甘肃省三校生对口升学考试《电工技术基础与技能》复习资料

1、电工基础1.电路是由各种元器件(或电工设备)按一定方式连接起来的总体，为电流的流通提供了路径。2.电路的基本组成包括以下四个部分：(1)电源(供能元件)(2)负载(耗能元件)，(3)控制器件，(4)连接导线：3.电路的状态：(1)通路(闭路)：电源与负载接通，电路中有电流通过，电气设备或元器件获得一定的电压和电功率，进行能量转换。(2)开路(断路)：电路断开，电路中没有电流通过，又称为空载状态。(3)短路(捷路)：电源两端或电路中某些部分被导线直接相连，输出电流过大对电源来说属于严重过载，如没有保护措施，电源或电器会被烧毁或发生火灾，所以通常要在电路或电气设备中安装熔断器、保险丝等保险装置，以

2、避免发生短路时出现不良后果。4.由理想元件构成的电路称为实际电路的电路模型，也称为实际电路的电路原理图，简称为电路图。常用理想元件及符号：5.电流的基本概念：电路中电荷沿着导体的定向运动即形成电流，其方向规定为正电荷流动的方向(或负电荷流动的反方向)，其大小等于在单位时间内通过导体横截面的电荷量，电流用符号I或i(t)表示，讨论一般电流时可用符号i。6.常用的电流单位还有mA（毫安）、mA（微安）、kA（千安）等，它们与安培的换算关系为1mA=10-3A；1mA=10-6A；1kA=103A7.如果电流的大小及方向都不随时间变化，即在单位时间内通过导体横截面的电荷量相等，则称之为稳恒电流或恒定

3、电流，简称为直流。8.如果电流的大小及方向均随时间变化，则称为变动电流。对电路分析来说，一种最为重要的变动电流是正弦交流电流，其大小及方向均随时间按正弦规律作周期性变化，将之简称为交流。9.电阻元件是对电流呈现阻碍作用的耗能元件。电阻定律电阻元件的电阻值大小一般与温度有关，衡量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数，其定义为温度每升高1C时电阻值发生变化的百分数。如果设任一电阻元件在温度t1时的电阻值为R1，当温度升高到t2时电阻值为R2，则该电阻在t1t2温度范围内的(平均)温度系数为如果R2R1，则a0，将R称为正温度系数电阻，即电阻值随着温度的升高而增大；如果R2R1，则a0时，表明电流的

4、实际方向与所标定的参考方向一致；当I1，且不是常数，如铁、钢、铸铁、镍、钴等物质都是铁磁性物质。在磁场中放入铁磁性物质，可使磁感应强度B增加几千甚至几万倍。磁场强度:在各向同性的媒介质中，某点的磁感应强度B与磁导率m之比称为该点的磁场强度，记做H。即(磁场中各点的磁场强度H的大小只与产生磁场的电流I的大小和导体的形状有关，与磁介质的性质无关。)磁场对直线电流的作用力:磁场对放在其中的通电直导线有力的作用，这个力称为安培力。或，安培力F的方向可用左手定则判断：伸出左手，使拇指与其他四指垂直，并都与手掌在一个平面内，让磁感线穿入手心，四指指向电流方向，大拇指所指的方向即为通电直导线在磁场中所受安培

5、力的方向。磁化:本来不具备磁性的物质，由于受磁场的作用而具有了磁性的现象称为该物质被磁化。只有铁磁性物质才能被磁化。被磁化的原因：(1)内因：铁磁性物质是由许多被称为磁畴的磁性小区域组成的，每一个磁畴相当于一个小磁铁。(2)外因：有外磁场的作用。磁化曲线:铁磁性物质的磁感应强度B与外磁场的磁场强度H之间的关系曲线,所以又叫B-H曲线。从S开始，B几乎不随H的增大而增大，介质的磁化达到饱和。与S对应的HS称饱和磁场强度，相应的BS称饱和磁感应强度。当铁磁质达到饱和状态后，缓慢地减小H，铁磁质中的B并不按原来的曲线减小，并且H=0时，B不等于0，具有一定值，这种现象称为剩磁。要完全消除剩磁Br，必

6、须加反向磁场，当B=0时磁场的值Hc为铁磁质的矫顽力。当反向磁场继续增加，铁磁质的磁化达到反向饱和。反向磁场减小到零，同样出现剩磁现象。不断地正向或反向缓慢改变磁场，磁化曲线为一闭合曲线磁滞回线。改变交变磁场强度H的幅值，可相应得到一系列大小不一的磁滞回线，如图5-11所示。连接各条对称的磁滞回线的顶点，得到一条磁化曲线，叫基本磁化曲线。磁滞损耗：铁磁性物质在交变磁化时，磁畴要来回翻转，在这个过程中，产生了能量损耗，称为。磁滞回线包围的面积越大，磁滞损耗就越大，所以剩磁和矫顽磁力越大的铁磁性物质，磁滞损耗就越大。因此，磁滞回线的形状常被用来判断铁磁性物质的性质和作为选择材料的依据。不同铁磁性物

7、质的磁滞回线形状相差很大，分为软磁材料，硬磁材料，矩磁铁氧体材料。软磁材料特点及应用：特点磁导率大，矫顽力小，容易磁化，也容易退磁，磁滞回线包围面积小，磁滞损耗小。应用硅钢片，作变压器、电机、电磁铁的铁芯，铁氧体(非金属)作高频线圈的磁芯材料。硬磁材料特点及应用：特点剩余磁感应强度大，矫顽力大，不容易磁化，也不容易退磁，磁滞回线宽，磁滞损耗大。应用作永久磁铁，永磁喇叭等。特点磁滞回线呈矩形状。应用作计算机中的记忆元件，磁化时极性的反转构成了“0”与“1”的物理载体。充磁和消磁：（了解内容）如图5-12所示，当线圈中通以电流后，大部分磁感线沿铁心、衔铁和工作气隙构成回路，这部分磁通称为主磁通；还

8、有一部分磁通，没有经过气隙和衔铁，而是经空气自成回路，这部分磁通称为漏磁通。磁路：磁通经过的闭合路径叫磁路。磁路和电路一样，分为有分支磁路和无分支磁路两种类型。磁动势：把通过线圈的电流I与线圈匝数N的乘积，称为磁动势，也叫磁通势，即Em=NI磁动势Em的单位是安培(A)。磁阻：就是磁通通过磁路时所受到的阻碍作用，用Rm表示。磁路中磁阻的大小与磁路的长度l成正比，与磁路的横截面积S成反比，并与组成磁路的材料性质有关。因此有式中，m为磁导率，单位H/m；长度l和截面积S的单位分别为m和m2。因此，磁阻Rm的单位为1/亨(H-1)。由于磁导率m不是常数，所以Rm也不是常数。电磁感应现象：当闭合回路中

9、一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，回路中就有电流产生。由磁产生电的现象，称为电磁感应现象，产生的电流称为感应电流。磁感应条件：当穿过闭合回路的磁通发生变化时，回路中就有感应电流产生。感应电流方向可用右手定则来判断。伸开右手，使拇指与四指垂直，并都跟手掌在一个平面内，让磁感线穿入手心，拇指指向导体运动方向，四指所指即为感应电流的方向。楞次定律：当将磁铁插入或拔出线圈时，线圈中感应电流所产生的磁场，总是阻碍原磁通的变化。这就是楞次定律。感应电动势：电磁感应现象中，闭合回路中产生了感应电流，说明回路中有电动势存在。在电磁感应现象中产生的电动势称为感应电动势。在电源内部，电流从电源负极流向电源正极

10、，电动势的方向也是由负极指向正极，因此感应电动势的方向与感应电流的方向一致，仍可用右手定则和楞次定律来判断。电磁感应定律：单匝线圈中产生的感应电动势的大小，与穿过线圈的磁通变化率DF/Dt成正比，即对于N匝线圈，有式中NF表示线圈匝数与磁通的乘积，称为磁链，用Y表示。即Y=NF于是有。当线圈中的电流变化时，线圈本身就产生了感应电动势，这个电动势总是阻碍线圈中电流的变化。这种由于线圈本身电流发生变化而产生电磁感应的现象称为自感现象，简称自感。在自感现象中产生的感应电动势，称为自感电动势。电感的计算：两个相邻的闭合线圈，当一个线圈中的电流发生变化时，在另一个线圈中产生磁通量的变化，从而引起感应电动

11、势的现象叫互感现象，相应产生的感应电动势叫互感电动势。互感磁通：当两个靠的很近和线圈，一个线圈中有电流i1通过时，它所产生的自感磁通11，必然有一部份穿过第二个线圈，这一部份磁通称为互感磁通。有21表示。产生了互感磁链21=N21。互感电动势的大小：互感系数：在两个有磁交链（耦合）的线圈中，互感磁链于产生该磁链电流的比值，M值与线圈的形状、几何位置、空间媒质有关，与线圈中的电流无关。同名端:当两个电流分别从两个线圈的对应端子同时流入或流出，若所产生的磁通相互加强时，则这两个对应端子称为两互感线圈的。确定同名端的方法：(1)当两个线圈中电流同时由同名端流入(或流出)时，两个电流产生的磁场相互增强

12、。(2)当随时间增大的时变电流从一线圈的一端流入时，将会引起另一线圈相应同名端的电位升高。理想变压器的主要性能:(1)变压关系（2）变流关系(3)变阻关系涡流：把块金属放在交变磁场中，金属块内会产生感生电流，在金属块内自成回路。磁屏蔽：为了避免电磁干扰，把某些器件屏蔽起来，使其免受外界磁场的影响。这种措施称做磁屏蔽。常用软磁性材料。正弦交流电：大小及方向均随时间按正弦规律做周期性变化的电流、电压、电动势称为正弦交流电流、电压、电动势，在某一时刻t的瞬时值可用三角函数式(解析式)来表示，即i(t)=Imsin(wt+ji0)u(t)=Umsin(wt+ju0)e(t)=Emsin(wt+je0)

13、式中，Im、Um、Em分别称为交流电流、电压、电动势的振幅(也称为峰值或最大值)，电流的单位为A(安)，电压和电动势的单位为V(伏)；w称为交流电的角频率，单位为rad/s(弧度/秒)，它表征正弦交流电流每秒内变化的电角度；ji0、ju0、je0分别称为电流、电压、电动势的初相位或初相，单位为rad（弧度）或(度)，它表示初始时刻(t=0时)正弦交流电所处的电角度。振幅、角频率、初相这三个参数称为正弦交流电的三要素。任何正弦量都具备三要素。周期：正弦交流电完成一次循环变化所用的时间称为周期，用字母T表示，单位为s（秒）。显然正弦交流电流或电压相邻的两个最大值(或相邻的两个最小值)之间的时间间隔

14、即为周期，由三角函数知识可知频率：交流电周期的倒数称为频率(用符号f表示)，即它表示正弦交流电流在单位时间内作周期性循环变化的次数，即表征交流电交替变化的速率(快慢)。频率的国际单位制是Hz(赫)。在电工技术中，有时并不需要知道交流电的瞬时值，而规定一个能够表征其大小的特定值有效值，其依据是交流电流和直流电流通过电阻时，电阻都要消耗电能(热效应)。正弦交流电流、电压、电动执的有效值分别为相位和相位差：任意一个正弦量y=Asin(wt+j0)的相位为(wt+j0)，本章只涉及两个同频率正弦量的相位差(与时间t无关)。设第一个正弦量的初相为j01，第二个正弦量的初相为j02，则这两个正弦量的相位差

15、为j12=j01-j02。并规定|j12|180或|j12|p在讨论两个正弦量的相位关系时：(1)当j120时，称第一个正弦量比第二个正弦量越前(或超前)j12；(2)当j12UC、UL0时，即XLXC，j0，电压u比电流i超前j，称电路呈感性；2.容性电路：当X0时，即XLXC，j0时，Q0，电路呈感性；当j0时，Q0，电路呈容性；当j=0时，Q=0，电路呈电阻性。显然，有功功率P、无功功率Q和视在功率S三者之间成三角形关系，即这一关系称为。提高功率因数的意义:在交流电力系统中，负载多为感性负载。它除了需要从电源取得有功功率外，还要从电源取得磁场的能量，并与电源作周期性的能量交换。功率因数低

16、会引起下列不良后果。(1)负载的功率因数低，使电源设备的容量不能充分利用。(2)在一定的电压U下，向负载输送一定的有功功率P时，负载的功率因数越低，输电线路的电压降和功率损失越大。提高负载的功率因数对合理科学地使用电能以及国民经济都有着重要的意义。提高功率因数的方法:提高感性负载功率因数的最简便的方法，是用适当容量的电容器与感性负载并联。对称三相电动势振幅相等、频率相同，在相位上彼此相差120的三个电动势称为对称三相电动势。对称三相电动势瞬时值的数学表达式为第一相(U相)电动势：e1=Emsinwt第二相(V相)电动势：e2=Emsin(wt-120)第三相(W相)电动势：e3=Emsin(w

17、t+120)显然，有e1+e2+e3=0。波形图与矢量图如图相序：三相电动势达到最大值(振幅)的先后次序称为相序。e1比e2超前120，e2比e3超前120，而e3又比e1超前120，称这种相序称为正相序或顺相序；反之，如果e1比e3超前120，e3比e2超前120，e2比e1超前120，称这种相序为负相序或逆相序。相序是一个十分重要的概念，为使电力系统能够安全可靠地运行，通常统一规定技术标准，一般在配电盘上用黄色标出U相，用绿色标出V相，用红色标出W相。一、三相负载的Y联结(星形联结)因三相对称交流电任意时刻三相电流的代数和为零，故三相负载对称中的电流必为三相对称交流电，故三相负载对称的三个

18、相电流的代数和必为零，三相负载的末端连结在一起后不必接电源中性线。中性点a.电源中性点N：三相电源负端的公共点。b.负载中性点N：三相负载的公共点。负载星形连接的电路有两种结构：三相四线制：电源和负载均采用星形连接，三相电源正端分别把三相负载的末端相连，电源中性点和负载中性点相连的电路，称为三相四线制电路，如图4.6（a）。三相三线制：将三相四线制电路中中性线去掉的电路称为三相三线制电路，如图4.6（b）。线电流：相线上流过的电流。相电流：流过一相负载的电流。中线电流：流过中性线上的电流。2.基本规律对于三相四线制电路，有：负载相电压等于相应电源相电压相电流：线电流等于相电流中线电流：（4.5

19、）对称三相四线制电路：三相电流对称，此时中线电流为零，就可省去中线，接成图4.6（b）所示的三相三线制电路。三相电流对称：中线电流为零，可省去中线，变成三相三线制电路。一般情况下，三相负载不对称，中性线上有电流，所以中性线必须保留。二、三相负载的联结(三角形形联结):1.概念：三相负载连接成三角形，称为三角形连接负载，如图4.8（a）所示。2.基本规律：一般情况负载的相电压等于电源线电压。相电流。线电流。三相负载对称：相电流和线电流都对称。相电流。线电流。线电流与相电流关系：有效值：相位：线电流滞后相应相电流三个线电流关系：电流对人体的作用:人体因触及高电压的带电体而承受过大的电流，以致引起死亡或局部受伤的现象称为触电。触电对人体的伤害程度，与流过人体电流的频率、大小、通电时间的长短、电流流过人体的途径以及触电者本人的情况有关。触电事故表明，频率为50100Hz的电流最危险，通过人体的电流超过50mA(工频)时，就会产生呼吸困难、肌肉痉挛、中枢神经遭受