电工基础知识(精简版)

一 .电工基础知识 1. 直流电路 电路 电路的定义: 就是电流通过的途径 电路的组成: 电路由电源、负载、导线、开关组成 内电路: 负载、导线、开关 外电路: 电源内部的一段电路 负载: 所有电器 电源: 能将其它形式的能量转换成电能的设备 基本物理量 1.2.1 电流 1.2.1.1  电流的形成: 导体中的自由电子在电场力的作用下作有规则的定 向运动就形成电流. 1.2.1.2  电流具备的条件: 一是有电位差,二是电路一定要闭合. 1.2.1.3  电流强度: 电流的大小用电流强度来表示,基数值等于单位时间内 通过导体截面的电荷量,计算公式为 其中Q为电荷量(库仑); t为时间(秒/s); I为电流强度 1.2.1.4 电流强度的单位是 “安”,用字母 “A”表示.常用单位有: 千安(KA)、安(A)、毫安(mA) 、微安(uA) 1KA = 103A    1A = 103mA    1mA = 103uA 1.2.1.5 直流电流(恒定电流)的大小和方向不随时间的变化而变化,用大写字母 “I”表示,简称直流电. 1.2.2 电压 1.2.2.1 电压的形成: 物体带电后具有一定的电位,在电路中任意两点之间的 电位差,称为该两点的电压. 1.2.2.2 电压的方向: 一是高电位指向低电位; 二是电位随参考点不同而改 变. 1.2.2.3 电压的单位是 “伏特”,用字母 “U”表示.常用单位有: 千伏(KV) 、 伏(V)、毫伏(mV) 、微伏(uV) 1KV = 103V    1V = 103 mV      1mV = 103 uV 1.2.3 电阻 1.2.4.1 电阻的定义: 自由电子在物体中移动受到其它电子的阻碍,对于这种 导电所表现的能力就叫电阻. 1.2.4.2 电阻的单位是 “欧姆”,用字母 “R”表示. 1.2.4.3 电阻的计算方式为: 其中l为导体长度,s为截面积,ρ为材料电阻率 铜ρ=0.017铝ρ=0.028 欧姆定律 1.3.1 欧姆定律是表示电压、电流、电阻三者关系的基本定律. 1.3.2 部分电路欧姆定律: 电路中通过电阻的电流，与电阻两端所加的电压 成正比,与电阻成反比,称为部分欧姆定律.计算公式为   U = IR 1.3.3 全电路欧姆定律: 在闭合电路中(包括电源),电路中的电流与电源的电动势成正比,与电路中负载电阻及电源内阻之和成反比,称全电路欧姆定律.计算公式为 其中R为外电阻,r0为内电阻,E为电动势 电路的连接(串连、并连、混连) 1.4.1 串联电路 1.4.1.1 电阻串联将电阻首尾依次相连,但电流只有一条通路的连接方法. 1.4.1.2 电路串联的特点为电流与总电流相等,即I = I1 = I2 = I3… 总电压等于各电阻上电压之和,即 U = U1 + U2 + U3… 总电阻等于负载电阻之和,即 R = R1 + R2 + R3… 各电阻上电压降之比等于其电阻比,即 , , … 1.4.1.3 电源串联: 将前一个电源的负极和后一个电源的正极依次连接起来. 特点: 可以获得较大的电压与电源.计算公式为 E = E1 + E2 + E3 +…+ En r0 = r01 + r02 + r03 +…+ r0n 1.4.2 并联电路 1.4.2.1 电阻的并联: 将电路中若干个电阻并列连接起来的接法,称为电阻并联. 1.4.2.2 并联电路的特点: 各电阻两端的电压均相等,即U1 = U2 = U3 = … = Un; 电路的总电流等于电路中各支路电流之总和,即I = I1 + I2 + I3 + … + In; 电路总电阻R的倒数等于各支路电阻倒数之和,即 .并联负载愈多,总电阻愈小,供应电流愈大,负荷愈重. 1.4.2.3 通过各支路的电流与各自电阻成反比,即 1.4.2.4 电源的并联：把所有电源的正极连接起来作为电源的正极，把所有电源的负极连接起来作为电源的负极，然后接到电路中，称为电源并联． 1.4.2.5 并联电源的条件：一是电源的电势相等；二是每个电源的内电阻相同． 1.4.2.6 并联电源的特点：能获得较大的电流，即外电路的电流等于流过各电源的电流之和． 短路 定义: 电源通向负载的两根导线,不以过负载而相互直接接通.该现象称之为短路. 短路分析: 电阻(R) 变小,电流(I)加大,用公式表示为 短路的危害: 温度升高,烧毁设备,发生火灾;产生很大的动力,烧毁电源,电网破裂. 保护措施: 安装自动开关;安装熔断器. 2. 交流电路; 单相交流电路 定义: 所谓交流电即指其电动势、电压及电流的大小和方向都随时间按一定规律作周期性的变化,又叫正磁交流电. 单相交流电的产生: 线圈在磁场中运动旋转,旋转方向切割磁力线,产生感应电动势. 单相交流发电机: 只有一个线圈在磁场中运动旋转,电路里只能产生一个交变电动势,叫单相交流发电机.由单相交流发电机发出的电简称为单相交流电. 交流电与直流电的比较: 输送方便、使用安全，价格便宜。 交流电的基本物理量 瞬时值与最大值 电动势、电流、电压每瞬时的值称为瞬时值.符号分别是: 电动势 “E”,电压 “U”,电流 “I”. 瞬时值中最大值,叫做交流电动最大值.也叫振幅.符号分别是: Em, Im, Um. 周期、频率和角频率 周期: 交流电每交变一次(或一周)所需时间.用符号 “T”表示;单位为 “秒”,用字母 “s”表示; T = 0.02s I 0              t      T = 0.02s(China 中国) 频率: 交流电每秒交变的次数或周期叫做频率.用符号 “f”表示,单位是Hz. 50Hz(China 中国) 角频率: 单位时间内的变化角度，用 “rad/s”(每秒的角度)表示，单位为 ”ω”. 三相交流电路 三相交流电的定义：在磁场里有三个互成角度的线圈同时转动，电路里就产生三个交变电动势．这样的发电机叫三相交流发电机，发出的电叫三相交流电．每一单相称为一相． 三相交流电的特点 转速相同，电动势相同； 线圈形状、匝数均相同，电动势的最大值（有效值）相等； 三个电动势之间互存相位差;eA、eB、eC为三相对称电动势.计算公式为: eA = EmSinnt eB = EmSin(wt-1200) eC = EmSin(wt-2400) 电源的连接(在实际连接中) 星形连接　＂Ｙ＂ Ａ          　Ａ　相电压：每个线圈两端的电压．相电 压为220V　 UA　    ０  线电压：两条相线之间的电压．线电 压为380V Ｂ  　       　相电压与线电压的关系如下： Ｃ        UB  Ｂ  U线 = 相；Ｕ相 = 220V； U线 = 380V UC      　Ｃ  相电流：流过每一相线圈的电流． 用Ｉ相表示 （三相四线输出）    　 线电流：流过端成的电流．用Ｉ线表 示． 相电流等于线电流． 三角形连接　＂Δ＂ A            B                        Ｉ线 = 相；Ｕ线 = Ｕ相 C (三线三相输出) 示例：有一三相发电机，其每相电动势为127V，分别求出三相绕组作星形连接和三角形连接时的线电压和相电压 解：作星形连接时，UY相 = 127V, UY线 = 相 = 127V x 作三角形连接时，U = 127V 三相电路的功率计算 单相有功功率：P = IU (纯电阻电路) 功率因数：衡量电器设备效率高低的一个系数．用Cos?表示. 对于纯电阻电路，Cos? = 1 对于非纯电阻电路，Cos? < 1 单相有功功率的计算公式为(将公式一般化) P = IUCos? 三相有功功率：不论 “Y”或＂Δ＂接法,总的功率等于各相功率之和 三相总功率计算公式为 P = IAUACos? + IBUBCos? + ICUCCos = 3 对于“Y”接法, 因U线 = Ｉ线 =Ｉ相，则P =3 x Ｉ相 x = Ｉ线Ｕ线Cos? 对于“Δ”接法，因因Ｉ线 = Ｕ线 =Ｕ相，则P =3 x Ｕ线 x = Ｉ线Ｕ线Cos? 示例一：某单相电焊机，用钳表测出电流为7.5A,用万能表测出电压为380V,设有功系数为0.5,求有功功率. 解：根据公式P = IUCos?，已知Ｉ= 7.5A，U = 380V, Cos?= 0.5 则 P = IUCos? = 7.5 x 380 x 0.5 = 1425W 示例二：某单相电焊机,额定耗电量为2.5KW,额定电压为380V, Cos?为0.6,求额定电流. 解：根据公式P = IUCos?， 则Ｉ= ≈11.0A 3. 电磁和电流的磁效应; 磁的基本知识 任一磁铁均有两个磁极,即N极(北极)和S极(南极).同性磁极相斥,异性磁极相吸. 磁场: 受到磁性影响的区域,显示出穿越区域的电荷或置于该区域中的磁极会受到机械力的作用;也可称磁铁能吸铁的空间,称为磁场. 磁材料: 硬磁材料—永久磁铁;软磁材料—电机和电磁铁的铁芯. 电流的磁效应 定义: 载流导体周围存在着磁场,即电流产生磁场(电能生磁)称电流的磁效应. 磁效应的作用: 能够容易的控制磁场的产生和消失,电动机和测量磁电式仪表的工作原理就是磁效应的作用. 通电导线(或线圈)周围磁场(磁力线)的方向判别,可用右手定则来判断: 通电直导线磁场方向的判断方法: 用右手握住导线,大拇指指向电流方向,则其余四指所指的方向就是磁场的方向. 线圈磁场方向的判断方法: 将右手大拇指伸直,其余四指沿着电流方向围绕线圈,则大拇指所指的方向就是磁场方向. 通电导线在磁场中受力的方向,用电动机左手定则确定: 伸出左手使掌心迎着磁力线,即磁力线透直穿过掌心,伸直的四指与导线中的电流方向一致,则与四指成直角的大拇指所指方向就是导线受力的方向. 二 常用电工仪表和测试的认识及应用 常用测量仪表的使用(万能表、钳形表、兆欧表) 万用表的使用 万用表的外形及结构：万用表由表头、测量线路、转换开关、面板及表壳组成. 万用表常用符号说明： V：直流电压(DCV)        Ω：电阻,欧姆 V：交流电压(ACV)        K：1000 ?、?：直流电流          ∞：无穷大 万用表的技术数据