公用设备施工专业基础及实务机电

-公用设备施工专业根底与实务第一局部 专业根底知识1.1流体力学 1.2工程热力学、传热学 1.3电工学 第二局部 专业理论知识2.5机电建筑电气第三局部 新技术知识3.5机电第四局部 知识产权相关知识公用设备施工专业根底与实务初级考试大纲前 言根据市人事局关于工程技术等系列中、初级职称试行专业技术资格制度有关问题的通知京人发200526号及市人事局关于2008年度职称评审工作安排的通知京人发200811号文件的要求，从2008年起，我市工程技术系列初级专业技术资格试行以考代评的评价方式。为了做好考试工作，我们编写了本大纲。本大纲既是申报人参加考试的复习备考依据，也是专业技术资格考试命题的依据。在考试知识体系及知识点的知晓程度上，本大纲从对公用设备施工专业初级专业技术资格人员应具备的学识和技能要求出发，在考试要求中提出了“掌握、“熟悉和“了解共3个层次的要求，这3个层次的具体涵义为：掌握系指理解的根底上，能够解决实际问题；熟悉系指能运用其要点，解决实际问题；了解系指概略知道其原理及应用畴。在考试容的安排上，本大纲从对公用设备施工专业初级专业技术资格人员的工作需要和综合素质要求出发，主要考核申报人的专业根底知识、专业理论知识和相关专业知识，以及解决实际问题的能力。命题容在本大纲所规定的围，考试采取笔试、闭卷的方式。考试题型分为客观题和主观题。公用设备施工专业根底与实务初级 考试大纲编写组 二一二年一月1. 专业根底知识1.1 流体力学1.1.1 考试要求掌握流体的主要物性和流体静压强分布规律及流体动力学根本知识；熟悉管道计算原理与方法；熟悉泵和风机与网络系统的匹配1.1.2 考试容1流体的主要物性参数2流体静压强的概念及重力作用下静水压强分布规律3流体动力学根本知识以流场为对象描述流动概念，包括边界层、稳定流动、非稳定流动、两种流态层流、紊流流体恒定总流的连续性方程和能量方程、柏努利方程式概念流动阻力与能量损失的概念及减少阻力的措施4管道计算：简单管路的计算方法5泵和风机与网络系统的匹配：泵和风机的运行曲线、网络系统中泵和风机的工作点、离心式泵或风机的选择、气蚀1.2 热工工程热力学、传热学1.2.1 考试要求掌握热力学根本概念和根本定律；熟悉水蒸气和湿空气性质；掌握热量传递的三种根本方式的根本概念与根本计算方法；了解传热与换热器根本概念 1.2.2 考试容1热力学根本概念：热力参数及坐标图、功和热量、能；焓、热力过程、热力循环2热力学第一定律的含义 3理想气体的概念及状态方程4热力学第二定律的含义、卡诺循环5水蒸气和湿空气：蒸发、冷凝、沸腾、气化、水蒸气图表、水蒸气根本热力过程、湿空气性质6导热的概念7对流、对流换热的概念8热辐射与辐射换热的概念9传热和换热器的概念；平均温差的概念 1.3 电工1.3.1 考试要求1掌握直流电路、交流电路的相关根底知识；熟悉电压、电流的根本概念，电流及电流强度及相关参数；直流电与交流电的特征；交流电的周期、频率和角频率的概念及参数，工频交流电的标准频率，三相多线制电路2掌握变压器工作根本原理3掌握单相异步电机、三相异步电机和直流电机的工作原理以及控制原理4熟悉电功率根本概念5熟悉平安用电知识1.3.2 考试容1直流电路的组成与特征2交流电路的组成与特征；电感、电阻交流电路；阻抗串并联；功率因数；单相与三相电源；电功率3变压器工作根本原理4单相异步电机、三相异步电机和直流电机的转动原理以及启动控制与运转控制5平安用电知识；接地与接零；电路参数的测量2. 专业理论知识2.5机电2.5.1考试要求1熟悉建筑供配电的相关根底知识；熟悉电网和用电设备额定电压、建筑供配电系统电压；熟悉建筑供配电的负荷等级及供电要求 2了解建筑供配电系统的组成10kV及以下电源及供配电系统3熟悉建筑低压电气设备；了解建筑照明；掌握建筑物的防雷与接地；熟悉应急电源4掌握建筑电气施工管线；熟悉建筑电气动力设备公用设备电机；了解火灾报警系统；了解电气设备施工消防平安的要求和措施5熟悉施工平安用电要求2.5.2考试容1建筑供配电系统的组成10Kv及以下电源及供配电系统2建筑供配电系统的额定电压、电网和用电设备额定电压及发电机额定电压3电功率的根本物理量及相关参数4建筑低压电气设备的分类及作用5用电负荷确实定及计算方法6建筑物的防雷概念及分类，防雷措施7电气接地概念，典型保护接地方式及图形8照明的种类、照度的概念9建筑电气施工管线的敷设种类及与其它管线敷设时的要求10建筑电气动力设备公用设备电机的分类及启动方式11火灾报警系统的分类；应急电源的种类12公用设备与消防系统的联动控制13施工现场供用电平安的有关规定3. 新技术知识3.5 机电3.5.1 考试要求1了解变频控制技术2了解智能建筑的概念3了解绿色照明的概念3.5.2 考试容1变频控制技术的节能原理2智能建筑的概念3 绿色照明的概念4.知识产权相关知识4.1 了解知识产权的根本概念4.2 了解知识产权的分类4.3 了解知识产权法4.4 了解专利权的定义与分类4.5 了解商标的定义4.6 了解著作权与的定义4.7 了解专利权和商标的申报程序4.8 了解专利权和商标保护的时效专业根底知识一、流体力学定义：流体力学是研究流体平衡和运动的力学规律及其应用的科学。压强有不同的量度基准1绝对压强：是以完全真空为零点计算的压强，用PA表示。2相对压强：是以大气压强为零点计算的压强，用P表示。P=PA-Pa1.1.1 考试要求掌握流体的主要物性和流体静压强分布规律及流体动力学根本知识；熟悉管道计算原理与方法；熟悉泵和风机与网络系统的匹配1.1.2 考试容1流体的主要物性参数2流体静压强的概念及重力作用下静水压强分布规律3流体动力学根本知识以流场为对象描述流动概念，包括边界层、稳定流动、非稳定流动、两种流态层流、紊流流体恒定总流的连续性方程和能量方程、柏努利方程式概念流动阻力与能量损失的概念及减少阻力的措施4管道计算：简单管路的计算方法5泵和风机与网络系统的匹配：泵和风机的运行曲线、网络系统中泵和风机的工作点、离心式泵或风机的选择、气蚀解读：1流体的主要物性参数答：1、流体的密度和容重。密度是单位体积的质量，表示，kg/m3。容重是单位体积的重量，即，N/m3，=g。2、 流体的粘滞性。相邻流层间有相对运动，便在接触面上产生一种相互作用的力，这个力叫做流体的摩擦力或称为粘滞力。流体在粘滞力的作用下，具有抵抗流体相对运动的能力，称为流体的粘滞性。静止的流体，因没有相对运动，粘滞性不显示。3、流体的压缩性与热胀性。流体的压强增大体积缩小的性质，称为流体的压缩性。流体的温度升高，体积膨胀的性质，称为流体的热胀性。2流体静压强分布规律。1、流体静压强的方向必定沿着作用面的法线方向。因为静止的流体不能承受拉应力且不存在切应力，所以，只存在垂直于外表法线方向的压应力压强2、任意点的流体静压只有一个值，它不因作用面方位改变而改变。3流体动力学根本知识。1、以流场为对象描述流动概念，包括边界层、稳定流动、非稳定流动、两种流态层流、紊流层流：水流是成层成束的流动，各流层间无质点的掺混现象。紊流：质点或液团相互掺混，流速越大，混掺程度愈烈。流动形态用雷诺数来判断，雷诺数 Re=vd/Re雷诺数；v圆管中流体的平均流速，m/s；d圆管的管径，m；v流体的运动粘滞系数2、流体恒定总流的连续性方程和能量方程、柏努利方程式概念连续性方程连续性方程：Q1=Q2或v1A1=v2A2。总流的连续性方程式说明，恒定流不可压缩流体的体积流量沿程不变；或断面平均流速与其过流面积成反比。能量方程：恒定流实际液体总流的能量方程式又称伯努利方程式其中：其中：伯努利方程是在流体力学的连续介质理论方程建立之前，水力学所采用的根本原理，其实质是流体的机械能守恒。即：动能+重力势能+压力势能=常数。其最为著名的推论为：等高流动时，流速大，压力就小。伯努利原理往往被表述为p+1/2v2+gh=C，这个式子被称为伯努利方程。式中p为流体中*点的压强，v为流体该点的流速，为流体密度，g为重力加速度，h为该点所在高度，C是一个常量。它也可以被表述为p1+1/2v12+gh1=p2+1/2v22+gh2。需要注意的是，由于伯努利方程是由机械能守恒推导出的，所以它仅适用于粘度可以忽略、不可被压缩的理想流体。3、流动阻力与能量损失的概念及减少阻力的措施沿程阻力：流体在长直管中流动，所受的摩擦阻力称为沿程阻力。沿程水头损失：为克制沿程阻力而消耗的单位重量流体的机械能量。局部阻力：流体的边界在局部地区发生急剧变化时，迫使主流脱离边壁而形成的漩涡，流体质点间产生剧烈地碰撞，所形成的阻力。局部水头损失：为克制局部阻力而消耗的重力密度流体的机械能量。降阻措施：一改善流体运动的部构造：添加减阻剂。二改善流动的边壁条件： 1.管道进口平顺 2.渐扩增大扩散角，突扩变成台阶式突扩 3.弯管的曲率半径最好在14d之间，大断面时增加导流叶片 4.尽可能减小支管与主管之间的夹角三适当增大管径。流动阻力约与管径的5次方成正比。4管道计算：简单管路的计算方法5泵和风机与网络系统的匹配：泵和风机的运行曲线、网络系统中泵和风机的工作点、离心式泵或风机的选择、气蚀泵与风机的工作原理:当叶轮随轴旋转时，叶片间的气体随叶轮旋转而获得离心力，并从叶片出口处甩出。被甩出的气体流入机壳，导致机壳的气体压强增高，最后被导向出口排出。气体被甩出后，叶轮中心局部的压强降低。外界气体就能从风机的吸入口通过叶轮前盘中央的孔口吸入源源不断地输送气体。离心式水泵的工作原理一样。 性能参数：泵的扬程H或风机的全风压P、流量体积流量Q或重量流量G、功率N、效率、转速n。 在叶轮直径，流量，转速一样的情形下，叶片出口安装角2a的大小对理论扬程有很大影响。根据叶片出口安装角的不同，叶型可以分成三类：1.当2a=90时，cot2a=0，叶片出口径向装设，这种叶型被称为径向叶型，这种叶型称为径向叶型；2.当2a90时，cot2a大于0，叶片出口方向与叶轮旋转方向相反，这种称为后向叶型；3.当2a90时，cot2a0，叶片出口方向与叶轮旋转方向一样，这种叶型称为前向叶型。比拟可知，前向叶型的叶轮所获得的扬程最大，径向次之，后向最小。离心泵用后向叶轮，大型风机用后向叶轮，后向叶型能量损失小，效率高。只有小型风机用前向叶轮，这样一定的压头，可以做的更小。泵和风机的运行曲线：是指在一定转速下，泵或风机的流量与扬程、流量与功率，流量与效率三条曲线的关系。泵与风机的机损失，按其产生原因通常分为三类，即水力损失，容积损失，机械损失，相应的效率分别为流动效率h，容积效率v和机械效率m。=vhm网络系统中泵和风机的工作点：v稳定工况的判据：在泵或风机的性能曲线和管路特性曲线上，如果*交点处对应两条不同曲线的斜率满足以下关系，即喘振发生的原因可以总结为，大容量的管路含有容器或管道粗而厂、陡峭的管路阻力特性、马鞍形的风机性能曲线、风机在小流量不稳定工矿区工作。减小喘振的措施：改善风机性能、尽量消除马鞍形的性能曲线、调节管路系统流量、尽量使风机不在小流量不稳定工况区工作。离心式泵和风机的选择：选择泵或风机，包括选择类型和大小两项容。在选择中应注意同时满足使用与经济两方面的要求。具体步骤归纳如下：1. 首选应充分了解整个工程工况装置的用途、管路布置、地形及水位情况、被输送流体的种类等根本情况。2. 根据最不利工况的要求，通过水力计算，确定工况最大流量Qma*和最高扬程Hma*，然后分别加上10%15%附加值考虑计算中的误差及漏风漏水等未预见因素，作为选择泵或风机的依据。即：Q=1.11.5Qma*H=1.11.5Hma*43. 根据用途选用适合的设备类型。泵与风机的性能及适用围见有关手册。4. 泵或风机类型确定后，可根据流量或扬程或全压的要求，查阅有关产品样本或手册，选择型号适宜的泵或风机。泵的气蚀：离心式水泵在管网中工作时，泵的吸入口压力最低。如果泵压强最低点压强Pk小于该处温度下液体的汽化压强Pv,液体就开场汽化，形成气泡。这些气泡随着液流流入高压区时，又会随着蒸汽的重新凝结而体积突然收缩，形成空穴。空穴周围的高压水流迅速冲向空穴周围，发生猛烈的撞击。这样，在泵的局部位置会发生高频率、高冲击力的水击，会使叶轮外表形成蜂窝状或海绵状。这种水击对泵造成时损坏称为机械剥蚀。同时，由于叶轮入口处压力较低，原来溶解于液体中的*些活泼气体，如水中的氧气，会溢出称为气泡，在凝结热的助长下，活泼气体会对金属外表形成化学腐蚀。上述现象称为水泵的汽蚀现象。水泵发生汽蚀的原因：1、泵的安装位置高出吸液面的高差太大，即泵的几何安装高度Hg过高。2、泵安装地点的大气压较低，例如安装在高海拔地区。3、泵所输送的液体温度过高。1.2 热工工程热力学、传热学1.2.1 考试要求掌握热力学根本概念和根本定律；熟悉水蒸气和湿空气性质；掌握热量传递的三种根本方式的根本概念与根本计算方法；了解传热与换热器根本概念 1.2.2 考试容1热力学根本概念：热力参数及坐标图、功和热量、能；焓、热力过程、热力循环2热力学第一定律的含义 3理想气体的概念及状态方程4热力学第二定律的含义、卡诺循环5水蒸气和湿空气：蒸发、冷凝、沸腾、气化、水蒸气图表、水蒸气根本热力过程、湿空气性质6导热的概念7对流、对流换热概念8热辐射与辐射换热的概念9传热和换热器的概念；平均温差的概念 热工学解读：1、热量传递有三种方式：热传导、热对流和热辐射。热传导：温度不同的物体直接接触时，或同一物体温度不同的相邻局部之间所发生的热传递现象。热对流：温度不同的流体各局部之间发生相对位移，把热量从高处带到低温处的热传递现象，称为热对流。对流换热是热对流和热传导的综合体。热辐射：凡物理温度高于绝对零度，由于物体的热状态促使分子及原子中的电子不连续的振动和激发，它就不连续地转化本身的热能，以电磁波热射线形式向周围空间辐射能量，当他到达另一物体外表被其吸收时，又重新转化为热能，这种热射线传播过程中称为热辐射。2、热力学根本概念：热力参数及坐标图、功和热量、能；焓、热力过程、热力循环1能：能是气体部所具有的分子动能与分子位能的总和。 温度的上下是动能大小的反响，动能大，气体的温度就越高。气体的动能决定于气体的温度，位能决定于气体的比容。所以气体的能u是其温度T和比容v的函数。理想气体的，分子间不存在相互作用力，没有位能，所以分子能只包括分子动能，所以，理想气体的能只是温度的单值函数。2热量：在温差作用下系统与外界传递的能量。注：1、热量一旦通过界面传入或传出系统，就变成系统或外界储存能的一局部。即能，习惯可称为能。2、热量是与过程特性有关的过程量，而能是取决于热力状态的状态量。因此，我们不能说系统具有多少热量，而只能说系统具有多少能量。3功：系统除温差以外的其他不平衡势差所引起的系统与外界之间传递的能量。膨胀功：是在压力差的作用下，由于系统工质容积发生变化而传递的机械功。注：膨胀功也是与工程特性有关的过程量，一旦工程完毕，系统与外界之间的传递就停顿。轴功：系统通过机械轴与外界传递的机械功称为轴功。注：轴功可来源于能量的转换，汽轮机中由热能转换成机械功；也可由机械能直接转换。4焓的物理意义：对于流开工质，焓=能+流动功，即焓具有能量意义，它表示流开工质向流动前方传递的总能量中取决于热力状态的那局部能量。理想气体的焓与能一样，仅是温度的单值函数。H=U+Pv如果的工质的动能和位能忽略不计，则焓表示流开工质的总能量；如果不流开工质，则PV不是流动功，焓只是一个复合状态参数，没有明确的物理意义。流动物质传递的总能量U+1/2mv2+mgz+Pv5热力参数：温度T、压力P、比容、密度、能、焓、熵等等。其中如温度、压力、比容、密度等可以直接或间接用仪表测量出来，称为根本状态参数。温度T：t=T-273.15热力学的零定律：如果两个物体分别和第三个物体处于热平衡，则它们彼此之间也必处于热平衡。提供了测温的依据。6热力循环：我们把工质从*一初状态开场，经历一系列的状态变化，最后又回复到初始状态的全部过程。3、热力学第一定律的含义 能量既不能被创造也不能被消灭，它只能从一种形式转换成另一种形式，或从一个系统转移到另一个系统，而其总量保持不变。4、理想气体的概念及状态方程理想气体：一种经过科学抽象的假设的一种气体模型。假设气体是由一些弹性的、不占有体积的质点，分子间没有作用力引力和斥力。注：热能转换成机械能要靠工质的膨胀才能实现。气体具有最好的热膨胀性，是适宜的工质。理想气体的状态方程：pV=nR0Tp绝对压力PaVNmol气体所占的体积m3R0通用气体常数，8.314T热力学温度Kn物质的量，mol。注：物质的量是表示物质所含微粒数(N)如：分子，原子等与阿伏加德罗常数(NA)之比，即n=N/NA。它是把微观粒子与宏观可称量物质联系起来的一种物理量。其表示物质所含粒子数目的多少。1物质的量mol=2物质的量mol=3气体物质的量mol=4溶质的物质的量mol物质的量浓度mol/L溶液体积LO的相对原子质量为16，1molO的质量为16g； Na的相对原子质量为23，1molNa的质量为23g。摩尔质量 g/mol5、热力学第二定律的含义、卡诺循环1克劳修斯表述热力学第二定律：不可把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。开尔文浦朗克表述热力学第二定律：不可能制造只从一个热源取热使之完全变成机械能而不引起其他变化的循环发动机。注：任何热力工程都具有方向性可自发的进展热力过程，而其反向过程则不能自发的进展。2卡诺循环熵增原理：在孤立热力系所发生的不可逆微变化过程中，熵的变化量永远大于系统从热源吸收的热量与热源的热力学温度之比。可用于度量过程存在不可逆性的程度。6、水蒸气和湿空气：蒸发、冷凝、沸腾、气化、水蒸气图表、水蒸气根本热力过程、湿空气性质1融解：在一定压力下对固态冰进展加热，冰开场逐渐被加热至融点温度，开场融化为液态水，在全部融化之前保持融点温度不变，此过程称为融解。升华：假设低于三相点的压力对水定压加热，当冰的温度升高到d点时，由固态直接变为汽态。凝华：由汽态直接变为固态，是凝华。气化：水由液相变为气相的过程。气化有蒸发和沸腾两种形式。蒸发是液体外表的汽化过程，通常任何温度下都可以进展。沸腾是液体部的汽化过程，它只能在到达沸点温度时才会发生。沸腾除了给水加热外还可以给水降压。三相态是气液共存曲线的最低点也称三相点。每种物质的三相点的压力和温度是定值。热力工程中所使用的水主要是出于液相、气相和液气共存区。水蒸气是由液态水汽化而来的一种气体，他离液态较近，不能把他当做理想气体处理，它的性质比一般实际气体还要复杂。2水蒸气根本热力过程水蒸气的根本热力工程也是定容、定压、定温和绝热四种。3湿空气的性质含湿量(或称比湿度)：在含有1kg干空气的湿空气中，所混有的水蒸气质量称为湿空气的)。湿球温度，也称热力学湿球温度。湿球温度是标定空气相对湿度的一种手段。*一状态下的空气，同湿球温度表的湿润温包接触，发生绝热热湿交换，使其到达饱和状态时的温度。该温度是用温包上裹着湿纱布的温度表，在流速大于2.5m/s且不受直接辐射的空气中，所测得的纱布外表温度，以此作为空气接近饱和程度的一种度量。周围空气的饱和差愈大，湿球温度表上发生的蒸发愈强，而其湿度也就愈低。根据干、湿球温度的差值，可以确定空气的相对湿度。绝对湿度：每立方米湿空气终所含水蒸汽的质量。 相对湿度：湿空气的绝对湿度与同温度下饱和空气的饱和绝对湿度的比值，相对湿度反映湿空气中水蒸气含量接近饱和的程度。含湿量(或称比湿度)：在含有1kg干空气的湿空气中，所混有的水蒸气质量称为湿空气的)。g/kg(a)湿球温度用湿纱布包裹温度计的水银头部，由于空气是未饱和空气，湿球纱布上的水分将蒸发，水分蒸发所需的热量来自两局部：1 降低湿布上水分本身的温度而放出热量。2 由于空气温度t高于湿纱布外表温度，通过对流换热空气将热量传给湿球。当到达热湿平衡时,湿纱布上水分蒸发的热量全部来自空气的对流换热,纱布上水分温度不再降低，此时湿球温度计的读数就是湿球温度。结论：通过湿球的湿空气在加湿过程中，湿空气是一个等焓过程。热湿比湿空气在热湿处理过程中，由初态点1变化到终态点2。假设在过程1-2中，在h-d图上热、湿交换过程1-2将是连接初态点1与终态点2的一条直线，这一条直线具有一定的斜率，称为热湿比。说明：湿空气在热、湿交换过程1-2的方向与特点热湿比在h-d图上反映了过程线1-2的倾斜度，也称角系数。(1) 结露和露点：湿空气在定压下降温到与水蒸汽分压力相对应的饱和温度时，所出现的冷凝现象称为结露，其温度为露点，即水蒸汽分压力相对应的饱和温度为露点温度。(2) 饱和湿空气和未饱和湿空气：依据其湿空气中水蒸汽是否到达饱和状态，可划分这两类湿空气。(3) 湿空气的干球温度和湿球温度：湿空气的温度称为干球温度，用湿纱布包住水银温度计的水银柱球部时，紧贴湿球外表的饱和湿空气温度称为湿球温度。通常湿球温度低于干球温度，高于露点温度。7、传热的三种形式为：导热、热对流、辐射换热。导热：温度不同的物体直接接触时，或同一物体温度不同的相邻局部之间所发生的热传递现象。热对流：温度不同的物体各局部之间发生相对位移，把热量从高温处带到低温处的热传递现象。对流换热：热传导和热对流的综合过程。运动着的流体与固体壁面之间的热传递过程。辐射换热：两个互不接触且温度不同的物体或介质之间通过电磁波进展的换热。辐射换热就是指物体之间相互辐射和吸收的总效果。8、传热和换热器的概念；平均温差的概念换热器：将热量从一种载热介质传递给另一种载热介质的装置。算数平均温差：指，相当于假定冷、热流体的温度都是按直线变化时的平均温差。其值总大于一样进出口温度下的对数平均温差。只有当 接近1时，两者的差异才会不断缩小。不管顺流、逆流，对数平均温差可统一用以下计算式表示：tm=换热器计算的方法有两类：平均温差法及传热单元数法。1.3 电工1.3.1 考试要求1掌握直流电路、交流电路的相关根底知识；熟悉电压、电流的根本概念，电流及电流强度及相关参数；直流电与交流电的特征；交流电的周期、频率和角频率的概念及参数，工频交流电的标准频率，三相多线制电路2掌握变压器工作根本原理3掌握单相异步电机、三相异步电机和直流电机的工作原理以及控制原理4熟悉电功率根本概念5熟悉平安用电知识1.3.2 考试容1直流电路的组成与特征2交流电路的组成与特征；电感、电阻交流电路；阻抗串并联；功率因数；单相与三相电源；电功率3变压器工作根本原理4单相异步电机、三相异步电机和直流电机的转动原理以及启动控制与运转控制5平安用电知识；接地与接零；电路参数的测量1、电路的根底知识电荷的定向移动形成电流。正电荷的移动方向为电流的实际方向。单位时间通过导体横截面积的电荷数。需先假定电流方向为电流的参考方向。选定参考方向之后，电流才有正负之分。电路是由电气装置连接而成的电流通路。电路有直流电路和交流电路。电路的根本组成为电源、负载和连接导线。作用：实现电能的传输与转换。通路、短路、开路。2、直流电路的组成与特征简介直流电路(direct current circuit, dc circuit)就是电流的方向不变的电路，直流电路的电流大小是可以改变的。电流的大小方向都不变的称为恒定电流。直流放大电路图直流电流只会在电路闭合时流通，而在电路断开时完全停顿流动。在电源外，正电荷经电阻从高电势处流向低电势处，在电源，靠电源的非静电力的作用，克制静电力，再把正电荷从低电势处搬运到达高电势处，如此循环，构成闭合的电流线。所以，在直流电路中，电源的作用是提供不随时间变化的恒定电动势，为在电阻上消耗的焦耳热补充能量。 比方说我们用的手电筒(用干电池的)，就构成一个直流电路，一般来说，把干电池，蓄电池当作电源的电路就可以看做直流电路，你要把市电经过整流桥，变压之后，作为电源而构成的电路，也是直流电路,普遍的低电压电器都是利用直流电的，特别是电池供电的电器。大局部的电路都要求直流电源。但是我们电视机，电灯等家用电器所用的电都是交流电，它们就是交流电路。欧姆定律由欧姆定律I=U/R的推导式R=U/I或U=IR不能说导体的电阻与其两端的电压成正比，与通过其的电流成反比，因为导体的电阻是它本身的一种性质，取决于导体的长度、横截面积、材料和温度、湿度，即使它两端没有电压，没有电流通过，它的阻值也是一个定值。(这个定值在一般情况下，可以看做是不变的，因为对于光敏电阻和热敏电阻来说，电阻值是不定的。对于一般的导体来讲，还存在超导的现象，这些都会影响电阻的阻值，也不得不考虑。)导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比(I=U/R) 。标准式:R=U/I局部电路欧姆定律公式:I=U/R或I=U/R=GU(I=U/R)。定义:在电压一定时，导体过的 其中G= 1/R，电阻R的倒数G叫做电导，其国际单位制为西门子(S)。I=Q/t 电流=电荷量/时间(单位均为国际单位制)也就是说:电流=电压/ 电阻或者电压=电阻电流只能用于计算电压、电阻，并不代表电阻和电压或电流有变化关系适用围欧姆定律适用于金属导电和电解液导电，在气体导电和半导体元件等中欧姆定律将不适用。闭合电路含有电源的闭合电路。折叠公式I=E/(R+r)=(Ir+U)/(R+r)I-电流安培(A) E-电动势伏特(V) R-电阻欧姆()r-电阻欧姆() U-电压伏特(V)折叠公式说明其中E为电动势,R为外电路电阻，r为电源阻，电压U=Ir,E=U+U外。折叠适用围只适用于纯电阻电路路端电压与外电阻的关系。当外电阻R增大时，根据I=E/(R+r)可知，电流I减小(E和r为定值)，电压Ir减少，根据U=E-Ir可知路端电压U增大。特例:当外电路断开时，R=，I=0，Ir=0，U=E。即电源电动势在数值上等于外电路开路时的电压。当外电阻R减少时，根据I=E/(R+r)可知，电流I增大(E和r为定值)，电压Ir增大，根据U=E-Ir可知路端电压U减小。特例:当外电阻R=0(短路)时，I=E/r，电阻Ir=E，路端电压U=0。(实际使用时要注意防止短路事故发生)电路状态电路的总电阻电路中的电流电源的端电压电源的电压开路0E0通路R+rE/(R+r)IR=E-IrIr短路rE/rU=0E=Ir负载是指连接在电路中的电源两端的电子元件.把电能转换成其他形式的能的装置叫做负载。折叠电功功率焦耳定律是定量说明传导电流将电能转换为热能的定律。容是:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。焦耳定律数学表达式:Q=I2Rt(适用于所有电路);对于纯电阻电路可推导出:Q=W=PT;Q=UIT;Q=(/R)T电场力做的功叫电功，.电场力做功使电荷定向移动产生电流。电流所做的功跟电压、电流和通电时间成正比。电流所做的功叫做电功，如果电压U的单位用伏特(V)，电流I的单位用安培(A)，时间t的单位用秒(S)。电功W的单位用焦耳(J)，则，计算电功的公式是:W=pt=UIt=uq(q为电荷)电流在*段电路上所做的功，等于这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间的乘积在纯电阻电路(无电动机)中的公式(1)W=Q=Rt(Q为电热,一般在串联电路中使用)(2)W=Q=(/R)t (一般在并联电路中使用)电功率作为表示消耗电能快慢的物理量，一个用电器功率的大小数值上等于它在1秒所消耗的电能。如果在t(SI单位为s)这么长的时间消耗的电能W(SI单位为J)，则这个用电器的电功率就是P=W/t(定义式)电功率等于导体两端电压与通过导体电流的乘积。(P=UI)对于纯电阻电路，计算电功率还可以用公式P=I2 R和P=U2 /R。每个用电器都有一个正常工作的电压值叫额定电压，用电器在额定电压下正常工作的功率叫做额定功率，用电器在实际电压下工作的功率叫做实际功率。1瓦特(1W)=1焦/秒(1J/s)=1伏安(1VA)W-电能-焦耳(J)W= 1kwh=3.6106Jt-时间-秒(s) t=1小时(h)=3600秒(s)P-用电器的功率-瓦特(W)P=1kw=1000w直流电能的传输过程在直流电路的情况，在导线，电源产生的纵向电场把作用力施加于金属导线的自由电子，静电场的电势差驱动了电子，形成了电流。电子的势能转化为电子的动能，消耗了电功率;同时，电池的化学能产生了电动势，补充了电能，完成了能量的转化和守恒。所以，直流电能完全是在金属导线部传输的。由于直流电路的电位差以及电流，在金属导线界面外产生了稳定的环型磁场以及静电场。所以，坡印廷矢量仅仅是数学上的定义，事实上没有形成真实的能流，也就是说，没有电磁能流从导线外部传输到导线部。在直流电路中，电功率P = IV, 单位体积的电功率密度为:p=JE串联并联折叠串联串联电路是将整个电路串在一起，(包括用电器、导线、开关、电源)串联电路的特点:(1)电流只有一条通路(2)开关控制整个电路的通断(3)各用电器之间相互影响1.串联电路电流处处相等:I总= I1 = I2 = I3 = In2.串联电路总电压等于各处电压之和:U原=U1+U2+U3+Un3.串联电阻的等效电阻等于各电阻之和:R总=R1+R2+R3+Rn4.串联电路总功率等于各功率之和:P总=P1+P2+P3+Pn【推导式:P1P2/(P1+P2)】5.串联电容器的等效电容量的倒数等于各个电容器的电容量的倒数之和:1/C总=1/C1+1/C2+1/6.串联电路中，除电流处处相等以外，其余各物理量之间均成正比(串联电路又名分压电路):(电流做的功指在通电一样时间的大小)R1R2=U1U2=P1P2=W1W2=Q1Q2 。折叠并联电路电源和测量并联是将并联电路并列连接的电路;并联电路的特点:(1)电路有假设干条通路。(2)干路开关控制所有的用电器，支路开关控制所在支路的用电器。(3)各用电器相互无影响。而且在串联电路中电流处处相等;在并联电路中电压处处相等;串联的优点:所以在电路中，假设想控制所有电路，即可使用串联的电路;串联的缺点;假设电路中有一个用电器坏了，整个电路意味这都断了。并联的优点:可将一个用电独器立完成工作，适合于在马路两边的路灯。并联的缺点:假设并联电路，各处电流加起来才等于总电流，由此可见，并联电路中电流消耗大。 1、并联电路中各支路的电压都相等，并且等于电源电压。 U=U1=U2 2、并联电路中的干路电流(或说总电流)等于各支路电流之和。 I=I1+I2 3、并联电路中的总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数和。 1/R=1/R1+1/R2或写为:R=R1*R2/(R1+R2) 4、并联电路中的各支路电流之比等于各支路电阻的反比。 I1/I2=R2/R1 5、并联电路中各支路的功率之比等于各支路电阻的反比。 P1/P2=R2/R1 6.并联电路增加用电器相当于增加电阻的横截面积定义:用电器并列连接在电路中特点:电路可分为干路和支路,一条支路断开,另一条支路还能可以形成电流的通路,所以不可以用短接法排除电路故障混连基尔霍夫定律折叠根本概念1、支路:(1)每个元件就是一条支路(2)串联的元件我们视它为一条支路(3)流入等于流出的电流的支路。2、节点:(1)支路与支路的连接点(2)两条以上的支路的连接点(3)广义节点(任意闭合面)。3、回路:(1)闭合的支路(2)闭合节点的集合。4、网孔:(1)其部不包含任何支路的回路(2)网孔一定是回路，但回路不一定是网孔。复杂电路定义:无法直接用串联和并联电路的规律求出整个电路的电阻时，称之为复杂电路。折叠第一定律第一定律又称基尔霍夫电流定律，简记为KCL，是电流的连续性在集总参数电路上的表达，其物理背景是电荷守恒公理。基尔霍夫电流定律是确定电路中任意节点处各支路电流之间关系的定律，因此又称为节点电流定律，它的容为:在任一瞬时，流向*一结点的电流之和恒等于由该结点流出的电流之和入。折叠第二定律第二定律又称基尔霍夫电压定律，简记为KVL，是电场为位场时电位的单值性在集总参数电路上的表达，其物理背景是能量守恒公理。基尔霍夫电压定律是确定电路中任意回路各电压之间关系的定律，因此又称为回路电压定律，它的容为:在任一瞬间，沿电路中的任一回路绕行一周，在该回路上电动势之和恒等于各电阻上的电压降之和，即:电动势E和U的方向是相反的1 确定个电阻上的电流方向2 确定个元件上的电压方向3 确定回路的绕行方向4 确定回路方程中电压的正负号折叠回路方程确定支路数、节点数、网孔数确定各支路的电流方向确定网孔绕行方向列出节点电流方程m-1列出回路电压方程(网孔数)解方程电路测量测量直流电路中电流、电压、电阻、电源电动势等物理量的仪表称为直流仪表。常用的有电流计，安培计，伏特计，电桥，电势差计等。直流电源有化学电池，燃料电池，温差电池，太阳能电池，直流发电机等。直流电主要应用于各种电子仪器，电解，电镀，直流电力拖动等方面。电路历史在电力传输上，19世纪80年代以后，由于不便于将直流电低电压升至高电压进展远距离传输，直流输电曾让位于交流输电。20世纪60年代以来，由于采用高电压、大功率变流器将直流电变为交流电，直流输电系统又重新受到重视并获得新的开展。3、交流电路的组成与特征；电感、电阻交流电路；阻抗串并联；功率因数；单相与三相电源；电功率周期：正玄量交变一次所需的时间称为周期，T。频率：每秒的周波数称为频率，。角频率：正玄量每秒钟所经历的弧度。交流电的有效值是以其热效应与直流电比拟后确定的值。电阻器、电感器和电容器都是电路元件。电阻元件是耗能元件，电容器是储能元件。电感元件是储能元件。有功功率：在一个周期耗能的平均值称为平均功率或有功功率。视在功率：电压与电流有效值的乘积称为视在功率。功率因数：用字母表示，是电路中有功功率与视在功率的比值。功率因数的数值取决于负载性质。cosj由负载性质决定。对于电阻性负载，功率因数等于1，对于电容性或电感性负载，功率因数小于1。提高功率因数可以使发电机的容量充分发挥。提高功率因数的意义：1、 充分利用电源设备的容量2、 提高功率因数可减少线路损耗中性线的作用是保证星形连接负载的相电压等于电源的相电压。三个电动势的最大值和频率都是一样的，在相位互差120，这样的电动势就称为三相对称电动势。三根相线和一根中性线引出的供电方式为三相四线制，中性线不引出方式称为三相三线制。相线与中性线之间的电压称为相电压，相线和相线之间的电压为线电压。发电机是电源，是供给电能的设备。在发电厂可把热能、水能或核能转换为电能。除发电机外，电池也是常用的电源。欧姆定律：流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比，R=U/I。线性电阻：遵循欧姆定律的电阻，它是一个表示该段电路特性而与电压和电流无关的常数。电糠 U和I的实际方向相反，电流从+端流出，发出功率;负载 U和I的实际方向一样，电流从+端流入，取用功率。电源输出的功率和电流决定于负载的大小。基尔霍夫电流定律应用于结点，电压定律应用于回路。基尔霍夫电流定律：在任一瞬时，流向*一结点的电流之和应该等于由该结点流出的电流之和。任一瞬间，一个结点上的电流的代数和恒等于零。基尔霍夫电压定律：如果从回路中任意一点出发，以顺时针方向或逆时针方向沿回路循行一周，则在这个方向上的电位降之后应该等于电位升之和。回到原来的出发点时，该点的电位是不会发生变化的。此即电路中任意一点的瞬时电位具有单值性的结果。在任一瞬时，沿任一回路循行方向顺时针或逆时针方向，回路中各段电压的代数和恒等于零。二极管讲，只有当它的阳极电位高于阴极电位时，管子才能导通;否则就截止。并联的负载电阻愈多(负载增加)，则总电阻愈小，电路中总电流和总功率也就愈大。但是每个负载的电流和功率却没有变动(严格地讲，根本上不变)。一个电源可以用两种不同的电路模型来表示。一种是用理想电压源与电阻串联的电路模型来表示，称为电源的电压源模型;一种是用理想电流源与电阻并联的电路模型来表示，称为电源的电流源模型。叠加定理：对于线性电路，任何一条支路中的电流，都可以看成是由电路中各个电摞(电压源或电流源)分别作用时，在此支路中所产生的电流的代数和。这就是叠加定理。戴维宁定理：任何一个有源二端线性网络都可以用一个电动势为E的理想电压源和阻Ro串联的电惊来等效代替。RCL电路，R电阻，C电容，L电感。工频交流电的标准频率：50赫兹，周期0.02s 。三相电路中负载的连接方法有两种一一星形联结和三角形联结。(1)负载不对称而又没有中性线时，负载的相电压就不对称。当负载的相电压不对称时，势必引起有的相的电压过高，高于负载的额定电压;有的相的电压过低，低于负载的额定电压。这都是不容许的。三相负载的相电压必须对称。 (2) 中性线的作用就在于使星形联结的不对称负载的相电压对称。为了保证负载的相电压对称，就不应让中性线断开。因此，中性线(指干线)不接入熔断器或闸刀开关。不管负载是星形联结或是三角形联结，总的有功功率必定等于各相有功功率之和线电压的有效值为相电压有效值的倍。三角形联接的特点是每相负载所承受的电压等于电源的线电压380v。三角形接法的负载不需要中性线，可由三相三线制供电。4、变压器工作根本原理变压器的构造可分为心式与壳式两种。变压器原理见电工学P101。变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈有交流电流时，铁芯或磁芯中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压或电流。变压器由铁芯或磁芯和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。在发电机中，不管是线圈运动通过磁场或磁场运动通过固定线圈，均能在线圈中感应电势，此两种情况，磁通的值均不变，但与线圈相交链的磁通数量却有变动，这是互感应的原理。变压器就是一种利用电磁互感应，变换电压，电流和阻抗的器件。(1)是输出和输入共用一组线圈的特殊变压器.升压和降压用不同的抽头来实现.比共用线圈少的局部抽头电压就降低.比共用线圈多的局部抽头电压就升高.(2)其实原理和普通变压器一样的，只不过他的原线圈就是它的副线圈一般的变压器是左边一个原线圈通过电磁感应，使右边的副线圈产生电压，自耦变压器是自己影响自己。(3)自耦变压器是只有一个绕组的变压器，当作为降压变压器使用时，从绕组中抽出一局部线匝作为二次绕组;当作为升压变压器使用时，外施电压只加在绕组的局部线匝上。通常把同时属于一次和二次的那局部绕组称为公共绕组，自耦变压器的其余局部称为串联绕组，同容量的自藕变压器与普通变压器相比，不但尺寸小，而且效率高，并且变压器容量越大，电压越高.这个优点就越加突出。因此随着电力系统的开展、电压等级的提高和输送容量的增大，自藕变压器由于其容量大、损耗小、造价低而得到广泛应用. 由电磁感应的原理可知,变压器并不要有分开的原绕组和副绕组,只有一个线圈也能到达变换电压的目的.在图1中,当变压器原绕组W1接入交流电源U1时,变压器原绕组每匝的电压降,电压平均分配在变压器原绕组1,2,变压器副绕组W2的电压等于原绕组每匝电压乘以3,4的匝数.在U1不变的下,变更W1和W2的比例,就得到不同的U2值.这种原,副绕组直接串联,自行偶合的变压器就叫自藕变压器,又叫单圈变压器. 普通变压器的原,副绕组是互相绝缘的,只用磁的联系而没有电的联系,依线圈组数的不同,这种变压器又可分为双圈变压器或多圈变压器.由电磁感应的原理可知,并不要有分开的原绕组和副绕组,只有一个线圈也能到达变换电压的目的.在图1中,当原绕组W1接入交流电源U1时,原绕组每匝的电压降,电压平均分配在原绕组1,2,副绕组W2的电压等于原绕组每匝电压乘以3,4的匝数.在U1不变的下,变更W1和W2的比例,就得到不同的U2值.这种原,副绕组直接串联,自行偶合的变压器称为自耦变压器,又叫单圈变压器. 自耦变压器中的电压,电流和匝数的关系和变压器,既:U1/U2=W1/W2=I2/I1=K 自耦变压器最大特点是,副绕组是原绕组的一局部(如图1的自耦降压变压器),或原绕组是副绕组的一局部(如图2的自耦升压变压器). 自藕变压器原,副绕组的电流方向和普通变压器一样是相反的. 在忽略变压器的激磁电流和损耗的下,可如下关系式 降压:I2=I1+I,I=I2-I1 升压:I2=I1-I,I=I1-I2 P1=U1I1,P2=U2I2 式中: I1是原绕组电流,I2是副绕组电流 U1是原绕组电压,U2是副绕组电压 P1是原绕组功率,P2是副绕组功率5、单相异步电机、三相异步电机和直流电机的转动原理以及启动控制与运转控制电动机：将电能转成机械能的是电动机。1单相异步电机单相异步电动机常用于功率不大的电开工具(如电钻、搅拌器等)和众多的家用电器(如洗衣机、电冰箱、电风扇、抽排油烟机等)。下面介绍两种常用的单相异步电动机，它们都采用笼型转子，但定子有所不同。电容分相式异步电动机和罩极式异步电动机。2直流电机3三相异步电机三相异步电动机分成两个根本局部:定子(固定局部)和转子(旋转局部)。三相异步电动机的定子自机座和装在机座的圆筒形铁心以及其中的三相定子绕组组成。 机座是用铸铁或铸钢制成的，铁心是由互相绝缘的硅钢片叠成的。 铁心的圆周外表冲有槽(图7.1.2)，用以放置对称三相绕组U1 U2, V1V2, W1 W2 有的接成星形，有的接成三角形。三相异步电动机的转子根据构造上的不同分为两种型式:笼型和绕线型。转子铁心是圆柱状，也用硅钢片叠成，外表冲有槽(图7.1.2)。 铁心装在转轴上，轴上加机械负载。图7.2.7是三相异步电动机转子转动的原理图，图中N， S表示两极旋转磁场，转子中只示出两根导条(铜或铝)。当旋转磁场向顺时针方向旋转时，其磁通切割转子导条，导条中就感应出电动势。电动势的方向由右手定则确定。在这里应用右手定则时，可假设磁极不动，而转子导条向逆时针方向旋转切割磁通，这与实际上磁极顺时针方向旋转时磁通切割转子导条是相当的。在电动势的作用下，闭合的导条中就有电流。这电流与旋转磁场相互作用。而使转子导条受到电磁力FF。电磁力的方向可应用左手定则来确定。由电磁力产生电磁转矩，转子就转动起来。由图7.2.7可见，转子转动的方向和磁极旋转的方向一样。这就是图7.2.1的演示中转子跟着磁场转动。当旋转磁场反转时，电动机也跟着反转。6、平安用电知识；接地与接零；电路参数的测量触电：人体受到电流的伤害。人体触电形式为：单相触电、两相触电、跨步电压触电。引起人的感觉的电流称为感知电流，1mA。触电后人体能主动摆脱的电流称为摆脱电流，10mA。在较短时间危及生命的电流称为致命电流，50mA。接地有工作接地与保护接地。工作接地：将电气设备的*一局部通过接地线与埋在地下的接地体连接起来。保护接地：将可能出现对地危险电压的设备外壳与地下的接地体相连。保护接地线只适用于中性点不接地的供电系统。保护接零：对于中性点接地、线电压为380V的三相四线制供电线路应采用保护接零，也就是将电气设备的金属外壳与电源的中性线相连接。重复接地：在中性点接地系统中，除了采用保护接零外，还要采用重复接地。重复接地就是将中性线相隔一定距离多处进展接地。在中性线接地的供电系统中，如果设备外壳采用接零保护，则中性线必须连续可靠。故中性线上不设熔断器和开关。漏电保护装置一般用在1000V一下的低压系统中。电工测量电流、电压、功率和电能的测量电流、电压、功率是电工测量中较根本的测量对象。可以直接用表测量，也可以通过测量相关物理量间接测量。对于电能的测量在日常生活中更是与我们息息相关，几乎只要是用到电的地方就有电能的测量，一般是通过电能表进展测量。本章主要介绍电流、电压、功率和电能测量的一些根本方法。第一节 电流和电压的测量电流和电压的测量方法主要有直接测量法和间接测量法。直接测量法是指测量时使用直读式仪表(电流表或电压表)，从而根据仪表的读数直接获取被测电流或电压的方法。间接测量法是指通过测量与被测电流或电压相关的量，然后经过计算，求得被测电流或电压值的一种测量方法。一、电流的测量电流的测量主要包括直流电流的测量和交流电流的测量两大类。(一)直流电流的测量直流电流的测量可采用直接测量或间接测量两种方法来完成。电流的直接测量法是将直流电流表串联在被测支路中进展测量，电流表的示数即为测量结果，其基本电路如图31所示，需要注意的是在接线时既要保持电流表的极性与电路一致，又要使电流表接在被测电路的低电位端，以免使电流表的通电线圈与外壳间形成高电压。间接测量法是指利用欧姆定律，通过测量电阻两端的电压来换算出被测电流值