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维修电工培训 认识电学常用名词 物理量及单位 第一章 1 电路 由电源 导线 控制器 负载组成的闭合回路 实际电路 电路模型 2 电源 其它形式的能量转换为电能的装置称为电源 如电池就是把化学能转换为电能 3 电源力或电场力 电源是电路中的能量来源 电源都有推动电荷做定向移动的能力 把这种力叫电源力或电场力 4 电流 电荷的定向移动形成电流 规定正电荷的移动方向为电流的正方向 电流的大小在单位时间内通过导体横截面的电量 称为电流强度 也就是电流的大小电流的符号表示是 I如 1S内通过导体横截面的电量 Q 是1C 库仑 则表示电流强度为1A 安培 简称 安 电流的单位有 A mA A I Q t 公式 在实际应用中感到这些基本单位太大或太小时 可以加上表1 4中的国际单位制的词头 可以扩 缩单位 例如 5 电位 电压 电动势 电源有正 负极 电场力把电荷从正极 高电位 搬运到负极 低电位 所做的功 称为电源的电动势 单位是伏 V 符号是E 高电位 低电位 电路中 电场力把电荷从某点搬运到参考点 一般是负极 也称零电位点 所做的功 称为该点的电位 单位是伏 V 符号是U加下标 如Ua Ua Ub 零电位 R1 R2 a b两点间的电位差 就称为这两点间的电压 单位也是V 符号是U U Ua Ub 5 电阻 电阻是电荷在物体中运动所受到的阻力 是物质本身具有的导特性 一般可分为绝缘体 导体 半导体三类 单位是欧姆 符号是R 公式 R L S 一般情况下 金金属导体的电阻随温度的升高而增大 表示电阻率L表示导体长度S表示导体横截面积 6 欧姆定律 表达了电流 电压 电阻三者之间的关系 公式 I U R 上式是部分电路欧姆定律的表达式 还有一种是全电路欧姆定律的表达式 公式 I E R r0 用于分析包含电源的全电路 其中 r0表示电源内阻 用于分析不包含电源的部分电路 7 电路的联结 串联电路 把两个以上的电阻首尾相连接成一串 中间没有分支 称为电阻的串联电路 特点 I I1 I2R R1 R2U U1 U2 I I1 I2 并联电路 把两个以上的电阻头接头尾接尾并列相连 称为电阻的并联电路 特点 I I1 I2U U1 U2 混联电路 包含了串联和并联两种联接方式的电路 R1 R2 R3 计算 u 10VR1 R2 R3 R4 R5 8欧求流过R4的电流 R1 R2 R3 R4 R5 U 1 电池可以串联或并联使用吗 2 你能说上一两样串联电路或并联电路吗 8 电路的三种状态 通路 断路 短路 9 电功 电功率 电功 电流在某段电路上所做的功 等于这段电路两端的电压 通过电流与通过的时间的乘积 电功用字母W表示 W 电功 公式 W UIt U 电压 t 时间 功的国际单位是J 焦耳 另外还有 瓦 秒 千瓦 时 kw h 1千瓦时 3 6 1000000焦耳 注 1千瓦时就是我们所说的1度 电功率 单位时间内电流所做的功叫电功率 用字母P表示 公式 P W t UIt t UI 功率的单位有焦耳 秒 瓦特 千瓦 马力 注 1马力 HP 736瓦 通常电器的容量就是指电器的额定功率 如220V 100W的灯泡 三相正弦交流电 电磁感应 第二章 正弦交流电 交流电是指电流或电压的大小和方向随时间作周期性变化 我们平时用的交流电随时间按正弦规律变化的 所以叫正弦交流电 正弦交流电的电流一般表达式 i 电流瞬时值Im 最大值 角频率t 时间 初相角 频率和周期 正弦量变化一次所需要的时间 秒 称为周期 T 每秒内变化的次数称为频率 单位是赫兹 Hz 瞬时值 幅值 有效值 正弦量在任一瞬间的值称为瞬时值 用小写字母表示 如i u e等 瞬时值中的最大的值称为幅值或最大值 用带下标m的大写字母表示 如Im Um Em等 在工程应用中常用有效值表示交流电的幅度 一般所讲的正弦交流电的大小 如交流电压380V或220V 指的都是有效值 有效值是用电流的热效应来规定的 设一交流电流和一直流电流I流过相同的电阻R 如果在交流电的一个周期内交流电和直流电产生的热量相等 则交流电流的有效值就等于这个直流电的电流I 正弦电流的有效值 正弦电压和电动势的有效值 有效值都用大写字母表示 初相位 相位 表示正弦量的变化进程 也称相位角 初相位t 0时的相位 相位差 两个同频率的正弦量的相位之差或初相位之差称为相位差 正弦交流电路中电压和电流的频率是相同的 但初相不一定相同 设电路中电压和电流为 0 e 60o 三相正弦交流电 三相正弦交流电相位上彼此相差 1200 有功功率 无功功率 视在功率 在三相负载对称的条件下 三相功率 功率三角 S2 Q2 P2 功率因数 在交流电路中 相电压与相电流相位差的余弦 叫功率因数用cos 表示 功率因数在数值上是有功率与视在功率的比值 功率因数的值在0 1之间 功率因数低则表示电力的利用率低 例如 一台电力变压器容量是1000KW 当功率因数是1时 可以送出1000KW的有功功率 当功率因数是0 7时 只能送出700KW的有功功率 一般是由于用电系统中感性负载的存在所造成的 提高功率因数的方法是在供电系统中并联电容组 cos P S 感性负载 含有电感分量的负载 感性负载的电流相位滞后于电压相位容性制裁 含有电容分量的负 容性负载的电流相相位超前于电压相位 电磁感应 1 磁场 1 磁极 磁体上有两个磁性最强的端部 称为磁极 N 北极 S 南极 2 磁力线 为了形象描述磁场的强弱和方向 科学家虚构出一组曲线 叫磁力线 3 磁力线的方向 在磁体外面 从N极指向S极 在磁体内部从S极指向N极 4 电流产生磁场电流越大 磁场越强 电流和磁场的方向用右手螺旋定则来确定 右手螺旋定则 右手握拳 拇指伸直 四指表示弯曲量的方向 而拇指表示直线量的方向 2 电磁力 一根通电导体放在磁场中 会受到力的作用而移动 这种力叫电磁力 电磁力的方向可以用左手定则来确定 左手定则 左手伸开 四指并拢 拇指与四指垂直 并在同一平面 掌心迎向磁力线 四指指向电流方向 则拇指表示电磁力方向 3 电磁感应 1 一根导体在磁场中 切割磁力线 导体中会产生感生电动势 电动势的正方向 可以用右手定则来确定 右手定则 右手伸开 四指并拢 拇指与四指垂直 燕在同一平面 掌心迎向磁力线 拇指指向导体运动方向 四指表示感生电动势方向 指端为 极 2 自感现象通电线圈 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叫自感现象 简称自感 在自感现象中产生的感应电动势 叫自感电动势 自感的应用与危害 应用 日光灯的镇流器 危害 切断电闸产生的电弧 3 互感现象两个靠近的线圈 一个线圈通电 它产生的磁场成为另一个线圈中的磁场 如通电线圈中的磁场发生变化 不通电的线圈中的磁场随之变化 这时 不通电线圈中也会产生感生电动势 这个现象叫做互感 互感现象应用 电力变压器 电流互感器 电压互感器 中周变压器电源变压器 变压器的一次侧与二次侧电压与电流的关系 小常识 电流互感器 电压互感器 三相异步电动机原理及控制 第三章 电动机的分类 异步电动机的优点 构造简单 价格便宜 工作可靠 使用维护方便在全国电动机总容量中有85 以上是三相异步电动机 三相异步电动机的构造 笼型电机的各部件 铁心 由内周有槽的0 5mm厚硅钢片叠成 磁路的一部分 机座 铸铁或钢板焊接 支撑铁心和固定电机 硅钢片 装有三相绕组的定子 1 定子 定子绕组 接线盒 定子三相绕组的联接方法 通常 Y联结 联结 2 转子 转子 在旋转磁场作用下 产生感应电动势或电流 产生旋转力矩 转轴转子铁心转子绕组 0 5mm的硅钢片叠压 笼型转子 2 绕线式转子 同定子绕组一样 也分为三相 并且接成星形 三相转子绕组通常连接成星形 即三个末端连在一起 三个首端分别与转轴上的三个滑环 滑环与轴绝缘且滑环间相互绝缘 相连 通过滑环和电刷接到外部的变阻器上 以便改善电机的起动和调速性能 绕线式转子绕组与外接变阻器的连接 三相异步电动机工作原理 旋转磁场的产生 规定 电流出 电流入 三相对称交流绕组通入三相对称交流电流时 将在电机气隙空间产生旋转磁场 动画1 动画2 三相电流合成磁场的分布情况 合成磁场方向向下 合成磁场旋转60 合成磁场旋转90 o 分析可知 三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场即 一个电流周期 旋转磁场在空间转过360 取决于三相电流的相序 旋转磁场的旋转方向 结论 任意调换两根电源进线 则旋转磁场反转 任意调换两根电源进线 若定子每相绕组由两个线圈串联 绕组的始端之间互差60 将形成两对磁极的旋转磁场 旋转磁场的极对数P 极对数 小常识 P 1 表示二极电机 P 2 表示四极电机 旋转磁场转速n1与极对数p的关系 电动机转子转动方向与磁场旋转的方向是一致的 旋转磁场的同步转速和电动机转子转速会有一定停滞 根据转子转速n与旋转磁场的转速n1之间的关系 可分为 例如 380 220V Y 是指线电压为380V时采用Y联结 线电压为220V时采用 联结 电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电压值 电动机在额定运行时定子绕组的线电流值 例如 Y 6 73 11 64A表示星形联结下电机的线电流为6 73A 三角形联结下线电流为11 64A 两种接法下相电流均为6 73A 电动机的Y 联结 异步电动机的运行与控制 起动问题 起动电流大 起动转矩小 一般中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的4 7倍 电动机的起动转矩为额定转矩的 1 0 2 2 倍 直接起动 后果 起动方法 直接起动7 5千瓦以下的异步电动机一般都采用直接起动 适用于笼型电动机 降压起动 Y 换接起动 降压起动时的电流为直接起动时的 注 仅适用于正常运行为三角形联结的电机 三相异步电动机的正 反转 方法 任意调换电源的两根进线 电动机反转 电动机正转 电动机反转 继电控制电路 重点 系统组成 主电路 由电动机 接通 断开 控制电动机的 接触器主触点等电器元件组成 电流大 控制电路 由接触器线圈 继电器等电器元件组成 电流小 任务 根据给定的指令 依照自动控制系统的规律和具体的工艺要求对主电路进行控制 常用控制电器 1 刀闸开关 控制对象 380V 5 5kW以下小电机 考虑到电机较大的起动电流 刀闸的额定电流值应如下选择 3 5 倍异步电机额定电流 2 组合开关 又称转换开关 是一种转动式的闸刀开关 作用 用作电源引入开关 控制对象 380V 5 5kW以下小电机 电路符号 短片 3 按钮 b 结构 按钮常用于接通和断开控制电路 按钮开关的外形和符号 a 外形图 动画 4 熔断器 符号 熔断器额定电流IF的选择 1 电灯 电炉等电阻性负载 IF IL 3 频繁起动的电机 2 单台电机 用于低压线路中的短路保护 用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器 a 外形 b 结构 5 交流接触器 动作过程 线圈通电 交流接触器 动画 交流接触器 构成 主要由电磁铁和触点两部分组成 触点又可分为主触点和辅助触点 符号 简单的接触器控制 A B C M3 刀闸起隔离作用 自锁 停止按钮 起动按钮 特点 小电流控制大电流 继电器只能通过小电流 所以继电器一般用于控制电路中 6 继电器 继电器和接触器的结构和工作原理大致相同 主要区别在于 接触器的主触点可以通过大电流 继电器类型 1 中间继电器 通常用于传递信号和同时控制多个电路 符号 外形 2 热继电器 用于电动机的过载保护 a 外形 b 结构 发热元件接入电机主电路 若长时间过载 双金属片被加热 因双金属片的下层膨胀系数大 使其向上弯曲 杠杆被弹簧拉回 常闭触点断开 发热元件 杠杆 热继电器 工作原理 双金属片 常闭触头 动画 结构 符号 串联在主电路中 串联在控制电路中 短片 电器自动控制原理图的绘制原则 1 控制线路由主电路和控制电路组成 2 属同一电器元件的不同部分 可按其功能和所接电路的不同分别画在不同的电路中 但必须标注相同的文字符号 3 所有电器的图形符号均按通电前的状态绘制 4 与电路无关的部件 如铁心 支架 弹簧等 在控制电路中不画出 分析和设计控制电路时应注意以下几点 使控制电路简单 电器元件少 且工作又要准确可靠 2 尽可能避免多个电器元件依次动作接通另一个电器的控制电路 3 必须保证每个线圈的额定电压 不能将两个线圈串联 电机起动 停车 点动 连续运行 多地点控制 顺序控制等 常见的控制电路 电机正反转控制 行程控制 时间控制 一 点动控制 动作过程 按钮松开 按下按钮 SB 控制电路 主电路 电动机直接起动的控制线路 二 电动机连续运行 自锁 自锁的作用 按下按钮 SB2 线圈 KM 通电 电机起动 同时 辅助触头 KM 闭合 即使按钮松开 线圈保持通电状态电机连续运转 三 异步机的直接起动 过载保护 热继电器触头 短路保护 过载保护 电动机工作时 若因负载过重而使电流增大 但又比短路电流小 此时熔断器起不了保护作用 将其常闭触点串接在控制电路中 原因 将任意两相热元件串接在电动机任意两相中 操作 以下控制电路能否实现即能点动 又能连续运行 思考 不能点动 方法一 用复合按钮 四 点动 连续运行 SB3 点动SB2 连续运行 方法 起动按钮并联 停止按钮串联 乙地 甲地 五 两地控制一台电动机 例如 甲 乙两地同时控制一台电机 按SB1 再按SB2 控制顺序要求 M1起动后M2才能起动 M2既不能单独起动 也不能单独停车 六 电机的顺序控制 动画 这样接 主触头 KM1 的负荷过重 例1 两条皮带运输机分别由两台鼠笼异步电动机拖动 由一套起停按钮控制它们的起停 为避免物体堆积在运输机上 要求电动机按下述顺序起动和停止 起动时 M1起动后M2才能起动 停车时 M2停车后M1才能停车 应如何实现控制 起动 停止 七 电动机的正反转控制 缺点 该电路必须先停车才能由正转到反转或由反转到正转 操作过程 SBF和SBR不能同时按下 否则会造成短路 加互锁的正反转控制 正转时 SBR不起作用 反转时 SBF不起作用 从而避免两个接触器同时工作造成主回路短路 互锁作用 双重互锁的正反转控制 电器互锁 缺点 正转过程中要求反转 必须先按停止按钮 然后才能按反转按钮 解决措施 在控制电路中加入机械连锁 下图所示的鼠笼式电动机正反转控制线路中有几处错误 请改正 一 行程开关 电路的限位保护 行程控制 自动切换等 常开 动合 触头 符号 行程控制 与按钮类似 但其动作要由机械撞击 作用 结构 常闭 动断 触头 二 行程控制 主电路与电动机的正反转电路相同 行程控制实质为电机的正反转制 只是在行程的终端要加限位开关 1 行程控制的基本原理 例 要求下图中的行车运动到A B两处时能够自动停车 控制回路 SB2 动作过程 2 自动往复运动控制 行程开关采用复合式开关 正向运行停车的同时 自动起动反向运行 反之亦然 措施 在前面要求基础上 到达A B处能自动返回 时间继电器 时间控制 一 时间继电器 时间继电器有通电延时和断电延时两种 时间控制 采用时间继电器进行延时控制 符号 时间继电器触点类型 断电式 常闭断电后延时闭合 常开断电后延时断开 通电式 瞬时动作 延时动作 常闭触点 常开触点 常开通电后延时闭合 常闭通电后延时断开 常闭触点 常开触点 KM FU QS FR A x B y C z 主电路 二 时间控制 电动机Y 起动控制 运行时KM KM 工作 电动机接成 形 Y 转换完成 主电路 顺序控制电路 M1起动后M2再起动 要求 控制问题1 两电机只保证起动的先后顺序 没有延时要求 控制问题2 M1起动后 M2延时起动 顺序控制电路1 M1起动后 M2起动没有延时要求 M2可单独停车 且有总停止按钮 控制电路 FU Q FR1 KM1 M1 3 M2 3 KM2 FR2 主电路 KM1 SB1 SB2 KT FR1 KM1 KM2 KM2 KT 顺序控制电路2 M1起动后 M2延时起动 SB2 主电路同前 控制电路 FR2 用以下电路可不可以 继电器 接触器的线圈有各自的额定值 线圈不能串联 思考题 不可以 设计一个运料小车控制电路 同时满足以下要求 1 小车启动后 前进到A地 然后做以下往复运动 到A地后停1分钟等待装料 然后自动返回B地 到B地后停1分钟等待卸料 然后自动返回A地 2 有过载和短路保护 应用举例 例题1 主电路 与电动机的正反转控制的主电路相同 热继电器过载保护 熔断器短路保护 控制电路 STa STb为A B两处的行程开关 KTa KTb为时间继电器 KMF FR KMR SB1 KMF STa KMR KMR KMF STb KTa 起动后工作台控制要求 例题2 工作台位置控制 工作台位置控制电路 设计步骤 安全常识 口决估算 工具表的使用 第四章 安全电压36V 安全常识 安全电流30mA 10KV的高压电有效安全距离为0 4米 保护接零 在三相四线制供电系统中 规定零线中的电流不得超过相线电流的25 在主干线上不得安装任何开关或熔电器 零线截面积不得小于相线截面积的1 2 设备1 设备2 自动开关 自动开关 自动开关 这样使用行吗 1 用钳子多缠一些圈耐压500V的胶布 就可以去掐10KV的高压电线吗 思考 2 站着木制板凳就可以接单根火线吗 3 用试电笔测220V插座两个孔都亮 这个插座能正常使用吗 为什么 常用电工口决 导线安全载流量估算口诀 二点五下乘以九 往上减一顺号走 三十五乘三点五 双双成组减点五 条件有变加折算 高温九折铜升级 穿管根数二三四 八七六折满载流 二点五下乘以九 往上减一顺号走说的是2 5mm 及以下的各种截面铝芯绝缘线 其载流量约为截面数的9倍 如2 5mm 导线 载流量为2 5 9 22 5 A 从4mm 及以上导线的载流量和截面数的倍数关系是顺着线号往上排 倍数逐次减l 即4 8 6 7 10 6 16 5 25 4 三十五乘三点五 双双成组减点五 说的是35mm 的导