高壓培訓班電工基礎知識PPT.ppt

電工基礎知識 溫馨提示 1 講座時請將手機設置靜音 2 勿喧嘩走動以免影響他人 3 遵守時間 勿遲到和早退 4 如有問題請在講座后交流 5 如有其它事情或需要幫助 請與主辦工作人員聯(lián)絡 電工基礎知識 1 1直流電路1 2電感元件與電容元件1 3正弦交流電的基本概念1 4三相交流電路 1 1直流電路 1 電路電路的組成 電路是電流的流通路徑 它是由一些電氣設備和元器件按一定方式連接而成的 任何一個電路都有四部分組成即 電源 負荷 連接導線和開關(guān) 控制器件 組成 電源內(nèi)部的一段稱為內(nèi)電路 其他稱為外電路 電源 是把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置 如干電池蓄電池等 負荷 將電能轉(zhuǎn)換為其他形式的能量 導線 連接電源與負荷的導體 為電流提供通路并傳輸電能 1 1直流電路 控制器件 在電路中起接通 斷開 保護 測量等作用 電路的作用 它的一種作用是實現(xiàn)電能的傳輸和轉(zhuǎn)換 另一種作用是實現(xiàn)信號的處理 電路中提供電能或信號的器件 稱為電源 電路中吸收電能或輸出信號的器件 稱為負載 在電源和負載之間引導和控制電流的導線和開關(guān)等是傳輸控制器件 1 1直流電路 電路的分類 直流電路和交流電路 直流電路 電壓電流的大小和方向不隨時間變化交流電路 電壓電流的大小和方向隨時間而變化 在交流電路中 如果電壓和電流與電源的頻率相同 并且都按正弦規(guī)律變化 這樣的電路叫做正弦交流電路 在電路中我們只研究四種元件 電源元件 電阻元件 電感元件 電容元件 為了分析方便電路元件用國家統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號來表示叫電路符號 其中各部分的理想化模型的電路符號如圖所示 電阻 電容 電感 1 1直流電路 定義 用電路符號表示實際電路器件連接關(guān)系的圖形 電路的工作狀態(tài) 電路有三種工作狀態(tài)如下圖所示 1 1直流電路 a 電源與負載構(gòu)成閉合回路 電源處于有載工作狀態(tài) 電路中有電流流過 b 當a b兩點間用導線相連時 稱電阻r1被短路 a b間導線稱為短路線 短路線中的電流叫短路電流 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(chǎn)生事故 c 開關(guān)s斷開或電路中某處斷開 切斷的電路中沒有電流流過 此時的電路稱為開路 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(guān)打開為正常開路 而燈絲燒斷 導線斷裂產(chǎn)生的開路為故障開路 它使電路不能正常工作 1 1直流電路 2 基本物理量 電流1 電流的形成 金屬導體內(nèi)的自由電子或電解液內(nèi)的正負離子 受電場力的作用下 有規(guī)則的定向移動形成電流 電流形成的條件 要有自由電荷 必須使導體兩端保持一定的電壓差在電路中能量的傳輸靠的就是電流 2 電流是一個矢量既有大小又有方向方向 正電荷運動的方向大小 用電流強度來表示 電流強度是指單位時間內(nèi)通過導體橫截面的電荷量 i 電流強度 安培 q 電量 庫侖 t 時間 秒 1 1直流電路 電流的大小和方向都不隨時間變化時 稱為直流電流 簡稱直流 直流電流常用英文大寫字母i表示 電流的大小和方向隨著時間按周期性變化的電流 稱為交流電流 簡稱交流 常用英文小寫字母i表示 3 電流的單位 是安 培 符號為a 常用的有千安 ka 毫安 ma 微安 a 等 4 電流的參考方向 在分析與計算電路時 ?？扇我庖?guī)定某一方向作為電流的參考方向或正方向 1 1直流電路 1 用實線箭頭表示ab2 雙下標表示 如iab 其參考方向是由a指向b 參考方向與實際方向的關(guān)系規(guī)定 若一致 則電流值為正 即i 0若相反 則電流值為負 即i 0即可以在選定的電流的參考方向下 據(jù)電流的正負來確定出某一時刻電流的實際方向 1 1直流電路 5 電流的連續(xù)性原理在電路中從一個地方流入多少電流 必同時從這個地方流出多少電流 根據(jù)這一原理我們可以得出 同一個支路電流處處相等 無分支電路的電流處處相等 1 1直流電路 電壓及其參考方向1 電壓的定義 電路中a b兩點間的電壓是單位正電荷在電場力的作用下由a點移動到b點所減少的電能 即式中 q為由a點移動到b點的電荷量 wab為移動過程中電荷所作的功 2 電壓的實際方向 是使正電荷電能減少的方向 3 電壓單位 國際單位是伏 特 符號為v 常用的有千伏 kv 毫伏 mv 微伏 v 等 1kv 1000v1v 1000mv1v 1000000 v 1 1直流電路 1 3電功率和電能一 電能定義 電流在電路中做的功 用字母w表示 單位 kwh 度 二 電功率定義 單位時間內(nèi)電流所做的功叫電功率 簡稱功率 用字母p表示 單位 國際單位是w 瓦特 常用單位還有kw mw等 1 1直流電路 1 4電阻元件和歐姆定律一 電阻與電導電阻的定義 導體對通過它的電流的阻礙作用成為電阻 原因 通常用字母r表示電阻 單位 國際單位是 還有常用的單位是k 和m 銀0 016 銅0 017 鋁0 029 公式 電導的定義 就是電阻的倒數(shù) 是用來衡量材料導電能力的參數(shù) 導體的電阻越大 導電越小 單位是西門子 用s表示 公式 g 1 r二 歐姆定律1 定義 流過電阻的電流與加在電阻兩端的電壓成正比 與電阻值成反比 即r u ii u ru ir 1 1直流電路 線性電阻的伏安特性曲線 2 伏安特性曲線 元件的電流與電壓的關(guān)系曲線叫做元件的伏安特性曲線 線性電阻元件的伏安特性為通過坐標原點的直線 在電流和電壓的關(guān)聯(lián)參考方向下 線性電阻元件的伏安特性如下圖所示 1 1直流電路 例1 2有220v 100w燈泡一個 其燈絲電阻是多少 每天用5h 一個月 按30天計算 消耗的電能是多少度 解燈泡燈絲電阻為r u ii p u一個月消耗的電能為 電阻的串聯(lián)與并聯(lián) 1 電阻的串聯(lián)凡是將電阻首尾依次相連 使電流只有一條通路的接法叫做電阻的串聯(lián) 它具有以下特點 串聯(lián)電路中各電阻流過的電流相等 即i i1 i2 i3 總電壓等于各電阻上電壓降之和 即u u1 u2 u3 總電阻r為各個負載電阻之和 即r r1 r2 r3 各電阻上電壓降之比等于其電阻比 即u1 u2 r1 r2 u1 u3 r1 r3 電阻的串聯(lián)與并聯(lián) 1 電阻的并聯(lián)將電路中若干個電阻并排相連接 叫做電阻的并聯(lián) 它具有以下特點 電路的總電流等于電路中各支路電流之和 即i i1 i2 i3 分流作用 各電阻兩端的電壓相等 即u u1 u2 u3 電路總電阻r的倒數(shù)等于各個支路電阻倒數(shù)之和 即1 r 1 r1 1 r2 r r1r2 r1 r2 電阻越并聯(lián)越小 通過各支路的電流與各自電阻成反比 即i1 i2 r2 r1 i1 i3 r3 r1 課間休息 1 2電感元件與電容元件 1電容元件 2電感元件 3有功無功視在功率功率因數(shù) 1 2電感元件與電容元件 1 電容元件 電容元件的基本概念電容是將兩塊金屬板用絕緣材料隔開的電路元件 通常用c表示 它與極板面積 正比 和極板間的距離 反比 有關(guān) 它的圖形符號如圖所示 線性電容元件的圖形符號 1 2電感元件與電容元件 電容的電容量單位為法 拉 符號為f 常采用微法 f 和皮法 pf 作為其單位 1 2電感元件與電容元件 2直流電路中的電容電容的隔直作用在電容上加直流電源 過一定時間后用示波器測量電容器兩端的電氣量 發(fā)現(xiàn)只有電壓的波形 無電流波形 說明在直流電路中 如果有電容 電路相當與斷路 1 2電感元件與電容元件 3正弦電路中的電容 當把正弦交流電源加在電容上時 示波器上出現(xiàn)電壓的波形 同時也出現(xiàn)電流波形 這說明電容對正弦交流的限制作用比直流電的限制作用差的多 在正弦電路中通常把這中限制作用稱為容抗 c 1 2電感元件與電容元件 4電容元件的儲能在電壓和電流關(guān)聯(lián)的參考方向下 電容元件吸收的功率為電容元件吸收的電能為下式 式中wc電容器中儲存的電場能 單位焦耳 c電容器的容量 單位法 uc電容器的端電壓 單位伏 電容器的串聯(lián)與并聯(lián) 1 電容器的并聯(lián)將電路中若干個電容器并排相連接 叫做電阻的并聯(lián) 它具有以下特點 電路的總電流等于電路中各支路電流之和 即i i1 i2 i3 各電容器兩端的電壓相等 即u u1 u2 u3 電路的等效電容 總電容 等于各個支路之和 即q q1 q2 q1 c1u q2 c2u 并聯(lián)電容器的總電容量是各個參加并聯(lián)電容器的電容量之和 即c q u q1 q2 u c c1 c2電容器越并聯(lián)越大 電容器的串聯(lián)與并聯(lián) 2 電容器的串聯(lián)凡是將電容器首尾依次相連的接法叫做電容器的串聯(lián) 它具有以下特點 串聯(lián)電容器各極上的電量相等 即q q1 q2 q3 總電壓等于各電容器上電壓之和 即u u1 u2 u3 串聯(lián)電容器組總電容 等效電容 的計算 總電容量的倒數(shù)等于各個電容器的倒數(shù)之和 即1 c 1 c1 1 c2 c c1c2 c1 c2 電容器上的分壓與電容量成反比 電容器的電容量小的分得電壓比電容量大的要高 即v1 v2 c2 c1 1 2電感元件與電容元件 電感元件 1基本概念1 磁性 磁鐵具有吸鐵的性質(zhì) n極 北 和s極 南 已吸同斥 2 右手定則 通電導體 或線圈 周圍存在著磁場 磁力線 即電流產(chǎn)生磁場 電能生磁 稱為電流的磁效應 其方向用右手來判斷 1 2電感元件與電容元件 3 磁通 表示穿過某一截面 s 的磁力線數(shù)量 磁感應強度b 的物理量 單位為韋伯 wb bs4 磁阻 磁路對磁通的阻力稱為磁阻 5 磁感應強度 指穿過垂直于磁力線方向單位面積上磁力線的數(shù)量 用b表示 式中b磁感應強度 單位特斯拉 t 還有用高斯 gs 1gs等于10的負4次方t f電磁力 單位牛頓 n i電流 單位安 a l導體的有效長度 單位米 m 1 2電感元件與電容元件 線圈的磁通和磁鏈 線性電感元件 1 2電感元件與電容元件 6 自感 流過線圈 或回路 本身的電流變化而引起在線圈 或回路 內(nèi)部產(chǎn)生電磁感應的現(xiàn)象 7 磁鏈 穿過線圈的磁通于線圈的匝數(shù)的乘積 8 互感 變壓器 互感器等都是利用互感想象作成的 9 渦流 鐵心內(nèi)部形成的環(huán)流 10 電感 電流產(chǎn)生的自感磁鏈與電流之比用l表示 電感的單位為亨 利 符號為h 1h 1wb a 通常還用毫亨 mh 和微亨 h 作為其單位 它們與亨的換算關(guān)系為 1 2電感元件與電容元件 2直流電路中的電感當在電感上加直流電源時 用示波器發(fā)現(xiàn)只有電流波形 沒有電壓波形 說明在直流電路中電感想當與短路 1 2電感元件與電容元件 3電感元件的儲能在電壓和電流關(guān)聯(lián)參考方向下 電感元件吸收的功率為從t0到t時間內(nèi) 電感元件吸收的電能為 課間休息 1 3正弦交流電的基本概念 隨時間呈正弦規(guī)律變化的量 正弦交流電的優(yōu)越性 便于傳輸 易于變換便于運算 有利于電器設備的運行 正弦交流電 正弦交流電路 由正弦交流電組成的電路 一 正弦交流電壓 電流 電動勢 1 用波形表示 正半周 負半周 2 用三角函數(shù)表示 其中 im um em稱為最大值 峰值 幅值 稱為角頻率 稱為初相位角 二 頻率 周期 角頻率 周期t 變化一周所需的時間 s 角頻率 每秒鐘轉(zhuǎn)過的弧度 rad s 頻率f 正弦量每秒鐘變化的次數(shù) hz 反映正弦量變化快慢的要素 三 交流電幅值 瞬時值與有效值 若正弦交流電流i通過一個電阻r 在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量與某一直流電流i在相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等的話 則i定義為i的有效值 用im um em表示 則有 交流 直流 同理 1 最大值 2 瞬時值 用u i e表示 3 有效值 對應某一時刻的值 反映正弦量做功效果的物理量 用u i e表示 四 交流電的相位角 初相位角與相位差 1 相位角 注意 交流電壓 電流表測量數(shù)據(jù)為有效值 交流設備名牌標注的電壓 電流均為有效值 表示曲線上一點到正弦量0點的夾角 2 初相位角 等于正弦量在t 0時刻的相位角 表示坐標0點與正弦量0點之間的夾角 兩同頻率的正弦量之間的初相位之差 3 相位差 例1 若 電壓超前電流 則 若 電壓滯后電流 若 電壓與電流同相 電流超前電壓 電壓與電流同相 電流超前電壓 電壓與電流反相 不同頻率的正弦量比較無意義 兩同頻率的正弦量之間的相位差為常數(shù) 與計時的選擇起點無關(guān) 注意 課間休息 1 4三相交流電路 1 三相交流電的產(chǎn)生三相交流發(fā)電機和單相交流發(fā)電機一樣 是根據(jù)電磁感應定理制成的 轉(zhuǎn)子是磁極 定子上是三個相互獨立且完全一樣的繞組 每個獨立的繞組稱為一相 三相繞組的空間位置都分別相隔120度 當轉(zhuǎn)子在原動機的帶動下一恒定角速度旋轉(zhuǎn)時 在三個繞組中分別產(chǎn)生按正弦規(guī)律變化的感應電動勢 他們的最大值和頻率都相等 只是相位互差120度 這種電動勢稱為對稱電動勢 三相電動勢之和等于零 1 4三相交流電路 相序三相電動勢達到最大值的順序稱為相序 一般規(guī)定u v w為正序 分別用黃 u 綠 v 紅 w 表示 1 4三相交流電路 三相電源的星形 連接 圖5 4三相電源的星形連接 1 4三相交流電路 星型連接是將三相繞組的一端 尾端 連接成一點 另一端 首端 引出導線接到負荷上 尾端連成的公共點叫電源的中性點 用n表示 從中性點引出的導線叫中線 當中線直接接地時中線也叫零線或者地線 有中線的三相供電方式稱為三相四線制 常用于低壓配電系統(tǒng) 不引出中線的三相供電方式叫三相三線制 常用于高壓輸電系統(tǒng) 這種連接方式可以取得兩種電壓 相電壓和線電壓 它們之