電氣知識培訓講義

2021-04-15 16:15:09 字數 5319 閱讀 9555

教材:電工操作證培訓教材《電工作業安全技術(培訓教材)》

第一講電工基礎(6個課時)

第一節電的基本概念(2個課時)

一、電流

● 定義:電荷有規則的定向移動。

● 大小:單位時間內通過導體截面的電量,即電流強度(i)。

● 單位:安培(a)

1ka=1000a 1a=1000ma 1ma=1000μa

● 方向:正電荷運動的方向為電流的正方向。

● 產生條件:必須是導體,導體兩端必須有電壓。

● 分類:直流電和交流電

二、電壓

● 定義:又稱電位差,是衡量電場做功本領大小的物理量。

● 大小:電場力把單位正電荷從電場中a點移動到b點所做的功稱為a、b 兩點間的電壓(uab)。

● 單位:伏特(v)

1kv=1000v 1v=1000 mv 1 mv= 1000 v

● 方向:對於負載來說,規定電流流進端為正,流出為負。

● 產生條件:對於負載來說,沒有電流就沒有電壓,有電壓就一定有電流。

一、 電位

● 定義:在電路中任選一點為參考點,則某點到參考點的電壓就叫做這一點(相對與參考點)的電位。電位的符號用φ表示。

● 參考點。參考點的電位等於零,即φ0=0,所以參考點又叫零電位點。參考點在電路圖中用符號「┷」表示。 高於參考點的電位叫正電位,低於參考點的電位叫負電位。

● 電位與電壓的異同點:

電位是某點對參考點的電壓,電壓是某兩點間的電位差。電位是相對量,隨參考點的電壓改變而改變;電位差是絕對量,不隨參考點的改變而改變。電位的單位與電壓的單位相同,也是v。

四、電阻

● 定義:電流通過導體時導體對電流的阻礙作用(r)

● 單位:歐姆(ω)

1000ω= 1kω 1000kω=1mω

● 大小:在溫度一定時,導體的電阻與長度成正比,與導體橫截面積成反比,還與導體材料有關。

● 分類:導體、半導體、絕緣體

第二節直流電路(2個課時)

一、電路

1、電路的組成及電路元件的作用

電源:將其它形式的能量轉換為電能。

負載:將電能轉換為其它形式的能量。

控制電器和保護電器:在電路中起控制和保護作用。

導線:就是把電源、負載和控制電器連線成乙個電路,並將電源的電能傳輸給負載。

2、電路的工作狀態

電路有三種工作狀態如下圖所示:

● 通路——就是電源與負載接成的迴路,這時電路中有電流通過。

● 短路——短路就是電源未經負載而直接由導線構成通路。

注:短路可分為有用短路和故障短路,故障短路往往會造成電路中電流過大,使電路無法正常工作,嚴重的會產生事故。

● 斷路——斷路就是電源與負載未接成閉合迴路,

這時電路中沒有電流通過。開路又叫斷路,斷開的兩點間的電壓稱為開路電壓。

注:開路也分為正常開路和故障開路。如不需要電路工作時,把電源開關開啟

為正常開路;而燈絲燒斷,導線斷裂產生的開路為故障開路,它使電路不能正常工作。

二、歐姆定律

流過電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比。

i=u/r

式中i=電流(a

u=電壓(v)

r=電阻(ω)

舉例:已知一盞燈泡的電阻是484ω,當電源電壓為220v時,求通過燈泡的電流。

三、電路的功率與電能

1、電功率:單位時間內電場力所做的功。

p=ui=i2r=u2/r

式中p=電功率(w)

舉例:乙隻「220v、100w」的燈泡,當接到電壓為220v的電源上時,通過燈泡的電流為多大?燈泡的電阻是多少?

2、電能:就是用來表示電場在一段時間內所做的功。

w=pt

式中w=電能(kw.h)

p=電功率(kw)

t=時間(h)

實際上1kw.h就是平常所說的1度電。

舉例:一台10kw電爐,每天工作8h,求乙個月30天要用電多少千瓦時?

四、電阻的串並聯電路

1、電阻的串聯電路

將兩個以上的電阻,依次首尾相聯,使各電阻通過同一電流,這種連線方式叫做電阻的串聯。

串聯電路的特點:

1)電路中流過每個電阻元件的電流都相等。

2)電路兩端的總電壓等於各電阻兩端的電壓之和。

3)電路的等效電阻(即總電阻)等於各串聯電阻之和。

4)電路中各電阻上的電壓與各電阻的阻值成正比。

5)電路中各電阻上所消耗的功率與各電阻的阻值成正比。

2、電阻的併聯電路

把幾個電阻的一端連線在乙個節點上,另一端接在另乙個節點上,這種連線方式叫做電阻的併聯。

併聯電路的特點:

1)電路中各電阻兩端的電壓都相等,且等於電路兩端的電壓。

2)電路的總電流等於各電阻支路電流之和。

3)電路的等效電阻(即總電阻)的倒數等於各併聯電阻的倒數之和。

4)電路中阻值越大的電阻所通過的電流越小,阻值越小的電阻所通過的電流越大。

5)電路中阻值越大的電阻所消耗的功率越小,阻值越小的電阻所消耗的功率越大。

3、電阻的混聯電路

在一些電路中,既有電阻的串聯,又有電阻的併聯,這種電路就叫混聯電路。

舉例:若在照明線路上使用電爐時,電燈會明顯變暗,這是由於電流增大後,**路上的電壓損失增加引起的。

第三節單相交流電路(2個課時)

一、 交流電的基本概念

交流電是指大小和方向都隨時間作週期性變化的電動勢(電壓或電流),也就是說,交流電是交變電動勢、交變電壓和交變電流的總稱。

交流電的分類:正弦交流電和非正弦交流電。

二、 正弦交流電的基本物理量

e=emsin(wt+φ)

最大值、有效值,週期、頻率、角頻率,相位、初相位。

三要素:最大值、角頻率、初相角。

三、 交流電路的基本引數

在交流電路中,除電阻外,還有電感和電容元件,電阻是消耗電能的元件,而電感和電容則只是儲存電能,不消耗電能。

1. 電感

當通過鎮流器、變壓器、電動機等裝置中的線圈中的電流變化時,會**圈中產生磁場,從而產生感應電動勢,來阻礙電流的變化,這就是自感現象。我們把衡量線圈產生自感本領大小的物理量叫做電感。電感的大小與線圈的匝數、幾何形狀以及線圈中媒介的磁導率有關。

● 單位:亨利(h)

1h=1000mh 1mh=1000μh

● 自感有利有弊。如:日光燈利用鎮流器中的自感電動勢來點燃燈管。渦流效應。

2. 電容

● 作用:儲存電荷

● 組成:極板和介質

● 單位:法拉(f)

1f=106μf 1μf=106pf

● 大小:c=q/uc

式中q=電荷(c)

uc=電壓(v)

c=電容量(f)

● 主要技術指標:電容量和耐壓等級

● 電容器的串聯

1)電路等效電容量的倒數等於各串聯電容量的倒數之和。

2)電路總電壓等於各個電容器上電壓之和。

3)各電容器實際分配的電壓與各自的電容量成反比。

● 電容器的併聯

1)併聯電路的等效電容量等於各個電容器的容量之和。

2)每個電容器兩端的電壓相同。

3)併聯電路的總電量等於各個電容器電量之和。

四、基本交流電路

1. 純電阻電路

純電阻電路中的電壓與電流是同頻率、同相位的正弦量,說明在純電阻電路中的電壓與電流有效值之間的關係符合歐姆定律。

純電阻電路的平均功率為:p=ui=i2r=u2/r

注:平常我們所講的功率,如白熾燈的功率是40w,電爐的功率是2kw等,都是指平均功率。習慣上也將平均功率叫做有功功率,即電路所消耗的功率。

2. 純電感電路

交流電路中,由於電感對電流的阻礙作用,使得通過鎮流器、變壓器、電動機等裝置的電流要滯後於兩端的電壓90°。具有隔交通直的作用。

感抗大小: u/i=xl=2πfl

3. 純電容電路

交流電路中,由於電容器對電壓的阻礙作用,使得加在電容器兩端的電壓要滯後於電流90°。具有隔直通交作用。

容抗大小:u/i=xl=1/2πfc

五、rlc交流電路

1. 電路阻抗:z2=r+j(xl+xc)

2. 功率:

有功功率:p=uicosφ

無功功率:q=uisinφ

視在功率:s=p2+q2

4. 功率因數

p=scosφ i=p/ucosφ

第四節三相交流電路(2個課時)

一、三相正弦交流電源

由3個頻率相同、振幅相同、相位互差120°的正弦電壓源所構成的電源稱為三相電源。由三相電源供電的電路稱為三相電路。

三個電壓達到最大值的先後次序叫相序

二、三相電源的聯接

星形連線:3個末端連線在一起引出中線,由3個首端引出3條火線。

相線與零線之間的電壓稱為相電壓 。

任意兩相線間的電壓稱為線電壓。

低壓供電系統通常為三相四線制,線電壓為380v,相電壓為220v。

三角形連線:將三相繞組的首、末端依次相連,從3個點引出3條火線。

三、三相負載的連線

● 負載分為單相負載和三相負載。

● 三相負載的連線有星形和三角形連線。

● 中性線斷開的後果:使阻抗小(負荷大)的負載相電壓減小,阻抗大(負荷小)的負載相電壓增大,最終使相電壓增大的這相負載燒毀。

中線的作用:使三相相電壓保持對稱,為中線電流提供通路。

中線面積:不得低於相線的1/3。

注意事項:零線不得加裝熔斷器;三相負載盡量平衡。

四、三相電路的功率

有功功率:p=√3uicosφ

無功功率:q=√3uisinφ

視在功率:s=√p2+q2=√3ui

第五節電晶體與閘流體

電晶體是半導體器件。二極體具有單向導電性,三極體具有放大作用。

一、二極體

二極體結構原理:乙個pn結加上相應的電極引線並用管殼封裝起來,就構成了半導體二極體,簡稱二極體。

二極體整流電路實際就是利用其單向導電特性,有半波整流、全波整流和橋式整流三種形式,常用橋式整流。

二、閘流體

內部由四層半導體(pnpn)構成,形成三個pn結(j1、j2、j3),最下層的p1引出為陽極(a),最上層的n2引出為陰極(k),中間的p2引出為控制極(g)。

工作原理:在g極沒有加控制電壓情況下,閘流體始終處於阻斷狀態。

當在陽極和陰極之間加正向電壓的同時,在控制極與陰極之間也加乙個正向電壓,則閘流體將由阻斷變為導通。閘流體導通後,控制極就失去控制作用。

降低電源電壓,或增大負載電阻,或改變電源電壓極性(加反向電壓)等方法,使陽極電流ia減少,到某一特定數值以下(即小於維持電流),才能使閘流體重新阻斷。

第二講電工測量

一、電流與電壓的測量

1. 電流的測量

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