電工持證上崗培訓資料

1、本教材根據(jù)勞動部職業(yè)安全與鍋爐壓力容器監(jiān)察局組織編寫的特種作業(yè)人員培訓考核統(tǒng)編教材電工、全國中等職業(yè)學校電工類專業(yè)通用教材電 工儀表與測量（第三版）、全國中等職業(yè)技術學校機械類專業(yè)通用教材電 工學（第三版）編寫，內容包括：電路的基本概念和基本定律，磁路的基本 概念和基本定律，三相交流電的相關知識，常用電工儀表，發(fā)電機相關知識， 變壓器的相關知識，電動機的相關知識，預防觸電。本教材作為我分公司特種作業(yè)人員電工的培訓教材。第一章電路的基本概念和基本定律1第二章磁路的基本概念和基本定律7第三章三相交流電的相關知識11第四章常用電工儀表26第五章發(fā)電機相關知識30第六章變壓器的相關知識34第七章電動機

2、的相關知識37第八章預防觸電40第一章電路的基本概念和基本定律一、基本感念1.1.1 電路基本概述1.電流流經(jīng)的路徑叫電路，它是為了某種需要由某些電工設備或元件按一定方式 組合起來的，它的作用是A :實現(xiàn)電能的傳輸和轉換；B:傳遞和處理信號(如擴音機、 收音機、電視機)。一般電路由電源、負載和連接導線(中間環(huán)節(jié))組成。(1)電源是一種將其它形式的能量轉換成電能或電信號的裝置，如：發(fā)電機、電 池和各種信號源。(2)負載是將電能或電信號轉換成其它形勢的能量或信號的用電裝置。如電燈、 電動機、電爐等都是負載，是取用電能的設備，它們分別將電能轉換為光能、機械能、 熱能。(3)變壓器和輸電線是中間環(huán)節(jié)，

3、是連接電源和負載的部分，它起傳輸和分配電 能的作用。2 .電路分為外電路和內電路。從電源一端經(jīng)過負載再回到電源另一端的電路，稱 為外電路；電源內部的通路稱為內電路。3 .電路有三種狀態(tài)：通路、開路和短路。(1)通路是連接負載的正常狀態(tài)；(2)開路是R-8或電路中某處的連接導線斷線，電路中的電流1 = 0,電源的開路電壓等于電源電動勢，電源不輸出電能。例如生產(chǎn)現(xiàn)場的電流互感器二次側開路， 開路電壓很高，將對工作人員和設備造成很大威脅；(3)短路是相線與相線之間或相線與大地之間的非正常連接，短路時，外電路的 電阻可視為零，電流有捷徑可通，不再流過負載。因為在電流的回路中僅有很小的電 源內阻，所以這

4、時的電流很大，此電流稱為短路電流。短路也可發(fā)生在負載端或線路的任何處。產(chǎn)生短路的原因往往是由于絕緣損壞或接線不慎，因此經(jīng)常檢查電氣設備和線路 的絕緣情況是一項很重要的安全措施。為了防止短路事故所引起的后果，通常在電路 中接入熔斷器或自動斷路器，以便發(fā)生短路時，能迅速將故障電路自動切除。4、電路中產(chǎn)生電流的條件：(1)電路中有電源供電；(2)電路必須是閉合回路；5、電路的功能：(1)傳遞和分配電能。如電力系統(tǒng)，它是由發(fā)電機，升壓變壓器, 輸電線、降壓變壓器、供配電線路和各種高、低壓電器組成。(2)傳遞和處理信號。如電視機，它接收到載有聲像的電磁波后，通過電路使之轉變成電信號，再加到揚聲 器和顯象

5、管上還原成原來的聲像。1.1.2電路中的幾個物理量1 .電流是指電荷在電場力的作用下定向移動的現(xiàn)象。其大小用單位時間內在導體 橫截面上通過的電荷量的多少來衡量，稱為電流強度，簡稱電流，通常用 I表示。2 .電壓:在電場力的作用下使電荷移動，電場力就會對電荷做功，電壓就是用來 衡量電場力移動電荷做功的能力；也就是電場力把單位正電荷從電路中的A點移到B點做的功稱為AB點之間的電壓，通常用U表示。3 .電動勢：為了維持電路中的電流，就必須維持電路兩端的電壓。電路中的電源 就是起維持 電路兩端電壓的作用，因此，在電源內部，這種推動電荷移動的作用力稱 為電源力。電動勢就是用來衡量這種電源力做功的能力。在

6、電源力的作用下，將單位 正電荷從電源負極移到電源正極所做的功，稱為電源電動勢。4 .電阻：當電流流過導體時，導體對電流有阻礙作用，這種阻礙作用就是電阻。5 .電流、電壓和電動勢都是有方向的。（1）電流的方向：習慣上電流的方向規(guī)定 為正電荷定向移動的方向；（2）電壓的方向：習慣規(guī)定電場力移動電荷的方向，即高 電位到低電位的方向，也就是順電壓的方向電壓在降低，所以又叫電壓降；（3）電動勢的方向：正向是從負極指向正極，也就是從電源的低電位指向高電位，順著電動勢 的方向是電位升高的方向，所以電動勢又稱為電壓升。物理量的實際正方向物理量單位實際正方向電流IA、kA、mA、 以A正電荷移動的方向電動勢 E

7、V、kV、mV、 以V電源驅動正電荷的方向（低電位0高電位）電壓 UV、kV、mV、 以V電位降落的方向（高電位°低電位）6 .電路中某點的電位是該點的電壓，電位的數(shù)值隨參考點而變，是相對值；而電路中任意兩點間的電壓是絕對值，與參考點位置無關。已知：E=2V, R=1Q問： 當U分別為3V和1V時，IR=?IrEObU解：（1）假定電路中物理量的正方向如圖所示;a（2）列電路方程:U -E（3）數(shù)值計算（實際方向與假設方向一致）（實際方向與假設方向相反）3-2U =3V Ir =1A11 2U =1V Ir =1A17 .電阻是表示物體對電流阻礙作用大小的物理量，是客觀存在的，具大小

8、與導體的幾何尺寸和材料及溫度有關。在一定溫度時，R=PL/S 。溫度升高，金屬的電阻值增大 其中：R電阻P電阻率，它表示長1m,截面為1mm2導體的電阻值L導體長度S導體截面1.1.3在電路中，電阻的連接形式是多種多樣的，其中最簡單和最常用的是串聯(lián)和并聯(lián)。 電阻的串聯(lián)：兩個或兩個以上電阻依次連接，組成一條無分支電路，這樣的連接方式叫做電阻的串聯(lián)。就是把電路中的幾個電阻一個連著一個成串地連接起來。電阻串聯(lián)具有以下性質：1 .串聯(lián)電路中流過每個電阻的電流都相等，即I=I1=I2=In2 .串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各電阻兩端的分電壓之和，即U=U1+U2+-+Un3 .串聯(lián)電路的等效電阻(即總電阻)

9、等于各串聯(lián)電阻值之和，即 R=R1+R2+- +Rn在串聯(lián)電路中，各電阻上分配的電壓與電阻值成正比，即阻值越大的電阻分配到 的電壓越高；反之電壓越低。由上可知：串聯(lián)電路中，電阻大的消耗的功率大；電阻小的，消耗的功率小。串聯(lián)電阻的應用：(1)用幾個電阻串聯(lián)以獲得較大的電阻；(2)采用幾個電阻串聯(lián)以構成分壓器，使同一電源能供給幾種不同數(shù)值的電壓；(3)當負載的額定電壓低于電源電壓時，可用串聯(lián)電阻的方法將負載接入電源；(4)限制和調節(jié)電路中電流的大小；電阻的并聯(lián)電阻的并聯(lián)電路：兩個或兩個以上電阻接在電路中相同的兩點之間，承受同一電壓，這樣的連接方 式叫做電阻的并聯(lián)。也就是將幾個電阻的一端聯(lián)在一起，另

10、一端也聯(lián)在一起。電阻并聯(lián)具有以下性質：1 .并聯(lián)電路中各電阻兩端的電壓相等，且等于電路兩端的電壓，即U=U1=U2=二Un(1)2 .并聯(lián)電路的總電流等于流過各并聯(lián)電阻的電流之和，即I=I1+I2+ +In3 .并聯(lián)電路的等效電阻(即總電阻)的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)之和，即 1/R=1/R1 + 1/R2+ +1/Rn(3)4 .若并聯(lián)的幾個電阻值都是 R0,則式(2)和(3)變?yōu)镮1=I2=In=I/nR=R0/n可見，并聯(lián)總電阻一定比任何一個并聯(lián)電阻的阻值小。在并聯(lián)電路中通過各支路的電流與支路的電阻值成反比，即阻值越大的電阻所分 配到的電流越小，反之電流越大。5 .兩個電阻并聯(lián)則總電阻為

11、：R= R1R2/R1 + R2由上可知：并聯(lián)電路消耗的總功率等于各并聯(lián)電阻消耗的功率之和，即P=P1 +P2;并聯(lián)電路中，電阻大的消耗的功率小，電阻小的消耗的功率大。并聯(lián)電阻的應用：(1)凡是額定工作電壓相同的負載都采用并聯(lián)的工作方式，這樣，每個負載都是一個可獨立控制的回路，任一負載的正常啟動或關斷都不影響其它負載的使用；(2)獲得較小的電阻；(3)擴大電流表的量程；1.1.4電功、電功率和電能1 .電功：電流流過負載時，負載將電能轉換成其它形式的能量(如：磁能、熱能、機械能等)，這一過程，稱之為電流做功，簡稱電功，(電流可以使電燈發(fā)光、電熨斗發(fā)熱、電動機 所帶機器旋轉，實現(xiàn)了電能和光能、熱

12、能、機械能之間的轉換，這說明電流做了功) 用字母W表示,單位焦耳(J)。I=Q/t(1)U=W/Q(2)I=U/R(3)由(1) (3)式得 公式：W=UQ=IUt=I2Rt=U2t/R (4)其中：U加在負載上的電壓；I流過負載的電流；R電阻；t時間；W電功；Q電荷；2 .電功率：電流在單位時間內所做的功，稱為電功率，簡稱功率，用字母P表示，公式：P=W/t, 根據(jù)(4)式可得P=U2/R,單位瓦(W)。3 .電能：反映一定功率的電器在一段時間內的用電量。由電度表計數(shù)，單位為千 瓦時(KW h)o一千瓦時就是常說的一度電，它表示功率為 1千瓦的用電器在1小時內所消耗的 電能。1 度=3.6X

13、 106J電功表示在時間內電場力移動電荷所做的功，而電功率表示在1S時間內電場力移動電荷所做的功。前者反映做功的多少，后者反映做功的速度。電能的大小可用電度表測量。在 U、I正方向選擇一致的前提下，若 P = UI 0如，口bb“吸收功率”（負載）若 P = UI ：二 0 a|>-I-“發(fā)出功率”（電源）根據(jù)能量守衡關系：P （吸收）=P （發(fā)出）結 論：在進行功率計算時，如果假設 U、I正方向一致。（1）當 計算的P > 0時，則說明U、I的實際方向一致，此部分電路消耗電功率, 為負載。（2）當計算的P < 0時，則說明U、I的實際方向相反，此部分電路發(fā)出電功率， 為電源

14、。所以，從P的+或-可以區(qū)分器件的性質，或是電源，或是負載。1.1.5: 電功率與各參數(shù)的關系1 .當負載電阻一定時，由P=I2R=U2/R可知，電功率與電流的平方或電壓的平方 成正比。2 .當流過負載的電流一定時，由 P=I2R可知，電功率與電阻值成正比（由于串聯(lián) 電路流過同一電流，則串聯(lián)電阻的功率與各電阻的阻值成正比）。3 .當加在負載兩端的電壓一定時，由 P=U2/R可知，電功率與電阻值成反比（因 并聯(lián)電路中各電阻兩端的電壓相等，所以各電阻的功率與各電阻的阻值成反比）。二、基本定律 2.1.電路基本定律2.1.1 歐姆定律：它是分析電路的基本定律之一。通常流過電阻的電流與電阻兩端 的電壓

15、成正比。使用于直流電路，表達式為：I=U/R.;由公式可知，當所加電壓一定 時，電阻愈大，則電流愈小。很顯然，電阻具有對電流起阻礙作用的物理性質。遵循歐姆定律的電阻稱為線性電阻，它是一個表示該段電路特性而與電壓和電流 無關的常數(shù)。2.1.2 .焦耳一楞次定律：電流通過導體發(fā)熱的現(xiàn)象。叫做電流的熱效應。實驗證明：電流通過某段導體或用電器時所產(chǎn)生的熱量與電流的平方、導體的電阻及通過的時間成正比，這一定律成為焦耳楞次定律， 其數(shù)學表達式如下：Q=I2Rt, 電流熱效應有利有弊。利用這一現(xiàn)象制成許多電器，如電燈、電爐、電烙鐵等。但熱 效應會使導線發(fā)熱、電器設備溫度升高等。2.2基爾霍夫定律：一個電路的

16、各部分會有電流和電壓，這些電流之間、電壓之間 是如何相互聯(lián)系，統(tǒng)一在電路整體之中的呢？這就是電路的基本定律一一基爾霍夫定 律要說明的問題。支路、節(jié)點、回路、網(wǎng)孔、支路電流和支路電壓是電路分析的對象， 電路的基本定律也用它們來表示。2.2.1 基爾霍夫第1定律：又稱節(jié)點電流定律，它指出在任一瞬間，流進某一節(jié)點 的電流之和恒等于流出該節(jié)點的電流之和。即匯I進=I出。2.2.2 .基爾霍夫第2定律：又稱回路電壓定律。它指出在任意閉合回路中，各段電 路電壓降的代數(shù)和恒等于零。用公式表示為U=0.對于不能用串聯(lián)、并聯(lián)簡化的復雜直流電路，在分析和計算電路時，除了借助歐 姆定律和電阻串、并聯(lián)知識外，還要運用

17、基爾霍夫定律。第二章磁路的基本概念和基本定律在很多電工設備（象變壓器、電機、電磁鐵等）中，不僅有電路的問題，同時還有磁 路的問題，這一章，我們就學習磁的相關知識。一、磁鐵及其性質：人們把物體能夠吸 引鐵、鉆等金屬及其合金的性質叫做磁性,把具有磁性的物體叫做磁體（磁鐵）。磁體兩端磁性最強的區(qū)域叫磁極。任何磁體都具有 兩個磁極，而且無論把磁體怎樣分割總保持有兩個異性磁極，也就是說，N極和S極總是成對出現(xiàn)的。與電荷間的相互作用力相似，磁極間也存在相互的作用力，且同極性相 互排斥，異極性相互吸引。1. 1磁場與磁感應線磁鐵周圍和電流周圍都存在磁場。磁場具有力和能的特征。磁感應線能形象地描述磁場。它們是

18、互不交叉的閉合曲線，在磁體外部有N極指向S極，在磁體內部由S極指向N極，磁感應線上某點的切線方向表示該點的磁場方向，其疏密程度表示磁場的強弱。1. 2描述磁場的物理量：磁感應強度B:在磁場中垂直于磁場方向的通電導線所受電磁力F與電流I和導線有效長度L的乘積IL的比值即為該處的磁感應強度，即 B=F/IL,單位：特斯拉。 磁感應強度是表示磁場中某點磁場強弱和方向的物理量，它是一個矢量，它與電流之 間的方向關系可用右手螺旋定則來確定。磁通爐：磁感應強度B和與它垂直方向的某一截面積 S的乘積，稱為通過該面積 的磁通，即爐=BS,由上式可知，磁感應強度在數(shù)值上可以看作與磁場方向相垂直的 單位面積所通過

19、的磁通，故又稱為磁通密度，單位是伏 .秒，通常稱為“韋”。磁通爐 是描述磁場在空間分布的物理量。磁導率u是說明媒體介質導磁性能的物理量。1. 3定則電流與其產(chǎn)生磁場的方向可用安培定則（又稱右手螺旋法則）來判斷。安培定則 既適用于判斷電流產(chǎn)生的磁場方向，也可用于在已知磁場方向時判斷電流的方向。1 .直線電流產(chǎn)生的磁場，以右手拇指的指向表示電流方向，彎曲四指的指向即為 磁場方向。2 .環(huán)形電流產(chǎn)生的磁場：以右手彎曲的四指表示電流方向，拇指所指的方向即為 磁場方向。3 .通電導體在磁場內的受力方向，用左手定則來判斷。平伸左手，使拇指垂直其 余四指，手心正對磁場的方向，四指指向表示電流方向，則拇指的指

20、向就是通電導體 的受力方向?？捎孟率絹肀硎荆? F=BILsina? F通電導體受到的電磁力? B磁感應強度? I導體中的電流強度? L導體在磁場中的長度? a電流方向與磁感應線的夾角從上式可以看出：當a=90°時，sin90 =1,導體受到的電磁力最大；當a=00時, sin0 =0,此時導體受到的電磁力最小，為零。1. 4電磁感應現(xiàn)象我們把變動磁場在導體中產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象稱為電磁感應，也稱動磁生電”。由電磁感應產(chǎn)生的電動勢叫感應電動勢，由感應電動勢產(chǎn)生的電流叫感應電流。1 .直導體切割磁感應線產(chǎn)生感應電動勢，其大小為 e=Blvsina,可用右手定則判斷。e=Blvsina? B

21、磁感應強度? V導體運動速度? a速度方向和磁場方向的夾角? L導體的有效長度? e感應電動勢右手定則內容：平伸右手，拇指與其余四指垂直，讓掌心正對磁場方向，以拇指 指向表示導體運動方向，則其余四指的指向就是感應電動勢的方向。2 .線圈中磁通變化產(chǎn)生感應電動勢。當穿過線圈中的磁通量發(fā)生變化時，在線圈回路中就會產(chǎn)生感應電動勢和感應電 流。二、楞次定律及法拉第電磁感應定律2.1 楞次定律：指出了變化的磁通與感應電動勢在方向上的關系。即感應電流產(chǎn)生的磁通總是阻礙原磁通的變化。也就是說，當線圈中的磁通要增加時感應電流就要產(chǎn) 生一個磁通去阻礙它的增加；當線圈中的磁通要減少時，感應電流所產(chǎn)生的磁通將阻 礙

22、它減少；如果線圈中原來的磁通量不變，則感應電流為零。該定律可用來判斷感應 電動勢和感應電流的方向，具體步驟為：（1）首先判斷原磁通的方向及其變化趨勢（增加或減少）。（2）確定感應電流的磁通方向和原磁通是同向還是反向。（3）根據(jù)感應電流產(chǎn)生的磁通方向，用右手螺旋定則確定感應電動勢或感應電流 的方向。應當注意：必須把線圈或直導線看成一個電源，在線圈或直導線內部，感應電流 從電源的”端流到“ 十 ”端；在其外部，從“ 十 ”端經(jīng)負載流回”端。在線 圈或直導體的內部，感應電流的方向和感應電動勢的方向相同。2. 2法拉第電磁感應定律：線圈中感應電動勢的大小與線圈中磁通的變化速度 （即變化率）成正比。即

23、e=-A/At （單匝線圈）式中的負號，表示了感應電動勢 的方向和磁通變化的趨勢相反。e=-n 爐/ tn 線圈匝數(shù)爐一n匝線圈的磁通變化量At-磁通變化爐所需時間e 在At時間內的感應電動勢的平均值在實際應用中常用楞次定律來判斷感應電動勢的方向，而用法拉第電磁感應定律 來計算感應電動勢的大小（取絕對值）。這兩個定律是電磁感應的基本定律。二、自感和互感3. 1由于電流線圈本身所產(chǎn)生的電流發(fā)生變化，而引起的電磁感應叫自感現(xiàn)象， 簡稱自感。線圈中通過每單位電流所產(chǎn)生的自感磁通數(shù)，稱為自感系數(shù)，也稱電感， 用L表示L=爐/I單位亨利（H）。自感是衡量線圈產(chǎn)生自感磁通本領大小的物理量。 其大小不僅與線

24、圈的匝數(shù)及幾何形狀有關，而且與線圈中媒介質的磁導率有密切的關 系。自感電動勢的方向也可用楞次定律來判斷，即線圈中的外電流增大時，感應電流 的方向與外電流的方向相反；外電流減小時，感應電流的方向與外電流的方向相同。 自感電動勢的大小也遵從法拉第電磁感應定律。自感對人們來說既有利又有弊。例如：日光燈是利用鎮(zhèn)流器中的自感電動勢來點 燃燈管的，同時也利用它來限制燈管的電流；但是在含有大電感元件的電路被切斷的 瞬間，因電感兩端的自感電動勢很高，在開關處會產(chǎn)生電弧，容易燒壞開關或損壞設 備的元器件，這要盡量避免。通常在含有大電感的電路中都有滅弧裝置。最簡單的辦 法是在開關或電感兩端并接一個適當?shù)碾娮杌螂娙?/p>

25、，或先將電阻電容串接然后并接到 電感兩端，讓自感電流有一條能量釋放的通路。4. 2由一個線圈中的電流發(fā)生變化而在另一線圈感應的現(xiàn)象叫互感現(xiàn)象，簡稱互 感?；ジ须妱觿莸拇笮≌扔诖┻^本線圈磁通的變化率，或正比于另一個線圈中電流 的變化率。當兩個線圈互相平行且第一個線圈的磁通變化全部影響到第二個線圈時， 互感電動勢最大；當兩個線圈互相垂直時，互感電動勢最小。和自感一樣，互感也有利有弊。在工農業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛用途的各種變壓器、電 動機都是利用互感原理工作的。但在電子電路中，若線圈的位置安放不當，各線圈產(chǎn) 生的磁場會互相干擾，嚴重時會使整個電路無法工作。為此，人們常把胡不相干的線 圈的間距拉大或把兩個

26、線圈的位置垂直布置，在某些場合下還須用鐵磁材料把線圈或 其它元件封閉起來進行磁屏蔽。第三章三相交流電的相關知識一、概述1、1交流電的概念如果電流或電壓每經(jīng)過一定時間（T ）就重復變化一次，則此種電流、電壓稱為周期性交流電流或電壓。如正弦波、方波、三角波、鋸齒波 等。記做：u( t) = u(t + T )ELt1、2正弦交流電路如果在電路中電動勢的大小與方向均隨時間按正弦規(guī)律變化，由此產(chǎn)生的電流、 電壓大小和方向也是正弦的，這樣的電路稱為正弦交流電路。正弦量的特征表現(xiàn)在變 化的快慢、大小及初始值三個方面，而它們分別由頻率、幅值和初相位來確定，所以, 頻率、幅值和初相位稱為確定正弦量的三要素。1

27、、3正弦交流電的優(yōu)越性：便于傳輸、便于運算、有利于電器設備的運行。1、4正弦交流電的方向正弦交流電也有正方向，一般按正半周的方向假設。1、5直流電和交流電的根本區(qū)別：直流電的方向不隨時間的變化而變化，交流電的 方向隨著時間的變化而變化。二、正弦波的特征量最大值、角頻率、初相位、,21加7i = Imsin t ;七tIm為正弦電流的最大值2.1.1 正弦波特征量之一最大值因為交流電的大小是隨時間而變化的，所以在研究交流電路時采用最大值就不夠方 便，通常用有效值來表示。常用交流電表指示的電壓、電流讀數(shù)，就是被測物理量的有 效值。標準電壓220V,也是指供電電壓的有效值。若購得一臺耐壓為300V的

28、電器，是否可用于220V的線路上？ - I ，=300V220V ；最大值：正弦交流電在一個周期所能達到的最大瞬時值叫正弦交流電的最大值， 又稱峰值、振幅，用 Em、Um、Im表示有效值：使交流電和直流電加在同樣阻值的電阻上，如果在相同的時間內產(chǎn)生的 熱量相等，就把這一直流電的大小叫做相應交流電的有效值，用 E、U、I表示。正弦交流電表示方法有三：解析法、波形圖、失量圖。2.1.2 正弦波特征量之二-角頻率描述變化周期的幾種方法1.周期T:變化一周所需的時間。單位：秒，毫秒.2.頻率23.角頻率每秒變化的次數(shù)。單位：赫茲，千赫茲 3：每秒變化的弧度。單位：弧度/秒f =1T2.1.3正弦波特征

29、量之三-初相位i = Im sin ，tj6: t = 0時的相位，稱為初相位或初相角。（切t +邛）：正弦波的相位角或相位常用于描述多個正弦波相互間的關系O2.2兩種正弦信號的相位關系邛t位 落 后同 相 位相 位 制1 =2“落后于i2i1領先于iJLL0小結：T表不交流電每重復變化一次所需的時間稱為周期，用交流電在一秒內重復的次數(shù)稱為頻率，f表示，f=1/T正弦交流電每秒內變化的電角度稱為角頻率式e=Emsin（wt+旅）中（wt+/）稱為交流電的相位或相角，反應正弦交流電的進程,t=0 時的相位叫初相位或初相。兩個同頻率交流電的相位之差叫相位差。如果一個交流電比另一個交流電提前達到零值

30、或最大值叫前者超前、后者滯后，習慣上超前和滯后的角度以不超過180。為限。綜上所述：正弦交流電的最大值反映了正弦量的變化范圍，角頻率反映了正弦量的變化快慢，初相位反映了正弦量的起始狀態(tài)。它們是表征正弦交流電的三個重要的物 理量。因此，常把最大值（有效值）、角頻率（頻率）、初相位稱為正弦交流電的三要 素。3.單一參數(shù)的正弦交流電路3.1 電阻電路根據(jù)歐姆定律u =iR二卜設 u = u 2 U sin t則 i =旦= 2 U sin t = v 2 I sin tR R電阻電路中電流、電壓的關系u = 2U sin ' ti = U = 22 sin 01 = %2 I sin 0 t

31、R R電阻電路中的功率瞬時功率p：瞬時電壓與瞬時電流的乘積f 'i - 2 I sin（ -t）Ir u =，'2 U sin （切 t）_ 22_p =u i =Ri =u /Rwt結論：1、PA 0 (耗能元件)2、P隨時間變化3、P與U2、I2成比例小結：1、純電阻交流電路中，電壓與電流同向，即相位差為零；電壓與電流頻率相同; 電壓與電流的有效值關系為：I=U/R2、電阻要消耗功率，是耗能元件。3.2 電感電路基本關系式：di基本關系式：u = L dt設 i 二歷 sin Rt 則：u = l d i = VT i g l co so td t二、2 I L sin (

32、 t 9 0)=、2 U sin ( t 9 0 )電感電路中電流、電壓的關系設.i = ,2I sin t u 二 J2 I - Lsin( t 90 )=2U sin( t 90 )1.頻率相同2.相位相差90(u領先i 90i =、2 I sin tI L.U。：I3.有效值U =IeoL定義： I X L = co Lu = . 2 U sin( t 90 ) u = J2 I Lsin( t 90 )感抗（）則:=.2U sin( t 90 )電感電路中的功率p = i u = 2UI sin t cos t =UI sin 2 t1 .瞬時功率p ：石Jsin四u = J2U si

33、n( t 90 )二,L; L p = i u = UI sin 2 t1L02 .平均功率P (有功功率)p =i u =UI sin 2 tp d tU I sin結論：純電感不消耗能量，只和電源進行能量 交換（能量的吞吐）。3 .無功功率QQ的定義：電感瞬時功率所能達到的最大值。用 以衡量電感電路中能量交換的規(guī)模CiuUIs in2 J、tp = i u = UI sin2 tQ的單位：乏、千乏 （var、kvar）小結：1、純電感交流電路中，電壓在相位上比電流超前90° ,電壓與電流的有效值關系為：I=U/XL ,其中XL=2兀fL,稱為感抗，單位為 Q2、電壓與電流二者頻率

34、相同3、在純電感電路中平均功率為零4、感抗只表示電壓和電流最大值或有效值的比值，不能表示電壓和電流瞬時值的 比值，因為電壓和電流的相位不同。piuUIs in2. 、 tp 313電培迪路 0電容是儲存電荷的器件，外加電壓使電容儲存電荷叫充電， 而電容向外釋放電荷時 叫放電。電容充放電的特點：(1)電容在儲存和釋放電荷的過程中，必然在電路中產(chǎn)生電流。但這個電流并不是從 電容的一個極板穿過絕緣物到達另一個極板，而是電荷在電路中移動。平時我們說得 電容電流就是指這種電荷在電路中移動所引起的電流，即充放電電流。(2)電容兩端的電壓是隨著電荷的儲存和釋放而變化的。當電容中沒有儲存電荷時， 其兩端的電壓

35、為零；當儲存的電荷增加時，其兩端的電壓逐漸升高，最后等于電源電 壓；當電容釋放電荷時，其兩端的電壓逐漸下降，最后為零。(3)當電容充電結束時，電容兩端雖仍加有直流電壓，但電路中電流卻為零，這說明 電容具有隔離直流電的作用。若電容不斷的充放電，電路中就始終有電流通過，這說 明電容具有能通過交變電流的作用。也就是我們平常所說的“隔直通交”的性質。du dt設：則:u = 2 U sin ti = C du _* 2 UC ：. co s td t=2 U - C sin ( t 9 0)電容電路中電流、電壓的關系u = 2U sin t i = 2U C sin( t 90 )1 .頻率相同2 .

36、相位相差90(u落后i 90)U C U 6 c90"n * U UUu =，2U sin ti = J2UC sin( t 90 )3.有效值u =1 或 U =cc1 一定義. X c = 含抗（。）6 c則：U = I Xc 1.瞬時功率 p-z=tL±ui = 7 2 I sin t| u =2 2 U sin( t - 90)piu UI s in2|,. tVVp = i u = - U I sin 2 tp pi . u . uU U I s I in s in 2|2t.tp = i u -U I sin 2 tu-t瞬時功率達到的最大值（吞吐規(guī)模）p =

37、-UI sin2 tQUI（電容性無功取負值）小結：1、純電容交流電路中，電流在相位上比電壓超前 900。電壓與電流的有效值關系為: I=U/XC。其中XC=1/2兀fc,稱為容抗，單位為 Q。2、電流與電壓的頻率相同。3、容抗只表示電壓和電流最大值或有效值的比值，不能表示電壓和電流瞬時值的比值,因為電壓和電流的相位不同。4、純電容電路中平均功率為零。和電阻一樣，電容也可以串并聯(lián)，其特點是串聯(lián)時總電容倒數(shù)等于各分電容倒數(shù)之和，并聯(lián)時總電容等于各分電容之和 單一參數(shù)正弦交流電路的分析單一參數(shù)正弦交流電路的分析計算小結,1電路 參數(shù)電路圖（正方向）基本關系復數(shù)阻抗電壓、電流關系瞬時值有效值相量圖相

38、量式有功功甲w功率R-fr ju = iRR設u = x'2u sin cot則i = T2i sntU =IR9I UU = IRUI1)u、i同相L1，u=Ldi dtjXL=j coL設i = V2l sin©t則u = v 2I coLsint +90)U =IXlX L =©LiUIU =I。Xl)0UI 2Xu領先i 90 °西部-jXc1=T CcC.C1j技設u = <2U sin ©t則i=g/1/CCsin( ©t +90 9U =IXC CXc =%CU = l(jXc）。-UI-I2XCi91ulIU 客后

39、i 90三.電阻、電感、電容組成的串聯(lián)交流電路3.1 Z和電路性質的關系Z=|z|/*R+j（XL-Xc ）阻抗角一定時電路性質由參數(shù)決定X L - XC假設R、L、C已定，電路性質能否確定？（阻性？感性？容性？）不能!可能出現(xiàn):Xl > Xc ,或 Xl < Xc ,或 Xl =XcUl Uc3.2阻抗Ur3. 3.1功率因數(shù)的提高日常生活中很多負載為感性的，其等效電路及相量關系如下圖其中消耗的有功功率為:P = PR = UICOS當U、P 一定時，COS中 I I>希望將COS中提高說明：cos(p由負載性質決定。與電路的參數(shù)和頻率有關，與電路的電壓、電流無關常用電路的

40、功率因數(shù)COS = 1COS = 0純電阻電路純電感電路或 純電容電路R-L-C 串聯(lián)電路電動機 空載滿載-L-C串聯(lián)電路)0 COS 1 (- 9090 )COS=0.2 0.3COS=0.7 0.9COS=0.5 0.6十3.3.2提高功率因數(shù)的原則:必須保證原負載的工作狀態(tài)不變。即：加至負載上的電壓和負載的有功功率不變提高功率因數(shù)的措施:1 .提高自然功率因數(shù)。主要是指合理選用電動機，即不要用大容量的電動機來帶動小 功率負載，另外，盡量不要讓電動機空轉。2 .并聯(lián)補償法。在感性電路兩端并聯(lián)適當?shù)碾娙?。并電容串電容功率因?shù)可以提高，甚至可以補償?shù)?,但不可以這樣做！原因是：在外加電壓不變的

41、情況下，負載得不到所需的額定工作電壓。四.對稱三相交流電4.1 三相交流電的優(yōu)點：1 .三相發(fā)電機比尺寸相同的單相發(fā)電機輸出的功率要大。2 .三相發(fā)電機的結構和制造不比單相發(fā)電機復雜多少，且使用、維護方便，運轉時比單相發(fā)電機的振動要小。3 .在同樣條件下輸送同樣大的功率時， 特別是遠距離輸電時，三相輸電線比單相輸電 線節(jié)約25%左右的材料。4.2 三相正弦交流電動勢解析式為：eu=Emsin(wt+0 ) ev=Emsin(wt-120 ) ew=Emsin(wt+120 )4.3 對稱三相交流電動勢的特征是：三個電動勢的 最大值相等、頻率相同、初相位互 差120 。三相交流電路：三種電壓初相

42、位各差 120口當三相負載對稱時，多采用三相三線制供電；當三相負載不對稱時，采用三相四 線制供電。4.4三相對稱負載的各量關系根據(jù)需要與可能，可將三相對稱負載接成星形或三角形。無論是哪種接法，每相 負載均可看做是單相電路，所以仍可用討論單相電路的方法來討論各相負載中電流與 電壓的相位關系和數(shù)量關系。三相對稱負載的功率關系為：P= 3Uy相地目cos =丫線Iy線cosP=3U、相 I' 相 cos =3Lh 線 I線cos中五：不對稱負載及交流電在導體中的概念5.1 由單相負載組成的三相電路或由照明和動力負載混合組成的三相電路，一般都不對稱，這時應采用三相四線制。中線的作用就在它能保證

43、三相負載成為三個互不影 響的獨立電路，當負載不對稱時，它能平衡各相電壓，也能使負載正常工作，電路發(fā) 生故障時還可縮小故障的影響范圍。特別值得注意的是，供電系統(tǒng)的中線上不允許接 熔斷器，也不允許裝開關。當然，要力求三相負載平衡以減小中線電流。5.2 在金屬導體中產(chǎn)生的形狀如漩渦的感應電流叫渦流。弊：使鐵心發(fā)熱，損耗增大。止匕外，渦流還有去磁作用，會削弱原磁場。利：高頻感應熔煉爐和工頻感應爐都是利用渦流產(chǎn)生高溫使金屬融化的。5.3 交流電流趨于沿導線表面流動的現(xiàn)象叫集膚效應。弊：由于集膚效應的影響，在高頻電流通過導線時，其中心幾乎無電流，這在實際上就減小了導線的有效截面積，使電阻增加，這對傳輸高頻

44、電流來說是不利的 利：高頻淬火。第四章常用電工儀表一、萬用表萬用表是一種具有多種用途和多個量程的直讀式儀表。一般的萬用表可以用來測量 直流電流、直流電壓、交流電壓、交流電流（鉗型電流表）和電阻等。萬用表的使用注意事項1、正確使用接線柱（或插孔）紅色表筆的進線應接到萬用表的紅色接線柱上或標有“+”號的插孔內，黑色表筆的進線應接到萬用表的黑色接線柱上或標有“-”號的插孔內。測量直流時應用紅表筆接正 極、黑表筆接負極，這樣可以避免因為極性接反而燒壞表頭或打彎指針。使用歐姆檔測 量電阻時，因使用表內的電池，其紅表筆是接電池的負極、黑表筆接電池的正極。這一 點在測試晶體二極管和三極管時更要注意。有的萬用

45、表還有專用的歐姆檔接線柱，或專 用的交、直流2500V的接線柱、或大電流接線柱等。它們的另一公用柱都用黑色接線柱。 測電流時，表應和電路串聯(lián)；測電壓時，表應和電路并聯(lián)。2、正確選擇檔位萬用表檔位包括測量種類的選擇和量程的選擇，檔位選擇錯了，就有可能燒壞萬用 表，例如測電壓時，將檔位錯放在歐姆檔或電流檔。有的萬用表面板上有兩個檔位旋鈕， 一個選擇測量種類，另一個選擇測量量程。使用時，應先選擇測量種類，后選擇測量量程；若不清楚所測值的量程，應先選用較大大量程，后選用較小的量程。另外，為了使 測量結果準確，量程的選擇應使讀數(shù)在標度尺的一定刻度范圍內，例如，在測量電流和 電壓時，應使指針的偏轉在滿刻度

46、偏轉的1/2以上；測量電阻時，應使被測電阻盡量接近標度尺的中心等。若用萬用表歐姆檔測試晶體管參數(shù)時，不要用 Rm1檔，此檔電流過大；或Rm10k檔， 此檔電壓過高，以免損壞晶體管。萬用表在使用完畢后，應把轉換開關旋至“ OFF檔或交流電壓的最高檔，這樣，可 以防止下次測量時，由于粗心而將表燒壞。3、測量之前要調零為了測量準確，在測量之前要看萬用表的指針是否指在零位上，如不指零，應調整 表蓋上的機械零位調節(jié)器，使之指零。在測量電阻之前，還要進行歐姆調零。歐姆調零 是將轉換開關旋至相應的電阻檔上，將兩表筆短接，然后調節(jié)調零旋鈕，使指針指零。 每次換歐姆檔都要重復這一步驟。歐姆調零時間要短，以減少電

47、池的消耗。如果調不到 零位，則說明電池電壓已經(jīng)太低，不能再用了，應更換新電池。4、正確讀數(shù)萬用表的標度盤上有多條標度尺，它們分別在測量不同對象時使用。例如，標有“DC 或“-”的標度尺是測量直流時用；標有" AC'或“” 的標度尺是測量交流時用；標 有的標度尺是測量電阻用的等等。讀數(shù)時，表要放平，目光應與表面垂直。有的萬 用表在表面的刻度線下還有 比一條弧形鏡子，讀數(shù)時，表針應與鏡中的影子重合，這樣， 讀數(shù)才準確。5、注意安全1）測量電阻時，嚴禁被測電阻在帶電的情況下測量；2）測量高壓電時，要使用符合電壓等級的表筆，握表筆的手不要觸到金屬觸針上；3）測量電阻時應戴上絕緣手套；

48、4）測量電壓和電流時，不要帶電旋轉轉換開關的旋鈕。二、兆歐表兆歐表是用來測量絕緣電阻的儀表，它本身裝有高壓手搖直流發(fā)電機，測量時要搖 動發(fā)電機的手柄，故又稱作搖表。測量高壓電氣設備的絕緣電阻用搖表是必要的，因為 在低壓下測量的絕緣電阻值并不能反映在高壓工作時的真實絕緣電阻值。兆歐表的使用注意事項：1、表的選擇兆歐表的選擇包括兩方面，一是電壓值；另一是測量范圍。兆歐表的電壓有 250M 500M 1000V、2500V 5000V等幾種，我們常用的有 500M 1000M 2500V三種。測量范 圍有 050M, 0500M, 01000M, 02000M, 05000M , 010000M 等

49、。選 擇時應根據(jù)被測量電氣設備的額定電壓，及其絕緣電阻的要求而定。2、使用前的檢查使用前的檢查一般有兩項：一是將接線端子開路，搖動手柄使發(fā)電機達到額定轉速（120r/min）,看指針是否指“好”；另一是將“線”和“地”接線端子短路，輕輕搖動手柄，看指針是否指“ 0"。如果指針指示不對，則需修理后再使用3、注意安全1）不可在設備帶電的情況下測量其絕緣電阻；2）對有電容的高壓設備，在其停電后，應先驗電，還必須進行充分放電后方可測 絕緣電阻；3）用搖表搖過的設備也要及時放電；4）搖測絕緣時應戴上絕緣手套；5）雷雨天，禁止對設備進行搖測絕緣電阻。4、表的接線端子連接一般測量時，被測電阻接在“

50、線” （L）和“地”（E）端子間。測量表面泄漏電流比 較大的設備時，以電纜為例，除了表面擦拭干凈外，應將電纜線芯接“線”、電纜外皮接“地”、電纜絕緣表面層接“屏”端子。這樣表面泄漏電流就不經(jīng)表頭而經(jīng)“屏”端子， 從而消除表面泄漏電流的影響，達到測量的準確性。另外，連接線一定要絕緣良好，否 則，會影響測量絕緣電阻值。當連接線較長時，還要將連接線固定好，避免發(fā)生連接線 碰到其它的帶電設備上，造成短路事故。5、手搖發(fā)電機的操作開始測量時，手搖速度應該慢些，以防被測絕緣損壞或有短路時，造成搖表的損壞。 測量時，要求轉速達到120r/min ,且要保持勻速，否則，發(fā)電機的電壓過低，將影響測 量結果。6、

51、讀數(shù)讀數(shù)要等指針穩(wěn)定指示時才讀，否則，會由于電容電流、吸收電流影響測量的結果。如果由于某些大型設備的電容較大，指針一直穩(wěn)定不下來，則取60s后的讀數(shù)。另外，由于兆歐表是無定位的表，所以表要放平，否則也會帶來讀數(shù)的誤差。7、測量結果的的比較與換算為了比較，將測量結果換算至前次測量或廠家測量溫度下的數(shù)值。其換算公式如下1T _tRt =Rt 1.6 10式中 Rt換算到t。時的絕緣電阻值（M ）;Rt在T C時所測量的絕緣電阻值（M ）；T 測量絕緣電阻時的溫度（）；t換算白溫度（毛）。第五章發(fā)電機相關知識一、同步發(fā)電機的分類同步發(fā)電機因用途不同，結構也相差甚大，一般可按其原動機的類型、本體結構和

52、 安裝方式進行分類。(1)按原動機的類別，同步發(fā)電機可分為一一汽輪發(fā)電機、水輪發(fā)電機、燃汽輪發(fā)電機 及柴油發(fā)電機等。(2)按冷卻介質，可分為一一空氣冷卻、氫氣冷卻和水冷卻等。(3)按主軸安裝方式，可分為一一臥式安裝和立式安裝等。(4)按本體結構，可分為旋轉電樞式和旋轉磁極式等。同步發(fā)電機的結構，主要是由原動機的特性決定的。如汽輪發(fā)電機，由于轉速高達 3000r/min ,故極對數(shù)少，轉子采用隱極式，臥式安裝；水輪發(fā)電機由于轉速(一般在750 及r/min以下)故其極對數(shù)多，轉子采用凸極式，立式安裝。二、發(fā)電機的型號發(fā)電機的型號表示該臺發(fā)電機的類型和特點。我國發(fā)電機型號的現(xiàn)行標注法采用漢 語拼音

53、法。下面是幾個常用符號的意義：T (位于第一字)一同步；Q (位于第一或第二字)一氣輪機；Q (位于第三字)一氫 冷；F 一 發(fā)電機；N 一 氫內冷；S或SS 一 水冷；V卜無刷勵磁。例如：TQNg示氫內冷同步汽輪發(fā)電機；QFS表示水內冷汽輪發(fā)電機；QFQSg示定子 繞組水內冷、轉子繞組氫內冷、鐵心氫冷的汽輪發(fā)電機。我公司的QFW-60-2為無刷勵磁汽輪發(fā)電機(功率為60MW極數(shù)為2) 三、同步發(fā)電機的主要技術數(shù)據(jù)為使發(fā)電機按設計技術條件運行，在發(fā)電機出廠時都在其銘牌上標注出額定技術數(shù)據(jù)。這些額定技術數(shù)據(jù)主要有：(1)額定容量：是指發(fā)電機在設計技術條件下運行時輸出的視在功率，用KV八或MV-A表不；(2)額定功率：是指發(fā)電機輸出的有功功率，用 KW或MVW1示；(3)額定定子電壓：指發(fā)電機在設計技術條件下運行時，定子繞組出線端的額定線電壓，用KV表示；(4)額定定子電流：指發(fā)電機定子繞組出線的額定線電流，用 A表示；(5)額定功率因數(shù)：指發(fā)電機在額定功率下運行時，定子電壓和定子電流之間允許的 相角差的余弦值，即cos中值；(6)額定轉速：指正常運行時發(fā)電機的轉速，用 r/min (每分鐘轉速)表示。我國生 產(chǎn)的汽輪發(fā)電機轉速均為3000r/min ;(7)額定頻率：我國電網(wǎng)的額定頻率為50H