电工培训基础知识PPT课件

1、2021-6-221 第一章 电工基础知识 2021-6-222 n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。 2021-6-223 二、电路的基本概念 n1、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

2、电荷的性能。 电容器存储电荷的能力用电容来表示。 2021-6-224 公式1：C=Q/U n公式2：C=s/d 单位：法拉（F） 1F=10-6F 1pF= 10-12F （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) 2021-6-225 单位换算： 1mH= 10-3H 1H=10-6H n2 、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：

3、I=Q/t 电流的方向规定为正电荷的移动方向。 2021-6-226 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。 n比如： I 参考方向 2021-6-227 3 、电压、电位、电动势 n（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。 2021-6-228 （3）电动势 n电动势与电压的定义相仿，但二者有本质的 区别。 n电压是电场力做的功，电动势是非电场力做

4、的功。 n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。 n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。 2021-6-229 二、电路的基本定律 n1、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 2021-6-2210 2、基尔霍夫定律 n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。 I1 I3 I2 I4 I4+I3= I1+ I2 2021-6-2211 基尔霍夫第二定律，又称回路电压定律。其内容

5、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。 2021-6-2212 例题： n列出下图的回路方程为： E1-E2=I1R1-I2R2-I3R3+I4R4 R1 I1 I4 R4 I3 R3 R2 I2 E1 E2 n也可列回路方程如下： E2-E1+I1R1-I2R2-I3R3+I4R

6、4=0 2021-6-2213 3、电路的连接关系及计算 n电阻的串、并联 n电阻的混联 n电表的改装 Rx IG=80微安 RG I=250mA 2021-6-2214 电路中各点的电位分析计算 n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。 2021-6-2215 2）正弦交流电的三要素： n代表交流电瞬间大小与方向的数值叫瞬时值。 表达式是：u=Umsin(wt+ ) i=Imsin(wt+ ) t u/i T 202

7、1-6-2216 表达式 u=Umsin(wt+ ) 的描述 n上式中， u表示电压的瞬时值。 n Um表示电压的最大值。 n w 表示角频率。 n 表示初相位。 Um（Im）、 、w三个量表示正弦交流电的三 要素。 n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 ）。 nT=1/f w=2/T=2 f 2021-6-2217 对于直流电对于直流电f =0。 nwt+称为相位。T=0时的相位叫初相位。 n3）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

8、，其定义为：半个周期内交 流电的平均值。 经计算有：Ip=2Im/ Up=2Um/ 2021-6-2218 4）三相交流电的概述 n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。 n三相发电机可产生三相交流电。 2021-6-2219 三、半导体管电路常识 n1、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 2021-6-2220 二极管的图形符号 n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 2

9、021-6-2221 三极管的直流参数 n共发射极放大倍数。 n集电极-基极反向截止电流。 n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。 2021-6-2222 半导体三极管的主要特点： n三极管有三种工作状态：即放大状态、截止放大状态、截止 状态、饱和状态。状态、饱和状态。 n三极管的两大应用场合：放大电路和开关电 路。 n使三极管处于放大放大状态的原则原则是：发射结 （e、b） 之间加正向电压，集电结（c、b） 之间加反向电压。 2021-6-2223 半导体管的整流电路 n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。

10、 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 Ud=0.45 U v 负极 正极 Ud u Rd 2021-6-2224 2)单相桥式 Ud=0.9 U u UdRd wt u 2021-6-2225 3)三相桥式 UdRd U V w 波形图略 2021-6-2226 习题 n1、一个一个220伏，伏，800瓦的电炉，接入瓦的电炉，接入220伏伏 的电源使用一小时，问的电源使用一小时，问（1）通过电炉丝的）通过电炉丝的 电流是多少？电流是多少？（2）电炉丝的电阻值）电炉丝的电阻值是多少？是多少？ （3）电炉丝释放的热量）电炉丝释放的热量是多少？（是多少

11、？（4）电炉）电炉 消耗了多少电能？消耗了多少电能？ 2021-6-2227 2、 n有电路如下：已知有电路如下：已知I I=1/2A，电源内阻为电源内阻为2 欧，求电源电动势。欧，求电源电动势。 5欧 10欧 8欧 4欧4欧 5欧 5欧 2欧 I 2021-6-2228 3、 n如下图，已知如下图，已知R1=4欧，欧， R2=8欧，电压欧，电压U不不 变，当变，当K断开时，安培表的读数为断开时，安培表的读数为2安，当安，当K 闭合时，安培表的读数为闭合时，安培表的读数为3安，问安，问R3的阻值的阻值 是多少？是多少？ A R1 R2 R3 U K 2021-6-2229 4、 n如下图，如下

12、图，C1=40微法，微法，C2=C3=20微微 法，它们的耐压值均为法，它们的耐压值均为300伏，求等伏，求等 效电容及最大安全电压。效电容及最大安全电压。 U C1 C2 C3 2021-6-2230 5、 n如下图，已知如下图，已知U=10伏，计算电容器两端的电伏，计算电容器两端的电 压是多少？极板上的电荷量是多少压是多少？极板上的电荷量是多少? U R1 40欧 R2 60欧 C 0.5微法 2021-6-2231 6、 n在电压是在电压是u=311sin(314t+ u=311sin(314t+ /6)V)V的电源上，接有一的电源上，接有一 只只100100欧的电阻，求电阻电流的瞬时值

13、表达式。欧的电阻，求电阻电流的瞬时值表达式。 n7 7、若上述的电阻换成一个、若上述的电阻换成一个4 4毫亨的电感，结果会怎毫亨的电感，结果会怎 样？（提示：样？（提示：X XL L=WL,=WL,纯电感电压超前电流纯电感电压超前电流9090） 2021-6-2232 8、 n在电压是在电压是u=311sin(314t+ u=311sin(314t+ /4)V)V的电源上，接的电源上，接 有一只电容器，其容量有一只电容器，其容量C=20C=20微法，求（微法，求（1 1）电）电 容电流容电流Ic,(2)Ic,(2)电容器的无功功率电容器的无功功率Qc Qc 。 提示：Xc=1/wc Ic=U/

14、Xc Qc=U*U/Xc 2021-6-2233 9、 n一对称三相感性负载，接于线电压为一对称三相感性负载，接于线电压为220(或或380)伏的伏的 三相电源上，线电流为三相电源上，线电流为5A，负载的功率因数为，负载的功率因数为0.8，求，求 有功功率有功功率, 无功功率及视在功率。无功功率及视在功率。 P=1.732U 线I线COS sin=? Q= 1.732U 线I线Sin 2021-6-2234 10、 n下面的电路中，如果交流电源电压的有效值下面的电路中，如果交流电源电压的有效值 不变，仅仅是其频率降低，三个灯泡的明暗不变，仅仅是其频率降低，三个灯泡的明暗 变化将是怎样的？变化将

15、是怎样的？ 2021-6-2235 11、仪表改装仪表改装 n某表头的量程某表头的量程I Ig=100微安，内阻微安，内阻Rg=1000欧，欧， 如要改装成量程为如要改装成量程为3伏，伏，30伏，伏，300伏的多量伏的多量 程电压表，计算下图中三个电阻的阻值。程电压表，计算下图中三个电阻的阻值。 0 I Rg R1 R3R2 U1=3V U2=30VU3=300V 2021-6-2236 解答： nR1=U1/Ig-Rg=3/(100*0.001)-1=29千欧 nR2= （U2-U1) /Ig=(30-3)/(100*0.001) =270千欧 nR3=（U3-U2) /Ig=(300-30

16、)/(100*0.001) =2700千欧=2.7兆欧 2021-6-2237 12、练习练习 n某一表头的量程某一表头的量程I Ig=100微安，内阻微安，内阻 Rg=1000欧，如要改装成量程为欧，如要改装成量程为1毫安，毫安， 10毫安，毫安，100毫安的毫安表，计算三个毫安的毫安表，计算三个 阻值。阻值。 0 I Rg=1k欧 R1R3R2 100mA 10mA 1mA 100微安 I1 I2 I3 2021-6-2238 解答： nR总=Ig*Rg/（I3 - Ig ）=111.11欧 nR1= Ig(R总+ Rg) /I1 =1.11欧 nR2= Ig(R总+ Rg) /I2 R1

17、=10欧 nR3= R总-R1-R2=100欧 0 I Rg=1k欧 R1R3R2 100mA 10mA 1mA 100微安 I1 I2 I3 I1=Ig +Ig (Rg+R2+R3)/R1 2021-6-2239 13、一个一个R、L、C 串联电路接在串联电路接在u=311sin(314t+ /4) 的电源上，已知的电源上，已知R=12欧，欧，L=51 毫亨，毫亨，C=455微法，微法， 求：求： （1）电路电流）电路电流 i X XL L= WL XC=-1/(jWC)= WL XC=-1/(jWC) W=314 rad/s W=314 rad/s （2）电压）电压UR、 UL 、 UC

18、（3）电路的有功功率、无功功率及视在功率。）电路的有功功率、无功功率及视在功率。 U IC IL R L C 2021-6-2240 14、电机的励磁绕组与一量程为电机的励磁绕组与一量程为300伏的伏特计伏的伏特计 并联，流过线圈的电流为并联，流过线圈的电流为1安，伏特表的内阻为安，伏特表的内阻为 100欧欧/伏，如断开开关伏，如断开开关K，伏特表会怎样？伏特表会怎样？ n开关断开瞬间，开关断开瞬间，I IL L(0(0- -) ) =1A，由由换路定律换路定律， n开关断开后的瞬间，电流开关断开后的瞬间，电流I IL L(0(0+ +) ) = I IL L(0(0- -) ) =1A， 此

19、电流流经伏特表形成回路，伏特表的端压为此电流流经伏特表形成回路，伏特表的端压为 UV =-I IL L(0(0+ +)R)RV =-1=-1* *300300* *100=-30000V100=-30000V V 200V K L R V 200V K i(0+) R 2021-6-2241 15、基尔霍夫定律练习基尔霍夫定律练习 下图有几个下图有几个节点、回路、支路节点、回路、支路? E2 E1 E3 R1 R2 R3 2021-6-2242 列出KVL、KCL方程 （回路电流法） n步骤：步骤： n1、假设电流、回路方向假设电流、回路方向 n2、列方程、列方程 (1)(R1+R3 )I I

20、11 + I I22 R3 = E1+ E3 (2)(R2+R3 )I I22 + I I11 R3 = E3- E2 E2 E1 E3 R1 R2 R3 I1 I2 I3 I11 I22 2021-6-2243 支路电流法支路电流法 nI I1 1 =I=I2 2+I+I3 3 nR R1 1I I1 1+ +R R3 3I I3 3- -E E3 3-E1=0-E1=0 n-R-R2 2I I2 2+ +R R3 3I I3 3- -E E3 3+E2=0+E2=0 E2 E1 E3 R1 R2 R3 I1 I2 I3 I22 I11 2021-6-2244 16、练习练习 要求列出方程并

21、算出要求列出方程并算出A、B两点之间的电压值。两点之间的电压值。 R1 R2 R3R4 R5 E1 E2 A B 2021-6-2245 四、专题专题 : 三个三角形三个三角形 U ULC UR Z R XLC S Q P 电压三角形功率三角形 阻抗三角形 2021-6-2246 练习题 n有一个有一个R-L串联电路，已知串联电路，已知R=3欧，欧，XL=4 欧，电阻的端压为欧，电阻的端压为10伏，求伏，求(1)电路的总电路的总 阻抗。（阻抗。（2）功率因数。）功率因数。 （3） R-L电路电路 两端的电压值。（两端的电压值。（4）视在功率）视在功率S。 2021-6-2247 第二章 电工专

22、业知识 n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 2021-6-2248 （2）接线图的表达方式 n几个例子： 2021-6-2249 2021-6-2250 二、电工材料基本知识 n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。 2021-6-2251 常见的有3大类：

23、n（1）气体绝缘材料 n（2）液体绝缘材料 n（3）固体绝缘材料 n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 123456 耐热等级 YAEBFHC 极限工作 温度（摄 氏度） 90105120130155180180 2021-6-2252 （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

24、具有良好 的导电性和电接触性能。 一般以石墨为主制成。 2021-6-2253 2 、铜、铝导线的特点及使用 n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。 2021-6-2254 三、电工测量仪表的基本知识 n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。 n按工作原理分有:磁电系、电动系

25、、电磁系和感应系等。 n按使用方式分有：安装式和便携式。 n常用安装式仪表的的型号规定如下： n其中：1-仪表形状的第一位代号 n2-仪表形状的第二位代号 n3-系列号 n4-设计代号 n5-用途号 12345 2021-6-2255 四、变压器、异步电动机的基础知识 n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。 n1、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

26、量和继电保护用 （4）试验变压器 2021-6-2256 （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。 2021-6-2257 b:感应电动势 E=4.44fNm (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） n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： n E1=4.44fN1m (v) E20=4.44fN2m (v) n所以，如忽略初次级绕组的损耗，E1=U1 E20=U02 。 2021-6-2258 两式相比得：U1/U02=N1/N2 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。 2021-6-2259 （ 1