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电 工 培 训 教 材
一 .电工基础知识
1. 直流电路
电路
电路的定义: 就是电流通过的途径
电路的组成: 电路由电源、负载、导线、开关组成 内电路: 负载、导线、开关 外电路: 电源内部的一段电路 负载: 所有电器
电源: 能将其它形式的能量转换成电能的设备
基本物理量
1.2.1 电流
1.2.1.1 电流的形成: 导体中的自由电子在电场力的作用下作有规则的定
向运动就形成电流.
1.2.1.2 电流具备的条件: 一是有电位差,二是电路一定要闭合.
1.2.1.3 电流强度: 电流的大小用电流强度来表示,基数值等于单位时间内
通过导体截面的电荷量,计算公式为I?Qt 其中Q为电荷量(库仑); t为时间(秒/s); I为电流强度
1.2.1.4 电流强度的单位是 “安”,用字母 “A”表示.常用单位有: 千安
(KA)、安(A)、毫安(mA) 、微安(uA)
1KA = 103A 1A = 103mA 1mA = 103uA
1.2.1.5 直流电流(恒定电流)的大小和方向不随时间的变化而变化,用大
写字母 “I”表示,简称直流电.
1.2.2 电压
1.2.2.1 电压的形成: 物体带电后具有一定的电位,在电路中任意两点之间的
电位差,称为该两点的电压.
1.2.2.2 电压的方向: 一是高电位指向低电位; 二是电位随参考点不同而改
变.
1.2.2.3 电压的单位是 “伏特”,用字母 “U”表示.常用单位有: 千伏(KV) 、
伏(V)、毫伏(mV) 、微伏(uV)
1KV = 103V 1V = 103 mV 1mV = 103 uV
1.2.3 电阻
1.2.4.1 电阻的定义: 自由电子在物体中移动受到其它电子的阻碍,对于这种导电所表现的能力就叫电阻.
1.2.4.2 电阻的单位是 “欧姆”,用字母 “R”表示. 1.2.4.3 电阻的计算方式为: R??ls 其中l为导体长度,s为截面积,ρ为材料电阻率 铜ρ=0.017铝ρ=0.028
欧姆定律
1.3.1 欧姆定律是表示电压、电流、电阻三者关系的基本定律.
1.3.2 部分电路欧姆定律: 电路中通过电阻的电流，与电阻两端所加的电压
成正比,与电阻成反比,称为部分欧姆定律.计算公式为 I?UR R?UI U = IR 1.3.3 全电路欧姆定律: 在闭合电路中(包括电源),电路中的电流与电源的
电动势成正比,与电路中负载电阻及电源内阻之和成反比,称全电路
欧姆定律.计算公式为 I?ER?r 0其中R为外电阻,r0为内电阻,E为电动势
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电路的连接(串连、并连、混连) 1.4.1 串联电路 1.4.1.1 电阻串联将电阻首尾依次相连,但电流只有一条通路的连接方法. 1.4.1.2 电路串联的特点为电流与总电流相等,即I = I1 = I2 = I3…
总电压等于各电阻上电压之和,即 U = U1 + U2 + U3… 总电阻等于负载电阻之和,即 R = R1 + R2 + R3…
各电阻上电压降之比等于其电阻比,即
U1U?R1R, 22U1U?R1, … 3R31.4.1.3
电源串联: 将前一个电源的负极和后一个电源的正极依次连接起来.
特点: 可以获得较大的电压与电源.计算公式为 E = E1 + E2 + E3 +…+ En r0 = r01 + r02 + r03 +…+ r0n
I?E1?E2?E3?...?Enr
01?r02?r03?...?r0n
1.4.2 并联电路 1.4.2.1 电阻的并联: 将电路中若干个电阻并列连接起来的接法,称为电
阻并联.
1.4.2.2 并联电路的特点: 各电阻两端的电压均相等,即U1 = U2 = U3 = …
= Un; 电路的总电流等于电路中各支路电流之总和,即I = I1 + I2 + I3 + … + In; 电路总电阻R的倒数等于各支路电阻倒数之和,即
1R?1R?1R?1?...?1R.并联负载愈多,总电阻愈小,供应电12R3n流愈大,负荷愈重.
1.4.2.3 通过各支路的电流与各自电阻成反比,即I1I?R1 2R21.4.2.4
电源的并联：把所有电源的正极连接起来作为电源的正极，把所有电源的负极连接起来作为电源的负极，然后接到电路中，称为电源并联．
1.4.2.5 并联电源的条件：一是电源的电势相等；二是每个电源的内电阻相同．
1.4.2.6
并联电源的特点：能获得较大的电流，即外电路的电流等于流过各电源的电流之和．
短路
定义: 电源通向负载的两根导线,不以过负载而相互直接接通.该现象称之为短路.
短路分析: 电阻(R) 变小,电流(I)加大,用公式表示为 I?ER?r 0 短路的危害: 温度升高,烧毁设备,发生火灾;产生很大的动力,烧毁电源,电网破裂.
保护措施: 安装自动开关;安装熔断器.
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2. 交流电路;
单相交流电路
定义: 所谓交流电即指其电动势、电压及电流的大小和方向都随时间按一定规律作周期性的变化,又叫正磁交流电.
单相交流电的产生: 线圈在磁场中运动旋转,旋转方向切割磁力线,产生 三相交流电路
三相交流电的定义：在磁场里有三个互成角度的线圈同时转动，电路里就产生三个交变电动势．这样的发电机叫三相交流发电机，发出的电叫三相交流电．每一单相称为一相． 三相交流电的特点
感应电动势.
单相交流发电机: 只有一个线圈在磁场中运动旋转,电路里只能产生一个交变电动势,叫单相交流发电机.由单相交流发电机发出的电简称为单相交流电.
交流电与直流电的比较: 输送方便、使用安全，价格便宜。
交流电的基本物理量 瞬时值与最大值
电动势、电流、电压每瞬时的值称为瞬时值.符号分别是: 电动势 “E”,电压 “U”,电流 “I”.
瞬时值中最大值,叫做交流电动最大值.也叫振幅.符号分别是: Em, Im, Um.
周期、频率和角频率
周期: 交流电每交变一次(或一周)所需时间.用符号 “T”表示;单位为 “秒”,用字母 “s”表示; T = 0.02s
I 0 t T = 0.02s(China 中国)
频率: 交流电每秒交变的次数或周期叫做频率.用符号 “f”表示,单位是Hz.
50Hz(China 中国)
角频率: 单位时间内的变化角度，用 “rad/s”(每秒的角度)表示，单位为 ”ω”.
转速相同，电动势相同；
线圈形状、匝数均相同，电动势的最大值（有效值）相等；
三个电动势之间互存相位差;eA、eB、eC为三相对称电动势.计算公式为:
eA = EmSinnt
eB = EmSin(wt-1200) eC = EmSin(wt-2400)
电源的连接(在实际连接中) 星形连接 ＂Ｙ＂ Ａ Ａ 相电压：每个线圈两端的电压．相电
压为220V
UA ０ 线电压：两条相线之间的电压．线电
压为380V
Ｂ 相电压与线电压的关系如下：
Ｃ UB Ｂ U线 = 3U相；Ｕ相 = 220V；
U线 = 380V
UC Ｃ 相电流：流过每一相线圈的电流．
用Ｉ相表示
（三相四线输出） 线电流：流过端成的电流．用Ｉ线表示．
相电流等于线电流．
三角形连接 ＂Δ＂
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电 工 培 训 教 材 A B Ｉ线 = 3I相；Ｕ线 = Ｕ相 C (三线三相输出) 示例：有一三相发电机，其每相电动势为127V，分别求出三相绕组作星形连接和三角形连接时的线电压和相电压 解：作星形连接时，UY相 = 127V, UY线 =
3UY相 = 127V x
3
作三角形连接时，U = 127V
三相电路的功率计算
单相有功功率：P = IU (纯电阻电路)
功率因数：衡量电器设备效率高低的一个系数．用Cos?表示. 对于纯电阻电路，Cos? = 1 对于非纯电阻电路，Cos? < 1
单相有功功率的计算公式为(将公式一般化) P = IUCos?
三相有功功率：不论 “Y”或＂Δ＂接法,总的功率等于各相功率之和
三相总功率计算公式为 P = IAUACos? + IBUBCos? + ICUCCos = 3
对于“Y”接法, 因U线 =
3U相 Ｉ线 =Ｉ相，则P =3 x Ｉ相 x
U线33x3 = 3Ｉ线Ｕ线Cos?
对于“Δ”接法，因因Ｉ线 = 3I Ｕ线 =Ｕ相，则P =3 x Ｕ线 x
I线33x3 = 3Ｉ线Ｕ线Cos?
示例一：某单相电焊机，用钳表测出电流为7.5A,用万能表测出电压为380V,设有功系数为0.5,求有功功率.
解：根据公式P = IUCos?，已知Ｉ= 7.5A，U = 380V, Cos?= 0.5 则 P = IUCos? = 7.5 x 380 x 0.5 = 1425W 示例二：某单相电焊机,额定耗电量为2.5KW,额定电压为380V, Cos?为0.6,求额定电流. 解：根据公式P = IUCos?，
则Ｉ=
2500380?0.6≈11.0A
3. 电磁和电流的磁效应;
磁的基本知识
任一磁铁均有两个磁极,即N极(北极)和S极(南极).同性磁极相斥,异性磁极相吸.
磁场: 受到磁性影响的区域,显示出穿越区域的电荷或置于该区域中的磁极会受到机械力的作用;也可称磁铁能吸铁的空间,称为磁场.
磁材料: 硬磁材料—永久磁铁;软磁材料—电机和电磁铁的铁芯. 电流的磁效应
定义: 载流导体周围存在着磁场,即电流产生磁场(电能生磁)称电流的磁效应.
磁效应的作用: 能够容易的控制磁场的产生和消失,电动机和测量磁电式仪表的工作原理就是磁效应的作用.
通电导线(或线圈)周围磁场(磁力线)的方向判别,可用右手定则来判断: 通电直导线磁场方向的判断方法: 用右手握住导线,大拇指指向电流方向,则其余四指所指的方向就是磁场的方向.
线圈磁场方向的判断方法: 将右手大拇指伸直,其余四指沿着电流方向围绕线圈,则大拇指所指的方向就是磁场方向.
通电导线在磁场中受力的方向,用电动机左手定则确定: 伸出左手使掌心迎着磁力线,即磁力线透直穿过掌心,伸直的四指与导线中的电流方向一致,则与四指成直角的大拇指所指方向就是导线受力的方向.
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二 常用电工仪表和测试的认识及应用
常用测量仪表的使用(万能表、钳形表、兆欧表)
万用表的使用
万用表的外形及结构：万用表由表头、测量线路、转换开关、面板及表壳组成.
万用表常用符号说明：
V：直流电压(DCV) Ω：电阻,欧姆 V：交流电压(ACV) K：1000 ?、?：直流电流 ∞：无穷大
万用表的技术数据
各数据说明—A：1.5直流准确度;B：2.5交流准确度;C： 2KV表示2KV耐压试验;D：45-1000Hz交流频率的范围;E：直20000Ω/V – 交5000Ω/V表示灵敏度.
万用表的使用
使用前的准备工作：
检查表笔的安装,红笔装 ‘+’字孔,黑笔装 ‘-‘字孔;如果有较大的电流、电压的测量时接成孔,一般黑笔不动,红笔装入对角接线孔; 机械调零旋钮,测量前调零作用;
电调零,测电阻时调零用.如果不能调零,就表示万用表内电池即将耗尽,应将电池更换;
电阻的测量,选量程 X1、X10、X100、X1K、X10K、X100K; 短接两表笔调零;
把表笔接于两测电阻两端;
读数:电阻值二刻度数值 X 倍率; 测量电流、电压
根据被测对象,将转换开关旋至所需位置;
电压测量用并联接入方式,电流测量用串联接入方式; 测直流时红笔接 ‘+’,黑笔接 ‘-‘;
读数:实际数值二刻度数值 X
量程刻度数值最大值.例如量程为500V,刻
度数值为200V,则实际数值=200 X
500250.=400V 注意事项
万用表用完后应将转换开关打在交流电压档或将其打在标有 ‘OFF”的位置上,以免下次用时将表针打坏或将表烧坏.
万用表的电池应根据使用频率的多少及时检查,以免没电后电液流出出腐蚀电极或元件,导致万用表损坏.应将电池取出保管.
钳形表的使用
钳形表的构造：可看成电流互感器与电流表合二为一的仪表.
测量方法：选用适当的量程,把导线放入钳口,读出读数;当被测电流太小时,可把导线多绕钳口几圈进行测量;电流值必须用下式读出,即电流值=
读数圈数 注意事项
测量前不知道电流的大小,必须选用最大量程测试;
测量时只能放入一条导线时,不能多线同时测量;防止触电或短路事故.
兆欧表的使用
兆欧表应接电气设备的电压等级选用,不要使用测量范围过多地起出被测绝缘的数值,以保证读数准确.特别注意,不要用输出电压太高的兆欧表测低压电气设备,否则就有把设备绝缘击穿的危险.
兆欧表上有三个接线柱, ‘浅’接线柱 ‘L’在测量时与被测物和大地绝缘的导体部分相接; ‘地’接线柱与被测物外壳或其它部分相接;第三接线柱 ‘保护(G)’或者 ‘屏’,只有被测物表面漏电很严重的情况下使用.
在测量前就将被测物断电并放电,而兆欧表应作一次开路和短路的试验,旋到额定转速时,指针应指到∞,短接 ‘浅’路和 ‘接地’两极,指针应指到0.
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