进网作业-1电工基础

1、第一章 电工基础知识2015年4月第一节 电的基本概念一、电的来历与实质：n电是物质运动的一种形式。是物质内所含电子等载流子运动时的一种能量表现形式。常称作电能。n电：属于“二次能源”，通过一次能源获得（煤炭、石油等）。二、电的类型及传导：静电：摩擦等外力作用而产生动电交流电直流电恒稳直流：蓄电池脉动直流：整流单相交流三相交流电n电流方向：习惯上规定为正电荷的运动方向，实际是带负电的自由电子的移动方向。n电的传送速度：30万公里/秒，等同于光速。三、几个物理概念：n 电荷：带电物质的基本微粒，电子是最小单位，一个电子所带的电荷为1.910-10Cn 电位：描述电场的物理量。某一点的电位，在数值

2、上等于单位正电荷在该点所具有的电位能。单位：伏，Vn 电压：电路中任意两点之间的电位差。单位：伏，Vn 电动势：与电压是两个不同概念，定义：将单位正电荷由电源负极经电源内部电路定向移动到电源正极所做的功。单位：单位：伏，Vn 电流：大量正电荷在电场力作用下做有规则的定向移动。n 电流强度：单位时间内通过导体某一横截面的电荷量。单位：安，A。n 产生电流的两个条件：电路两端存在电压，电路闭合n 电阻：电流通过物体时所遇到的阻力。单位：欧姆（简称欧），SRl说明：l 电阻值与导体的长度、电阻率成正比，与材料的截面积成反比。l 电阻率的大小与导体材质关系：导体、绝缘体、半导体l 电阻率与导体温度有关

3、：对于金属，温度上升，电阻率上升；对于大部分绝缘体，温度上升，电阻率下降。n 电导：物体导电的能力。单位：西门子，S；电阻的倒数。n 电阻值的表达式：第二节 直流电路一、电路：电流所经过的路径。n 组成：电源、负载、连接导线与控制设备。n 电路两种常见故障：n 断路：闭合回路中的某一部分断开。n 短路：电源不经负载而直接接通。产生巨大电流，烧坏线路、设备，危害严重，必须设置保护装置。二、电路串并联、星三角转换n 电源串联：E=E1+E2+E3提升电压n 电阻串联特点： 电流相等； 总电阻是串接电阻之和； 总电压是各分段电压之和；n 电源并联：E=E1=E2=E3提升容量、供电可靠性n 电阻并联

4、特点： 并联电阻两端电压相等； 总电流是各并联支路电流之和； 总电阻的倒数等于各支路电路的倒数之和n 混联：电路中并联、串联共存。n 星三角等效转换计算：P15，推导方法，记忆WUVWUVWUUVURRRRRRn D-Y：n Y-D：WVUVUUVRRRRRRn 全电路欧姆定律：包含电源（全电路概念），需要考虑电源内阻三、欧姆定律及基尔霍夫定律RUI n部分电路欧姆定律：电流与电压成正比，与电阻成反比0rRUIn基尔霍夫第一定律（电流定律，KCL，应用于节点）流入节点的电流等于流出节点的电流: 流入电流流入电流 = 流出电流流出电流 ，I1+I2=I3abcdI2I3I1n节点定义：电路中三条

5、及以上支路的连接点。n 基尔霍夫第二定律（电压定律，KVL，应用于回路）n 内容：任一闭合回路中，总电压升等于总电压降（电动势的代数和等于电压降的代数和）acdI2I1I3bcR1R2R3E2举例：举例：E2 =I2R2 +I3R3 n 电功率：电流在单位时间内做的功。单位：W,或者kW四、电功率与焦耳定律ttt22RURIIUWn电功：电流通过负载所做的功。单位：瓦秒，焦耳，kWhRURIIUP22n 焦耳定律：电流流经导体所产生热量的大小，与电阻、通电时间和电流的平方成正比。第三节 电与磁的关系一、磁力线与电磁感应：n 磁力线：假想，表示磁场强度和方向。 每条磁力线都是闭合的、互不交叉；

6、外部：N极S；内部：S极N极n 电磁感应：共生，衍生 电生磁：导体或线圈流经电流，其周围或两极就会产生磁场； 磁生电：导体做切割磁力线的运动，或者穿过线圈的磁力线强度发生变化，则导体或线圈中就会产生感生电动势；对于闭合导体回路就会产生感生电流。此现象称之为：电磁感应。二、磁感应强度、磁滞与涡流：n 磁通密度：反映磁场强度，单位：特斯拉。l 涡流：磁场变化，会在导体（铁芯）内部产生旋涡状的感生电流。l 涡流损耗：涡流做功、发热，产生能量消耗。 为什么变压器铁芯使用硅钢片？导磁性；薄片电阻大，减少涡损。n 有效利用涡损：l 电工仪表：利用涡流产生阻尼力矩，例如机械式的电能表（铝盘）；l 高频电炉三

7、、三个定则：n 右旋定则：判定磁场方向，又称安培右手定则。n 左手定则：判定受力方向，又称电动机定则。n 右手定则：判定感生电动势方向，又称发电机定则。 定则如何套用？方便记忆的四个字：左动右电左动右电四、楞次定律：当通过线圈的磁通量发生变化时，线圈内感生电流所产生的磁场，总是力图抵抗原有磁场的变化。五、自感、互感、同名端：n 自感：线圈中电流发生变化，引发线圈的磁通量发生变化，磁通变化感生出电动势。 自感电动势的大小：电流变化速度、线圈的自感系数 电感元件n 互感：一个线圈的磁通量变化，在另一个与之有磁场联系的线圈中感生出电动势。 变压器、互感器原理n 同名端：判定互感电动势的方向六、集肤效

8、应：导体流过交流电，在导体表层的电流密度比内层大。第四节 交流电一、交流电的三要素：n 三要素：最大值、频率、初相位n 正弦波交流电：电压、电流按正弦规律周期性变化。0i, ut+_n 周期：周期：正弦量变化一次所需的时间正弦量变化一次所需的时间( (秒秒) )，T T，单位：秒（，单位：秒（s s）n 频率：频率：每秒钟时间内变化的次数，每秒钟时间内变化的次数，f f，单位：赫兹（，单位：赫兹（HZHZ）n 频率与周期之间关系频率与周期之间关系：倒数倒数Tf1 n 电角频率：电角频率：也反映正弦波交流电变化的速度，弧度也反映正弦波交流电变化的速度，弧度/ /秒（秒（rad/srad/s）n

9、与周期、频率的关系：与周期、频率的关系：fT 22n正弦交流电流正弦交流电流的数学表达式为：i =Ii =Im msin（t+t+0 0）瞬时值，最大值，电角频率，时间，初相位n有效值有效值：从电流的热效应来规定，在同一时间内，正弦交流电流 I 和直流电流 I 流过同一电阻产生相同的热效应，直流电I的值就是交流电 i 的有效值。2sin1102202mTmTItdtITdtiTIn例题例题：已知交流电压u u= = U Um m sin sin t t , , U Um m =310V, =310V, f f =50Hz =50Hz，试求有效值试求有效值U U 和和 t t =0.1s =0.

10、1s 时的瞬时值。时的瞬时值。解：解：VUUm22023102VftUum010100sin3102sin) 1 . 0(二、有关相位的几个概念二、有关相位的几个概念n相位：相位：（ t+t+）；t=0t=0，- 初相位初相位n相位差：相位差：两个同频率交流电之间的相位之差。两个同频率交流电之间的相位之差。n同相：同相：两交流电相位差为两交流电相位差为0 0或或180 180 的偶数倍数；的偶数倍数；n反相：反相：两交流电相位差为两交流电相位差为180 180 的奇数倍数；的奇数倍数；三、感抗感抗和容抗n感抗感抗：电感线圈对交流电的阻力 XL= L=2fLn 容抗容抗：电容对交流电的阻力CCX

11、Cf211n 三相交流电：最大值、频率相同，相位互差三相交流电：最大值、频率相同，相位互差120120tsinEemA)120tsin(EemB)120tsin(E)240tsin(EemmC三、星形、三角形连接、三相电功率CeAeBeCuBuCuAuABuBCuCAABNANBCn电源星形连接：变压器、发电机三相绕组的三个末端接在一起，该点成为中点中点或零零点点(N)(N)。相电压线电压三相四线制线电压是相电压的 倍3星形连接的线电压星形连接的线电压与相电压相电压的关系n 向量图30B.UC.UAB.UBC.UCA.UA.UB.A.AB.UUUC.B.BC.UUUA.C.CA.UUUn 星形联接的发电机或变压器可以输出两种电压，如：220V和380V。n 线电压超前于相电压相位30。n 线电压是相电压的 倍。n 相电流=线电流。3三角形连接的线电压三角形连接的线电压与相电压相电压的关系n 线电流滞后相电流30。n 相电压=线电压。n 线电流是相电流的 倍。ABU.BCU.CAU.ABI.BCI.CAI.AI.BI.CI.30ABCiBiCuABu BCuCAiABiBCiCA| ZAB | ZBC | ZCA |iA3n I IA A=I=IABAB-I-ICACAn I IB B=I=