电工基础知识

电工基础知识授课：河南经济贸易技师学院丁家辉维修电工培训一、电工作业和电工作业人员电工作业指从事电气装置的安装、运行、检修、试验等工作的作业电工作业包括低压运行维修、高压运行维修及行业专业性电工作业。关于高压与低压的划分存在着不同的说法。《电业安全规程》和《电工作业人员安全考核标准》按照设备对地电压，250V（工频50Hz）及以下者划定为低压。将250V以上者划定为高压。《低压电器基本标准》等国家标准将1200V及以下的电器列为低压电器。《民用建筑电气设计规范》等更多标准将1000V以下划为低压配电范围。1000V一下常见的只有配电电压0.23/0.4kV（相应的用电电压220/380V）的系统。其对地电压一般不超过250V。因此，标准的不协调尚不致对高、低压电工作业造成误解。电工作业人员指直接从事电工作业的人员。电工作业人员必须年满18岁，必须具备初中以上文化程度，不得有妨碍从事电工作业的病症和生理缺陷。从技术上考虑，电工作业人员必须具备必要的电气专业知识和电气安全技术知识；按其职务和工作性质，应熟悉有关安全规程；应学会必要的操作技能和触电急救方法。电工人员必须经过安全技术培训，并经过考试合格后方可从事电工作业。新参加电气工作的人员、实习人员和临时参加劳动的人员，必须经过安全知识教育后，方可参加制定的工作，但不得单独工作。对外单位派来支援的电气工作人员，工作前应介绍现场电气设备接线情况和有关安全措施。电工人员必须经过安全技术培训，并经过考试合格后方可从事电工作业。新参加电气工作的人员、实习人员和临时参加劳动的人员，必须经过安全知识教育后，方可参加制定的工作，但不得单独工作。对外单位派来支援的电气工作人员，工作前应介绍现场电气设备接线情况和有关安全措施。电工是特殊工种、又是危险工种。首先，其作业过程和工作质量不但关联着自身的安全，而且关联着他人和周围设备设施的安全；其次，专业电工工作点分散、工作性质不专一，不便于跟班检查和追踪检查。因此，专业电工必须掌握必要的电气安全技能，必须具备良好的电气安全知识。二、电工作业人员的安全职责专业电工应当了解生产与安全的辩证统一，把生产和安全看作是一整体，充分理解“生产必须安全，安全促进生产”的基本原则，不断提高安全意识。就岗位安全职责而言，专业电工应做到以下几点：就岗位安全职责而言，专业电工应做到以下几点：（1）严格执行各项安全标准、法规、制度和规程。包括各种电气标准、电气安装规范和验收规范、电气运行管理规程、电气安全操作规程及其他有关规定。（2）遵守劳动纪律，终于职责，做好本职工作，认真执行电工岗位安全责任制。（3）正确使用各种工具和劳动保护用品，安全地完成各项生产任务。（4）努力学习安全规程、电气专业技术和电气安全技术；参加各项有关的安全活动；宣传电气安全；参加安全检查，并提出意见和建议等。专业电工应树立良好的职业道德。除前面提到的忠于职责、遵守纪律、努力学习外、还应注意互相配合，共同完成生产任务。应特别注意杜绝以电谋私、制造电气故障等违法行为。培训和考核是提高专业安全技术水平，使之获得独立操作能力的基本途径。通过培训和考核，最大限度地提高专业电工的技术水平和安全意识自从19世纪以电力发明及其广泛应用为标志的第二次科技革命以来，人类生活进入了电气时代。小至生活照明，大到现代化大工业生产,电能在现代工业、农业、科学技术以及国民经济等各个领域有着广泛的应用。电能的广泛应用与其特点息息相关。直流电路电工基础知识电能的应用：电能应用在工业、农业及国民经济各部门，在日常生活中也是不可缺少的。1.电能的优越性：（1）便于转换（2）便于传输（3）便于控制2.2.不足之处：难于储存电路：由电源、负载、连接导线、控制和保护装置四部分组成。一、电路电路：电流所通过的路径。是由某些电气设备和元器件按一定方式连接组成。在日常生活中，我们会广泛接触到各种电路。手电筒就是一中非常简单的电路。2．电路的基本组成电路的基本组成包括以下四个部分：(1)电源(供能元件)：为电路提供电能的设备和器件(如电池、发电机等)。是电路工作的能源，电源的作用是将非电能转换成电能。图1-20模拟手电筒电路图1-20模拟手电筒电路(2)负载(耗能元件):使用(消耗)电能的设备和器件(如灯泡等用电器)。是电路中的主要耗电器件。负载的作用是将电能转换成非电能。控制电路工作状态的器件或设备(如开关等)。将电器设备和元器件按一定方式连接起来(如各种铜、铝电缆线等)。(4)控制器件：(3)连接导线：２、电路模型和电路元件电源负载实体电路中间环节与实体电路相对应、由理想元件构成的电路图，称为实体电路的电路模型。电路模型负载电源开关连接导线SRL+U–IUS+_R0白炽灯的电路模型可表示为：实际电路器件品种繁多，其电磁特性多元而复杂，采取模型化处理可获得有意义的分析效果iRRL消耗电能的电特性可用电阻元件表征产生磁场的电特性可用电感元件表征由于白炽灯中耗能的因素大大于产生磁场的因素，因此L可以忽略。理想电路元件是实际电路器件的理想化和近似，其电特性惟一、精确，可定量分析和计算。白炽灯电路RC+US–电阻元件只具耗能的电特性电容元件只具有储存电能的电特性理想电压源输出电压恒定，输出电流由它和负载共同决定理想电流源输出电流恒定，两端电压由它和负载共同决定L电感元件只具有储存磁能的电特性IS理想电路元件分有无源和有源两大类无源二端元件有源二端元件电路可以实现电能的传输、分配和转换。电力系统中：电子技术中：电路可以实现电信号的传递、存储和处理。电路的功能３、导体、绝缘体和半导体原子核原子核中有质子和中子，其中质子带正电，中子不带电。绕原子核高速旋转的电子带负电。自然界物质的电结构：电子正电荷负电荷=原子结构中：原子核导体的外层电子数很少且距离原子核较远，因此受原子核的束缚力很弱，极易挣脱原子核的束缚游离到空间成为自由电子，即导体的特点就是内部具有大量的自由电子。原子核半导体的外层电子数一般为4个，其导电性界于导体和绝缘体之间。原子核绝缘体外层电子数通常为8个，且距离原子核较近，因此受到原子核很强的束缚力而无法挣脱，我们把外层电子数为8个称为稳定结构，这种结构中不存在自由电子，因此不导电。４、电路的工作状态（1）开（断）路状态（2）额定工作状态（3）短路状态忽略电路元器件的次要因素，将其理想化，并用规定的电气图形符号表示所组成的电路，称为电路7/1/202023电路的工作状态电路有三种工作状态：开路、短路、额定工作状态。1、开路UOCIRO+-Us开路时I=0，内阻Ro上电压降为零。开路电压UOC=Us7/1/2020242、短路US-+bISCROaUab=0V短路电流ISC=US/RO失去电子或得到电子的微粒称为正电荷或负电荷。带有电荷的物体称为带电体。电荷的多少用电量表示。其单位为C（库或库仑）。库是很大的单位，常用的电量单位是μC（微库或微库仑）1C=106μC。在电荷的周围存在着电场。引进电场中的电荷将受到力的作用，这个叫做电场力。电荷和电场电荷间相互作用：同性相斥，异性相吸。电场强度和电位是表征电场中各点性质的两个基本物理量。电场中某点的电场强度即单位正电荷在该点所受到的电场力。电场强度的单位是v/m（伏/米）。如用E表示电场强度，则:E=F/Q式中E—电场强度，v/m;F—电场力，Q—电量，C。电场中某点的电位是指在电场中将单位正电荷从该点移至电位叁考点时电场力所做的功。电位的常用单位是伏（V），千伏（KV）等。电场中某两点之间的电位差称为这两点之间的电压或电压降。电压的符号是U、u，其单位与电位差的单位相同。1KV=1000V在由两个电极构成的均匀电场中，电极间电场强度（E）与电极间电压（U）的关系式中d—电极间的距离，m.显然，可以将电场强度理解为单位距离上的电压。电压越高，可能产生的电场强度也越高。E=U/d不论所使用的是何种绝缘材料，其上电场强度达到某一限度时，其绝缘性能都将遇到破坏。这电场强度称作该绝缘材料的击穿电场强度，简称击穿强度。当空气中电场强度超过25~30kv/cm时，即可能发生击穿放电。二、电流1、电流的概念与分类带电粒子（电荷）的定向运动形成电流。电流的方向不变为直流I(DC)。方向和大小都变化为交流i(AC)。I＝Q/t（取决于在一定时间内，通过导体横截面的电荷量）I电流强度（A）Q电荷量（C）t时间（S）2、电流的单位安培（A）常用的电流单位还有毫安（mA）、微安（A）、千安（kA）等电流单位换算1A＝103mA1mA＝103μA，1kA＝103A3、电流的方向规定：正电荷运动的方向为电流的实际方向。假设的电流流向称为电流的参考方向。注意:电流的计算结果为“+”——电流真实方向与参考方向一致；“–”——电流真实方向与参考方向相反。电流强度是一个标量，电流方向只表明电荷的定向运动方向。分析：当参考方向与实际方向相同时，则I0当参考方向与实际方向相反时，则I0，负值表示方向相反而不是负电流值）1、电动势的定义电动势是衡量电源力移动电荷做功能力的物理量电动势：电源力将单位正电荷从电源的负极移到正极所做的功。E=W电源力/Q三、电动势2、单位字母符号：E单位：V（伏）3、电动势的方向E的方向是从低电位（电源负极）指向高电位（电源正极）四、电压与电位（一）电位人们测量山峰的高度，常用海拔多少米，也就是以海平面为基准测出各山峰的相对高度，海平面海拔为零，零海拔为各山峰高度的参考点。山高：海拔2800米参考点：海平面电位也一样，也必须要有一个参考点，而且一个网络、一个系统或一台独立的设备只能共有一个参考点。如低压三相四线中性点接地的供电系统中，大地为参考点，称为零电位。参考点L1L2L3U1、u2、u3为各点电位我们规定：电场力把单位正电荷从电场中的某一点移到参考点所做的功，称该点的电位，用字母φ表示。功做的多少与电位的高低成正比。由于ＡaoＡbo，++FFaboLaoLboLab+-电场方向参考点那么a点电位就比b点电位高。这里o点为参考点，参考点可任意选择，不同的参考点，相对各点电位也不同。由此看出，电场中某点电位与参考点有密切关系，通常选择参考点以方便计算为原则。参考点可视为零电位，低于参考点为负电位，高于参考点为正电位，等于参考点为同电位。++FFaboLaoLboLab+-电场方向参考点电位：某点与参考点之间的电压：用U（或ψ）表示单位V把参考点的位称为零电位。即如A点参考点则ΨA＝0V）通常选大地为参考点，把大地的电位作为零电位点。任意两点间的电位差：UAB＝UA-UB或ΨAB＝ΨA-ΨB电压与电位的异同点：电位是某点对参考点的电压，电压是某两点间的电位差；电位是相对量，随参考点的改变而改变，而电压是绝对量，不随参考点的改变而改变。电压电压是衡量电场力做功本领大小的物理量，在电场中两点间电位差称为电压。（1）电压是衡量电场力作功率领的大小在电场中，电场力F的将电荷Q由A点移动至B点.到做的功WAB与电荷的比值。UAB=WAB/Q电场力将单位正电荷从电场中的a点移到b点所做的功，称其为a、b两点间的电压。aboR1R2Ｕab＝Ｕao－Ｕbo导体两端具有电位差时，电子才有规则的定向运动而形成电流。可见，导体内产生电流的条件是导体两端必须有电位差（电压）。电压单位与电位相同。（2）电压的方向电压和电流一样，不但有大小，而且有方向。电压方向规定为由高电位指向低电位三种表示法：箭头表示双下标表示：UAB习惯上把电位降低的方向作为电压的实际方向。（3）电压的单位伏特（V）1V＝103mV1mV＝103μV1kV＝103V五、电阻器1、电阻器的概念电阻是反映物体对电流起阻碍作用大小的一个物理量。电阻这一物理量可衡量物体的导电能力，物体电阻小导电能力就强，反之就弱。在实际工作中，我们不但用电阻去衡量物体的导电能力，我们还将具有一定阻值物质制作成实体元件，称为电阻器。电阻器反映导体对电流起阻碍作用的大小，简称电阻“R（r）”符号表示。R＝L/SL：导体长度（m）S：横截面积（MM的平方）：导体的电阻率（