电工基础培训教材课件.ppt
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1、电工基础培训 中煤三十处(同忻项目部)中煤三十处(同忻项目部)目 录电路的基本概要电路的基本概要1电工安全基本知识电工安全基本知识2电气元件的识别电气元件的识别3供配电系统供配电系统简单的控制电路实例简单的控制电路实例542第一章、电路的基本概要第一章、电路的基本概要电:电是一种自然现象,是一种能量,如闪电、静电、交流电、直流电。电是由于电荷的存在或移动而产生的现象(微观解释)。通常说的电是个宏观概念(能量守恒解释电的产生)电荷:通常的导体(金属)的基本单元是原子,原子由电子和原子核构成,核又由质子和中子构成,电子带负电,质子带正电,是正、负电荷的基本单元我们常将“带电粒子”,自然界中的电荷只
2、有两种,即正电荷和负电荷。由丝绸摩擦的玻璃棒所带的电荷叫做正电荷,由毛皮摩擦的橡胶棒所带的电荷叫负电荷。电荷的最基本的性质是:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引电场:电场是电荷及变化磁场周围空间里存在的一种特殊物质。电场这种物质与通常的实物不同,它不是由分子原子所组成,但它是客观存在的,电场具有通常物质1.1 名词解释名词解释 所所具具有有的的力力和和能能量量等等客客观观属属性性。电电场场的的力力的的性性质质表表现现为为:电电场场对对放放入入其其中中的的电电荷荷有有作作用用力力,这这种种力力称称为为电电场场力力。电电场场的的能能的的性性质质表表现现为为:当当电电荷荷在电场中移动时,电场力对电荷
3、作功(这说明电场具有在电场中移动时,电场力对电荷作功(这说明电场具有能量能量)。)。电磁感应:电磁感应:电磁感应现象:导体在磁场中做电磁感应现象:导体在磁场中做电磁感应现象:导体在磁场中做电磁感应现象:导体在磁场中做切割磁感线运动切割磁感线运动切割磁感线运动切割磁感线运动,导体中,导体中,导体中,导体中就会产生电动势。就会产生电动势。就会产生电动势。就会产生电动势。感应电动势的大小只与磁感应强度感应电动势的大小只与磁感应强度感应电动势的大小只与磁感应强度感应电动势的大小只与磁感应强度BB、导体长度、导体长度、导体长度、导体长度L L、切割速度、切割速度、切割速度、切割速度v v及及及及v v和
4、和和和BB方方方方向间夹角向间夹角向间夹角向间夹角 的正弦值成正比,即的正弦值成正比,即的正弦值成正比,即的正弦值成正比,即E EBLvsinBLvsin电流电流 (1)(1)定义:定义:带电粒子的定向运动形成电流带电粒子的定向运动形成电流,单位时间内通过导体横截面的电量定义为电流强度。,单位时间内通过导体横截面的电量定义为电流强度。一般规定正电荷移动的方向为电流的方向,一般规定正电荷移动的方向为电流的方向,只有闭合回路才有电流只有闭合回路才有电流(没有电位差形成不了电荷的(没有电位差形成不了电荷的移动)。移动)。(2)(2)电流单位:电流单位:安培安培(A)(A),1A1A 10mA10mA
5、 106A106A 电压电压 (1)(1)定义:电场力把单位正电荷从电场中定义:电场力把单位正电荷从电场中A A点移到点移到B B点所做的功,称其为点所做的功,称其为A A点到点到B B点间的电压。用点间的电压。用uABuAB表示。或表示。或任意两点间的电位差称为电压任意两点间的电位差称为电压。概念与水位高低所造成的。概念与水位高低所造成的“水压水压”相似相似 (2)(2)电压单位:电压单位:伏特(伏特(VV),),1V1V 10mV10mV 106V106V,1kV1kV 10V10V n n电功率电功率 n n(1)(1)定义定义:单位时间内消耗电能即电场力在单位时间内所做的功。单位时间内
6、消耗电能即电场力在单位时间内所做的功。(和力学上的功率区别)(和力学上的功率区别)P=W/tP=W/t P=UIP=UI/P=W/t=FS/t=FVP=W/t=FS/t=FVn n(2)(2)功率单位:功率单位:瓦特瓦特(W)(W)n n电功率分有功功率、无功功率、视在功率电功率分有功功率、无功功率、视在功率n n有功功率有功功率有功功率有功功率P=1.732UIcos P=1.732UIcos 单位为单位为单位为单位为W W 瓦瓦瓦瓦n n无功功率无功功率无功功率无功功率Q=1.732UIsin Q=1.732UIsin 单位为单位为单位为单位为var var 乏乏乏乏n n视在功率视在功率
7、视在功率视在功率S=1.732UI S=1.732UI 伏安(伏安(伏安(伏安(VAVA)或千伏安()或千伏安()或千伏安()或千伏安(KVAKVA)U U为线电压,为线电压,I I为线电流为线电流,为电压与电流的相位差为电压与电流的相位差 在正弦交流电路中,有功功率一般小于视在功率,也就是说视在功率在正弦交流电路中,有功功率一般小于视在功率,也就是说视在功率在正弦交流电路中,有功功率一般小于视在功率,也就是说视在功率在正弦交流电路中,有功功率一般小于视在功率,也就是说视在功率上打一个折扣才能等于平均功率,这个折扣就是上打一个折扣才能等于平均功率,这个折扣就是上打一个折扣才能等于平均功率,这个
8、折扣就是上打一个折扣才能等于平均功率,这个折扣就是CosCos,称为功率因,称为功率因,称为功率因,称为功率因数数数数 电源绕组的星形接法电源绕组的星形接法中性点:将电源三相绕组的末端连接在一起,成为一个公共中性点:将电源三相绕组的末端连接在一起,成为一个公共点,即为中性点。点,即为中性点。相线:从每相绕组的首端引出的导线叫做相线。相线:从每相绕组的首端引出的导线叫做相线。相电压:每组绕组首末两端之间的电压,叫做相电压。相电压:每组绕组首末两端之间的电压,叫做相电压。线电压:两相线之间的电压叫做线电压。线电压:两相线之间的电压叫做线电压。线电压是相电压的根号三倍线电压是相电压的根号三倍 电源绕
9、组的三角形接法电源绕组的三角形接法n n在交流电路中,功率因数是有功功率和视在功率的比值,即在交流电路中,功率因数是有功功率和视在功率的比值,即在交流电路中,功率因数是有功功率和视在功率的比值,即在交流电路中,功率因数是有功功率和视在功率的比值,即cos=P/S cos=P/S n n功率因数的大小与电路的负荷性质有关,功率因数的大小与电路的负荷性质有关,功率因数的大小与电路的负荷性质有关,功率因数的大小与电路的负荷性质有关,如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为因数为因数为因数为1 1,一
10、般具有电感或电容性负载的电路功率因数都小于,一般具有电感或电容性负载的电路功率因数都小于,一般具有电感或电容性负载的电路功率因数都小于,一般具有电感或电容性负载的电路功率因数都小于1 1。功率因数是衡量。功率因数是衡量。功率因数是衡量。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低,说明电路用于交变磁场转换的无功电气设备效率高低的一个系数。功率因数低,说明电路用于交变磁场转换的无功电气设备效率高低的一个系数。功率因数低,说明电路用于交变磁场转换的无功电气设备效率高低的一个系数。功率因数低,说明电路用于交变磁场转换的无功功率大,功率大,功率大,功率大,从而降低了设备的利用率,增加了线路供电
11、损失。所以,供电部门对用从而降低了设备的利用率,增加了线路供电损失。所以,供电部门对用从而降低了设备的利用率,增加了线路供电损失。所以,供电部门对用从而降低了设备的利用率,增加了线路供电损失。所以,供电部门对用电单位的功率因数有一定的标准要求。电单位的功率因数有一定的标准要求。电单位的功率因数有一定的标准要求。电单位的功率因数有一定的标准要求。n n许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的,如配电变压器、电动机等,它们都许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的,如配电变压器、电动机等,它们都许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的,如配电变压器、电动机等,它们都许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的
12、,如配电变压器、电动机等,它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为需要的电功率称为需要的电功率称为需要的电功率称为无功功率无功功率无功功率无功功率,因此,所谓的,因此,所谓的,因此,所谓的,因此,所谓的 无功无功无功无功 并不是并不是并不是并不是 无用无用无用无用 的电功率,只不的电功率,只不的电功率,只不的电功率,只不过它的功率并不转
13、化为机械能、热能而已过它的功率并不转化为机械能、热能而已过它的功率并不转化为机械能、热能而已过它的功率并不转化为机械能、热能而已.n n在电网中,由电源供给负载的电功率有两种:一种是在电网中,由电源供给负载的电功率有两种:一种是有功功率有功功率,也称,也称平均功率,另一种是平均功率,另一种是无功功率无功功率。有功功率是保持用电设备正常运行所。有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率,也就是将电能转换为其他形式能量需的电功率,也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能机械能、光能、热能)的电功率。比如:的电功率。比如:55kW55kW的电机就是把的电机就是把55kW55kW的电力转换为
14、机械能及的电力转换为机械能及热能;各种照明设备将电能转换为光能。热能;各种照明设备将电能转换为光能。无功功率无功功率比较抽象,它是用比较抽象,它是用于电路内电场与磁场,并用来在电气设备中于电路内电场与磁场,并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率建立和维持磁场的电功率。凡是有电磁线圈的电气设备,要建立磁场,就要消耗无功功率。比如凡是有电磁线圈的电气设备,要建立磁场,就要消耗无功功率。比如40W40W的日光灯,除需的日光灯,除需40W40W有功功率有功功率(镇流器也需消耗一部分有功功率镇流器也需消耗一部分有功功率)来发光外,还需来发光外,还需80var80var左右的无功功率供镇流器的线圈建立交
15、变磁场左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。由于它对外不做功,才被称之为用。由于它对外不做功,才被称之为 无功无功。直流电 简称简称DCDC,由英国人法拉第(,由英国人法拉第(1791179118671867)在发现电磁感应现象基础上经过一系列改良再由爱)在发现电磁感应现象基础上经过一系列改良再由爱迪生建立应用的。是指迪生建立应用的。是指方向和时间不作周期性变化的电流,但电流大小可能不固定方向和时间不作周期性变化的电流,但电流大小可能不固定,而产生,而产生波形波形。又称又称恒定电流恒定电流 交流电 简称为简称为ACAC,发明者是奥地利人发明者是奥地利人尼古拉尼古拉 特斯拉特斯拉(1856
16、1943)(18561943)。交流电也称。交流电也称“交变电流交变电流”,简称,简称“交流交流”。一般指大小和。一般指大小和方向方向随时间作周期性变化的随时间作周期性变化的电压电压或电流。它的最基本的形式是或电流。它的最基本的形式是正弦电流正弦电流。我国交流电供电的标准我国交流电供电的标准频率频率规定为规定为5050赫兹,赫兹,日本日本等国家为等国家为6060赫兹。赫兹。正弦交流电的三要素是最大正弦交流电的三要素是最大值、角频率和初相角值、角频率和初相角。有效值可用来确切反映交流电的作功能力有效值可用来确切反映交流电的作功能力 电路电路,由金属导线和电气以及电子部件组成的导电回路,称其为电路
17、。直流电通过的电路称为“直流电路”;交流电通过的电路称为“交流电路”。电路要素:一是电路要素:一是电源电源,它的作用是将其他形式的能转化为电能;二是,它的作用是将其他形式的能转化为电能;二是负载负载,又称为用电器,即将电能转化为其他形,又称为用电器,即将电能转化为其他形式能的装置,也就是消耗电能的装置;三是式能的装置,也就是消耗电能的装置;三是控制或保护装置控制或保护装置,它的作用是接通或断开电路,或保护电路不被损坏等;,它的作用是接通或断开电路,或保护电路不被损坏等;四是连接四是连接导线导线1.2 电路电路电路的状态 电路通常有三种状态,即:通路、开路和短路。电路通常有三种状态,即:通路、开
18、路和短路。电路通常有三种状态,即:通路、开路和短路。电路通常有三种状态,即:通路、开路和短路。(1 1)通路通路通路通路:又称闭路。电路构成闭合回路,有电流通过,负载:又称闭路。电路构成闭合回路,有电流通过,负载:又称闭路。电路构成闭合回路,有电流通过,负载:又称闭路。电路构成闭合回路,有电流通过,负载正常工作。正常工作。正常工作。正常工作。(2 2)开路开路开路开路:又称断路。电路中一处或多处呈断开状态,不能形:又称断路。电路中一处或多处呈断开状态,不能形:又称断路。电路中一处或多处呈断开状态,不能形:又称断路。电路中一处或多处呈断开状态,不能形成闭合回路,电路中没有电流,负载不能工作。成闭
19、合回路,电路中没有电流,负载不能工作。成闭合回路,电路中没有电流,负载不能工作。成闭合回路,电路中没有电流,负载不能工作。(3 3)短路短路短路短路:又称捷路。由于意外或接线错误,使电源两端的导:又称捷路。由于意外或接线错误,使电源两端的导:又称捷路。由于意外或接线错误,使电源两端的导:又称捷路。由于意外或接线错误,使电源两端的导线直接相连,电源输出的电流不经过负载,只经过连接导线直接流回线直接相连,电源输出的电流不经过负载,只经过连接导线直接流回线直接相连,电源输出的电流不经过负载,只经过连接导线直接流回线直接相连,电源输出的电流不经过负载,只经过连接导线直接流回电源,称为短路。短路时,电路
20、中的电阻很小,致使电流很大,容易电源,称为短路。短路时,电路中的电阻很小,致使电流很大,容易电源,称为短路。短路时,电路中的电阻很小,致使电流很大,容易电源,称为短路。短路时,电路中的电阻很小,致使电流很大,容易损坏电源和导线,甚至引起火灾,短路是应当尽力避免的。损坏电源和导线,甚至引起火灾,短路是应当尽力避免的。损坏电源和导线,甚至引起火灾,短路是应当尽力避免的。损坏电源和导线,甚至引起火灾,短路是应当尽力避免的。电路分析电路分析:分析解算某种电路通常依靠以下几种基本定理(定律):分析解算某种电路通常依靠以下几种基本定理(定律):分析解算某种电路通常依靠以下几种基本定理(定律):分析解算某种
21、电路通常依靠以下几种基本定理(定律)欧姆定律、基尔霍夫定理、欧姆定律、基尔霍夫定理、欧姆定律、基尔霍夫定理、欧姆定律、基尔霍夫定理、叠加定理、戴维南定理与诺顿定理叠加定理、戴维南定理与诺顿定理叠加定理、戴维南定理与诺顿定理叠加定理、戴维南定理与诺顿定理n n欧姆定律欧姆定律欧姆定律欧姆定律:n n导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻阻值成反比,这就是欧姆定律基本公式是:导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻阻值成反比,这就是欧姆定律基本公式是:导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻阻值成反比,这就是欧姆定律基本公式是:导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的
22、电阻阻值成反比,这就是欧姆定律基本公式是:I=U/RI=U/R。n n QQt t电流电荷量时间电流电荷量时间电流电荷量时间电流电荷量时间 n nU-U-电压电压电压电压 伏特(伏特(伏特(伏特(VV)1kV=103V=10 6mV1kV=103V=10 6mVn nR-R-电阻电阻电阻电阻 欧姆(欧姆(欧姆(欧姆()1M 1M 103 K W=10 6 103 K W=10 6 n nI-I-电流电流电流电流 安培(安培(安培(安培(AA)1A=103 mA=10 6A1A=103 mA=10 6An n电阻的电阻值大小一般与电阻的电阻值大小一般与温度,材料,长度,横截面积温度,材料,长度,
23、横截面积有关有关决定式:决定式:纯金属的电阻随温度的升高电阻增大纯金属的电阻随温度的升高电阻增大温度升高温度升高1 1电阻值要增大千分之几电阻值要增大千分之几电灯泡的灯丝用钨丝制造钨的电阻随温度升高而增大,温度升高电灯泡的灯丝用钨丝制造钨的电阻随温度升高而增大,温度升高1 1电阻约增大千分之五。灯丝发光电阻约增大千分之五。灯丝发光时温度约时温度约20002000,所以,电阻值约增大,所以,电阻值约增大1010倍。灯丝发光时的电阻比不发光时大得多,刚接通电倍。灯丝发光时的电阻比不发光时大得多,刚接通电路时灯丝电阻小电流很大,用电设备容易在这瞬间损坏。路时灯丝电阻小电流很大,用电设备容易在这瞬间损
24、坏。n串联电路电流处处相等:串联电路电流处处相等:I总总=I1=I2=I3=In n串联电路总电压等于各处电压之和:串联电路总电压等于各处电压之和:U总总=U1+U2+U3+Un n串联电阻的等效电阻等于各电阻之和:串联电阻的等效电阻等于各电阻之和:R总总=R1+R2+R3+Rn n串联电路总功率等于各功率之和:串联电路总功率等于各功率之和:P总总=P1+P2+P3+Pn n串联电路中,只要有某一处断开,整个电路就成为断路。串联电路中,只要有某一处断开,整个电路就成为断路。n串联电路中,除电流处处相等以外,其余各物理量之间均成正比:(电流做的串联电路中,除电流处处相等以外,其余各物理量之间均成
25、正比:(电流做的功指在通电相同时间内的大小)功指在通电相同时间内的大小)R1 R2=U1 U2=P1 P2=W1 W2=Q1 Q2。组合中的元件具有相同的电压;组合中的元件具有相同的电压;流入组合端点的电流等于流过几个元件的电流之和;流入组合端点的电流等于流过几个元件的电流之和;并联电路中,电阻大小的计算公式为并联电路中,电阻大小的计算公式为 1/R=1/R1+1/R2+1/R3+(R1、R2、R3表示各支路电阻大小)表示各支路电阻大小)在并联电路中,除各支路两端电压相等以外,电阻和其它物理量之间均成反比(在在并联电路中,除各支路两端电压相等以外,电阻和其它物理量之间均成反比(在相同时间内),
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