电工入门基础知识.docx
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1、目 录第一章 直流电路511 电学的根本物理量5一、电量5二、电流5三、电压6四、电动势、电源7五、电阻7六、电功、电功率8七、电流的热效应1012 电 路11一、电路的组成和作用11二、电路图11三、电路的三种状态1213 欧姆定律12一、一段电阻电路的欧姆定律12二、全电路欧姆定律1314 电阻的串联、并联电路14一、电阻的串联电路14二、电阻的并联电路1615 电工测量根本学问17一、万用表的外形及根本组成18二、万用表的运用步骤20三、万用表的运用留意事项20习 题20第二章 电磁的根本学问2221 磁的根本学问22一、磁现象22二、磁场、磁感应线22三、磁通、磁感应强度23四、磁导率
2、2422 电流的磁场25一、通电直导线的磁场25二、通电螺线管的磁场25三、磁场对载流直导线的作用26四、磁场对通电线圈的作用2723 电磁感应27一、电磁感应现象27二、法拉第定律29三、楞次定律29四、电磁感应定律3124 自感、互感31一、自感31二、互感32习 题33第三章 正弦沟通电路3431 正弦沟通电的产生35一、正弦沟通电的特点种35二、正弦沟通电的产生3532 正弦沟通电的三要素37一、周期、频率、角频率37二、瞬时值、最大值、有效值38三、相位、初相和相位差3933 正弦沟通电的表示法40一、三角函数式法41一、纯电阻电路42二、纯电感电路42三、纯电容电路4435 三相沟
3、通电路46一、三相电动势的产生46二、三相电源绕组的联结47三、三相沟通电路负载的联结4836 常用电气照明电路50一、白炽灯照明电路50二、节能灯照明电路51三、日光灯照明电路51习 题52第四章 变压器与三相异步电动机5441 变压器的根本构造和工作原理54一、变压器的根本构造55二、变压器的工作原理56三、几种常见变压器58四、变压器的主要技术数据59五、变压器的运用要点6042 三相异步电动机的用处和构造60一、电动机概述60二、三相笼式异步电动机的根本构造6143 三相异步电动机的转动原理62一、演示试验62二、定子旋转磁场的产生62三、旋转磁场对转子的作用6443 三相异步电动机的
4、运用65一、启动65二、反转66三、制动66四、三相笼式异步电动机的铭牌数据67五、三相异步电动机运用要点6845单相异步电动机69第五章 简洁机床电路7151 常用低压电器72一、开关72二、接触器75三、热继电器76四、熔断器7652 机床的几种限制线路78一、点动限制线路78二、看懂机床限制线路的根本要领78三、接触器自锁限制线路79四、接触器联锁的正反转限制线路81五、C6201型车床限制线路83习 题84第六章 平安用电8561 触 电85一、触电事故85二、触电缘由及方式8662 平安用电措施87一、常用平安用电措施87二、电气设备的疼惜接地和疼惜接零88三、平安用电十不准8963
5、 电气事故及紧急处理90一、触电急救90二、对电气设备做好监护90三、电火警的紧急处理91四、防雷击的平安措施91习 题92第一章 直流电路本章学习要点: 1熟识电流、电压、电阻、电功率、电功等常用的物理量;2理解常用电气元件的电路符号,可以看懂电路图的连接关系; 3娴熟驾驭欧姆定律的两种形式,明确U,J,R,E,r之间的关系; 4精确辨识简洁电路电阻的串、并联关系,驾驭两种连接形式中每个元件上电压、电流与总电压、总电流的关系。现实生活中,我们常常听到或说起很多有关电方面的名词、术语,也常常有很多用电方面的困惑。这些名词、术语原委是怎样定义的它们之间有什么关系是什么因素导致电压的凹凸、电流的大
6、小为什么会发生由用电引发的火灾为什么家里几个月没人住,还会产生电费很多常常听到的,看似简洁,又不简洁说清的问题,通过本章的学习都会有明确的答案。 11 电学的根本物理量一、电量自然界中的一切物质都是由分子组成的,分子又是由原子组成的,而原子是由带正电荷的原子核与确定数量带负电荷的电子组成的。在通常状况下,原子核所带的正电荷数等于核外电子所带的负电荷数,原子对外不显电性。但是,用一些方法,可使某种物体上的电子转移到另外一种物体上。失去电子的物体带正电荷,得到电子的物体带负电荷。物体失去或得到的电子数量越多,则物体所带的正、负电荷的数量也越多。物体所带电荷数量的多少用电量来表示。电量是一个物理量,
7、它的单位是库仑,用字母C表示。1C的电量相当于物体失去或得到6.251018个电子所带的电量。 二、电流 电荷的定向挪动形成电流。电流有大小,有方向。1电流的方向1、人们规定正电荷定向挪动的方向为电流的方向。金属导体中,电流是电子在导体内电场的作用下定向挪动的结果,电子流的方向是负电荷的挪动方向,与正电荷的挪动方向相反,所以金属导体中电流的方向与电子流的方向相反,如图11所示。 2电流的大小电学中用电流强度来衡量电流的大小。电流强度就是l秒钟通过导体截面的电量。电流强度用字母表示,计算公式如下:式中 电流强度,单位安培(A); 在t秒时间内,通过导体截面的电量数,单位库仑(C); 时间,单位秒
8、(s)。 实际运用时,人们把电流强度简称为电流。电流的单位是安培,简称安,用字母A表示。假设1秒内通过导体截面的电量为1库仑,则该电流的电流强度为1安培,习惯简称电流为1安。实际应用中,除单位安培外,还有千安()、毫安()与微安()。它们之间的关系为:三、电压为了弄清晰电荷在导体中定向挪动而形成电流的缘由,我们比照图12a水流的形成来理解这个问题。 从图12a可以看到外水由一A槽经C管向8槽流去。水之所以能在C管中进展定向挪动,是由于A槽水位高,B槽水位低所致:A,B两槽之间的水位差即水压,是实现水形成水流的缘由。与此相像,当图12b中的开关S闭合后,电路里就有电流。这是因为电源的正极电位高,
9、负极电位低。两个极间电位差(电压)使正电荷从正极动身,经过负载R移向负极形成电流。所以,电压是自由电荷发生定向挪动形成电流的缘由。在电路中电场力把单位正电荷由高电位a点移向低电位b点所做的功称为两点间的电压,用表示。所以电压是a与b两点间的电位差,它是衡量电场力做功本事大小的物理量。 电压用字母U表示,单位为伏特,电场力将1库仑电荷从a点移到b点所做的功为1焦耳,则ab间的电压值就是1伏特,简称伏,用字母V表示。常用的电压单位还有千伏(kV),毫伏(mV)等。它们之间的关系为: 1 kV=Vl V=mV 电压与电流相像,不但有大小,而且有方向。对于负载来说,电流流人端为正端,电流流出端为负端。
10、电压的方向是由正端指向负端,也就是说负载中电压实际方向与电流方向一样。在电路图中,用带箭头的细实线表示电压的方向。四、电动势、电源 在图12a中,为使水在C管中持续不断地流淌,必需用水泵把B槽中的水不断地泵入A槽,以维持两槽间的固定水位差,也就是要保证C管两端有确定的水压。在图12b中,电源与水泵的作用相像,它把正电荷由电源的负极移到正极,以维持正、负极间的电位差,即电路中有确定的电压使正电荷在电路中持续不断地流淌。电源是利用非电力把正电荷由负极移到正极的,它在电路中将其他形式能转换成电能。电动势就是衡量电源能量转换本事的物理量,用字母E表示,它的单位也是伏特,简称伏,用字母V表示。 电源的电
11、动势只存在于电源内部。人们规定电动势的方向在电源内部由负极指向正极。在电路中也用带箭头的细实线表示电动势的方向,如图12b所示。当电源两端不接负载时,电源的开路电压等于电源的电动势,但二者方向相反。生活中用测量电源端电压的方法,来推断电源的状态。比方测得工作电路中两节5号电池的端电压为2.8 V,则说明电池电量比拟足够。五、电阻 一般来说,导体对电流的阻碍作用称为电阻,用字母R表示。电阻的单位为欧姆,简称欧,用字母表示。假设导体两端的电压为1伏,通过的电流为1安,则该导体的电阻就是1欧。常用的电阻单位还有千欧(k)、兆欧(M)。它们之间的关系为: 1 k=1 M=k应当强调指出:电阻是导体中客
12、观存在的,它与导体两端电压变更状况无关,即使没有电压,导体中照旧有电阻存在。试验证明,当温度确定时,导体电阻只与材料及导体的几何尺寸有关。对于二根材质匀整、长度为L、截面积为S的导体而言,其电阻大小可用下式表示:式中 导体电阻,单位为欧();导体长度,单位为米(m);导体截面积,单位为平方毫米();电阻率,单位为欧米(m)。式中电阻率是与材料性质有关的物理量。电阻率的大小等于长度为1m,截面积为1的导体在确定温度下的电阻值,其单位为欧米(:m)。例如,铜的电阻率为1.7m,就是指长为1m,截面积为1mmz的铜线的电阻是1.7。几种常用材料在20时的电阻率见表11。从表中可知,铜与铝的电阻率较小
13、,是应用极为广泛的导电材料。以前,由于我国铝的矿藏量丰富,价格低廉,常用铝线作输电线。由于铜线有更好的电气特性,如强度高、电阻率小,如今铜制线材被更广泛应用。电动机、变压器的绕组一般都用铜材。表11 几种常用材料在20时的电阻率材料名称电阻率(m)银1.6铜1.7铝2.9钨5.3铁1.0康铜5.0锰铜4.4铝铬铁电阻丝1.2六、电功、电功率 电流通过用电器时,用电器就将电能转换成其他形式的能,如热能、光能与机械能等。我们把电能转换成其他形式的能叫做电流做功,简称电功,用字母W表示。电流通过用电器所做的功与用电器的端电压、流过的电流、所用的时间与电阻有以下的关系: 假设公式(13)中,电压单位为
14、伏,电流单位为安,电阻单位为欧,时间单位为秒,则电功单位就是焦耳,简称焦,用字母J表示。电流在单位时间内通过用电器所做的功称为电功率,用字母P表示。其数学表达式为: 将公式(13)代入公式14后得到: 若在公式(14)中,电功单位为焦耳,时间单位为秒,则电功率的单位就是焦耳/秒。焦耳/秒又叫瓦特,简称瓦,用字母W表示。在实际工作中,常用的电功率单位还有千瓦(kW)、毫瓦(mW)等。它们之间的关系为:1kW=W1W=mW从公式15中可以得出如下结论:1当用电器的电阻确定时,电功率与电流平方或电压平方成正比。若通过用电器的电流是原来电流的2倍,则电功率就是原功率的4倍;若加在用电器两端电压是原电压
15、的2倍,则电功率就是原功率的4倍。2当流过用电器的电流确定时,电功率与电阻值成正比。对于串联电阻电路,流经各个电阻的电流是一样的,则串联电阻的总功率与各个电阻的电阻值的与成正比。3当加在用电器两端的电压确定时,电功率与电阻值成反比。对于并联电阻电路,各个电阻两端电压相等,则各个电阻的电功率与各电阻的阻值成反比。在实际工作中,电功的单位常用千瓦小时(kWh),也叫“度”。1千瓦小时是1度,它表示功率为1千瓦的用电器1小时所消耗的电能,即:1kWh=1kW1h=3.6J例题1 一台42英寸(1英寸=2.54厘米)等离子电视机的功率约为300W,平均每天开机3小时,若每度电费为人民币0.48元,问一
16、年(以365天计算)要交纳多少电费解:电视机的功率P=300 W=0.3 kW电视机一年开机的时间t=3365=1 095 h电视机一年消耗的电能W=Pt=0.31 095=328.5 kWh一年的电费为328.50.48=157.68元想一想:如今的电气在不工作时常常是通电的,(待机状态),此时的功耗很低,一般不超过10 W(计算时可以估算为5 W),假定家中有空调、电视机、DVD播放器、家庭影院功放、计算机主机、计算机显示器,假设这些电气长期处在待机状态,它们一年要消耗多少电费有没有其他问题 七、电流的热效应电流通过导体使导体发热的现象叫做电流的热效应。电流的热效应是电流通过导体时电能转换
17、成热能的效应。 电流通过导体产生的热量,用焦耳一楞次定律表示如下:式中 热量,单位焦耳(J); 通过导体的电流,单位安培(A); 导体电阻,一单位欧姆(); 导体通过电流的时间,单位秒(S)焦耳一楞次定律的物理意义是:电流通过导体所产生的热量,与电流强度的平方、导体的电阻及通电时间成正比。 在消费与生活中,应用电流热效应制作各种电气。如白炽灯、电烙铁、电烤箱、熔断器等在工厂中最为常见;电吹风、电褥子等常用于家庭中。但是电流的热效应也有其不利的一面,如电流的热效应能使电路中不须要发热的地方(如导线)发热,导致绝缘材料老化,甚至烧毁设备,导致火灾,是一种不容无视的潜在祸因。例题2 已知当一台电烤箱
18、的电阻丝流过5 A电流时,每分钟可放出1.2J的热量,求这台电烤箱的电功率及电阻丝工作时的电阻值。解: 根据公式(14),电烤箱的电功率为:电阻丝工作时电阻值为:12 电 路一、电路的组成与作用 电流所流过的途径称为电路。它是由电源、负载、开关与连接导线等4个根本部分组成的,如图13所示。电源是把非电能转换成电能并向外供应电能的装置。常见的电源有干电池、蓄电池与发电机等。负载是电路中用电器的总称,它将电能转换成其他形式的能。如电灯把电能转换成光能;电烙铁把电能转换成热能;电动机把电能转换成机械能。开关属于限制电器,用于限制电路的接通或断开。连接导线将电源与负载连接起来,担负着电能的传输与支配的
19、任务。电路电流方向是由电源正极经负载流到电源负极,在电源内部,电流由负极流向正极,形成一个闭合通路。二、电路图在设计、安装或修理各种实际电路时,常常要画出表示电路连接状况的图。假设是画如图13所示的实物连接图,虽然直观,但很费事。所以很少画实物图,而是画电路图。所谓电路图就是用国家统一规定的符号,来表示电路连接状况的图。表12是几种常用的电工符号。图14是图13的电路图。表12 几种常用的电工符号名称符号名称符号电池电流表导线电压表开关熔断器电阻电容照明灯接地三、电路的三种状态 电路有三种状态:即通路、开路、短路。 通路是指电路到处接通。通路也称为闭合电路,简称闭路。只有在通路的状况下,电路才
20、有正常的工作电流开路是电路中某处断开,没有形成通路的电路。开路也称为断路,此时电路中没有电流;短路是指电源或负载两端被导线连接在一起,分别称为电源短路或负载短路。电源短路时电源供应的电流要比通路时供应的电流大很多倍,通常是有害的,也是特殊紧急的,所以一般不允许电源短路。 13 欧姆定律一、一段电阻电路的欧姆定律所谓一段电阻电路是指不包括电源在内的外电路,如图15所示。试验证明,二段电阻电路欧姆定律的内容是,流过导体的电流强度与这段导体两端的电压成正比;与这殷导体的电阻成反比。其数学表达式为:式中 导体中的电流,(A); 导体两端的电压,(V);导体的电阻,()。在公式(17)中,已知其中两个量
21、,就可以求出第三个未知量;公式(17)又可写成另外两种形式: 1. 已知电流、电阻,求电压:2. 已知电压、电流,求电阻:例题3 一台直流电动机励磁绕组在220V电压作用下,通过绕组的电流为0.427A,求绕组的电阻。解:已知电压U=220 V,电流I=0.427 A,由公式(19)得:二、全电路欧姆定律全电路是指含有电源的闭合电路。全电路是由各段电路连接成的闭合电路。如图16所示,电路包括电源内部电路与电源外部电路,电源内部电路简称内电路,电源外部电路简称外电路。在全电路中,电源电动势、电源内电阻、外电路电阻与电路电流之商的关系为: 式中 电路中的电流,(A); 电源电动势,(V); 外电路
22、电阻,(); 内电路电阻,()。 公式(110)是全电路欧姆定律。定律说明电路中的电流强度与电源电动势()成正比,与整个电路的电阻()成反比。将公式(110)变换后得到:式中 外电路电压; 内电路电压。外电路电压是指电路接通时电源两端的电压,又叫做路端电压,简称端电压。这样,公式(111)的含义又可叙述为:电源电动势在数值上等于闭合回路的各部分电压之与。根据全电路欧姆定律探讨全电路处于三种状态时,全电路中电压与电流的关系是: 1当全电路处于通路状态时,由公式(111)可以得出端电压为: 由公式可知,随着电流的增大,外电路电压也随之减小。电源内阻越大,外电路电压减小得越多。在直流负载时须要恒定电
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