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电学基础知识讲解张浩森一、基础电路知识什么是电流：科学上把单位时间里通过导体任一横截面的电量叫做电流强度，简称电流。什么是电压：电压，也称作电势差或电位差，是衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量。其大小等于单位正电荷因受电场力作用从A点移动到B点所做的功，电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。什么是电阻：电阻是一个限流元件，将电阻接在电路中后，电阻器的阻值是固定的一般是两个引脚，它可限制通过它所连支路的电流大小。大家都知道,水在管中所以能流动,是因为有着高水位和低水位之间的差别而产生的一种压力,水才能从高处流向低处。城市中使用的自来水，所以能够一打开水门，就能从管中流出来，也是因为自来水的贮水塔比地面高，或者是由于用水泵推动水产生压力差的缘故。电也是如此，电流所以能够在导线中流动，也是因为在电流中有着高电位和低电位之间的差别。这种差别叫电位差，也叫电压。换句话说。在电路中，任意两点之间的电位差称为这两点的电压。行业规定：安全电压为不高于36V，持续接触安全电压为24V，安全电流为10mA，电击对人体的危害程度，主要取决于通过人体电流的大小和通电时间长短。电流强度越大，致命危险越大；持续时间越长，死亡的可能性越大。不善于传导电流的物质称为绝缘体，绝缘体又称为电介质。它们的电阻率极高。绝缘体的定义：不容易导电的物体叫做绝缘体。绝缘体和导体，没有绝对的界限。绝缘体在某些条件下可以转化为导体。电压击穿是指电子器件都有能承受的最高耐压值，超过该允许值，器件存在失效风险。主动元件和被动元件失效的表现形式稍有差别，但也都有电压允许上限。在电场作用下绝缘物内部产生破坏性的放电，绝缘电阻下降，电流增大，并产生破坏和穿孔的现象。一般情况下气体是不导电的。如放在空气中的用绝缘架支着的带电体，电荷消失得很慢；拉开电路上的闸刀开关，电路就中断了电流，这些都说明空气是不导电的。如果气体中存在着一定的强电场，则气体中的离子(正常情况下，气体中也有极少量的离子存在。)在电场力的作用下，动能不断加大，这些离子与其他质点碰撞而产生新的离子，新离子又与其他中性分子碰撞，同样又能产生新离子，因此使离子的数目急剧的增加，气体就变成了导体。这种使气体电离的过程叫做碰撞电离。二、基础元件知识隔离开关是一种主要用于“隔离电源、倒闸操作、用以连通和切断小电流电路”，无灭弧功能的开关器件。断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。断路器可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。而且在分断故障电流后一般不需要变更零部件。断路器和隔离器的区别：1、通断原理不同。断路器就是一种机械开关电器，具备隔离器功能的隔离开关也是一种开关。不同的是，断路器直接控制电动机和继电器等负载，一般来说它的安培数比较小，当然也有控制较大负载的，不过一般都和中间继电器用做控制回路，正常条件和非正常条件下都能接通、承载分断电流，根据它电压的使用范围可以分为高压断路器和低压断路器;而隔离器是具有一个一个隔离的功能，只有安培数，一般是装在机柜所有负载的断路器的控制前段，起到一个整体通断的功能。2、有无灭弧功能。断路器可以灭弧，具有一个完整的灭弧系统;隔离器没有这项功能，隔离开关为了让其触头可视化，一般不带灭弧罩，或者带有很简单的灭弧罩。所以，隔离开关不能用来开断带电电路，只在维修起一个保护作用;3、保护功能不同。断路器在普通的开关功能上增加了许多保护功能，比如短路保护、过流保护、欠电压保护等。并且与熔丝烧断后需要更换不同，断路器在分断故障电流后一般不需要更换零件;隔离器是对各种工业信号进行变送、转换、隔离、传输、运算的仪表，可以保护下级的控制回路，抑制不明设备的干扰，从而提高工业生产过程的抗干扰能力，保证系统的稳定性和可靠性。在分闸时，由于触头从接触到分开的过程中，两个触头间的间隙从小到大，在高电压的作用下，间隙的绝缘介质会被电离击穿，形成电弧，电弧形成后，产生的热量会进一步加剧介质电离，扩大电弧，使断路器无法断开电路，为了阻止这一过程，在设计断路器的时候，把两个触头装在一个灭弧室内，灭弧室内部有许多通道，一是分割电弧，二是利用电弧高温产生的高压气流，通过灭弧室一定的通道喷口吹灭电弧。隔离开关在电路中起明显断开点的作用，以保证维修时人员的安全，一般只能切断线路的空载电流，不能切断负荷电流和短路电流；断路器能切断负荷电流和短路（故障）电流，故障时能够自动跳闸；某些型号的断路器也具有隔离功能，可以作为隔离电器使用。负荷电流：指的是设备正常运行（即带负荷时）的情况下，负载所吸收的电流。短路电流：是电力系统在运行中，相与相之间或相与地（或中性线）之间发生非正常连接（即短路）时流过的电流。其值可远远大于额定电流，并取决于短路点距电源的电气距离。三、基础故障知识线路中允许连续通过而不至于使电线过热的电流量，称为安全载流量或安全电流。如导线流过的电流超过了安全载流量，就叫导线过载。一般导线最高允许工作温度为65°C。过载时，温度超过该温度，会使绝缘迅速老化甚至于线路燃烧。发生过载的主要原因有导线截面选择不当，实际负载已超过了导线的安全电流；还有“小马拉大车”现象，即在线路中接入了过多的大功率设备，超过了配电线路的负载能力。过载就是负荷过大，超过了设备本身的额定负载，产生的现象是电流过大，用电设备发热，线路长期过载会降低线路绝缘水平，甚至烧毁设备或线路；电源短路（Shortcircuit）是指在电路中，电流不流经用电器，直接连接电源正负两极。根据欧姆定律I=U/R知道，由于导线的电阻很小，电源短路时电路上的电流会非常大。这样大的电流，电池或者其他电源都不能承受，会造成电源损坏；更为严重的是，因为电流太大，会使导线的温度升高，严重时有可能造成火灾。局部短路就是将导线与用电器并联，那么根据并联分流的特点，电流大部分经过导线，只有很少的部分经过用电器，但用电器完好无损，这就叫局部短路。所谓保护接地就是将正常情况下不带电，而在绝缘材料损坏后或其他情况下可能带电的电器金属部分（即与带电部分相绝缘的金属结构部分）用导线与接地体可靠连接起来的一种保护接线方式。如果家用电器未采用接地保护，当某一部分的绝缘损坏或某一相线碰及外壳时，家用电器的外壳将带电，人体万一触及到该绝缘损坏的电器设备外壳（构架）时，就会有触电的危险。浪涌也叫突波，顾名思义就是超出正常工作电压的瞬间过电压。本质上讲，浪涌是发生在仅仅几百万分之一秒时间内的一种剧烈脉冲。可能引起浪涌的原因有：重型设备、短路、电源切换或大型发动机。而含有浪涌阻绝装置的产品可以有效地吸收突发的巨大能量，以保护连接设备免于受损。浪涌保护器，也叫防雷器，是一种为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全防护的电子装置。当电气回路或者通信线路中因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时，浪涌保护器能在极短的时间内导通分流，从而避免浪涌对回路中其他设备的损害。浪涌保护器，适用于交流50/60HZ，额定电压220V至380V的供电系统中，对间接雷电和直接雷电影响或其他瞬时过压的电涌进行保护，适用于家庭住宅、第三产业以及工业领域电涌保护的要求。I/II/III级是按SPD的实验波形不同而划分的，I级一般用于总配电箱及独立建筑总配电处，II级用于楼层配电，III级一般用于弱电机房。