电工基础知识

节目录退出培训主要内容一、电工基础知识五、继电接触控制与自动控制二、变压器部分七、PLC基本知识六、电子技术三、电机部分电机及拖动四、电气测量节目录退出电工基础知识概述第一节电的基本概念第二节直流电路第三节电与磁第四节单相交流电路第五节三相交流电路节目录退出概述本章主要介绍电常用基本物理量、直流电路、交流电路、电磁感应等基本概念、定律，以及有关物理量间的相互关系，为识图、读图、分析电路、电路设计打基础。要求：１、了解电的各主要物理量及基本公式的含义，弄清有关公式物理量以及各符号的意义和单位。２、掌握各定律的内容及有关量间的关系，逐步学会分析电路的方法。３、充分重视理论结合实际，将学到的基础理论做为实际设计、安装、维修的理论依据。节目录退出第一节电的基本概念一、电路的组成及状态二、电流三、电阻四、电压与电位五、电动势节目录退出一、电路的组成及状态（一）电路的组成下面我们先来看一下手电筒电路节目录退出一、电路的组成及状态（一）电路的组成电路——电流经过的路径。组成：电源负载控制设备导线电流必须在闭合回路中产生，所以一个完整的电路一定是回路。手电筒电路节目录退出一、电路的组成及状态（一）电路的组成1、电源将其他形式的能量转换成电能的装置。E如：火力发电机：热能水力发电机：水能风力发电机：风能核动力发电机：核能蓄电池：化学能转换为电能电源可通过电网络输送、传递、分配。节目录退出一、电路的组成及状态（一）电路的组成2、负载将电能转换成其他形式能量的器件或设备（各种电器）。E如：电灯电能转换为光能电炉电动机电能转换为热能电能转换为机械能节目录退出一、电路的组成及状态（一）电路的组成3、控制设备按人们的需求安全、有效的控制电能各物理量以及用电器的使用时间。E如：控制电灯的开关、插销等：控制电动机的接触器、继电器、断路器等。节目录退出一、电路的组成及状态（一）电路的组成4、导线输送分配电能的导体（常用铜、铝材料）。E它将电源电能输送致控制设备，再将受控制的电能输入用电器，最后再将其连接回电源而形成回路。节目录退出一、电路的组成及状态（一）电路的组成E电路可分为外电路和内电路外电路：电源控制设备负载内电路：电源内部的通道。如蓄电池两极、发电机电枢线圈内通道。电路的分类节目录退出一、电路的组成及状态（一）电路的组成电路原理图电路图是最简单明了提供电路信息的方法。电路图主要用来详细理解设备和其组成部分的工作原理，故称电路原理图。它为接线、测试、排故提供信息。电工作业人员实际操作时离不开电路图，识图、读图是作为一名电工的基本功。对各种不同电路的表达方式——电路图节目录退出一、电路的组成及状态（一）电路的组成电路原理图信息１：电路中所用元件名称、数量及参数。E——电池组，１２Ｖ，１套。HL——指示灯，12Ｖ，0.1A、1只。R——电阻，60Ω，1Ｗ，1只。K1、K2——单极开关，２只。由电气符号（采用GB4728-85标准）、代号、连接线组合而成。节目录退出一、电路的组成及状态（一）电路的组成电路原理图信息２：导线连接方式：除元件外，每根实线都是所需连接的导线。由电气符号（采用GB4728-85标准）、代号、连接线组合而成。节目录退出一、电路的组成及状态（一）电路的组成电路原理图由电气符号（采用GB4728-85标准）、代号、连接线组合而成。信息３：工作原理：闭合Ｋ１，指示灯ＨＬ在额定电压下发光；断开Ｋ１，闭合Ｋ２，指示灯ＨＬ与电阻Ｒ串联，电阻Ｒ串联降压，指示灯ＨＬ电压为8Ｖ左右，较暗。节目录退出一、电路的组成及状态（二）电路的状态1、通路状态通路就是电路中开关闭合，负载中有电流流过。在这种状态下，电源端电压与负载电流的关系可用电流的负载特性确定。通路后负载有电流流过而做功，根据负载的大小，可分为满载、轻载、过载三种情况。节目录退出一、电路的组成及状态（二）电路的状态1、通路状态满载：负载在额定功率下的工作状态叫做额定工作状态或满载；轻载：负载低于额定功率的工作状态叫做轻载；过载：负载高于额定功率的工作状态叫做过载或超载。轻载不利于充分发挥负载的效率，过载容易使负载过线路烧毁，满载为理想工作状态。节目录退出一、电路的组成及状态（二）电路的状态2、断路或开路状态断路一般为故障，开路为工作需要，电路状态一样，电源两端或电路某处断开，电路中没有电流通过。对于电源来说，这种状态叫空载。节目录退出一、电路的组成及状态（二）电路的状态2、断路或开路状态开路的特点：电路中电流为零，电源端电压U等于电源电动势E。电路某处断开节目录退出一、电路的组成及状态（二）电路的状态3、短路状态如果外电路被阻值近似为零的导体接通，这时电源就处于短路状态。节目录退出一、电路的组成及状态（二）电路的状态3、短路状态在这种状态下，短路电流ID=E/RO非常大，由于电流未经负载直接流回电源，电源内阻RO极小，强大的短路电路极有可能烧毁电源和线路，造成重大事故，所以要严格防止，避免发生短路。外电路被阻值近似为零的导体接通节目录退出一、电路的组成及状态（二）电路的状态3、短路状态防止短路最常用的方法是在电路上安装熔断器，不论高压、低压、强电、弱电，线路都要设可靠的短路保护。熔断器节目录退出一、电路的组成及状态（二）电路的状态电路的外特性短路开路IU节目录退出二、电流（一）电流的形成电流——电荷有规则的定向运动形成电流。用I、i表示。了解电流的实质，就要从物质内部结构进行分折：任何物质都是由分子组成，分子是由原子组成，而原子又是由带正电原子核和带负电的电子组成。在常态下，原子核所带的正电荷数等于电子所带的负电荷数，物质呈中性。在金属导体中存在较多脱离原子核吸引力的自由电子，它们相互碰撞，处于无定向无规则运动，所以也不显电性。节目录退出二、电流（一）电流的形成例如，13号元素铝的原子结构。电子分层排列（2，8，3）节目录退出二、电流（一）电流的形成电流——电荷有规则的定向运动形成电流。当人们给一定外加条件时，如导体两端加一个电场（即按上电源），则导体内自由电子受到电场力的作用，正电场吸引电子，负电场排拆电子，所以导体内自由电子就向着正电场方向移动。电场力：带电导体的周围存在着电场，电场对处在场内的电荷有力的作用。节目录退出二、电流（一）电流的形成在金属导体中，电子在外电场的作用下有规则的运动形成电流。节目录退出二、电流（一）电流的形成电流强度：电流的大小取决于在一定时间内通过导体横截面的电荷量的多少，在单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，表示通过该导体的电流越强，反之较弱，所以电流大小用电流强度来衡量。为方便起见，人们把电流强度简称电流。电流强度——1秒钟内通过导体横截面的电荷量。I：电流强度（安培）Q：电量（库仑）t：时间（秒）节目录退出二、电流（一）电流的形成电流密度：在实际工作中，经常需要选择导体（线）的粗细即截面积，这就需要用到电流密度这一概念。当电流在导体的横截面上均匀分布时，该电流与导体横截面的比值，就称为电流密度。电流密度用字母J表示，即。J：电流密度（A/mm2）I：电流（A）S：横截面（mm2）节目录退出二、电流（一）电流的形成电流密度：如：横截面2.5mm2的BVR塑料多股线的电流密度可选为7A/mm2，一般情况下：2.5mm2BVR最大可通过17.5A电流，可配用3.8kW的单相用电设备。电流密度与导体横截面不呈线性关系。因为导体的截面积选用必须考虑诸多综合因素，如环境、敷设方式、敷设长度。耐热、散热要重点考虑。一般电流密度选择：负载电流越大，电流密度相对越小。节目录退出二、电流（一）电流的形成电流密度：又如：现需要安装一路供电线路，此线路计算总负荷电流为125A，选配电缆前应先根据实际情况确定电流密度，通常100A以上电路选用电缆的电流密度，每平方毫米不大于2A，即J=2A/mm2，那么，总之，导体安全载流量选择正确与否，直接关系到电路的安全、质量及成体，不可忽视。可选择70mm2的电缆线。节目录退出二、电流（二）电流的方向电流的方向——正电荷移动的方向为电流方向。节目录退出二、电流（二）电流的方向不同的导电物质中，形成电流的运动电荷，可以是正电荷，也可以是负电荷。甚至两者都有。为统一起见规定：正电荷定向移动的方向为电流方向。按照这个规定，在电源外部，电流的方向是从电源的正极流向负极。在金属导体中，电子运动的方向与电流方向相反。节目录退出二、电流（二）电流的方向电流方向的表示：abcoI1I2I可用箭头表示：I1I2I或用下标表示：IaoIboIoc在分析和计算电路时，常常要求出电流方向，尤其是较复杂电路，某段电路中实际电流方向难以确定，在这种情况下，要设定参考方向，参考方向任意任意设定，当计算结果大于零时（即为正值），假设参考方向与实际电流方向相同；如果计算结果小于零时（即为负值），那么假设参考方向与实际电流方向相反。节目录退出二、电流（二）电流的方向电流方向的表示：abco4A3A例：如图所示电路，求出Iao的大小和方向。解：先设定Iao的方向，如图所示根据基尔霍夫节点电流定律：Iao+Ibo=IocIao=Ioc-Ibo将已知数代入Iao=3-4=-1A得数为负值，实际电流方向为Ioa。节目录退出二、电流（三）电流的单位电流的国际单位为安培，简称为安，用A表示。常用的电流单位：千安（kA）、毫安（mA）、微安（μA）。kA、A、mA、μA依次为千进位，即：1kA=103A=106mA=109μA节目录退出二、电流（四）电流的种类电流的种类即电流的性质，通常分直流电、交流电两种。节目录退出二、电流（四）电流的种类1、直流电：其大小和方向均不随时间变化而变化。直流电可由蓄电池、直流发电机或整流电路获得。直流电可分理想直流电和脉动直流电，用直角坐标系图形表示法可以看出：i0t理想直流电：无论t在什么时间段，电流i大小幅度不变、方向不变，始终在正半周。节目录退出二、电流（四）电流的种类1、直流电：其大小和方向均不随时间变化而变化。直流电可由蓄电池、直流发电机或整流电路获得。直流电可分理想直流电和脉动直流电，用直角坐标系图形表示法可以看出：脉动直流电：虽方向不变，始终在正半周，但大小幅度随t的变化而不断变化，有一定的交变成分。i0t节目录退出二、电流（四）电流的种类1、直流电：应注意：直流电在接通和断开的瞬间都有个交变（即电流变化）过程。脉动直流电是通过整流后的直流电。整流获得理想直流电的步骤：节目录退出二、电流（四）电流的种类2、交流电：其大小和方向都随时间的变化而变化。电力系统供给工矿企业的动力电都为交流电。工矿企业、日常生活所用的交流电是按正弦规律变化的正弦交流电。正弦交流电在直角坐标系中的波形图：可以看出：电流i的大小、幅度随着t的变化而不断的变化，方向也随t的变化在正负半周有规律的变化。i0t节目录退出三、电阻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。电阻用字母R、r表示。电阻的单位：欧姆，简称欧，用字母Ω表示。物体的电阻是客观存在的，不随电压的高低而变化。节目录退出三、电阻实验证明：物体的电阻跟物体长度成正比，跟物体截面积成反比，并与物体的材料（电阻率）和温度有关，可用以下公式表达R：电阻（Ω）ρ：电阻率（Ω·m）L：长度（）S：截面积（m2）电阻率ρ：是与物体材料性质有关的物理量，称为电阻系数或电阻率。它是指长度1米，横截面1平方毫米的某种材料的物体在2０℃时的电阻值。单位：Ω·m。不同的材料其电阻率也不同，下表列出几种常用金属的电阻率。节目录退出三、电阻表1-1常用金属材料的电阻率及电阻温度系数材料名称2０℃时的电阻率/Ω·m电阻温度系数/℃-1银1.6×10-80.00361铜1.72×10-80.0041金2.2×10-80.00365铝2.9×10-80.00423钼4.77×10-80.00478钨5.3×10-80.005铁9.78×10-80.00625康铜（铜54%，镍46%）50×10-80.00004节目录退出三、电阻温度系数α：表中温度系数α，说明