电工基础知识培训课件

新申报厂控职称培训---自动化、计算机、仪表主要内容：电路基础知识电动机的基本原理和结构接触器控制系统PLC原理及应用电子技术基础认识电学常用名词、物理量及单位第一章电路基础知识1、电路由电源、导线、控制器、负载组成的闭合回路实际电路电路模型2、电源其它形式的能量转换为电能的装置称为电源。如电池就是把化学能转换为电能3、电源力或电场力电源是电路中的能量来源，电源都有推动电荷做定向移动的能力，把这种力叫电源力或电场力4、电流电荷的定向移动形成电流，规定正电荷的移动方向为电流的正方向I正值I负值(a)(b)电流的大小在单位时间内通过导体横截面的电量，称为电流强度，也就是电流的大小电流的符号表示是：I如：1S内通过导体横截面的电量（Q）是1C（库仑）则表示电流强度为1A（安培）简称“安”电流的单位有：A、mA、μAI=Qt公式：在实际应用中感到这些基本单位太大或太小时，可以加上表1-4中的国际单位制的词头，可以扩、缩单位。例如：W1088kWV102Vμ2A102mA23635、电位、电压、电动势电源有正、负极，电场力把电荷从正极（高电位）搬运到负极（低电位），所做的功，称为电源的电动势，单位是伏（V），符号是E+-高电位低电位电路中，电场力把电荷从某点搬运到参考点（一般是负极，也称零电位点），所做的功，称为该点的电位，单位是伏（V），符号是U加下标,如UaUaUb零电位R1R2a、b两点间的电位差，就称为这两点间的电压，单位也是V，符号是UU=Ua-Ub5、电阻电阻是电荷在物体中运动所受到的阻力，是物质本身具有的导特性，一般可分为绝缘体、导体、半导体三类。单位是欧姆（Ω）符号是R公式：R=ρLS一般情况下，金金属导体的电阻随温度的升高而增大ρ表示电阻率L表示导体长度S表示导体横截面积6、欧姆定律表达了电流、电压、电阻三者之间的关系。公式：I=UR上式是部分电路欧姆定律的表达式，还有一种是全电路欧姆定律的表达式。公式：I=ER+r0用于分析包含电源的全电路，其中，r0表示电源内阻用于分析不包含电源的部分电路7、电路的联结串联电路：把两个以上的电阻首尾相连接成一串，中间没有分支，称为电阻的串联电路。特点：I=I1=I2R=R1+R2U=U1+U2II1I2并联电路：把两个以上的电阻头接头尾接尾并列相连，称为电阻的并联电路。I1I2R1I+U－R221111RRR特点：I=I1+I2U=U1=U2混联电路：包含了串联和并联两种联接方式的电路。R1R2R3计算：u=10VR1=R2=R3=R4=R5=8欧求流过R4的电流？R1R2R3R4R5U思考1、电池可以串联或并联使用吗？2、你能说上一两样串联电路或并联电路吗？8、电路的三种状态通路断路短路9、电功、电功率电功：电流在某段电路上所做的功。等于这段电路两端的电压、通过电流与通过的时间的乘积。电功用字母W表示W----电功公式:W=UItU----电压t----时间功的国际单位是J（焦耳）另外还有：瓦*秒，千瓦*时（kw.h）1千瓦时=3.6×1000000焦耳注：1千瓦时就是我们所说的1度电功率：单位时间内电流所做的功叫电功率。用字母P表示公式:P=W/t=UIt/t=UI功率的单位有焦耳/秒，瓦特、千瓦、马力注：1马力（HP）=736瓦通常电器的容量就是指电器的额定功率。如220V，100W的灯泡。三相正弦交流电、电磁感应正弦交流电交流电是指电流或电压的大小和方向随时间作周期性变化。我们平时用的交流电随时间按正弦规律变化的，所以叫正弦交流电。正弦交流电的电流一般表达式：tIimsini-电流瞬时值Im-最大值ω-角频率t-时间φ-初相角φ频率和周期正弦量变化一次所需要的时间（秒）称为周期（T）。每秒内变化的次数称为频率（），单位是赫兹（Hz）。我国和大多数国家采用50Hz的电力标准，有些国家（美国、日本等）采用60Hz。小常识正弦量变化的快慢还可用角频率来表示：fT22tT2T23Tt234T2uiOf频率是周期的倒数:f=1/T已知=50Hz,求T和ω。[解]T=1/=1/50=0.02s,ω=2π=2×3.14×50＝314rad/sfff例题瞬时值、幅值、有效值正弦量在任一瞬间的值称为瞬时值，用小写字母表示，如i、u、e等。瞬时值中的最大的值称为幅值或最大值，用带下标m的大写字母表示，如Im、Um、Em等。在工程应用中常用有效值表示交流电的幅度。一般所讲的正弦交流电的大小，如交流电压380V或220V，指的都是有效值。有效值是用电流的热效应来规定的。设一交流电流和一直流电流I流过相同的电阻R，如果在交流电的一个周期内交流电和直流电产生的热量相等，则交流电流的有效值就等于这个直流电的电流I。正弦电流的有效值：2mII正弦电压和电动势的有效值：22mmEEUU有效值都用大写字母表示！初相位相位:表示正弦量的变化进程，也称相位角。初相位t=0时的相位。tIimsin相位：t初相位：0itOtIimsin相位：t初相位：ψit初相位给出了观察正弦波的起点或参考点。说明相位差两个同频率的正弦量的相位之差或初相位之差称为相位差。则和的相位差为：2121tt当时，比超前角，比滞后角。uiui21ui2tIimsin1tUumsin正弦交流电路中电压和电流的频率是相同的，但初相不一定相同，设电路中电压和电流为：ωtuiOBeCeAe0te60o240120tEetEetEemmmsinsinsinCBA三相正弦交流电三相正弦交流电相位上彼此相差1200llllllIUSIUQIUP333sincos有功功率：无功功率：视在功率：在三相负载对称的条件下：三相功率功率三角：S2Q2P2+=功率因数在交流电路中，相电压与相电流相位差的余弦，叫功率因数用cosφ表示,功率因数在数值上是有功率与视在功率的比值。功率因数的值在0-1之间功率因数低则表示电力的利用率低。例如：一台电力变压器容量是1000KW，当功率因数是1时，可以送出1000KW的有功功率，当功率因数是0.7时，只能送出700KW的有功功率。一般是由于用电系统中感性负载的存在所造成的。提高功率因数的方法是在供电系统中并联电容组。cosφ=P/S感性负载：含有电感分量的负载，感性负载的电流相位滞后于电压相位容性制裁：含有电容分量的负，容性负载的电流相相位超前于电压相位电磁感应1、磁场（1）磁极：磁体上有两个磁性最强的端部，称为磁极，N（北极），S（南极）（2）磁力线：为了形象描述磁场的强弱和方向，科学家虚构出一组曲线，叫磁力线。（3）磁力线的方向：在磁体外面，从N极指向S极，在磁体内部从S极指向N极（4）电流产生磁场电流越大，磁场越强，电流和磁场的方向用右手螺旋定则来确定。右手螺旋定则：右手握拳，拇指伸直，四指表示弯曲量的方向，而拇指表示直线量的方向。2、电磁力一根通电导体放在磁场中，会受到力的作用而移动，这种力叫电磁力。电磁力的方向可以用左手定则来确定。左手定则：左手伸开，四指并拢，拇指与四指垂直，并在同一平面，掌心迎向磁力线，四指指向电流方向，则拇指表示电磁力方向。3、电磁感应（1）一根导体在磁场中，切割磁力线，导体中会产生感生电动势,电动势的正方向，可以用右手定则来确定。右手定则：右手伸开，四指并拢，拇指与四指垂直，燕在同一平面，掌心迎向磁力线，拇指指向导体运动方向，四指表示感生电动势方向，指端为“+”极。（2）自感现象通电线圈，当线圈中的电流变化时，线圈本身就产生了感应电动势，这个电动势总是阻碍线圈中电流的变化。这种由于线圈本身电流发生变化而产生电磁感应的现象叫自感现象，简称自感。在自感现象中产生的感应电动势，叫自感电动势。自感的应用与危害:应用：日光灯的镇流器。危害：切断电闸产生的电弧。（3）互感现象两个靠近的线圈，一个线圈通电，它产生的磁场成为另一个线圈中的磁场，如通电线圈中的磁场发生变化，不通电的线圈中的磁场随之变化，这时，不通电线圈中也会产生感生电动势，这个现象叫做互感。互感现象应用：电力变压器、电流互感器、电压互感器、中周变压器电源变压器。u+－AkNNII11221Vu+－kNNUU2121变压器的一次侧与二次侧电压与电流的关系：电流互感器电压互感器第二章电动机构造及原理河源职业技术学院电机种类1直流电机3同步电机5测速发电机7交磁电机扩大机8伺服电机6异步电机4旋转原理21.了解三相交流异步电动机的基本构造和转动原理。交流电动机本章要求：2.理解三相交流异步电动机的机械特性，掌握起动和反转的基本方法,了解调速和制动的方法。3.理解三相交流异步电动机铭牌数据的意义。1.定子三相异步电动机的构造铁心：由内周有槽的硅钢片叠成。U1---U2V1---V2W1---W2三相绕组机座：铸钢或铸铁转子:在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。2.转子笼型转子铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。(1)笼型转子铁芯槽内放铜条，端部用短路环形成一体,或铸铝形成转子绕组。(2)绕线型转子同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。笼型绕线型旋转磁场120sin120sinsinm3m2m1tIitIitIi定子三相绕组通入三相交流电(星形联接)2iU1U2V1V2W1W21i3i1.旋转磁场的产生3i1i2iitmIoU1V2W1V1W2U20n规定i:“+”首端流入，尾端流出。i:“–”尾端流入，首端流出。(•)电流出()电流入i3i1i2itmIoU1U2V2W1V1W2U1U2V2W1V1W2U1U2V2W1V1W2NS三相电流合成磁场的分布情况0t60t合成磁场方向向下合成磁场旋转60°0n6090t合成磁场旋转90°600动画3i2i1iitmIoSNSN旋转磁场转速n0与极对数p的关系)/(6010分转pfn旋转磁场转速n0与频率f1和极对数p有关。可见:2p180分）转/(50011p360分）转/(0003极对数每个电流周期磁场转过的空间角度同步转速Hz)50(1f3p120分）转/(00014p分）转/(75090电动机的转动原理1.转动原理U1U2V2W1V1W2定子三相绕组通入三相交流电分）转/(6010pfn方向:顺时针切割转子导体Blv右手定则感应电动势E20旋转磁场感应电流I2旋转磁场Bli左手定则电磁力FF电磁转矩TnvF0nNS转差率旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速之比称为转差率。由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但转子转速n不可能达到与旋转磁场的转速相等，即0nn异步电动机如果:0nn无转子电动势和转子电流转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切割转子导条无转矩因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。异步电动机运行中:%~s)91(转子转速亦可由转差率求得0)(1nns%10000nnns转差率s例1：一台三相异步电动机，其额定转速n=975r/min，电源频率f1=50Hz。试求电动机的极对数和额定负载下的转差率。解：根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转速的关系可知：n0=1000r/min,即p=3额定转差率为2.5%100%10009751000%10000nnns三相异步电动机转矩与机械特性转矩公式转子中各载流导体在旋转磁场的作用下,受到电磁力所形成的转矩之总和。22TcosIΦKT常数，与电机结构有关旋转磁场每极磁通转子电流转子电路的功率因数ilBF22cos,,IΦT机械特性曲线maxTmSNSOTS曲线)(sfT曲线)(Tfn根据转矩公式22022212)(sXRUsRKT得特性曲线：NnmaxTstTOnTNT0nstT1NTNnNT电动机在额定负载时的转矩。1.额定转矩T