电工基础知识(1)

1、 2008年中石化乙烯装置技师培训年中石化乙烯装置技师培训电工基础知识2第一章第一章 直流电路直流电路第一节、简单电路第一节、简单电路一、电路的组成一、电路的组成电路就是电流所流经的路径，是由电源、负载、连接导线和控制开电路就是电流所流经的路径，是由电源、负载、连接导线和控制开关四个部分组成的。关四个部分组成的。电路各部分的作用电路各部分的作用 ：（1）、电源：为输出电能的设备，其作用是将其它形式的能量转换为）、电源：为输出电能的设备，其作用是将其它形式的能量转换为电能。如电池是将化学能转换为电能，而发电机是将机槭能转换为电能。电能。如电池是将化学能转换为电能，而发电机是将机槭能转换为电能。常

2、见的直流电源有：干电池、畜电池、发电机。常见的直流电源有：干电池、畜电池、发电机。 （2）、负载：即用电设备（消耗电能），它的作用是把电能转换为其）、负载：即用电设备（消耗电能），它的作用是把电能转换为其它形式的能。如电炉是将电能转换为热能，电动机则把电能转换为机槭它形式的能。如电炉是将电能转换为热能，电动机则把电能转换为机槭能。负载常见有：电炉、电灯、电动机等。能。负载常见有：电炉、电灯、电动机等。 （3）、控制开关（电器）：在电路中起控制作用，还可以保护电器设）、控制开关（电器）：在电路中起控制作用，还可以保护电器设备。如刀开关、熔断器、接触器等。备。如刀开关、熔断器、接触器等。 （4）、

3、导线：由导体制成，其作用就是把电源、负载和控制开关（电）、导线：由导体制成，其作用就是把电源、负载和控制开关（电器）连接成一个回路，并将电源的电能传输给负载。器）连接成一个回路，并将电源的电能传输给负载。 由此可见，电路的作用是产生、分配、传输和使用电能。由此可见，电路的作用是产生、分配、传输和使用电能。 电工基础知识3二、电路的状态二、电路的状态电路的状态有三种：导通、电路的状态有三种：导通、开路和短路。开路和短路。如左图所示：如左图所示：、导通：此时电路形成闭、导通：此时电路形成闭环通路，电路中将有电流通环通路，电路中将有电流通过。过。、开路：有叫断路，电路、开路：有叫断路，电路断开，无电

4、流通过。断开，无电流通过。、短路：一部分负载被短、短路：一部分负载被短接，有两种情况，一种是电接，有两种情况，一种是电气故障引起，另一种是工作气故障引起，另一种是工作需要（修理、电路调试等）。需要（修理、电路调试等）。I +US R0Rabcd+U I + US R0 S R a b c d + U I +US R0Rabcd+U电工基础知识4三、电路图三、电路图 在实际工作中为在实际工作中为了便于分析、研究电了便于分析、研究电路，通常将电路的实路，通常将电路的实际元件用图形符号表际元件用图形符号表示在电路图中，称为示在电路图中，称为原理电路图，也叫电原理电路图，也叫电路图。一般电路图中，路图

5、。一般电路图中，常用的电路元件的符常用的电路元件的符号。号。 I + US R0 S R a b c d + U 电工基础知识5电工基础知识6电工基础知识7第二节电流第二节电流一、电流的形成一、电流的形成电荷的定向移动形成电流。电荷的定向移动形成电流。电子在没有外力的作用下，虽不停地绕原子核运动，电子在没有外力的作用下，虽不停地绕原子核运动，还是不能形成电流的。只有把导体接在电源上，使电还是不能形成电流的。只有把导体接在电源上，使电荷在电源作用下做定向的移动，才能形成电流。通过荷在电源作用下做定向的移动，才能形成电流。通过导体的电流就好象河里的水，沿着一定方向流动。事导体的电流就好象河里的水，

6、沿着一定方向流动。事实上，电流的方向应与电子的运动方向一致，但因人实上，电流的方向应与电子的运动方向一致，但因人们对电流的本质认识不够，认为电流是从电源的正极们对电流的本质认识不够，认为电流是从电源的正极注向负极，因此物理中规定下正电荷移动的方向为电注向负极，因此物理中规定下正电荷移动的方向为电流方向。这一规定正好与实际电流方向相反（实际负流方向。这一规定正好与实际电流方向相反（实际负电荷移动的方向是电流的方向）。电荷移动的方向是电流的方向）。 电工基础知识8 tQI 电工基础知识93、电流密度、电流密度定义：不同截面的导体，通过相同的电定义：不同截面的导体，通过相同的电流，将产生不同的效果，

7、所以就引入流，将产生不同的效果，所以就引入了电流密度的概念，当电流在导体截面了电流密度的概念，当电流在导体截面上均匀分布时，电流强度与导体截面的上均匀分布时，电流强度与导体截面的比，称为电流密度，用比，称为电流密度，用J表示，表示，公式：公式：J=I/S（S 截面截面 平方毫米，平方毫米， I 安）安）电工基础知识10第三节电阻和电导第三节电阻和电导SLR电工基础知识11常用材料的电阻率常用材料的电阻率材料名称20时的电阻率(欧姆毫米2/米)银0.016铜0.0172金0.022铝0.029铁0.0978铅0.206电工基础知识12二、电导二、电导定义：表示导体通过电流的能力，它等定义：表示导

8、体通过电流的能力，它等于电阻的倒数。单位为西门子，简称西；于电阻的倒数。单位为西门子，简称西；三、温度对电阻的影响三、温度对电阻的影响通常情况下：随着温度的升高，物质的通常情况下：随着温度的升高，物质的电阻是增大的。电阻是增大的。公式：公式：R2=R11+a(t2-t1)电工基础知识13URRRU2111 URRRU2122 电工基础知识14IRRRI2121 IRRRI2112 21111 RRR 电工基础知识15电阻的混联电阻的混联定义：既有电阻串联又有电阻并联的电定义：既有电阻串联又有电阻并联的电路。路。电路基本形式：电路基本形式：电工基础知识16电阻星形和三角形连接的等效变换电阻星形和

9、三角形连接的等效变换 1 、电阻星形和三角形连接的特点：、电阻星形和三角形连接的特点： 星形联接或星形联接或 T 形形联接，用符号联接，用符号 Y 表示。特点：三个电阻的一端联接在表示。特点：三个电阻的一端联接在一个结点上，成放射状。三角形联接或一个结点上，成放射状。三角形联接或 形联接，用形联接，用符号符号 表示。表示。2 、电阻星形和三角形变换图：星形变换成三角形如、电阻星形和三角形变换图：星形变换成三角形如图所示，三角形连接变换成星形如图图所示，三角形连接变换成星形如图 所示。所示。电工基础知识173 、等效变换的条件：要求变换前后，对于外部电路、等效变换的条件：要求变换前后，对于外部电

10、路而言，流入（出）对应端子的电流以及各端子之间的而言，流入（出）对应端子的电流以及各端子之间的电压必须完全相同。电压必须完全相同。 4 、等效变换关系：、等效变换关系： 已知星形连接的电阻已知星形连接的电阻 R A 、 R B 、 R C ，求等效三角，求等效三角形电阻形电阻 R AB 、 R BC 、 R CA 。 电工基础知识18公式特征：看下角标，两相关电阻的和再加上两相关公式特征：看下角标，两相关电阻的和再加上两相关电阻的积除以另一电阻的商。电阻的积除以另一电阻的商。 已知三角形连接的电阻已知三角形连接的电阻 R AB 、 R BC 、 R CA ，求等效，求等效星形电阻星形电阻 R

11、A 、 R B 、 R C 。 电工基础知识19QWUabab电工基础知识20电工基础知识21电工基础知识22 电工基础知识23从电源负从电源负极指向正极极指向正极电工基础知识24 电工基础知识252. 电能电能(1) 定义：在定义：在 t 1 时间内，电路所消耗的电能量。时间内，电路所消耗的电能量。 (2) 能量单位：焦耳能量单位：焦耳 (J) ，电能的常用单位为度，电能的常用单位为度，度千瓦度千瓦小时小时 (3) 能量方向：吸收、释放功率能量方向：吸收、释放功率 例例 1-1 ： 有一个电饭锅，额定功率为有一个电饭锅，额定功率为 1000W ，每，每天使用天使用 2 小时；一台小时；一台

12、25 寸电视机，功率为寸电视机，功率为 60W ，每天使用每天使用 4 小时；一台电冰箱，输入功率为小时；一台电冰箱，输入功率为 120W ，电冰箱的压缩机每天工作电冰箱的压缩机每天工作 8 小时。计算每月（小时。计算每月（ 30 天）天）耗电多少度？耗电多少度？ 解：（解：（1kW2h0.06kW4h0.12kW8h）30天天（2度度0.24度度0.96度）度）3052度度 电工基础知识26RU+IRUI 电工基础知识27RrEIIE+_aRbIE+_aRbrUab电工基础知识28电工基础知识29在串联电路中，总电压等于各串联导体分电阻的端电压，在串联电路中，总电压等于各串联导体分电阻的端电

13、压，即即U=UU=U1 1=U=U2 2。( )( ) 对于串联电路，下列论述错误的是对于串联电路，下列论述错误的是( )。A、 在串联电路中，流过各串联导体的电流是相同的在串联电路中，流过各串联导体的电流是相同的B、 串联电路的总电压等于各串联导体电压之和串联电路的总电压等于各串联导体电压之和C、 在串联电路中，各串联导体的电压也是相同的在串联电路中，各串联导体的电压也是相同的D、 在串联电路中，串联导体的电阻越大，该串联导体分在串联电路中，串联导体的电阻越大，该串联导体分电压越高电压越高电工基础知识30把把“220V，40W”的白炽灯和的白炽灯和“220V，60W”的白炽灯并联接的白炽灯并

14、联接到到220V的电源上，的电源上，“220V，40W”的白炽灯流过的电流大。的白炽灯流过的电流大。( )对于并联电路，下列论述正确的是对于并联电路，下列论述正确的是()。A、 在并联电路中，流过各并联电阻的电流是相同的在并联电路中，流过各并联电阻的电流是相同的B、 并联电路的总电阻等于各并联分电阻之和并联电路的总电阻等于各并联分电阻之和C、 并联电路的总电压等于各并联分电阻的端电压之和并联电路的总电压等于各并联分电阻的端电压之和D、 并联电路的总电流等于并联电路分电阻流过的电流之和并联电路的总电流等于并联电路分电阻流过的电流之和已知某并联电路已知某并联电路R R1 1/R/R2 2，R R1

15、 1=8=8欧，欧，R R2 2=8=8欧，并联电路的总电欧，并联电路的总电流流I=18AI=18A，流经流经R R2 2的电流的电流I I2 2是是( () )。 A 5.4A B 9A C 4.8A D 1.8A电工基础知识31练习：已知电阻R1和R2串联，两端电压U，则R1两端的电压U1=_，R2两端的电压U2=_，R1上消耗的电功率P1=_，R2上消耗的电功率P2=_。已知电阻R1和R2并联，电路中总电流是I，则R2支路中的电流I1=_，R1支路中的电流I2=_，R1上消耗的电功率P1=_，R2上消耗的电功率P2=_。电工基础知识32例题：线路的电压为220V，每条输电线的电阻是5，电

16、炉A的电阻是100，求电炉A上的电压和它消耗的功率如果在A的旁边再并联一个电阻相同的电炉B，这时电炉上的电压和每个电炉消耗的功率又各是多少？ 电工基础知识33电流幅值（最大值）电流幅值（最大值） 角频率（弧度角频率（弧度/秒）秒）初相角初相角mI o1 1、三要素、三要素: :omtIi sin o ot it mI0第二章正弦交流电路第二章正弦交流电路定义：定义：特点：特点：电工基础知识34omtIi sin为正弦电流的最大值为正弦电流的最大值( (幅值幅值) )mI 幅值与有效值幅值与有效值在工程应用中常用在工程应用中常用有效值有效值表示表示幅度幅度* *常用交流电表指示的电压常用交流电表

17、指示的电压、电流读数，就是被测物理量、电流读数，就是被测物理量的有效值。标准电压的有效值。标准电压220220V V，也也是指供电电压的有效值。是指供电电压的有效值。最大值最大值电量名称必须大电量名称必须大写写,下标加下标加 m。如：如：Um、Im瞬时值表达式瞬时值表达式电量必须大写电量必须大写如：如：U、I有效值有效值2最大值有效值电工基础知识35 周期周期 T：变化一周所需的时间变化一周所需的时间. . 单位单位秒秒( (s s) )Tf1fT22 周期与频率周期与频率 角频率角频率 ：每秒变化的弧度每秒变化的弧度. . 单位单位弧度弧度/秒秒( (rad/srad/s) ) 频率频率 f

18、： 每秒变化的次数每秒变化的次数. . 单位单位赫兹赫兹( ( HzHz） it T描述正弦量变化快描述正弦量变化快慢的几种方法：慢的几种方法：电工基础知识36o说说明明：otIi sin2 初相位初相位iot o t = 0 时的相位，称为时的相位，称为初相位或初相角初相位或初相角。)(ot正弦波的正弦波的相位角相位角或或相位相位。电工基础知识37例例幅度：幅度：A707. 021A 1IIm301000sinti已知：已知：Hz159210002rad/s 1000 f频率：频率： 30 o初相位：初相位：电工基础知识381 ）正弦交流电的三个基本要素是）正弦交流电的三个基本要素是 ， 2

19、 ）我国工业及生活中使用的交流电频率为）我国工业及生活中使用的交流电频率为、周期为周期为 。 3 ）已知正弦交流电压）已知正弦交流电压 ：它的最大值为它的最大值为 V ，频率为，频率为 Hz, 周期周期 T= S ，角频率，角频率 = rad/s ，初相位为初相位为 。 4 ）已知两个正弦交流电流：）已知两个正弦交流电流： 则则i1和和 i2相位差为相位差为 ， 超前超前。 电工基础知识39关于正弦交流电，下列说法中正确的是关于正弦交流电，下列说法中正确的是()。A、 如果正弦电流的最大值为如果正弦电流的最大值为5A，那么它的最小值为那么它的最小值为-5AB、 用交流电流表或电压表测量正弦电流

20、的电流和电压时，用交流电流表或电压表测量正弦电流的电流和电压时，指针来回摆动。指针来回摆动。C、 我国正弦交流电频率为我国正弦交流电频率为50Hz，故电流变化的周期为故电流变化的周期为0.02秒秒D、 正弦交变电流的有效值为正弦交变电流的有效值为220v，它的最大值是它的最大值是311v交流电的有效值是根据交流电的有效值是根据()来规定的来规定的?A、 电流的数值大小电流的数值大小B、 电压的数值大小电压的数值大小C、 电阻的数值大小电阻的数值大小D、 电流的热效应电流的热效应电工基础知识40 2121 tt 两个两个同频率同频率正弦量间的相位差正弦量间的相位差( ( 初相差初相差) ) 21

21、 sin sintIitUumm21ui t2、正正弦弦交交流流电电的的相相位位差差电工基础知识41角度超前 , 0iu同相位与， 0iu角角滞滞后后则则 , 0iu正交与则说， 2iu反相与则说， iu电工基础知识42(a) u 与 i 同相 (b) u 超前 iu、itOuiu、itOuiu、itOuiu、itOui(c) u 与 i 反相 (d) u 与 i 正交电工基础知识43uiC+_itu i90u90iuiu+-Lutu iiO90iuRiu+-itU、iO0iu电工基础知识44纯电感电路结论：纯电感电路结论： 电感两端的电压与电流的有效值和最大值电感两端的电压与电流的有效值和最

22、大值符合欧姆定律形式，即符合欧姆定律形式，即 式中式中 为感抗，与电阻为感抗，与电阻 R 性质类似，单位也性质类似，单位也为为 。但感抗与频率成正比，当。但感抗与频率成正比，当f=0（直流）（直流）=0时，说明电感元件在直流电路中相当于时，说明电感元件在直流电路中相当于短路；而当短路；而当 f 时，说明电感元时，说明电感元件在高频线路中相当于开路；也就是说，电感件在高频线路中相当于开路；也就是说，电感线圈具有线圈具有“通低频、阻高频通低频、阻高频”的特性。的特性。 电工基础知识45 电感两端的电压超前电流电感两端的电压超前电流 90 （关联时）。（关联时）。 电感电压与电流相量符合：电感电压与

23、电流相量符合： 纯电容电路结论：纯电容电路结论： 电容两端的电压与电流的有效值和最大值符合欧姆电容两端的电压与电流的有效值和最大值符合欧姆定律形式，即定律形式，即 式中式中 称为容抗，单位是称为容抗，单位是 ，与感抗相似，与感抗相似，但容抗与角频率成反比。但容抗与角频率成反比。当当 f=0时时 ，说明电容元件在直流电路中相当，说明电容元件在直流电路中相当于开路；而当于开路；而当f 时时 =0， 说明电容元件在高频说明电容元件在高频线路中相当于短路；也就是说，电容具有线路中相当于短路；也就是说，电容具有“隔直通交隔直通交”作用。作用。 电工基础知识46在电感元件电路中，在相位上电流比电压滞后（在

24、电感元件电路中，在相位上电流比电压滞后（ ）。）。 A滞后滞后90 B滞后滞后60 C超前超前90 D超前超前60电工基础知识47三相电动势瞬时表示式三相电动势瞬时表示式tEe sinmA )120sin(mB tEe )120sin(mC tEe e0eAeBeC2 120 240 360t 第三章三相交流电路第三章三相交流电路对称三相电源对称三相电源：由：由3 3个个 相同、相同、 相同、相位相同、相位 的正弦电压源构成。的正弦电压源构成。电工基础知识48三角形联结三角形联结( () )星形联结（星形联结（Y Y）+BACABUCAUBCUBCUAXYZNBCeA+eC+eB+CU+BU+

25、AUABU+BCU+CAU三相电源的联结方式三相电源的联结方式plUU3plUU 电工基础知识49三相负载的联结方式三相负载的联结方式星星形形负负载载三三角角形形负负载载 三三 相相 四四 线线 制制 电电 路路 三三 相相 三三 线线 制制 电电 路路电工基础知识50 负载连成负载连成Y形，形，无中线三相电路无中线三相电路简称：简称：Y-Y方式方式 负载连成负载连成Y形，形，有中线三相电路有中线三相电路简称：简称：Y-Y0方式方式 负载连成形，负载连成形，简称：简称：Y- 方式方式123电工基础知识51N 负载中性点负载中性点N 电源中性点电源中性点NIaI+ZBZCZAAUBUCU+AIB

26、ICIZABZBCZCAACB+CAUABUBCUBCIABICAIAIBICI星形联结（星形联结（Y Y）三角形联结三角形联结( () )plII plII3电工基础知识52中性线的作用在于使（中性线的作用在于使（ ）不对称的相电压对称。不对称的相电压对称。 A三角形连接三角形连接 B三角形连接和星形连接三角形连接和星形连接 C星形连接星形连接 D其他连接其他连接电工基础知识53根据以下电压瞬时值表达式判断，对称三相交流电的表达式是()。A、 UA=311sin314t UB=311sin（280t+120） UC=311sin（140t120）B、 UA=311sin314t UB=311

27、sin（314t120） UC=311sin（314t240）C、UA=220sin314t UB=20sin（314t120） UC=220sin（314t+120）D、UA=3420sin314t UB=3420sin（314t120)UC=3420sin（314t+120)三相交流电路，相电压与线电压，相电流与线电流的关系，下列说法正确的是()。A、 在型联接时，负载上的线电流等于相电流B、 在型联接时，负载上的线电压等于相电压C、 在Y型联接时，负载上的线电流等于相电流D、 在Y型联接时，负载上的线电压等于相电压电工基础知识54第四章第四章 电磁场基础电磁场基础 1.1.磁铁、磁极、磁

28、场、磁力线磁铁、磁极、磁场、磁力线2.2.电流的磁效应电流的磁效应右手螺旋定则右手螺旋定则（判断磁力线方向和电流方向之间的关系判断磁力线方向和电流方向之间的关系) )电工基础知识55通电直导线的磁场通电直导线的磁场 通电线圈的磁场通电线圈的磁场条形磁铁的磁感线条形磁铁的磁感线电工基础知识564.4.磁场对载流导体的作用磁场对载流导体的作用 载流导体受到的磁场力载流导体受到的磁场力的的方向可由方向可由左手定则确定左手定则确定（磁场方向、电流方向和直导体（磁场方向、电流方向和直导体受力方向三者的关系）受力方向三者的关系） 电工基础知识575.5.电磁感应定律电磁感应定律（1 1）感应电动势的产生）感应电动势的产生（2 2）电磁感应定律）电磁感应定律（3 3）楞次定律楞次定律确定确定感应电动势的方向感应电动势的方向导线中感应电动势的方向导线中感应电动势的方向亦可由亦可由右手定则确定右手定则确定电磁感应实验电磁感应实验电工基础知识58下列属于电磁感应现象的是下列属于电磁感应现象的是()。A、 通电导体周