新能源汽車電學基礎與高壓安全 課件 3-1 電路基本參數及電工類儀表使用方法

1電路基本參數及電工類儀表使用方法和汽車新時代的領導者一起成長《新能源汽車電學基礎與高壓安全》能力模塊三電工基礎知識認知知識目標1.了解原子、質子、電子和電荷載體的概念；2.了解認識導體和絕緣體的概念；3.掌握電流、電壓、電阻等電路基本參數的概念。技能目標1.能正確區(qū)分導體和絕緣體；2.能正確使用萬用表進行電阻、電壓、電流等參數的測量；3.能正確使用示波器測量信號波形。素養(yǎng)目標1.通過了解電路基礎參數，培養(yǎng)對新知識、新技能的學習能力；2.通過對電路基礎參數的認識和讀取，培養(yǎng)獲取信息的能力；3.通過學習電工儀表的使用方法，培養(yǎng)嚴密的邏輯思維。任務導入獲取信息任務實施學習目標任務導入獲取信息任務實施學習目標小陳是一位非常專業(yè)電工師傅，最近區(qū)里想組織一個公益課程，主題是“電路基本參數及電工類儀表使用方法”，活動組邀請小陳進行此次活動內容的主講，如果你是小陳，請你幫他想想，都需要準備什么內容呢？CONTENTS目錄CONTENTS01電路基本概念^^^^02電路基本參數03萬用表的功能及使用方法04實訓：常見電工類儀表使用方法電路基本概念01.《新能源汽車電學基礎與高壓安全》inwinic和汽車新時代的領導者一起成長任務導入獲取信息任務實施學習目標（一）原子、質子、電子和電荷載體如圖所示的原子模型即玻爾原子模型。它表示了電子、質子和中子之間的相互關系。物體內部分布著正電荷（質子），負電荷（電子），當帶正電的質子和帶負電的電子數目剛好相等時，物質不帶電。當帶正電的質子和帶負電的電子數目不相等時，該物質就帶上電。該理論假設原子由一個原子核和一個原子殼組成。任務導入獲取信息任務實施學習目標（一）原子、質子、電子和電荷載體電子在圍繞原子核的幾個圓形或橢圓形軌道上移動。電子多于質子或質子多于電子時將原子稱為離子。只有幾個價電子的原子很容易釋放出電子。隨后原子的質子便多于電子，從而變成陽離子，陽離子如圖所示。帶有較多價電子的原子很容易吸收其它電子，以便補充其最外側的電子殼。隨后原子的電子便多于質子，從而變成陰離子，陰離子如圖所示。任務導入獲取信息任務實施學習目標（一）原子、質子、電子和電荷載體電荷載體可以是電子（金屬電荷載體）或離子（液態(tài)和氣態(tài)電荷載體）。任務導入獲取信息任務實施學習目標（一）原子、質子、電子和電荷載體導體是指電阻率很小并且易于傳導電流的物質。導體中存在大量可以自由移動的帶電粒子，稱之為載流子。在外電場的作用下，載流子作定向運動，形成明顯的電流。最常見的一類導體是金屬。1交流充電接口的位置任務導入獲取信息任務實施學習目標（一）原子、質子、電子和電荷載體2常見的導體（1）金屬是最常見的一類導體，例如鋁、鐵、銅、銀等，大部分金屬都是導體。如圖所示。（2）第二類常見的導體是電解質的溶液，例如酸、堿、鹽水溶液，其載流子是正負離子。實驗發(fā)現，大部分純液體雖然也能離解，但離解程度很小，因而不是導體。酸堿鹽溶液示意圖，如圖所示。任務導入獲取信息任務實施學習目標（一）原子、質子、電子和電荷載體2常見的導體（3）電離的氣體也能導電，稱之為氣體導體，其中的載流子是電子和正負離子。如電弧。任務導入獲取信息任務實施學習目標（一）原子、質子、電子和電荷載體3絕緣體不善于傳導電流的物質稱為絕緣體（Insulator），絕緣體又稱為電介質。它們的電阻率極高。絕緣體的定義：不容易導電的物體叫做絕緣體。如塑料片。任務導入獲取信息任務實施學習目標（一）原子、質子、電子和電荷載體4常見的絕緣體絕緣體的種類有：第一類是固體，如塑料、橡膠、玻璃、陶瓷、琥珀等，如圖所示；第二類是液體，如各種天然礦物油、硅油、三氯聯苯等，如圖所示；第三類是氣體，如空氣、二氧化碳、六氟化硫等。電路基本參數02.《新能源汽車電學基礎與高壓安全》inwinic和汽車新時代的領導者一起成長任務導入獲取信息任務實施學習目標（一）電阻1定義導體對電流的阻礙作用，叫該導體的電阻。電阻（Resistor，通常用“R”表示）是一個物理量，在物理學中表示導體對電流阻礙作用的大小。任務導入獲取信息任務實施學習目標（一）電阻2單位電阻的單位是歐姆，簡稱歐，用希臘字母“Ω”表示。常用的電阻單位還有千歐姆（KΩ），兆歐姆（MΩ），它們的關系是：1KΩ=1000Ω，1MΩ=1000KΩ任務導入獲取信息任務實施學習目標（一）電阻3影響電阻大小的因素（1）長度：當材料和橫截面積相同時，導體的長度越長，電阻越大。（2）橫截面積：當材料和長度相同時，導體的橫截面積越小，電阻越大。（3）材料：當長度和橫截面積相同時，不同材料的導體電阻不同。（4）溫度：對大多數導體來說，溫度越高，電阻越大，如金屬等；對少數導體來說，溫度越高，電阻越小，如碳。電阻是導體本身的一種屬性，因此導體的電阻與導體是否接入電路、導體中有無電流、電流的大小等因素無關。任務導入獲取信息任務實施學習目標（一）電阻4電阻大小的識別用數字或色標在電阻器上標志的設計阻值。單位為歐（Ω）、千歐（kΩ）、兆歐（MΩ）、太歐（TΩ）。阻值按標準化優(yōu)先數系列制造，系列數對應其允許的偏差范圍。電阻的阻值和允許偏差的標注方法有：直標法文字符號法色標法任務導入獲取信息任務實施學習目標（一）電阻4電阻大小的識別將電阻的阻值、誤差直接用數字和字母印在電阻上的方法稱為直標法，無誤差標示時默認為允許誤差±20%。（1）直標法也有廠家采用習慣標記法，如圖所示。3Ω3表示電阻值為3.3Ω、允許誤差為±5%1K8表示電阻值為1.8KΩ、允許誤差為±20%5M1表示電阻值為5.1MΩ、允許誤差為±10%任務導入獲取信息任務實施學習目標（一）電阻4電阻大小的識別一般當在電阻的表面不足以用數字表示時，就會用色環(huán)標示法來表示電阻的阻值、公差、規(guī)格。（2）色標法將不同顏色的色環(huán)涂在電阻器（或電容器）上來表示電阻（電容器）的標稱值及允許誤差，固定電阻器色環(huán)標志讀數識別規(guī)則及各種顏色對應的數值，如圖所示。任務導入獲取信息任務實施學習目標（一）電阻4電阻大小的識別第一部分：靠近電阻前端的一組是用來表示阻值的大小。每一條色環(huán)都是等距，自成一組，容易和第二部分的色環(huán)區(qū)分。如圖所示為帶你組的色環(huán)標識內容。任務導入獲取信息任務實施學習目標（一）電阻4電阻大小的識別①三色環(huán)電阻：第一色環(huán)是十位數，第二色環(huán)是個位數，第三色環(huán)代表倍率。用前三個色環(huán)來代表其阻值，如：39Ω，39KΩ，39MΩ。②四色環(huán)電阻：第一、二環(huán)分別代表兩位有效數的阻值；第三環(huán)代表倍率；第四環(huán)代表誤差。③五色環(huán)電阻識別方法：第一、二、三環(huán)分別代表三位有效數的阻值；第四環(huán)代表倍率；第五環(huán)代表誤差。④六色環(huán)電阻識別方法：六色環(huán)電阻前五色環(huán)與五色環(huán)電阻表示方法一樣，第六色環(huán)表示該電阻的溫度系數。第二部分：靠近電阻后端的一條色環(huán)用來代表公差精度。任務導入獲取信息任務實施學習目標（一）電阻4電阻大小的識別根據色環(huán)電阻大小的識別方法，我們可以進行阻值的識別和計算。如圖所示，為智能電學套裝中的色環(huán)電阻。任務導入獲取信息任務實施學習目標（一）電阻5電阻的測量直接法是利用專門的測量儀表對電阻進行測量的方法。例如：用萬用表歐姆檔測量電阻，可以直接讀取數據。（1）直接法任務導入獲取信息任務實施學習目標（一）電阻5電阻的測量（2）間接法當遇到不能直接測量出所需數值的情況時，可以先測量與被測量值有一定函數關系的物理量，然后再按函數關系計算被測量值的大小，這種方法稱為間接測量。用電壓表和電流表測量電阻兩端的電壓和通過電阻的電流，然后根據歐姆定律計算電阻阻值的間接測量方法，叫伏安法。如圖所示，為伏安法測電阻的電路圖以及實物連接圖。任務導入獲取信息任務實施學習目標（二）電壓1電壓的定義金屬導體中自由電子的運動是雜亂無章的，沒有外部電場的作用是無法形成電流的。當存在外電場時，電場力將迫使自由電子做定向移動，即形成電流。此時，電場力要對電荷做功，如圖所示。任務導入獲取信息任務實施學習目標（二）電壓2電壓的單位及表示在國際單位制中，電壓的單位是伏特，簡稱伏，符號為V。如果將1庫侖（C）正電荷從A點移到B點，電場力所做的功為1焦耳（J），則A和B兩點間的電壓為1伏（V）。常用的電壓單位還有千伏（kV）、毫伏（mV）、微伏（μV），它們之間的換算關系為：1kV=103V1mV=10-3V1μV=10-3V=10-6V任務導入獲取信息任務實施學習目標（二）電壓3電壓的方向電壓的方向總是對電路中的兩點而言的，如果正電荷從a點移動到b點是釋放能量，則a點為高電位，b點為低電位。規(guī)定電壓的實際方向是由高電位指向低電位的方向。電壓方向可以用箭頭來表示，也可以用雙下標表示。除此之外還可以用“+”、“?”符號來表示電壓的方向。如圖所示為電壓方向的3種表示方法。任務導入獲取信息任務實施學習目標（二）電壓4電壓的測量（2）高壓的測量由于高壓對人的威脅很大，必須使用一種專門的設備來進行測量。這種設備叫電壓互感器，或稱儀用互感器，俗稱PT。（1）低壓電壓的測量在低壓線路中，欲測某兩點間的電壓，只要把電壓表的兩端直接接到被測的兩點即可。任務導入獲取信息任務實施學習目標（三）電流1定義大量電荷定向移動形成電流。任務導入獲取信息任務實施學習目標（三）電流2電流產生的條件金屬導體中的自由電子是運動的，并且是在做無序不規(guī)則的運動。當存在外電場時，金屬導體中的自由電子在電場力作用下就會發(fā)生定向移動，這就形成了電流，如圖所示，即電荷在電路中有規(guī)則的定向移動就形成了電流。任務導入獲取信息任務實施學習目標（三）電流2電流產生的條件（1）導體內要有做定向移動的自由電荷，這是形成電流的內因。（2）要有使自由電荷做定向移動的電場，這是形成電流的外因。產生電流必須具備兩個條件：任務導入獲取信息任務實施學習目標（三）電流3電流的大小電流表示的是一種物理現象，同時電流還是一個表示帶電粒子定向運動能力強弱的物理量。實驗結果證明：單位時間內通過導體橫截面的電荷越多，流過導體的電流越強；反之，電流就越弱。電流的大小等于單位時間內通過導體截面的電荷量，電流的符號為I，用公式表示為：任務導入獲取信息任務實施學習目標（三）電流4電流的方向（2）參考方向一經選定，電流就成為一個代數量，有正、負之分。（1）在分析電路前，可以任意假設一個電流的參考方向，如圖所示中i的方向。電流不但是有大小，而且還是有方向的。規(guī)定正電荷定向運動的方向為電流的方向。引入電流參考方向的概念，其具體分析步驟有：任務導入獲取信息任務實施學習目標（三）電流4電流的方向1）若計算電流結果為正值，則表明電流的設定參考方向與實際方向相同，如圖3-1-18（a）所示；2）若計算電流結果為負值，則表明電流的設定參考方向與實際方向相反，如圖3-1-18（b）所示。任務導入獲取信息任務實施學習目標（三）電流5電流的分類按照隨時間變化的情況，電流可以分為兩大類：（1）直流電流，即電流的方向不隨時間變化，記作DC，用I表示。（2）交流電流，其電流方向隨時間變化，記作AC，用i表示。任務導入獲取信息任務實施學習目標（三）電流5電流的分類直流電流中電流的大小隨時間變化，而方向不隨時間變化的稱為脈動直流電流，如正弦波脈動直流和三角波脈動直流電流等。如圖所示為電流的三種類型：任務導入獲取信息任務實施學習目標（三）電流6常用檢測電流的方法（1）電阻采樣法一般就是講電阻放置在需要采樣電流的位置，通過測量電阻兩端的電壓值來反饋，進而確定電路中的電流大小。（2）互感檢測法一般用在高電壓大電流場合（交流）。（3）霍爾電流傳感器基于磁平衡式霍爾原理。由于磁路與霍爾器件的輸出具有良好的線性關系，因此霍爾器件輸出的電壓訊號U0可以間接反映出被測電流I的大小。任務導入獲取信息任務實施學習目標（三）電流7測量操作用萬用表或者鉗形電流表都能測電流。鉗形電流表如圖，他分機械和數字兩種，現在大部分都用數字式的。鉗形電流表的使用比較簡單，把需要測量的電線卡到鉗形表的鉗子中間就可以了，但是在測量前需要調節(jié)檔位，也就是選擇測量量程。鉗形電流表實物圖，如圖所示。任務導入獲取信息任務實施學習目標（三）電流7測量操作用萬用表測量時，把萬用表調節(jié)至電流表檔位來用就可以。把萬用表串聯到電路中，即先把線路中的一端斷開，把表選擇好檔位后串到電路中。選擇檔位參考鉗形表的選擇方式。數字萬用表實物，如圖所示。萬用表的功能及使用方法03.《新能源汽車電學基礎與高壓安全》inwinic和汽車新時代的領導者一起成長任務導入獲取信息任務實施學習目標（一）萬用表的定義萬用表又稱為復用表、多用表、三用表、繁用表等，是電力電子等部門不可缺少的測量儀表，一般以測量電壓、電流和電阻為主要目的。任務導入獲取信息任務實施學習目標（二）基本功能萬用表不僅可以用來測量被測量物體的電阻，交直流電壓還可以測量直流電壓。常見的萬用表有指針式萬用表和數字式萬用表。（1）指針式多用表是一表頭為核心部件的多功能測量儀表，測量值由表頭指針指示讀取。（2）數字式萬用表的測量值由液晶顯示屏直接以數字的形式顯示，讀取方便，有些還帶有語音提示功能。任務導入獲取信息任務實施學習目標（三）數字萬用表的使用方法1表筆的連接數字萬用表的表筆與指針萬用表相同，也有兩支測量表筆，即紅色表筆和黑色表筆。數字萬用表測量表筆連接示意，如圖所示。任務導入獲取信息任務實施學習目標（三）數字萬用表的使用方法2旋轉檔位，啟動電源一般數字萬用表設置有電源按鈕，沒有設置電源按鈕的，可以通過旋轉檔位啟動電源。有按鈕的，通過按下按鈕鍵啟動萬用表。如圖所示的萬用表，可以通過旋轉檔位啟動電源。任務導入獲取信息任務實施學習目標（三）數字萬用表的使用方法3測量模式的設定通常情況下，萬用表的一個檔位上會有2種測量的狀態(tài)，可以根據具體的測量類型設置數字萬用表測量模式。4檢測量程的選擇在使用萬用表進行測量時，應該根據測量的范圍選擇合適量程，越接近測量值的檔位，測量的結果越是準確。任務導入獲取信息任務實施學習目標（四）萬用表使用注意事項（1）如果儀表損壞，請勿使用。使用儀表之前，檢查外殼，并特別檢查接線端子旁的絕緣情況。>（2）檢查表筆是否有損壞的絕緣或裸露的金屬；檢查表筆的通斷；在使用之前，應更換損壞的表筆。>（3）當非正常使用后，請勿再使用儀表，其保護電路有可能失效，當有所懷疑時，請將儀表送修。>（4）請勿在爆炸性氣體、水蒸汽或多塵的環(huán)境中使用儀表。>為避免電擊及人員傷害，請在使用前閱讀說明書中的“安全信息”和“警告及注意點”，以下規(guī)范為一般性的通用規(guī)范：任務導入獲取信息任務實施學習目標（四）萬用表使用注意事項（5）請勿在儀表端子上（兩個輸入端，或者任何輸入端與大地）輸入標示在儀表上的額定電壓。>（6）使用之前，應使用儀表測量一個已知的電壓來確認儀表是否正常的。>（7）當測量電流時，連接儀表到電路之前，請關閉電路的電源。>（8）當維修儀表時，請只使用廠家標示或提供的部件。>（9）必須根據本手冊規(guī)定的方法使用儀表，否則儀表所提供的保護措施可能會失效。>（10）當測量有效值為30V的交流電壓、峰值達42V的交流電壓或者60V以上的直流電壓時，請?zhí)貏e注意，因為此類電壓會產生電擊的危險。>任務導入獲取信息任務實施學習目標（四）萬用表使用注意事項（11）保持操作的手指一直在表筆的擋板之后。>（12）在測量時，在連接紅色表筆線前，應先連接黑色表筆線（公共端）；同樣，當斷開連接時，應先斷開紅色表筆線再斷開黑色表筆線。>（13）當打開電池門時，請先把表筆從儀表上移開。>（14）當儀表的外殼打開或者松動時，請不要使用儀表。>（15）為避免得到錯誤的讀數而導致的電擊危險或人員傷害，請在儀表指示低電壓時，馬上更換電池。>任務導入獲取信息任務實施學習目標（四）萬用表使用注意事項（16）不要測量第Ⅱ類600V以上或其它更高類別的電壓。>（17）過壓裝置類別按IEC61010-1-2017：儀表的設計能夠防護在下列類別的設備中出現的瞬變高電壓：CATI高壓低能量電路，如電子電路或復印機；CATⅡ固定裝置供電的設備，如電視機、個人電腦、便攜工具和家用電氣；CATⅢ固定安裝設備，如配線板，饋電線和短路保護電路、大型建筑的照明系統(tǒng)。>任務導入獲取信息任務實施學習目標（五）電壓的測量方法1直流電壓測量①將黑表筆插入COM插孔，紅表筆插入V/Ω插孔。②將功能開關置于直流電壓檔V-量程范圍，并將測試表筆連接到待測電源（測開路電壓）或負載上（測負載電壓降），紅表筆所接端的極性將同時顯示于顯示器上。③察看讀數，并確認單位。任務導入獲取信息任務實施學習目標（五）電壓的測量方法2交流電壓的測量①將黑表筆插入COM插孔，紅表筆插入V/Ω插孔。②將功能開關置于交流電壓檔V~量程范圍，并將測試筆連接到待測電源或負載上。測試連接的方法同直流電壓的測量連接一樣。測量交流電壓時，沒有極性顯示。任務導入獲取信息任務實施學習目標（六）電流的測量方法1直流電流的測量①將黑表筆插入COM插孔，當測量最大值為200mA的電流時，紅表筆插入mA插孔，當測量最大值為20A的電流時，紅表筆插入20A插孔。②將功能開關置于直流電流檔A~量程，并將測試表筆串聯接入到待測負載上，電流值顯示的同時，將顯示紅表筆的極性。任務導入獲取信息任務實施學習目標（六）電流的測量方法2交流電流的測量測量方法與直流電流的測量相同，不同的地方是檔位應該打到交流檔位，電流測量完畢后應將紅筆插回“VΩ”孔，若忘記這一步而使用萬用表直接測電壓，表或電源會報廢，所以此處務必需要注意。任務導入獲取信息任務實施學習目標（七）電阻的測量將表筆插進“COM”和“VΩ”孔中，把旋鈕打旋到“Ω”中所需的量程，用表筆接在電阻兩端金屬部位。但是需要注意：（1）如果被測電阻值超出所選擇量程的最大值，將顯示過量程“1”,應選擇更高的量程（2）當沒有連接好時，例如開路情況，儀表顯示為“1”。（3）當檢查被測線路的阻抗時，要保證移開被測線路中的所有電源，所有電容放電。（4）萬用表的200MΩ檔位，短路時萬用表顯示“1.0”，在測量一個電阻時，應從測量讀數中減去這“1.0”個字。（5）測量中可以用手接觸電阻主體，但不要把手同時接觸電阻兩端，因為人體是電阻很大但有限大的導體。實訓：常見電工類儀表使用方法04.《新能源汽車電學基礎與高壓安全》inwinic和汽車新時代的領導者一起成長任務導入獲取信息任務實施學習目標（一）設備及工具準備序號設備及工具名稱數量1智能電學套裝1套2普通數字萬用表1臺3絕緣臺1臺4鉗形萬用表1臺任務導入獲取信息任務實施學習目標（二）場地設備準備任務實施前需要做好場地防護準備，檢查實訓場地和設備設施是否存在安全隱患，如不正常需進行處理方可實施任務。（三）安全防護準備防護準備2檢測智能電學套裝外表是否完好。防護準備1絕緣桌面無多余物體擺放；任務導入獲取信息任務實施學習目標（四）實施步驟掃描二維碼觀看微課，了解普通數字萬用表的使用。任務導入獲取信息任務實施學習目標（四）實施步驟步驟2：認識福祿克萬用表的外觀結構和按鍵功能，根據微課的內容，請看圖填空。步驟1：將普通數字萬用表和鉗形萬用表擺放在絕緣桌面上。如圖所示。任務導入獲取信息任務實