低压电工上岗证技能训练 第2版 课件 第1章 电工上岗基础知识

第一章电工上岗基础知识主要内容二、交直流电路三、电磁知识四、电子技术常识主要内容一、电工基础知识一、电工基础知识1.1.1基本概念1．电流

电荷的定向移动形成电流，移动的电荷又称载流子。

习惯上规定正电荷移动的方向为电流的方向，因此电流的方向实际上与电子移动的方向相反。若电流的方向不随时间的变化而变化，则称其为直流电流，简称直流，用符号DC表示。电流的大小和方向作周期性变化，且一个周期内平均值为零的时变电流，称为交变电流，简称交流，用符号“AC”表示。一、电工基础知识

用字母I表示直流电流，字母i表示交流电流，单位是安培（A）。电流的单位还有kA、mA、μA。1kA=103A1A=103mA1mA=103μA

在分析和计算较为复杂的直流电路时，经常会遇到某一电流的实际方向难以确定的问题，这时可先任意假定电流的参考方向，然后根据电流的参考方向列方程求解。如果计算结果I>0，表明电流的实际方向与参考方向相同；如果计算结果I<0，表明电流的实际方向与参考方向相反。一、电工基础知识2．电阻导体的电阻（R）是导体本身的一种性质，单位欧姆，用Ω表示。它的大小决定于导体的材料、长度（l）和横截面积（s），可按下式计算：一、电工基础知识3．电压

电场力将单位正电荷从a点移到b点所做的功，称为a、b两点间的电压，用Uab表示。电压单位的名称是伏特，简称伏，用V表示。4．电位

电路中某一点与参考点之间的电压即为该点的电位。

电路中任意两点之间的电位差就等于这两点之间的电压，即Uab=Ua－Ub，故电压又称电位差。一、电工基础知识5．电动势电源将正电荷从电源负极经电源内部移到正极的能力用电动势表示，电动势的符号为E，单位为V。电动势的方向规定为在电源内部由负极指向正极。6．欧姆定律部分电路欧姆定律：导体中的电流，与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。一、电工基础知识全电路欧姆定律：闭合电路中的电流与电源的电动势成正比，与电路的总电阻（内电路电阻（r）与外电路电阻（R）之和）成反比。

（1-3）图1-1欧姆定律电路图一、电工基础知识7．电功

电流所做的功，简称电功（即电能），用字母W表示。

电流在一段电路上所作的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I和通电时间t三者的乘积，即：W=UIt式中W、U、I、t的单位分别用J、V、A、s。

电能的另一个常用单位是千瓦时（kW·h）,即通常所说的1度电，它和焦耳的换算关系为

1kW·h=3.6×106J一、电工基础知识8．电功率电流在单位时间内所作的功称为电功率，用字母P表示，单位为W。

对于纯电阻电路，上式还可以写为

一、电工基础知识

9．电流的热效应

电流通过导体时使导体发热的现象叫电流的热效应。

电流与它流过导体时所产生的热量之间的关系可用下式表示：Q=I2Rt，Q的单位是J，这种热也称焦耳热。10．负载的额定值

电气设备安全工作时所允许的最大电流、最大电压和最大功率分别称为它们的额定电流、额定电压和额定功率。

电气设备在额定功率下的工作状态称为额定工作状态，也称满载；低于额定功率的工作状态称为轻载；高于额定功率的工作状态称为过载或超载。一、电工基础知识1.1.2电路的构成

电路——电流流过的路径。

电路的基本组成：电源、负载、开关、连接导线

一、电工基础知识1.1.3电路的状态1.通路开关SA接到位置“3”时，电路处于通路状态。电路中电流为

端电压与输出电流的关系为

U外=E－U内=E－Ir

一、电工基础知识2.开路（断路）

开关SA接到位置“2”时，电路处于开路状态。

即：电源的开路电压等于电源电动势。3.短路

开关SA接到位置“1”时，相当于电源两极被导线直接相连。

电路中短路电流为

一、电工基础知识1.1.4电阻的串联与并联串联：把多个元件逐个顺次连接起来，就组成了串联电路。电阻串联电路的特点：1．电路中流过每个电阻的电流都相等。2．电路两端的总电压等于各电阻两端的分电压之和，即U=U1

＋U2

＋…＋Un

3．电路的等效电阻（即总电阻）等于各串联电阻之和，即R=R1

＋R2

＋…＋Rn

4．电路中各个电阻两端的电压与它的阻值成正比，即阻值越大的电阻分配到的电压越大，反之电压越小。

一、电工基础知识

图1-4电阻的串联一、电工基础知识

并联：把多个元件逐个头和头，尾和尾相连接起来，就组成了并联电路。

电阻并联电路的特点：1．电路中每个电阻的端电压都相等。2．电路中电流的总电流等于各电阻的分电流之和，即I=I1

＋I2

＋…＋In

3．电路的等效电阻（即总电阻）倒数等于各并联电阻倒数之和，即4．电路中各个电阻的电流与它的阻值反正比，即阻值越大的电阻分配到的电流越小，反之电流越大。

一、电工基础知识

图1-5电阻的并联一、电工基础知识

图1-6电器的并联工作状态注：大部分的电器设备都是并联工作状态，如图1-6所示。一、电工基础知识1.1.5电容与电感1．电容电容的文字符号用C来表示，单位有法拉（F）、微法（μF）、皮法（pF），1F=106μF，1μF=106pF。

一、电工基础知识2．电感

电感器用“L”来表示，单位有亨利（H）、毫亨（mH）、微亨（μH），1H=103mH=106μH。

二、交直流电路1.2.1直流电路直流电路就是电流的方向不变的电路，直流电路的电流大小是可以改变的。电流的大小方向都不变的称为恒定电流1.2.2交流电路1．交流电

2．正弦交流电的产生

二、交直流电路3．正弦交流电的最大值、有效值和平均值

最大值：正弦交流电在一个周期所能达到的最大瞬时值，又称峰值、幅值。

最大值用大写字母加下标m表示，如Em、Um、Im。

有效值：加在同样阻值的电阻上，在相同的时间内产生与交流电作用下相等的热量的直流电的大小。

有效值用大写字母表示，如E、U、I。

正弦交流电的有效值和最大值之间有如下关系为：

有效值=×最大值≈0.707×最大值

二、交直流电路4．正弦交流电的三要素

最大值、角频率和初相位称为正弦交流电的三要素。最大值反映了正弦量的变化范围，角频率反映了正弦量的变化快慢，初相位反映了正弦量的起始状态。5．简单正弦交流电路

简单的正弦交流电路分为纯电阻交流电路、纯电容电路和纯电感交流电路三种。

二、交直流电路（1）纯电阻交流电路

二、交直流电路（2）纯电感交流电路

二、交直流电路（3）纯电容交流电路

二、交直流电路1.2.3功率因素1．功率因素

电压与电流有效值的乘积定义为视在功率，用S表示，单位为伏·安（VA）。视在功率并不代表电路中消耗的功率，它常用于表示电源设备的容量。视在功率S与有功功率P和无功功率Q的关系为

二、交直流电路2．电压三角形、阻抗三角形和功率三角形

二、交直流电路3．提高功率因素

（1）提高自然功率因数，是指设法降低用电设备本身所需的无功功率，从而改善其功率因数。主要是从合理选择和使用电气设备，改善它们的运行方式以及提高对它们的检修质量等方面着手。这是提高功率因数的积极有效的方法。

（2）人工补偿，在企业，由于有大量的感应电动机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等感性负荷，从而使功率因数降低。如在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提高其自然功率因数的情况下，尚达不到规定的企业功率因数要求时，则需考虑人工补偿，并联电容器。补偿方式主要有集中补偿、分散补偿、个别补偿三种。

二、交直流电路1.2.4三相交流电1．三相交流电动势的产生

二、交直流电路

二、交直流电路三相交流电动势的瞬时值及相量图2．电源的接线方式（1）三相四线制三相四线制是把发电机三个线圈的末端连接在一起，成为一个公共端点（称中性点）。

二、交直流电路（2）三相五线制目前，许多新建的民用建筑在配电布线时，已采用三相五线制，设有专门的保护零线。

二、交直流电路3．负载的接线方式（1）星形（Y）连接

二、交直流电路（2）三角形连接

把三相负载分别接在三相电源每两根相线之间的接法称为三角形连接（常用“Δ”标记）

在三角形连接中，负载的相电压和电源的线电压大小相等，即U相Δ=U线Δ。

二、交直流电路4．三相负载的功率

在三相交流电源中，三相负载消耗的总功率为各相负载消耗的功率之和，即P=PU+PV+PW

在对称三相电路中，P=3U相I相cos相

=3P相

三相对称负载不论是连成星形还是连成三角形，其总有功功率均为φ为负载相电压与相电流之间的相位差。

二、交直流电路三、电磁知识

某些物体能够吸引铁、镍、钴等物质的性质称为磁性。具有磁性的物体称为磁体。磁体分天然磁体和人造磁体两大类。磁体两端磁性最强的部分称磁极，北的磁极称北极（N），指南的磁极称南极（S）。任何磁体都具有个磁极，而且无论把磁体怎样分割总保持有两个异性磁极。磁极之间的作用力通过磁场进行传递。

当两个磁极靠近时，它们之间也会产生相互作用的力：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。三、电磁知识1.3.1磁场的产生在磁体周围的空间中存在着一种特殊的物质——磁场。不仅磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场，这种现象称为电流的磁效应三、电磁知识磁通：穿过某个面积的磁通量，简称磁通。用φ表示磁通，则有

φ=BS

磁通的单位是韦伯，简称韦，用Wb表示。由此可见表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通，所以磁感应强度又称磁通密度，并且用Wb/m2作单位。三、电磁知识磁导率：是一个用来表示媒介质导磁性能的物理量，用μ表示，其单位为H/m。由实验测得真空中的磁导率μ

0=4π×10-7H/m，为一常数。不同的媒介质对磁场的影响不同，影响的程度与媒介质的导磁性能有关，任一物质的磁导率与真空的磁导率的比值称作相对磁导率。根据相对磁导率的大小，可把物质分为三类：顺磁物质，相对磁导率稍大于1，如空气、铝、铬、铂等；反磁物质，相对磁导率稍小于1。如氢、铜等；铁磁物质，相对磁导率远大于1，其可达几百甚至数万以上，且不是一个常数。如铁、钴、镍、硅钢、坡莫合金、铁氧体等。三、电磁知识1.3.2磁场力的产生1．磁场对通电直导体的作用通常把通电导体在磁场中受到的力称为电磁力，也称安培力。通电直导体在磁场内的受力方向可用左手定则来判断。把一段通电导线放入磁场中，当电流方向与磁场方向垂直时，电流所受的电磁力最大。利用磁感应强度的表达式B=F/Il，可得电磁力的计算式为 F=BIl

三、电磁知识 2．通电平行直导线间的作用两条相距较近且相互平行的直导线，当通以相同方向的电流时，它们相互吸引（图1-18a）；当通以相反方向的电流时，它们相互排斥（图1-18b）。三、电磁知识3．磁场对通电线圈的作用

磁场对通电矩形线圈的作用是电动机旋转的基本原理。

在均匀磁场中放入一个线圈，当给线圈通入电流时，它就会在电磁力的作用下旋转起来。三、电磁知识1.3.3电磁感应利用磁场产生电流的现象称为电磁感应现象，产生的电流称为感应电流，产生感应电流的电动势称为感应电动势。1．楞次定律在线圈回路中产生感应电动势和感应电流的原因是由于磁铁的插入和拔出导致线圈中的磁通发生了变化。楞次定律指出了磁通的变化与感应电动势在方向上的关系，即：感应电流产生的磁通总是阻碍原磁通的变化。三、电磁知识楞次定律示意图三、电磁知识2．法拉第电磁感应定律如果改变磁铁插入或拔出的速度，就会发现，磁铁运动速度越快，指针偏转角度越大，反之越小。而磁铁插入或拔出的速度，反映的是线圈中磁通变化的速度。即：线圈中感应电动势的大小与线圈中磁通的变化率成正比。这就是法拉第电磁感应定律。3．直导线切割磁感线产生感应电动势

感应电动势的方向可用右手定则判断。平伸右手，大拇指与其余四指垂直，让磁感线穿入掌心，大拇指指向导体运动方向，则其余四指所指的方向就是感应电动势的方向。三、电磁知识右手定则示意图三、电磁知识发电机原理图四、电子技术常识

（1-2）

电子数码产品在人们的生活中无处不在，其中包括了大量的半导体电子器件。半导体器件的概念：利用半导体材料特殊电特性来完成特定功能的电子器件。半导体器件的特点：体积小、质量轻、使用寿命长、输入功率小、功率转换效率。四、电子技术常识

（1-2）常见半导体器件四、电子技术常识

（1-2）常见半导体器件四、电子技术常识

（1-2）1.4.1二极管1．二极管的的结构和符号

半导体二极管制造材料有硅（Si）、锗（Ge）及其化合物。半导体材料是指导电性能介于导体和绝缘体之间的物体，常见的有硅和锗。不加杂质的半导体称为本征半导体。在本征半导体中加不同杂质，能产生P型半导体和N型半导体。

按照所用材料不同，二极管可分为硅管和锗管两大类。二极管的内部分为P型半导体区和N型半导体区，交界处形成PN结，从P区引出的电极为正极，用符号“A”表示，从N区引出的电极为负极，用符号“K”表示。四、电子技术常识

（1-2）二极管的结构和符号四、电子技术常识

（1-2）2．二极管的工作特点和主要参数（1）二极管的单向导电性

定义：二极管导通时，其正极电位高于负极电位，此时的外加电压称为正向电压，二极管处于正向偏置，简称“正偏”；二极管截止时，其正极电位低于负极电位，此时的外加电压称为反向电压，二极管处于反向偏置，简称“反偏”。

结论：二极管在加正向电压时导通，加反向电压时截止，这就是二极管的单向导电性。四、电子技术常识

（1-2）四、电子技术常识

（1-2）（2）二极管的伏安特性曲线所谓二极管的伏安特性就是加到二极管两端的电压与流过二极管的电流之间的关系。二极管的伏安特性可用一条曲线来表示，即为二极管的伏安特性曲线，如图1-25所示。四、电子技术常识

（1-2） 1）最大整流电流IFM二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流。 2）最高反向工作电压URM二极管正常工作时所允许外加的最高反向电压。 3）反向电流IR在规定的反向电压（<UBR）和环境温度下的反向电流。3．二极管的分类 1）按材料分类，有硅二极管和锗二极管等。 2）按二极管的构造分类，有点接触型二极管和面接触型二极管等。 3）按用途分类，有整流二极管、稳压二极管、发光二极管和光电二极管。四、电子技术常识

（1-2）1.4.2三极管半导体三极管又叫晶体三极管，由于它在工作时半导体中的电子和空穴两种载流子都起作用，因此属于双极型器件，也叫做BJT（BipolarJunctionTransistor，双极结型晶体管），它是放大电路的重要元件。1．三极管结构和图形符号及其分类四、电子技术常识

（1-2）三极管的结构和图形符号四、电子技术常识

（1-2）三极管的分类四、电子技术常识