电工培训基础知识课件讲义.ppt

1、2023-5-11第一章 电工基础知识2023-5-12n一、交直流电路基本知识1、电路的概念：电流能通过的路径称为电路。2、电路的形式：a 进行能量的转换、传输和处理；b 进行信息处理3、电路的三种状态：通路、断路和短路4、按电路中流过的电流的种类，电路可分为直流电路和交流电路。2023-5-13二、电路的基本概念n1、电容，电阻和电感（1）电阻反映导体对电流起阻碍作用的物理量。符号：R 单位：欧姆()或千欧(K)公式：R=L/S导体的电阻除与上述物理量相关外还与温度有关。（2）电容用绝缘物隔开的两个导体的组合就构成一个电容。它具有存储电荷的性能。电容器存储电荷的能力用电容来表示。2023-

2、5-14公式1：C=Q/Un公式2：C=s/d 单位：法拉（F）1F=10-6F1pF=10-12F（3）电感导体中电流的变化，会在导体周围产生磁场，磁场的大小与流过导体的电流、导体的形状及周围的介质有关，我们把导体周围产生的磁场与导体中流过的电流之比叫电感。单位：H(亨利)2023-5-15单位换算：1mH=10-3H 1H=10-6H n2、电流金属到体内会有大量的自由电荷（自由电子），在电场力的作用下，自由电子会作有规则的运动，这就是电流。用电流强度来衡量。表示 字母 A。公式：I=Q/t电流的方向规定为正电荷的移动方向。2023-5-16为了研究问题方便，我们常以一个方向为参考方向，此

3、方向可任意选定。n比如：I参考方向2023-5-173、电压、电位、电动势n（1）电压电荷在电场力的作用下移动时，电场力对电荷作了功。我们把电场力所作的功与移动电荷的数值之比称作电压。用符号U表示，单位为伏，V。（2）电位（用符号表示，单位为伏）在电场中指定某一点为参考点，电场中任意一点与它之间的电压，成为此点的电位。2023-5-18（3）电动势n电动势与电压的定义相仿，但二者有本质的区别。n电压是电场力做的功，电动势是非电场力做的功。n在电场力的作用下，正电荷由电位高的地方向低的地方移动；而在电动势的作用下相反。n电压的正方向是正极指向负极，高电位指向低电位；电压存在于电源外部，而电动势存

4、在于电源内部。2023-5-19二、电路的基本定律n1、欧姆定律（1）部分电路的欧姆定律 U=IR（2）全电路的欧姆定律 =I*(R+r)RrIU2023-5-1102、基尔霍夫定律n基尔霍夫第一定律又称节点电流定律。内容：流入节点的电流之和恒等于流出节点的电流之和。I1I3I2I4I4+I3=I1+I22023-5-111基尔霍夫第二定律，又称回路电压定律。其内容是：在任一闭合回路中，沿一定方向绕行一周，电动势的代数和恒等于电阻上电压降的代数和。即：E=IR注意:在列回路电压方程时，必须考虑电压的正负，确定步骤如下：1）假定各支路电流的方向。2）假定回路绕行方向。3）凡流过电阻的电流参考方向

5、与绕行方向一致，则电阻上的压降为正，否则为负。4）凡电动势方向与绕行方向一致该电动势取正，反之取负。2023-5-112例题：n列出下图的回路方程为：E1-E2=I1R1-I2R2-I3R3+I4R4R1I1I4R4 I3R3R2I2E1E2n也可列回路方程如下：E2-E1+I1R1-I2R2-I3R3+I4R4=02023-5-1133、电路的连接关系及计算n电阻的串、并联n电阻的混联n电表的改装RxIG=80微安RGI=250mA2023-5-114电路中各点的电位分析计算n电路中电位的计算实际上是电位差的计算。4、交流电1）基本概念：大小及方向均随时间变化的电流（电压）称作交流电。交流电

6、压、电流大多是按一定规律变化的，这种交流电我们叫它周期性交流电。应用最广的是正弦交流电。2023-5-1152）正弦交流电的三要素：n代表交流电瞬间大小与方向的数值叫瞬时值。表达式是：u=Umsin(wt+)i=Imsin(wt+)tu/iT2023-5-116表达式 u=Umsin(wt+)的描述n上式中，u表示电压的瞬时值。n Um表示电压的最大值。n w 表示角频率。n 表示初相位。Um（Im）、w三个量表示正弦交流电的三要素。n我们把1秒钟内交流电 重复变化的次数称为频率，用字母f表示，单位赫兹（Hz）。nT=1/f w=2/T=2 f 2023-5-117 对于直流电对于直流电f=0

7、。nwt+称为相位。T=0时的相位叫初相位。n3）正弦交流电的几个参数的计算 有效值、平均值、最大值 有效值的定义：-a)有效值与最大值的关系：I=Im/1.414 U=Um/1.414 b)平均值不常用，其定义为：半个周期内交流电的平均值。经计算有：Ip=2Im/Up=2Um/2023-5-1184）三相交流电的概述n三个频率相同，最大值相同，相位上依次差120的交流电，我们称之为三相交流电。n三相发电机可产生三相交流电。2023-5-119三、半导体管电路常识n1、半导体二极管、三极管型号，主要参数及特点1）型号含义2）半导体二极管的主要参数及特点A 最大正向电流B 反向击穿电压C 最高反

8、向击穿电压D 反向电流E 正向压降2023-5-120二极管的图形符号n半导体三极管的主要参数及特点图形符号：v负极正极NPN型PNP型2023-5-121三极管的直流参数n共发射极放大倍数。n集电极-基极反向截止电流。n集电极-发射极反向截止电流。三极管的交流参数共发射极交流放大倍数。共基极交流放大倍数。2023-5-122半导体三极管的主要特点：n三极管有三种工作状态：即放大状态、截止放大状态、截止状态、饱和状态。状态、饱和状态。n三极管的两大应用场合：放大电路和开关电路。n使三极管处于放大放大状态的原则原则是：发射结（e、b）之间加正向电压，集电结（c、b）之间加反向电压。2023-5-

9、123半导体管的整流电路n将交流电变为直流电的过程称为整流。实现整流过程的电路叫整流电路。整流电路的形式有：单相半波、单相桥式、三相半波和三相桥式。1）单相半波整流电路 Ud=0.45 Uv负极正极UduRd2023-5-1242)单相桥式 Ud=0.9 UuUdRdwtu2023-5-1253)三相桥式UdRdUVw波形图略2023-5-126习题n1、一个一个220伏，伏，800瓦的电炉，接入瓦的电炉，接入220伏伏的电源使用一小时，问的电源使用一小时，问（1）通过电炉丝的）通过电炉丝的电流是多少？电流是多少？（2）电炉丝的电阻值）电炉丝的电阻值是多少？是多少？（3）电炉丝释放的热量）电炉

10、丝释放的热量是多少？（是多少？（4）电炉）电炉消耗了多少电能？消耗了多少电能？2023-5-1272、n有电路如下：已知有电路如下：已知I I=1/2A，电源内阻为电源内阻为2欧，求电源电动势。欧，求电源电动势。5欧10欧8欧4欧4欧5欧5欧2欧I2023-5-1283、n如下图，已知如下图，已知R1=4欧，欧，R2=8欧，电压欧，电压U不不变，当变，当K断开时，安培表的读数为断开时，安培表的读数为2安，当安，当K闭合时，安培表的读数为闭合时，安培表的读数为3安，问安，问R3的阻值的阻值是多少？是多少？AR1R2R3UK2023-5-1294、n如下图，如下图，C1=40微法，微法，C2=C3

11、=20微微法，它们的耐压值均为法，它们的耐压值均为300伏，求等伏，求等效电容及最大安全电压。效电容及最大安全电压。UC1C2C32023-5-1305、n如下图，已知如下图，已知U=10伏，计算电容器两端的电伏，计算电容器两端的电压是多少？极板上的电荷量是多少压是多少？极板上的电荷量是多少?UR1 40欧R2 60欧C 0.5微法2023-5-1316、n在电压是在电压是u=311sin(314t+u=311sin(314t+/6)V)V的电源上，接有一的电源上，接有一只只100100欧的电阻，求电阻电流的瞬时值表达式。欧的电阻，求电阻电流的瞬时值表达式。n7 7、若上述的电阻换成一个、若上

12、述的电阻换成一个4 4毫亨的电感，结果会怎毫亨的电感，结果会怎样？（提示：样？（提示：X XL L=WL,=WL,纯电感电压超前电流纯电感电压超前电流9090）2023-5-1328、n在电压是在电压是u=311sin(314t+u=311sin(314t+/4)V)V的电源上，接的电源上，接有一只电容器，其容量有一只电容器，其容量C=20C=20微法，求（微法，求（1 1）电）电容电流容电流Ic,(2)Ic,(2)电容器的无功功率电容器的无功功率Qc Qc。提示：Xc=1/wcIc=U/XcQc=U*U/Xc2023-5-1339、n一对称三相感性负载，接于线电压为一对称三相感性负载，接于线

13、电压为220(或或380)伏的伏的三相电源上，线电流为三相电源上，线电流为5A，负载的功率因数为，负载的功率因数为0.8，求，求有功功率有功功率,无功功率及视在功率。无功功率及视在功率。P=1.732U 线I线COS sin=?Q=1.732U 线I线Sin 2023-5-13410、n下面的电路中，如果交流电源电压的有效值下面的电路中，如果交流电源电压的有效值不变，仅仅是其频率降低，三个灯泡的明暗不变，仅仅是其频率降低，三个灯泡的明暗变化将是怎样的？变化将是怎样的？2023-5-13511、仪表改装仪表改装n某表头的量程某表头的量程I Ig=100微安，内阻微安，内阻Rg=1000欧，欧，如

14、要改装成量程为如要改装成量程为3伏，伏，30伏，伏，300伏的多量伏的多量程电压表，计算下图中三个电阻的阻值。程电压表，计算下图中三个电阻的阻值。0IRgR1R3R2U1=3VU2=30VU3=300V2023-5-136解答：nR1=U1/Ig-Rg=3/(100*0.001)-1=29千欧nR2=（U2-U1)/Ig=(30-3)/(100*0.001)=270千欧nR3=（U3-U2)/Ig=(300-30)/(100*0.001)=2700千欧=2.7兆欧2023-5-13712、练习练习n某一表头的量程某一表头的量程I Ig=100微安，内阻微安，内阻Rg=1000欧，如要改装成量程

15、为欧，如要改装成量程为1毫安，毫安，10毫安，毫安，100毫安的毫安表，计算三个毫安的毫安表，计算三个阻值。阻值。0IRg=1k欧R1R3R2100mA10mA1mA100微安I1I2I32023-5-138解答：nR总=Ig*Rg/（I3-Ig）=111.11欧nR1=Ig(R总+Rg)/I1=1.11欧nR2=Ig(R总+Rg)/I2 R1=10欧nR3=R总-R1-R2=100欧0IRg=1k欧R1R3R2100mA10mA1mA100微安I1I2I3I1=Ig+Ig(Rg+R2+R3)/R12023-5-13913、一个一个R、L、C 串联电路接在串联电路接在u=311sin(314t

16、+/4)的电源上，已知的电源上，已知R=12欧，欧，L=51 毫亨，毫亨，C=455微法，微法，求：求：（1）电路电流）电路电流 i X XL L=WL XC=-1/(jWC)=WL XC=-1/(jWC)W=314 rad/s W=314 rad/s（2）电压）电压UR、UL、UC（3）电路的有功功率、无功功率及视在功率。）电路的有功功率、无功功率及视在功率。UICILR L C2023-5-14014、电机的励磁绕组与一量程为电机的励磁绕组与一量程为300伏的伏特计伏的伏特计并联，流过线圈的电流为并联，流过线圈的电流为1安，伏特表的内阻为安，伏特表的内阻为100欧欧/伏，如断开开关伏，如断

17、开开关K，伏特表会怎样？伏特表会怎样？n开关断开瞬间，开关断开瞬间，I IL L(0(0-)=1A，由由换路定律换路定律，n开关断开后的瞬间，电流开关断开后的瞬间，电流I IL L(0(0+)=I IL L(0(0-)=1A，此电流流经伏特表形成回路，伏特表的端压为此电流流经伏特表形成回路，伏特表的端压为UV=-I IL L(0(0+)R)RV=-1=-1*300300*100=-30000V100=-30000VV200VKLRV200VKi(0+)R2023-5-14115、基尔霍夫定律练习基尔霍夫定律练习下图有几个下图有几个节点、回路、支路节点、回路、支路?E2E1E3R1R2R3202

18、3-5-142列出KVL、KCL方程（回路电流法）n步骤：步骤：n1、假设电流、回路方向假设电流、回路方向n2、列方程、列方程(1)(R1+R3)I I11+I I22 R3=E1+E3(2)(R2+R3)I I22+I I11 R3=E3-E2E2E1E3R1R2R3I1I2I3I11I222023-5-143支路电流法支路电流法nI I1 1=I=I2 2+I+I3 3nR R1 1I I1 1+R R3 3I I3 3-E E3 3-E1=0-E1=0n-R-R2 2I I2 2+R R3 3I I3 3-E E3 3+E2=0+E2=0E2E1E3R1R2R3I1I2I3I22I112

19、023-5-14416、练习练习要求列出方程并算出要求列出方程并算出A、B两点之间的电压值。两点之间的电压值。R1R2R3R4R5E1E2AB2023-5-145四、专题专题 :三个三角形三个三角形UULCURZRXLCSQP电压三角形功率三角形阻抗三角形2023-5-146练习题n有一个有一个R-L串联电路，已知串联电路，已知R=3欧，欧，XL=4欧，电阻的端压为欧，电阻的端压为10伏，求伏，求(1)电路的总电路的总阻抗。（阻抗。（2）功率因数。）功率因数。（3）R-L电路电路两端的电压值。（两端的电压值。（4）视在功率）视在功率S。2023-5-147第二章 电工专业知识n一、电工识图1、

20、电气图的分类及制图的一般规则（1）系统图及框图（2）电路图（3）接线图和接线表2、常用的电器图形符号 参阅 GB47283、电路图接线图的表达方式（1）电路图的表达方式2023-5-148（2）接线图的表达方式n几个例子：2023-5-1492023-5-150二、电工材料基本知识 n常见的电工材料有导电材料、绝缘材料、磁性材料以及各种线、管等。1、常用的电工材料（1）导电材料主要有铜、铝、铁等。（2）绝缘材料又称电介质,这类材料有极高的电阻率，在电压的作用下，几乎无电流通过。2023-5-151常见的有3大类：n（1）气体绝缘材料n（2）液体绝缘材料n（3）固体绝缘材料n绝缘材料的型号规格一

21、般由4位数字组成，第1、2位表示材料的大小号，第3、4位表示材料的耐热等级。按最高允许工作温度分为7个等级。代号123456耐热等级YAEBFHC极限工作温度（摄氏度）901051201301551801802023-5-152（3）磁性材料这类材料的特点是具有高的导磁系数。一般用于制造电气设备的铁心。常见的有硅钢、铁氧体、坡莫合金、铸铁等。磁性材料是磁的良导体，用于构成磁的通路。（4）电碳材料是一种特殊的导电材料。用于制造电机的电刷，连接旋转的转子与外部电源。特点是具有良好的导电性和电接触性能。一般以石墨为主制成。2023-5-1532、铜、铝导线的特点及使用n导线是传输电能、传递信息的电工

22、线材。（1）一般由线芯、绝缘层、保护层三部分组成。（2）电工用的导线分成两大类：电磁线和电力线。电磁线用于制作各种线圈，如漆包线，丝包线等。（3）电力线用于做各种电路连接。分为绝缘线和裸导线两大类。（4）电缆：指在一个绝缘护套内按一定的形状有单根、多根互相绝缘的导线。2023-5-154三、电工测量仪表的基本知识n按用途电工测量仪表可分为：电流表、电压表、钳形表、兆欧表、万用表、电能便哦等等。n按工作原理分有:磁电系、电动系、电磁系和感应系等。n按使用方式分有：安装式和便携式。n常用安装式仪表的的型号规定如下：n其中：1-仪表形状的第一位代号n2-仪表形状的第二位代号n3-系列号n4-设计代号

23、n5-用途号123452023-5-155四、变压器、异步电动机的基础知识n异步电动机和变压器是工业应用的主要电气设备。电动机装机总容量大约占工业用电量的40%左右，变压器更是电力输送必不可少的设备，其装机总容量数倍于工业用电总量。n1、变压器的种类与用途（1）电力变压器供输配电系统中升压或降压用。（2）特殊用途变压器如电弧炉变压器、电焊变压器及整流变压器。（3）仪用互感器供测量和继电保护用（4）试验变压器2023-5-156（5）控制变压器：用于自动控制系统中的小功率变压器2、变压器的结构与工作原理（1）变压器的结构变压器一般由下列主要部分组成：铁芯、线圈、绕组、油箱及附件。铁芯和绕组构成变

24、压器的主体。（2）变压器的工作原理a:空载运行，指的是变压器接交流电源，次级开路的运行方式。2023-5-157b:感应电动势 E=4.44fNm(v)其中：f指的是电源的频率 N指的是绕组的匝数 m指的是主磁通（相对于漏磁通）n由于初次级绕组频率一致，主磁通相同，故而初次级绕组产生的感应电动势分别为：n E1=4.44fN1m(v)E20=4.44fN2m(v)n所以，如忽略初次级绕组的损耗，E1=U1 E20=U02。2023-5-158 两式相比得：U1/U02=N1/N23、电流电压互感器的特点：由于电力系统是高电压、大电流，普通的电压表和电流表无法测量。人们利用变压器原理把大电压大电

25、流变成为小电压和小电流，以利于测量，这种供测量用的变压器就是互感器。分为电压互感器和电流互感器。2023-5-159（1）电压互感器的特点1）初级绕组线圈的匝数多，线径小，次级线圈的匝数少，相当于降压变压器，次级电压均为100伏。2）为减少测量误差其铁芯采用硅钢片叠装而成，工作时空载电流小。3）使用时次级绕组不许短路，否则在次级线圈中会产生很大的电流，烧坏仪表。4）互感器的铁芯与次级的一端应牢固接地，防止一、二次线圈绝缘损坏时，二次测出现高压。2023-5-160（2）电流互感器的特点1）初级绕组线圈的匝数少，线径大，次级线圈的匝数多，次级额定电流一般为5安。2）为使测量准确，电流互感器的铁芯

26、用硅钢片制成。3）使用时次级绕组不许开路，否则铁芯会过热，且次级会产生高压。4）互感器的铁芯与次级的一端应牢固接地，防止一、二次线圈绝缘损坏时，二次测出现高压。2023-5-1614、异步电动机n电动机有交直流之分，异步电动机属于交流电机的一种，另一种交流电机是同步电机。n1、异步电动机的分类及用途异步电机可分为感应式和换向器式两种。感应式异步电机的特点及用途。2、异步电动机的结构及工作原理1）结构上分为定子和转子两部分。定子包括机座、定子铁芯和定子绕组。2023-5-162转子由转子铁芯和转子绕组组成，转子绕组又分为笼型式和绕线式两种。n2、异步电动机的工作原理n旋转磁场的建立。n“异步”的由来。n转子速度与同步转速之差（n1-n）称为转差速度，转差速度与同步转速之比(n1-n)/n 称为转差率（s）。nn1-同步转速 n-电机转速2023-5-1633、异步电动机的额定参数（1）型号（2）额定功率表示电机额定工作状态下运行时，轴上允许输出的机械功率。Y 180 M 2-4异步电动机机座中心高磁极数铁心长度号中号机座2023-5-164（4）接法指电动机定子绕组的连接方式，有星型和三角形两种。4、异步电动机的保护5、异步电动机的起制动控制（3）额定电压指定子绕组规定使用的线电压。额定电压等级有220伏、380伏、3000伏和6000伏。