电工培训笔记

电工培训笔记第一章直流电路1——1几个基本的物理量一·电量：就是电的量度，又叫电荷，指带电体本身。一切物质都是由分子组成，分子又由原子组成，原子是由原子核及核外高速运转的电子所组成，一般情况下，物质是不带电的，成中性，一旦物质在外力作用下破坏了原子核对电子的吸引力，这样一些物质失去电子，这种物质带正电，用“+”表示，一些物质获得电子，获得电子的物质带负电，用“—”，这样正负电就形成了。电量它又表示带电物质本身所含电荷的多少的物理量，用字母Q表示，它的单位是库伦库伦下面的单位叫电子电量或基本电量1库伦=6.25×1018个电子电量直流电的特点：同性相斥异性相吸二·电流：电荷有规则的定向移动形成电流，电流存在于电路中，电流的大小是与用电器的大小有关，用电器功率越大，所消耗的电流也就越多。电流强度：是指一秒钟内通过导体横截面的电量称为电流，也叫电流强度，用字母“I”表示I=Q/tQ=Itt=Q/II电流强度Q电量t时间秒电流的单位是安培，用字母“A”表示每秒钟通过导体横截面的电量是1库伦，则电流强度为1安培。表示电流的大小或测量电流大小用电流表或安培表电流大小的换算关系1KA=1000A1A=1000mA1mA=1000uA电流的最大单位是KA，最小单位是uA三·电压：两点间的电位差成为电压电压示意图电路有电流流过，流入用电器（R）的电流端成为高电位，流出用电器的电流端称为低电位，也可以说正极电位高，负极电位低，两个点AB间的电位差成为电压，电压是由电荷移动形成的根本原因。电压是用字母“U”表示，电压的单位是伏特，用“V”表示电压是衡量电场的做功本领大小的物理量电场力将1库伦的电量从高电位a点向低电位b点所做的功为1焦耳，则ab两点间的电压为1伏特，简称1伏。电压用电压表来表示或测定电压的换算关系：1KV=1000V1V=1000mV1mV=1000uV电压跟电流一样都是有方向的，也是一致的。电流的方向：人们规定正电荷的移动方向为电流方向，也就是由正极流向负极（正——>负）电压方向是由高电位流向低电位四·电源、电动势电源：是将其他形式的能（机械能、化学能）转换为电能的装置，原动机与发电机联接产生电，通过控制屏输出电动势：是衡量电源转换做功大小的一个物理量，用字母E（e）表示，E表示电动势的有效值，e表示损失值，电动势是存在于电源内部，它的方向与电压相反，是由负极流向正极，这样电路才能构成回路。电压方向+——>—电动势方向+<———存在于电源电动势内部的力为静电力，外部的力为非静电力或叫外力非静电力（外力）将正电荷由负极搬到正极所做的功与移运电量之比也叫电动势 E=W（所做的功）/Q（电量）=IUt/It=U电动势电压开路：电动势与电压相等的情况在电路中成为开路五·电阻电阻：是指导体对电流的阻碍作用，称电阻，电阻是用R（r）表示的，它的单位是用欧姆，用符号“Ω”表示（读欧姆噶），如果通过某段导体的电流为1安培，而两端的电压为1伏特，那么这段导体的电阻为1欧姆。电阻与温度的关系：电阻本应随温度的升高阻值应下降，但实际情况是温度升高，金属离子活动加剧给电流造成了很大的阻碍作用，温度越高，实际上电阻越大。电导：指电阻的倒数1/Ω电流与电阻成反比，与电导成正比电阻的计算公式：R=ρL（长度）/S（横截面积）电阻的大小与导体的长度成正比，与导体的横截面积成反比换算关系：1MΩ=106Ω1KΩ=103Ω六·电功、电功率电功：是指将电能转化成其他形式的能的电流做功成为电功，用字母“W”表示：W=IUt或W=QU=I2Rt=U2/Rt电流做功与通电电流、电压、时间成正比通过电流1安培，电压1伏特，电阻为1欧姆，通电时间为1秒钟，则电流做功为1焦耳，用字母“J”表示电功率：单位时间内电流通过用电器所做的功，称为电功率，用字母“P”表示：P=W/t=IUt/t=IUP=I2/R=U2/R换算关系1KW=1000W1W=1000mW根据电功率的公式，推导出以下几个结论：P=I2/R=U2/R=IU1·当用电器电阻一定时，电功率与电流的平方级电压的平方成正比2·当流过用电器的电流一定时，电功率与电阻成正比，在串联电路中，流过各电阻的电流是一样的，因此电功率与各电阻的阻值也是成正比的。P=I2/R1+I2/R2+I2/R3+·····I2/Rn3·当用电器两端的电压一定时，电功率与电阻成反比，在并联电路中各电阻阻值与电功率成反比。电功率的表示、计算是用千瓦/小时表，也叫度1度电=1千瓦·小时=3.6×106焦耳例题：某家庭有一台电视机，功率为100W，每天工作4小时，电饭锅功率为1000W，每天工作2小时，其他用电器共为250W，每天平均用4小时，一个月按照30天计算，一共用电多少度？没度按照0.5元计算，实际花电费多少？解：（0.1×4+1×2+0.25×4）×30=102度0.5×102=51元七·电的热效应电流通过导体使其发热的现象称为电流的热效应电流的热效应用字母“Q”表示Q=IUt=I2Rt其热量与通电电流的平方和电阻及通电时间成正比，实际上称为焦耳楞次定律电流、电压、电阻三者之间的关系I=U/RU=IRR=U/I（欧姆定律）P=IUI=P/UU=P/I（功率公式）例题：通过电流5A，放出的热量为1.2×106焦耳，问这台设备有多少千瓦？电阻多少欧姆？解：P=W/t=Q/t=1.2×106÷60=2×104W=20KWR=P/I2=20000÷（5×5）=800Ω1——2电路一·电路的组成及其作用电路：是指电流流过的途径成为电路组成：电路由电源、负载、开关、联接导线等组成电源：是指其他形式的能转换成电能的装置负载：是指各种用电器的总称开关：是指各种开关的总称联接导线：绝缘的铜铝导线，一般有聚氯乙烯绝缘导线和橡胶绝缘导线内电路：是指电流流过电源内部的电路电路外电路：是指电源以外的电路二·电路图电路图：它是由电路组成图和电路示意图组成的电路组成图：是以实物为主体所画的图称电路组成图，如图：电路示意图：是指以符号为主体所画的电路图，称电路示意图，往往人们都叫示意图为电路图或电路原理图。如图：画图的目的是便于设计、制造、维修、保养电路及设备的正常运转。三·电路的三种状态1·通路：是指在电路中处处相通能正常工作的电路2·开路：是指在电路中某处断开，用电器不能工作的电路3·短路：是指电流不通过用电器而走捷径，称为短路，此时电路工作极不正常，电流特别大，短路是不允许的。用熔断器控制短路1——3欧姆定律一·一段电阻的欧姆定律所谓一段电阻的欧姆定律是指不包括电源在内的欧姆定律，如图：I=U/RU=IRR=U/I欧姆定律（一段电阻）：电流与电压成正比，与电阻成反比，称一段电阻的欧姆定律。那么U=IRR=U/I在这里，只要知道两个已知数就可以求出第三个数。例题：已知灯泡15W、100W，求I和R（电压220V）解：由I=P/U=15÷220≈0.07AI=P/U=100÷220≈0.45AR=U/I=220÷0.07≈3KΩR=U/I=220÷0.45≈0.5KΩ二·全电路的欧姆定律是指包括电源在内的内外电路的欧姆定律，如图公式I=E/（r+R）一般外电路的电阻比内电路电阻大得多，也就是说内电阻很小，由于直流电源要求比较稳定，所以内电阻越小越好，小得忽略不计算。全电路欧姆定律的电流与电源电动势成正比，与内外电阻之和成反比。从上面的公式可以演变为E=IR+Ir=U+Ir所以外电压等于电源电动势减去内电压U=E—Ir根据全电路欧姆定律来研究三种电路状态时的电流电压电阻三者关系：1·当全电路处于通路时，它的电压U=E—Ir由公式得知内阻越大，也就是说内电压越高，外电压电压降越大，为了保证外电压电压降小，那么内电阻就应该设计得越小越好。通路U=E—Ir2·当电路处于开路状态时，相当于外电路的电阻无穷大，也就是电路电流为零，内电压也为零，此时外电压与电源电动势相等开路U=E3·当全电路处于短路时，相等于外电阻等于零，此时电流相当大，称为短路电流，短路电流是十分危险的，是不允许存在的，短路时外电压为零，此时的短路电流为I=E/r电路中电流、电压、电阻的关系表电路状态负载电阻电路电压外电压通路R——>常数I=E/（R+r）U=E—Ir开路R——>无穷大I=0U=E短路R=0I=E/rE=IrU=01——4电阻的串联、并联、混联电路一·电阻的串联电路：是指两个或两个以上的电阻顺次连接，中间没有分支的电路称为电阻的串联电路，如图：电阻的串联电路的三大特点：1·流过各电阻的电流是相等的I1=I2=······=In=I2·总电压等于各电阻分别电压之和U=U1+U2+······+Un3·总电阻（等效电阻）等于各电阻之和R=R1+R2+······+Rn根据欧姆定律：I1=U1/R1I2=U2/R2I=U/RU1/R1=U2/R2=U/R所以U1R=UR同理U2R=UR2由此可得电压分配公式：U1=R1/（R1+R2)×UU2=R2/（R1+R2）×U电阻串联电路的应用：1·可以用电阻串联的办法获得市场上购买不到的较大电阻2·用电阻的串联可以将低于额定电压的用电器接入电路中使用电器正常工作。如将12V6Ω的灯泡直接接入24V电路中，此时灯泡是不能使用的，如硬性使用灯泡必然会烧坏。那么，在电路上串联一个相当于灯泡电阻的电阻，这个电阻会分掉一半的电压，这时打开开关，12V灯泡就能正常工作。将两个110V的灯泡串联在220V中，如果两个灯泡的功率相等，灯泡就能正常工作，如果功率不相等，小功率灯泡会亮一些，因为小功率灯泡电阻大，加在灯泡两端的电压高一些，大功率灯泡则相反，所以不能正常工作。3·用电阻串联的办法在同一电源上获得多种电压，也就是分压器。如图：U1=R1/R×U=25÷100×100=25VU2=（R1+R2）÷R×U=（25+25）÷100×100=50VU3=（R1+R2+R3）÷R×U=（25+25+25）÷100×100=75V4·利用串联电阻的方式可以限流，用来扩大电压表的量程已知电压表表头内阻3000欧姆，电流为50uA，求各量程串入的电阻。解：根据欧姆定律U0=I0R0=30×103×5×10-6=0.15V当量程扩大到测量10V时，应串电阻：R1=（U1—U0）÷I=（10—0.15）÷（5×10-6）=197KΩ当量程扩大到测量25V时，应串电阻：R2=(U2—U1)÷I=（250—10）÷（5×10-6）=4.8MΩ当量程扩大到500V时，应串电阻：R3=(U3—U2)÷I=（500—250）÷（5×10-6）=5MΩ二·电阻的并联电路将两个或两个以上的电阻接在两条干路或两个节点上的电路称电阻的并联电路，如图电阻的并联电路五大特点：1·电阻并联两端的电压处处相等U1=U2=······Un=U02·电路总电流等于各并联电阻分配到电流之和I0=I1+I2+I3+······+In3·电阻并联总电阻（等效电阻）的倒数等于各个并联电阻的倒数之和1/R=1/R1+1/R2+······+1/Rn4·如果两个电阻并联，总电阻等于两个电阻的成绩除以两个电阻之和R=R1R2÷（R1+R2）5·如果是多个相同电阻并联，总电阻等于相同电阻阻值除以相同电阻的个数R=R（同阻）÷n（个数）串联电阻的总电阻大于其中任何一个电阻并联电阻的总电阻小于其中任何一个电阻例题：两个4Ω的电阻，并联后电阻是多少？解：1/R=1/R1+1/R2=1÷（1/4+1/4）=2ΩR=R1R2÷（R1+R2）=4×4÷（4+4）=2ΩR=R（同阻）÷n（个数）=4÷2=2Ω根据公式及欧姆定律可知：I1/In=Rn/R1In/I=R/Rn所以I1/I=R/R1这种相等是因为并联电路的两端电压相等，所以电流分配公式、电压分配公式与电阻成正比，电流的分配公式与电阻成反比。 I1=R2/(R1+R2)×I总并联电路电流分配I2=R1/(R1+R2)×I总1/R=1/R1+1/R2+······+1/Rn并联电路总电R=R1R2/(R1+R2)R=R(同)/n（个数）电阻的并联电路的应用：1·可用电阻并联的方法将电阻并联起来获得市场上购不到的较小阻值的电阻2·由于各种用电器的电压相同，那么个用电器并联使用时电路中的电阻就会减小，电流也会增大，电流的消耗也就增大，电流反应加大，根据此理，电工就用增减用电器来维护设备的正常运作3·通过并联电阻扩大电流量制作万用表。已知表头内阻R0=3750Ω，电流I0=40uA，扩大电流量程500mA和50uA，应并联电阻各是多少？解：R1=I1R0÷（I1—I0）=40×10-6×3750÷（500×10-3—40×10-6）=0.3ΩR2=I0R2÷（I2—I0）=40×10-6×3750÷{（50—40）×10-6}=1.5KΩR0=R1+R2=I0R2÷（I2—I0）=40×10-6×3750÷{（50—40）×10-6}=1.5KΩR1=(R+R0)×I0÷I1=（1500+3750）×40×10-6÷（500×10-3）=1.5ΩR2=R—R1=1500—1.5=1498.5Ω如果转换开关转换到R2点上，电流一路是R1与R2串联，另一路是通过表头，这两路再并联。将转换开关转换到档I1时，电流一路通R1，另一路通R2与表头串联，这两路并联。三·电阻的混联电路是指在一个电路中，机油电阻的串联又有电阻的并联称为电阻的混联电路，通过这样的电路，在不同的节点上获得不同的电压、电流。如图：由五个电阻组成的混联电路例一：已知一个混联电路由5个电阻组成，R1——R5每个电阻都是1Ω，求AB间的总电阻。解法：第一步，将这个图画为另一种便于计算的图（图二），R3R4变成R`，R`=R3+R4=1+1=2欧姆。第二步，将5个电阻变成4个电阻。R`与R5变成R``，R``=R`×R5÷（R`+R5）=2÷（2+1）=2/3Ω，（图三为图二变换图）第三步，将4个电阻变成3个电阻。R``与R2变成R```，R```=R2+R``=1+2/3=5/3Ω，（图四为图三变换图）第四步，将3个电阻变成两个电阻，RAB=R```×R1÷（R```+R1）=3/5×1÷（3/5+1）=5/8Ω（图五为图四变换图）例二：由9个电阻组成的混联电路,已知R1=R2=8ΩR3=R4=6ΩR5=R6=4ΩR7=R8=16ΩR9=16Ω求总电流和R9两端电压，AB两端电压为224V。解题思路：首先画出变换图第一步：R`=R5+R9+R6=4+16+4=24Ω第二步，是将R`与R8并联，计算出R``=24÷2=12Ω第三步，是将R``与R3和R4串联，计算出R```=R3+R``+R4=6+12+6=24Ω第四步，是将R```与R7并联，计算出R````=24÷2=12Ω第五步，是将R````与R1和R2串联，计算出R`````（RAB）=12+8+8=28Ω根据I=U/R=224÷28=8A求R9两端的电压：第一步，AB间的总电流为8A，从图中可以看出R1与中间那一大部分混联电阻及R2是串联的，所以它们的电流都为8A。第二步，R7与另一部分混联电阻是并联的，它们的阻值相等所以电流除以2为4A。第三步，R3和另一部分混联电阻及R4是并联的，所以电流也为4A。第四步，R5和R6、R9是串联的，阻值与R8相等，因此平分电流为2A，串联电路中电流强度处处相等，R9的电流为2A，电阻为16Ω，所以R9两端电压为U=IR=2×16=32V。第二章电磁的基本知识2——1磁的基本知识一·磁的基本概念具有吸引铁磁物资（铁、钴、镍及其合金）的性质称为磁性。具有磁性的物体称之为磁体磁体具有磁性最强的地方，称为磁极，磁极分为南北两个磁极，南极用符号“S”表示，涂有红色标志，北极用符号“N”表示，涂有绿色或白色标志，磁体有不可分割的特点，再大再小的磁体都具有南北两极，它的方向只有一个，在磁体外部由北极指向南极，磁体具有一定的磁力，这个磁力在磁体中的表现是同性相斥，异性相吸磁体吸引铁磁物资，而铁磁物资又吸引铁磁物资的现象叫磁化。磁体吸引铁磁物资，一开磁体后铁磁物资具有磁性称为剩磁二·磁场和磁力线磁场是磁体周围具有磁力线的空间称为磁场磁力线是指分布在磁体周围的光洁的曲线方向，由北极指向南极。磁力线具有三大特点1·磁场是闭合的曲线，在磁体的外部，磁力线由北极指向南极，在内部由南极指向北极。2·磁力线因磁场方向只有一个，它们互不相交。3·磁力线具有穿透铁磁物资的能力，在较近的地方磁力线分布最密，远离磁极，磁力线分布稀一些，也就说磁力线分布与磁场强度有关系。三·磁通磁感性强度磁通：通过垂直于磁场的某一面积的磁力线总数目，称为通过该面积的磁通，用字母φ（读fei）表示。单位为“韦伯”简称韦，用符号（Wb）表示，较小的单位叫“麦克斯韦”简称麦，用字母“Mx”表示。1Wb=108Mx磁感应强度，是指通过单位面积的垂直于某一面积的磁力线数目，称磁感应强度B=Q/S磁感应强度的单位Wb/㎡，较小的单位是“高斯”用字母Gs表示，Wb/㎡又称“特斯拉”，简称特，用字母“T”表示1T=104Gs（麦/厘米2）名称单位小单位换算关系磁通韦伯（韦）Wb麦克斯韦（麦）Mx1Wb=108Mx磁感应强度Wb/㎡或特斯拉（特）高斯Gs1T=104GsWb/㎡=104Gs四·磁导率为了衡量各种物资导磁性能，我们引入了一个新的物理量称为磁导率，用字母u表示，单位是亨利/米真空导磁率u0=4π×10-7亨利/米，相对磁导率是各种物质的磁导率与真空导磁率之比，称为相对导磁率Ur=U/U0相对磁导率是没有单位的，只有各种物质磁导率的比倍相对磁导率Ur＜1的物质称反磁物质，如铜、银Ur＞1的物质称顺磁物质，如空气、铝相对磁导率比1大得多的物质称铁磁物资，如铁钴镍及其合金：钴Ur=174镍Ur=1120软钢Ur=2180退火铁Ur=7000硅钢片Ur=7500镍铁合金Ur=60000C型坡莫合金Ur=1150002——2·电流的磁场1·通电直导线的磁场从实验证明，在一张纸上撒下许多铁粉，在纸平面和中心上通过一条导线，未通电时平面上的铁粉是不规则的，一旦通电后铁粉就很规则的围绕通电导线形成若干同心圆，这种现象说明通电导线周围存在磁场。如图，这些同心圆即是磁力线，它有方向，用右手螺旋定则也就是安培定则来确定磁力线方向，伸开右手，让大拇指垂直且指向电流方向，其余弯曲四指就是磁力线方向，或叫磁场方向，图中表明由于电流方向向下，所以磁力线是顺时针方向，如果电流方向改变，磁力线方向也跟着改变。这个图中表示是电流是流出的，它的磁力线方向是反时针的。这个图中表示电流是流入的，它的磁力线方向是顺时针的。二·通电螺旋管的磁场图中的四指指向的方向为电流方向，大拇指指的就是磁场方法，为北极（N），我们也可以在螺旋管通电后在管的两端移入一个指南针，如果指南针与一端相吸，那么另一端的极性就是被吸的这一段的极性，总之：凡通电直导线或螺旋管周围存在磁场，这说明电流与磁场有不可分割的关系。电流产生磁场的现象叫做电流的磁效应三·磁场对载流导线的作用将一根载流直导线放置在蹄形磁铁中，导线由于是载流的，并不断改变方向，那么导线就会在磁场中滑进滑出，做水平往复运动，电流越大，往复摆动越大。确定导线的运动方向是用左手定则来判定的，摊开左手，让大拇指和其余四指垂直，此时手心面向北极，让磁力线穿过手心，四指指电流方向，大拇指指向导体运行方向。如图：载流直导线在磁场中产生的力称电磁作用力，简称电磁力，用字母“F”表示F=BILB—磁感应强度，I—电流，L—导线在磁场中的长度电磁力与磁感应强度与通过的电流及导线在磁场中的有效长度成正比。四·磁场对通电线圈的作用由于磁场对载流直导线有作用力，这个作用力分别在线圈的两个有效边上ad边的作用力，根据左手定则判定是向上的叫F1，同理bc边的电磁力是向下的，叫F2，F1=F2，且方向相反，构成了一对电磁力偶，圈该线圈围绕中心轴转起来当线圈旋转180°以后，由于碳刷改变了线圈的电流方向根据左手定则判定ad边的作用力向下，bc变的力向上，这个方向为顺时针方向，要想改变旋转方向，必须改变电流方向（当然也可以改变线圈的缠绕方向，这个旋转就是电动机转动的基本原理）2——3·电磁感应电和磁是可以相互转化的，在一定的条件下，电流可以形成磁场，同样磁场可以转化成电流的现象叫电磁感应现象。一·电磁感应现象将导条的两端连接在检流计上，将导条在磁场中移动，图中是向右移动，移动时切割磁力线在导条上产生感生电动势，既感生电流，此时感生电流由检流计指针右偏反应出来，如果检流计指针左偏，那么导条就应该改变向左移动，导条不断左右移动，检流计不断偏转，摆动越快电流越大，摆动幅度越大，指针偏转越大。条形磁铁在闭合线圈中运动，插入或抽出条形磁铁都是是线圈总磁通发生变化而产生感生电动势及电流，插入时检流计指针向右偏摆，拔出时检流计指针向左偏摆，插入与拔出的速度越快，感生电动势越强，感生电流越大。回路中磁通量的变化是产生感生电动势的根本原因，既动磁生电，电生磁，磁通变化越大，感生电动势越大。因磁通的变化产生感生电动势的现象称为电磁感应现象二·法拉第定律产生感生电动势的大小，取决于条形磁铁在线圈中运动的快慢，速度越快感生电动势越大，相反就小，也即是磁通变化的大小，磁通变化的大小用磁通变化率来表示。在运动过程中，往往使用时间来判定的，比如在t1时，有一个磁通φ1，过一会儿t2时对应的磁通φ2。磁通变化量△φ=φ2—φ1变化时间△t=t2—t1所以单位时间中磁通变化量称磁通变化率△φ/△t=（φ2—φ1）÷（t2—t1）单匝线圈的感生电动势E（e）=|△φ÷△t|多匝线圈的感生电动势e=N|△φ÷△t|当穿过线圈的磁通发生变化时，线圈两端的感生电动势只与磁通变化率成正比，这就叫法拉第定律三·楞次定律在图一中，条形磁铁北极在下的插入使原磁通增加，那么该线圈变化产生的新磁通，根据楞次定律要反抗原磁通的增加，新磁通的方向向上，由新磁通的方向和安培定则（右手螺旋管定则），确定感生电流的方向，就是由检流计正端输入，负端输出。在图二中，条形磁铁北极在下的拔出，使原磁通减小，那么该线圈变化中产生的新磁通的方向向下，根据楞次定律要反抗原磁通的减小，新磁通由安培定则（右手螺旋管定则）判定感生电流的方向由检流计负端输入，正端输出。感生电流所产生的新磁通总是要反抗原磁通的变化，楞次定律确定感生电流的三要点：1·首先要明确原磁通的方向，原磁通是增大还是减小的情况。2·根据楞次定律判定感生电流新磁通的方向。3·根据新磁通方向及安培定则（右手螺旋管定则）来判定感生电动势以及感生电流的方向。当北极在下的条形磁铁原磁通方向向下，插入时原磁通增加，由楞次定律可知新磁通方向反抗原磁通方向的变化，新磁通方向向上，根据新磁通方向和安培定则判定感生电流的方向是反时针，由b——>a。当北极在下的条形磁铁拔出时，原磁通方向向下，但原磁通减小，由楞次定律可知新磁通要反抗原磁通减小，且方向是向下的，根据新磁通方向和安培定则，判定电流是顺时针由a——>b。右手定则：伸开右手，让大拇指与其余四指垂直，磁力线穿越手心，大拇指指向运动方向，其余四指指向电流方向。左手定则即为电动机定则，右手定则即为发电机定则。电磁感应定律法拉第定律只确定了感生电动势的大小，而楞次定律确定了感生电动势的方向，电磁感应定律综合了二者电磁感应定律，E（e）=-△φ÷△t多匝e=-N（△φ÷△t）电磁感应定律是指电动势的大小与磁通变化率成正比，它的方向是阻碍原磁通的变化式中的负号-就是楞次定律的反应。2——4自感互感一·自感，自感是一种电磁感应现象把线圈中由自生电流引起的电磁感应（即是电动势的变化）称为自感，用字母“L”表示当合上上图图一中开关SA，灯泡HL2通过电阻R很快就亮起来了，HL1由于要通过电感线圈不是一下子就明亮了，而是慢慢的亮明，是因为电流通过电感线圈L时，线圈由于自身电流的变化要产生一种新磁通，新磁通要阻碍原磁通的变化，由新磁通产生的感生电流与原磁通方向相反，阻碍原电流的正常通过，所以要待反应完毕后，HL1才能亮明。当断开图一中的开关SA时，HL不是立即就熄灭，而是猛亮一下才熄灭，这是因为L的电流从又到无是一个变化，新磁通要反抗原磁通的减小，所以新磁通产生的感生电流方向与原电流方向一致，电动势就瞬时增大，增大的电动势使灯泡猛亮一下才结束。为了表示自感电动势的大小，我们引入了一个新的物理量，称自感系数。什么叫自感系数当一个线圈变化电流后，单位电流所产生的电感磁通数，称为自感系数，也叫电感量，简称电感，用字母“L”表示。如果一个线圈通过1A电流，能产生1韦伯的磁通，则该线圈的电感量为1亨利，简称“亨”，用字母“H”表示。1H=103mH=106uH1H=IWb二·互感，互感也是一种电磁感应现象。由一个线圈的电流变化引起另一个线圈产生感生电动势的现象叫互感。当合上主线圈开关SA时，主线圈电流发生变化，变化的电流使磁通发生增加，由于付线圈与主线圈在同一磁芯上，付线圈受磁通的影响，其两端产生感生电动势，有感生电流出现，从检流计可以看出。正弦交流电3——1·正弦交流电的产生什么叫直流电：电流、电压、电动势都不随时间的变化而变化称直流电，用符号“—”表示。什么叫交流电：电流、电压、电动势其方向、大小都随时间变化而变化称交流电，用符号“~”表示。按正弦规律变化的交流电称正弦交流电。一·正弦交流电的几种特点：1·变化的瞬时性：也就是正弦交流电时时刻刻都在变化2·变化的周期性：也就是正弦交流电变化是按周期变化的。3·变化的规律性：正弦交流电是按周期周而复始的变化。二·正弦交流电的产生正弦交流电是由交流发电机按正弦规律产生的。发电机组是由原动机和发电机组成。1·电枢部分：转子、滑环、电刷、连接导线发电机结构2·定子部分：机座、端盖、铁芯、线圈等组成3·励磁机，产生直流供电，供电枢产生磁场（或整流器）原动机带动中心轴是发电机电枢转动，电枢线圈转动时切割定子磁场中的磁力线，在线圈中产生感生电动势，通过滑环电刷将电动势传输到外线路供给用电器。磁极与电枢空气隙表面磁感应强度的分布。空气隙：是指磁极与电枢表面的间隙，在能够转动自如的情况下空气隙越小，发电机的功率就越大，一般空气隙为0.25mm——2mm。1·磁力线垂直于电枢表面。2·磁感应强度在电枢表面上按正弦规律分布：在磁极中心线的磁感应强度最大，在磁芯的分界面上磁感应强度为零，磁感应强度为零的一面称为中性面，这里叫O,O`面，线圈所在的位置与中心面的夹角叫φ角，φ角所在的位置表面的磁感应强度：B=Bmsin45°=√2/2=0.707sin60°=√3/2=0.886sin90°=1从分界面开始当电枢逆时针转动时，单匝线圈产生感生电动势e=2BuL=2BmuLsinφ多匝线圈产生的感生电动势的表示e=2NBmuLsinφ90°与270°电动势的最大值：E=2BmuL，将其带入前式e=Emsinα因为电枢在磁场中是以角速度为W作为匀速运动，在任意时刻线圈与中心面的夹角φ就等于W与时间的乘积。φ=Wt，将此式带入电动势的计算公式中e=EmsinWt电动势瞬时U=VmsinWt电压瞬时i=IsinWt电流瞬时3——2正弦交流电的三要素一·周期频率角频率1·周期：交流电正弦规律变化，在零与最大值之间反复变化，从零开始旋转到90°（1/2π）时达到最大值，又逐渐转到180°（π）时变为零，又在270°（3/2π）的地方达到负半周最大值，在360°（2π）的地方又为零，这样就变化一周（或叫一次），按此规律继续变化下去，形成正弦交流电。交流电变化一周或一次所需的时间称作周期，用字母“T”表示，周期是用时间表示的，单位是“秒”“S”1秒=103mS=106uS2·频率：每一秒钟正弦交流变化的次数称为频率，用字母“F”表示，单位是赫兹，用字母“Hz”表示，分MHzKMzMHz=106HzKHz=103Hz周期频率都是反映交流电变化快慢的物理量，周期越短交流电变化越快频率越高，交流电变化的次数越多。频率与周期的关系T=1f(Hz)f=1/T（s）我国规定工频正弦交流电周期为0.02秒频率为50Hz3·角频率：是指正弦交流电每秒钟变化的弧度，成角频率，用W表示。周期、频率、角频率三者之间的关系W=2π/T=2πf二·瞬时值最大值有效值1·瞬时值：是指正弦交流电变化进程中任意时刻的数值，称瞬时值，用字母小写euI表示。2·最大值：瞬时值中最大的数值，一般指90°或270°的值为最大值，用字母大写EmUmIm表示3·有效值：有效值是指45°上的瞬时值，既√2/2=0.707乘以最大值，用字母EUI表示有效值与最大值的关系：E=1/√2Em=0.707Em（V）I=1/√2Im=0.707Im（A）三·相位初相相位差1·两个线圈的电动势设为e1和e2，当t=0时，AX与中心面夹角为0°φ=0`By线圈与中心面为90°，φ1=90°φ2=90°在任意时间：e1=Emsin（Wt+φ1）e2=Emsin（Wt+φ2）公式中Wt+φ1与Wt+φ2是交流电变化进程的一个电角度，称相位或相角。2·初相：为零的相位为初相，它是交流电起始时刻的电角度，反应了交流电初始值。3·相位差：两个频率相同的交流电相位之差或两个初相之差，称为相位差，△φ=（Wφ+φ2）－（Wt+φ1）=φ2—φ1交流电变化的快慢用频率表示，其变化的弧度用最大值（Em等）来表示，其变化的起点用初相表来示，三点确定后正弦交流电的形态就确定了，因此频率、最大值、初相为正弦交流电的三要素。3——3正弦交流电的表示表示正弦交流电的方法有三种：三角函数、法波形图解法、矢量法。1·三角函数法：e=Emsin（Wt+φe）u=Umsin（Wt+φu）i=Imsin（Wt+φi）例题：已知正弦交流f=50Hz，最大值Um=310V，初相φ=30°，求t0=0.01时的瞬时值。解：因为π=180°u=Umsin（wt+φu）=310×sin（2πft+30°）=310sin（2×50×0.01π+30°）=310sin（π+30°）=310×sin30°=310×0.5=155V2·波形图解法：首先画出纵横坐标，横坐标按90°180°270°360°画出一个周期的分界线，纵坐标上标eui用三角函数计算瞬时值，将瞬时值标在坐标上，利用曲线将各点连起来就为正弦波形图。3——4单相交流电路一·纯电阻电路：是指电路总只有电阻，而没有电感和电容的电路称纯电阻电路，其表示这种电阻在电路中实际是一个负载，如果负载电阻变化，那么他的电流也要发生变化，这种变化是电流电压是同相的，与直流电的计算公式是一致的，从波形图中可以看出电压为0时电流也为0，电压达到最大值，电流也达到最大值，电压又为0，电流也又为0，因此电压和电流都处在同样之中，它们的计算公式符合欧姆定律。二·纯电感电路：是指电路总只有电感而没有电阻电容的电路，称纯电感电路，如图合闸后，在纯电感电路中电压线圈两端立刻出现电压的最大值，而电流要过一会儿才会出现最大值，是因为电流通过电感线圈时要受新磁通的影响及阻碍，所以要过一会儿，这一会儿是一个90°既1/4周期，所以它们不在同一个相位上。线圈电流的有效值等于电压有效值除以电感感抗I=U/WLWL是电感线圈对角频率为WL的交流电的一种阻力，称为感抗。用XL表示I=U/WL=U/XL=U/2πfL(π=3.14)感抗的单位为欧姆Ω感抗是用来表示电感线圈对交流阻碍作用的物理量感抗的大小取决于频率，是在电感量一定的情况下，也就是说，电感量一定，频率越高感抗越大，电流越小，反之频率越低感抗越小电流越大。三·纯电容电路：电路中只有电容而没有电感电阻的电路称为纯电容电路，如图电容器：它是电量或电荷的容器，是由两块极板，中间隔着不同的绝缘介质所组成，称电容器。将电容器两极板分别接入电源，与正极相接的极性存放正电荷，与负极相接的极板存放负电荷，电流越大极板上存放的电荷就越多，反之，电流越小，极板上存放的电荷就越小，两极板间有电压存在，两极板在电场力的作用下，驱使自由电子的运动，又使两极板带有不同的电荷。极板上电荷越多，电压越高，二者成正比，因此极板上的电量与电压之比称为电容量，用“C”表示，C=Q/U，它的单位是“法拉”用字母“F”表示，当电容两端电压为1伏，存放电量为1库伦，则电容量为1法拉。1F=106uF=1012PF电容有一个重要性能是隔直通交电容器接在交流电中就等于给电容器充电放电，当电压升高时，就是给电容器充电，当电压降低时就等于电容器放电，所以电容器在交流电路中等于不断的充放电，因此电容器顺利的通过交流电，电容器的充放电也是按正弦规律变化的，电流必须是按正弦规律变化，理论证明电流比电容器两端电压超前90°，既1/4周期达到最大值，为什么呢？是因为电流流过电容器，使电容器不断充放电后才形成端电压的。纯电容电路中电流的有效值：Xc=1/2πfc（此处π=3.14）I=U/(1/We)=U/(1/2πfc)=WcU=2πfcUI=U/Xc=U/(1/2πfc)1/We是电容对角频率为W的交流电的一种阻力称为容抗，用Xc表示。当电容器的容量一定时，频率越高容抗越小电流越大，反之频率越低容抗越大电流越小，容抗的单位也是欧姆Ω例题1：已知有一个电感线圈，电感量为0.1毫亨，分别接在电压0.1V上，频率F1=1KHzF2=1MHz上，求两种情况下通过这个线圈的电流。解：当F1=1KHz时感抗为XL=2πfL=2×3.14×103×10-3×0.1=0.628ΩI=U/XL=0.1÷0.628=0.159A=159mA当频率F2=1MHz时感抗为XL=2πfL=2×3.14×106×10-3×0.1=628ΩI=U/XL=0.1÷628=0.000159A=159uA例题2求频率为50Hz和1MHz的容抗，通过的电压为100V，容量为0.159uF求电流解：当频率F1=50Hz时的容抗Xc=1/2πfc=1÷（2×3.14×50×0.159×10-6）=20KΩI=U/Xc=100÷20KΩ=0.005A=5mA当频率F2=1MHz时的容抗Xc=1/2πfc=1÷（2×3.14×106×0.159×10-6）=1ΩI=U/Xc=100÷1=100A3——5三相交流电路三相交流电路实际上是三个单相交流电流组成的，也就是说每一相都是一个单相交流电路三相交流电是三相发电机产生的三相交流电发电机与单相交流发电机的比较1·三相交流发电机比单相交流发电机的能量大2·它们的外形几何尺寸、体积大小差不多，维修、制造难度也差不多，但三相交流发电机比单相交流发电机平稳且噪音小。3·在输送电源上，三相电源比单相电源要节省大量的线材。所以三相交流发电机被广泛使用。三相交流发电机：三相交流发电机是三相组成，每相初期不同，相差120°，三相用老标准称ABC三相，新标准称UVW三相，每相都有首位端，A相首A尾X，B相首B尾Y，C相首C尾Z，U相首U1尾U2，V相首V1尾V2，W相首W1尾W2。三相交流电新老表示方法原称新标原标首端原标尾端新标首端新标尾端AUAXU1U2BVBYV1V2CWCZW1W2三相发电机达到最大值的顺序是U——>V——>W而且互差120°的空间角，用公式表示U=UmsinWtV=Umsin（Wt-120°）W=Umsin（Wt+120°）三相交流发电机在原动机的拖动下转动，电枢旋转磁场转动时切割定子线圈中的磁力线，使磁通发生变化，在线圈两端产生感生电动势，从线圈中输出与外电路连接就有感生电流出现，使外电路负载工作，将U1V1W1拉出去就是三根相线，将U2V2W2扭在一起成为星中点称中线或零线，用字母“N”表示。三相电源国家规定其母线的颜色是U黄色V绿色W红色N一般用黑色，U——V——W——U称顺相序W——V——U——W称逆相序。中线（零线）不允许接熔断器，也就是说保险只能安装在相线上。二·三相交流电电源的连接三相六线制，是指每相的首尾端都拉出与负载相联，由首端流入负载通过负载后再流回该相的尾端，由于是每相都拉出的两根线，所以叫三相六线制电源电路。三相三线制、三相四线制目前广泛采用三相四线制电源。该图为星形接法（又叫Y接），三相的首端拉出去成为三相线（或三根火线）分别用L1L2L3表示三根相线，三相尾端连在一起拉出一根线称中点或星中点，由于中点是与大地相连的，又称零线，用字母“N相与相（两根火线）间的电压称线电压（380V）相线（火线）与中线间的电压称相电压（220V）线电压与相电压相差√3（也就是1.732）倍U线=U相√3我国规定三相电源的线电压380V，相电压220V。三·三相负载的连接1·三相负载的星形连接对称的电源采用的一般为三相三线制，如电动机就是采用的对称电源。三相四线制为不对称电源，因其中一根相线与中线间提供了照明，因此电路中的对称性、平稳性受到破坏。三相对称电源的线电压是相等的，供给用电器的相电压也是相等的，此时线电流与相电流相等，关系式：电源上的线电压等于相电压的√3（也就是1.732）倍，也就是说U线=U相√3I线Y=I相Y星形接法的负载是电压低，电流大。2·三相负载的三角形连接，其相电压与线电压相等U相△=U线△因负载的每一相都与两根相线接触。也就是说，三角形接法的电动机使用的是380V电压，它的电流就是线电流大，相电流小I线△=√3I相△三角形接法的负载（如电动机）是电压高电流低。安全用电安全用电是对电动势、电流、电压有一个规范化要求用电知识，使其它能安全而不造成触电现象，给国民经济造成损失的用电成安全用电。生产生活必须安全，安全就是为了生产生活，电工对安全用电应特别重视，自己的工作粗心不但给自己造成不安全因素，而且危及他人的安全。触电：是指人们不慎接触或接近电源及带电体造成触电引起电伤或死亡的现象。漏电：是指导体本身不该带电的地方（如外壳）因长期使用或其他原因而绝缘破坏造成的有电现象。触电造成的危害分电伤和电击两种：1·电伤是指因触电及给人们造成的外部伤害。2·电击是指触电后造成人体内部器官损坏，甚至危及生命的现象。造成触电的原因：1·缺乏电气方面的知识。2·电气设备年久因绝缘老化或其他原因而漏电，人们不知道就易触电。3·违章带电作业触电方式：1·单相触电：是指人们接触一根火线（或带电体、漏电）造成的触电、2·两相触电：是指人们接触两根火线（或两相线）的触电，它是最危险的触电方式。3·高压触电4·跨步触电：当高压线跌落在地上时，如果人或牲畜站在距离电线落地点8～10米以内。由于脚与脚之间在大地降压的作用下会产生电压差，就可能发生触电事故。安全电压：国家规定为6V12V24V36V42V五个等级，常用36V。什么叫保护接地：带电体不带电的金属外壳及机架采用与大地进行可靠的联接，称保护接地，接地电阻不得大于4Ω。什么叫保护接零：是指带电体本身不带电的外壳和机架用导线与中性线或中点可靠联接。安全用电采取措施：1·开关必须接在相线（火线）上，开关一断，后边线路就没有电。2·正确选用电压3·正确选用导线及熔断器大小4·用电设备应有一定的绝缘电阻，一般不小于1MΩ（1兆欧）。5·正确安装设备，特别是带电的部位要加防护罩和防护网。6·正确采用防护绝缘用具，如绝缘手套、绝缘棒、绝缘鞋、绝缘钳、绝缘垫。7·正确使用移动电器。8·有监护的带电作业。拉开或合上单极隔离开关时必须拿绝缘棒，合闸时先合两边相后和中间相，拉闸时先拉中间相后拉两边相。合隔离时如果发生了电弧一定要合上，绝不允许往回拉。电流通过人体的伤害程度取决于通过人体的电流强度、通电途径、通电时间。频率和自身身体状况。绝缘性能根据：绝缘电阻、耐压试验、泄漏电流试验和介质损耗。避雷器的种类：保护间隙、管型避雷器、阀型避雷器和氧化锌避雷器。用万用表测量电阻应切断电源，然后才能测量，切不可带电测量电阻。一般开关安装高度1.3米——1.5米，灯开关高度不大于2.5米，受条件影响的可减为2.2米。低压配电装置背面通道一般不小于1——1.2米，有困难的地方不小于0.8米，配电柜程度超过6米时，背面应有两个出口，其距离为1.5米。如何使用低压验电笔用正确的握电笔方式将笔尖插入有电的孔中或地方，检测电笔是否是好的，如检查无误再将电笔去检测有关地方，如电笔亮，表示是火线（相线）或不该有电的设备漏电，如果不亮则证明为地线或零线或设备不漏电，插入孔中测电切忌左右摇动，避免短路。用电笔测量电压范围60V——500V，氖管越亮说明电压越高，反之氖管越暗表示电压越低。第四章变压器4——1变压器概述什么叫变压器：是指一种只改变交流电电压而不改变频率的一种静止的电气设备称变压器。变压器品种繁多，一般为五类：1·隔离变压器2·电流互感器3·电压互感器4·电焊机变压器5·三相电力变压器，一般变压器代号用字母“T”表示，符号为两个链环两边引出线加1飘为单相，加3飘为三相变压器。变压器是一种升降压及输送电能的设备，升压的目的就是便于输送，升压是将电压升得很高，高达50——60万伏，电流降得很低，在能量传输中损耗才很小，到目的地后降压的目的是便于使用，一般降为220/380V，升压初级线圈线径粗，次级线圈细，降压时相反。4——2变压器的结构及工作原理一·变压器结构：变压器组成是由线圈和铁心两大部分组成。1·铁心，是变压器的导磁部分，由0.35——0.5毫米的硅钢片叠压而成的，铁心的形状一般有三种：“山”字形（或“E”字形），交叉型叠压有“F”形，长方形，“山”字形“F”形铁心多用于小型变压器，长方形多用于大型变压器。2·线圈，是变压器的通电部分，他是由高强度漆包线或纱漆包圆铜线或扁铜线绕制成的。与电源相连的线圈称主线圈，又叫一次线圈、初级线圈，还叫原线圈、主绕组等，与主线圈相对应的各物理量其字母的右下角标注一个小写“1”，如初级线圈匝数“N1”，电流I1，电压U1，电动势e1，电功率P1等，与次级相对的各物理量其右下角标注一个小写“2”，如N2I2U2e2P变压器分壳体式变压器和心式变压器两种，线圈绕在两边铁心柱上称心式变压器，如上图所示，线圈绕在“山”字形“F”字形中心铁心柱上的变压器称壳式变压器，图：二·变压器工作原理1·变压器变压原理，当变压器一次线圈接入电源后，线圈中就有交变的电流出现，于是在铁心上就产生了交变的磁通，称主磁通，用φ表示，在铁心外部还有少量磁通，称漏磁通，由于漏磁通较小，一般可以忽略不计。根据电磁感应定律，初次级线圈都将出现感生电动势e1和e2，如果次级有负载接入，就将出现感生电流，变压器通过初次级线圈的电动势、电流、电压称为电磁耦合，把能量传递到次级，没有外界影响。P1=P2变压器空载时，初级线圈就像一个电感器，也就是说初级仍在消耗电能，只是比较小，空载是不合算的。变压器变压原理：设初次级线圈的匝数为N1N2，忽略漏磁通和线圈直流电阻的影响，由于初次级线圈同受主磁通的影响，在两个线圈中将产生两个电动势e1和e2，它们的频率相同（或相等），若主磁通随时间变化的磁通变化率为△φ/△t则用电磁感应定律得知e1=-N1×(△φ/△t)e2=-N2×（△φ/△t）由于感生电动势与电压的方向相反，所以电压的瞬时值U1=-e1=N1×(△φ/△t)U2=-e2=N2×（△φ/△t）如果不考虑其他因素，初次级电压之比就等于线圈匝数之比U1/U2=N1/N2=nn就称电压比或匝数比n大于1的变压器称为降压变压器，n小于1的为升压变压器。匝数之比与电压之比关系为正比关系。例题将10000伏电压接在变压器的初级线圈上，次级电压为400伏，初级匝数为800匝，求电压比及次级匝数。解：电压比n=U1/U2=10000÷400=25N=N1/n=800÷25=32匝变压器变流的原理任何变压器都是传输电能的，而频率是不变的，在不计较损耗的原则下，P1=P2，这是能量守恒律，可将上式写成I1U1=I2U2，再将此公式演变成I1/I2=U2/U1或U1/U2=I2/I1=N1/N2从公式中看出电压比与电流比成反比关系，线圈中电压越高匝数越多，电流越小；反之电压低匝数少电流大。在此电流比等于电压比的倒数。例题：将一台变压器接入3300伏电源中，初级匝数为2100匝，求次级电压220伏时为多少匝，次级负载电阻为10Ω，求初次级绕组的电流。解：电压比n=U1/U2=3300÷220=15I2=U2/R=220÷10=22AI1=I2/n=22÷15=1.47A大变压器是1伏只有几十分子一匝（1匝有几十伏）小变压器是1伏有20——30匝（20——30匝有1伏）变压器是根据要求设计的一般来说变压器越大缠绕匝数越少，导线直径粗，也就是说导线横截面积大，通过电流大，变压器功率大4——3几种变压器的工作概述一·隔离变压器是指初级一种电压（220V、380V）次级为几种电压。比如行灯变压器初级220、380，次级6V12V24V36V壳式变压器初级缠在内层加绝缘层后再缠次级，如果有多种电压，可每种电压缠绕一定的匝数，也可用抽头的方式将几种电压分出来。二·电流互感器是一种传输大电流而又与电流表相联的变压器。电流表实际只串联在主线路上，图：在实际线路上，往往是几百安几千安，一般电流表只能承受最大电流50——60A，要是电流表在线路上正常使用，在表上就加互感器，如图：采用互感器连接的电流表，国家规定表头电流为5A，所以互感器的匝比数都采用互感器型号20:530:550:575:5100:5200:5400:5800:51000:5······前面的数字是表盘上的最大刻度，后面的数字是表头电流。电流互感器是一次线圈安装在主线路上，二次线圈接在电流表的两个接线柱上，二次线圈的尾端要接地。一般一次线圈的匝数为1匝或几匝，二次线圈是一次线圈的几倍到几十倍，甚至更大，还有一种穿心式互感器，一次线圈（主线）穿过互感器闭合磁路的中心，有的小比例互感器要反复穿几下，大互感器由于电流大，主线路横截面积大，只能穿过不能绕圈。为什么互感器二次线圈要接地因为互感器的二次线圈不允许开路，如果二次线圈开路，一次线圈的电流使使磁路易于饱和，由此产生的感生电动势就比较高，甚至电压再二次两端高达数千伏，很容易造成操作人员的高压触电。二次线圈接地后由于接地电阻小，而大量的电压就自行扩散，避免触电现象发生，所以要接地，因此二次线圈绝对不允许有开路现象。三·电压互感器电压互感器实际上是一个降压变压器，用于测量高压，与高压相连的线圈称一次线圈，与低压表相连接的一段为二次线圈。电压互感器有干式、油浸式、浇灌式三种，由于测量高压电一般电压表或人是不能接近的，只有采用电压互感器，如图：采用电压互感器、电压表为计算方便起见，国家规定该表为0——100V，表的进度较高，一般是属0.2级，那么电压互感器的比值就是3000:1006000:10010000:100或更大。高压侧电压=电压表读数×电压互感器倍率（比率），电压互感器安装好以后不允许短路四·自耦变压器是指电压电流变化都在一个线圈上，也即是从自身线圈上抽头获得二次电压，称为自耦变压器。分抽头式、滑移式两种。1·抽头式：在自身线圈上抽头，如图抽头式自耦变压器的抽头点如果对起点二次电压低，那么对尾点的电压就高，抽头点与起点的电压加上与尾点间的电压，等于进电源电压。抽头式自耦变压器不能反接，反接后机壳就与火线相联易造成触电。2·滑移式自耦变压器，又称可调是变压器、变阻器，图：在磁环上（由于画图原因没有画成圆环，但含义是一样。）密绕线圈，在磁环体上面的的线圈将其绝缘皮去除，与滑针碳刷接触，线圈接电源为一次线圈，同滑针出来的引接线与线圈尾端及电源线之间的电压为二次线圈及二次电压，图中滑针向左拨动电压最高，向右拨动电压最低，是因为线圈阻抗变化结果。五·三相变压器三相电力变压器的组成：线圈、铁心、箱体（外壳盖板、散热管）、油枕（储油箱）、游标尺、吸湿器、呼吸器、通气管道、高压桩头、低压桩头、调压开关、放油阀、排污阀、接地螺丝、铭牌、温度计、车等等··········变压器安装时注意事项：1·安装投入运行前必须将放出来检查是否符合要求，同时将变压器芯吊起来，过一会儿用5KV摇表（兆欧表）测量绝缘性能，相与相之间、相与地之间的绝缘电阻应该比较大，表针趋于∞最好（∞无穷大），检查无误后再将芯放下，将大部分绝缘油注入箱体中，紧好螺丝，固定后将其与绝缘油通过油枕盖倒入，吊心一般选择到天气较好、湿度较小的时候进行。低压侧采用三角形连接，每相电流稳定性好，一般只供有特殊要求的三相电动机用电。星形接法：是指各相的尾端或首端连在一起形成星中点，而每相的首端或尾端拉出去接三相线，称星形接法又叫Y接。国家三相电力变压器线路标准连接图绕组连接符号高压侧低压侧Y——Y0Y——△Y0——三角形三角形接法：是第一相的尾端与第二相的首端相联，拉出去接一相线，第二相的尾端与第三相的首端相联，拉出去接第二相线，第三相的尾端与第一相的首端连接，拉出去接第三相线。六·弧焊变压器（电焊机）电焊机：分直流电焊机、交流电焊机、可控硅整流电焊机三大类1·直流电焊机是由直流发电机及原动机组成直流发电机组2·可控硅整流电焊机是将交流电通过可控硅整流而变成直流电进行焊接的一种设备。3·交流电焊机分串阻抗式弧焊机和漏磁式弧焊机两类，有分体式和同体式两种。漏磁式又分动圈式属BX3系列，动铁式属BX1系列，抽头式属BX6系列。（1）串联阻抗式（BX2系列）交流弧焊机（交流电焊机）（2）动圈式交流弧焊机（BX3系列）在铁心柱下面的两个线包是电焊机的初级线圈与电源相联，是固定不动的，处于上边的两个线包为次级线圈是可动的，初次级线包的间隙距离大小就可调节电流，称细调，上下线包距离越近漏磁越小，焊接电流增大，上下线包距离加大，漏磁增大，电流小。图中，扳动鼓型转换开关，反时针扳到一档，此时初级线圈是串联的，是小档，焊接电流50——180A，如果是顺时针扳到二档，初级线圈是并联的，属大电流，焊接电流160——450A。初级线圈串联流向图：电流从L1——>保险——>开关——>初级接线板——>转换开关1点——>初级右线圈下端——>中心抽头——>转换开关2——>转换开关5点——>初级左线圈下端——>转换开关4点——>初级接线板——>开关——>保险——>L2构成回路，次级线圈串联，89点连起来，07点位两极。（3）动铁式交流弧焊机（BX1系列）该电焊机（下图）分粗调和细调两种调节，粗调是Ⅰ档小电流档，50——180A，粗调Ⅱ档是大电流档，电流160——450A，细调就是在50——180A之间或160——450A之间变化，细调是将动铁心在磁场中调进调出改变漏磁通大小，达到调节焊接电流的目的，如果动铁芯全部滑入就等于漏磁最大，电流最小，如果动铁芯全部滑出，就等于漏磁最小，电流最大。（4）抽头式交流弧焊机（BX6系列）上图中，设备是采用改变初级线圈的联接来使次级线圈获得焊接电流的，该焊机只有按档次调节电流大小，1档电流最小，6档电流最大，没有细调，因此焊接要求较高的焊接是有困难的。初级线圈的联接变化是用转换开关来实现的，比如扳到3档的时候，电流流向L1——>N12的8点——>N12的1点——>转换开关内的3点——>外3点——>N11的3点——>N11的1点——>L2。如果没有三相电源，就将接线板220V标点接上火线，另一公共点接零线，如果要求少改一个头，220V另标点可接零线，因为公共点接了一根相线。小型变压器的设计一·变压器的容量变压器的容量是指次级容量，也是功率，一般次级是由一个或几个的容量组成：P2=P21+P22+······P2n变压器实际工作中是有损耗的，因此初级功率要大于次级功率P1＞P2，初次级功率之间有一个τ的系数，那么公式为P1=P2/τ，τ这个系数跟次级容量有关，平均容量P=(P1+P2)÷2。容量VA＜10VA10——3030——8080——200300以上τ0.60.70.80.850.9二·计算铁心的面积A=Kfe根号下P平均A=a（铁心宽度）×b（铁心叠层厚度）Kfe是系数容量VA磁通密度Bm电流密度A/cm²K值＜100.6——0.73——2.5210——500.7——0.82.5——2.22——1.550——800.8——0.92.2——21.5——1.3100——5000.9——12——1.51.3——1.25500——10001.1——11.5——1.21.25——1.1变压器容量越小，磁通密度越小，电流密度越大，K值也较大。电流密度=电流÷导线横截面积三·计算计算绕组匝数每伏匝数N0=4.5×105÷（BmAKfe）Kfe在0.92——0.95之间，N1=N0U1N2=N0U2×(1.05——1.1)四·绕组及导线的横截面积或导线直径I1=P1÷U1I2=P2÷U2求直径d1=0.715÷I1平方根d2=0.715÷I2平方根横截面积S=3.14×（d÷2）2主绕组付绕组主绕组付绕组匝数N1=N0U1N2=N0U2×1.1横截面积S1=3.14×（d1÷2）2S2=3.14×（d2÷2）2电流I1=P1÷U1I2=P2÷U2线径d1=0.715÷I1平方根d2=0.715÷I2平方根五·铁心窗口的估算A0=1.6×P平均值÷A铁心实际面积C=a/2h=1.5af=3aH=2.5a例题：现要求设计一个小型变压器，初级为一个，次级为两个绕组，电压50V，电流0.1A，原绕组220V，计算有关数据。解1·求付绕组的容量P2=I2U2=0.1×50×2=10VA2·求原绕组的容量P1=10÷0.8=12.5VA3·求平均容量P=(P1+P2)÷2=11.25VA4·原边绕组的电流I1=P1÷U1=12.5÷220=0.0625A5·铁心面积的确定：A=Kfe根号下P平均=1.6×根号11.25=5.37cm6·计算铁心片的规格，取b/a=1.2A=1.2a²a=根号下A/1.2=2.12cmb=1.2a=1.2×2.12=2.564cm根据国家某厂生产的小型变压器铁心，我们选用铁心宽度为2cm，则b=A/2=5.37÷2=2.685cm选b=2.6cm实际铁心面积A=a×b=2×2.6=5.2cm7·铁心窗口面积A0=1.6×P÷A=1.6×11.25÷5.2=3.46cm²C=a/2=2÷2=1cmh=A/2=3.46÷1=3.46cm但实际情况h=1.5a=1.5×2=3cm选1×3cm8·绕组的计算N0=(4.5×105)÷(BmAKfe)=(4.5×105)÷(7500×5.2×0.93)=12.4匝初级绕组N1=N0U1=12.4×220=2728匝次级绕组N2=N0U2=12.4×50=620匝620×1.05=651匝9·初级绕组直径d1=0.715根号下I1=0.715×0.25=0.17875≈0.18mm次级绕组直径d2=0.715根号下I2=0.715×根号0.1=0.23595≈0.23mm如何绕制该变压器1·首先根据铁心面积制作变压器芯的骨架，将骨架安装在绕线机上用胎心及夹板固牢，骨架一般为0.4——0.5mm厚的绝缘板制作。2·绕线时先将线头子拿出来固定在绕线杆上或其他地方，左手捏线，松紧适度，右手转动绕线机，线圈就在绕线机上一匝一匝地密绕向右，左手也要将捏住的导线向右移动。3·第一层绕好后，加一层绝缘薄膜，又按上述方法返过来缠绕，返来复去直到达到目的为止。4·如果中间有抽头，在抽头前5——10匝卷一个布条再缠5——10匝后将线头回穿到卷条里，把卷条拉过来靠近线圈再继续绕下去，抽头或绝缘薄膜交头不宜在铁心窗口端，避免线圈加厚后比铁心窗口宽而放不进去。线圈厚度与窗口的验算线圈骨架0.4——0.5mm，占据位置2mm每层初级线圈的高度0.18+0.03=0.21mm，绝缘薄膜0.03mm，每层的匝数(30-2）÷0.21=133匝2728÷133≈21层实际均层校为130匝，缠绕21层130×21=27302730＞2728所以每层实绕130匝可以。初级骨架所占厚度0.4——0.5+（0.21+0.03）×21=5.5mm次级所占厚度28÷0.26=108匝651÷108=6层如果每层取93匝651÷93=7层，{0.1+（0.23+0.03）×7}×2=3.84mm3.84+5.5=9.34mm，再在9.34外面加一层0.1——0.2的绝缘，9.34+0.02×2=9.74mm没有铭牌的初次级绕组的识别：1·直接测量电阻值，初级一般电阻比较大，大于次级线圈的电阻。2·导线的粗细，一般初级导线细，次级导线粗第五章电动机5——1电动机的概述及其结构电动机是将电能转化为机械能，利用其转矩将其他设备带动、动作的设备。电动机运用十分方便，尤其是异步电动机，异步电动机在拖动其他设备的过程占拖动设备的90%。较小的异步电动机又占整个异步电动机的70%，异步电动机占全国目前用电量的60%以上。异步电动机具有体积小、重量轻、维修方便、使用寿命长等特点，因而被官方使用自激式：电磁线圈与电枢线圈是串联的也叫串激式直流电动机并激式：电磁线圈与电枢线圈是并联的他激式：电磁线圈与电枢线圈是供电不同复激式：电磁线圈与电枢线圈是一个是串联一个是并联电动机罩极式单相异步电动机电容式整流子鼠笼式三相异步电动机交流电动机三相异步电动机绕线式三相异步电动机 （定子旋转磁场比 整流子式三相异步电动机转子旋转磁场快）同步电动机：定子的转速与转子的转速一样特殊电动机：分马力、伺服、步进、锥形转子二·电动机的结构是由定子部分。转子部分、散热部分组成的。1·三相鼠笼式异步电动机定子部分（1）机座：固定定子铁心和线圈的座子，一般是用生铁通过熔炼造型浇铸而成的，座子的周围有散热片，也有少量机座是用硅钢片焊制而成的（2）定子铁心由0.35——0.5mm的硅钢片通过冲压成一定形状后再根据电功率大小要求叠成一定厚度，定子铁心是电动机的磁路部分（3）定子线圈是用高强度漆包线绕制而成的，嵌在定子铁心上，是电动机电流流转的路径。2·转子部分（1）转子铁心也是从定子铁心上冲下来的中心部分，通过冲压而成的，再叠成一定的厚度，成为转子铁心（2）转子线圈是上下两个有一定厚度的环，根据设计要求，用若干导条将两环连接起来形若关鼠的笼子，因此得名鼠笼式电动机（3）中心轴是用45#圆钢棒加工而成，是力矩传出的地方（4）端盖，支撑转子让其转子在定子中能只有转动的元件（5）油盖，是护油及保护轴承清洁而又有油脂的元件（6）轴承，是保护轴和端盖滑动部分的一种零部件3·散热部分是由风罩及风扇组成5——2电动机工作原理一·一个平摇旋转磁场例子的演示手握摇手转动蹄形磁铁（U）转动，磁场方向方向跟着转动，形成旋转磁场，开始鼠笼转子是不动的，因而切割旋转磁场中的磁力线，在转子线圈中产生感生电动势，转子在感生电动势作用下产生电磁力，两电磁力相互作用，所以转子就跟着旋转磁场转动起来，手摇速度越快，转子转动越快，反之就慢，要想改变转子的运动方向就必须改变旋转磁场的方向，手握摇把反过来摇，旋转磁场方向相反了，转子也反转。二·电动机定子线圈旋转磁场的产生三相异步电动机有互差120°的三个相位U（A）V(B)W(C)每相都有一个首尾端，电流如果处于正半周，其电流流向是从每相线圈的首端流入，尾端流出，电流如果处于负半周，其电流流向是从每相线圈的尾端流入，首端流出，根据这个道理，我们就可以确定旋转磁场的方向。1·当电动机处于t=0时，此时U相电流为0，没有电流流过，V相处于负半周，电流由V2——>V1,W相处于正半周，电流由W1——>W2，将电流流向标到Y接上，同时将电流流入或流出符号标到圆图中去，根据电流流入和流出的方向用右手螺旋管定则判定磁场方向，此时磁力线向下，也就是说北极在上，南极在下。2·当电动机处于t=π/2（此处π为180°）时，U相处于正半周，电流由U1——>U2,VW相处于负半周，电流由V2——>V1，W2——>W1，将电流标到Y接上，同时又将电流流向标到圆图上，根据安培定则判定磁场方向，此时磁力线方向向左，也就是说北极在右，南极在左，磁场旋转了90°3·当t=π时，U相为0，V相处于正半周，W相处于负半周，V1——>V2，W2——>W1标到Y接上，同时标到圆图中用安培定则判定磁场方向，此时磁力线方向向上，也就是说北极在下，南极在上，磁场又旋转了90°，达180°。4·当t=3/2π时，U相处于负半周，电流U2——>U1，VW处于正半周，电流V1——>V2，W1——>W1将电流流向标到Y接上，同时标到圆图中用安培定则判定磁力线方向，此时磁力线向右，北极在左，南极在右，磁场又旋转了90°，达270度。5·当t=2πU相处于0，V相处于负半周，电流V2——>V1，W相处于正半周W1——>W2，标到Y接与圆图中，根据电流的流向用安培定则判定磁场方向，此时磁力线向下，也就是说北极在上，南极在下，磁场旋转90°，达360°。也就是说磁场旋转一周。或5·当t=2π时，北极转回原处，也就是说磁场转了一周，按此规律转动，形成旋转磁场。旋转磁场n1每分钟一个磁极对数的旋转磁场数n1=60f=60×50=3000转/s两个以上磁极对数旋转磁场的转速n1=60f÷P（磁极对数）一个磁极对数P包含两个磁极，磁极对数越多，转速越低。磁极对数1（2极）2（4极）3（6极）4（8极）5（10极）······转速转/s300015001000750600······但人们习惯叫电动机为几极电动机。三·旋转磁场对转子的作用定子旋转磁场在顺时针转动，假如视他为不动，那么转子就会逆时针转动，用右手定则判定在中心轴上端的转子导条的电流方向，此时是流出的，，下端转子导条是流入的，这是因为转子导条切割定子旋转磁场而产生的感生电动势和感生电流。再用电动机定则（左手定则）判定电磁力的方向，伸开左手让大拇指与其余四指垂直，四指指向电流方向，大拇指指向电磁力方向，上面为F1，向右，下面电磁力F2向左，这两个电磁力大小相等，方向相反，在力矩的作用下，转子就随着旋转磁场转动起来，这就是电动机转动原理。四·差转率凡异步电动机都存在转子转速低于定子转速，旋转磁场转速与转速之差比上一个定子转速，乘以百分数称差转率。公式表示：S=(n1—n2)÷n1×100%（一般电动机差转率为2%——8%）例题：4极电动机定子转速1500，转子转速1420，求差转率。解：S=（1500—1420）÷1500×100%=5.3%异步电动机转速是指转子转速。五·异步电动机的气隙，是指定子与转子之间的间隙，间隙越小，转子产生的电磁力越大，也就是拖动力越大，反之，间隙越大，电动机功率就越小，一般气隙在0.25mm——2mm之间，电动机越大，气隙也越大。5——3电动机的绕组及相关名词一·