电工基本常识.ppt
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1、国家职业资格培训教材技能型人才培训用书电工常识电工常识国家职业资格培训教材编审委员会 编杨翠敏 主编国家职业资格培训教材技能型人才培训用书依据依据劳动和社会保障部劳动和社会保障部 制定的制定的国家职业标准国家职业标准要求编写要求编写第一章 直流电路培训学习目标 了解直流电路中的基本概念;掌握欧姆定律在实际电路中的应用;掌握串、并联电路的特点;熟悉电功与电功率的知识。第一章 直流电路目 录第一章 直流电路第一节电路及基本物理量一、电路二、电路中几个物理量第二节欧姆定律及其应用一、部分电路欧姆定律二、全电路欧姆定律三、电阻的串并联第三节电功与电功率一、电功与电功率二、焦耳定律三、负载的额定值复习思
2、考题第一章 直流电路第一节 电路及基本物理量一、电路 电流经过的路径称为电路,一般由电源、负载、开关和连接导线组成。电路的三种状态()通路状态()断路状态()短路状态二、电路中几个物理量1.电流 电荷有规则的定向移动称为电流。电流的大小取决于在一定时间内通过导体横截面的电荷量的多少。电流I 可用公式表示为:I I=Q Q/t t 第一章 直流电路 电流不仅有大小,而且有方向,习惯上规定以正电荷移动的方向为电流的方向。图1-2 电流的正负 a a)I I0 0 b)b)I I0 0 第一节 电路及基本物理量第一章 直流电路第一节 电路及基本物理量2.电压 电压又称电位差,是衡量电场力做功本领大小
3、的物理量。电压U可用公式表示为:U UABAB=W WABAB/Q Q 电压和电流一样,不仅有大小,而且有方向,即有正负。图1-3 电压方向的表示方法 a)箭头表示法 b)电位表示法 c)下标表示法 第一章 直流电路第一节 电路及基本物理量3.电动势 在外力(非静电力)作用下,单位正电荷从电源负极经电源内部移到正极所做的功,称为该电源的电动势。电动势E E 可用公式表示为:E E=W W/Q Q4.电阻导体对电流的阻碍作用称为电阻。电阻R R 可用公式表示为:R=R=/S/S第一章 直流电路第二节 欧姆定律及其应用一、部分电路欧姆定律图1-4 部分电路 部分电路 欧姆定律揭示了电路中电流、电压
4、、电阻三者之间的联系,是电路分析的基本定律之一,应用非常广泛。I I=U U/R R 或或 U U=IRIR部分电路欧姆定律公式有:部分电路是指不包含电源的部分电路。第一章 直流电路第二节 欧姆定律及其应用二、全电路欧姆定律 全电路是指含有电源的闭合电路。全电路欧姆定律可表述为:在全电路中,电流与电源的电动势成正比,与整个电路的电阻成反比。又可表述为:电源电动势在数值上等于闭合电路中内、外电路电压降之和。I I=E E/(/(R+r)R+r)或或 E E=IR+IrIR+Ir全电路欧姆定律公式有:图1-5 全电路 第一章 直流电路第二节 欧姆定律及其应用三、电阻的串并联 在电路中,若两个或两个
5、以上的电阻依次相连,组成一条无分支电路,这种连接方式叫做电阻的串联。图1-6 两个电阻串联电路 两个或两个以上的电阻接在电路中相同的两点之间,承受同一电压,这种连接方式叫做电阻的并联。图1-7 两个电阻的并联电路第一章 直流电路第三节 电工与电功率一、电工与电功率 把电能转换成其他形式能的过程,称之为电流做功,简称电功。电动势W W 可用公式表示为:W=UQ=IUQ 或或 W=I2Rt 或或 W=U2/Rt 电流在单位时间内所做的功,称为电功率,简称功率。功率P 可用公式表示为:P=W/t第一章 直流电路二、焦尔定律 电流通过某段导体时所产生的热量与电流的平方、导体的电阻及通电时间成正比,这一
6、定律称为焦耳定律。其数学表达式为:Q=I2Rt三、负载的额定值 我们把电气元器件和电气设备安全工作时所允许的最大电流、电压和电功率分别叫做额定电流、额定电压和额定功率。第三节 电工与电功率第一章 直流电路复习思考题1.什么是电路?它由哪几部分组成?各部分起什么作用?2.1A的电流在1h内通过导体横截面的电量是多少?3.要使4A的电流通过55的电阻,问需在该电阻两端加多大的电压?4.电动势与端电压有哪些异同?电源内部电子移动和电源外部电路电子移动 的原因是否一样?5.要绕制一个3的电阻,如果选用横截面积为0.21mm2的锰铜丝,问要多 长?(已知锰铜的电阻率=4410-8m)6.某灯泡上标有“2
7、20V、40W”表示什么意思?如果将此灯接在110V电源上,此 时该灯的功率是多少?7.已知某电池的电动势E=1.65V,在电池两端接上一个R=5的电阻,实测得 电阻中的电流I=300mA。试计算电阻两端的电压U和电池内阻r各为多少?8.已知:R1=R2=5,R3=10,试画出草图说明,把它们按不同方式连接,一共有几种方式?并计算各种接法的等效电阻。第一章 直流电路复习思考题9.额定值分别为220V、60W和110V、40W的白炽灯各一只。问:1)把它们串联后接到220V电源上时哪只灯亮,为什么?2)把它们并联后接到48V电源上时哪只灯亮,为什么?10.一个1k、10W的电阻,允许流过的电流是
8、多少?若把它接到110V的 电源两端,能否安全工作?11.如图1-8所示,已知:流过R2的电流I2=2A,R1=1,R2=2,R3=3,R4=4。试求总电流I。12.图1-9所示为一个万用表表头,它的等效内阻Ra=10k,满刻度电流 (即允许通过的最大电流)Ia=50A,若改装成量程(即测量范围)为10V的电压表,则应串联多大的电阻?13.在图1-10中,已知某微安表的内阻Ra=3750,允许通过的最大电流 Ia=40A。现要用此微安表制作一个量程为500mA的电流表,问需并 联多大的分流电阻?第一章 直流电路第二章 磁与电磁第一章 直流电路培训学习目标 理解磁场几个物理量的意义,掌握电流的磁
9、场的概念;熟练掌握楞次定律、法拉第电磁感应定律的应用;了解自感和互感的基本知识。第二章 磁与电磁第一章 直流电路目 录第三节电磁感应定律一、电磁感应现象及其产生条件二、电磁感应定律第四节自感、互感和涡流一、自感二、互感三、涡流复习思考题第二章 磁与电磁第一节电流的磁场一、磁的基本知识二、电流磁场的产生第二节磁场对电流的作用一、磁场对通电直导体的 作用二、磁通三、磁感应强度第一章 直流电路第一节 电流的磁场一、磁的基本知识同名极互相排斥,异名极互相吸引。图2-1 人造磁体 图2-2 磁针 图2-3 磁感应线第一章 直流电路第一节 电流的磁场二、电流磁场的产生 电流与其产生磁场的方向可用安培定则(
10、也称右手螺旋定则)来判断。图2-4 直线电流产生的磁场图2-5 环形电流产生的磁场第一章 直流电路第二节 磁场对电流的作用一、磁场对通电直导体的作用 电磁力F的大小与导体电流大小成正比,与导体在磁场中的有效长度及载流导体所在位置的磁感应强度成正比。即:F=BILsin 载流直导体在磁场中的受力方向,可用左手定则来判别。图2-7 左手定则第一章 直流电路第二节 磁场对电流的作用二、磁通 通过与磁场垂直的某一面积上的磁力线的总数,叫做通过该面积的磁通量,简称磁通,用字母表示。通过与磁场垂直的某一面积上的磁力线的总数,叫做通过该面积的磁通量,简称磁通,用字母表示。三、磁感应强度 垂直通过单位面积的磁
11、力线的数目,叫做该点的磁感应强度,用字母B表示。在均匀磁场中,磁感应强度可表示为:B=/S 第一章 直流电路第三节 电磁感应定律一、电磁感应现象及其产生条件当导体相对于磁场运动而切割磁力线或者线圈中的磁通发生变化时,在导体或线圈中都会产生感应电动势。若导体或线圈构成闭合回路,则导体或线圈中将有电流流过。图2-9 条形磁铁插入和拔出线 圈时产生感应电流 a)磁铁插入线圈时的情况 b)磁铁拔出线圈时的情况第一章 直流电路二、电磁感应定律第三节 电磁感应定律1.楞次定律具体步骤图2-10 右手定则l首先判断原磁通的方向及其变化 趋势(增加或减少)。l确定感应电流的磁通方向应和原 磁通同向还是反向。l
12、根据感应电流产生的磁通方向,用右手螺旋定则确定感应电动势 或感应电流的方向。第一章 直流电路二、电磁感应定律第三节 电磁感应定律2.法拉第电磁感应定律设通过线圈的磁通量为,对于单匝线圈,其感应电动势为:e=/t 对于N匝线圈,其感应电动势为:e=N/t对于在磁场中切割磁力线的直导体,其感应电动势为:e=BLvsin第一章 直流电路一、自感第四节 自感、互感和涡流 由流过线圈本身的电流发生变化而引起的电磁感应现象叫自感现象,简称自感,而自感现象产生的电动势称做自感电动势。图2-11 自感现象第一章 直流电路二、互感第四节 自感、互感和涡流 由于一个线圈中的电流发生变化,而在另一线圈中产生感应电动
13、势的现象叫做互感现象,简称互感。图2-13 互感现象第一章 直流电路三、涡流第四节 自感、互感和涡流 由于铁心可看作一个闭合回路,因而在感应电动势作用下产生感应电流。这种感应电流是在整块铁心中流动,形如水中的漩涡,故称做涡流。图2-15 涡流 a)整块铁心 b)硅钢片叠压铁心第一章 直流电路复习思考题1.试判断下列结论是否正确?为什么?磁力线永远是从磁体的N极出发,终止于S极。产生感应电流的惟一条件是导体作切割磁力线的运动或线 圈中的磁通量发生变化。感应磁场的方向总是和原磁场的方向相反。感应电动势是由于线圈中流过恒定电流引起的。2.在图2-16中,根据电流方向或磁场方向标出磁极极性或电源 的正
14、负极性。3.根据左手定则标出图2-17中各图的电流方向或载流导体的受 力方向。4.在图2-18中,标出a,b图中感应电流的方向;标出c,d图中 导线运动的方向;标出e,f图中的磁极极性;在g,h图中,把线圈连接到电源上。第一章 直流电路第三章 正弦交流电路第一章 直流电路培训学习目标 了解交流电的产生及表示方法,掌握三相四线制供电线路的特点及其在工矿企业中的应用。第三章正弦交流电路第一章 直流电路目 录第三章正弦交流电路第一节 交流电的基本概念一、交流电二、正弦交流电的产生三、表征正弦交流电的物理量第二节 三相交流电的基本概念一、三相交流电的优点二、三相正弦电动势的产生三、三相四线制四、三相负
15、载的连接复习思考题第一章 直流电路第一节 交流电的基本概念一、交流电 所谓交流电是指大小和方向都随时间作周期性变化的电流(或电压、电动势),它是交流电流、交流电压或交流电动势的总称。二、正弦交流电的产生正弦交流电是由发电机产生的。交流电压、电流可以表示如下:u=Umsint i=Imsint第一章 直流电路三、表征正弦交流电的物理量1.瞬时值、最大值和有效值(1)瞬时值 分别用小写字母e、u、i表示。(2)最大值 用大写字母加下标m表示:Em、Um、Im。(3)有效值 用大写字母表示:E、U、I。E=Em/20.707 Em U=Um/20.707 Um I=Im/20.707Im2.周期、频
16、率和角频率f=1/T或T=1/f=2/T=2f第一节 交流电的基本概念第一章 直流电路三、表征正弦交流电的物理量3.初相位 矩形线圈在磁场中开始绕轴转动时,线圈平面与中性面之间的夹角叫做正弦交流电的初相位。图-初相位 正弦交流电的最大值反映了正弦量的变化范围;角频率反映了正弦量的变化快慢;初相位反映了正弦量的起始状态。第一节 交流电的基本概念第一章 直流电路第二节 三相交流电的基本概念一、三相交流电的优点二、三相正弦电动势的产生图3-3 三相交流发电机示意图 a)示意图 b)三相对称绕组 eU=Emsin(t+0)eV=Emsin(t-120)eW=Emsin(t+120)第一章 直流电路第二
17、节 三相交流电的基本概念三、三相四线制图3-5 三相四线制 a)三相绕组的连接 b)中性线和相线 三相四线制是把发电机三相绕组末端连接在一起,成为一个公共端点,又称为中性点,用符号“N”表示。从中性点N引出的一条输电线称为中性线,简称中线或零线。从三相绕组始端U1、V1、W1引出的三根输电线叫做端线或相线,俗称火线,常用L1、L2、L3标出。第一章 直流电路第二节 三相交流电的基本概念四、三相负载的连接图3-7 三相负载的三角形联结图3-6 三相负载的星形联结1.星形联结2.三角形联结 把三相负载分别接在三相电源的一根相线和中线之间的接法称为三相负载的星形联结(常用“Y”标记)。把三相负载分别
18、接在三相电源每两根相线之间的接法称为三角形联结(常用“”标记)第一章 直流电路复习思考题1.直流电、脉动直流电、交流电、正弦交流电的主要区别是什么?2.什么叫交流电的频率、周期、角频率?它们的关系怎样?3.什么叫交流电的最大值?交流电的大小通常用什么来表示?4.三相四线制电源可提供几种电压?工厂中常用的电压有哪几种?5.三相负载有几种接法?当三相不对称负载作星形联结时中性线能否去掉?6.有一三相对称负载接在线电压为380V的三相对称电源上,每相负载的 R=16,XL=12。试分别计算负载接成星形和三角形时的相电流、线电 流的大小及负载的有功功率。7.让10A的直流电流和最大值为12A的交流电流
19、分别通过阻值相同的电阻。问 在同一时间内,哪个电阻的发热量大?为什么?8.已知某正弦电压的最大值Um=311V,频率f=50Hz,初相位0=30。试写出 此正弦电压的瞬时值表达式,并求出t=0.01s时的电压值。第一章 直流电路第四章 电动机与变压器第一章 直流电路培训学习目标 了解电动机与变压器的结构及用途,掌握电动机与变压器的工作原理。第四章 电动机与变压器第一章 直流电路目 录第一节 三相笼型异步电动机一、电动机的用途和分类二、三相笼型异步电动机的基本结构三、三相笼型异步电动机的工作原理四、三相笼型异步电动机的几个参数第二节 变压器一、变压器的用途和基本结构二、变压器的工作原理三、变压器
20、的几个参数复习思考题第四章 电动机与变压器第一章 直流电路第一节 三相笼型异步电动机一、电动机的用途和分类 一般电动机可分为直流电动机和交流电动机两大类。交流电动机按所使用电源的相数可分为单相电动机和三相电动机两种;其中三相电动机又分为同步式和异步式两种。异步电动机按转子结构不同分为绕线转子和笼型两种。二、三相笼型异步电动机 的基本结构 图4-1 三相笼型异步电动机的结构 1端盖 2轴承盖 3接线盒 4散热筋 5定子铁心6定子绕组 7转轴 8转子 9风扇 10轴承11罩壳 12机座 13笼型绕组 14转子铁心第一章 直流电路第一节 三相笼型异步电动机三、三相笼型异步电动机的工作原理1.两极定子
21、绕组的旋转磁场图4-5 三相两极绕组排列图 当交流电的频率为f,具有p对磁极的旋转磁场的转速为:n1=60f/p 2.旋转磁场对转子的作用 在转子铜条中产生的感应电动势和感应电流,可用右手定则确定方向:在转子上半部的铜条中感应电流的方向是流出纸面的;在转子下半部铜条中感应电流的方向是流入纸面的。第一章 直流电路第一节 三相笼型异步电动机三、三相笼型异步电动机的工作原理3.异步电动机的转差率转子转速与旋转磁场的转速是异步的。我们将同步转速n1与转子转速n之差对同步转速n1之比称为转差率,用s表示。即 s=(n1-n)/n1四、三相笼型异步电动机的几个参数(1)额定功率(2)额定频率(3)额定电压
22、()额定电流(5)额定转速(6)接法(7)定额第一章 直流电路第二节 变压器一、变压器的用途和基本结构 变压器除用于改变电压外,还可用于改变电流、变换阻抗及产生脉冲等。图4-9 变压器的基本结构和符号 a)基本结构 b)基本符号图4-10 油浸式电力变压器 1铭牌 2温度计 3吸湿器 4油表 5储油柜6安全气道 7气体继电器 8高压套管 9低压套管10分接开关 11油箱 12放油阀门 13接地板第一章 直流电路第二节 变压器二、变压器的工作原理1.变压原理2.变流原理 变压器一次、二次绕组的电压比等于它们的匝数比。U1/U2=N1/N2=n 变压器一次、二次绕组的电流比与它们的匝数比成反比。i
23、1/i2=U2/U1=N2/N1=1/n第一章 直流电路第二节 变压器三、变压器的几个参数 (1)额定电压 一次绕组的额定电压是根据变压器的绝缘等级和允许发热条件规定的,指加到一次绕组上的电源线电压额定值。二次绕组的额定电压是指一次绕组加上额定电压后,变压器在空载运行时,二次绕组的电压值。(2)额定电流 指变压器正常运行,发热量不超过允许值的条件下所规定的满载电流值。(3)额定容量 指一台变压器运行时所能传递的最大功率。第一章 直流电路复习思考题1.三相异步电动机的用途是什么?它主要由哪几部分组成?各部 分的作用是什么?2.旋转磁场的旋转方向与哪些因素有关?如何改变旋转磁场的旋 转方向?3.当
24、旋转磁场形成后,三相异步电动机的转子是如何旋转起来的?4.三相异步电动机的定子绕组有哪两种常用接法?如何选择?试举 例说明。5.变压器主要由哪些部分构成?为什么只能改变交流电压而不能改 变直流电压?6.若某单相变压器的一次电压U1=1000V,二次电压U2=220V。若在 二次侧中接入一台额定电压为220V、功率为25kW的电炉,则该变 压器的一次、二次电流各为多大?第一章 直流电路 第五章工作机械的基本电气控制线路第一章 直流电路培训学习目标 了解常用低压电器的主要结构、动作原理和作用;熟悉三相交流异步电动机的基本控制线路。第五章 工作机械的基本电气控制线路第一章 直流电路目 录第一节 常用
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