(shí)間.用符號(hào) “T”表示;單位為 “秒”,用字母 “s”表示

3.電磁和電磁感應(yīng);

磁的基本知識(shí)

任一磁鐵均有兩個(gè)磁極,即N極(北極)和S極(南極).同性磁極相斥,異性磁極相吸.

磁場(chǎng): 受到磁性影響的區(qū)域,顯示出穿越區(qū)域的電荷或置于該區(qū)域中的磁極會(huì)受到機(jī)械力的作用;也可稱(chēng)磁鐵能吸鐵的空間,稱(chēng)為磁場(chǎng).

磁材料: 硬磁材料—磁鐵;軟磁材料—電機(jī)和電磁鐵的鐵芯.

電流的磁效應(yīng)

定義: 載流導(dǎo)體周?chē)嬖谥艌?chǎng),即電流產(chǎn)生磁場(chǎng)(電能生磁)稱(chēng)電流的磁效應(yīng).

磁效應(yīng)的作用: 能夠容易的控制磁場(chǎng)的產(chǎn)生和消失,電動(dòng)機(jī)和測(cè)量磁電式儀表的工作原理就是磁效應(yīng)的作用.

通電導(dǎo)線(xiàn)(或線(xiàn)圈)周?chē)艌?chǎng)(磁力線(xiàn))的方向判別,可用右手定則來(lái)判斷:

通電直導(dǎo)線(xiàn)磁場(chǎng)方向的判斷方法: 用右手握住導(dǎo)線(xiàn),大拇指指向電流方向,則其余四指所指的方向就是磁場(chǎng)的方向.

線(xiàn)圈磁場(chǎng)方向的判斷方法: 將右手大拇指伸直,其余四指沿著電流方向圍繞線(xiàn)圈,則大拇指所指的方向就是磁場(chǎng)方向.

通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受力的方向,用電動(dòng)機(jī)左手定則確定: 伸出左手使掌心迎著磁力線(xiàn),即磁力線(xiàn)透直穿過(guò)掌心,伸直的四指與導(dǎo)線(xiàn)中的電流方向一致,則與四指成直角的大拇指所指方向就是導(dǎo)線(xiàn)受力的方向.

電磁感應(yīng)

感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生: 當(dāng)導(dǎo)體與磁線(xiàn)之間有相對(duì)切割運(yùn)動(dòng)時(shí),這個(gè)導(dǎo)體就有電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生.

磁場(chǎng)的磁通變化時(shí),回路中就有電勢(shì)產(chǎn)生,以上現(xiàn)象稱(chēng)為電磁感應(yīng)現(xiàn)象.由電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流.

自感: 由于線(xiàn)圈(或回路)本身電流的變化而引起線(xiàn)圈(回路)內(nèi)產(chǎn)生電磁感應(yīng)的現(xiàn)象,叫自感現(xiàn)象.由自感現(xiàn)象而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫做自感電動(dòng)勢(shì).

互感: 在同一導(dǎo)體內(nèi)設(shè)有兩組線(xiàn)圈,電流通過(guò)一組線(xiàn)圈時(shí),線(xiàn)圈內(nèi)產(chǎn)生

磁通并穿越線(xiàn)圈,而另一組則能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).這種現(xiàn)象叫做互感

二 常用電工儀表和測(cè)試的認(rèn)識(shí)及應(yīng)用

1.電工儀表的基本原理

磁電式儀表工作原理為：可動(dòng)線(xiàn)圈通電時(shí)，線(xiàn)圈和磁鐵的磁場(chǎng)磁場(chǎng)相互作用的結(jié)果產(chǎn)生電磁力，從而形成轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，使指針偏轉(zhuǎn)．

電磁式儀表分為吸引型和排斥型兩種.

吸引型電磁式儀表工作原理：線(xiàn)圈通電后,鐵片被磁化,無(wú)論在那種情況下都能使時(shí)鐘順時(shí)方向轉(zhuǎn)動(dòng).

排斥型電磁式儀表工作原理：線(xiàn)圈通電后,動(dòng)定鐵片被磁化, 動(dòng)定鐵片的同極相對(duì),互相排斥,使動(dòng)鐵片轉(zhuǎn)動(dòng).

電動(dòng)式儀表工作原理為：固定線(xiàn)圈產(chǎn)生磁場(chǎng),可動(dòng)線(xiàn)圈有電流通過(guò)時(shí)受到安培力作用,使指針順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).

2.常用的測(cè)量?jī)x表

電工測(cè)量項(xiàng)目：電流、電壓、電阻、電功率、電能、頻率、功率因素等.

電流表和電壓表

電流測(cè)量

互感器的選用：

1)選用穿互感器的匝數(shù)必須滿(mǎn)足母線(xiàn)電流,小于允許電流;

2)購(gòu)買(mǎi)配套儀表:例如選用1匝150/5,則選用150/5儀表

電壓測(cè)量

電功率測(cè)量

功率表的選用

單相功率及三相功率測(cè)量接線(xiàn)