電工基礎(chǔ)理論知識(shí)

1、.一 .電工基礎(chǔ)知識(shí)1. 直流電路電路電路的定義: 就是電流通過的途徑電路的組成: 電路由電源、負(fù)載、導(dǎo)線、開關(guān)組成內(nèi)電路: 負(fù)載、導(dǎo)線、開關(guān)外電路: 電源內(nèi)部的一段電路負(fù)載: 所有電器電源: 能將其它形式的能量轉(zhuǎn)換成電能的設(shè)備基本物理量1.2.1 電流1.2.1.1 電流的形成: 導(dǎo)體中的自由電子在電場(chǎng)力的作用下作有規(guī)則的定向運(yùn)動(dòng)就形成電流.1.2.1.2 電流具備的條件: 一是有電位差,二是電路一定要閉合.1.2.1.3 電流強(qiáng)度: 電流的大小用電流強(qiáng)度來(lái)表示,基數(shù)值等于單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體截面的電荷量,計(jì)算公式為 其中q為電荷量(庫(kù)侖); t為時(shí)間(秒/s); i為電流強(qiáng)度1.2.1.4

2、電流強(qiáng)度的單位是 “安”,用字母 “a”表示.常用單位有: 千安(ka)、安(a)、毫安(ma) 、微安(ua)1ka = 103a 1a = 103ma 1ma = 103ua1.2.1.5 直流電流(恒定電流)的大小和方向不隨時(shí)間的變化而變化,用大寫字母 “i”表示,簡(jiǎn)稱直流電.1.2.2 電壓1.2.2.1 電壓的形成: 物體帶電后具有一定的電位,在電路中任意兩點(diǎn)之間的電位差,稱為該兩點(diǎn)的電壓.1.2.2.2 電壓的方向: 一是高電位指向低電位; 二是電位隨參考點(diǎn)不同而改變.1.2.2.3 電壓的單位是 “伏特”,用字母 “u”表示.常用單位有: 千伏(kv) 、伏(v)、毫伏(mv)

3、、微伏(uv)1kv = 103v 1v = 103 mv 1mv = 103 uv1.2.3 電動(dòng)勢(shì)1.2.3.1 電動(dòng)勢(shì)的定義: 一個(gè)電源能夠使電流持續(xù)不斷沿電路流動(dòng),就是因?yàn)樗苁闺娐穬啥司S持一定的電位差.這種電路兩端產(chǎn)生和維持電位差的能力就叫電源電動(dòng)勢(shì).1.2.3.2 電動(dòng)勢(shì)的單位是 “伏”,用字母 “e”表示.計(jì)算公式為 (該公式表明電源將其它形式的能轉(zhuǎn)化成電能的能力)其中a為外力所作的功,q為電荷量,e為電動(dòng)勢(shì).1.2.3.3 電源內(nèi)電動(dòng)勢(shì)的方向: 由低電位移向高電位1.2.4 電阻1.2.4.1 電阻的定義: 自由電子在物體中移動(dòng)受到其它電子的阻礙,對(duì)于這種導(dǎo)電所表現(xiàn)的能力就叫電

4、阻.1.2.4.2 電阻的單位是 “歐姆”,用字母 “r”表示.1.2.4.3 電阻的計(jì)算方式為: 其中l(wèi)為導(dǎo)體長(zhǎng)度,s為截面積,為材料電阻率銅=0.017鋁=0.028歐姆定律1.3.1 歐姆定律是表示電壓、電流、電阻精品.三者關(guān)系的基本定律.1.3.2 部分電路歐姆定律: 電路中通過電阻的電流，與電阻兩端所加的電壓成正比,與電阻成反比,稱為部分歐姆定律.計(jì)算公式為 u = ir1.3.3 全電路歐姆定律: 在閉合電路中(包括電源),電路中的電流與電源的電動(dòng)勢(shì)成正比,與電路中負(fù)載電阻及電源內(nèi)阻之和成反比,稱全電路歐姆定律.計(jì)算公式為 其中r為外電阻,r0為內(nèi)電阻,e為電動(dòng)勢(shì)電路的連接(串連、

5、并連、混連)1.4.1 串聯(lián)電路1.4.1.1 電阻串聯(lián)將電阻首尾依次相連,但電流只有一條通路的連接方法.1.4.1.2 電路串聯(lián)的特點(diǎn)為電流與總電流相等,即i = i1 = i2 = i3總電壓等于各電阻上電壓之和,即 u = u1 + u2 + u3總電阻等于負(fù)載電阻之和,即 r = r1 + r2 + r3各電阻上電壓降之比等于其電阻比,即 , , 1.4.1.3 電源串聯(lián): 將前一個(gè)電源的負(fù)極和后一個(gè)電源的正極依次連接起來(lái).特點(diǎn): 可以獲得較大的電壓與電源.計(jì)算公式為e = e1 + e2 + e3 + enr0 = r01 + r02 + r03 + r0n1.4.2 并聯(lián)電路1.4

6、.2.1 電阻的并聯(lián): 將電路中若干個(gè)電阻并列連接起來(lái)的接法,稱為電阻并聯(lián).1.4.2.2 并聯(lián)電路的特點(diǎn): 各電阻兩端的電壓均相等,即u1 = u2 = u3 = = un; 電路的總電流等于電路中各支路電流之總和,即i = i1 + i2 + i3 + + in; 電路總電阻r的倒數(shù)等于各支路電阻倒數(shù)之和,即 .并聯(lián)負(fù)載愈多,總電阻愈小,供應(yīng)電流愈大,負(fù)荷愈重.1.4.2.3 通過各支路的電流與各自電阻成反比,即 1.4.2.4 電源的并聯(lián):把所有電源的正極連接起來(lái)作為電源的正極，把所有電源的負(fù)極連接起來(lái)作為電源的負(fù)極，然后接到電路中，稱為電源并聯(lián).1.4.2.5 并聯(lián)電源的條件:一是電源

7、的電勢(shì)相等;二是每個(gè)電源的內(nèi)電阻相同.1.4.2.6 并聯(lián)電源的特點(diǎn):能獲得較大的電流，即外電路的電流等于流過各電源的電流之和.1.4.3 混聯(lián)電路1.4.3.1 定義: 電路中即有元件的串聯(lián)又有元件的并聯(lián)稱為混聯(lián)電路1.4.3.2 混聯(lián)電路的計(jì)算: 先求出各元件串聯(lián)和并聯(lián)的電阻值,再計(jì)算電路的點(diǎn)電阻值;由電路總電阻值和電路的端電壓,根據(jù)歐姆定律計(jì)算出電路的總電流;根據(jù)元件串聯(lián)的分壓關(guān)系和元件并聯(lián)的分流關(guān)系,逐步推算出各部分的電流和電壓.電功和電功率電功電流所作的功叫做電功,用符號(hào) “a”表示.電功的大小與電路中的電流、電壓及通電時(shí)間成正比,計(jì)算公式為 a = uit =i2rt電功及電能量的

8、單位名稱是焦耳,用符號(hào) “j”表示;也稱千瓦/時(shí),用符號(hào) “kwh”表示. 1kwh=3.6mj電功率電流在單位時(shí)間內(nèi)所作的功叫電功率,用符號(hào) “p”表示.計(jì)算公式為 電功率單位名稱為 “瓦”或 “千瓦”,用符號(hào) “w”或 “kw”表示;也可稱 “馬力.1馬力=736w 1kw = 1.36馬力電流的熱效應(yīng)、短路電流的熱效應(yīng)定義: 電流通過導(dǎo)體時(shí),由于自由電子的碰撞,電能不斷的轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?這種電流通過導(dǎo)體時(shí)會(huì)發(fā)生熱的現(xiàn)象,稱為電流的熱效應(yīng).電與熱的轉(zhuǎn)化關(guān)系其計(jì)算公式為 其中q為導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量,w為消耗的電能.短路定義: 電源通向負(fù)載的兩根導(dǎo)線,不以精品.過負(fù)載而相互直接接通.該現(xiàn)象稱之為短路.

9、短路分析: 電阻(r) 變小,電流(i)加大,用公式表示為 短路的危害: 溫度升高,燒毀設(shè)備,發(fā)生火災(zāi);產(chǎn)生很大的動(dòng)力,燒毀電源,電網(wǎng)破裂.保護(hù)措施: 安裝自動(dòng)開關(guān);安裝熔斷器.2. 交流電路;單相交流電路定義: 所謂交流電即指其電動(dòng)勢(shì)、電壓及電流的大小和方向都隨時(shí)間按一定規(guī)律作周期性的變化,又叫正磁交流電.單相交流電的產(chǎn)生: 線圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)方向切割磁力線,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).單相交流發(fā)電機(jī): 只有一個(gè)線圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn),電路里只能產(chǎn)生一個(gè)交變電動(dòng)勢(shì),叫單相交流發(fā)電機(jī).由單相交流發(fā)電機(jī)發(fā)出的電簡(jiǎn)稱為單相交流電.交流電與直流電的比較: 輸送方便、使用安全，價(jià)格便宜。交流電的基本物理量瞬

10、時(shí)值與最大值電動(dòng)勢(shì)、電流、電壓每瞬時(shí)的值稱為瞬時(shí)值.符號(hào)分別是: 電動(dòng)勢(shì) “e”,電壓 “u”,電流 “i”.瞬時(shí)值中最大值,叫做交流電動(dòng)最大值.也叫振幅.符號(hào)分別是: em, im, um.周期、頻率和角頻率周期: 交流電每交變一次(或一周)所需時(shí)間.用符號(hào) “t”表示;單位為 “秒”,用字母 “s”表示; t = 0.02si0 t t = 0.02s(china 中國(guó))頻率: 交流電每秒交變的次數(shù)或周期叫做頻率.用符號(hào) “f”表示,單位是hz.50hz(china 中國(guó))角頻率: 單位時(shí)間內(nèi)的變化角度，用 “rad/s”(每秒的角度)表示，單位為 ”.相位、初相位、相位差相位:兩個(gè)正弦電

11、動(dòng)勢(shì)的最大值是不是在同一時(shí)間出現(xiàn)就叫相位,也可稱相角.初相位:不同的相位對(duì)應(yīng)不同的瞬時(shí)值，也叫初相角.相位差:在任一瞬時(shí)，兩個(gè)同頻率正弦交流電的相位之差叫相位差.有效值:正弦交流電的大小和方向隨時(shí)在變.用與熱效應(yīng)相等的直流電流值來(lái)表示交流電流的大小.這個(gè)值就叫做交流電的有效值.純電阻電路:負(fù)載的電路，其電感和電容略去不計(jì)稱為純電阻電路.純電感電路:由電感組成的電路稱為純電感電路.純電容電路:將電容器接在交流電源上組成的電路并略去電路中的一切電阻和電感.這種電路稱為純電容電路.三相交流電路三相交流電的定義:在磁場(chǎng)里有三個(gè)互成角度的線圈同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，電路里就產(chǎn)生三個(gè)交變電動(dòng)勢(shì).這樣的發(fā)電機(jī)叫三相交流發(fā)

12、電機(jī)，發(fā)出的電叫三相交流電.每一單相稱為一相.三相交流電的特點(diǎn)轉(zhuǎn)速相同，電動(dòng)勢(shì)相同;線圈形狀、精品.匝數(shù)均相同，電動(dòng)勢(shì)的最大值(有效值)相等;三個(gè)電動(dòng)勢(shì)之間互存相位差;ea、eb、ec為三相對(duì)稱電動(dòng)勢(shì).計(jì)算公式為:ea = emsinnteb = emsin(wt-1200)ec = emsin(wt-2400)電源的連接(在實(shí)際連接中)星形連接 ya a 相電壓:每個(gè)線圈兩端的電壓.相電壓為220v ua 0 線電壓:兩條相線之間的電壓.線電壓為380vb 相電壓與線電壓的關(guān)系如下:c ub b u線 = 相;u相 = 220v;u線 = 380vuc c 相電流:流過每一相線圈的電流.用i

13、相表示(三相四線輸出) 線電流:流過端成的電流.用i線表示.相電流等于線電流.三角形連接 a b i線 = 相;u線 = u相c (三線三相輸出)示例:有一三相發(fā)電機(jī)，其每相電動(dòng)勢(shì)為127v，分別求出三相繞組作星形連接和三角形連接時(shí)的線電壓和相電壓解:作星形連接時(shí)，uy相 = 127v, uy線 = 相 = 127v x 作三角形連接時(shí)，u = 127v三相電路的功率計(jì)算單相有功功率:p = iu (純電阻電路)功率因數(shù):衡量電器設(shè)備效率高低的一個(gè)系數(shù).用cos表示.對(duì)于純電阻電路，cos = 1對(duì)于非純電阻電路，cos 1單相有功功率的計(jì)算公式為(將公式一般化) p = iucos三相有功功

14、率:不論 “y”或接法,總的功率等于各相功率之和三相總功率計(jì)算公式為 p = iauacos + ibubcos + icuccos = 3 對(duì)于“y”接法, 因u線 = i線 =i相，則p =3 x i相 x = i線u線cos對(duì)于“”接法，因因i線 = u線 =u相，則p =3 x u線 x = i線u線cos示例一:某單相電焊機(jī)，用鉗表測(cè)出電流為7.5a,用萬(wàn)能表測(cè)出電壓為380v,設(shè)有功系數(shù)為0.5,求有功功率.解:根據(jù)公式p = iucos，已知i= 7.5a，u = 380v, cos= 0.5則 p = iucos = 7.5 x 380 x 0.5 = 1425w示例二:某單相

15、電焊機(jī),額定耗電量為2.5kw,精品.額定電壓為380v, cos為0.6,求額定電流.解:根據(jù)公式p = iucos，則i= 11.0a3. 電磁和電磁感應(yīng);磁的基本知識(shí)任一磁鐵均有兩個(gè)磁極,即n極(北極)和s極(南極).同性磁極相斥,異性磁極相吸.磁場(chǎng): 受到磁性影響的區(qū)域,顯示出穿越區(qū)域的電荷或置于該區(qū)域中的磁極會(huì)受到機(jī)械力的作用;也可稱磁鐵能吸鐵的空間,稱為磁場(chǎng).磁材料: 硬磁材料-永久磁鐵;軟磁材料-電機(jī)和電磁鐵的鐵芯.電流的磁效應(yīng)定義: 載流導(dǎo)體周圍存在著磁場(chǎng),即電流產(chǎn)生磁場(chǎng)(電能生磁)稱電流的磁效應(yīng).磁效應(yīng)的作用: 能夠容易的控制磁場(chǎng)的產(chǎn)生和消失,電動(dòng)機(jī)和測(cè)量磁電式儀表的工作原理

16、就是磁效應(yīng)的作用.通電導(dǎo)線(或線圈)周圍磁場(chǎng)(磁力線)的方向判別,可用右手定則來(lái)判斷:通電直導(dǎo)線磁場(chǎng)方向的判斷方法: 用右手握住導(dǎo)線,大拇指指向電流方向,則其余四指所指的方向就是磁場(chǎng)的方向.線圈磁場(chǎng)方向的判斷方法: 將右手大拇指伸直,其余四指沿著電流方向圍繞線圈,則大拇指所指的方向就是磁場(chǎng)方向.通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力的方向,用電動(dòng)機(jī)左手定則確定: 伸出左手使掌心迎著磁力線,即磁力線透直穿過掌心,伸直的四指與導(dǎo)線中的電流方向一致,則與四指成直角的大拇指所指方向就是導(dǎo)線受力的方向.電磁感應(yīng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生: 當(dāng)導(dǎo)體與磁線之間有相對(duì)切割運(yùn)動(dòng)時(shí),這個(gè)導(dǎo)體就有電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生.磁場(chǎng)的磁通變化時(shí),回路中就有電勢(shì)產(chǎn)

17、生,以上現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象.由電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流.自感: 由于線圈(或回路)本身電流的變化而引起線圈(回路)內(nèi)產(chǎn)生電磁感應(yīng)的現(xiàn)象,叫自感現(xiàn)象.由自感現(xiàn)象而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫做自感電動(dòng)勢(shì).互感: 在同一導(dǎo)體內(nèi)設(shè)有兩組線圈,電流通過一組線圈時(shí),線圈內(nèi)產(chǎn)生磁通并穿越線圈,而另一組則能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).這種現(xiàn)象叫做互感二 常用電工儀表和測(cè)試的認(rèn)識(shí)及應(yīng)用1. 電工儀表的基本原理磁電式儀表用符號(hào) 表示.其工作原理為:可動(dòng)線圈通電時(shí)，線圈和永久磁鐵的磁場(chǎng)磁場(chǎng)相互作用的結(jié)果產(chǎn)生電磁力，從而形成轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，使指針偏轉(zhuǎn).電磁式儀表用符號(hào) 表示,分為吸引型和排斥型兩

18、種.吸引型電磁式儀表工作原理:線圈通電后,鐵片被磁化,無(wú)論在那種情況下都能使時(shí)鐘順時(shí)方向轉(zhuǎn)動(dòng).排斥型電磁式儀表工作原理:線圈通電后,動(dòng)定鐵片被磁化, 動(dòng)定鐵片的同極相對(duì),互相排斥,使動(dòng)鐵片轉(zhuǎn)動(dòng).電動(dòng)式儀表用符號(hào) 表示. 其工作原理為:固定線圈產(chǎn)生磁場(chǎng),可動(dòng)線圈有電流通過時(shí)受到安培力作用,使指針順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).2. 常用的測(cè)量?jī)x表電工測(cè)量項(xiàng)目:電流、電壓、電阻、電功率、電能、頻率、功率因素等.電流表和電壓表電流測(cè)量電流測(cè)量的條件:電流表須與被測(cè)電路串聯(lián);電流流量不超過量程.電流測(cè)量的方法:a圖 電流表直接接入式ue 負(fù)載 適用:交直流小電流測(cè)量ab圖 直流電流表與分流器接入ue a r不 適用:擴(kuò)大儀表量程rfl的確定:1. 測(cè)出r表;2.定出量程精品.范圍例:假定a表的量程為a1(1a,1m)解:因u表=rfl,則a1 x r表 = (a2