高压电工培训课件(1)

1、高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 装置保运部 高压电工安全培训高压电工安全培训 瓮福磷肥厂装置保运部瓮福磷肥厂装置保运部 李英军李英军 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 contents 第一章第一章 安全生产管理安全生产管理第二章第二章 电工与电子基础电工与电子基础 第三章第三章 电电 工工 测测 量量第四章第四章 触电危害与急救触电危害与急救 第五章第五章 防触电技术防触电技术 第六章第六章 保护接地与保护接地与保护保护接零接零 第七章第七章 电气

2、安全操作技术电气安全操作技术 第八章第八章 电气火灾、雷电及静电气火灾、雷电及静 电安全电安全 第九章第九章 电力电容器电力电容器第十章第十章 电气线路电气线路 第十一章手持电动工具的安全第十一章手持电动工具的安全第十二章第十二章 变配电系统及安全变配电系统及安全 第十三章第十三章 电力变压器电力变压器第十四章第十四章 仪用互感器仪用互感器 第十五章第十五章 高压配电装置高压配电装置 第十六章第十六章 过电压保护过电压保护 第十七章第十七章 继电保护与二次回路继电保护与二次回路 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 第一

3、章 安全生产管理 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 第一节第一节 安全法律法规安全法律法规 一、中华人民共和国安全生产法 2002年6月29日第九届全国人大常委会第28次会议通过： 坚持安全第一、预防为主、综合治理的方针 新、改、扩建工程的安全设施“三同时”原则 二、生产经营单位安全培训规定 1.非高危生产经营单位主要负责人和安全生产管理人员初次安 全培训时间不少于32学时，每年再培训时间不少于12学时；高 危单位人员安全资格培训时间不得少于48学时，每年再培训时 间不得少于16学时。 装置保运部 高压电工培训讲座

4、high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 2.非高危生产经营单位新上岗的从业人员，岗前培训时间不得少 于24学时；高危生产经营单位新上岗的从业人员，岗前培训时 间不得少于72学时，每年再培训时间不得少于20学时。 3.生产经营单位新上岗的从业人员，上岗前必须经过厂（矿）、 车间（工段、区、队）、班组三级安全培训教育。 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 第二节第二节 一、电工作业 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）。 1.高压

5、电工作业 指对1千伏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。 2.低压电工作业 指对1千伏以下的低压电气设备进行运行操作、维护、安装、 检修、改造、施工、调试和试验的作业。 3.防爆电气作业 指对各种防爆电气设备进行安装、检修、维护的作业，适用于 除煤矿井下以外的防爆电气作业。 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 二、电工从业人员的基本条件二、电工从业人员的基本条件 1.年满18周岁，且不超过国家法定退休年龄； 2.经社区或县级以上医疗机构体检合格，并无妨碍从

6、事电工 特种作业的器质性心脏病、癫痫病、美尼尔氏症、眩晕症、 癔病、震颤麻痹症、精神病、痴呆症以及其它疾病和生理 缺陷； 3.具有初中及以上文化程度。 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 我国相关法律、法规及行业规范要求电工必须持证上岗。这 里的持证应包含“两证”，即：安全生产监督管理局核发的 特种作业操作证书、劳动和社会保障局核发的职业资格证。 维修电工执业要求维修电工执业要求 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 1 1特种作业操作证特种作业

7、操作证 （1）所有从事电工等特种作业的操作人员必须持证上岗， 违者将规追究法律责任。 （2）学员经指定卫生医疗机构体检合格后，方可参加电工 作业初训。电工作业初训的主要内容包括电工基础知识、人体 触电、触电预防、触电急救、高（低）压变配电设备、电气安 全管理（包括组织措施和技术措施）等六个方面。初训后由省 、市安全生产监督管理部门组织考核，合格才发证。电工作业 操作证每三年须复审。 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 2 2电工职业资格证电工职业资格证 国家职业资格证书制度要求按照国家制定的职业标准， 通过政府认定的考

8、核鉴定机构，对从业者的技能水平或 职业资格进行客观、公正、科学规范的评价和鉴定，并 对合格者授予相应的国家职业资格证书。 维修电工国家职业资格证共分为5个级别 ，即：初级（ 五级）、中级（四级）、高级（三级）、技师（二级） 和高级技师（一级）。 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 第二章 电工与电子基础 一、导体、绝缘体和半导体（超导体）知识 二、电阻、电容、电感相关知识及应用 三、电路分析方法 四、二极管、可控硅整流原理 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel:

9、 641606 第一节 导体、绝缘体和半导体、超导体知识 导体、半导体、绝缘体器件是构成各种电气设备、电 工电子器件的基础，在电力生产上，更是普遍存在， 作为一名电力生产人员，应熟悉掌握导体、半导体、 绝缘体的定义和性质以及应用。 一、导体 定义：具有良好导电性能的材料就称为导体。大 家知道，金属、石墨和电解液具有良好的导电性能， 他们都是导体。 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 二、绝缘体 定义：不导电的物质，称为绝缘体。如包在电线外面 的橡胶、塑料。常用的绝缘体材料还有陶瓷、云母、胶木、 硅胶、绝缘纸和绝缘油（变

10、压器油）等，空气也是良好的绝 缘物质。 导体和绝缘体的区别决定于物体内部是否存在大量自由电子 ，导体和绝缘体的界限也不是绝对的，在一定条件下可以相 互转化。 三、半导体 有一些物质，如硅、锗、硒等，其原子的最外层电子既 不象金属那样容易挣脱原子核的束缚而成为自由电子，也不 象绝缘体那样受到原子核的紧紧束缚，这类物质的导电性能 介于导体和绝缘体之间，并且随着外界条件及掺入微量杂质 而显著改变，这类物质称为半导体。 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 1.半导体有以下独特性能： 通过掺入杂质可明显地改变半导体的 电导率。

11、温度可明显地改变半导体的电导率。即热敏效应 光照不仅可改变半导体的电导率，还可以产生电动势，这就 是半导体的光电效应。 与金属和绝缘体相比，半导体材料的发现是最晚的，直到20 世纪30年代，当材料的提纯技术改进以后，半导体的存在才 真正被学术界认可。半导体技术的发现应用，使电子技术取 得飞速发展， 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 2.本征半导体与杂质半导体、pn结 （1）本征半导体：天然的硅和锗提纯后形成单晶体就是一 个半导体，称为本征半导体。 本征半导体中的载流子浓度很小，导电能力较弱， 且受温度影响很大，不稳定

12、，用途有限。 （2）杂质半导体、pn结：如果在本征半导体中掺入微量杂 质（掺杂），其导电性能将发生显著变化，如在纯硅中掺 入少许的砷或磷（最外层有五个电子），就形成n型半导 体；掺入少许的硼（最外层有三个电子），就形成p型半 导体。 p型和n型半导体并不能直接用来制造半导体器件。 通常是在半导体的局部分别掺入浓度较大的三价或五价杂 质，使其变为p型或n型半导体，在p型和n型半导体的交界 面就会形成pn结，而pn结就是构成各种半导体器件的基础 ，最简单的一个pn结就是二极管。 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 l四、超

13、导体 定义：某些金属在摄氏零下273度的绝对温度下，电阻会 突然消失，这种金属电阻完全消失的特殊现象，称超导电 性，具有超导电性的金属称超导体。 超导现象是1911年荷兰物理学家昂尼斯在研究导体的 电阻随温度变化的实验中，首次发现水银在4.2k的低温时 ，电阻突然消失，即r=0；1933年，又发现处于超导状态 的物质，外部磁场不能深入超导体内，有抗磁性，即b=0 ，以上是超导体的两大特性。 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 第二节 电阻、电容、电感相关知识及应用 电阻、电容、电感是构成各种电路的基本元件。这 一部分主

14、要是了解一下它们性质、用途，以及实际 应用举例。 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 一、电阻 1.定义：衡量物体导电性能的物理量称为电阻。 在一定的温度下，其电阻与长度成正比，与截面积成 反比。这就是导体的电阻定律。 2.电阻的常用单位：欧姆（）、k、m 1的含义：当导体两端电压为1v，通过的电流为1a，这 段导体的电阻为1。 换算：1 m103 k106 阻值标示：一般用色环法和数字法。 s l r. 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 3

15、.电阻的性质 电阻是一个耗能元件，即消耗电能变为热能。 电阻是线性元件，它符合欧姆定律：=u/r。 电阻在电路中主要用于限流、分流、降压、分压。 主要参数：阻值及误差、额定电压、额定功率等。 电阻的串并联及计算： 串联：分压作用rr1+ r2+ r3+ 并联：分流作用 常用计算公式： 串联各电阻的电压与电阻成正比。也就是说，大电阻分到 高电压，小电阻分到小电压。 两个电阻并联时，总电流为两分支电流之和。电流的分配 与电阻大小成反比。 3 1 2 1 1 11 rrrr r u rp. 2 p u r 2 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 t

16、el: 641606 4.电阻的测量：一般用万用表、兆欧表、平衡电桥等 电阻测量一般不能带电测量。在测量半导体（二极管、三 极管）、电容等有极性的器件时，因有正向、反向之分，所以 万用表在电阻档时：“黑”表笔为正极，“红”表笔为负极。 兆欧表一般用于测量阻值较大的绝缘电阻。阻值较小电阻的精 确测量也有很多种方法，平衡电桥测量是较常用的一种（高试 常用），有直流电桥和交流电桥。 5.电阻的分类及应用： 按阻值特性：固定电阻、可调电阻 按制造材料：碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻、水泥 电阻、陶瓷电阻、半导体电阻等。 按安装方式：插件电阻、贴片电阻。 装置保运部 高压电工培训讲座 high volt

17、age electric 讲师:李英军 tel: 641606 5.特种电阻(敏感电阻)常识： 热敏电阻：是一种对温度极为敏感的电阻器，分为正温度 系数（阻值随温度升高而增大）和负温度系数（阻值随温 度升高而降低）电阻器。应用举例： 如电视机消磁电路、电饭锅电路 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 光敏电阻：阻值随着光线的强弱而发生变化的电阻器，称 为光敏电阻器。分为可见光光敏电阻、红外光光敏电阻、 紫外光光敏电阻。选用时先确定电路的光谱特性。实际应 用如光控路灯，根据光线的强度自动控制路灯的开关。 压敏电阻：是对电压

18、变化很敏感的非线性电阻器，具有非 线性伏安特性并有抑制瞬态过电压作用的固态电压敏感元 件。当电阻器上的电压在标称值内时,电阻器上的阻值呈 无穷大状态,当电压略高于标称电压时,其阻值很快下降, 使电阻器处于导通状态,当电压减小到标称电压以下时,其 阻值又开始增加（可以自恢复）。实际应用如电话机过压 保护、避雷器阀片等。 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 湿敏电阻：是对湿度变化非常敏感的电阻器,能在各种湿度 环境中使用，它是将湿度转换成电信号的换能器件。主要用 作湿度传感器，如婴儿的尿湿报警器等。 熔断器、分流器：也可以

19、看作是一种电阻器件，熔断器是一 种阻值很小，功率较小的电阻，当通过的电流超过一定值时 ，其发热熔断起到保护作用；分流器实际上就是一个阻值很 小的电阻，串在回路中，当有直流电流通过时，产生压降且 随电流大小变化，供直流电流表显示，或接到变送器（如励 磁回路），实际上相当于取样、测量的作用。 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 二、电容 1.电容器结构原理： 在电子电路中，电容器是必不可少的电子器件；在电 力生产中，电力电容器也是广泛应用。简单地说，电容器 就是一种储存电荷的容器，他不消耗能量。电容器通常简 称为电容，用字

20、母“c”表示。其基本结构是由两片靠得 较近的金属片，中间隔以绝缘物质而组成，两金属片为电 容得极板，中间的绝缘物质为介质， 电容器的电容等于电容器的带电荷 量，平板电容器的电容与极板面积成正 比，与极间距离成反比。 u q c 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 一般规定把电容器外加1v直流电压时所储存的 电荷量称为该电容器的电容量。电容的基本单位为 法拉（f），还有微法（f）、纳法（nf）、皮法 （pf），因法拉单位较大，实际不常用，实际常用 的是微法、皮法。其换算关系： 1法拉（f）= 微法（f） 1微法（f）=

21、纳法（nf）= 皮法（pf） 2.电容器的基本性质、作用： 基本性质：简单地说就是隔直流通交流，即对直 流呈现电阻无穷大，相当于开路；对交流呈现的 电阻力受交流电频率影响，即相同一电容器对不 同频率的交流电呈 现不同的容抗: 6 10 3 10 6 10 fcc xc 2 11 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 电容器在电路中主要作用有：整流电路平滑滤波、电 源电路的退耦滤波、交流信号旁路、交流信号耦合（隔直） 、与电阻电感构成振荡、谐振回路、延时电路等等。电子电 路中需要用到各种各样的电容器，它们在电路中分别起着不

22、 同的作用。电力电容器的主要应用有：无功补偿、电容式电 压互感器、阻波器、载波耦合电容器、油开关触头保护电容 器等等。 小容量的电容，通常在高频电路中使用；大容量的电 容往往是作滤波和存储电荷用。电解电容为有极性电容，分 正、负极，一般电源电路的低频滤波均采用电解电容，其正 向漏电流较小，而反向漏电流较大，所以在电路中要注意极 性不能接反，否则会因漏电流大引起爆炸损坏 。 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 电容的充放电：把电容器的两个电极分别接在电源的 正、负极上，过一会儿把电源断开，两个引脚间仍然会有残 留电压，这

23、是因为电容器储存了电荷，电容器极板间建立起 电压，积蓄起电能，这个过程称为电容器的充电。而电容器 储存的电荷向电路释放的过程，称为电容器的放电。 电容器的充电和放电就形成电容电流，电 容电流与电容和端电压的变化率成正比。 只有加在电容两端的电压发生变化时，电 容才有电流通过。 电容器储藏的电场能量与端电压的平方成 正比： dt du ci 2 2 1 cuw 充电过程分析： 开关合闸瞬间，过渡过程， 呈指数规律。 r + c uc + us ics uc ic t o uc，ic us r u s )1 ( c rc t s euu rc t sc e r u dt du ci c 放电过程分

24、析：其中 称为电路充放电时间 常数，它是反映充放电快慢的一个参数。 以上是电容在直流电路瞬态过渡充放电过程的简单分 析，从波形图可以看出，其充电电流超前电压。 r + c uc + u s ic s1 2 u c ic t o u c ， ic u o r u o rc t euu oc rc t c e r u dt du ci o c rc 正弦交流电路中，电压电流的波形、相量关系： 由其波形和相量图 可以看出： 即电流超前电压90， 这就是我们通常所说 的容性负载电流超前 电压90的原因。 电容的串并联性质： 并联：总电容为各电容之和。 串联：总电容的倒数为各电容倒数之和。 电容器串联时

25、，各电容电压与电容量成反比,每个电容分配 到的电压计算式在形式上与并联电阻的分流计算公式相似。 /2 o t i u、i u u x j c 1 21 ccc 21 111 ccc 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 3.电容的参数：主要有标称容量、额定电压、绝缘电阻 （漏电阻）、温度范围等 4.电容器的测量、极性判别：对于通常的电容器，一般用万 用表电阻档测量。 每次测试前，需将电容器放电（两极短接一下放电），然 后将红、黑表笔分别接电容器的两极，由表针的偏摆来判 断电容器质量。好的电容器，表针迅速向右摆起（摆的角

26、度与容量大小有关），然后慢慢向左退回原位（靠近， 所指示的阻值就是漏电阻）。 如果表针摆起后不再回转，说明电容器已击穿。如果表针 摆起后逐渐退回到某一位置停住，则说明电容器已漏电。 如果表针摆不起来，说明电容器电解质已干涸失去容量。 对于极性电容（电解电容），一般反向漏电比正向大，其 测出的正向漏电阻大于反向漏电组。（可依此判别极性） 其实，万用表测量的过程就是反映电容充放电的过程。 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 5.电容器应用举例： 分布电容、杂散电容影响 ; 旁路、消干扰; 储能作用; 耦合电容、阻波器; 无

27、功补偿电容器; 少油断路器断口均压电容; 容式电压互感器; 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 三、电感 1.1.电感的结构原理：用导线绕制成线圈就构成一个电感器，电感的结构原理：用导线绕制成线圈就构成一个电感器， 它是一种能够储存磁场能量的元件。它是一种能够储存磁场能量的元件。 电感的单位是亨利（

28、电感的单位是亨利（h h），常用单位为毫亨（），常用单位为毫亨（mhmh）、微亨）、微亨 （hh）和纳亨（）和纳亨（nhnh），其换算关系为：），其换算关系为： 电感量的大小表示产生感应电动势的能力。电感量的大小表示产生感应电动势的能力。 2.电感的性质、作用： 形象说法：电感器就是“通直流， 阻交流”。也就是说，只有电感上的电流变化时，电感两 端才有电压，而且其电动势的方向是阻止电流变化的方向 ，大小与电感量和电流变化率成正比。在直流电路中，电 感上即使有电流通过，但，相当于短路。其电压与 电流的关系： nhhmhh 963 1010101 dt di lu 装置保运部 高压电工培训讲座 h

29、igh voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 同一电感对不同频率的交流电呈现不同的阻抗， 即感抗：xll2fl。电感l越大，电源频率 f越高，感抗就越大。对直流，f0，相当于短路 。 电感线圈是一个储能元件，它以磁的形式储存电 能，储存的电能大小可用下式表示： 可见，线圈电感量越大，流过电 流越大，储存的电能也就越多。 其储能和释放过程：当电流的绝对值增加时， 电感元件吸收能量并全部转换成磁场能量；当电 流的绝对值减小时，电感元件释放磁场能量。 可见，电感元件与电容元件一样，并不是把吸 收的能量消耗掉，而是以磁场或电场的形式储存 ，用以交换，释放与吸收的能量一

30、样。 2 2 1 liw l 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 对于正弦交流电路，其电压、电流波形图和相量图如下： 由以上波形图和相量图可以看出，电感在正弦交流电 路中电流滞后电压90，即: 我们通常所说的，感性负载电 流滞后电压90就是这个道理。 /2 o t i u、i u ijxu l 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 3.电感的参数、测量： 测量：用电感测量仪测量其电感量；用万用表测量其通断， 理想的电感电阻很小，近乎为零。若测量电

31、阻为，则说明 电感器已经开路损坏。 参数：主要有电感量、额定电流等。 4.电感的应用举例： 电抗器：实质上是一个无导磁材料的空心线圈。在电力 系统中起增大短路阻抗，限制短路电流作用。常串于出线 断路器处，起到维持母线电压水平的作用，使母线电压波 动较小，保证非故障线路上的用户电气设备运行的稳定性 消弧线圈：在中性点不接地系统发生单相接地时，减少 通过接地点的电容电流，有效防止铁磁谐振过电压的产生 消弧线圈补偿方式有三种：全补偿、欠补偿、过补偿 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 第三节第三节 电路分析方法电路分析方法

32、一、电路的基本概念： 为了某种需要、功能而由电源、导线、开关和负载等元件 按一定方式组合起来的电流的通路称为电路。 电路的主要功能：一是进行能量的转换、传输和分配；二是 实现信号的传递、存储和处理。 电路分析的主要任务就在于解得电路物理量，其中最基本的 电路物理量就是电流、电压和功率。 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 二、电路的基本物理量： 1.电流：导体中电荷的定向移动形成电流。定义为单位时 间内通过导体截面的电荷量，即 2.电压、电位和电动势： 电位：电路中某点的电位定义为单位正电荷由该点移至参 考点电场力所做

33、的功。要有一个参考零电位点 。 电压：电路中a、b点两点间的电压定义为单位正电荷由 a点移至b点电场力所做的功。或者说，两点之间的电位差 即为电压： 电压的实际方向规定由电位高处指向电位低处。 电源电动势：是衡量外力即非静电力做功能力的物理量。 外力克服电场力把单位正电荷从电源的负极搬运到正极所 做的功，称为电源的电动势。 电动势的实际方向与电压实际方向相反，规定为由电 源负极指向正极。 dt dq i baab uuu 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 3.电功率和电能：电场力在单位时间内所做的功称为电功率 ，简称

34、功率。它表示电能转化为其他形式的能量，被电路吸 收（消耗）的速率。单位为：瓦（w），常用的有kw（千瓦 ）、mw（兆瓦）、mw（毫瓦）。 在一定时间内，电路（负载）吸收（消耗）的 电功率（电量）称为电能，即电量（电度）。 电能的单位是焦（耳）（j），它 等于功率1w的用电设备在1s内消耗的电能，量值较小。在 实用上采用kwh(千瓦小时)作为电能的单位，它等于功率 1kw的用电设备在1h（3600s）内消耗的电能，简称为1度 电。换算关系： （直流时）或uipui dt dw p )( 0 ttpw mjjswkwh6 . 3106 . 33600101 63 装置保运部 高压电工培训讲座 hi

35、gh voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 二、电路的基本物理量： 电路的分析计算有两大基本定律：一是欧姆定律；一 是基尔霍夫定律。欧姆定律反映的是电路中元件上的电流和 电压的约束关系，而基尔霍夫定律反映的是电路中各支路电 流之间的约束关系或各回路电压之间的约束的关系。 1.欧姆定律： 欧姆定律只适用于纯线性电阻电路。欧姆定律有 两种：即部分电路欧姆定律（也称作外电路欧姆定律）和 全电路欧姆定律。 外电路欧姆定律：表述为在同一电路中,流过电阻 的电流跟其两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。 串联电阻分压公式： 并联电阻分流公式： i u rriu r u i

36、; 2 1 2 1 r r u u 1 2 2 1 r r i i 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 在实际电路中，由于内阻的存在要消耗一定的功率，产生一 定的电压降（ir）。因此，外电路端电压u=-ir。当外电路开路 时，i0，u=；当外电路有负载时，端电压随着负载（i）的增 大而降低 全电路欧姆定律：全电路是指 电源以外的电路（外电路）和 电源（内电路）之总和。电源 产生电动势，它有内电阻。 流过电路的电流，与电源的 电动势成正比，与外电路的 电阻与内电路的电阻之和成 反比。这就是全电路欧姆定律。 irir rr

37、 i 或 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 2.基尔霍夫定律： 基尔霍夫定律包括电流定律和电压定律。不论元 件是线性的还是非线性的，电流、电压是直流的还 是交流的，基尔霍夫定律总成立。 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 基尔霍夫电流定律：基尔霍夫电流定律：对电路中任一结点，在任一时刻，流出 结点的电流之和一定等于流入结点电流之和，即流出或流入该结 点的所有支路电流的代数和为零。 kcl也可以推广到电路中任 一假设的封闭面，即在任一时刻， 通

38、过该封闭面的所有支路电流的 代数和等于零。 43152 iiiii0 i 0 321 iii 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 基尔霍夫电压定律：基尔霍夫电压定律：对任一电路中的任一回路，在任一时刻， 沿着该回路的的所有支路电压的代数和恒等于零,简称为kcl。 kcl确定了连接 在同一回路中各支路 电压之间的关系。体 现的是电荷在电场中 从一点移到另一点时， 它所具有能量的改变 量只与这两点的位置 有关，而与移动路径 无关的性质。 在分析电路列回路kcl方程时，应先规定回路绕行方向，各 支路电压参考方向与回路绕行方向

39、一致时（从“+”极性向“- ”极性）取正号，反之取负号。 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 第四节 二极管、可控硅整流原理 电力电子器件是电力电子变流技术的核心，通 常包括非可控器件（如整流二极管）和可控器件（如 晶闸管，也叫可控硅）两大类。电力电子变流技术和 控制技术的发展，使变流技术主要能实现以下几个功 能：整流器、逆变器、暂波器、交流调压器、周波变 流器等，以上的几个功能都可以通过晶闸管来实现。 下面，我们主要介绍整流电路原理。 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李

40、英军 tel: 641606 一、二极管及其整流原理 1.二极管结构原理：一个pn结加上相应的电极引线并用管壳封装起来 ，就构成了半导体二极管，简称二极管。 二极管按其结构不同可分为点接触型和面接触型。点接触型二极 管pn结面积很小，因而结电容小，通流能力小，主要应用于小电流的 整流和高频时的检波、混频及脉冲数字电路中的开关元件等；面接触 型二极管pn结面积大，因而能通过较大的电流，但其结电容也小，只 适用于较低频率下的整流电路中，一般的电源整流电路均采用面接触 型。 2.二极管的伏安特性 二极管由pn结组成， 因此，具有pn结的单向 导电特性，它属于非线 性电阻元件。 正向特性（右半部分）：

41、 当正向电压大于死区电 压后，正向电流随着正向 电压增大迅速上升。 反向特性 （左半部分）： 当二极管外加反向电压时，pn结处于截止状态，反向电流 很小；如果所加反向电压继续增大，大于击穿电压时，反向 电流急剧增加，而电压几乎保持不变（稳压二极管就是利用 这一反向击穿区特性工作的，控制反向电流数值，使其不致 过热而烧坏）。 普通二极管被击穿后，由于反向电流很大，一般都会造 成“热击穿”，使二极管永久性损坏，不再具有单向导电性 。 -60 -40 -20 0.4 0.8 u /v 40 30 20 10 i /ma 0 正向特性 反向特性 死区 电压 装置保运部 高压电工培训讲座 high vo

42、ltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 二极管的测量一般用万用表的电阻档（r1k）测量， 其正向电阻（黑表笔接阳极，红表笔接阴极）较小（几百 1k左右），反向电阻很大（一般为接近），而根据正反 向测量结果，也可以判断出其极性。 二极管在电工电子电路中应用很广，常用于整流、稳压、检 波、限幅、元件保护以及在数字电路中用作开关元件等等。 如整流二极管、发光二极管、稳压二极管、光电二极管（可 以与光敏三极管做成 光耦器件，用于信号 的电路隔离传输，如 微机保护等输入输出 口常采用光耦传输， 起电路隔离，避免因 某一输入输出口问题 影响整个系统）等。 装置保运部 高压电工培

43、训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 3.二极管整流原理 二极管整流电路实际就是利用其单向导电特性，有半波 整流、全波整流和桥式整流三种形式，常用桥式整流。 半波整流： 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 当输入电压处于交流电压正半周时，二极管导通，输出电压 vovi(忽略管压降) ；当输入电压处于交流电压的负半周时， 二极管截止，输出电压vo0。 半波整流电路的交流利用率只有50，且输出电压脉动很大 ，对于使用直流电源的电动机等功率型的电气设备，半波整流 输出的脉动

44、电压就足够了。对于电子电路，这种电压则不能直 接作为半导体器件的电源，还必须经过平滑（滤波）处理。 电压正半周时， 交流电源在通 过二极管向负 载提供电源的 同时对电容充 电，在交流电 压负半周时， 电容通过负载 电阻放电。 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 全波整流： 当输入电压处于交流电压正半周时，d1导通，vovi（忽 略管压降）；当输入电压处于负半周时，d2导通，vovi。其 输出波形是一个方向不变的脉动电压，但脉动频率是半波整流 的一倍。 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electr

45、ic 讲师:李英军 tel: 641606 同样，全波整流输出的直流脉动电压不能满足电子电路对直 流电源的要求，必须经过平滑（滤波）处理。也是在全波整流的 输出端接一个电容。电容在脉动电压的两个峰值之间向负载放电 ，使输出电压得到相应的平滑。 全波整流电路的交流利用率为100，正负半周均利用，其输 出电压脉动较 半波整流小， 比较平滑。全 波整流电路必 须采用具有中 心抽头的变压 器，而且每个 线圈只有一半 时间通过电流， 所以变压器的 利用率不高。 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 桥式整流： 当输入电压处于交流电

46、压正半周时，二极管d1、负载电阻 rl、d3构成一个回路（图中虚线所示），输出电压vovi（ 忽略管压降）；当输入电压处于交流电压负半周时，二极管 d2、负载电阻rl、d4构成一个回路，输出电压vovi。 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 可见，桥式整流电路的输出波形脉动情况、脉动 频率。交流利用率与全波整流一样。不同的是桥式整 流电路无需采用具有中心抽头的变压器，整流二极管 承受的反向电压也不高。 二、可控硅及其整流原理 二极管整流电路通常称为不可控整流电路 ，当输入的交流电压不变时，其输出的直流电压也 是固定的，

47、不能任意控制和改变。在实际工作中， 有时希望整流器的输出直流电压能够根据需要进行 调节，在这种情况下，需要采用可控整流电路，而 晶闸管正是可以实现这一要求的可控整流元件。 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 1.晶闸管结构原理 内部由四层半导体（pnpn）构成，形成三个pn结（j1、 j2、j3），最下层的p1引出为阳极（a），最上层的n2引出 为阴极（k），中间的p2引出为控制极（g）。 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 工作原理：如果只在

48、晶闸管的阳极和阴极之间加正向电压 而控制极不加电压，则pn结j2为反向偏置，晶闸管不导通， 称为阻断；如果a、k之间加反向电压而控制极不加电压，j1 、j3反偏，晶闸管还是阻断。也就是说，在g极没有加控制 电压情况下，晶闸管始终处于阻断状态。 当在阳极和阴极之间加正向电压的同时，在控制极与阴 极之间也加一个正向电压，则晶闸管将由阻断变为导通，而 且其压降很小（1v左右），相当于开关处于闭合状态。晶闸 管导通后，可以通过几十甚至上千安的电流，只要a、k之间 一直加有正向电压，它就一直维持导通状态，控制极一般就 不再起控制作用。所以，控制极也叫触发极，加在其上的电 压一般为触发脉冲电压。 晶闸管的

49、导通原理可以由其等效电路来分析：根据晶闸 管的结构，可以把它看成由一个npn型三极管和一个pnp型三 极管组合而成。 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 晶闸管导通后，控制极就失去控制作用。那么，如何使晶 闸管由导通变为阻断状态呢？只能通过降低电源电压，或 增大负载电阻，或改变电源电压极性（加反向电压）等方 法，使阳极电流ia减少，到某一特定数值以下（即小于维 持电流），才能使晶闸管重新阻断。 若不加控制极正

50、向电压，而提高阳极电压，则当达到某一 限度时，由于正向漏电流的增大，也会导致晶闸管导通。 当a、k加反向电压时，两个三极管集电极电压极性接反， 都不能放大，只有较小的反向漏电流，晶闸管处于阻断状 态。 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 2.晶闸管的主要参数 （1）电压定额： 断态重复峰值电压( )： 反向重复峰值电压（ ）： 通态(峰值)电压（ ）： （2）电流定额： 通态平均电流 ： 维持电流 ： 擎住电流 ： （3）门极定额：门极触发电流 、门极触发电压 （4）额定结温 ：器件在正常工作时所允许的最高结温， 在此

51、温度下，晶闸管有关的额定值和特性都能得到保证。 drm u rrm u tm u )(avt i h i l i gt igt u jw t 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 3.单相可控整流电路 （1）单相半波可控整流电路： 电阻性负载的情况： 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 其整流输出电压是极性不变的脉动直流电压， 它的波形只在电源电压的正半周内出现。 vt承受的电压,在导通时忽略管压降为零，其余 不导通时承受全部电源电压。 从vt开

52、始承受正向电压起到加上触发脉冲这一电 角度称为控制角，vt导通的电角度称为导通角 ，-，输出平均电压： 它是的函数，也就是说改变就可以控制改变 。愈小， 愈大。当0时，晶闸管全导通， 相当于二极管整流，输出最大；当时， 0。 d u 2 cos1 45. 0 2 uu d d u d u 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 电感性负载的情况： 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 当在电源电压正半周的t1时刻触发晶闸管，在负载侧就立即出现 直流电

53、压，感性负载通过电流 ，当 在增加的过程中，l的自感 电动势极性为上正下负，它力图阻止 电流增加；当 过零变负时 ，电流处于逐步减小的过程中，在l两端产生一个上负下正的电动势 ，力图阻止电流减小，此时感应电动势比值大，使晶闸管仍然承受 正向电压，继续维持导通（此时可以理解为l释放出先前储藏的能量 ，使晶闸管保持导通维持负载电流）。这个过程一直维持到l中的电 流降为零，即l中的磁场能量释放完毕，晶闸管关断(即t2时刻)，并 且立即承受电源负半周的反向电压。可见，由于电感的存在，延迟 了晶闸管的关断时刻，使输出波形上出现负值，导致输出直流电压 的平均值下降。 d i d i 2 u 2 u 装置保

54、运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 根据 ，当r为一定值时，l越大，感应电动势就大 ，进入负半周后维持晶闸管导通的时间就越长，输出电压波 形负值部分越大，输出电压越低。当lr时，输出波形中 正负波形面积接近， ，输出电流平均值就很小。 l为解决大电感负载时的上述矛盾，可在整流电路的负载两 端并联一个整流二极管，称为续流二极管vd。 当电源电压过零变负后，电感l的感应电动势可经续流 二极管使负载电流继续流通，也就是说电感储藏的能量通 过续流二极管与负载形成回路释放。此时，输出不再出现 负电压，在续流期间，晶闸管承受电源反向电压

55、而关断。 从波形可以看出，加了续流二极管后，输出电压的波 形与电阻性负载时一样，但输出电流波形就大不相同，流 过负载的电流不但连续而且基本上维持不变，电感愈大， 电流波形愈接近一条水平线，此电流由晶闸管vt和二极管 vd分担，晶闸管导通期，从晶闸管流过，晶闸管关断期， 从续流二极管流过。 dt di le 0 d u 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 （1）单相桥式全控整流电路：把单相桥式整流电路中的四个

56、二极管换成晶闸管，就组成了单相桥式全控整流电路。 电阻性负载的情况：vt1和vt4组成一对桥臂，vt2和vt3组成 另一对桥臂。当电源正半周，在t1时刻给vt1和vt4以触发脉 冲，vt1和vt4导通，负载流过电流；而此时vt2和vt3均承受 反向电压而截止；当电源电压过零时，vt1和vt4也随之关断 。当电源变为负半周时，vt2和vt3承受电源正向电压，在控 制角为处触发晶闸管vt2和vt3，则vt2、vt3导通，负载流 过电流；此时vt1和vt4承受反向电压；当电压再次过零时， vt2和vt3随之关断；以后又是vt1和vt4导通，如此循环下去 。可以看出，两组触发脉冲在相位上应相差180。

57、 桥式可控整流属于全波整流，负载在电源正负半周均有电流 流过，一个周期内整流输出电压脉动两次，输出电压的平均 值为： 2 cos1 9.0 2 uu d 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 它的输出电压是半波整流的两倍。当0时，相当于二极 管桥式整流，输出电压最大，当180时，输出电压为零 ，故可控移相范围为180。 由于晶闸管vt1、vt4和vt2、vt3在电路中是轮流导通的， 所以流过每个晶闸管的平均电流

58、只有负载上平均电流的一半。 电感性负载的情况：当电源为正半周，在t1时刻（即控制 角为）给晶闸管vt1和vt4加上触发脉冲，两管导通，ud u2。由于电感中的电流不能突变，起平波作用，所以通 过负载的电流接近于直线。当电源电压过零变负时，因电 感上产生上负下正的电动势使vt1和vt4仍承受正向电压而 继续导通，波形中出现负值部分。此时vt2和vt3虽承受电 源负半周的正向电压，由于未加触发脉冲而不能导通。当 在t+时刻，vt2、vt3加上触发脉冲导通，vt1和 vt4立即承受反向电压而关断，负载电流由vt1、vt4转移到 vt2、vt3上，这个过程叫换相。到第二个周期又重复上述 过程，循环下去

59、。 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 由波形可知，当0时， 最大； 90时， （正负半周面积相等）,其移相范围为 90。晶闸管承受的最大正反向电压都是 。当负载 回路的电感量不够大时，电感储藏的能量不足以维持电流导 通到（+）时，负载的电流将不连续。 单相桥式全控整流电路特点：与半波可控整流比较，一个周 期内整流电压脉动二次，脉动程度比半波小；变压器二次绕 组中，两个半周期的电流方向相反且波形对称，因此不存

60、在 直流磁化问题；变压器绕组的利用率也比半波提高了一倍。 2 9 .0uu d 0 d u 2 2u 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 第三章 电 工 测 量 一、电工常用携带式仪表的应用 电工常用携带式仪表主要有万用表、钳形电流表及兆 欧表。 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 装置保运部 高压电工培训讲座 high voltage electric 讲师:李英军 tel: 641606 二、直流电阻的测量 电压、电流表法 万用表法和欧姆表