第一章-電工基礎知識(高壓特種電工培訓)課件

特種電工考試培訓課件

高壓類（理論部分）某某2023/10/712:44特種電工考試培訓課件高壓類（理論部分）某某20211.認真聽課，不落下任何重點內(nèi)容；

2.聯(lián)系工作實際加以理解；

3.做好分章節(jié)練習題及模擬練習題。學習方法1.認真聽課，不落下任何重點內(nèi)容；學習方法21電力系統(tǒng)基本知識2高壓電力線路電力系統(tǒng)過電壓繼電保護裝置與二次回路電氣安全技術(shù)高壓電器及成套配電裝置電工基礎知識電力變壓器5374682023/10/712:441電力系統(tǒng)基本知識2高壓電力線路電力系統(tǒng)過電壓繼電保護裝置與3第一章電工基礎知識第一節(jié)直流電路第二節(jié)電和磁第三節(jié)交流電路2023/10/712:44第一章電工基礎知識第一節(jié)直流電路2023/8/18:4第一節(jié)直流電路一、電場、電位及電壓

1．電場

帶電物體周圍的空間存在一種特殊物質(zhì)，相互作用力就是靠這種特殊物質(zhì)來傳遞的，我們把這種物質(zhì)稱為電場。電荷

電場

電荷2023/10/712:44第一節(jié)直流電路一、電場、電位及電壓1．電場電荷5AAorFrer

2．電位

當一物體帶有電荷時，這物體就有一定的電位能，我們把這種電位能叫作電位。用字母“v”表示，單位是伏特，簡稱伏（V）。

電場力將單位正電荷從A點沿任意路徑移到Ao參考點所做的功稱為A點的電位或電勢2023/10/712:44AAorFrer2．電位 電場力將單位正電荷從A點沿任意路6

3．電壓

電壓（電位差）：電路中任意兩點間電位的差值稱為電壓（電位差）。用U表示，單位伏特（簡稱伏），用V表示,有微伏(μV)，毫伏（mV），千伏（kV）等。

一般指定電路中一點為參考點（在電力系統(tǒng)中指定大地為參考點），且規(guī)定該參考點的電位為零1kV=103V 1V=103mV1mV=103μV2023/10/712:443．電壓 一般指定電路中一點為參考點（在電力系統(tǒng)中指定大地71．電流

電流就是電荷有規(guī)律的定向移動。在實際應用中，電流的方向規(guī)定為正電荷的移動方向。衡量電流大小、強弱的物理量稱為電流強度，簡稱電流。（1）定義

單位時間通過導體截面的電量定義為電流強度。二、電流與電流密度Q—電荷量，單位庫侖，用C表示，1庫侖=6.2518個電子的電量；2023/10/712:441．電流二、電流與電流密度Q—電荷量，單位庫侖，用C表示，181.交流電it交流正弦波2.直流電方向不隨時間變化的電流it脈動直流電It穩(wěn)恒直流電大小和方向隨時間作周期性變化的電流電流的分類方向不變，大小隨時間脈動變化的電流稱為脈動直流2023/10/712:441.交流電it交流正弦波2.直流電方向不隨時間變化的電流it9２．電流密度

流過導體單位截面積的電流叫電流密度，用符號J表示。

式中，J為電流密度（A／mm2）、I為導體中的電流（A），S表示與導體中電流相垂直的橫截面積（mm2）。

在直流電路中，均勻?qū)Ь€橫截面上的電流密度是均勻的。2023/10/712:44２．電流密度2023/8/18:4810三、電源與電動勢1、電源是將其他能量轉(zhuǎn)換為電能的裝置。

2、電動勢簡稱電勢，指電源內(nèi)部由非電力產(chǎn)生的電荷的作用力。

3、電動勢的大小，等于外力克服電場力把單位正電荷在電源內(nèi)部從負極移到正極所做的功。4、電動勢的方向從負極指向正極，與電源端電壓相反

5、電動勢用符號E表示，單位為伏特，簡稱伏，用字母V表示。

式中：W表示外力（非靜電力）移動電荷所做的功，單位焦耳（J）；Q為被移動的電荷量（庫侖）。2023/10/712:44三、電源與電動勢1、電源是將其他能量轉(zhuǎn)換為電能的裝置。2011四、電阻與電導1．電阻

導體對電流呈現(xiàn)的阻礙作用稱為電阻，用參數(shù)R表示。

導體電阻大小與導線長度L成正比，與導線截面積S成反比，與材料有關(guān)，用公式表示電阻的單位是歐姆（Ω），較大的電阻單位有千歐（kΩ），兆歐（MΩ）。

1kΩ=103Ω；1MΩ=106Ω決定因素1.導體的材料ρ2.導體的長度L3.導體的橫截面積s4.導體的溫度℃2023/10/712:44四、電阻與電導1．電阻導體對電流呈現(xiàn)的阻礙作用稱為電阻，122．電導

電阻的倒數(shù)稱為電導。

導體的電阻越大，電導越小。電導是表示材料導電能力的參數(shù)，用符號G表示。即

單位（1/Ω）稱為西門子，用符號S表示。2023/10/712:442．電導電阻的倒數(shù)稱為電導。2023/8/18:4813五、歐姆定律1．部分電路歐姆定律

電路中的電流與電路兩端電壓成正比，與電路中的電阻成反比，即

UIR+-2．全電路歐姆定律

在閉合電路中，電流的大小與電源的電動勢成正比，而與整個電路的電阻成反比。VR0EISR2023/10/712:44五、歐姆定律1．部分電路歐姆定律UIR+-2．全電路歐姆定14六、電阻的串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)1.電阻串聯(lián)將兩個以上的電阻一個接一個的順序相聯(lián)(將電阻首尾依次相聯(lián))將串聯(lián)電阻的兩端接在電源上，即組成電阻的串聯(lián)電路2、串聯(lián)電路的特點2.串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各部分電路電壓之和U=U1+U2+U33.串聯(lián)電路的總電阻等于各部分電路電阻之和R=R1+R2+R31.串聯(lián)電路的總電流等于各之路的電流I=I1=I2=I34.串聯(lián)電路中電阻兩端電壓與其阻值成正比U=IR5.串聯(lián)電路中電阻消耗的功率與其阻值成正比U=I2R2023/10/712:44六、電阻的串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)1.電阻串聯(lián)將兩個以上的電阻一個接152．電阻的并聯(lián)將兩個或兩個以上的電阻的一端全部聯(lián)接a點上，而另一端全部聯(lián)接在b點上。這樣的聯(lián)接叫電阻的并聯(lián)。1.并聯(lián)電路的總電流等于各支路的電流之和I=I1+I2+I33.并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù)等于各支路電阻的倒數(shù)之和2.并聯(lián)電路總電壓等于各支路的電壓U=U1=U2=U34.并聯(lián)電路兩電阻并聯(lián)總電阻計算公式2023/10/712:442．電阻的并聯(lián)將兩個或兩個以上的電阻的一端全部聯(lián)接a點上，而165.N個等值電阻RN并聯(lián)，則總電阻：6.并聯(lián)電路中流過電阻的電流與其阻值成反比7.并聯(lián)電路中電阻消耗的功率與其阻值成反比3．電阻的混聯(lián)在一個電路中，既有電阻的串聯(lián)，又有電阻的并聯(lián)，這種聯(lián)接稱方式稱為電阻的混聯(lián)。R4R0R1R2R3ES2023/10/712:445.N個等值電阻RN并聯(lián)，則總電阻：6.并聯(lián)電路中流過電阻17七、電路的的三種狀態(tài)電路：由電氣設備和電器元件按一定方式組成的，為電流的流通提供路徑。電源負載中間環(huán)節(jié)1.通路3.短路2.斷路電路的三種狀態(tài)2023/10/712:44七、電路的的三種狀態(tài)電路：由電氣設備和電器元件按一定方式18八、電能與電功率1.電能電源（發(fā)電設備）t時間產(chǎn)生的電能或負載（用電設備）t時間內(nèi)所消耗的功率。計算——

用電設備所消耗的電能為功率P與其通電時間t的乘積。

W=Pt=UIt=I2Rt

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

實際應用中，常用千瓦/小時（KW.h）為單位。

1度電=1KW.h=3.6X106(J)2023/10/712:44八、電能與電功率1.電能電源（發(fā)電設備）t時間產(chǎn)生的電能192.電功率單位時間消耗的電能稱為電功率。P—電功率單位瓦特（簡稱瓦),用W表示。計算——功率的大小以通過一段電路兩端的電壓U及通過該段電路的電流I乘積計算。

P=W/t=UI=I2R=U2/R1kW=1×103W 1W=1×103mW2023/10/712:442.電功率單位時間消耗的電能稱為電功率。計算——功率的大20121一、磁現(xiàn)象2.磁體兩端磁性最強的區(qū)域稱為磁極1.具有吸引鐵、鎳、鈷等物質(zhì)的性質(zhì)，稱為磁性.具有磁性的物體叫磁體。第二節(jié)電與磁（一）磁體與磁極用小磁針做實驗，會發(fā)現(xiàn)小磁針轉(zhuǎn)動靜止時停留在南北方向上，我們把指北的一端叫N極（北極）；指南的一端叫S極（南極）。同性磁極相排斥，異性磁極相吸引2023/10/712:44121一、磁現(xiàn)象2.磁體兩端磁性最強的區(qū)域稱為磁極1.具有21二、磁場與磁力線2.磁場的磁力用磁力線來表示（閉合的曲線）1.磁體周圍存在磁力作用的空間稱為磁場（二）磁場與磁力線2023/10/712:44二、磁場與磁力線2.磁場的磁力用磁力線來表示（閉合的曲線）22

規(guī)定在磁體外部，從N極出發(fā)進入S極為磁力線的方向。在磁體內(nèi)部，磁力線的方向是由S極到達N極。這樣磁體內(nèi)外形成一條閉合曲線。

磁力線上任何一點的切線方向就是該點的磁場方向。磁力線的多少和疏密程度表示磁場的強弱。2023/10/712:44規(guī)定在磁體外部，從N極出發(fā)進入S極為磁力線的方向。在磁體內(nèi)23242.環(huán)形電流的磁場1.直線電流的磁場II（三）通電導體產(chǎn)生的磁場磁場的方向可用右手螺旋定則確定。用右手握直導體，大拇指的方向表示電流方向，彎曲四指的指向即為磁場方向。用右手握螺旋管，彎曲四指表示電流方向，則拇指方向便是N極方向（磁場方向）。2023/10/712:44242.環(huán)形電流的磁場1.直線電流的磁場II（三）通電導體產(chǎn)2425

定義——通過與磁場方向垂直的某一面積上的磁力線總數(shù)，稱為通過該面積的磁通（單位是韋伯(Wb)：表示磁場中某點磁場強弱和方向的物理量B:Wb/m2二、磁場的基本物理量（一）磁通（二）磁感應強度1Wb（韋）=108Mx（麥）2023/10/712:44B的單位：特斯拉（Tesla）1T=104Gs（高斯）25定義——通過與磁場方向垂直的某一面積上的磁力線總數(shù)，稱2526

定義——導磁率μ是表示磁場空間

媒質(zhì)

磁性質(zhì)的物理量，是物質(zhì)導磁能力的標志量。真空磁導率μ0：是一個矢量，用H表示(三)導磁率（四）磁場強度2023/10/712:44單位：A/m（安/米）1奧斯特=80安/米26定義——導磁率μ是表示磁場空間媒質(zhì)磁性質(zhì)的物理量，2627三、電磁感應

當導體在磁場中切割磁感線運動時，在導體中產(chǎn)生感應電動勢，如果導體與外電路形成閉合回路，就會在閉合回路中產(chǎn)生感應電流。這種現(xiàn)象稱為電磁感應。

閉合電路導線產(chǎn)生的感應電勢e與磁感應強度B、運動導線速度v分量和大小、導線長度L成正比

e=BLvsinθB、L、v的單位分別是特斯拉（Wb/m2）、米（m）、米每秒（m/s），θ指v與B的夾角。2023/10/712:4427三、電磁感應當導體在磁場中切割磁感線運動時2728感應電動勢方向閉合回路中一部分導體做切割磁感線運動時，產(chǎn)生的感應電流的方向可用右手定則確定右手定則

——伸開右手，將右手的掌心迎著磁力線，大拇指指向?qū)Ь€運動方向，則四指所指的方向就是導線中感應電流的方向。2023/10/712:4428感應電動勢方向閉合回路中一部分導體做切割磁感線運動時，產(chǎn)2829

（法拉第.英國物理學家）當穿過閉合回路所圍面積的磁通量發(fā)生變化時，不論這種變化是什么原因引起的，回路中都會建立起感應電動勢，且此感應電動勢正比于磁通量對時間變化率的負值，即（一）法拉第電磁感應定律2023/10/712:44發(fā)電機、變壓器工作的理論基礎29（法拉第.英國物理學家）當穿過閉合回路所圍面積的29當閉合線圈回路中磁通量發(fā)生變化時，回路中就有感應電流產(chǎn)生。

感應電流的方向總是使它產(chǎn)生的磁場阻礙閉合回路中原來磁通量的變化，即閉合線圈回路中的感應電流，它又要產(chǎn)生磁場，其磁場的方向總是阻礙閉合回路中原來磁通的變化。當感應電流產(chǎn)生的磁場方向確定后，用右手定則就很容易判定出感應電流的方向。（二）楞次定律2023/10/712:44當閉合線圈回路中磁通量發(fā)生變化時，回路中就有感應電流產(chǎn)生。3031四、磁場對載流導體的作用B、L、I的單位分別是特斯拉（Wb/m2

）、米（m）、安（A），θ指導體與磁力線的夾角。1.電流與磁場方向垂直時，磁場對電流的作用力最大。2.在勻強磁場中，當I與B垂直時，電磁力F的大小等于磁感應強度、導線電流I及導體位于磁場中的長度L的乘積：

F=BILsinθ3.方向用左手定則判斷2023/10/712:4431四、磁場對載流導體的作用B、L、I的單位分3132

BFI左手定則

伸開左手，使大拇指與四指垂直且，讓磁感線垂直穿入手心，并使四指指向電流方向，（這時手掌所在平面跟磁感線和導線所在平面垂直），大拇指所指的方向就是載流導體在磁場中所受到的磁場力的方向.IFBNS2.左手定則2023/10/712:4432BFI左手定則伸開左手，使大32133五、自感應和互感應u

+-

當線圈電流變化時，由這個電流所產(chǎn)生的磁通量相應發(fā)生變化。根據(jù)電磁感應原理，線圈中產(chǎn)生感應電動勢。由于感應電動勢由自身電流變化產(chǎn)生，所以稱自感電動勢，即這種現(xiàn)象稱為自感現(xiàn)象

(一)自感現(xiàn)象2023/10/712:44133五、自感應和互感應u+-當線圈3334

兩個線圈放得很近，一線圈中的電流發(fā)生變化時，在它周圍產(chǎn)生變化的磁場，從而使附近的另一個線圈產(chǎn)生感應電動勢，稱為互感現(xiàn)象產(chǎn)生的電動勢稱為互感電動勢“1”“2”N1N2（二）互感現(xiàn)象2023/10/712:4434兩個線圈放得很近，一線圈中的電流發(fā)生變化時，在3435交流電——電壓U、電流I、電動勢E等的大小和方向均隨時間變化的叫做交流電。Tut一、單相交流電第三節(jié)交流電路2023/10/712:4435交流電——電壓U、電流I、電動勢E等的大小和方向均隨時間3536

交流電出現(xiàn)的最大值的瞬時值。也稱振幅值、峰值。Em、Um、Im表示。一、交流電1.描述交流電大小的物理量

交流電的任意時刻的變化值。用小寫來表示：電動勢e、電壓u、電流i。1）瞬時值2）最大值2023/10/712:4436交流電出現(xiàn)的最大值的瞬時值。也稱振幅值、峰值。Em3637

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。如：

交流電正半周內(nèi)，其瞬時值的平均數(shù)稱為交流電的平均值。用Ep、Up、Ip表示。

如：Ip=0.637Im3）有效值4）平均值2023/10/712:4437交流電與直流電分別通過相同的電阻時，在一周期內(nèi)37382.描述交流電變化快慢的物理量

交流電每循環(huán)一次所需要的時間；用T表示。

變化過程：

0→正最大→0→負最大→0，單位秒S

單位時間（1秒鐘）之內(nèi)完成循環(huán)（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，我國交流電的頻率f=50HzT=1/50=0.02秒1）周期2）頻率3）角頻率

表示單位時間內(nèi)交流電循環(huán)變化的弧度數(shù)被稱為角頻率ω來表示。單位是弧度/秒（rad/s）2023/10/712:44382.描述交流電變化快慢的物理量交流電每循環(huán)一次3839—稱為相位角（簡稱:相位)，表示正弦交流電變化的進程。1.相位2.初相位T=0時的相位角為正弦量的初相位角，用

表示。初相角決定初始值的大小，反映初始值的重要參數(shù)。最大值、角頻率、初相角稱正弦量的三要素3.正弦交流電的相位、初相位、相位差2023/10/712:44391.相位2.初相位T=0時的相位角為正弦量的初相位角393.相位差

兩個同頻率正弦交流電初相位之差。uiui

ωtO2023/10/712:443.相位差兩個同頻率正弦交流電初相位之差。uiui4014.趨膚效應在直流電路中均勻?qū)Ь€橫截面上的電流密度是均勻的。

但在導線流過交變電流時，根據(jù)楞次定律會在導線內(nèi)部產(chǎn)生渦流與導線中心電流方向相反。

由于導線中心較導線表面的磁鏈大，在導線中心處產(chǎn)生的電動勢就比在導線表面附近處產(chǎn)生的電動勢大。

這樣作用的結(jié)果，電流在表面流動，中心則無電流，這種由導線本身電流產(chǎn)生之磁場使導線電流在表面流動的現(xiàn)象。2023/10/712:4414.趨膚效應在直流電路中均勻?qū)Ь€橫截面上的電流密度是均勻的41I=UR電壓、電流的瞬時值表達式為：

（二）純電阻電路iR

u1.電壓與電流關(guān)系與直流電路基本相似2023/10/712:44I=UR電壓、電流的瞬時值表達式為：（二）純電阻4243瞬時功率p：瞬時電壓與瞬時電流的乘積piωtuOωtpOiu2.功率

PppωtO平均功率(有功功率)P——瞬時功率在一個周期內(nèi)的平均值

注意：通常銘牌數(shù)據(jù)或測量的功率均指有功功率。2023/10/712:4443瞬時功率p：瞬時電壓與瞬時電流的乘積piωtuOωtp4344+-eL+-LuωtuiiO相量圖相位差頻率相同②U=I.L③電壓超前電流90

1.電壓與電流關(guān)系表示電路中只有電感。(三)純電感電路2023/10/712:4444+-eL+-LuωtuiiO相量圖相位差1.電壓與電流關(guān)4445則:

感抗(Ω)

電感L具有通直流阻交流的作用直流：f=0,XL=0，電感L視為短路定義：交流：XLfU=IXL2023/10/712:4445則:感抗(Ω)電感L具有通直流阻交流的作用直流：452.

功率關(guān)系1）瞬時功率

2）無功功率Q

用以衡量電感電路電感與電源能量交換的規(guī)模，沒有能量消耗。單位：Var2023/10/712:442.功率關(guān)系1）瞬時功率2）無功功率Q單位：Var2461.電流與電壓的關(guān)系uiC+_iuiu（四）純電容電路①頻率相同②I=U.C

③電流超前電壓90

相位差2023/10/712:441.電流與電壓的關(guān)系uiC+_iuiu（四）純電容電路①頻4748則：

容抗（Ω）定義：所以電容C具有隔直流通交流的作用

直流：XC

，電容C視為開路交流：XCf2023/10/712:4448則：容抗（Ω）定義：所以電容C具有隔直流通交流的作用482.功率關(guān)系①瞬時功率③無功功率Q無功功率等于瞬時功率達到的最大值。單位：Var2023/10/712:442.功率關(guān)系①瞬時功率③無功功率Q無功功率等于瞬時功4950uRLCi(五)RLC串聯(lián)電路

總電壓的有效值：2023/10/712:4450uRLCi(五)RLC串聯(lián)電路總電壓的有效值：25051Z的絕對值叫做電路的總電抗。由電容和電抗組成

電抗的大小等于感抗XL與容抗XC之差。X=XL-XC

|Z|叫做R-L-C串聯(lián)電路的阻抗。|Z|RXj阻抗三角形2023/10/712:4451Z的絕對值叫做電路的總電抗。由電容和電抗組成51當XL>XC時，

>0

表示u

超前i

－－電路呈感性當XL<XC時，

<0

表示u

滯后i

－－電路呈容性當XL=XC時，

=0

表示u

、i

同相－－電路呈純阻性（諧振）2）RLC串聯(lián)電路阻抗的三種情況：

2023/10/712:44當XL>XC時，>0表示u超前i－－電路呈感性52阻抗角|Z|RXj阻抗三角形2023/10/712:44阻抗角|Z|RXj阻抗三角形2023/8/18:48534、三種功率：1）有功功率總電流-----功率因數(shù)總電壓u與i

的相位差或該電路的阻抗角2023/10/712:444、三種功率：1）有功功率總電流-----功率因數(shù)總電壓543）視在功率功率三角形有助記憶

SQPj2）無功功率5.功率因素2023/10/712:443）視在功率功率三角形有助記憶SQPj2）無功功率5.功5556

6.RLC串聯(lián)電路

視在功率——表示電氣設備額定容量的參數(shù)，又稱為設備的容量。交流電氣設備是按照規(guī)定了的額定電壓UN

和額定電流IN

來設計使用的。如:變壓器的容量就是以額定電壓和額定電流的乘積來表示的即SN=UNIN2023/10/712:4456視在功率——表示電氣設備額定容量的參數(shù)，又56uiRLC（六）電阻電感與電容并聯(lián)的電路及功率因數(shù)的提高2023/10/712:44uiRLC（六）電阻電感與電容并聯(lián)的電路及功率因數(shù)的提高2057二、三相交流電路1.三相交流電的特點:三相交變電動勢，幅值大小相等，頻率相同，相位互差120o三相交流電具有以下優(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(jié)構(gòu)和制造并不比單相發(fā)電機復雜多少，而且使用、維護也方便，運轉(zhuǎn)時比單相發(fā)電機的振動小。（3）同樣條件下，輸送同樣大的功率時，三相輸電線比單相輸電線可省約25%左右的材料。（一）、概述2023/10/712:44二、三相交流電路1.三相交流電的特點:三相交變電動勢，58

三相交流電由三相交流發(fā)電機產(chǎn)生。如上圖所示，三相交流發(fā)電機與單相交流發(fā)電機一樣，它也是由轉(zhuǎn)子（磁極）和定子（電樞）組成。發(fā)電機的定子繞組有U1—U2，V1—V2，W1—W2三個，每一個繞組稱為一相，各相繞組匝數(shù)相等、結(jié)構(gòu)相同，它們的始端（U1、V1、W1）在空間位置上彼此相差120°。2.三相正弦交流電動勢的產(chǎn)生2023/10/712:44 三相交流電由三相交流發(fā)電機產(chǎn)生。如上圖所示，三593.三相交流電的表示式2023/10/712:443.三相交流電的表示式2023/8/18:4860120°120°120°4、相