高压电工作业教案

HNEC用心做事追求卓越电工作业安全技术培训（高压部分）教案2013年11月25日教案（首页）科：培训科课程名称电工作业安全技术学 时 分 酉己总学时:178讲授：90课程类别必修课（V）选修课（）公选课（）实验:88授课专业电工作业安全技术授课班级（2013）培训第七期课堂讨论：任课教师职称工程师习题课：选用教材电工作业安全技术（培训教材）机动：教学 目的 要求1、学习电工基础及相关理论知识2、认识触电的危害与防治技术，熟 练掌握触电救护方法或电气安全工作要求与措施、电气安全用具和安全 标示；掌握电气的防火、防爆、防雷和防静电知识。 3、学习高压配电装 置、电力变压器和互感器等知识，熟练掌握安全操作技术。4、掌握手持式电动工具及移动式电气设备的正确使用方法及安全技术措施。教学 重点 难点重点：电气安全作业知识难点：电工基础知识及相关电路工作原理经委 书目全国特种作业人员安全技术培训考核统编教材一一电工作业学校 审阅 意见负责人：年月日教案（内页）课程名称电工作业安全技术教学目的1、学习电工基础及相关理论知识 2、认识触电的危害与防治 技术，熟练掌握触电救护方法或电气安全工作要求与措施、电气安全用具和安全标示；掌握电气的防火、防爆、防雷和防静 电知识。3、学习高压配电装置、电力变压器和互感器等知识， 熟练掌握安全操作技术。4、掌握手持式电动工具及移动式电 气设备的正确使用方法及安全技术措施。重点与难点教学重点电气安全作业知识；高压电气设备的正确操作技 术；手持式电动工具及移动式电气设备的正确使 用方法及安全技术措施。教学难点电工基础知识及相关电路工作原理教学方法讲解法、图例法教学手段多媒体、讲述教学过程 时间分配教学内容学时数第T绪论12第二节电工基础知识12第二节电力系统基础知识6 1第四节电力变压器8 1第五节高压电器及成套配电装置8第六节局压电力线路8第七节过电压及其保护81第八节继电保护与二次系统4第九节变配电所电气运行操作及事故处理8第二常用电工测量仪表8 1第电气安全技术4第十二节触电事故与急救4合计90教学过程设计1、组织教学2、导入3、讲授新课4、练习5、小结6、作业实验实操演练思考题及作业题本章练习题讲解教后感教案（附页）教学内容教法提示 及备注第一章绪论1、电气安全的重要性从实际发生的事故中可以看到,70姒上的事故都与人为过失有关,有 的是不懂电气安全知识或不掌握安全操作技能，有的是忽视安全、麻痹大 意或冒险蛮干、违章作业。因此必须高度重视电气安全问题，采取各种有 效的技术措施，防止电气事故，保障安全用电。2、电工作业人员的安全职责作为一名合格的电工，应履行好以下职责：（1）认真贯彻执行有关安全用电规范、标准、规程及制度，严格按照 操作规程进行作业。（2）负责日常现场临时用电安全检查、 巡视和检测，发现异常情况采 取有效措施，防止发生事故。（3）负责日常电气设备、设施的维护和保养。（4）负责对现场用电人员进行安全用电操作安全技术交底，做好用电人员在特殊场所作业的监护。（5）积极宣传电气安全知识，维护安全生产秩序，有权制止任何违章 指挥或违章作业行为。3、电工作业的安全技术培训、考核要求特种作业是指容易发生人员伤亡事故，对操作者本人、他人及周围设 施的安全可能造成重大危害的作业。中华人民共和国安全生产法第20条规定：生产经营单位的特种作 业人员必须按照国家有关规定经专门的安全作业培训取得相应资格，方可 上岗作业。中华人民共和国安全生产法第94条规定：特种作业人员未按照规 定经专门的安全作业培训并取得相应资格，上岗作业的，责令生产经营单 位限期改正，可以处5万元以下罚款；逾期未改正的，责令停产停业整顿 并处5万元以上10万元以下的罚款，对其直接负责的主管人员和其他直接 责任人员处1万元以上2万元以下的罚款。企事业单位使用无特种作业操作证人员从事特种作业的，发生重大伤 亡事故或者造成其他严重后果，按中华人民共和国刑法134条规定，处3年以下有期徒刑或者拘役；情节特别恶劣的，处 3年以上7年以下有 期徒刑。电工作业是指对电气设备进行运行、维护、安装、检修、改造、施工、 调试等作业（不含电力系统进网作业），分为低压电工、高压电工、防爆 电气作业。特种作业人员应当符合下列条件：（一）年满18周岁，且不超过国家 法定退休年龄；（二）经社区或县级以上医疗机构体检健康合格，并无妨 碍从事相应特种作业的器质性心脏病、癫痫病、美尼尔氏症、眩晕症、瘠 病、震颤麻痹症、精神病、痴呆症以及其他疾病和生理缺陷；（三）具有 初中及以上文化程度；（四）具备必要的安全技术知识与技能；（五）相 应特种作业规定的其他条件。危险化学品特种作业人员除符合前款 （一）、 （二四）、（五）规定的条件外，应当具备高中或相当于高中及以上文化 程度。特种作业操作证全国通用，每 3年复审一次。特种作业人员在特种作 业操作证有效期内，连续从事本工种10年以上，严格遵守有关安全生产法作证的复审时间可延长至每 6年一次。高压电工作业是指对1KV及以上的高压电气设备进行运行、维护、安 装、检修、改造、施工、调试、试验及绝缘工 （器）具进行试验的作业。习题：安全生产管理人员安全资格培训时间不得少于（48）学时，每年再培 训的时间（16）学时。第二章电工基础知识第一节直流电路一、电路的基本概念（一）电路和电路图电路是为了某种需要，将电气设备和电子元器件按照一定方式连接起 来的电流通路。直流电通过的电路称为 直流电路。电路图是为了研究和工程的实际需要，用国际标准化符号绘制的、表 示电路设备装置组成和连接关系的简图。电路一般都是由电源、负载、控制设备和连接导线四个基本部分组成。（1）电源。是把非电能转换成电能，并向外提供电能的装置。如发动 机（磁能转换成电能）、蓄电池（化学能转换成电能）等。（2）负载。通常也称用电器，它们是将电能转变成其他形式能的元器 件或设备，如电动机、电灯等。（3）控制设备。是改变电路状态或保护电路不受损坏的装置。 如开关、 熔断器等。（4）导线。担负传输或分配电能的任务。电路通常有通路、开路和短路三种状态。通路也称闭合电路，简称闭 路；只有在通路的情况下，电路才有正常的工作电流。开路是指电路中某 处断开、不形成通路的电路；开路也称断路，此时电路中无电流。短路是 指电流不通过负载直接导通；发生短路时，往往因电流过大引起机器损坏 或火灾，因此一般禁止短路。（二）电路的基本物理量1、电荷、电场和电场强度带电的基本粒子称为电荷。失去电子带正电的粒子叫正电荷，失去电 子带负电的粒子负电荷。电荷的多少用电量或电荷量来表示，电量的符号是Q,单位是C库伦）。电场是电荷及变化磁场周围空间里存在的一种特殊物质。电场对放入 其中的电荷有作用力，这种力称为电场力；当电荷在电场中移动时，电场 力对电荷做功。说明电场具有通常物质所具有的力和能量等特征。电场的强弱用电场强度表示，符号是 E,单位是V/m （米/伏）。2、电流和电流密度电流是电路中既有大小又有方向的物理量。电荷在导体中的定向移动 形成电流。电流方向规定为正电荷移动的方向，与电子移动的方向相反。产生电流的条件：内因是必须的导体；外因是导体两端必须有电压。电流的分类：分为直流电和交流电两大类。凡方向不随时间作周期性变化的电流都称为直流电、而 大小和 方向都不随时间变化的电流称为稳怛直流电流：凡是大 小和方向都随时间 作周期性变化的电流称为交流电。电流大小等于单位时间内通过导体截面电荷总量。即I=Q/t式中I为电流，单位是A（安），Q为电量，单位是C（库伦），t为时间，单位时s （秒）。1KA=1000A 1A=1000mA 1mA=1000 A电流密度是指通过单位截面积的电流，用字母 j表示，单位为A/mm j=I/SI 的单位是A, S的单位是mmi3、电位、电压和电动势电位，也称电势，是衡量电荷在电路中某点所具有能量的物理量。电 路中某点的电位，数值上等于正电荷在该点所具有的能量与所带电荷量的 比。单位是相对的，电路中某点单位的大小，与参考的（即零电位点）选 择有关。电位是电能的强度因素，她的单位是 V （伏特）。能促使电流形成的条件是导体两端有电位差的存在，即电压。电压也 是电路中既有大小又有方向的物理量，方向规定为从高电位指向低电位的 方向，也称为电势差或电位差。在电路中若电场力将电荷Q从a点移到b点，所做的功用符号 Wa昧示,单位为J （焦耳），则功率 Wabt电量Q 的比值就称为该两点间的电压，用符号 U表示，单位也为V （伏特），即： Uab=Wab/Q若电场力将1C的电荷从a移到b,所做白功是1J, ab间的电压值就 是1V,即：1V=1J/1C电压是衡量电场做功本领大小的物理量，在一个闭合的外电路，电流 总是从电源的正极经过负载流向电源的负极。任何一种电源都是一个能量 转换装置，它能把正电荷从负极不断的持续的流通到正极。电动势则是衡 量这种将电源内部的正电荷从电源的负极推动到正极、将非电能转换成电 能本领大小的物理量，用符号 E表示，单位为V （伏特）。电动势也是电 路中既有大小又有方向的物理量，方向规定为从低电位点指向高电位点， 即在内电路是从电源的负极指向正极。对于一个电源来说，它既有电动势 又有电压，但电动势只存在于电源内部。1KV=1000V1V=1000Mv1mV=100V原子核和电子之间存在着吸引力的作用。异性电荷相吸引，同性电荷相排斥，这是电荷的基本特性。电荷既不能被创造，也不能被消灭，它们只能从一个物体转移到另一 个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分 ，这个定律叫做电荷守恒定 隹。电位和电压的异同：（1）电位是某点对参考点的电压，电位差是某两点间的电压。电位相 同的各点间的电位差为零，电流也为零；（2）电位是相对量，随参考点的改变而改变，而电位差的绝对值不随 参考点的改变而改变，所以电压是绝对量。电路中任两点间的电位之差称为该两点的电位差，也就是电压，所以,电压也叫电位差。如果电路中的两点电位相同，则这两点叫做等电位点，等电位点之间 没有电流通过。对于负载来说，没有电流就没有电压，有电压就一定有电流。电阻两端的电压通常叫做“电压降”。4导体对电流的阻碍作用称为电阻，即电阻是电流遇到的阻力。用字母R或r表示。电阻的基本单位是欧姆，用字母Q表示。此外常用的电阻单位还有千欧（KQ）、兆欧（MQ）、毫欧（mQ）等。导体的电阻是客观存在的，它不随导体两端电压的大小改变。即使没有电压，导体仍有电阻。教案（附页）教学内容在温度一定时，导体的电阻与导体的长度成正比，与导体的横截面成 反比，还与导体的材料有关。R=p *L/S式中：R导体电阻(Q) ; L导体长度(m);S一导体横截面积(mr2) ; p 导体白电阻率(Q .m,欧.米)导体电阻与温度的关系：通常情况下，金属的电阻随温度的升高而增 大，绝大多数金属材料在温度升高时，电阻将增大；而石墨、碳在温度升 高时，电阻反而减小；半导体和电解液的电阻随着温度的升高而减小。康 铜及钻铜等合金，受温度影响极小，电阻比较稳定。物体按照其导电性能好坏可分为导体、绝缘体和半导体三大类 。物体 电阻率在10-8 10-6Q.m范围内称为田口在106 1016Q.m范围内称为绝 缘体(绝缘材料是指体积电阻率107Q m以上的材料)；介于两者之间的 称为半导体。二、电路的欧姆定律(一)欧姆定律1、部分电路的欧姆定律欧姆定律是反映电路中电压、电流和电阻之间关系的定律。欧姆定律 指出：当导体温度不变时，通过导体的电流与加在导体两端的电压成正比， 而与其电阻成反比。U=IR或 I=U/R电阻有电流通过时，两端必有电压,这个电压习惯上叫做“电压降”。2、全电路欧姆定律包含电源的闭合电路称为全电路。全电路欧姆定律指出：电流的大小 与电源的电动势成正比，而与电源内阻 ro与负载电阻R之和(r0+R)成反 比。即：E=I (ro+R)或 I=E/ (ro+R)由上式可知，当电源两端开路时，电流为零，电源端电压在数值上等 于电源的电动势。(二)电阻的串联、并联和混联电路1、电阻的串联电路将电阻依次首尾相连，使各电阻通过同一电流(电流只有一条通路)， 这种接线方式叫做电阻的串联。串联电路的特点：(1)串联电路各处电流相等。(2)串联电路两端的总电压等于各电阻两端的电压之和。(3)串联电路的总电阻(也叫等效电阻)等于各串联电阻之和。即用 联的数目越多，总电阻越大。(4)在串联电路中，各电阻上的电压与电阻的大小成正比。即 U/Un=R/Rn(5)串联电路中，各电阻消耗的功率与电阻的大小成正比。串联电阻在实际工作中常见的应用有：(1)分压作用。电压的分配与电阻成正比，即电阻越大其分得的电压 也越大，这就是用联电阻的分压原理。(2)限流作用。(3)开关。在使用开关时，一定要将开关串联在被控的电路中。两个及以上电阻的首尾两端分别接在电路中相同的两点之间，使电路 同时存在几条通路的电路称为电阻的并联电路。并联电路的特点：(1)并联电路中各电阻两端的电压相等，且等于电路两端电压，即U=U+U+Un(2)并联电路的总电流为各支路电流之和，即 I=I i+l2+ - In(3)并联电路总电阻(等效电阻)的倒数为各电阻的倒数之和，即1/R=1/Ri+1/R2+1/RnR=1/(1/R 1+I/R2+1/Rn)两个电阻的简单并联，1/R=1/Ri+1/R2即(Ri*R)/R 1+R2由此可见，电流的分配与支路电阻成反比，即支路电阻越大其分得的 电流越小。并联的总电阻一定比任何一个并联电阻的阻值都小。根据并联电路的特点可得I i/In=Rn/R iIn/I=R/Rn说明，在并联电路中，电流的分配与电阻的大小成反比，即阻值越大的电阻所分配到的电流越小；反之越大。如果已知并联电路的总电流I和电阻R、R时，则分流公式为Ii=(R2/Ri+R)*II 2=(Ri/Ri+R)*I(R 2/R1+R)为分流比。(4)在并联电路中，功率的分配也与电阻成反比，即阻值越大的电阻 消耗的功率越小，电阻越小的电阻消耗的功率越大。3、电阻的混联电路既有电阻串联又有电阻并联的电路称为混联电路。这种电路的计算方 法如下：首先整理化简电路，把几个串联或并联的电阻分别用等效电阻来 代替，然后求出该电路的总电阻，根据电路的总电压、总电阻计算出该电 路的总电流，最后计算出各部分的电压和电流等。三、基尔霍夫定律基尔霍夫定律是电路中电压和电流所遵循的基本规律，是分析和计算 较为复杂电路的基础，既可用于直流电路的分析，也可用于交流电路的分 析。术语解释：支路-由一个或几个元件依次相接构成的无分支电路叫支路。在同一 条支路中，流过各元件的电流都相等。节点一三条或三条以上支路的交汇点叫做节点。回路一电路中任一闭合电路都叫做回路。网孔一不可再分的回路叫做网孔。1、基尔霍夫第一定律(又叫 节点电流定律)它确定了电路中任一节点所连接的各支路电流之间的关系。内容：对于电路中的任一节点，流入节点的电流之和必定等于流出该 节点的电流之和。I l + I 2=I 3I l + I 2-I 3=02 I=02、基尔霍夫第二定律(也叫 回路电压定律)它确定了电路任一回路中各部分电压之间的相互关系 。内容：对任一回路，沿任一方向绕行一周，各电源电动势的代数和等 于各电阻上电压降的代数和。E E=2 IR或2 E=2 U应用基尔霍夫第二定律时应注意：先选定绕行方向，回路中凡是与绕 行方向相同的电动势或电流取正号，反之取负号。教案（附页）教学内容教法提示及备注利用基尔霍夫第二定律可求解回路上的电压和电流。基尔霍夫定律是电路理论的基本定律， 在应用时必须注意电流、电压、 电动势的方向与所选定的绕行方向的关系。四、电路的功率与电能电功率是指单位时间内电场力所做的功。单位时间内元件发出或吸收的电能。设电路任意两点间的电压为U,流入此部分电路的电流为I,则这部分电路消耗（或吸收）的功率为：P=UI=I2R=U/R式中：P-电功率。单位为瓦（W ,常用单位有千瓦（KW、兆瓦（MW、 毫瓦（mW）电能是指电场在一段时间内所做的功。即W=Pt=UIt 式中：P-电功率（KW） t-时间（h） ; W-电能（KW*h 。第二节交流电路大小和方向随时间按正弦规律发生周期性变化的电动势、电压和电流 分别称为交变电动势、交变电压和交变电流，简称交流电。交流电动机、变压器等电气设备都是根据电磁感应原理工作的设备， 必须在交流电压下工作，且在正弦交流电的作用下具有较好的性能。一、交流电的产生交流电是由交流发电机产生的。结合交流发电机原理图讲解p11正弦交流电电动势是应用电磁感应的原理产生的。二、交流电的基础物理量1、瞬时值和最大值交流电在每一瞬间的电动势、电压和电流的数值叫做电动势、电压和 电流的瞬时值，分别用字母e、u和i表示。瞬时值中最大的数值，叫做交流电的最大值，分别用字母Em UmffiIm表示。瞬时值和最大值的关系为 e=Emsint2、周期、频率和角频率交流电每变化一周（或一次）所需的时间叫做周期，用符号 T表示， 单位为s （秒）。每秒内交流电交变的周期数或次数叫做频率，用符号f表示，单位为Hz （赫兹）。周期和频率为倒数关系，即 T=1/f或f=1/T角速度是单位时间内变化的电角度，又称角频率，符号为，单位为 rad/s。由定义可知，导线旋转一周，角度变化 2弧度，所需时间为一个 周期T,即：=2n /T 或 2nf频率、周期和角频率都是反映交流电重复变化快慢的物理量。我国交 流电频率为50Hz,即每秒变化50个周期，周期为0.02s。对于50Hz的工 频交流电，其角频率为314rad/s。3、相位、初相位和相位差（1）相位反映正弦量变化进程的量，它确定正弦量每一瞬时的状态，（t+小） 称为相位角、简称相位。不同的相位对应不同的瞬时值。t=0时的相位、称为初相位或初相角。初相位与计时起点有关，因此可正可负，也可为零。最大值、频率和初相角是确定正弦量的三要素。（2）相位差在任一瞬时，两个同频率正弦交流电的相位之差叫做相位差。相位差 就是初相位之差，它与时间及角频率无关。当相位差为零，它们的初相位相同，即表示两个交流电同时达到零位 或最大值，这叫做同相；若一个交流电比另一个交流电早到零位或最大值， 则前者叫超前，后者叫滞后。若两者相差 180 ,叫做反相。只有同频率的正弦量之间，才有相位差、超前、滞后等概念，频率不 同，在相位上不能进行比较，并规定超前或滞后的角度数不能超过口（即 180 ）。4、有效值正弦交流电的大小和方向随时间在变，实际应用中常用与热效应等效 的的直流电流值来表示交变电流值的大小，这个直流电流值就称为交流电 的有效值，用大写字母I表示。正弦交流电的有效值等于交流电的电流、电压、电动势的最大值Im、Um Edi勺 1/，2,即 I=0.707ImU=0.707UmE=0.707Em三、交流电的表示法交流电常用的表示法有解析法、曲线法和旋转矢量法。四、单一参数交流电路的分析（一）纯电阻电路1、电压和电流的关系纯电阻负载没有储能和释能的能力，只会消耗电能。加在纯电阻两端的电压与通过它的电流始终是同相位、同频率的正弦 量。2、功率关系电阻上消耗的有功功率为：P=UI=U/R=I 2/R（二）纯电感电路1、电压与电流的关系加在纯电感电路两端的电压超前通过它的电流 90 ,即电压滞后电压 n/2。X.=CD L 或 X=2nfL （Q）上式说明：对于直流电路因f=0,纯电感的感抗等于零，相当于短路； 对于交流电路，f越高、Xl越大，电流越小，故有通直流阻交流的作用。2、功率关系在第一和第三半周，p是正值，L从电源吸取电功率，将电能转换为磁 能，而在第二和第四半周，p是负值，L向电源输出电功率，将储存在L 中的磁能转换为电能。即在一个周期内的平均功率为零，即纯电感电路在 交流电路中不消耗有功功率，有功功率为零。3、无功功率衡量电源和电感之间这种能量互换的速率的物理量。定义为：Q=U=I 2Xl无功功率的单位为var （乏）和Kvar （千乏）（三）纯电容电路1、电压与电流的关系加在纯电容电路两端的电压滞后通过它的电流 90 ,即电流超前电压 n/2 。X=1/( C)或 X=1/ (2nfC) (Q)上式说明：对于直流电路因f=0,纯电容相当于开路；对于交流电路, f越高、Xc越小，电流越大，故有通交流阻直流的作用。教案(附页)教学内容2、功率关系在第一半周和第三半周，p是正值，电容从电源吸取电功率，将电能转 换为电场能，而在第二、第四半周，p是负值，电容向电源送出电功率， 将储存在电容中的电场能转换为电能。即在一个周期内时而将电场能转换 成电能，时而将电能转换成电场能，其平均功率为零，即纯电容在交流电 路中，不消耗有功功率，有功功率为零。3、无功功率衡量电容和电源之间这种能量互换的速率的物理量。Q=U=I 2Xc=UC2/Xc无功功率的单位为var （乏）和Kvar （千乏）五、三相交流电路最大值相等、频率相同、相位互差120的三个正弦交流电电势称为三 相对称电动势，由三相对称电动势组成的电源称为三相交流电源。（一）三相交流电的产生三相电动势或电流最大值出现的次序称为相序。在任何瞬时，三相对 称正弦电动势之和都等于零。P15讲解三相交流发电机（二）三相电源的连接通常把三相电源（发电机和变压器）的三相绕组接成星形或三角形向 外供电。1、三相电源的星形连接把三相绕组的首端或尾端连在一起，从另一端 A、R C引出连接负载 的导线，称为星形连接。三相绕组连在一起的结点称为电源的中性点，用 字母O表示，其引出的导线称为中性线，又称零线。每相引出的导线称为 相线，俗称火线。有中性线的三相供电方式称为三相四线制，不引出中性 线的供电方式称为三相三线制。相线与中性线的电压称为相电压，相线与 相线之间的电压称为线电压。线电压超前于所对应的相电压30。，线电压是相电压的，3倍。采用这种接法的特点是电源向负荷提供两种电压，即 相电压和线电压。2、三相电源的三角形连接将三相绕组依次首尾连接，组成封闭的三角形，再从三个连接端点引 出A B、C三根端线，称为三角形接法。由于绕组本身已构成闭合回路， 必须使闭合回路内电动势之和为零。若有一根首尾接错，则会引起闭合回 路中的总电动势为一相电动势的2倍，致电源绕组烧毁。采用三角形接法时，线电压等于相电压，电源只能输出一种电压。（三）三相负载的连接三相负载的连接也有星形和三角形两种。1、负载的星形连接将三组负载的一端接到三相电源的相线上，另一端连接在一起并接到 中性线上，称为负载的星形连接。流过各相负载的电流称为负载的相电流， 其正方向从电源到负载。流过中性线的电流称为中线电流，其正方向从负 载中点到电源中点。负载作星形连接时，负载两端承受电源的相电压。相电流等于线电流。根据基尔霍夫定律，中线电流等于各相负载电流的向量之和。一般中线电流比线电流小，故中线导线的截面积一般可比相线截面积 小些。当三相负载对称平衡时，则中线电流为零。对三相四线制供电，中线在正常工作时，不允许断开，否则会使负荷大严重时会烧毁电器。规定：在中线干线上不允许安装熔断器和开关设备，并选用机械强度 高的导线。2、负载的三角形接法在负载的三角形连接中，相电压=线电压，线电流=相电流的工3倍, 即u相=u线I相=I名%/ v3而且线电流相位滞后相电流30o.（四）三相电路的功率计算 p18的乘积，称为电路的视在Q=I(Ul-Uc)在R、L、C串联电路中，电路的功率可用下图所示的功率三角形来表 示。S=IU。单位为伏安（VA）或千伏安（KV.A）。视在功率表示电源提 供的总功率，也表示交流电源容量的大小。电路的有功功率实际上就是电阻上消耗的功率，即，P=UrI=UIcos 电路的无功功率是电源与负载交换的功率，即，Q=U-U cI=（UL-Uc）I=UIsin 由此可见，有功功率等于视在功率 S乘以cos。即，cos=P/SCosS是表示设备利用率的一个系数，故称之为功率因数。当视在功率一定时，设备的有功功率越大，利用率越高。由功率三角形可以看出， 视在功率、有功功率和无功功率之间的关系可以用勾股定理表示,即9=P+QS= P2 Q2在相同的线电压下，负载作三角形连接时的有功功率是星形连接时有功功率的3倍。对于无功功率和视在功率也是如此。第三节磁与磁路感应一楞次定律电流通过电阻时使电阻发热的现象叫电流的热效应 。换言之，电流的热效 应就是电能转换为热能的效应。电阻通过电流后所产生的热量与电流的平方、电阻及通电的时间成正 比，这就是焦耳一楞次定律。转换关系式Q=I2Rt式中：I-电流（A） ; R-电阻（Q） ; t-时间（s） ; Q-电阻上产生的热量 （焦耳J）将电阻依次首尾相连，使各电阻通过同一电流，这种接线方式叫做电 阻的串联。串联电路的特点：（1）串联电路各处电流相等。（2）串联电路两端的总电压等于各电阻两端的电压之和。（3）串联电路的总电阻（也叫等效电阻）等于各串联电阻之和。即用 联的数目越多，总电阻越大。（4）2.4基尔霍夫定律教案（附页）教学内容教法提示及备注2.4.13、电磁感应电磁感应是指变化磁场在导体中引起电动势的现象 。由电磁感应引起 的电动势叫做感生电动势；由感生电动势引起的电流叫做感生电流。3.1 直导体中产生的感生电动势感生电流不但与导体在磁场中的运动方向有关，而且还与导体的运动 速度有关。直导体产生的感生电动势的大小为 e=Bvlsina式中若磁感应强度B的单位为特（T）,导体切割磁感应线的速度 v 的单位为米/秒（m/s）,导体长度l的单位为米（n）,则感应电动势e 的单位为伏（V）。当导体垂直切割磁感应线时，感生电动势达到最大值 。直导体中产生的感生电动势方向可用 右手定则来判断:即平伸右手，拇指与其余四指垂直，让掌心正对磁场 N极，以拇指指向表示导体的运动 方向，则其余四指的指向就是感生电动势的方向。（掌心迎磁跷拇指，四 指电势拇指力）。3.2 闭合线圈中的感生电动势当线圈中的磁通发生变化时，闭合线圈中要产生感生电动势和感生电流。而且磁铁插入线圈和从线圈中拔出磁铁时，感生电流的方向相反。线圈中产生感生电动势的条件是线圈中的磁通发生变化。如果线圈是 闭合电路的一部分，线圈中就会产生感生电动势。闭合线圈中产生的感生电动势的方向可以用 楞次定律来判断。楞次定律的内容是：感生电流产生的磁场总是阻碍原磁通的变化 。就 是说，当线圈中的磁通要增加时，感生电流就要产生一个磁场去阻碍它增 加；当线圈中的磁通要减少时，感生电流所产生的磁场将阻碍它减少。楞次定律为我们提供了 一个判断线圈中感生电动势或感生电流方向的 方法，具体步骤是：（1）首先判定原磁通的方向及变化趋势（是增加还是减少）；教案（附页）教学内容教法提示（2）根据感生电流的磁场方向永远和原磁通变化趋势相反的原则确定 感生电流的磁场方向。（3）根据感生电流磁场的方向，用安培定则判断出感生电动势或感生 电流的方向。应当注意，此时必须把线圈或导体看成一个电源。在线圈内部，感生 电流从电源的-端流到+”端，在线圈外部，感生电流由电源的“ +”端 经负载流回“-”端。因此，在线圈内部感生电流的方向永远和感生电动势 的方向相同。3.3 法拉第电磁感应定律楞次定律说明了感生电动势的方向,法拉第电磁感应定律则给出了感 生电动势的大小。法拉第电磁感应定律：线圈中感生电动势的大小与线圈中磁通的变化 速度（即变化率）成正比。我们用A表示在时间间隔A t内的变化量，则N匝线圈中产生的感 生电动势为：e=-N*A/At式中：e-在A t时间内感生电动势的平均伯：（v） ; N-线圈匝数； A-磁通的变化量（Wb韦伯）；A t-磁通变化A所需要的时间。 上式是法拉第电磁感应定律的数学表达式。式中负号表示感生电动势的方 向永远和磁通变化的趋势相反。在实际应用中，常用楞次定律来判断感生电动势的方向，而用法拉第 电磁感应定律来计算感生电动势的大小（取绝对值）。所以这两个定律是电磁感应的基本定律。3.4 自感（p25,图 1-21）当电流流入线圈时，该电流将产生左N右S的磁场，由楞次定律可知， 这个增大的磁通会在线圈中引起感生电动势，而感生电动势又会产生一个 左S右N的的磁通来阻碍原磁通的增大。 根据安培定则可判断出感生电流 的方向与原流进线圈电流的方向相反。因此流进线圈的电流不能很快上升， A灯只能慢慢变亮。（电感中的电流不能突变）。若突然中断线圈的电源， 线圈的电流就会突然减小，由它产生的磁通也就突然减小，于是线圈中就 要产生一个感生电流的磁通来阻碍原磁通的减小。由楞次定律可知，感生 电流的方向与原电流的方向相同，则流过灯泡的感生电流就较大，从而引 起灯泡突然明亮的闪光。上述这种由于流过线圈本身的电流发生变化，而引起的电磁感应叫做 自感现象，简称“自感”。由自感产生的感生电动势称自感电动势。在线圈中每通过单位电流所产生的自感磁通数叫做“自感系数”，也 称电感量，简称电感，用L表示。其数学式为L=/i式中：-流过线圈的电流i所产生的自感磁通（Wb ; i-流过线圈 的电流（A） ; L-电感（H）电感是衡量线圈产生自感磁通本领大小的物理量 。电感的大小不但与线圈的匝数及几何形状有关（匝数越多，L越大）， 而且与线圈中媒介质的导磁率有密切关系 。由于自感也是电磁感应，所以它必然遵从法拉第电磁感应定律， eL=-L* Ai/ At式中：Ai/ At为电流变化率，（单位是A/s）,符号表示自感电动势 的方向永远教案(附页)教学内容教法提示及备注和外电流的变化趋势相反。结论：(1)自感电动势是由通过线圈本身的电流发生变化而产生的。(2)对于线性电感，当L 一定时，流过线圈的电流变化越快，自感电 动势越大。(3)自感电动势的方向是：流过线圈的外电流 i增大时，感生电流 iL的方向与i的方向相反；外电流减小时，感生电流iL的方向与i的方 向相同。自感电动势的优点：日光灯是利用镇流器中的自感电动势来点燃灯管的，同时也利用它来限制灯管的电流。缺点：在含有大电感元件的电路被切断的瞬间，因电感两端的自感电 动势很高，在开关刀口的断开处会产生电弧，容易烧坏刀口，或者损坏设 备的元器件，这些都应避免。通常在含有大电感的电路中都有灭弧装置。 最简单的办法是在开关或电感两端并联一个适当的电阻或电容，或先将阻 容串联然后接到电感两端。涡流是电磁感应的另一种特殊形式。在有铁芯的线圈中通入交流电，铁芯 中便产生交变磁通，也要产生感应电动势。在此电动势的作用下，铁芯中 就形成自成回路的电流，称为涡流。铁芯通过涡流后要发热，引起能量损 耗，叫做涡流损失。为减少涡流带来的不良影响，通常采用电阻率大、导 磁性能好的0.35 0.5mm后的硅钢片叠成铁芯且片与片之间涂有绝缘漆， 用来增加涡流路径的电阻，以达到减少涡流的目的。3.5 互感我们把由一个线圈中的电流变化在另一线圈中产生的电磁感应叫做互感现象，简称互感。由互感产生的感应电动势称为互感电动势。互感电动势的大小正比于另一线圈中电流的变化率。当第一个线圈的磁通全部穿过第二个线圈时，互感电动势最大，当两 个线圈互相垂直时，互感电动势最小。禾1上具有广泛用途的各种变压器、电动机都是利用互感原理工作的。弊：在电子电路中若线圈的位置放置不当，各线圈产生的磁场就会互相干 扰，严重时会使整个电路无法工作。通常把互不相干的线圈间距拉大或把 两个线圈垂直安放，在某些场合还使用铁磁材料把线圈或其他元器件封闭 起来进行磁屏蔽。4、单相交流电4.1 交流电的概念所谓交流电是指大小和方向都随时间做周期性变化的电动势(电压或电流)。交流电分 正弦交流电和非正弦交流电 两大类。正弦交流电是指大 小和方向按正弦规律随时间做周期性变化的交流电 ；而非正弦交流电的变 化规律不按正弦规律变化。正弦交流电通常是由交流发电机产生。电工作业安全技术P30(1)正弦交流电的三要素最大值最大值表示交流电在变化过程中所能达到的最大数值(也叫峰值、振幅）。正弦交流电的电动势、电压和电流的最大值分别用 Em Um Im表小。 最大值虽然有正有负，但习惯上最大值都以绝对值表示。教案（附页）教学内容教法提示 及备注周期、频率和角频率正弦交流电随时间在不断地变化，这种周而复始的保护叫周期性变化。 为了表示正弦交流电变化的快慢，下面用角频率、周期和频率来加以描述。周期。交流电每重复一次所需的时间称为周期，用字母 T表示，单位 是s。（秒s、毫秒ms微秒n s、纳秒ns,均为千进位）频率。交流电1s内重复的次数称为频率。用字母f表示，单位是Hz （KHz MHZ周期和频率互为倒数，即f=1/T或T=1/f角频率。角频率（即电角速度）是指交流电在1s内变化的电角度，用 字母表示，单位是弧度/秒（rad/s ）。如果交流电在1s内变化了 1次, 则电角度正好变化了 2n弧度，也就是说该交流电的电角度=2弧度/s。 若交流电1s内变化了 f次，则可得角频率、频率和周期的关系式为 =2 n f=2 n /T周期、频率和电角度是从各个不同角度表示交流电快慢的物理量。三个物理量中只须知道其中一个，就能够计算出另外两个的数值。初相角初相角由交流电的瞬时值表达式 e=Emsin （cot+力）可以看出，若交流电 的最大值已知，则瞬时值e由（t+力）来确定。t=0时的相位角称为“初相角”。它表示线圈开始转动时，线圈平面与中 性面之间的夹角。它实际上表达了线圈开始转动的位置。当交流电的最大值、角频率和初相角这三个量确定时，正弦交流电才能被 确定。也就是说这三个量是正弦交流电必不可少的要素，故称之为三要素。（2）正弦交流电的相位差需要同时考虑两个或两个以上的同频率正弦交流电时，往往需要分析 两个正弦交流电变化的先后顺序，即“相位差”的概念。相位差就是两个同频率正弦交流电的初相角之差。（3）正弦交流电的有效值因为交流电的大小是不断变化的，因此用瞬时值来表示交流电的大小 显然是不合适的。如果将交流电和直流电相比较，则能看到它们之间存在 着某些相同之处，如它们都有电流的热效应。让交流电和直流电分别通过 阻值完全相同的电阻，如果 在相同的时间内这两种电流产生的热量相等， 就可以此直流电的数值定义为该交流电的有效值。即把热效应相等的直流电（电流、电压或电动势）定义为交流电（电流、电压或电动势）的有效 值。交流电流、电压和电动势有效值的符号分别是 I、U、E。正弦交流巴的有效值和最玄值之间有如下净:Im= 2I=1.414IUm= 2 U=1.414UEm=2 E=1.414E今后若无说明，交流电的大小总是指有效俏。如一般交流电压表测出 的电压数值都是有效值；设备铭牌上标注的交流电压、电流等也都是有效 值。显然，有效值不随时间变化。4.2 正弦交流电的三种表示法电工作业安全技术P34正弦交流电一般有四种表示法：解析法、曲线法、旋转矢量法和符号 法。一般采用前三种表示法，无论采用哪一种方法，都要求能够表达出交 流电的三要素。4.3 交流电路的分析方法交流电路一般由交流电源、电阻、电容、电感以及把它们连成回路的 导线组成。教案（附页）教学内容教法提示 及备注电阻、电感、电容称为交流电路的三个基本参数 。在交流电路中，由 于电感、电容的存在，就影响了电压与电流的相位关系。若脱离相位关系 而单纯计算数量关系，将会造成概念上和计算时的错误。这就是直流电路 和交流电路的重要区别。在计算实际电路时，我们总是忽略那些次要的因素，仅保留起主要作 用的因素，这样就可以抓住主要矛盾，简化复杂的数学运算。4.4 纯电阻电路电工作业安全技术 P38纯电阻电路中的电压与电流是同频率、同相位的正弦量。纯电阻电路中，电压与电流有效值之间的关系符合欧姆定律。电阻电路的平均功率为 P=UI=I2R=U/R平常我们所讲的功率都是指平均功率。习惯上也将平均功率叫做有功 功率，即电路所消耗的功率。4.5 纯电感电路在实际中，遇到的镇流器、变压器、电动机中的线圈等，它们的电阻 很小，可近似只考虑线圈在交流电路中的作用及影响，这就是纯电感电路。在交流电路中，电路随时间变化，因此电流产生的磁场也在变化，由 电磁感应定律可知，这个变化的磁场在线圈中要产生感应电动势。这个感 应电动势是由于线圈本身电流变化引起的，故称为自感电动势，这种现象 叫自感现象。由于自感现象的存在，使得 在纯电感电路中，电压超前电流 90 ,又由于电感元件两端电压和电流之间存在相位差，故不能用欧姆定 律来表示电压与电流的瞬时值关系。在纯电感电路中，电压有效值与电流有效值之间成正比关系，具比值 为一常数。即U/I=XK叫作感抗，其作用与电阻 R相当，单位是Q。感抗的大小为 X_=2 n fL=L( Q)=2 n f上式说明：感抗与电源频率成正比，与电感量成正比。即线圈的电感量越 大，产生的自感电动势越大；通过线圈电流的频率越高，电流的变化率越 大，自感电动势越大；而自感电动势对电流的阻碍作用正是通过感抗反映 出来的。因此电感线圈对高频电流阻力很大，而对直流电(f=0)可认为短 路。止匕即，电感具有阻交流、通直流的特性。在纯电感电路中，只有电源中电能和线圈中磁场能的相互转换，这种 能量转换的规模，可用无功功率来反映。无功功率Q的大小为 Q=UI=I2Xl=U/Xl(乏 var)但线圈本身并不消耗能量，故有功功率=0.4.6 纯电容电路讲解：电容的充放电过程。电工作业安全技术P41电容器存储电荷的能力常用电容量 C表示，简称电容，其单位是法拉 F。由于法拉这个单位太大，实际上常用微法仙F (10-6F)、或皮法pF(1012F) 作为电容器的单位。电容器允许使用的最高直流电压称为电容器的耐压 。电容量和耐压是 电容器的两个主要技术参数，在工作中选用电容器时，应使二者都满足要 求电容器的充电，就是将电源的电能转变为电场能量储存起来，而电容 器的放电，则是将储存的电场能量再释放出来 。所以说电容器是一种储能 元件，它与消耗电能的电阻元件有着根本的区别，而和电感元件相似，都 有储存电能的作用。电容器串联时，1/C=1/C1+1/C2+ -1/Cn 或 C=1/(1/C1+1/C2+ -1/Cn)教案（附页）教学内容教法提示及备注可见，电容器串联的数目越多，总容量越小。电容器并联时,C=C1+C2+ Cn可见，电容器并联的数目越多，总容量越大。纯电容电路的电流与电压是同频率的正弦量，而且电流的相位超前电 压 90 .在纯电容电路中由于电容器的充放电作用，在电路中形成电流。电流 的大小与电压变化的快慢及容量大小有关。在纯电容电路中，电压有效值 与电流有效值之间成正比关系其比值为一常数。即 U/I=Xc（Q）上式叫做纯电容电路的欧姆定律，说明在纯电容电路中，电压和电流 的有效值之间满足欧姆定律。式中的 Xc叫做容抗，其作用与电阻R相当， 单位是欧姆。容抗的大小为Xc=1/（2 n fC尸C（Q）上式说明：容抗温与电源频率f成反比，与电容量C成反比。即电容 的容量越大，通过电容的电流频率越高，容抗越小，否则反之。这是因为 C越大，电容器容纳的电荷越多，充放电电流就愈大，故表现为容抗越小； 电源频率越高，电压变化速度越快，在一定时间内充放电次数增加，即电 路电流越大，故表现为容抗越小。电容对交流电的阻碍作用正是通过容抗 反映出来的。电容对直流电流（f=0）阻力很大，可认为开路；而对高频交 流电可认为短路。也即 电容器具有隔直流、通交流的特性。在纯电容电路中，只有电源中电能和电容器中电场能的相互转化 ,这种能 量转换的规模，可用无功功率来反映。无功功率的大小为 q=ui=i2x=u7xc（乏，var）电容本身并不消耗能量，故有功功率 P=0.4.7 电阻、电感、电容的串联电路R L、C的串联电路，由于串联电路中各元件通过的电流是相同的， 所以为了分析方便，以电流为参考正弦量。设 i=Im*sin* t该电流通过R L、C以后，将在这三种元件上分别产生电压: 在电阻上产生一个与电流同相位的电压降；在电感上产生的电压超前电流 90 ;在电容上产生的电压滞后电流 90 .在R、L、C串联电路中，电路的功率可用下图所示的功率三角形来表S=IU。单位为伏安（VA）或千伏安（KV.A）。视在功率表示电源提供的 总功率、也表示交流电源容量的大小。教案（附页）教学内容教法提示及备注 电路的有功功率实际上就是电阻上消耗的功率，即,P=UrI=UIcos 电路的无功功率是电源与负载交换的功率，即，Q=U-U cI=(UL-Uc)I=UIsin 由此可见，有功功率等于视在功率 S乘以cos。即，cos=P/SCosS是表示设备利用率的一个系数，故称之为功率因数。当视在功率一定时，设备的有功功率越大，利用率越高。由功率三角形可以看出， 视在功率、有功功率和无功功率之间的关系可以用勾股定理表示，即S=F2+CfS= JP2 Q24.8 并联电路与功率因数的提高已知感抗Xl和容抗Xc在交流电路中起着相反的作用，即感抗使电压超 前电流90o,容抗使电压滞后90o.我们利用这一特点，在电感两端并联一 只电容，使负载近似呈电阻性(电压与电流同相位)，以达到提高功率因 数的目的。见电工作业安全技术P47之图1-40功率因数的提高见电工作业安全技术P47之图1-405、三相交流电5.1 三相交流电频率和最大值相同而相位互差1200的三个交流电称之为三相交流电。 三相电动势达到最大值的先后次序叫做相序，A-B-C称为正序，如任意两相对调后则称为负序。三相母线的相序是用颜色表示的，规定用黄色表 示U相，绿色表示V相，红色表示 恸目。见图1-41三相交流电任一瞬时的代数和包等于零。5.2 三相电源的接法作为三相电源的发电机或三相变压器都有三个绕组，在向负载供电时，三相绕组通常是接成星形或三角形。见图1-42三相绕组末端所联成的公共点叫做电源的中性点，在电路中用N表示。从中性点引出的导线叫做中性线。当中性线接地时，又叫地线或零线。由三根火线和一根零线所组成的供电方式叫三相四线制，常用于低压 配电系统。而不引出中性线，由三根相线供电，称为三线三线制，多用于 高压输电。在星形连接的电源中，可获得两种电压，即相电工和线电压。对称三相电源作星形连接时，线电压是相电压的几倍，且线电压超前相电压300.平时所指发电机或线路的电压都是线电压 。见图1-43当发电机绕组接成三角形时，三个绕组构成的回路中总电动势为零。 因此，在该回路中不会产生环流。当一相绕组接反时，回路电动势将不再 为零，由于发电机绕组的阻抗很小，会产生很大的环流，可能烧毁发电机 绕组。5.3 三相负载的连接电力系统的负载，按其对电源的要求，分为单相负载和三相负载。我们把通过各相负载的电流叫相足途各相线中的电流叫线中在 负载作星形连接时，I线=1相U线=J3U相(1)对于三相对称负载教案（附页）教学内容教法提示 及备注由于各相负载对称，即Zu=Zv=Zw又由于三相电压对称，故三相电流也对称，即 I N=I u+I v+I W=0可见对称负载作Y连接时，中性线电流为零，所以可将中性线去掉， 构成所谓的“三相三线制”。（2）三相不对称负载当三相不对称时，由于中性线的存在，负载的相电压总等于电源的相 电压，因电压对称，可以保证负载正常工作。但是此时由于各相负载不同， 使各相的电流不再相等，导致中性线中有电流流过。此时若将中性线断开， 这时虽然线电压还是对称的，但是负载的相电压就不会再等于电源的相电 压了，结果使阻抗小的负载相电压减小，阻抗大的负载相电压增大，最终 使电压增大的这相负载烧毁。可见中性线的作用是能保证三相负载成为三个互不影响的独立电路，使各 相负载的电压包等于电源相电压。因此，在三相不对称负载系统中，不允 许安装熔断器和开关。要尽量使三相负载平衡，以减少中线电流。（计算例题见电工作业安全技术P52）在负载的三角形连接中，相电压=线电压，线电流=相电流的、用倍， 即U相=U线I相=1 %玄I 4 3而且线电流相位滞后相电流30。.5.4 三相电路的功率在三相对称负载电路中，负载消耗的有功功率等于各相有功功率之和，则三相总功率为，即P=3U相I相cos在三相对称负载电路中，不论负载作星形连接还是做三角形连接，其 三相电路的功率还可用线电压和线电流表示。即，P=v3U线 I 线 cos Q=/3u线 I 线 sin S=3Ut I 线注意：上式中的功率因数角是指线电压与相电流之间的相位差，而 不是线电压与线电流之间的相位差。讲解计算例题p555.5 体管与晶闸管6.1 晶体二极管晶体二极管也叫半导体二极管，它 只有一个pn结，具有单相导电性， 常用于整流、检波，在电子电路中应用广泛。见p56之表1-2晶体二极管的电流与电压的关系曲线叫二极管的伏安特性曲线。（讲解）：正向特性、反向特性和反向击穿特性极极管的两个重要参数一一额定正向电流和最高反向工作电压。额定正向电流：是指长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电 流。超过此值，pn结就会因温度过高而烧毁。最高反向工作电压：是指晶体二极管所能承受的最高反向工作电压 （指 最大值），超过此值，二极管就有被击穿的危险。