电工培训基础知识ppt课件

第一章 电工基础知识2024/7/51第一章 电工基础知识2023/8/1311n一、交直流电路基本知识1、电路的概念：电流能通过的路径称为电路。2、电路的形式：a 进行能量的转换、传输和处理；b 进行信息处理3、电路的三种状态：通路、断路和短路4、按电路中流过的电流的种类，电路可分为直流电路和交流电路。2024/7/52一、交直流电路基本知识2023/8/1322二、电路的基本概念n1、电容，电阻和电感（1）电阻反映导体对电流起阻碍作用的物理量。符号：R 单位：欧姆()或千欧(K)公式：R=L/S导体的电阻除与上述物理量相关外还与温度有关。（2）电容用绝缘物隔开的两个导体的组合就构成一个电容。它具有存储电荷的性能。电容器存储电荷的能力用电容来表示。2024/7/53二、电路的基本概念1、电容，电阻和电感2023/8/1333公式1：C=Q/Un公式2：C=s/d 单位：法拉（F）1F=10-6F1pF=10-12F（3）电感导体中电流的变化，会在导体周围产生磁场，磁场的大小与流过导体的电流、导体的形状及周围的介质有关，我们把导体周围产生的磁场与导体中流过的电流之比叫电感。单位：H(亨利)2024/7/54公式1：C=Q/U公式2：C=s/d 单4单位换算：1mH=10-3H 1H=10-6H n2、电流金属到体内会有大量的自由电荷（自由电子），在电场力的作用下，自由电子会作有规则的运动，这就是电流。用电流强度来衡量。表示 字母 A。公式：I=Q/t电流的方向规定为正电荷的移动方向。2024/7/55单位换算：1mH=10-3H 5为了研究问题方便，我们常以一个方向为参考方向，此方向可任意选定。n比如：I参考方向2024/7/56为了研究问题方便，我们常以一个方向为参考方向，此方向可任意选63、电压、电位、电动势n（1）电压电荷在电场力的作用下移动时，电场力对电荷作了功。我们把电场力所作的功与移动电荷的数值之比称作电压。用符号U表示，单位为伏，V。（2）电位（用符号表示，单位为伏）在电场中指定某一点为参考点，电场中任意一点与它之间的电压，成为此点的电位。2024/7/573、电压、电位、电动势（1）电压2023/8/1377（3）电动势n电动势与电压的定义相仿，但二者有本质的区别。n电压是电场力做的功，电动势是非电场力做的功。n在电场力的作用下，正电荷由电位高的地方向低的地方移动；而在电动势的作用下相反。n电压的正方向是正极指向负极，高电位指向低电位；电压存在于电源外部，而电动势存在于电源内部。2024/7/58（3）电动势电动势与电压的定义相仿，但二者有本质的区别。28二、电路的基本定律n1、欧姆定律（1）部分电路的欧姆定律 U=IR（2）全电路的欧姆定律 =I*(R+r)RrIU2024/7/59二、电路的基本定律1、欧姆定律RrIU2023/8/13992、基尔霍夫定律n基尔霍夫第一定律又称节点电流定律。内容：流入节点的电流之和恒等于流出节点的电流之和。I1I3I2I4I4+I3=I1+I22024/7/5102、基尔霍夫定律基尔霍夫第一定律I1I3I2I4I4+I3=10基尔霍夫第二定律，又称回路电压定律。其内容是：在任一闭合回路中，沿一定方向绕行一周，电动势的代数和恒等于电阻上电压降的代数和。即：E=IR注意:在列回路电压方程时，必须考虑电压的正负，确定步骤如下：1）假定各支路电流的方向。2）假定回路绕行方向。3）凡流过电阻的电流参考方向与绕行方向一致，则电阻上的压降为正，否则为负。4）凡电动势方向与绕行方向一致该电动势取正，反之取负。2024/7/511基尔霍夫第二定律，又称回路电压定律。其内容是：在任一闭合回路11例题：n列出下图的回路方程为：E1-E2=I1R1-I2R2-I3R3+I4R4R1I1I4R4 I3R3R2I2E1E2n也可列回路方程如下：E2-E1+I1R1-I2R2-I3R3+I4R4=02024/7/512例题：列出下图的回路方程为：I4 I3E1123、电路的连接关系及计算n电阻的串、并联n电阻的混联n电表的改装RxIG=80微安RGI=250mA2024/7/5133、电路的连接关系及计算电阻的串、并联RxIG=80微安RG13电路中各点的电位分析计算n电路中电位的计算实际上是电位差的计算。4、交流电1）基本概念：大小及方向均随时间变化的电流（电压）称作交流电。交流电压、电流大多是按一定规律变化的，这种交流电我们叫它周期性交流电。应用最广的是正弦交流电。2024/7/514电路中各点的电位分析计算电路中电位的计算实际上是电位差的计算142）正弦交流电的三要素：n代表交流电瞬间大小与方向的数值叫瞬时值。表达式是：u=Umsin(wt+)i=Imsin(wt+)tu/iT2024/7/5152）正弦交流电的三要素：代表交流电瞬间大小与方向的数值叫瞬时15表达式 u=Umsin(wt+)的描述n上式中，u表示电压的瞬时值。n Um表示电压的最大值。n w 表示角频率。n 表示初相位。Um（Im）、w三个量表示正弦交流电的三要素。n我们把1秒钟内交流电 重复变化的次数称为频率，用字母f表示，单位赫兹（Hz）。nT=1/f w=2/T=2 f 2024/7/516表达式 u=Umsin(wt+)的描述上式中，16 对于直流电对于直流电f=0。nwt+称为相位。T=0时的相位叫初相位。n3）正弦交流电的几个参数的计算 有效值、平均值、最大值 有效值的定义：-a)有效值与最大值的关系：I=Im/1.414 U=Um/1.414 b)平均值不常用，其定义为：半个周期内交流电的平均值。经计算有：Ip=2Im/Up=2Um/2024/7/517 对于直流电f=0。wt+称为相位。T174）三相交流电的概述n三个频率相同，最大值相同，相位上依次差120的交流电，我们称之为三相交流电。n三相发电机可产生三相交流电。2024/7/5184）三相交流电的概述三个频率相同，最大值相同，相位上依次差118三、半导体管电路常识n1、半导体二极管、三极管型号，主要参数及特点1）型号含义2）半导体二极管的主要参数及特点A 最大正向电流B 反向击穿电压C 最高反向击穿电压D 反向电流E 正向压降2024/7/519三、半导体管电路常识1、半导体二极管、三极管型号，主要参数及19二极管的图形符号n半导体三极管的主要参数及特点图形符号：v负极正极NPN型PNP型2024/7/520二极管的图形符号半导体三极管的主要参数及特点v负极正极NPN20三极管的直流参数n共发射极放大倍数。n集电极-基极反向截止电流。n集电极-发射极反向截止电流。三极管的交流参数共发射极交流放大倍数。共基极交流放大倍数。2024/7/521三极管的直流参数共发射极放大倍数。2023/8/132121半导体三极管的主要特点：n三极管有三种工作状态：即放大状态、截止放大状态、截止状态、饱和状态。状态、饱和状态。n三极管的两大应用场合：放大电路和开关电路。n使三极管处于放大放大状态的原则原则是：发射结（e、b）之间加正向电压，集电结（c、b）之间加反向电压。2024/7/522半导体三极管的主要特点：三极管有三种工作状态：即放大状态、截22半导体管的整流电路n将交流电变为直流电的过程称为整流。实现整流过程的电路叫整流电路。整流电路的形式有：单相半波、单相桥式、三相半波和三相桥式。1）单相半波整流电路 Ud=0.45 Uv负极正极UduRd2024/7/523半导体管的整流电路将交流电变为直流电的过程称为整流。v负极正232)单相桥式 Ud=0.9 UuUdRdwtu2024/7/5242)单相桥式 Ud=0.9 UuUdRdwtu2023243)三相桥式UdRdUVw波形图略2024/7/5253)三相桥式UdRdU波形图略2023/8/132525习题n1、一个一个220伏，伏，800瓦的电炉，接入瓦的电炉，接入220伏伏的电源使用一小时，问的电源使用一小时，问（1）通过电炉丝的）通过电炉丝的电流是多少？电流是多少？（2）电炉丝的电阻值）电炉丝的电阻值是多少是多少？（3）电炉丝释放的热量）电炉丝释放的热量是多少？（是多少？（4）电炉消耗了多少电能？电炉消耗了多少电能？2024/7/526习题1、一个220伏，800瓦的电炉，接入220伏的电源使用262、n有电路如下：已知有电路如下：已知I I=1/2A，电源内阻为电源内阻为2欧，求电源电动势。欧，求电源电动势。5欧10欧8欧4欧4欧5欧5欧2欧I2024/7/5272、有电路如下：已知I=1/2A，电源内阻为2欧，求电源电动273、n如下图，已知如下图，已知R1=4欧，欧，R2=8欧，电压欧，电压U不不变，当变，当K断开时，安培表的读数为断开时，安培表的读数为2安，当安，当K闭合时，安培表的读数为闭合时，安培表的读数为3安，问安，问R3的阻值的阻值是多少？是多少？AR1R2R3UK2024/7/5283、如下图，已知R1=4欧，R2=8欧，电压U不变，当K断284、n如下图，如下图，C1=40微法，微法，C2=C3=20微微法，它们的耐压值均为法，它们的耐压值均为300伏，求等伏，求等效电容及最大安全电压。效电容及最大安全电压。UC1C2C32024/7/5294、如下图，C1=40微法，C2=C3=20微法，它们的耐压295、n如下图，已知如下图，已知U=10伏，计算电容器两端的电伏，计算电容器两端的电压是多少？极板上的电荷量是多少压是多少？极板上的电荷量是多少?UR1 40欧R2 60欧C 0.5微法2024/7/5305、如下图，已知U=10伏，计算电容器两端的电压是多少？极板306、n在电压是在电压是u=311sin(314t+u=311sin(314t+/6)V)V的电源上，接有一只的电源上，接有一只100100欧的电阻，求电阻电流的瞬时值表达式。欧的电阻，求电阻电流的瞬时值表达式。n7 7、若上述的电阻换成一个、若上述的电阻换成一个4 4毫亨的电感，结果会怎毫亨的电感，结果会怎样？（提示：样？（提示：X XL L=WL,=WL,纯电感电压超前电流纯电感电压超前电流9090）2024/7/5316、在电压是u=311sin(314t+/6)V的电源上318、n在电压是在电压是u=311sin(314t+u=311sin(314t+/4)V)V的电源上，接的电源上，接有一只电容器，其容量有一只电容器，其容量C=20C=20微法，求（微法，求（1 1）电）电容电流容电流Ic,(2)Ic,(2)电容器的无功功率电容器的无功功率Qc Qc。提示：Xc=1/wcIc=U/XcQc=U*U/Xc2024/7/5328、在电压是u=311sin(314t+/4)V的电源上329、n一对称三相感性负载，接于线电压为一对称三相感性负载，接于线电压为220(或或380)伏的伏的三相电源上，线电流为三相电源上，线电流为5A，负载的功率因数为，负载的功率因数为0.8，求，求有功功率有功功率,无功功率及视在功率。无功功率及视在功率。P=1.732U 线I线COS sin=?Q=1.732U 线I线Sin 2024/7/5339、一对称三相感性负载，接于线电压为220(或380)伏的三3310、n下面的电路中，如果交流电源电压的有效值下面的电路中，如果交流电源电压的有效值不变，仅仅是其频率降低，三个灯泡的明暗不变，仅仅是其频率降低，三个灯泡的明暗变化将是怎样的？变化将是怎样的？2024/7/53410、下面的电路中，如果交流电源电压的有效值不变，仅仅是其频3411、仪表改装仪表改装n某表头的量程某表头的量程I Ig=100微安，内阻微安，内阻Rg=1000欧，欧，如要改装成量程为如要改装成量程为3伏，伏，30伏，伏，300伏的多量伏的多量程电压表，计算下图中三个电阻的阻值。程电压表，计算下图中三个电阻的阻值。0IRgR1R3R2U1=3VU2=30VU3=300V2024/7/53511、仪表改装某表头的量程Ig=100微安，内阻Rg=10035解答：nR1=U1/Ig-Rg=3/(100*0.001)-1=29千欧nR2=（U2-U1)/Ig=(30-3)/(100*0.001)=270千欧nR3=（U3-U2)/Ig=(300-30)/(100*0.001)=2700千欧=2.7兆欧2024/7/536解答：R1=U1/Ig-Rg=3/(100*0.001)-13612、练习练习n某一表头的量程某一表头的量程I Ig=100微安，内阻微安，内阻Rg=1000欧，如要改装成量程为欧，如要改装成量程为1毫安，毫安，10毫安，毫安，100毫安的毫安表，计算三个毫安的毫安表，计算三个阻值。阻值。0IRg=1k欧R1R3R2100mA10mA1mA100微安I1I2I32024/7/53712、练习某一表头的量程Ig=100微安，内阻Rg=100037解答：nR总=Ig*Rg/（I3-Ig）=111.11欧nR1=Ig(R总+Rg)/I1=1.11欧nR2=Ig(R总+Rg)/I2 R1=10欧nR3=R总-R1-R2=100欧0IRg=1k欧R1R3R2100mA10mA1mA100微安I1I2I3I1=Ig+Ig(Rg+R2+R3)/R12024/7/538解答：R总=Ig*Rg/（I3-Ig）=111.11欧3813、一个一个R、L、C 串联电路接在串联电路接在u=311sin(314t+/4)的电源上，已知的电源上，已知R=12欧，欧，L=51 毫亨，毫亨，C=455微法，微法，求：求：（1）电路电流）电路电流 i X XL L=WL XC=-1/(jWC)=WL XC=-1/(jWC)W=314 rad/s W=314 rad/s（2）电压）电压UR、UL、UC（3）电路的有功功率、无功功率及视在功率。）电路的有功功率、无功功率及视在功率。UICILR L C2024/7/53913、一个R、L、C 串联电路接在u=311sin(314t3914、电机的励磁绕组与一量程为电机的励磁绕组与一量程为300伏的伏特计伏的伏特计并联，流过线圈的电流为并联，流过线圈的电流为1安，伏特表的内阻为安，伏特表的内阻为100欧欧/伏，如断开开关伏，如断开开关K，伏特表会怎样？伏特表会怎样？n开关断开瞬间，开关断开瞬间，I IL L(0(0-)=1A，由由换路定律换路定律，n开关断开后的瞬间，电流开关断开后的瞬间，电流I IL L(0(0+)=I IL L(0(0-)=1A，此电流流经伏特表形成回路，伏特表的端压此电流流经伏特表形成回路，伏特表的端压为为UV=-I IL L(0(0+)R)RV=-1*300*100=-30000V=-1*300*100=-30000VV200VKLRV200VKi(0+)R2024/7/54014、电机的励磁绕组与一量程为300伏的伏特计并联，流过线圈4015、基尔霍夫定律练习基尔霍夫定律练习下图有几个下图有几个节点、回路、支路节点、回路、支路?E2E1E3R1R2R32024/7/54115、基尔霍夫定律练习下图有几个节点、回路、支路?E2E141列出KVL、KCL方程（回路电流法）n步骤：步骤：n1、假设电流、回路方向假设电流、回路方向n2、列方程、列方程(1)(R1+R3)I I11+I I22 R3=E1+E3(2)(R2+R3)I I22+I I11 R3=E3-E2E2E1E3R1R2R3I1I2I3I11I222024/7/542列出KVL、KCL方程（回路电流法）步骤：E2E1E3R142支路电流法支路电流法nI I1 1=I=I2 2+I+I3 3nR R1 1I I1 1+R R3 3I I3 3-E E3 3-E1=0-E1=0n-R-R2 2I I2 2+R R3 3I I3 3-E E3 3+E2=0+E2=0E2E1E3R1R2R3I1I2I3I22I112024/7/543支路电流法I1=I2+I3E2E1E3R1R2R3I1I24316、练习练习要求列出方程并算出要求列出方程并算出A、B两点之间的电压值。两点之间的电压值。R1R2R3R4R5E1E2AB2024/7/54416、练习要求列出方程并算出A、B两点之间的电压值。R144四、专题专题 :三个三角形三个三角形UULCURZRXLCSQP电压三角形功率三角形阻抗三角形2024/7/545四、专题 :三个三角形UULCURZRXLCSQP45练习题n有一个有一个R-L串联电路，已知串联电路，已知R=3欧，欧，XL=4欧，电阻的端压为欧，电阻的端压为10伏，求伏，求(1)电路的总电路的总阻抗。（阻抗。（2）功率因数。）功率因数。（3）R-L电路电路两端的电压值。（两端的电压值。（4）视在功率）视在功率S。2024/7/546练习题有一个R-L串联电路，已知R=3欧，XL=4欧，电阻的46第二章 电工专业知识n一、电工识图1、电气图的分类及制图的一般规则（1）系统图及框图（2）电路图（3）接线图和接线表2、常用的电器图形符号 参阅 GB47283、电路图接线图的表达方式（1）电路图的表达方式2024/7/547第二章 电工专业知识一、电工识图2023/8/134747（2）接线图的表达方式n几个例子：2024/7/548（2）接线图的表达方式几个例子：2023/8/1348482024/7/5492023/8/134949二、电工材料基本知识 n常见的电工材料有导电材料、绝缘材料、磁性材料以及各种线、管等。1、常用的电工材料（1）导电材料主要有铜、铝、铁等。（2）绝缘材料又称电介质,这类材料有极高的电阻率，在电压的作用下，几乎无电流通过。2024/7/550二、电工材料基本知识 常见的电工材料有导电材料、绝缘材料、磁50常见的有3大类：n（1）气体绝缘材料n（2）液体绝缘材料n（3）固体绝缘材料n绝缘材料的型号规格一般由4位数字组成，第1、2位表示材料的大小号，第3、4位表示材料的耐热等级。按最高允许工作温度分为7个等级。代号123456耐热等级YAEBFHC极限工作温度（摄氏度）901051201301551801802024/7/551常见的有3大类：（1）气体绝缘材料代号123456耐热等级51（3）磁性材料这类材料的特点是具有高的导磁系数。一般用于制造电气设备的铁心。常见的有硅钢、铁氧体、坡莫合金、铸铁等。磁性材料是磁的良导体，用于构成磁的通路。（4）电碳材料是一种特殊的导电材料。用于制造电机的电刷，连接旋转的转子与外部电源。特点是具有良好的导电性和电接触性能。一般以石墨为主制成。2024/7/552（3）磁性材料这类材料的特点是具有高的导磁系数。一般用于制522、铜、铝导线的特点及使用n导线是传输电能、传递信息的电工线材。（1）一般由线芯、绝缘层、保护层三部分组成。（2）电工用的导线分成两大类：电磁线和电力线。电磁线用于制作各种线圈，如漆包线，丝包线等。（3）电力线用于做各种电路连接。分为绝缘线和裸导线两大类。（4）电缆：指在一个绝缘护套内按一定的形状有单根、多根互相绝缘的导线。2024/7/5532、铜、铝导线的特点及使用导线是传输电能、传递信息的电工线53三、电工测量仪表的基本知识n按用途电工测量仪表可分为：电流表、电压表、钳形表、兆欧表、万用表、电能便哦等等。n按工作原理分有:磁电系、电动系、电磁系和感应系等。n按使用方式分有：安装式和便携式。n常用安装式仪表的的型号规定如下：n其中：1-仪表形状的第一位代号n2-仪表形状的第二位代号n3-系列号n4-设计代号n5-用途号123452024/7/554三、电工测量仪表的基本知识按用途电工测量仪表可分为：电流表、54四、变压器、异步电动机的基础知识n异步电动机和变压器是工业应用的主要电气设备。电动机装机总容量大约占工业用电量的40%左右，变压器更是电力输送必不可少的设备，其装机总容量数倍于工业用电总量。n1、变压器的种类与用途（1）电力变压器供输配电系统中升压或降压用。（2）特殊用途变压器如电弧炉变压器、电焊变压器及整流变压器。（3）仪用互感器供测量和继电保护用（4）试验变压器2024/7/555四、变压器、异步电动机的基础知识异步电动机和变压器是工业应用55（5）控制变压器：用于自动控制系统中的小功率变压器2、变压器的结构与工作原理（1）变压器的结构变压器一般由下列主要部分组成：铁芯、线圈、绕组、油箱及附件。铁芯和绕组构成变压器的主体。（2）变压器的工作原理a:空载运行，指的是变压器接交流电源，次级开路的运行方式。2024/7/556（5）控制变压器：用于自动控制系统中的小功率变压器2、变压器56b:感应电动势 E=4.44fNm(v)其中：f指的是电源的频率 N指的是绕组的匝数 m指的是主磁通（相对于漏磁通）n由于初次级绕组频率一致，主磁通相同，故而初次级绕组产生的感应电动势分别为：n E1=4.44fN1m(v)E20=4.44fN2m(v)n所以，如忽略初次级绕组的损耗，E1=U1 E20=U02。2024/7/557b:感应电动势 E=4.44f57 两式相比得：U1/U02=N1/N23、电流电压互感器的特点：由于电力系统是高电压、大电流，普通的电压表和电流表无法测量。人们利用变压器原理把大电压大电流变成为小电压和小电流，以利于测量，这种供测量用的变压器就是互感器。分为电压互感器和电流互感器。2024/7/558 两式相比得：U1/U02=N1/N23、电流电压58（1）电压互感器的特点1）初级绕组线圈的匝数多，线径小，次级线圈的匝数少，相当于降压变压器，次级电压均为100伏。2）为减少测量误差其铁芯采用硅钢片叠装而成，工作时空载电流小。3）使用时次级绕组不许短路，否则在次级线圈中会产生很大的电流，烧坏仪表。4）互感器的铁芯与次级的一端应牢固接地，防止一、二次线圈绝缘损坏时，二次测出现高压。2024/7/559（1）电压互感器的特点1）初级绕组线圈的匝数多，线径小，59（2）电流互感器的特点1）初级绕组线圈的匝数少，线径大，次级线圈的匝数多，次级额定电流一般为5安。2）为使测量准确，电流互感器的铁芯用硅钢片制成。3）使用时次级绕组不许开路，否则铁芯会过热，且次级会产生高压。4）互感器的铁芯与次级的一端应牢固接地，防止一、二次线圈绝缘损坏时，二次测出现高压。2024/7/560（2）电流互感器的特点1）初级绕组线圈的匝数少，线径大，604、异步电动机n电动机有交直流之分，异步电动机属于交流电机的一种，另一种交流电机是同步电机。n1、异步电动机的分类及用途异步电机可分为感应式和换向器式两种。感应式异步电机的特点及用途。2、异步电动机的结构及工作原理1）结构上分为定子和转子两部分。定子包括机座、定子铁芯和定子绕组。2024/7/5614、异步电动机电动机有交直流之分，异步电动机属于交流电机的一61转子由转子铁芯和转子绕组组成，转子绕组又分为笼型式和绕线式两种。n2、异步电动机的工作原理n旋转磁场的建立。n“异步”的由来。n转子速度与同步转速之差（n1-n）称为转差速度，转差速度与同步转速之比(n1-n)/n 称为转差率（s）。nn1-同步转速 n-电机转速2024/7/562转子由转子铁芯和转子绕组组成，转子绕组又分为笼型式和绕线式两623、异步电动机的额定参数（1）型号（2）额定功率表示电机额定工作状态下运行时，轴上允许输出的机械功率。Y 180 M 2-4异步电动机机座中心高磁极数铁心长度号中号机座2024/7/5633、异步电动机的额定参数（1）型号（2）额定功率Y 63（4）接法指电动机定子绕组的连接方式，有星型和三角形两种。4、异步电动机的保护5、异步电动机的起制动控制（3）额定电压指定子绕组规定使用的线电压。额定电压等级有220伏、380伏、3000伏和6000伏。2024/7/564（4）接法指电动机定子绕组的连接方式，有星型和三角形两种。64