电工培训基础知识解析课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,可编辑,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,可编辑,*,2024/9/1,1,第一章 电工基础知识,2023/9/71第一章 电工基础知识,2024/9/1,2,一、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。,2023/9/72一、交直流电路基本知识,2024/9/1,3,二、电路的基本概念,1、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。,2023/9/73二、电路的基本概念1、电容，电阻和电感,2024/9/1,4,公式1：,C=Q/U,公式2：,C=,s,/d,单位：法拉（,F）,1,F=10,-6,F,1pF= 10,-12,F,（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),2023/9/74公式1：C=Q/U公式2：C=s/d,2024/9/1,5,单位换算： 1,mH=,10,-3,H,1,H=10,-6,H,2 、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。,2023/9/75单位换算： 1mH= 10-3H,2024/9/1,6,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。,比如：,I,参考方向,2023/9/76为了研究问题方便，我们常以一个方向为参考方,2024/9/1,7,3 、电压、电位、电动势,（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。,2023/9/773 、电压、电位、电动势（1）电压,2024/9/1,8,（,3,）,电动势,电动势与电压的定义相仿，但二者有本质的区别。,电压是电场力做的功，电动势是非电场力做的功。,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。,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。,2023/9/78（3）电动势电动势与电压的定义相仿，但二,2024/9/1,9,二、电路的基本定律,1、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),R,r,I,U,2023/9/79二、电路的基本定律1、欧姆定律RrIU,2024/9/1,10,2、基尔霍夫定律,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。,I,1,I,3,I,2,I,4,I,4,+I,3,= I,1,+ I,2,2023/9/7102、基尔霍夫定律基尔霍夫第一定律I1I3,2024/9/1,11,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。,2023/9/711基尔霍夫第二定律，又称回路电压定律。其内,2024/9/1,12,例题：,列出下图的回路方程为：,E,1,-E,2,=I,1,R,1,-I,2,R,2,-I,3,R,3,+I,4,R,4,R1,I1,I4,R4,I3,R3,R2,I2,E1,E2,也可列回路方程如下：,E,2,-E,1,+,I,1,R,1,-I,2,R,2,-I,3,R,3,+I,4,R,4,=0,2023/9/712例题：列出下图的回路方程为：I4,2024/9/1,13,3、电路的连接关系及计算,电阻的串、并联,电阻的混联,电表的改装,Rx,I,G=80,微安,R,G,I=250mA,2023/9/7133、电路的连接关系及计算电阻的串、并联R,2024/9/1,14,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。,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。,2023/9/714电路中各点的电位分析计算电路中电位的计算,2024/9/1,15,2）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值。,表达式是：,u=U,m,sin(wt+,),i=I,m,sin(wt+,),t,u/i,T,2023/9/7152）正弦交流电的三要素：代表交流电瞬间大,2024/9/1,16,表达式,u=Umsin(wt+,),的描述,上式中，,u,表示电压的瞬时值。,Um,表示电压的最大值。,w,表示角频率。,表示初相位。,Um（Im）、, 、,w,三个量表示正弦交流电的三要素。,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 ）。,T=1/f w=2,/T=2,f,2023/9/716表达式 u=Umsin(wt+ ),2024/9/1,17,对于直流电,f =0。,wt+,称为相位。,T=0,时的相位叫初相位。,3）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/,2023/9/717 对于直流电f =0。,2024/9/1,18,4）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120,的交流电，我们称之为三相交流电。,三相发电机可产生三相交流电。,2023/9/7184）三相交流电的概述三个频率相同，最大值,2024/9/1,19,三、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,2023/9/719三、半导体管电路常识1、半导体二极管、三,2024/9/1,20,二极管的图形符号,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,2023/9/720二极管的图形符号半导体三极管的主要参数及,2024/9/1,21,三极管的直流参数,共发射极放大倍数,。,集电极-基极反向截止电流。,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。,2023/9/721三极管的直流参数共发射极放大倍数。,2024/9/1,22,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、截止状态、饱和状态。,三极管的两大应用场合：放大电路和开关电路。,使三极管处于,放大,状态的,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。,2023/9/722半导体三极管的主要特点：三极管有三种工作,2024/9/1,23,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。,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,U,d=0.45,U,v,负极,正极,U,d,u,R,d,2023/9/723半导体管的整流电路将交流电变为直流电的过,2024/9/1,24,2),单相桥式,Ud=0.9 U,u,U,d,R,d,wt,u,2023/9/7242)单相桥式 Ud=0.9 UuU,2024/9/1,25,3),三相桥式,U,d,R,d,U,V,w,波形图略,2023/9/7253)三相桥式UdRdU波形图略,2024/9/1,26,习题,1、,一个220伏，800瓦的电炉，接入220伏的电源使用一小时，问,（1）通过电炉丝的电流是多少？,（2）电炉丝的电阻值,是多少？,（3）电炉丝释放的热量,是多少？（4）电炉消耗了多少电能？,2023/9/726习题1、一个220伏，800瓦的电炉，接,2024/9/1,27,2、,有电路如下：已知,I=1/2A，,电源内阻为2欧，求电源电动势。,5欧,10欧,8欧,4欧,4欧,5欧,5欧,2欧,I,2023/9/7272、有电路如下：已知I=1/2A，电源内,2024/9/1,28,3、,如下图，已知,R1=4,欧，,R2=8,欧，电压,U,不变，当,K,断开时，安培表的读数为2安，当,K,闭合时，安培表的读数为3安，问,R3,的阻值是多少？,A,R1,R2,R3,U,K,2023/9/7283、如下图，已知R1=4欧， R2=8欧,2024/9/1,29,4、,如下图，,C1=40,微法，,C2=C3=20,微法，它们的耐压值均为300伏，求等效电容及最大安全电压。,U,C1,C2,C3,2023/9/7294、如下图，C1=40微法，C2=C3=,2024/9/1,30,5、,如下图，已知,U=10,伏，计算电容器两端的电压是多少？极板上的电荷量是多少?,U,R1 40,欧,R2 60,欧,C,0.5,微法,2023/9/7305、如下图，已知U=10伏，计算电容器两,2024/9/1,31,6、,在电压是,u=311sin(314t+,/6,)V,的电源上，接有一只100欧的电阻，求电阻电流的瞬时值表达式。,7、若上述的电阻换成一个4毫亨的电感，结果会怎样？（提示：,X,L,=WL,纯电感电压超前电流90,）,2023/9/7316、在电压是u=311sin(314t+,2024/9/1,32,8、,在电压是,u=311sin(314t+,/4,)V,的电源上，接有一只电容器，其容量,C=20,微法，求（1）电容电流,Ic,(2),电容器的无功功率,Qc 。,提示：,Xc=1/wc,Ic=U/Xc,Qc=U*U/Xc,2023/9/7328、在电压是u=311sin(314t+,THANK YOU,SUCCESS,2024/9/1,33,可编辑,THANK YOUSUCCESS2023/9/733,2024/9/1,34,9、,一对称三相感性负载，接于线电压为220,(,或,380),伏的三相电源上，线电流为5,A,，负载的功率因数为0.8，求有功功率,无功功率及视在功率。,P=1.732U,线,I,线,COS,sin=?,Q=,1.732U,线,I,线,Sin,2023/9/7349、一对称三相感性负载，接于线电压为22,2024/9/1,35,10、,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，三个灯泡的明暗变化将是怎样的？,2023/9/73510、下面的电路中，如果交流电源电压的有,2024/9/1,36,11、,仪表改装,某表头的量程,I,g,=100,微安，内阻,R,g,=1000,欧，如要改装成量程为3伏，30伏，300伏的多量程电压表，计算下图中三个电阻的阻值。,0,I,Rg,R1,R3,R2,U1=3V,U2=30V,U3=300V,2023/9/73611、仪表改装某表头的量程Ig=100微,2024/9/1,37,解答：,R1=U1/Ig-Rg=3/(100*0.001)-1=29,千欧,R2= （U2-U1) /Ig=(30-3)/(100*0.001) =270,千欧,R3=（U3-U2) /Ig=(300-30)/(100*0.001) =2700,千欧=2.7兆欧,2023/9/737解答：R1=U1/Ig-Rg=3/(10,2024/9/1,38,12、,练习,某一表头的量程,I,g,=100,微安，内阻,Rg=1000,欧，如要改装成量程为1毫安，10毫安，100毫安的毫安表，计算三个阻值。,0,I,Rg=1k,欧,R1,R3,R2,100mA,10mA,1mA,100微安,I,1,I,2,I,3,2023/9/73812、练习某一表头的量程Ig=100微安,2024/9/1,39,解答：,R,总=,Ig*Rg/（I,3,-,I,g,）=111.11,欧,R1= Ig(R,总+,Rg) /I,1,=1.11,欧,R2= Ig(R,总+,Rg) /I,2,R1=10,欧,R3= R,总-,R1-R2=100,欧,0,I,Rg=1k,欧,R1,R3,R2,100mA,10mA,1mA,100微安,I,1,I,2,I,3,I,1,=Ig +,I,g,(Rg+R2+R3)/R1,2023/9/739解答：R总=Ig*Rg/（I3 - Ig,2024/9/1,40,13、,一个,R、L、C,串联电路接在,u=311sin(314t+,/4,),的电源上，已知,R=12,欧，,L=51,毫亨，,C=455,微法，求：,（1）电路电流,i,X,L,= WL XC=-1/(jWC),W=314 rad/s,（2）电压,U,R,、 U,L,、 U,C,（3）电路的有功功率、无功功率及视在功率。,U,I,C,I,L,R L,C,2023/9/74013、一个R、L、C 串联电路接在u=3,2024/9/1,41,14、,电机的励磁绕组与一量程为300伏的伏特计并联，流过线圈的电流为1安，伏特表的内阻为100欧/伏，如断开开关,K，,伏特表会怎样？,开关断开瞬间，,I,L,(0,-,) =1A，,由,换路定律,，,开关断开后的瞬间，电流,I,L,(0,+,) = I,L,(0,-,) =1A，,此电流流经伏特表形成回路，伏特表的端压为,U,V,=-,I,L,(0,+,)R,V,=-1*300*100=-30000V,V,200,V,K,L,R,V,200,V,K,i(0+),R,2023/9/74114、电机的励磁绕组与一量程为300伏的,2024/9/1,42,15、,基尔霍夫定律练习下图有几个,节点、回路、支路?,E2,E1,E3,R1,R2,R3,2023/9/74215、基尔霍夫定律练习下图有几个节点、,2024/9/1,43,列出,KVL、KCL,方程 （回路电流法）,步骤：,1、,假设电流、回路方向,2、列方程,(1)(,R1+R3,),I,11,+,I,22,R3,=,E1+ E3,(2)(,R2+R3,),I,22,+,I,11,R3,=,E3- E2,E2,E1,E3,R1,R2,R3,I,1,I,2,I,3,I,11,I,22,2023/9/743列出KVL、KCL方程 （回路电流法）步,2024/9/1,44,支路电流法,I,1,=I,2,+I,3,R,1,I,1,+,R,3,I,3,-,E,3,-E1=0,-R,2,I,2,+,R,3,I,3,-,E,3,+E2=0,E2,E1,E3,R1,R2,R3,I,1,I,2,I,3,I,22,I,11,2023/9/744支路电流法I1 =I2+I3E2E1E3,2024/9/1,45,16、,练习要求列出方程并算出,A、B,两点之间的电压值。,R1,R2,R3,R4,R5,E1,E2,A,B,2023/9/74516、练习要求列出方程并算出A、B两,2024/9/1,46,四、,专题 : 三个三角形,U,U,LC,U,R,Z,R,X,LC,S,Q,P,电压三角形,功率三角形,阻抗三角形,2023/9/746四、专题 : 三个三角形UULC,2024/9/1,47,练习题,有一个,R-L,串联电路，已知,R=3,欧，,X,L,=4,欧，电阻的端压为10伏，求(1)电路的总阻抗。（2）功率因数。,（3）,R-L,电路两端的电压值。（4）视在功率,S。,2023/9/747练习题有一个R-L串联电路，已知R=3欧,2024/9/1,48,第二章 电工专业知识,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,GB4728,3、 电路图接线图的表达方式,（1）电路图的表达方式,2023/9/748第二章 电工专业知识一、电工识图,2024/9/1,49,（2）接线图的表达方式,几个例子：,2023/9/749（2）接线图的表达方式几个例子：,2024/9/1,50,2023/9/750,2024/9/1,51,二、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。,2023/9/751二、电工材料基本知识 常见的电工材料有导,2024/9/1,52,常见的有3大类：,（1）气体绝缘材料,（2）液体绝缘材料,（3）固体绝缘材料,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,1,2,3,4,5,6,耐热等级,Y,A,E,B,F,H,C,极限工作温度（摄氏度）,90,105,120,130,155,180,180,2023/9/752常见的有3大类：（1）气体绝缘材料代号,2024/9/1,53,（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。,2023/9/753（3）磁性材料这类材料的特点是具有高的,2024/9/1,54,2 、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。,2023/9/7542 、铜、铝导线的特点及使用导线是传输电,2024/9/1,55,三、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、电压表、钳形表、兆欧表、万用表、电能便哦等等。,按工作原理分有:磁电系、电动系、电磁系和感应系等。,按使用方式分有：安装式和便携式。,常用安装式仪表的的型号规定如下：,其中：1-仪表形状的第一位代号,2-仪表形状的第二位代号,3-系列号,4-设计代号,5-用途号,1,2,3,4,5,2023/9/755三、电工测量仪表的基本知识按用途电工测量,2024/9/1,56,四、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。,1、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,2023/9/756四、变压器、异步电动机的基础知识异步电动,2024/9/1,57,（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。,2023/9/757（5）控制变压器：用于自动控制系统中的小,2024/9/1,58,b:,感应电动势,E=4.44fN,m,(,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）,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：,E,1,=4.44fN,1,m,(,v) E,20,=4.44fN,2,m,(,v),所以，如忽略初次级绕组的损耗，,E,1,=U,1,E,20,=,U,02,。,2023/9/758b:感应电动势,2024/9/1,59,两式相比得：,U,1,/U,02,=N,1,/N,2,3、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。,2023/9/759 两式相比得：U1/U02=N,2024/9/1,60,（ 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。,2023/9/760（ 1 ）电压互感器的特点1）初级绕组线,2024/9/1,61,（ 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。,2023/9/761（ 2 ）电流互感器的特点1）初级绕组线,2024/9/1,62,4、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种，另一种交流电机是同步电机。,1、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。,2023/9/7624、异步电动机电动机有交直流之分，异步电,2024/9/1,63,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。,2、,异步电动机的工作原理,旋转磁场的建立。,“异步”的由来。,转子速度与同步转速之差（,n,1,-n,）,称为转差速度，转差速度与同步转速之比(,n,1,-n,),/n,称为转差率（,s）。,n,1,-,同步转速,n-,电机转速,2023/9/763转子由转子铁芯和转子绕组组成，转子绕组又,2024/9/1,64,3、,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,2023/9/7643、异步电动机的额定参数（1）型号,2024/9/1,65,（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。,2023/9/765（4）接法指电动机定子绕组的连接方式，,THANK YOU,SUCCESS,2024/9/1,66,可编辑,THANK YOUSUCCESS2023/9/766,