《电工基础知识》PPT课件.ppt

电工基础知识 授课 永安市技校陈昌初 维修电工培训 第一节直流电路 第一章电工基础知识 1 电路的组成及作用电路 电流所通过的路径 电路的作用是进行电能的传输和转换 或是实现信号的传递和处理 电路是由某些电气设备和元器件按一定方式连接组成 电路可分成电源 负载和中间环节三个部分电源是提供电能的设备 是电路工作的能源 电源的作用是将非电能转换成电能 负载是用电设备 是电路中的主要耗电器件 负载的作用是将电能转换成非电能 中间环节是指电源与负载之间的部分 一 电路的组成及各部分的作用 2 电路的工作状态 1 开路状态 2 断路状态 3 短路状态 忽略电路元器件的次要因素 将其理想化 并用规定的电气图形符号表示所组成的电路 称为电路 二 电流 1 电流的概念与分类带电粒子 电荷 的定向运动形成电流 电流的方向不变为直流I DC 方向和大小都变化为交流i AC I Q t 取决于在一定时间内 通过导体横截面的电荷量 I电流强度 A Q电荷量 C t时间 S 2 电流的单位安培 A 电流单位换算1A 103mA1mA 103 A 1kA 103A 3 电流的方向规定 正电荷运动的方向为电流的实际方向 假设的电流流向称为电流的参考方向 分析 当参考方向与实际方向相同时 则I 0当参考方向与实际方向相反时 则I 0 负值表示方向相反而不是负电流值 2 单位字母符号 E单位 V 伏 3 电动势的方向E的方向是从低电位 电源负极 指向高电位 电源正极 电场力将单位正电荷从电场中的a点移到b点所做的功 称其为a b两点间的电压 2 电压的方向电压方向规定为由高电位指向低电位三种表示法 箭头表示双下标表示UAB 习惯上把电位降低的方向作为电压的实际方向 3 电压的单位伏特 V 1V 103mV1mV 103 V1kV 103V 2 电位电位 某点与参考点之间的电压 用U 或 表示单位V把参考点的位称为零电位 即如A点参考点则 A 0V 通常选大地为参考点 把大地的电位作为零电位点 任意两点间的电位差 UAB UA UB或 AB A B电压与电位的异同点 电位是某点对参考点的电压 电压是某两点间的电位差 电位是相对量 随参考点的改变而改变 而电压是绝对量 不随参考点的改变而改变 五 电阻器 1 电阻器的概念电阻器反映导体对电流起阻碍作用的大小 简称电阻 R 符号表示 R L SL 导体长度 m S 横截面积 MM的平方 导体的电阻率 M 3 电阻器分类 固定电阻可变电阻碳膜电阻线绕金属膜电阻 2 单位 为欧姆 1K 103 1M 106 4 主要指标 标称阻值承受功率允许偏差5 标志方法 色环法色标符号方法 棕 偏差 金 倍乘 黄 第三位 紫 第二位 棕 第一位 黑0棕1红2橙3黄4绿5蓝6紫7灰8白9银10 2金10 1 1 部分电路欧姆定律部分电路欧姆定律 不含电源电路 内容 流过导体的电流与这段导体两端电压成正比 与导体的电阻成反比I U R式中R为电阻 单位为欧姆 电阻一定时 电压愈高电流愈大 电压一定 电阻愈大电流就愈小 六 欧姆定律 2 全电路欧姆定律全电路欧姆定律 含源电路 内容 电路中电流与电源电动势成正比 与内外电阻之和成反比 公式变形 E IR Ir I R r U U0分析 由U E Ur E Ir可知 当电阻R为无穷大 I 0U E 最高 当电阻R变小 I增大U减小当电阻R变大 I减小U增大 七 电阻的连接 1 电阻的串联两个或多个电阻头尾依次相连 称为电阻的串联 电阻串联的特点 1 电流相等I I1 I2 In 2 总电压等于各个电压之和U U1 U2 IR1 IR2 3 R R1 R2 Rn 总电阻等于各个电阻之和 4 串联电阻有分压作用 分压式 U1 R1U R1 R2 U2 R2U R1 R2 2 电阻并联两个或两个以上电阻接在电路中相同的两点之间 并承受相同的电压 电阻并联的特点 1 电压相同 U U1 U2 Un 2 总电流等于各个电流之和 I I1 I2 In 3 总电阻的倒数等于各个电阻倒数之和 1 R 1 R1 1 R2 1 Rn 若只有两个电阻并联即R R1并R2 R1R2 R1 R2 4 电阻并联具有分流作用 分流式 I1 R2I R1 R2I2 R1I R1 R2 八 电功与电功率 1 电功电能转化为其他形式能的过程称为电流做功 简称为电功用字母W表示 W UIT式中 W电功J U电压V I电流A t时间SW I2Rt U2t R实际中 电功的单位常用千瓦 小时 KW h 俗称 度 常生活电能的计算 3 6 106J 1KW h 1度 3 电流的热效应电流通过导体时 使导体发热的现象叫电流的热效应 焦耳 楞定律Q I2Rt U2t R UIt单位 Q J I A R t S 九 电容器 2 电功率电流在单位时间内能做的功叫电功率 简称功率用字母P表示 单位 瓦特 W mW KW P W t IU I2R U2 R式中 P电功率W U电压V I电流A 电容的单位是 法拉 F 其换算关系为 1F 106F1 F 1012pF 4 电容器的串联与并联 特点 Q1 Q2 Q3 Qn U U1 U2 U3 Un 1 C 1 C1 1 C2 1 C3 CnC C1C2 C1 C2 两个电容串联 C C0 n 容量相等的电容并联 特点 U U1 U2 U3 Un Q Q1 Q2 Q3 Qn C C1 C2 C3 Cn 第三节正弦交流电路 一 正弦交流电的基本概念 如果在电路中电动势的大小与方向均随时间按正弦规律变化 由此产生的电流 电压大小和方向也是正弦的 这样的电路称为正弦交流电路 3 正弦交流电的三要素 2 正弦交流电的产生 最大值电量名称必须大写 下标加m 如 Um Im 用小写字母表示交流瞬时值 如u i 1 瞬时值 最大值 有效值 该用电器最高耐压低于电源电压的最大值 所以不能用 2 周期 频率 角频率 周期T 变化一周所需的时间单位 秒 毫秒 角频率 每秒变化的弧度单位 弧度 秒 频率f 每秒变化的次数单位 赫兹 千赫兹 f 1 T 2 T 2 f t 0时的相位 称为初相位或初相角 t 正弦波的相位角或相位 两个同频率正弦量间的初相之差称相位差 2 1 3 正弦波的表示方法 二 单相正弦交流电路 1 电压与电流的关系 电压与电流最大值的关系 Im URm R 电压与电流有效值的关系 I UR R或UR IR 2 电路的功率 瞬时功率 瞬时电压与电流的乘积 有功功率 瞬时功率的平均值 P URI I2R UR2 R 2 纯电感电路 电感线圈中产生自感电动势 阻碍电流的变化 故电流的变化总是滞后电压的变化 电压与电流的关系 I UL XL 2 电路的功率和能量转换 3 纯电容电路 电容器不断充电和放电 形成电流 电压与电流的关系 I UC XC 2 电路的功率和能量转换 三 三相交流电路 三相交流电的优点 输电时节省电线 三相发电机体积小 质量轻 成本低 三相异步电动机结构简单 性能可靠 1 三相对称电动势的产生 2 三相电源的星形联结 2 三相四线制的线电压与相电压 相电压 火线对零线间的电压 如 UU UV UW 2 线电压与相电压的关系 他励 异励 串励 复励 电动机的分类 第五节 常用三相异步电动机 电动机有直流电动机和交流电动机两大类 直流电动机不及交流电动机结构简单 制造容易 维护方便 运行可靠 常用的交流电动机有三相异步电动机 或称感应电动机 和同步电动机 异步电动机结构简单 维护容易 运行可靠 价格便宜 具有较好的稳态和动态特性 因此 他是工业中使用得最为广泛的一种电动机 同步电机既可作发电机使用 也可作电动机使用 一 交流电动机 Y系列三相异步电机 三相永磁同步电机 1 三相异步电动机的基本结构 按结构分类 笼式异步电动机 结构简单 坚固 成本低 绕线式异步电动机 通过外串电阻改善电机的起动 调速等性能 异步电动机主要有以下几部分组成 1 定子定子由铁心 绕组与机座三部分组成 定子铁心是电动机磁路的一部分 它是由0 5mm的硅钢片叠压而成 片与片之间是绝缘的 以减少涡流损耗 定子铁心的硅钢片的内圆冲有定子槽 如图所示 槽中安放绕组 硅钢片铁心在叠压后称为一个整体 固定于机座上 定子绕组是电动机的电路部分 由许多线圈连接而成 每个线圈有两个有效边 分别放在两个槽里 三相对称绕组可连接成星型或三角形 2 转子转子有铁心与绕组组成 异步电动机的转子绕组有鼠笼式 线绕式 机座主要用于固定与支撑定子铁心 中小型异步电动机一般采用铸铁机座 根据不同的冷却方式采用不同的机座形式 转子有铁心与绕组组成 转子铁心压装在转轴上 由硅钢片叠压而成 转子硅钢片冲片如图所示 转子铁心也是电动机磁路的一部分 转子铁心 气隙与定子铁心构成电动机的完整磁路 异步电动机转子绕组多采用鼠笼式 它是在转子铁心槽里插入铜条 再将全部铜条两端焊在两个铜端环上而组成 小型鼠笼式转子绕组多用铝离心浇注而成 这不仅是以铝代铜 而且制造也快 异步电动机的转子绕组除了鼠笼式外还有线绕式 线绕式转子绕组与定子绕组一样 由线圈组成绕组放入转子铁心槽里 转子绕组一般是连接成星型的三相绕组 转子绕组组成的磁极数与定子相同 绕线式转子通过轴上的滑环和电刷在转子回路中接入外加电阻 用以改善启动性能与调节转速 2 三相异步电动机的工作原理 转子 在旋转磁场作用下 产生感应电动势或电流 电磁基本定律 左手定则 通电导体在磁场中受到力的作用 其受力方向可以用左手法则判定 伸开左手 让拇指与其余四指垂直并同在一个平面内 让磁力线穿过手心 四指指向电流方向 拇指所指的方向就是通电导体所受到的电磁力的方向 右手定则 导体在磁场中做切割磁力线德运动 则在导体的两端将产生感应电动势 其方向可用右手法则判定 伸开右手 让拇指与其余四指垂直并同在一个平面内 让磁力线穿过手心 拇指所指的方向为导体运动方向 四指所指的方向为电流方向 异步机中 旋转磁场代替了旋转磁极 电流出 合成磁场方向 向下 t 60o时 t 120o时 t 180o时 改变电机的旋转方向 换接其中两相 三相异步电动机的转动原理 对称三相正弦交流电通入对称三相定子绕组 便形成旋转磁场 旋转磁场切割转子导体 便产生感应电动势和感应电流 载流导体在磁场中受到力的作用 并形成转矩 转子便沿着旋转磁场的转向逐步转动起来 电动机转速和旋转磁场同步转速的关系 三 三相异步电动机的铭牌 1 型号Y315 6 2 额定功率 额定功率指电机在额定运行时轴上输出的功率 P2 不等于从电源吸收的功率 P1 3 额定频率50HZ 4 额定电压 定子绕组在指定接法下应加的线电压 说明 一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额定值的5 例 380 220Y 是指 线电压为380V时采用Y接法 当线电压为220V时采用 接法 5 额定电流 定子绕组在指定接法下的线电流 7 接法 Y 接法 8 定额电动机的运转状态 一 三相交流电动势的产生 A X Y C B Z S N 三线圈空间位置各差120o 转子装有磁极并以 的速度旋转 三个线圈中便产生三个单相电动势 谢谢