電工基礎(chǔ)(第一)

電工基礎(chǔ)知識1電工基礎(chǔ)1.0基本概念1.1直流電路1.2電流和電壓1.3電阻電路1.4電功率與電能1.5電磁基本知識1.6單相交流電路1.7三相交流電路2基本概念1、什么是電――電是物質(zhì)的一種屬性。經(jīng)典原子學(xué)說認(rèn)為：任何物質(zhì)都由分子所組成，而分子又由一定數(shù)量的原子所組成。原子有一個原子核，在原子核的周圍又有一些電子按一定軌道圍繞原子核高速旋轉(zhuǎn)，原子核帶正電荷，電子帶負(fù)電荷。一般情況下，原子核所帶的正電荷和它周圍電子所帶的負(fù)電荷數(shù)值上是相等的。所以對外不顯電性，但如果由于某種原因使物體得到或失去電子，這一物體將對外顯示電的性質(zhì)，得到電子的物體顯示負(fù)電性，失去電子的物體則顯示正電性。3基本概念電有哪些性質(zhì)――在物質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)中，原子核周圍的電子分?jǐn)?shù)層軌道繞行，在最外層軌道繞行的電子，由于距原子核較遠(yuǎn)，所以受原子核的束縛較小，因而最不穩(wěn)定。當(dāng)外界因素（例如：光電效應(yīng)、熱電效應(yīng)、機(jī)械摩擦等）對其產(chǎn)生影響時，這些外層電子由于獲得了一定的能量，很容易擺脫原子核的束縛，脫離原有軌道而成為自由電子。失去電子的原子，由于原子核所帶正電荷多于電子所帶的負(fù)電荷而呈現(xiàn)正電，反之獲得電子的原子則帶負(fù)電。試驗證明：電荷之間存在電的相互作用，同性電荷互相排斥，異性電荷互相吸引。4

電路最基本物理量：電流、電壓和功率。一、直流電路電路的定義：電流的通路稱為電路電路的主要功能：1、進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換、傳輸和分配。2、實現(xiàn)信號的傳遞、存儲和處理。電路的組成：電源、連接導(dǎo)線、控制裝置和負(fù)載組成。5電路的組成電路是由電源、負(fù)載、連接導(dǎo)線和輔助設(shè)備組成的，電源供給電能。如發(fā)電機(jī)、蓄電池等；而負(fù)載是把電能轉(zhuǎn)換為其它形式的能量（如電動機(jī)）；導(dǎo)線則將電源與負(fù)載連接起來組成電路，把電能輸送給負(fù)載；輔助設(shè)備是用來控制電路的電氣設(shè)備（如開關(guān)、接線端子等）。電路在電力系統(tǒng)中主要用于傳輸轉(zhuǎn)換電能，在電信系統(tǒng)中主要用來傳遞信息。6二、電流與電壓電流：電荷有規(guī)則定向移動形成電流。電流強(qiáng)度：單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體截面的電荷量。公式：I=Q/t

I—電流，單位是安培，用A表示,千進(jìn)位，還有微安，毫安，千安（mA、A、KA）；Q—電荷量，單位庫侖，用C表示，1庫侖=6.2518個電子的電量；t—時間，單位是秒，用s表示。7電壓：兩物體或兩點間的電位差叫電壓。

電位：某一點到參考點的電壓。電動勢：電源內(nèi)部產(chǎn)生的推動電流的力量。電壓、電位、都用U表示，電動勢用e表示。電壓、電動勢的單位都是伏特（簡稱伏），用v表示,千進(jìn)位，還有微伏，毫伏，千伏等（mv、v、Kv）

8三、電阻電路電阻元件：一種消耗電能的元件。電感元件：一種能夠貯存磁場能量的元件。電容元件：一種能夠貯存電場能量的元件。

9歐姆定律：部分電路歐姆定律：當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓一定時，流過導(dǎo)體的電流與電阻成反比。電阻中的電流與電壓成正比，與電阻成反比。數(shù)學(xué)表達(dá)式為：I＝U/R。

U=IR全電路歐姆定律：閉合回路中的電流與電源的電動勢成正比，與電路中的內(nèi)電阻和外電阻之和成反比。數(shù)學(xué)表達(dá)式為：I＝E/（R+r）。R—電阻，單位歐姆（簡稱歐），用Ω表示，

10電工材料電工材料包括導(dǎo)體、半導(dǎo)體、和絕緣材料。有良好導(dǎo)電性能的叫導(dǎo)體，幾乎不導(dǎo)電的絕緣體，介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)稱為半導(dǎo)體。金屬導(dǎo)體的電阻R與長度L成正比，與截面積S成反比，且與電阻率p有關(guān)。

公式：R=pL/S電阻率是指長1米，截面積為1mm2

，在200C溫度下的電阻值。11絕緣體幾乎不能導(dǎo)電的物質(zhì)（如橡膠、塑料、云母、變壓器油及空氣等）稱為絕緣體。我們所說的絕緣體不導(dǎo)電是有條件，絕緣體的導(dǎo)電與否，同加在絕緣體上的電壓高低有關(guān)。當(dāng)電壓高到一定程度，電場力超過了原子核對外圍電子的束縛力時，外圍電子就變成了自由電子，絕緣體就發(fā)生了原變而成了導(dǎo)體，這種情況稱為“絕緣擊穿”。12半導(dǎo)體導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)（如硅、鍺、硒等）稱為半導(dǎo)體。13為什么一般絕緣材料的絕緣電阻隨著溫度的升高而減小，而金屬導(dǎo)體的電阻卻隨著溫度的升高而增加：

一般絕緣材料可以認(rèn)為是一個電阻系數(shù)很大的導(dǎo)體，其導(dǎo)電性質(zhì)主要是離子性的，而金屬導(dǎo)體的導(dǎo)電性質(zhì)是自由電子性的。離子性導(dǎo)體的特點是：其導(dǎo)電電流是由離子的定向移動產(chǎn)生的。而離子是從絕緣體的結(jié)晶晶格中分離出來的，常溫下所分離出來的離子是很少的，故其導(dǎo)電性很差，即絕緣電阻很大。當(dāng)溫度升高時，絕緣體中的分子熱振動增強(qiáng)，脫離晶格結(jié)構(gòu)的離子數(shù)目也隨之增加，所以導(dǎo)電能力增強(qiáng)，絕緣電阻就降低了。

而在電子性導(dǎo)電的金屬導(dǎo)體中，其所具有的自由電子數(shù)量是固定不變的，而且不受溫度的影響。當(dāng)溫度升高時，材料中的原子、分子活動性增強(qiáng)，自由電子移動時與分子碰撞的可能性增加，因此所受的阻力增大了，所以金屬導(dǎo)體當(dāng)溫度升高時電阻增加。

14根據(jù)以上導(dǎo)電原理，我們的電氣設(shè)備，避如電動機(jī)在高溫下運行是很不利的。由于電動機(jī)的線圈是一種電磁線，外層的絕緣漆是一種絕緣體，在高溫情況下，其絕緣性能急劇下降，很容易造成線圈絕緣擊穿現(xiàn)象；而電機(jī)在高溫情況下，根據(jù)Q＝I2Rt的理論，電機(jī)在相同運行電流的情況下，線圈發(fā)出的熱量也很快增大，這樣電機(jī)在高溫情況下，一方面電機(jī)線圈發(fā)熱在增加，另一方面線圈的絕緣又在急劇下降，二者條件共同作用，電機(jī)就會很快燒毀，所以我們一定不能使電機(jī)在高溫環(huán)境下運行。

15短路、斷路正常情況下的各種電路，其電流的途徑是由電源的一端經(jīng)負(fù)載電阻流回電源的另一端而成閉合回路。如果由于某種原因促使負(fù)載電阻等于零，即電源兩端直接短接，從而導(dǎo)致電路中的電流以劇增，這種現(xiàn)象叫做短路。如照明電路的火線與零線可視為電源的兩端，正常情況下，電源兩端接有燈泡（電阻）和其它負(fù)載，若由于某種原因使火線與零線直接短接，則負(fù)載電阻等于零，電路中的電流將劇增，這就是一種短路現(xiàn)象。所謂斷路，就是在閉合回路中發(fā)生斷線，使電流不能導(dǎo)通的現(xiàn)象。16四、電功率與電能電功率：單位時間內(nèi)電流所作的功稱為電功率。P=UI=I2RP—電功率單位瓦特（簡稱瓦),用w表示,常用千瓦、兆瓦表示（w、Kw、Mw）電能（電功）：電流在一段時間t內(nèi)，電路消耗的電功率P稱為該電路的電能。A=Pt=UIt=I2RtA（原為P）—電能，單位焦耳，用J表示，（電壓1V、電流1A，1秒時間內(nèi)所作的功是1焦耳，1J=1AV=1WS）實際應(yīng)用中，常用千瓦/小時（KW/h）為單位。1度電=1KW/h17三相負(fù)載功率、電流計算一變壓器型號為S10-1000/10,額定容量1000KVA，請計算高低壓側(cè)額定電流？Q=1.732IUS9-1000/10 1000KVA 10/0.4KV 54.99/1443A一臺電機(jī)型號為Y355S-4其額定功率為315KW，功率因數(shù)0.85，計算額定電流？18

五、電磁基本知識磁體—人們把具有吸引鐵、鎳、鈷等磁物質(zhì)的性質(zhì)稱為磁性。磁體—具有磁性的物體叫作磁體。磁極—磁鐵具有N極S極，同性磁極呼吸排斥，異性慈極互相吸引。磁場—磁體周圍存在的磁力作用的空間稱為磁場，磁場是用磁力線進(jìn)行形象描述，用磁力線的疏密程度描繪磁場的強(qiáng)弱,磁力線向外由N極出發(fā)，經(jīng)外空間進(jìn)入S極，內(nèi)部由S至N，閉合不斷，且不相交，兩磁極同時存在不可分割。19電流與磁場

電流周圍存在著磁場，產(chǎn)生磁場的根本原因是電流，磁場總是伴隨著電流而存在，而電流則永遠(yuǎn)被磁場所包圍。

通電導(dǎo)線（或線圈）周圍磁場和（磁力線）的關(guān)系，常用右手螺旋定則來判斷。

單導(dǎo)線通電時磁場的方向判斷，用右手握緊導(dǎo)線，大拇指伸直，指向電流的方向，四指彎曲所指的方向就是磁場的方向。20什么叫磁場和磁力線？在磁鐵周圍的空間存在一種特殊的物質(zhì)，它能表現(xiàn)一種力的作用，這一特殊物質(zhì)叫做磁場。如果在條形磁鐵上放一塊紙板，在其上面撒一些鐵屑，則鐵屑就會有規(guī)則地排列成一定規(guī)則的線條，這些線條就稱為磁力線。21螺旋定則

線圈通電時磁場的方向判斷，伸開右手，大拇指伸直，其余四指沿著電流方向圍繞線圈，大拇指所指就是磁場方向。22什么叫磁場和磁力線？在磁鐵周圍的空間存在一種特殊的物質(zhì)，它能表現(xiàn)一種力的作用，這一特殊物質(zhì)叫做磁場。如果在條形磁鐵上放一塊紙板，在其上面撒一些鐵屑，則鐵屑就會有規(guī)則地排列成一定規(guī)則的線條，這些線條就稱為磁力線。如何判斷載流導(dǎo)體在磁場中的受力方向？載流導(dǎo)體在磁場中的受力方向可用左手定則來判斷。伸開左手手掌，使使拇指與其它四指相垂直，讓磁力線垂直穿過手心，四指伸直指向電流方向，則拇指指向便是導(dǎo)體的受力方向。14、如何確定感應(yīng)電動勢的方向？直導(dǎo)體在磁場中做切割磁力線運動時，在導(dǎo)體中會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，感應(yīng)電動勢的方向用右手定則來判斷，右手定則是：伸開右手手掌，使拇指與其它四指垂直，讓磁力線垂直穿過手心，若拇指指向?qū)w運動方向，那么四指的指向就是感應(yīng)電動勢的方向。23六、單相交流電路交流電—電壓、電流、電動勢等的大小和方向均按正弦波形狀周期性變化的叫做交流電。24交流電的物理量1、瞬時值—交流電的每一瞬間的變化值用小寫來表示：電動勢e、電壓u、電流i。2、最大值—交流電的最大值是瞬時值中最大者，用Em、Um、Im表示。3、有效值—交流電與直流電分別通過相同的電阻時，在一周期內(nèi)使其發(fā)熱量相等，這個直流電流的值就叫做交流電的有效值，用E、U、I表示。4、周期—交流電交換一次所需要的時間用T表示。5、頻率—1秒鐘之內(nèi)交變的次數(shù)用f表示。周期和頻率互為倒數(shù)：f=1/T，T=1/f，Tf=1我的交流電的頻率f=50HzT=1/50=0.02秒25七、三相交流電路1、三相交流電路—由三相交流電源和三相負(fù)載組成的電路叫三相交流電路。262、三相電動勢的相序—依次為U-V-W稱為正序。在發(fā)電廠及變電站中，對相序要求十分嚴(yán)格，必須保持一致，U相涂以黃色，V相涂以綠色，W相涂以紅色。3、三相電動機(jī)的反轉(zhuǎn)—欲使電動機(jī)反轉(zhuǎn)，以要將任意兩根電源線對調(diào)即可。4、電力系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)都是三相交流發(fā)電機(jī)—它在經(jīng)濟(jì)上技術(shù)上具有明顯優(yōu)越性，故廣泛使用。5、三相電源的星形（Y形）連接：將三個產(chǎn)生三相電源的一端作為公共端，再由另一端引出線與負(fù)載相連，稱為星形接法或Y接法，有中線的叫三相四線制，沒中線的叫三相三線制（圖如下頁）