新能源汽车电学基础与高压安全 课件 3-1 电路基本参数及电工类仪表使用方法

1电路基本参数及电工类仪表使用方法和汽车新时代的领导者一起成长《新能源汽车电学基础与高压安全》能力模块三电工基础知识认知知识目标1.了解原子、质子、电子和电荷载体的概念；2.了解认识导体和绝缘体的概念；3.掌握电流、电压、电阻等电路基本参数的概念。技能目标1.能正确区分导体和绝缘体；2.能正确使用万用表进行电阻、电压、电流等参数的测量；3.能正确使用示波器测量信号波形。素养目标1.通过了解电路基础参数，培养对新知识、新技能的学习能力；2.通过对电路基础参数的认识和读取，培养获取信息的能力；3.通过学习电工仪表的使用方法，培养严密的逻辑思维。任务导入获取信息任务实施学习目标任务导入获取信息任务实施学习目标小陈是一位非常专业电工师傅，最近区里想组织一个公益课程，主题是“电路基本参数及电工类仪表使用方法”，活动组邀请小陈进行此次活动内容的主讲，如果你是小陈，请你帮他想想，都需要准备什么内容呢？CONTENTS目录CONTENTS01电路基本概念^^^^02电路基本参数03万用表的功能及使用方法04实训：常见电工类仪表使用方法电路基本概念01.《新能源汽车电学基础与高压安全》inwinic和汽车新时代的领导者一起成长任务导入获取信息任务实施学习目标（一）原子、质子、电子和电荷载体如图所示的原子模型即玻尔原子模型。它表示了电子、质子和中子之间的相互关系。物体内部分布着正电荷（质子），负电荷（电子），当带正电的质子和带负电的电子数目刚好相等时，物质不带电。当带正电的质子和带负电的电子数目不相等时，该物质就带上电。该理论假设原子由一个原子核和一个原子壳组成。任务导入获取信息任务实施学习目标（一）原子、质子、电子和电荷载体电子在围绕原子核的几个圆形或椭圆形轨道上移动。电子多于质子或质子多于电子时将原子称为离子。只有几个价电子的原子很容易释放出电子。随后原子的质子便多于电子，从而变成阳离子，阳离子如图所示。带有较多价电子的原子很容易吸收其它电子，以便补充其最外侧的电子壳。随后原子的电子便多于质子，从而变成阴离子，阴离子如图所示。任务导入获取信息任务实施学习目标（一）原子、质子、电子和电荷载体电荷载体可以是电子（金属电荷载体）或离子（液态和气态电荷载体）。任务导入获取信息任务实施学习目标（一）原子、质子、电子和电荷载体导体是指电阻率很小并且易于传导电流的物质。导体中存在大量可以自由移动的带电粒子，称之为载流子。在外电场的作用下，载流子作定向运动，形成明显的电流。最常见的一类导体是金属。1交流充电接口的位置任务导入获取信息任务实施学习目标（一）原子、质子、电子和电荷载体2常见的导体（1）金属是最常见的一类导体，例如铝、铁、铜、银等，大部分金属都是导体。如图所示。（2）第二类常见的导体是电解质的溶液，例如酸、碱、盐水溶液，其载流子是正负离子。实验发现，大部分纯液体虽然也能离解，但离解程度很小，因而不是导体。酸碱盐溶液示意图，如图所示。任务导入获取信息任务实施学习目标（一）原子、质子、电子和电荷载体2常见的导体（3）电离的气体也能导电，称之为气体导体，其中的载流子是电子和正负离子。如电弧。任务导入获取信息任务实施学习目标（一）原子、质子、电子和电荷载体3绝缘体不善于传导电流的物质称为绝缘体（Insulator），绝缘体又称为电介质。它们的电阻率极高。绝缘体的定义：不容易导电的物体叫做绝缘体。如塑料片。任务导入获取信息任务实施学习目标（一）原子、质子、电子和电荷载体4常见的绝缘体绝缘体的种类有：第一类是固体，如塑料、橡胶、玻璃、陶瓷、琥珀等，如图所示；第二类是液体，如各种天然矿物油、硅油、三氯联苯等，如图所示；第三类是气体，如空气、二氧化碳、六氟化硫等。电路基本参数02.《新能源汽车电学基础与高压安全》inwinic和汽车新时代的领导者一起成长任务导入获取信息任务实施学习目标（一）电阻1定义导体对电流的阻碍作用，叫该导体的电阻。电阻（Resistor，通常用“R”表示）是一个物理量，在物理学中表示导体对电流阻碍作用的大小。任务导入获取信息任务实施学习目标（一）电阻2单位电阻的单位是欧姆，简称欧，用希腊字母“Ω”表示。常用的电阻单位还有千欧姆（KΩ），兆欧姆（MΩ），它们的关系是：1KΩ=1000Ω，1MΩ=1000KΩ任务导入获取信息任务实施学习目标（一）电阻3影响电阻大小的因素（1）长度：当材料和横截面积相同时，导体的长度越长，电阻越大。（2）横截面积：当材料和长度相同时，导体的横截面积越小，电阻越大。（3）材料：当长度和横截面积相同时，不同材料的导体电阻不同。（4）温度：对大多数导体来说，温度越高，电阻越大，如金属等；对少数导体来说，温度越高，电阻越小，如碳。电阻是导体本身的一种属性，因此导体的电阻与导体是否接入电路、导体中有无电流、电流的大小等因素无关。任务导入获取信息任务实施学习目标（一）电阻4电阻大小的识别用数字或色标在电阻器上标志的设计阻值。单位为欧（Ω）、千欧（kΩ）、兆欧（MΩ）、太欧（TΩ）。阻值按标准化优先数系列制造，系列数对应其允许的偏差范围。电阻的阻值和允许偏差的标注方法有：直标法文字符号法色标法任务导入获取信息任务实施学习目标（一）电阻4电阻大小的识别将电阻的阻值、误差直接用数字和字母印在电阻上的方法称为直标法，无误差标示时默认为允许误差±20%。（1）直标法也有厂家采用习惯标记法，如图所示。3Ω3表示电阻值为3.3Ω、允许误差为±5%1K8表示电阻值为1.8KΩ、允许误差为±20%5M1表示电阻值为5.1MΩ、允许误差为±10%任务导入获取信息任务实施学习目标（一）电阻4电阻大小的识别一般当在电阻的表面不足以用数字表示时，就会用色环标示法来表示电阻的阻值、公差、规格。（2）色标法将不同颜色的色环涂在电阻器（或电容器）上来表示电阻（电容器）的标称值及允许误差，固定电阻器色环标志读数识别规则及各种颜色对应的数值，如图所示。任务导入获取信息任务实施学习目标（一）电阻4电阻大小的识别第一部分：靠近电阻前端的一组是用来表示阻值的大小。每一条色环都是等距，自成一组，容易和第二部分的色环区分。如图所示为带你组的色环标识内容。任务导入获取信息任务实施学习目标（一）电阻4电阻大小的识别①三色环电阻：第一色环是十位数，第二色环是个位数，第三色环代表倍率。用前三个色环来代表其阻值，如：39Ω，39KΩ，39MΩ。②四色环电阻：第一、二环分别代表两位有效数的阻值；第三环代表倍率；第四环代表误差。③五色环电阻识别方法：第一、二、三环分别代表三位有效数的阻值；第四环代表倍率；第五环代表误差。④六色环电阻识别方法：六色环电阻前五色环与五色环电阻表示方法一样，第六色环表示该电阻的温度系数。第二部分：靠近电阻后端的一条色环用来代表公差精度。任务导入获取信息任务实施学习目标（一）电阻4电阻大小的识别根据色环电阻大小的识别方法，我们可以进行阻值的识别和计算。如图所示，为智能电学套装中的色环电阻。任务导入获取信息任务实施学习目标（一）电阻5电阻的测量直接法是利用专门的测量仪表对电阻进行测量的方法。例如：用万用表欧姆档测量电阻，可以直接读取数据。（1）直接法任务导入获取信息任务实施学习目标（一）电阻5电阻的测量（2）间接法当遇到不能直接测量出所需数值的情况时，可以先测量与被测量值有一定函数关系的物理量，然后再按函数关系计算被测量值的大小，这种方法称为间接测量。用电压表和电流表测量电阻两端的电压和通过电阻的电流，然后根据欧姆定律计算电阻阻值的间接测量方法，叫伏安法。如图所示，为伏安法测电阻的电路图以及实物连接图。任务导入获取信息任务实施学习目标（二）电压1电压的定义金属导体中自由电子的运动是杂乱无章的，没有外部电场的作用是无法形成电流的。当存在外电场时，电场力将迫使自由电子做定向移动，即形成电流。此时，电场力要对电荷做功，如图所示。任务导入获取信息任务实施学习目标（二）电压2电压的单位及表示在国际单位制中，电压的单位是伏特，简称伏，符号为V。如果将1库仑（C）正电荷从A点移到B点，电场力所做的功为1焦耳（J），则A和B两点间的电压为1伏（V）。常用的电压单位还有千伏（kV）、毫伏（mV）、微伏（μV），它们之间的换算关系为：1kV=103V1mV=10-3V1μV=10-3V=10-6V任务导入获取信息任务实施学习目标（二）电压3电压的方向电压的方向总是对电路中的两点而言的，如果正电荷从a点移动到b点是释放能量，则a点为高电位，b点为低电位。规定电压的实际方向是由高电位指向低电位的方向。电压方向可以用箭头来表示，也可以用双下标表示。除此之外还可以用“+”、“−”符号来表示电压的方向。如图所示为电压方向的3种表示方法。任务导入获取信息任务实施学习目标（二）电压4电压的测量（2）高压的测量由于高压对人的威胁很大，必须使用一种专门的设备来进行测量。这种设备叫电压互感器，或称仪用互感器，俗称PT。（1）低压电压的测量在低压线路中，欲测某两点间的电压，只要把电压表的两端直接接到被测的两点即可。任务导入获取信息任务实施学习目标（三）电流1定义大量电荷定向移动形成电流。任务导入获取信息任务实施学习目标（三）电流2电流产生的条件金属导体中的自由电子是运动的，并且是在做无序不规则的运动。当存在外电场时，金属导体中的自由电子在电场力作用下就会发生定向移动，这就形成了电流，如图所示，即电荷在电路中有规则的定向移动就形成了电流。任务导入获取信息任务实施学习目标（三）电流2电流产生的条件（1）导体内要有做定向移动的自由电荷，这是形成电流的内因。（2）要有使自由电荷做定向移动的电场，这是形成电流的外因。产生电流必须具备两个条件：任务导入获取信息任务实施学习目标（三）电流3电流的大小电流表示的是一种物理现象，同时电流还是一个表示带电粒子定向运动能力强弱的物理量。实验结果证明：单位时间内通过导体横截面的电荷越多，流过导体的电流越强；反之，电流就越弱。电流的大小等于单位时间内通过导体截面的电荷量，电流的符号为I，用公式表示为：任务导入获取信息任务实施学习目标（三）电流4电流的方向（2）参考方向一经选定，电流就成为一个代数量，有正、负之分。（1）在分析电路前，可以任意假设一个电流的参考方向，如图所示中i的方向。电流不但是有大小，而且还是有方向的。规定正电荷定向运动的方向为电流的方向。引入电流参考方向的概念，其具体分析步骤有：任务导入获取信息任务实施学习目标（三）电流4电流的方向1）若计算电流结果为正值，则表明电流的设定参考方向与实际方向相同，如图3-1-18（a）所示；2）若计算电流结果为负值，则表明电流的设定参考方向与实际方向相反，如图3-1-18（b）所示。任务导入获取信息任务实施学习目标（三）电流5电流的分类按照随时间变化的情况，电流可以分为两大类：（1）直流电流，即电流的方向不随时间变化，记作DC，用I表示。（2）交流电流，其电流方向随时间变化，记作AC，用i表示。任务导入获取信息任务实施学习目标（三）电流5电流的分类直流电流中电流的大小随时间变化，而方向不随时间变化的称为脉动直流电流，如正弦波脉动直流和三角波脉动直流电流等。如图所示为电流的三种类型：任务导入获取信息任务实施学习目标（三）电流6常用检测电流的方法（1）电阻采样法一般就是讲电阻放置在需要采样电流的位置，通过测量电阻两端的电压值来反馈，进而确定电路中的电流大小。（2）互感检测法一般用在高电压大电流场合（交流）。（3）霍尔电流传感器基于磁平衡式霍尔原理。由于磁路与霍尔器件的输出具有良好的线性关系，因此霍尔器件输出的电压讯号U0可以间接反映出被测电流I的大小。任务导入获取信息任务实施学习目标（三）电流7测量操作用万用表或者钳形电流表都能测电流。钳形电流表如图，他分机械和数字两种，现在大部分都用数字式的。钳形电流表的使用比较简单，把需要测量的电线卡到钳形表的钳子中间就可以了，但是在测量前需要调节档位，也就是选择测量量程。钳形电流表实物图，如图所示。任务导入获取信息任务实施学习目标（三）电流7测量操作用万用表测量时，把万用表调节至电流表档位来用就可以。把万用表串联到电路中，即先把线路中的一端断开，把表选择好档位后串到电路中。选择档位参考钳形表的选择方式。数字万用表实物，如图所示。万用表的功能及使用方法03.《新能源汽车电学基础与高压安全》inwinic和汽车新时代的领导者一起成长任务导入获取信息任务实施学习目标（一）万用表的定义万用表又称为复用表、多用表、三用表、繁用表等，是电力电子等部门不可缺少的测量仪表，一般以测量电压、电流和电阻为主要目的。任务导入获取信息任务实施学习目标（二）基本功能万用表不仅可以用来测量被测量物体的电阻，交直流电压还可以测量直流电压。常见的万用表有指针式万用表和数字式万用表。（1）指针式多用表是一表头为核心部件的多功能测量仪表，测量值由表头指针指示读取。（2）数字式万用表的测量值由液晶显示屏直接以数字的形式显示，读取方便，有些还带有语音提示功能。任务导入获取信息任务实施学习目标（三）数字万用表的使用方法1表笔的连接数字万用表的表笔与指针万用表相同，也有两支测量表笔，即红色表笔和黑色表笔。数字万用表测量表笔连接示意，如图所示。任务导入获取信息任务实施学习目标（三）数字万用表的使用方法2旋转档位，启动电源一般数字万用表设置有电源按钮，没有设置电源按钮的，可以通过旋转档位启动电源。有按钮的，通过按下按钮键启动万用表。如图所示的万用表，可以通过旋转档位启动电源。任务导入获取信息任务实施学习目标（三）数字万用表的使用方法3测量模式的设定通常情况下，万用表的一个档位上会有2种测量的状态，可以根据具体的测量类型设置数字万用表测量模式。4检测量程的选择在使用万用表进行测量时，应该根据测量的范围选择合适量程，越接近测量值的档位，测量的结果越是准确。任务导入获取信息任务实施学习目标（四）万用表使用注意事项（1）如果仪表损坏，请勿使用。使用仪表之前，检查外壳，并特别检查接线端子旁的绝缘情况。>（2）检查表笔是否有损坏的绝缘或裸露的金属；检查表笔的通断；在使用之前，应更换损坏的表笔。>（3）当非正常使用后，请勿再使用仪表，其保护电路有可能失效，当有所怀疑时，请将仪表送修。>（4）请勿在爆炸性气体、水蒸汽或多尘的环境中使用仪表。>为避免电击及人员伤害，请在使用前阅读说明书中的“安全信息”和“警告及注意点”，以下规范为一般性的通用规范：任务导入获取信息任务实施学习目标（四）万用表使用注意事项（5）请勿在仪表端子上（两个输入端，或者任何输入端与大地）输入标示在仪表上的额定电压。>（6）使用之前，应使用仪表测量一个已知的电压来确认仪表是否正常的。>（7）当测量电流时，连接仪表到电路之前，请关闭电路的电源。>（8）当维修仪表时，请只使用厂家标示或提供的部件。>（9）必须根据本手册规定的方法使用仪表，否则仪表所提供的保护措施可能会失效。>（10）当测量有效值为30V的交流电压、峰值达42V的交流电压或者60V以上的直流电压时，请特别注意，因为此类电压会产生电击的危险。>任务导入获取信息任务实施学习目标（四）万用表使用注意事项（11）保持操作的手指一直在表笔的挡板之后。>（12）在测量时，在连接红色表笔线前，应先连接黑色表笔线（公共端）；同样，当断开连接时，应先断开红色表笔线再断开黑色表笔线。>（13）当打开电池门时，请先把表笔从仪表上移开。>（14）当仪表的外壳打开或者松动时，请不要使用仪表。>（15）为避免得到错误的读数而导致的电击危险或人员伤害，请在仪表指示低电压时，马上更换电池。>任务导入获取信息任务实施学习目标（四）万用表使用注意事项（16）不要测量第Ⅱ类600V以上或其它更高类别的电压。>（17）过压装置类别按IEC61010-1-2017：仪表的设计能够防护在下列类别的设备中出现的瞬变高电压：CATI高压低能量电路，如电子电路或复印机；CATⅡ固定装置供电的设备，如电视机、个人电脑、便携工具和家用电气；CATⅢ固定安装设备，如配线板，馈电线和短路保护电路、大型建筑的照明系统。>任务导入获取信息任务实施学习目标（五）电压的测量方法1直流电压测量①将黑表笔插入COM插孔，红表笔插入V/Ω插孔。②将功能开关置于直流电压档V-量程范围，并将测试表笔连接到待测电源（测开路电压）或负载上（测负载电压降），红表笔所接端的极性将同时显示于显示器上。③察看读数，并确认单位。任务导入获取信息任务实施学习目标（五）电压的测量方法2交流电压的测量①将黑表笔插入COM插孔，红表笔插入V/Ω插孔。②将功能开关置于交流电压档V~量程范围，并将测试笔连接到待测电源或负载上。测试连接的方法同直流电压的测量连接一样。测量交流电压时，没有极性显示。任务导入获取信息任务实施学习目标（六）电流的测量方法1直流电流的测量①将黑表笔插入COM插孔，当测量最大值为200mA的电流时，红表笔插入mA插孔，当测量最大值为20A的电流时，红表笔插入20A插孔。②将功能开关置于直流电流档A~量程，并将测试表笔串联接入到待测负载上，电流值显示的同时，将显示红表笔的极性。任务导入获取信息任务实施学习目标（六）电流的测量方法2交流电流的测量测量方法与直流电流的测量相同，不同的地方是档位应该打到交流档位，电流测量完毕后应将红笔插回“VΩ”孔，若忘记这一步而使用万用表直接测电压，表或电源会报废，所以此处务必需要注意。任务导入获取信息任务实施学习目标（七）电阻的测量将表笔插进“COM”和“VΩ”孔中，把旋钮打旋到“Ω”中所需的量程，用表笔接在电阻两端金属部位。但是需要注意：（1）如果被测电阻值超出所选择量程的最大值，将显示过量程“1”,应选择更高的量程（2）当没有连接好时，例如开路情况，仪表显示为“1”。（3）当检查被测线路的阻抗时，要保证移开被测线路中的所有电源，所有电容放电。（4）万用表的200MΩ档位，短路时万用表显示“1.0”，在测量一个电阻时，应从测量读数中减去这“1.0”个字。（5）测量中可以用手接触电阻主体，但不要把手同时接触电阻两端，因为人体是电阻很大但有限大的导体。实训：常见电工类仪表使用方法04.《新能源汽车电学基础与高压安全》inwinic和汽车新时代的领导者一起成长任务导入获取信息任务实施学习目标（一）设备及工具准备序号设备及工具名称数量1智能电学套装1套2普通数字万用表1台3绝缘台1台4钳形万用表1台任务导入获取信息任务实施学习目标（二）场地设备准备任务实施前需要做好场地防护准备，检查实训场地和设备设施是否存在安全隐患，如不正常需进行处理方可实施任务。（三）安全防护准备防护准备2检测智能电学套装外表是否完好。防护准备1绝缘桌面无多余物体摆放；任务导入获取信息任务实施学习目标（四）实施步骤扫描二维码观看微课，了解普通数字万用表的使用。任务导入获取信息任务实施学习目标（四）实施步骤步骤2：认识福禄克万用表的外观结构和按键功能，根据微课的内容，请看图填空。步骤1：将普通数字万用表和钳形万用表摆放在绝缘桌面上。如图所示。任务导入获取信息任务实