電工基礎知識

電工基礎知識課件第一頁，共七十四頁，2022年，8月28日電工作業(yè)人員一、電工作業(yè)和電工作業(yè)人員電工作業(yè)指從事電氣裝置的安裝、運行、檢修、試驗等工作的作業(yè)電工作業(yè)包括低壓運行維修、高壓運行維修及行業(yè)專業(yè)性電工作業(yè)。第二頁，共七十四頁，2022年，8月28日

關于高壓與低壓的劃分存在著不同的說法?！峨姌I(yè)安全規(guī)程》和《電工作業(yè)人員安全考核標準》按照設備對地電壓，250V（工頻50Hz）及以下者劃定為低壓。將250V以上者劃定為高壓?！兜蛪弘娖骰緲藴省返葒覙藴蕦?200V及以下的電器列為低壓電器?！睹裼媒ㄖ姎庠O計規(guī)范》等更多標準將1000V以下劃為低壓配電范圍。1000V一下常見的只有配電電壓0.23/0.4kV（相應的用電電壓220/380V）的系統(tǒng)。其對地電壓一般不超過250V。因此，標準的不協(xié)調尚不致對高、低壓電工作業(yè)造成誤解。第三頁，共七十四頁，2022年，8月28日

電工作業(yè)人員指直接從事電工作業(yè)的人員。電工作業(yè)人員必須年滿18歲，必須具備初中以上文化程度，不得有妨礙從事電工作業(yè)的病癥和生理缺陷。從技術上考慮，電工作業(yè)人員必須具備必要的電氣專業(yè)知識和電氣安全技術知識；按其職務和工作性質，應熟悉有關安全規(guī)程；應學會必要的操作技能和觸電急救方法。

第四頁，共七十四頁，2022年，8月28日

電工人員必須經過安全技術培訓，并經過考試合格后方可從事電工作業(yè)。新參加電氣工作的人員、實習人員和臨時參加勞動的人員，必須經過安全知識教育后，方可參加制定的工作，但不得單獨工作。對外單位派來支援的電氣工作人員，工作前應介紹現場電氣設備接線情況和有關安全措施。第五頁，共七十四頁，2022年，8月28日

電工是特殊工種、又是危險工種。首先，其作業(yè)過程和工作質量不但關聯著自身的安全，而且關聯著他人和周圍設備設施的安全；其次，專業(yè)電工工作點分散、工作性質不專一，不便于跟班檢查和追蹤檢查。因此，專業(yè)電工必須掌握必要的電氣安全技能，必須具備良好的電氣安全知識。二、電工作業(yè)人員的安全職責第六頁，共七十四頁，2022年，8月28日

專業(yè)電工應當了解生產與安全的辯證統(tǒng)一，把生產和安全看作是一整體，充分理解“生產必須安全，安全促進生產”的基本原則，不斷提高安全意識。就崗位安全職責而言，專業(yè)電工應做到以下幾點：

第七頁，共七十四頁，2022年，8月28日就崗位安全職責而言，專業(yè)電工應做到以下幾點：（1）嚴格執(zhí)行各項安全標準、法規(guī)、制度和規(guī)程。包括各種電氣標準、電氣安裝規(guī)范和驗收規(guī)范、電氣運行管理規(guī)程、電氣安全操作規(guī)程及其他有關規(guī)定。（2）遵守勞動紀律，終于職責，做好本職工作，認真執(zhí)行電工崗位安全責任制。第八頁，共七十四頁，2022年，8月28日（3）正確使用各種工具和勞動保護用品，安全地完成各項生產任務。（4）努力學習安全規(guī)程、電氣專業(yè)技術和電氣安全技術；參加各項有關的安全活動；宣傳電氣安全；參加安全檢查，并提出意見和建議等。第九頁，共七十四頁，2022年，8月28日

專業(yè)電工應樹立良好的職業(yè)道德。除前面提到的忠于職責、遵守紀律、努力學習外、還應注意互相配合，共同完成生產任務。應特別注意杜絕以電謀私、制造電氣故障等違法行為。培訓和考核是提高專業(yè)安全技術水平，使之獲得獨立操作能力的基本途徑。通過培訓和考核，最大限度地提高專業(yè)電工的技術水平和安全意識第十頁，共七十四頁，2022年，8月28日

1-2直流電流1-3電磁感應1-4單相交流電路1-5三相交流電路1-6磁路1-7電子技術常識第一章電工基礎第十一頁，共七十四頁，2022年，8月28日

失去電子或得到電子的微粒稱為正電荷或負電荷。帶有電荷的物體稱為帶電體。電荷的多少用電量表示。其單位為C（庫或庫侖）。庫是很大的單位，常用的電量單位是μC（微庫或微庫侖）1C=106μC。在電荷的周圍存在著電場。引進電場中的電荷將受到力的作用，這個叫做電場力。1-1電荷和電場第十二頁，共七十四頁，2022年，8月28日

電場強度和電位是表征電場中各點性質的兩個基本物理量。電場中某點的電場強度即單位正電荷在該點所受到的電場力。電場強度的單位是v/m（伏/米）。如用E表示電場強度，第十三頁，共七十四頁，2022年，8月28日則:E=F/Q式中E—電場強度，v/m;F—電場力，Q—電量，C。第十四頁，共七十四頁，2022年，8月28日

電場中某點的電位是指在電場中將單位正電荷從該點移至電位叁考點時電場力所做的功。電位的常用單位是伏（V），千伏（KV）等。電場中某兩點之間的電位差稱為這兩點之間的電壓或電壓降。電壓的符號是U、u，其單位與電位差的單位相同。1KV=1000V第十五頁，共七十四頁，2022年，8月28日

在由兩個電極構成的均勻電場中，電極間電場強度（E）與電極間電壓（U）的關系式中d—電極間的距離，m.

顯然，可以將電場強度理解為單位距離上的電壓。電壓越高，可能產生的電場強度也越高。E=U/d第十六頁，共七十四頁，2022年，8月28日

不論所使用的是何種絕緣材料，其上電場強度達到某一限度時，其絕緣性能都將遇到破壞。這電場強度稱作該絕緣材料的擊穿電場強度，簡稱擊穿強度。當空氣中電場強度超過25~30kv/cm時，即可能發(fā)生擊穿放電。第十七頁，共七十四頁，2022年，8月28日一、電流和電路電流是帶電微粒的定向運動。通常以正電荷移動的方向作為電流的正方向。大小和方向不隨時間變化的電流成為直流電流；大小和方向隨時間作周期性變化的電流稱為交流電流。

1-2直流電路第十八頁，共七十四頁，2022年，8月28日

電流的大小稱為電流強度，簡稱電流。符號I、I，電流的單位是安培（A）、微安（μA）毫安（mA），1A=1000mA電路是電流流經的路徑。各種電氣裝置的工作都是通過電路來實現的。電路由電源、負載、連接導線、控制電器及輔助設備組成的。第十九頁，共七十四頁，2022年，8月28日

電源是提供電能的設備。把非電能轉變?yōu)殡娔?，如電池把化學能轉換成電能、發(fā)電機把機械能轉變成電能。負載是電路中消耗電能的設備，把電能轉變?yōu)槠渌问降哪芰??？刂齐娖魇秦撦d的控制設備。如開關、斷路器、電磁開關、減壓啟動等都屬于控制電器。輔助設備包括各種繼電器、熔斷器以及測量儀表等。第二十頁，共七十四頁，2022年，8月28日連接導線的作用是傳輸電能或傳送電信號。為便于分析實際電路，通常用符號表示組成電路的實際元件，即畫出電路圖。下圖是所示為最簡單電路的實物接線圖。第二十一頁，共七十四頁，2022年，8月28日簡單電路圖電池燈泡負載電源EIRU+_+_第二十二頁，共七十四頁，2022年，8月28日二、電路中的負載元件按照加在負載上的電壓與通過負載的電流關系，可將負載分為電阻、電感、電容3種基本負載元件。實際負載可視為這3種元件的組合。對于直流電路的穩(wěn)態(tài)過程，無需考慮電感和電容的作用。電阻是電流流動過程中遇到的阻力。電阻的符號是R、r，單位是Ω（歐）、MΩ（兆歐）等1MΩ=1×106Ωρ—材料的電阻率第二十三頁，共七十四頁，2022年，8月28日電阻率是單位長度、單位截面積導線的電阻，是表明材料導電性能的參數。電阻率的符號是ρ，單位是Ω.m。導體的電阻按下式計算：R=ρL/SL、S—導體的長度和截面積；第二十四頁，共七十四頁，2022年，8月28日二、歐姆定律1.內容：流過電阻R的電流I與電阻兩端的電壓U成正比。

I與U的方向一致RIU+_注意：用歐姆定律列方程時，一定要在圖中標明參考方向。第二十五頁，共七十四頁，2022年，8月28日

U=IR或I=U/R或R=U/I從歐姆定律可知，在電路中如果電壓保持不變，電阻越小則電流越大；而電阻越大則電流越小。當電阻趨近于零時，電流很大，這種電路狀態(tài)稱為短路；當電阻趨近于無窮大時，電流幾乎為零，這種狀態(tài)稱為開路。在一個圖中所示的飽含電源在內的閉合回路中，電壓與電流之間的關系符合全電路歐姆定律。即第二十六頁，共七十四頁，2022年，8月28日IR0R+

-EU+

-I

開關閉合,接通電源與負載①

電流的大小由負載決定。②在電源有內阻時，IU當R0<<R時，則UE，表明當負載變化時，電源的端電壓變化不大，即帶負載能力強。電源的外特性EUI0第二十七頁，共七十四頁，2022年，8月28日四、基爾霍夫定律ba+-E2R2+-R3R1E1支路：電路中的每一個分支。一條支路流過一個電流，稱為支路電流。結點：三條或三條以上支路的聯接點。回路：由支路組成的閉合路徑。網孔：內部不含支路的回路。第二十八頁，共七十四頁，2022年，8月28日1．定律在任一瞬間，流向任一結點的電流等于流出該結點的電流即:Ｉ入=Ｉ出或:Ｉ=0I1+I2=I3或I1+I2–I3=0實質:電流連續(xù)性的體現?；鶢柣舴螂娏鞫桑↘CL）反映了電路中任一結點處各支路電流間相互制約的關系。第二十九頁，共七十四頁，2022年，8月28日五、串聯電路和并聯電路1、串聯電路串聯電路是把幾個電路或其他電路元件的收尾端順次連接起來，使電流只有一條通路的電路。在串聯電路中，電路的總電壓等于各元件上的電壓降之和。即

U=U1+U2R=R1+R2U1/U2=R1/R2第三十頁，共七十四頁，2022年，8月28日2、并聯電路并聯電路是把電阻或其它元件的首端和尾端、尾端和首端相互連接起來，使電流同時有幾條通路的電路。在并聯電路中，各元件兩端的電壓為同一電壓。電路的總電流等于各支路電路電流的之和。即

I=I1+I2

R=R1R2/R1+R2

I1/I2=R2/R1

第三十一頁，共七十四頁，2022年，8月28日六、電功率和電能

電功率用以表示電氣設備作功的能力，即電氣設備單位時間內所做的功。功率的符號是P,單位是（W）（瓦）、kW（千瓦），1kW=1000W.電功率與電壓和電流的乘積成正比。在直流電路中，電功率可以表示為：

P=UI=I2R=U2/R（瓦）第三十二頁，共七十四頁，2022年，8月28日

電能的單位是J（焦或焦耳）。電能表示電氣設備在一般時間內所轉換的能量，即W=Pt式中W—電能，J;P—功率，W；t—持續(xù)時間，s。實用中常用Kw.h作為電能的單位，1KW.h=3.6X106J.第三十三頁，共七十四頁，2022年，8月28日一、正弦交流電路生產和生活中使用的交流電絕大部分是正弦交流電。其特點是電流、電壓的大小和方向都隨著時間按正弦函數的規(guī)律變化。1-3單相交流電路第三十四頁，共七十四頁，2022年，8月28日ω矢量與橫軸夾角=初相位矢量以角速度

按逆時針方向旋轉矢量長度=

第三十五頁，共七十四頁，2022年，8月28日i=Imsin(ωt+φ)=Imsin(2лft+φ)i—時刻t的電流瞬時值，A；Im—電流最大值，A；t—時間，s;ω—角頻率，ω=2лf=2л/T，rad/s,其中為周期，s;f—頻率，Hz；φ—初相角，rad.交流電每一循壞所用的時間叫周期；每秒鐘交變的周期數叫做頻率；第三十六頁，共七十四頁，2022年，8月28日

每秒鐘交變的弧度數叫做角頻率。周期和頻率互為倒數。（ωt+φ）叫做相位，t=0時的相位φ叫做初相位。因為最大值、角頻率和初相位確定了正弦量的所有特征。所以稱之為正弦交流電的三要素。通常用有效值來表征交流電的大小。有效值是與該交流電做功能力相同的直流電的有效值。最大值為有效值的倍。

第三十七頁，共七十四頁，2022年，8月28日式中I、U—分別為電流和電壓有效值Um—電壓最大值。二、簡單交流電1、純電阻電路和RIU+_UIR1.瞬時功率

p：瞬時電壓與瞬時電流的乘積第三十八頁，共七十四頁，2022年，8月28日ωtuipωt1.（耗能元件）結論：2.隨時間變化3.與

成比例第三十九頁，共七十四頁，2022年，8月28日

純電阻電阻，如電壓為u=Umsinωt則電流為im=Um/Rsinωt顯然，電流與電壓相位相同。其最大值和有效值都符合歐姆定律，即根據歐姆定律:設第四十頁，共七十四頁，2022年，8月28日這一功是消耗在電阻上用來做功（將電能轉換為熱能）的功率；稱為有功功率。2、純電感電路+-eL+-L1.電壓與電流的關系設：第四十一頁，共七十四頁，2022年，8月28日uωtuiiO①頻率相同②U=IL

③電壓超前電流90相位差第四十二頁，共七十四頁，2022年，8月28日有效值:定義：則:或

感抗(Ω)直流：f=0,XL=0，電感L視為短路相量圖第四十三頁，共七十四頁，2022年，8月28日3、電感電路中的功率1.瞬時功率p：Liu第四十四頁，共七十四頁，2022年，8月28日Q的單位：乏、千乏(var、kvar)則4、無功功率Q

Q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。第四十五頁，共七十四頁，2022年，8月28日3、純電熔電路

uiC+_

基本關系式：設：則：電流與電壓的變化率成正比。①頻率相同②I=UC

③電流超前電壓90相位差第四十六頁，共七十四頁，2022年，8月28日iuiu有效值或定義：容抗（Ω）則:第四十七頁，共七十四頁，2022年，8月28日XC直流：XC，電容C視為開路交流：f所以電容C具有隔直通交的作用相量圖超前由：可得相量式第四十八頁，共七十四頁，2022年，8月28日2、電容電路中的功率1.瞬時功率pui+-第四十九頁，共七十四頁，2022年，8月28日充電p放電放電P<0釋放能量充電P>0儲存能量2.平均功率

P第五十頁，共七十四頁，2022年，8月28日瞬時功率達到的最大值（吞吐規(guī)模）3.無功功率Q（電容性無功取負值）第五十一頁，共七十四頁，2022年，8月28日前面已經介紹過了純電阻、純電感、純電容電路的功率。在既有電阻又有電感電容單相電路中，功率表示為P=UIcosφ=I2RQ=UIsinφ=I2X式中P—有功功率，W；Q—無功功率，var;I、U—電壓、電流，V、A

φ—功率因數角。三、單相交流電電路的功率第五十二頁，共七十四頁，2022年，8月28日

如果令S=UI，則可以用S表示在即有電阻，又有電抗的電源設備所必須具備的供電能力。S成為視在功率。單位是V.A。表達式為

第五十三頁，共七十四頁，2022年，8月28日1-5三相交流電路一、三相交流電路的產生e0eAeBeC2120°240°360°EBEA..120°120°120°EC.三相電動勢瞬時表示式相量圖第五十四頁，共七十四頁，2022年，8月28日三相電源和三相負載都有星形接法和三角形接法。在低壓系統(tǒng),中性點通常接地，所以也稱地線。相電壓：端線與中性線間（發(fā)電機每相繞組）的電壓線電壓：端線與端線間的電壓端線(相線、火線)中性線(零線、地線)XYZNBCAeA+–eC+–eB+–2.三相電源的星形聯結(1)聯接方式、Up、Ul第五十五頁，共七十四頁，2022年，8月28日–++–+BAC–3.三相電源的三角形聯結第五十六頁，共七十四頁，2022年，8月28日

一、磁路組成

磁路是磁通的閉合回路。依靠電磁感應原理工作的電氣設備，如發(fā)電機、變壓器、各種電磁鐵都帶有不同類型的磁路。在流線圈是產生磁通的來源。線圈匝數N與線圈電流I的乘積稱為磁動勢。磁通在磁路中遇到的阻力稱為磁組。磁組的符號使Rm，單位是1/H,磁組的表達式為Rm=l/uS

1-5磁路第五十七頁，共七十四頁，2022年，8月28日

式中l(wèi)——導磁體的長度；S——導磁體的界面計；u——材料磁導率一般情況下，空氣隙的磁組比鐵心的磁組大得多。第五十八頁，共七十四頁，2022年，8月28日二、磁感應強度磁感應強度B:

表示磁場內某點磁場強弱和方向的物理量。磁感應強度B的大小:磁感應強度B的方向:

與電流的方向之間符合右手螺旋定則。均勻磁場:各點磁感應強度大小相等，方向相同的

磁場，也稱勻強磁場。第五十九頁，共七十四頁，2022年，8月28日磁路的歐姆定律是分析磁路的基本定律解：根據安培環(huán)路定律，有設磁路的平均長度為l，則有1.引例SxHxIN匝三、磁路的歐姆定律第六十頁，共七十四頁，2022年，8月28日1-7電子技術常識一、半導體半導體器件是電子技術的重要組成部分。半導體是指導電能力介于導體和絕緣體之間的材料。硅、鍺、硒及大多數金屬化物和硫化物屬于半導體材料。其中，硅和鍺是用得最多的半導體材料。第六十一頁，共七十四頁，2022年，8月28日硅單晶中的共價健結構

Si

Si

Si

Si1、

本征半導體

完全純凈的、具有晶體結構的半導體，稱為本征半導體。價電子共價健晶體中原子的排列方式共價鍵中的兩個電子，稱為價電子。第六十二頁，共七十四頁，2022年，8月28日這一現象稱為本征激發(fā)。

溫度愈高，晶體中產生的自由電子便愈多。本征半導體的導電機理價電子

價電子在獲得一定能量（溫度升高或受光照）后，即可掙脫原子核的束縛，成為自由電子（帶負電），同時共價鍵中留下一個空位，稱為空穴（帶正電）?？昭?/p>

Si

Si

Si

Si自由電子第六十三頁，共七十四頁，2022年，8月28日2、本征半導體的導電機理自由電子和空穴都稱為載流子。自由電子和空穴成對地產生的同時，又不斷復合。在一定溫度下，載流子的產生和復合達到動態(tài)平衡，半導體中載流子便維持一定的數目。

當半導體兩端加上外電壓時，在半導體中將出現兩部分電流

(1)自由電子作定向運動電子電流

(2)價電子遞補空穴空穴電流第六十四頁，共七十四頁，2022年，8月28日注意：

(1)本征半導體中載流子數目極少,其導電性能很差；(2)溫度愈高，載流子的數目愈多,半導體的導電性能也就愈好。所以，溫度對半導體器件性能影響很大。第六十五頁，共七十四頁，2022年，8月28日二、半導體二極管1、基本結構(a)點接觸型(b)面接觸型

結面積大、正向電流大、結電容大，用于工頻大電流整流電路。(c)平面型

用于集成電路制作工藝中。PN結結面積可大可小，用于高頻整流和開關電路中。

結面積小、結電容小、正向電流小。用于檢波和變頻等高頻電路。第六十六頁，共七十四頁，2022年，8月28日圖1–12半導體二極管的結構和符號

陰極陽極(

d

)符號D陰極引線陽極引線二氧化硅保護層P型硅N型硅(

c

)平面型金屬觸絲陽極引線N型鍺片陰極引線外殼(

a)點接觸型鋁合金小球N型硅陽極引線PN結金銻合金底座陰極引線(

b)面接觸型二極管的結構示意圖第六十七頁，共七十四頁，2022年，8月28日2、伏安特性硅管0.5V,鍺管0.1V。反向擊穿電壓U(BR)導通壓降

外加電壓大于死區(qū)電壓二極管才能導通。

外加電壓大于反向擊穿電壓二極管被擊穿，失去單向導電性。正向特性反向特性特點：非線性硅0