电工基础知识培训班

一、基本概念导体、绝缘体、半导体、超导体电路、电路构成电源、电动势电位、电压电流、电流强度电阻电功率、电能断路、短路电感、电容二级管三极管导体、绝缘体、半导体、超导体导体：导电能力很强的物质绝缘体：几乎不能导电的物质半导体：介于导体和绝缘体之间的物质超导体：有些物质的电阻，随着温度的下降而不断地减小，当温度降到一定值以下时，电阻突然变为零，出现超导现象，具有超导现象的导体称为超导体。导体、绝缘体举例—10kV电缆终端头绝缘护套导体相色内绝缘半导体层外防护层电路、电路的构成电路：电流流通的路径电路一般由电源、负载、联接导线与控制设备四个主要部分构成。电源、电动势电源：把其他形成的能量转变为电能的装置，如电机、电池等。电动势：电源内部的电源力将单位正电荷从低电位推动到高电位所做的功。电位、电压电位：电场力将单位正电荷从电场中某点移至无限远处（零电位）所做的功。电压：电场中，将单位正电荷由高电位点移向低电位点时电场力所做的功。电动势、电压的区别：外力做功电动势电位升高方向电场力做功电压电位降低方向油田电压等级目前我油田的电压等级有：110kV、35kV、10kV、1.1-1.4kV(电潜)、0.38kV。额定电压等级（kV）：0.38、3、6、10、35、63、110、220、330、500电流、电流强度电流：电荷在电场力的作用下，做有规则的定向流动就形成电流。电流强度：表示电流大小的物理量；数值等于单位时间内通过导体截面的电荷量。I=Q/TQ－－库仑－－CI－－安培－－AT－－秒－－S电流变压器的电流：I=电容器电流I===导线电流（安全输送电流）50——22070——27595——335120——380150——445185——515240——610经济输送电流约为安全输送电流的三分之一。US3XCU332fCU3314CU电阻电阻：电流在导体内流动时所遇到的阻力。电阻的大小与下列因素有关:导体的长度导体的截面导体的材料导体的温度电阻电阻公式R=ρL/Sρ---电阻率单位：Ω.mm2/m温度200时，长1m，截面1mm2的导线电阻值。温度变化时，导体电阻计算公式R2=R1[1+λ(t2-t1）]λ—电阻温度系数，温度每增加10，导体电阻的变化值与原电阻值的比值。电阻纯电阻电路中：电流和电压同方向。ⅰRU纯电阻电路电流电压同方向串联电路中：总电阻R=R1+R2+R3+……并联电路中：......1111321RRRR欧姆定律部分电路欧姆定律：I=U/R流过电阻R的电流与电阻两端的电压成正比，与电阻成反比。全电路欧姆定律：I=E/R+R0E—电源电动势R0——电源内阻R——外电阻电功率、电能电能KW.h电功率KW时间h电功率：单位时间内电源力所做的功。电能：一段时间内电源力所做的功。关系：W=P*T电功率。电能电功率与电压、电流关系P=UI=IR×I=I2R=U2/RU-伏特R-欧姆P-瓦特1千瓦时=3.6兆焦1马力=736瓦特断路、短路断路：电路中某一部分断开，使电流不能导通的现象。短路：两根或两根以上的电源线不经过负载而直接接触或碰触。断路和短路均属于电路的不正常运行状态。电感电感：通直流，阻交流。电感电路中，XL=2πfLXL_感抗Ωf__频率HZL__线圈电感.H纯电感电路中,电流落后于电压900纯电感电路ILU电流滞后90°超前、滞后向量的表示法中，以角速度W反时针旋转，此旋转矢量每个瞬间在踪坐标轴上的投影便为各个瞬间的瞬时值。先达到最大值或零值得为超前，所以当一个向量超前于另外一个向量时，应该在它的逆时针方向电容电容：通交流，阻直流。电容电路中：XC=1/2πfcXC—容抗。Ωf—频率HZC—电容量，F纯电容电路中，电流超前于电压900UIC纯电容电路电流超前90°电阻、电感、电容电阻、电感、电容电路阻抗Z=向量图φ0ⅰRUⅰC1ⅰLI1I2φ复杂电路XXRCL220ICILⅰRUⅰC2ⅰC1ⅰL例如:抽油机电机负载Cosφ1=0.6左右φ1φ2I1I2ⅰC2ⅰLCosφ=1例如:加入电容补偿Cosφ2=0.8左右电容全补偿I=ⅰR损耗最小电容补偿原理电容补偿分析当电容电流小时，电容电流和电感电流的代数和较大，电阻电流一定时，总电流就变大，与电压U的夹角也变大，COSφ就小。所以要进行电容电流补偿，加大电容电流，减小无功分量，提高功率因数。补偿容量：Q=P（tgφ1-tgφ2）节能计算补偿前：线路电流I1=补偿后：线路电流I2=△P=3I12R—3I22R1cos3UP2cos3UP二级管构成：一个PN结加上电极引线和管壳。正向：正向电压超过死区电压后，处于导通状态，硅管0.5V，锗管0.1V。反向：反向截止反向击穿：反向电压增加到一定大小时，反向电流剧增，称反向击穿，相应电压称为反向击穿电压。二极管型号说明二极管：PZ——整流管A—N型，锗材料B—P型，锗材料C—N型，硅材料D—P型，硅材料如：2AP表示N型，锗材料二极管。ZP表示整流二极管。三极管三极管内部由三层半导体材料构成，分为发射区、基区和集电区，有2个PN结组成。分类按内部结构的不同：分为PNP和NPN两种。锗管大多为PNP，硅管大多为NPN。型号含义第2部分：A—PNP型锗材料B—NPN型锗材料C—PNP型硅材料D—NPN型硅材料三极管第三部分含义：A——高频大功率X——低频小功率G——高频小功率D——低频大功率T——整流管如：3AD、3DD低频大功率3AG、3DG高频小功率交流电交流表达式超前、滞后有效值、平均值三相电源的连接三相负载的连接有功功率、无功功率、视在功率、功率因数大电流接地系统、小电流接地系统交流电表达式解析式e=Emsin(ωt+φ)Em－－最大值ω－－角频率ω＝2πƒ单位rod/sφ－－初相角日光灯结构原理电源镇流器灯丝双金属片静触头～220日光灯管原理电源开关合上后，经镇流器，灯丝，电压加在启辉器的双金属片间，引起辉光放电。放电时产生的热量传到双金属片上，使它弯曲与静触头相碰，电路接通.灯丝通过电流被预热到很高温度发射电子。与静触头接触后，辉光放电停止，双金属片不再受热开始冷却，在离开静触头的瞬间，电路突然断开.镇流器产生一个很高的脉冲电压，加在灯管两端，使灯丝发出大量电子流去冲击灯管内的气体，形成紫外线，紫外线激发管壁涂的荧光粉，发出像日光似的光线。超前、滞后超前、滞后同频率的两个正弦交流电，一个比另一个早到零位或最大值，则前者叫超前；后者叫滞后，相差180°，叫反相。ψ1ψ2e1=Emsin(ωt+ψ)e2=Emsin(ωt)ψ有效值、平均值有效值：正弦交流电大小，方向随时改变，常用与热效应相等的直流电流值表示交变电流值的大小平均值：一个周期的平均值。(由于正弦交流电在一个周期内的平均值为零,所以按半个周期计算)UUUmp9.0637.02IIm有效值三相交流电概念：最大值相等，频率相同，相位互差1200的三个正弦交流电动势称为三相对称交流电。表达式：eA=EmsinωteB=Emsin(ωt-1200)eC=Emsin(ωt+1200)三相电源的连接星接O中线点零线引出的为三相四线制，不引出的为三相三线制，每相引出的叫相线。相电压：相线与中线间的电压线电压：任意两相间的电压ACB0UAC线电压UAO相电压三相电源的连接UAUCUBUAB=3UA线电压=相电压3星接向量关系三相电源的连接三角形连接：三相电源首尾相连三角形连接中，线电压等于相电压ACBUAB=UA三相负载的连接负载的星形三相负载的一端分别接到三相电源的相线上，另一端都接到中线上。相电流：流过各相负载的电流线电流：流过相线中的电流UAUCUB0IAI三相负载的连接星形连接中，相电流等于线电流，三相负载平衡时，中线电流为零，可省去中线三相四线制供电，正常时，中线不允许断开，不允许装熔断器和开关设备，中线电流等于各相负载电流的相量和。UAUCUB0IAI线电流相电流三相负载的连接负载的三角形三相负载分别接在三相电源的两根相线之间只能应用在三相负载平衡条件下，相电压等于线电压。线电流为相电流倍，并较相电流滞后30°。33ACBIAIBICIBCICAIBCIABIC=3ICA有功功率有功功率：交流电路中，电阻所消弧的功率（即用于发光、发热、做功力等的电功率）。KW无功功率：与电源进行能力交换，没有真正消耗掉的功率（电感、电容的功率）。Kvar(千乏）视在功率：有功功率和无功功率的几何和。KVA功率因数：QPS22QPS22spcos功率三角形QPS22Φ功率因数角P有功Q无功P=UIcosφ3Q=UIsinφ3S=UI3大电流接地系统大电流接地系统：中性点直接接地的系统；一般用于110KV及以上系统。大电流接地系统,发生单相接地后,线路作用于跳闸.小电流接地系统：中性点不接地或经消弧线圈接地的系统；一般用于35KV及以下系统。小电流接地系统小电流接地系统中，发生单相接地，仍可继续运行，但应立即组织巡线，迅速寻找故障点，可以带接地故障接线运行2小时。小电流接地系统中，发生单相接地后，相电压不再对称（一相为零，其他两相升高为线电压），但他们的线电压仍然对称，线路电气设备的绝缘承受线电压，所以中性点不接地系统中，设备绝缘按线电压设计。UA=0UB=UBAUC=UCAUAB=UABUBC=UBA-UCA=UBCUCA=UCA大电流及小电流接地系统中性点不接地的电网中，应采用保护接地中性点直接接地的电网中，应采用保护接零。计算实例一台三相发电机绕组作△连接给对称三相负载供电，发电机的相电流中含有一、三、五次谐波，有效值分别为IP1=40A，IP3=20A，IP5=20A，试求线电流和相电流的有效值？解：相电流的有效值为IP==49A线电流中不含有三次谐波,所以线电流的有效值为IX==77.5AIIIppp531222IIpp51223谐波在交流电机绕组的电势波形中，除基波外，还常常含有一些高次谐波，主要是由主极磁场在空间的非正弦分布和定子表面开槽所引起，这些谐波仅包含奇次谐波。谐波对电机运行性能影响很大，采用改善主极磁场分布和Y接来消除。Y接时，线电势为两相电势的向量差，3次谐波及其倍数的奇次谐波电势被抵消，△接时，靠闭合回路消除3次及其倍数谐波，但回路中谐波环流引起附加损耗，所以现代同步电机大多采用Y接。计算实例已知正弦交流电流i=5sin(wt+300)A，若f=50HZ，求在t=0.1秒时电流的瞬时值。解：wt=2πft=10π300=π/6sin（10π+π/6）=sinπ/6=1/2i=5×1/2=2.5A计算实例在线电压为380V的三相交流供电线路中接有三相△连接的电阻性对称负载，若每相负载为76试求相电流、线电流和三相有功功率？解：△连接中，U相=U线=380V，I相=380/76=5AI线=I相P=U线I线33计算实例某线路电流速断保护，继电器的可靠系数KK=1.3，电流互感器变比为200/5，采用不完全星形接线，线路末端三相最大短路电流为1.0kA，试求速断保护的速断电流。解：IDZ.J=（KK。KjX）×ID/NL计算实例有一条用LGJ架设的10kv的线路,计算负荷为1300kW,cosφ=0.9，查得经济电流密度J=1.16，求该导线的截面积？解：S=JUPcos3经济电流密度当导线中通过电流时，在导线中造成功率和电能损失，电流一定时，导线截面越大，电能损失越小，但投资增大；导线截面越小，电能损失越大，但投资减小，在某一截面下，综合起来最经济，这个截面去除电流，得到的电流密度叫做经济电流密度。用经济电流密度选择导线时，先计算出线路最大负荷电流Ifm，再根据导线类型和最大负荷利用小时数，查出经济电流密度J。再按Sj=Ifm/J计算。导线选择方法允许电流先计算线路的负荷电流，计算标准温度下的允许电流，允许电流要大于负荷电流。经济电流密度允许电压损失计算实例把电阻R=6欧，电感L=25.5mH的线圈接在频率为50HZ,电压为220V的电路上，求其有功功率和视在功率？解：XL=2