1、电工基础知识【】电工基础知识【】 第一节 基 本 知 识 第二节 常用低压电器 第三节 常用电工仪表及测量第一节 基本知识一、电路1.定义电流流过的途径2.组成电路由三部分组成:(1)电源:能将其它形式的能量转换成电能的设备 (2)负载:所有电器(3)中间部分:控制及连接部分(如导线,开关等)3. 基本作用:(1)实现电能的传输与转换(2)传递和处理信号4 4、电路的工作状态、电路的工作状态电路有三种工作状态如下 图所示:(b) 短 路 状 态R(a) 有 载 状 态R0R0USSUSRR(c) 开 路 状 态R0SSUS(a)电源与负载构成闭合回路,电源处于有载工作状态,电路中有电流流过。(
2、b)当a、b两点间用导线相连时,称电阻R1被短路。a、 b间导线称为短路线,短路线中的电流叫短路电流。注:短路可分为有用短路和故障短路,故障短路往往会造成电路中电流过大,使电路无法正常工作,严重的会产生事故。(c)开关S断开或电路中某处断开,切断的电路中没有电流流过,此时的电路称为开路。开路又叫断路,断开的两点间的电压称为开路电压。注:开路也分为正常开路和故障开路。如不需要电路工作时,把电源开关打开为正常开路;而灯丝烧断,导线断裂产生的开路为故障开路,它使电路不能正常工作。二、电路的基本物理量1、电流(1)、定义:电荷的定向运动(2)、电流是一个矢量既有大小又有方向方向:正电荷运动的方向大小:
3、用电流强度来表示,电流强度是指单位时间 内通过导体横截面的电荷量。电流强度习惯 上又常被简称为电流。(3)、根据电流的大小和方向随时间变化情况,电流基本分类:3.1.恒定电流大小和方向都不随时间变化的电流,简称直流。 简写作“DC”,用“I”表示。3.2.交变电流在一个周期内,电流平均值为零的周期性变动电流称为交变电流,简称交流,简写作“AC”。(4).电流的计算公式:tqi iii直流的计算公式:交流的计算公式:(5).电流的单位:安培(A)(国际单位制)1安培表示1秒内通过截面的电荷量为1库仑。常用单位还有千安kA,毫安mA,微安Ai itqI tqit0lim2、电压n电压的形成: 物体
4、带电后具有一定的电位,在电路中任意两点之间的电位差,称为该两点的电压.n电压的方向: 一是高电位指向低电位; 二是电位随参考点不同而改变.n电压的单位是 “伏特”,用字母 “V”表示.常用单位有: 千伏(KV) 、n伏(V)、毫伏(mV) 、微伏(uV)n1KV = 103V 1V = 103 mV 1mV = 103 uV3、电位n电位的定义:在电路中任选一点为参考点,则某点到参考点的电压就叫做这一点(相对与参考点)的电位。n电位的表示:参考点在电路图中用符号“”表示。 (在工程技术中则选择大地、机壳等作为参考点)n电位与电压的关系两点间的电压就是该两点电位之差,电压的实际方向是由高电位点指
5、向低电位点,有时也将电压称为电压降。4、电动势(1)电动势的定义: 一个电源能够使电流持续不断沿电路流动,就是因为它能使电路两端维持一定的电位差.这种电路两端产生和维持电位差的能力就叫电源电动势.(2)电动势的单位是 “伏”,用字母 “E”表示.计算公式为 E=A/ Q (该公式表明电源将其它形式的能转化成电能的能力)其中A为外力所作的功,Q为电荷量,E为电动势.(3)电源内电动势的方向: 由低电位移向高电位。5、电阻、电阻(1).电阻的定义: 自由电子在物体中移动受到其它电子的阻碍,对于这种导电所表现的能力就叫电阻.(2).电阻的单位是 “欧姆”,用字母 “R”表示.(3).电阻的计算方式为
6、:其中l为导体长度,s为截面积, 为材料电阻率,例如:铜=0.017,铝=0.028slR三、欧姆定律三、欧姆定律1. 欧姆定律是表示电压、电流、电阻三者关系的基本定律.2.部分电路欧姆定律: 电路中通过电阻的电流,与电阻两端所加的电压成正比,与电阻成反比,称为部分欧姆定律.计算公式为 : U = IR四、四、有功功率，无功功率，视在功率，功率因数1. 有功功率（P）：电路从电源吸收的净功率, P=UIcos 三相对称交流电路中的有功功率用P =3UIcos2、 无功功率（Q）：交流电网中，由于有阻抗和电抗 （感抗和容抗）的同时存在，电感和电容所储的电能 仍能回输到电网，这部分功率在电源与电抗
7、之间进 行交换，交换而不消耗，称为无功功率。Q=UIsin 三相对称交流电路中的有功功率用P =3UIsin3.视在功率（S）：在交流电网中，如负载是纯电阻，电压和电流是同相位，那么电压和电流的乘积就是有功功率，但在有电感或电容的电路中，电压和电流有着相位差，所以电压和电流的乘积并不是负载电路实际吸收的电功率，而是表面上的数值，叫做 视在功率。S=UIP2+Q2 三相对称交流电路中的视在功率S=3 UI。4、功率因数（COS）：有功功率与视在功率的比值就是功率因 cos=P/S 五、 三相电源和三相负载的联结方法三相电源和三相负载的联结方法 电源的星形联结电源的星形联结 图8.4 是三相电源的
8、Y形联结方式。三相电源的星形联结 UA.AXZUAB.NAUCA.BCCUBC.YUC.UB.B(a)(b)30UBC.UB.UA.UC.UCA.3030 UB. UC.UAB. UA.UAB.UCA.UBC.UA.UC.UB.下面介绍几个电路名词：中点中点：联结三相绕组末端的节点N称为中点。中线中线：从中点引出的输电线称为中线，又称地线或零线。端线端线：从始端引出的输电线称为端线，俗称火线。线电压线电压：端线之间的电压，参考方向习惯上规定为由先行相到后续相，且习惯上用下标字母的次序表示，分别记为uAB，uBC，uCA其有效值用Ul表示。相电压：端线与中线之间的电压，也常用下标字母次序表示其参
9、考方向，分别记为uAN，uBN、uCN，简记为uA、uB，uC，其有效值用UP表示。有中线的三相交流电路称为三相四有中线的三相交流电路称为三相四线制电路，无中线的则称为三相三线制电路。线制电路，无中线的则称为三相三线制电路。UA.AXZUAB.AUCA.BCCUBC.YUC.UB.B(a)(b)UBC.UAB.UB.UA.UCA.UC.三相电源的形联结 . 三相电源的三相电源的形联结形联结 将三个电压源的首、 末端顺次序相连， 再从三个联结点引出三根端线、 、 。 这样就构成形联结 ， 如下图所示。 一、刀开关一、刀开关 作用：隔离电源，不频繁通断电路作用：隔离电源，不频繁通断电路 分类：分类
10、：n 按刀的级数分按刀的级数分:单极、双极和三极单极、双极和三极 n 按灭弧装置分：带灭弧装置和不带灭弧装置按灭弧装置分：带灭弧装置和不带灭弧装置n 按刀的转换方向分为：单掷和双掷按刀的转换方向分为：单掷和双掷n 按接线方式分为：板前接线和板后接线按接线方式分为：板前接线和板后接线n 按操作方式分为：手柄操作和远距离联杆操作按操作方式分为：手柄操作和远距离联杆操作n 按有无熔断器分：带熔断器和不带熔断器按有无熔断器分：带熔断器和不带熔断器第二节 常用低压电器 1.开关板用刀开关（不带熔断器式刀开关）开关板用刀开关（不带熔断器式刀开关） 作用：不频繁地手动接通、断开电路和隔离电源用。作用：不频繁
11、地手动接通、断开电路和隔离电源用。 结构图和符号结构图和符号 ： QS2.带熔断器式刀开关带熔断器式刀开关用作电源开关、隔离用作电源开关、隔离开关和应急开关，并作电路保护用。开关和应急开关，并作电路保护用。n二、低压断路器二、低压断路器n 功能：不频繁通断电路，并能在电路过载、短路功能：不频繁通断电路，并能在电路过载、短路及失及失 压时自动分断电路。压时自动分断电路。n 特点：操作安全，分断能力较高。特点：操作安全，分断能力较高。n 分类：框架式（万能式）和塑壳式（装置式）分类：框架式（万能式）和塑壳式（装置式）n 结构：触头系统、灭弧装置、脱扣机构、传动机结构：触头系统、灭弧装置、脱扣机构、
12、传动机构。构。万能式低压断路器结构图万能式低压断路器结构图1.天弧罩2.开关本体3.抽屉座4.合闸按钮5.分闸按钮6.智能脱扣器7.摇匀柄插入位置8. 连接/试验/分离指示1.天弧罩2.开关本体3.抽屉座4.合闸按钮5.分闸按钮6.智能脱扣器7.摇匀柄插入位置8. 连接/试验/分离指示12345671-主触头2-自由脱扣器3-过电流脱扣器4-分励脱扣器5-热脱扣器 6-失压脱扣器 7-按钮12345671-主触头2-自由脱扣器3-过电流脱扣器4-分励脱扣器5-热脱扣器 6-失压脱扣器 7-按钮塑壳式低压断路器原理图塑壳式低压断路器原理图1主触头2自由脱扣器 3过电流脱扣器 4分励脱扣器5热脱扣
13、器6失压脱扣器 7按钮12345671-主触头2-自由脱扣器3-过电流脱扣器4-分励脱扣器5-热脱扣器 6-失压脱扣器 7-按钮12345671-主触头2-自由脱扣器3-过电流脱扣器4-分励脱扣器5-热脱扣器 6-失压脱扣器 7-按钮塑壳式低压断路器原理图塑壳式低压断路器原理图1主触头2自由脱扣器3过电流脱扣器4分励脱扣器5热脱扣器6失压脱扣器 7按钮触头系统：主触头、辅助触头 常开触头（动合触头） 常闭触头（动断触头）电磁系统：动、静铁芯，吸引线圈和反作用弹簧 灭弧系统：电动力灭弧，灭弧栅片灭弧和磁吹灭弧1 1结构结构 三、交流接触器三、交流接触器 用来频繁的接通和分断交流主回路和大容量的控
14、制电路用来频繁的接通和分断交流主回路和大容量的控制电路。额定电压额定电压 交流接触器： 127、220、380、500V 直流接触器： 110、220、440V 交流接触器：5、10、20、40、60、100、150、250、400、600A 直流接触器：40、80、100、150、250、400、600A 额定电流额定电流 吸引线圈额定电压吸引线圈额定电压交流接触器：36、110（127）、220、380V 直流接触器：24、48、220、440V 2 2、接触器的主要技术指标、接触器的主要技术指标 交流接触器结构图交流接触器结构图 根据电路中负载电流的种类选择接触器的类型；根据电路中负载电
15、流的种类选择接触器的类型； 接触器的额定电压应大于或等于负载回路的额定接触器的额定电压应大于或等于负载回路的额定电压；电压； 吸引线圈的额定电压应与所接控制电路的额定电吸引线圈的额定电压应与所接控制电路的额定电压等级一致；压等级一致； 额定电流应大于或等于被控主回路的额定电流。额定电流应大于或等于被控主回路的额定电流。3 3、接触器的使用选择原则、接触器的使用选择原则 作用：电动机的过载保护四、热继电器四、热继电器a） 外形 b ） 结构图 1- 电流整定装置 2 - 主电路接线柱 3 - 复位按钮 4- 常闭触头 5 - 动作机构 6 - 热元件 31 -常闭触头接线柱32-公共动触头接线柱
16、 33 -常开触头接线柱 双金属片式热继电器使用与选择使用：作为电动机的过载保护，注意与熔断器的配合。使用：作为电动机的过载保护，注意与熔断器的配合。选择：选择：eReReded eReR：热继电器热元件的额定电流；：热继电器热元件的额定电流； eded：电动机的额定电流。：电动机的额定电流。作用：发送控制命令或信号的电器作用：发送控制命令或信号的电器 分类：控制按钮、万能转换开关、主令控制分类：控制按钮、万能转换开关、主令控制器、行程开关、接近开关器、行程开关、接近开关四、四、主令电器主令电器控制按钮控制按钮万能转换开关万能转换开关第三节 常用电工仪表及测量一. 电流的测量 电流表是用来测量
17、电路中的电流值，按所测电流性质可分为直流电流表、 交流电流表和交直流两用电流表。 就其测量范围而言， 电流表又分为微安表、 毫安表和安培表。 RLIARFIEn使用电流表的注意事项。 在测量电路电流时， 一定要将电流表串联在被测电路中。 磁电式仪表一般只用于测量直流电流， 测量时要注意电流接线端的“+”、 “-”极性标记， 不可接错， 以免指针反打， 损坏仪表。 对于有两个量程的电流表， 它具有三个接线端， 使用时要看清楚接线端量程标记， 根据被测电流大小选择合适的量程， 将公共接线端一个量程接线端串联在被测电路中。 二. 电压的测量 电压表是用来测量电路中的电压值的按所测电压的性质分为直流电
18、压表、 交流电压表和交直两用电压表。 就其测量范围而言，电压表又分为毫伏表、 伏特表。 n电压表的选择 电压表的选择原则和方法与电流表的选择相同， 主要从测量对象、 测量范围、 要求精度和仪表价格等方面考虑。 n电压表的选择和使用注意事项 1.电压表及其量程的选择方法与电流表相同， 量程和仪表的等级要合适。 2.电压表必须与被测电路并联。 直流电压表还要注意仪表的极性， 表头的“+”端接高电位， “-”端接低电位。 电压互感器的二次侧绝对不允许短路； 二次侧必须接地。 三. 电能的测量 电度表是计量电能的仪表， 即能测量某一段时间内所消耗的电能。 电度表按用途分为有功电度和无功电度表两种， 它
19、们分别计量有功功率和无功功率； 按结构分为单相表和三相表两种。 n电度表的接线(1) 单相电度表的接线。 在低压小电流电路中， 电度表可直接接在线路上， 如图（a）所示。在低压大电流电路中， 若线路负载电流超过电度表的量程， 则须经电流互感器将电流变小， 即将电度表间接连接到线路上, 接线方法如图（b）所示。 单相电度表的接线方法 (a) 直接接入式； (b) 经电流互感器接入式Z4321WhLN(a)Z4321WhLN(b)TAWh单相功率表；Z负载；TA电流互感器 三相三元件电度表的接线方法 (a) 直接接入； (b) 经电流互感器接入;(c) 经电流互感器、 电压互感器接入； (d) 三
20、只单相电能表接入三相四线制接法 (d)L11 2 3798L2L3iL1iL2iL3(c)4 5 610NINL11 2 3798L2L3iL1iL2iL3(b)4 5 61011NINL11 2 3798L2L3iL1iL2iL3(a)4 5 611NIN10L112L2L3iL1iL2iL3NIN3 412 3 412 3 411(2)三 相电度表的接线四. 万用表 万用表又叫多用表、 复用电表， 它是一种可测量多种电量的多量程便携式仪表。 由于它具有测量种类多，测量范围宽， 使用和携带方便， 价格低等优点， 因而常用来检验电源或仪器的好坏， 检查线路的故障， 判别元器件的好坏及数值等，
21、应用十分广泛。它可分为指针式、 数字式万用表1） 指针式万用表 下面以电工测量中常用的500型万用表为例，说明其工作原理及使用方法。 500型万用表的表头灵敏度为40 A， 表头内阻为3000 ，外形如图1所示，01022208561015100024203050401001 k 10dB500型A-V-4000 / V20000 / VACDC600 1 mW0 dB=dB2500 V*10502.5A1050250500500250VV10 kmAV1 k10010110050010150 A43 21图 1 500型万用表外形 图2 DT890D型数字式万用表的外形！AmUNFUSED2
22、0AMAXmACOMV / 200mAMAX1000V DC700V ACMAX2020200mA20m2AVmhFECE ECBBE EPNP NPNDT890DPOWERF2002k20k200k2M20M200MKMmPnFmVVAChFE200m20m2m202007001000200202200m220200n20n2000pCx n指针式万用表的使用方法。 使用前的准备。 电流的测量。 电压的测量。 电阻的测量。 使用万用表有以下注意事项： 量程转换开关必须正确选择被测量电量的挡位， 不能放错; 禁止带电转换量程开关; 切忌用电流挡或电阻挡测量电压。 在测量电流或电压时， 如果对于
23、被测量电流、 电压的大小心中无数， 则应先选最大量程， 然后再换到合适的量程上测量。 n测量直流电压或直流电流时， 必须注意极性。 n测量电流时， 应特别注意必须把电路断开， 将表串接于电路之中。 n测量电阻时不可带电测量， 必须将被测电阻与电路断开; 使用欧姆挡时换挡后要重新调零。 n每次使用完后， 应将转换开关拨到空挡或交流电压最高挡， 以免造成仪表损坏; 长期不使用时， 应将万用表中的电池取出。 2） 数字式万用表 下面以DT890D型数字式万用表为例进行介绍。 DT890D型数字式万用表属中低档普及型万用表， 其面板如图2所示， 由液晶显示屏、 量程转换开关、 表笔插孔等组成。 液晶显
24、示屏直接以数字形式显示测量结果， 并且还能自动显示被测数值的单位和符号（如、 k、 M、 mV、 A、 F等）， 最大显示数字为1999。 n数字式万用表使用的注意事项。 使用数字式万用表前， 应先估计一下被测量值的范围， 尽可能选用接近满刻度的量程， 这样可提高测量精度。 数字式万用表在刚测量时， 显示屏的数值会有跳数现象， 这是正常的（类似指针式表的表针摆动）， 应当待显示数值稳定后（不超过12 s）， 才能读数。 数字万用表的功能多， 量程挡位也多。 用数字万用表测试一些连续变化的电量和过程， 不如用指针式万用表方便直观。 测10 以下的精密小电阻时（200 挡）， 先将两表笔短接， 测
25、出表笔线电阻（约0.2 ）， 然后在测量中减去这一数值。 尽管数字式万用表内部有比较完善的各种保护电路， 使用时仍应力求避免误操作， 如用电阻挡去测220 V交流电压等， 以免带来不必要的损失。五、兆欧表 兆欧表（又叫摇表）是一种简便、常用的测量高电阻的仪表，主要用来检测供电线路、电机绕组、电缆、电器设备等的绝缘电阻，以便检验其绝缘程度的好坏。常见的兆欧表主要由作为电源的高压手摇发电机和磁电式流比计两部分组成，兆欧表的外形与工作原理如图3所示。 图3 兆欧表的外形与工作原理 (a) 外形； (b) 工作原理0N M2M121I2I1RxRySIMU(b)(a)n在使用兆欧表前应进行以下准备工作
26、： （1） 检查兆欧表是否正常。（2） 检查被测电气设备和线路， 看其是否已全部切断电源。 （3） 测量前应对设备和线路先行放电， 以免设备或线路的电容放电危及人身安全和损坏兆欧表， 同时还可以减少测量误差。 n兆欧表的正确使用要点如下： （1） 兆欧表必须水平放置于平稳、 牢固的地方， 以免在摇动时因抖动和倾斜产生测量误差。 （2） 接线必须正确无误， 接线柱“E”（接地）、 “L”（线路）和“G”（保护环或称屏蔽端子）与被测物的连接线必须用单根线， 要求绝缘良好， 不得绞合， 表面不得与被测物体接触。 （3） 摇动手柄的转速要均匀， 一般规定为120 r/min， 允许有20%的变化， 但不应超过25%。 通常要摇动1 min待指针稳定后再读数。 （4） 测量完毕， 应对设备充分放电， 否则容易引起触电事故。（5） 严禁在雷电时或附近有高压导体的设备上测量绝缘电阻， 只有在设备不带电又不可能受其他电源感应而带电的情况下才可进行测量。 （6） 兆欧表未停止转动之前， 切勿用手去触及设备的测量部分或兆欧表接线柱。 （7） 兆欧表应定期校验， 其方法是直接测量有确定值的标准电阻， 检查其测量误差是否在允许范围之内。
