电工的基本知识概念及计算

1、第九章第九章 电工电工 基础知识基础知识 本章将介绍有关电的基本知识 基本概念、电压电流电阻等。 基本计算电阻计算、欧姆定律 、功率计算 直流电及交流电的概念及简单计算 三相供电 系统及系统（重点）第一节第一节 电基本知识电基本知识 一、电的基本概念一、电的基本概念 1.电场中某两点之间的电位差称为这两点之间的电压或电电场中某两点之间的电位差称为这两点之间的电压或电压降。常用单位是伏特压降。常用单位是伏特(V)或毫伏或毫伏(mV)，即，即1V1000mV。 2电流的大小称为电流强度，电流强度简称为电流。电电流的大小称为电流强度，电流强度简称为电流。电流的常用单位是安培流的常用单位是安培(A)或

2、毫安或毫安(mA)，即，即1A1000mA。3电阻电阻 当电流通过导体时，由于自由电子在运动中不断与导体内伪原子、当电流通过导体时，由于自由电子在运动中不断与导体内伪原子、分子发生碰撞，就会受到一定的阻力。导体对电流的这种阻力叫做电分子发生碰撞，就会受到一定的阻力。导体对电流的这种阻力叫做电阻，用阻，用R表示。表示。 电阻的单位是欧姆电阻的单位是欧姆()，大电阻常用千欧，大电阻常用千欧(k)或兆欧或兆欧(M)做单位。做单位。它们的换算关系如下：它们的换算关系如下：1k1031M=103k106电路及组成 由电源、用电器（负载）、开关、导线组成由电源、用电器（负载）、开关、导线组成电路分：通路、

3、开路、短路三种情况电路分：通路、开路、短路三种情况2电阻的计算 导体存在电阻是一个客观现象，那么导体电阻的大小与哪些因素有关呢?实验证明，导体电阻与导体长度成正比，与导体载面积成反比，还与导体的材料有关。 (91) 式中 R导体电阻()； L导体长度(m)； S导体截面(m2)； 电阻率(m)3电导导体对于电流有一定的阻力，同时导体也具有传导电流的能力。电导就是用来表示导体传导电流能力大小的参数。 一根导线如具有电阻越大，其传导电流的能力就越差，即说明电导就越小。反之如导体的电阻越小，则电导就越大。故可知电导与电阻互成倒数关系。电导用G表示，SLR(3)(3)人体电阻人体电阻接触电压最 低 百

4、 分 数(V)5%50%95%2550751001252207001000渐近值1750145012501200112510007507006503250262522001875162513501100105075061004375350032002875212515501500850皮肤状态对人体电阻的影响很大。干燥条件下，人体电阻约为皮肤状态对人体电阻的影响很大。干燥条件下，人体电阻约为1000 3000 。皮肤沾水、皮肤损伤、皮肤表面沾有导电性粉尘等都会使人体电阻下降。皮肤沾水、皮肤损伤、皮肤表面沾有导电性粉尘等都会使人体电阻下降。 在干燥、电流途径从左手到右手、接触面积在干燥、电流途径

5、从左手到右手、接触面积50100cm2的条件下，人体电阻见下表。的条件下，人体电阻见下表。 4导体和绝缘体导体和绝缘体 物体按其导电性能大致可分为导体、绝缘体和半导体三类物体按其导电性能大致可分为导体、绝缘体和半导体三类 导体导体 具有良好的导电性能，容易（善于）导电的物体。具有良好的导电性能，容易（善于）导电的物体。 金属材料大部分为良导体，如银、铜和铝铁等。金属材料大部分为良导体，如银、铜和铝铁等。 绝缘体绝缘体 常将电阻率极大，导电能力非常差，电流几乎不能通过的常将电阻率极大，导电能力非常差，电流几乎不能通过的物体称为绝缘体。（不容易导电的物体或导电能力差）物体称为绝缘体。（不容易导电的

6、物体或导电能力差） 所以一般认为绝缘体是不能导电的。电工中常用的绝缘材所以一般认为绝缘体是不能导电的。电工中常用的绝缘材料有橡胶、塑料、云母、陶瓷、油类、石棉及干燥的木材料有橡胶、塑料、云母、陶瓷、油类、石棉及干燥的木材等。等。 半导体半导体-导电能力介于导体和绝缘的一类物体导电能力介于导体和绝缘的一类物体 (四四)电感和电容电感和电容1电感电感 当变化的电流通过线圈时，线圈中会产生感应电动势来阻止电流的当变化的电流通过线圈时，线圈中会产生感应电动势来阻止电流的变化，这种性质称为线圈的电感。电感的常用单位是亨变化，这种性质称为线圈的电感。电感的常用单位是亨(H)，(毫毫亨亨)mH和和(微亨微亨

7、)H。其关系为。其关系为1H=103mH1mH=103H 2电容电容 被介质隔离的两个导体在一定电压的作用下所能容纳电被介质隔离的两个导体在一定电压的作用下所能容纳电荷的能力被称为电容。电容的常用单位是法拉荷的能力被称为电容。电容的常用单位是法拉(F)，微法，微法(F)和皮法和皮法(pF)。其关系为。其关系为 1F106F 1F=106pF 电容作用：电容作用：1、起动、起动 2、补偿、补偿 提高功率因数提高功率因数 思考：为降低电力系统功率因数，常在负载端并联电容器思考：为降低电力系统功率因数，常在负载端并联电容器 问：对还是错问：对还是错 (五五)欧姆定律欧姆定律 欧姆定律是表示电路中电压

8、、电流和电阻这三个基本物欧姆定律是表示电路中电压、电流和电阻这三个基本物理量之间关系的定律。定律指出，在一段电路中，流过电理量之间关系的定律。定律指出，在一段电路中，流过电阻及的电流阻及的电流I与加在电阻上的电压与加在电阻上的电压U成正比，而与这段电路成正比，而与这段电路的电阻成反比，如式的电阻成反比，如式93所示。所示。RUI 式中式中 U电路上的电压，电路上的电压，V； I流经电路的电流，流经电路的电流，A； R电路的电阻，电路的电阻，。 手弧焊机触电分析手弧焊机触电分析心室纤维性颤动！心室纤维性颤动！不能自行摆脱！不能自行摆脱！ 二、交流电二、交流电 直流电-电流大小及方向不变。 如：干

9、电池、蓄电池、手机电池等 (一)正弦交流电 生产和生活中使用的交流电大部分都是正弦交流电。其特点是电流和电压的大小、方向随时间接正弦函数的规律变化。以电压为例，图93所示的正弦交流电可以表示为：描述交流电的概念有 交流电的频率交流电的频率-每秒钟变化的次数每秒钟变化的次数 现用交流电频率是现用交流电频率是50赫芝也叫工频交流电赫芝也叫工频交流电 交流电和有效值交流电和有效值 交流电的最大值交流电的最大值 计算：最大值是有效值的计算：最大值是有效值的1.4倍倍现用交流电 我国交流电的频率是50HZ 每秒种变化50次(工频交流电) 相线与零线的电压是220伏 (相线对地电压是220伏) 相线与相线

10、电压是380伏(均指有效值)电力系统概述 电力系统中，由升压和降压变电所和各种不同电压等级的送电线路连接在一起的部分称电力网电力网 。 电力系统的运行必须满足下列基本要求: 电力用户，对供电可靠性的要求并不一样，即使一个企业中各个部门或车间，对供电持续性的要求也有所差别。根据对供电持续性的要求，可把用户分为三级。 一级负荷一级负荷：如停止供电，将会危害生命、捐坏设备、产生废品和使生产过程混乱，给国民经济带来重大损失，或者使市政生活发生重大混乱。 二级负荷二级负荷：如停止供电，将造成大量减产，城市大量居民的正常活动受到影响。 三级负荷三级负荷：指所有不属于一级及二级的负荷，如非连续生产的车间及辅

11、助车间和小城镇用电等。 对于一级负荷，至少要由两个独立电源供电，其中每一电源的容量，都应在另一电源发生故障时仍能完全保证一级负荷的用电；对于三级负荷，不需要备用电源；对于二级负荷是否需要备用电源，要进行技术经济比较后才能确定。 思考：用电负荷由两个独立的电源供电的是什么负荷？（一级 二级 三级常用低压供配电系统 1 三相四线制供电 现代电力系统中的供电方式几乎全是采用三相正弦交流电。 低压供配电系统中普遍采用三相四线制W1uWL3L2L1NuVuU（黄）（黄）（绿）（绿）（白）（白）（红）（红）三相四线制电源三相四线制电源uWUU1UVWV1NeUeVeWuVuWuVWuUVuU相电压相电压u

12、U = eU =220uV = eV =220uW = eW =220线电压线电压uUV = uU - uV = 380uVW = uV - uW = 380uWU = uW - uU =380 相线（线）相线（线）AN/ 2.三相三线制现代电力系统中的输电线路几乎全是采用三 相三线制。三相三线制就是无中线N。CB现用三相四线制供电系统 (二二)电磁感应电磁感应 电磁感应现象就是电产生磁、磁产生电的现象。电磁感应现象就是电产生磁、磁产生电的现象。电磁感应技术在变压器、电动机、电度表、无线电磁感应技术在变压器、电动机、电度表、无线电设备等电气设备中得到了广泛的应用。电设备等电气设备中得到了广泛的

13、应用。 3载流导体受到的磁场力（电动机原理）载流导体受到的磁场力（电动机原理） 载流导体在磁场中将受到的磁场力的作用。力载流导体在磁场中将受到的磁场力的作用。力的大小与磁感应强度、流经导体的电流、导体的的大小与磁感应强度、流经导体的电流、导体的长度成正比。长度成正比。 三、常用电工仪表三、常用电工仪表 (一)电流表 电流表是用来测量某一电路中通过的电流大小的仪表。 根据测量电流的种类，分为直流电流表和交流电流表 根据测量电流的大小，分为安培表、毫安表、微安表。 电流表使用方法：电流表使用方法：测量大电流的方法直流电：直流电：用分流电阻法测大电用分流电阻法测大电流流交流电：交流电：专用的电流互感

14、器进行测专用的电流互感器进行测量 (二二)电压表电压表 分类：分交流和直流分类：分交流和直流 还可分千伏表、伏特表、毫伏表，还可分千伏表、伏特表、毫伏表， 使用：使用：(1)使用电压表测量电压时，应根据被测电压的高使用电压表测量电压时，应根据被测电压的高低、是交流还是直流低、是交流还是直流 (2)不论是交流电压表还是直流电压表，都必须与负载并不论是交流电压表还是直流电压表，都必须与负载并联使用联使用 (4)要测量较高的电压要测量较高的电压 (a)串联倍压电阻串联倍压电阻 (b)配用电压互感器配用电压互感器 (四四)万用表万用表 它可以测量电阻、交流电压、直流电压和较小的它可以测量电阻、交流电压

15、、直流电压和较小的直流电流，而且每一个测量项目又都有几个量程，直流电流，而且每一个测量项目又都有几个量程，所以称做万用表。所以称做万用表。 1指针式万用表指针式万用表2数字万用表数字万用表 五、钳形电流表五、钳形电流表 这是一种构造特殊的携带式交流电流表。它是根这是一种构造特殊的携带式交流电流表。它是根据单匝穿芯式电流互感器的原理制成的，可以在据单匝穿芯式电流互感器的原理制成的，可以在不切断电路的情况下测量交流电流。不切断电路的情况下测量交流电流。 钳形电流表主要由一钳形电流表主要由一个有钳形活动铁芯的电个有钳形活动铁芯的电流互感器和电磁系电流流互感器和电磁系电流表表(或由磁电系电流表或由磁电系电流表及整流元件及整流元件)组成，组成， 如果被测交流电流较小，读数不明显，可以采取在如果被测交流电流较小，读数不明显，可以