電工的基本知識(shí)概念及計(jì)算

1、第九章第九章 電工電工 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí) 本章將介紹有關(guān)電的基本知識(shí) 基本概念、電壓電流電阻等。 基本計(jì)算電阻計(jì)算、歐姆定律 、功率計(jì)算 直流電及交流電的概念及簡(jiǎn)單計(jì)算 三相供電 系統(tǒng)及系統(tǒng)（重點(diǎn)）第一節(jié)第一節(jié) 電基本知識(shí)電基本知識(shí) 一、電的基本概念一、電的基本概念 1.電場(chǎng)中某兩點(diǎn)之間的電位差稱為這兩點(diǎn)之間的電壓或電電場(chǎng)中某兩點(diǎn)之間的電位差稱為這兩點(diǎn)之間的電壓或電壓降。常用單位是伏特壓降。常用單位是伏特(V)或毫伏或毫伏(mV)，即，即1V1000mV。 2電流的大小稱為電流強(qiáng)度，電流強(qiáng)度簡(jiǎn)稱為電流。電電流的大小稱為電流強(qiáng)度，電流強(qiáng)度簡(jiǎn)稱為電流。電流的常用單位是安培流的常用單位是安培(A)或

2、毫安或毫安(mA)，即，即1A1000mA。3電阻電阻 當(dāng)電流通過導(dǎo)體時(shí)，由于自由電子在運(yùn)動(dòng)中不斷與導(dǎo)體內(nèi)偽原子、當(dāng)電流通過導(dǎo)體時(shí)，由于自由電子在運(yùn)動(dòng)中不斷與導(dǎo)體內(nèi)偽原子、分子發(fā)生碰撞，就會(huì)受到一定的阻力。導(dǎo)體對(duì)電流的這種阻力叫做電分子發(fā)生碰撞，就會(huì)受到一定的阻力。導(dǎo)體對(duì)電流的這種阻力叫做電阻，用阻，用R表示。表示。 電阻的單位是歐姆電阻的單位是歐姆()，大電阻常用千歐，大電阻常用千歐(k)或兆歐或兆歐(M)做單位。做單位。它們的換算關(guān)系如下：它們的換算關(guān)系如下：1k1031M=103k106電路及組成 由電源、用電器（負(fù)載）、開關(guān)、導(dǎo)線組成由電源、用電器（負(fù)載）、開關(guān)、導(dǎo)線組成電路分：通路、

3、開路、短路三種情況電路分：通路、開路、短路三種情況2電阻的計(jì)算 導(dǎo)體存在電阻是一個(gè)客觀現(xiàn)象，那么導(dǎo)體電阻的大小與哪些因素有關(guān)呢?實(shí)驗(yàn)證明，導(dǎo)體電阻與導(dǎo)體長度成正比，與導(dǎo)體載面積成反比，還與導(dǎo)體的材料有關(guān)。 (91) 式中 R導(dǎo)體電阻()； L導(dǎo)體長度(m)； S導(dǎo)體截面(m2)； 電阻率(m)3電導(dǎo)導(dǎo)體對(duì)于電流有一定的阻力，同時(shí)導(dǎo)體也具有傳導(dǎo)電流的能力。電導(dǎo)就是用來表示導(dǎo)體傳導(dǎo)電流能力大小的參數(shù)。 一根導(dǎo)線如具有電阻越大，其傳導(dǎo)電流的能力就越差，即說明電導(dǎo)就越小。反之如導(dǎo)體的電阻越小，則電導(dǎo)就越大。故可知電導(dǎo)與電阻互成倒數(shù)關(guān)系。電導(dǎo)用G表示，SLR(3)(3)人體電阻人體電阻接觸電壓最 低 百

4、 分 數(shù)(V)5%50%95%2550751001252207001000漸近值1750145012501200112510007507006503250262522001875162513501100105075061004375350032002875212515501500850皮膚狀態(tài)對(duì)人體電阻的影響很大。干燥條件下，人體電阻約為皮膚狀態(tài)對(duì)人體電阻的影響很大。干燥條件下，人體電阻約為1000 3000 。皮膚沾水、皮膚損傷、皮膚表面沾有導(dǎo)電性粉塵等都會(huì)使人體電阻下降。皮膚沾水、皮膚損傷、皮膚表面沾有導(dǎo)電性粉塵等都會(huì)使人體電阻下降。 在干燥、電流途徑從左手到右手、接觸面積在干燥、電流途徑

5、從左手到右手、接觸面積50100cm2的條件下，人體電阻見下表。的條件下，人體電阻見下表。 4導(dǎo)體和絕緣體導(dǎo)體和絕緣體 物體按其導(dǎo)電性能大致可分為導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體三類物體按其導(dǎo)電性能大致可分為導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體三類 導(dǎo)體導(dǎo)體 具有良好的導(dǎo)電性能，容易（善于）導(dǎo)電的物體。具有良好的導(dǎo)電性能，容易（善于）導(dǎo)電的物體。 金屬材料大部分為良導(dǎo)體，如銀、銅和鋁鐵等。金屬材料大部分為良導(dǎo)體，如銀、銅和鋁鐵等。 絕緣體絕緣體 常將電阻率極大，導(dǎo)電能力非常差，電流幾乎不能通過的常將電阻率極大，導(dǎo)電能力非常差，電流幾乎不能通過的物體稱為絕緣體。（不容易導(dǎo)電的物體或?qū)щ娔芰Σ睿┪矬w稱為絕緣體。（不容易導(dǎo)電的

6、物體或?qū)щ娔芰Σ睿?所以一般認(rèn)為絕緣體是不能導(dǎo)電的。電工中常用的絕緣材所以一般認(rèn)為絕緣體是不能導(dǎo)電的。電工中常用的絕緣材料有橡膠、塑料、云母、陶瓷、油類、石棉及干燥的木材料有橡膠、塑料、云母、陶瓷、油類、石棉及干燥的木材等。等。 半導(dǎo)體半導(dǎo)體-導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣的一類物體導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣的一類物體 (四四)電感和電容電感和電容1電感電感 當(dāng)變化的電流通過線圈時(shí)，線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)來阻止電流的當(dāng)變化的電流通過線圈時(shí)，線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)來阻止電流的變化，這種性質(zhì)稱為線圈的電感。電感的常用單位是亨變化，這種性質(zhì)稱為線圈的電感。電感的常用單位是亨(H)，(毫毫亨亨)mH和和(微亨微亨

7、)H。其關(guān)系為。其關(guān)系為1H=103mH1mH=103H 2電容電容 被介質(zhì)隔離的兩個(gè)導(dǎo)體在一定電壓的作用下所能容納電被介質(zhì)隔離的兩個(gè)導(dǎo)體在一定電壓的作用下所能容納電荷的能力被稱為電容。電容的常用單位是法拉荷的能力被稱為電容。電容的常用單位是法拉(F)，微法，微法(F)和皮法和皮法(pF)。其關(guān)系為。其關(guān)系為 1F106F 1F=106pF 電容作用：電容作用：1、起動(dòng)、起動(dòng) 2、補(bǔ)償、補(bǔ)償 提高功率因數(shù)提高功率因數(shù) 思考：為降低電力系統(tǒng)功率因數(shù)，常在負(fù)載端并聯(lián)電容器思考：為降低電力系統(tǒng)功率因數(shù)，常在負(fù)載端并聯(lián)電容器 問：對(duì)還是錯(cuò)問：對(duì)還是錯(cuò) (五五)歐姆定律歐姆定律 歐姆定律是表示電路中電壓

8、、電流和電阻這三個(gè)基本物歐姆定律是表示電路中電壓、電流和電阻這三個(gè)基本物理量之間關(guān)系的定律。定律指出，在一段電路中，流過電理量之間關(guān)系的定律。定律指出，在一段電路中，流過電阻及的電流阻及的電流I與加在電阻上的電壓與加在電阻上的電壓U成正比，而與這段電路成正比，而與這段電路的電阻成反比，如式的電阻成反比，如式93所示。所示。RUI 式中式中 U電路上的電壓，電路上的電壓，V； I流經(jīng)電路的電流，流經(jīng)電路的電流，A； R電路的電阻，電路的電阻，。 手弧焊機(jī)觸電分析手弧焊機(jī)觸電分析心室纖維性顫動(dòng)！心室纖維性顫動(dòng)！不能自行擺脫！不能自行擺脫！ 二、交流電二、交流電 直流電-電流大小及方向不變。 如：干

9、電池、蓄電池、手機(jī)電池等 (一)正弦交流電 生產(chǎn)和生活中使用的交流電大部分都是正弦交流電。其特點(diǎn)是電流和電壓的大小、方向隨時(shí)間接正弦函數(shù)的規(guī)律變化。以電壓為例，圖93所示的正弦交流電可以表示為：描述交流電的概念有 交流電的頻率交流電的頻率-每秒鐘變化的次數(shù)每秒鐘變化的次數(shù) 現(xiàn)用交流電頻率是現(xiàn)用交流電頻率是50赫芝也叫工頻交流電赫芝也叫工頻交流電 交流電和有效值交流電和有效值 交流電的最大值交流電的最大值 計(jì)算：最大值是有效值的計(jì)算：最大值是有效值的1.4倍倍現(xiàn)用交流電 我國交流電的頻率是50HZ 每秒種變化50次(工頻交流電) 相線與零線的電壓是220伏 (相線對(duì)地電壓是220伏) 相線與相線

10、電壓是380伏(均指有效值)電力系統(tǒng)概述 電力系統(tǒng)中，由升壓和降壓變電所和各種不同電壓等級(jí)的送電線路連接在一起的部分稱電力網(wǎng)電力網(wǎng) 。 電力系統(tǒng)的運(yùn)行必須滿足下列基本要求: 電力用戶，對(duì)供電可靠性的要求并不一樣，即使一個(gè)企業(yè)中各個(gè)部門或車間，對(duì)供電持續(xù)性的要求也有所差別。根據(jù)對(duì)供電持續(xù)性的要求，可把用戶分為三級(jí)。 一級(jí)負(fù)荷一級(jí)負(fù)荷：如停止供電，將會(huì)危害生命、捐壞設(shè)備、產(chǎn)生廢品和使生產(chǎn)過程混亂，給國民經(jīng)濟(jì)帶來重大損失，或者使市政生活發(fā)生重大混亂。 二級(jí)負(fù)荷二級(jí)負(fù)荷：如停止供電，將造成大量減產(chǎn)，城市大量居民的正常活動(dòng)受到影響。 三級(jí)負(fù)荷三級(jí)負(fù)荷：指所有不屬于一級(jí)及二級(jí)的負(fù)荷，如非連續(xù)生產(chǎn)的車間及輔

11、助車間和小城鎮(zhèn)用電等。 對(duì)于一級(jí)負(fù)荷，至少要由兩個(gè)獨(dú)立電源供電，其中每一電源的容量，都應(yīng)在另一電源發(fā)生故障時(shí)仍能完全保證一級(jí)負(fù)荷的用電；對(duì)于三級(jí)負(fù)荷，不需要備用電源；對(duì)于二級(jí)負(fù)荷是否需要備用電源，要進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后才能確定。 思考：用電負(fù)荷由兩個(gè)獨(dú)立的電源供電的是什么負(fù)荷？（一級(jí) 二級(jí) 三級(jí)常用低壓供配電系統(tǒng) 1 三相四線制供電 現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的供電方式幾乎全是采用三相正弦交流電。 低壓供配電系統(tǒng)中普遍采用三相四線制W1uWL3L2L1NuVuU（黃）（黃）（綠）（綠）（白）（白）（紅）（紅）三相四線制電源三相四線制電源uWUU1UVWV1NeUeVeWuVuWuVWuUVuU相電壓相電壓u

12、U = eU =220uV = eV =220uW = eW =220線電壓線電壓uUV = uU - uV = 380uVW = uV - uW = 380uWU = uW - uU =380 相線（線）相線（線）AN/ 2.三相三線制現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的輸電線路幾乎全是采用三 相三線制。三相三線制就是無中線N。CB現(xiàn)用三相四線制供電系統(tǒng) (二二)電磁感應(yīng)電磁感應(yīng) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象就是電產(chǎn)生磁、磁產(chǎn)生電的現(xiàn)象。電磁感應(yīng)現(xiàn)象就是電產(chǎn)生磁、磁產(chǎn)生電的現(xiàn)象。電磁感應(yīng)技術(shù)在變壓器、電動(dòng)機(jī)、電度表、無線電磁感應(yīng)技術(shù)在變壓器、電動(dòng)機(jī)、電度表、無線電設(shè)備等電氣設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。電設(shè)備等電氣設(shè)備中得到了廣泛的

13、應(yīng)用。 3載流導(dǎo)體受到的磁場(chǎng)力（電動(dòng)機(jī)原理）載流導(dǎo)體受到的磁場(chǎng)力（電動(dòng)機(jī)原理） 載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中將受到的磁場(chǎng)力的作用。力載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中將受到的磁場(chǎng)力的作用。力的大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度、流經(jīng)導(dǎo)體的電流、導(dǎo)體的的大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度、流經(jīng)導(dǎo)體的電流、導(dǎo)體的長度成正比。長度成正比。 三、常用電工儀表三、常用電工儀表 (一)電流表 電流表是用來測(cè)量某一電路中通過的電流大小的儀表。 根據(jù)測(cè)量電流的種類，分為直流電流表和交流電流表 根據(jù)測(cè)量電流的大小，分為安培表、毫安表、微安表。 電流表使用方法：電流表使用方法：測(cè)量大電流的方法直流電：直流電：用分流電阻法測(cè)大電用分流電阻法測(cè)大電流流交流電：交流電：專用的電流互感

14、器進(jìn)行測(cè)專用的電流互感器進(jìn)行測(cè)量 (二二)電壓表電壓表 分類：分交流和直流分類：分交流和直流 還可分千伏表、伏特表、毫伏表，還可分千伏表、伏特表、毫伏表， 使用：使用：(1)使用電壓表測(cè)量電壓時(shí)，應(yīng)根據(jù)被測(cè)電壓的高使用電壓表測(cè)量電壓時(shí)，應(yīng)根據(jù)被測(cè)電壓的高低、是交流還是直流低、是交流還是直流 (2)不論是交流電壓表還是直流電壓表，都必須與負(fù)載并不論是交流電壓表還是直流電壓表，都必須與負(fù)載并聯(lián)使用聯(lián)使用 (4)要測(cè)量較高的電壓要測(cè)量較高的電壓 (a)串聯(lián)倍壓電阻串聯(lián)倍壓電阻 (b)配用電壓互感器配用電壓互感器 (四四)萬用表萬用表 它可以測(cè)量電阻、交流電壓、直流電壓和較小的它可以測(cè)量電阻、交流電壓

15、、直流電壓和較小的直流電流，而且每一個(gè)測(cè)量項(xiàng)目又都有幾個(gè)量程，直流電流，而且每一個(gè)測(cè)量項(xiàng)目又都有幾個(gè)量程，所以稱做萬用表。所以稱做萬用表。 1指針式萬用表指針式萬用表2數(shù)字萬用表數(shù)字萬用表 五、鉗形電流表五、鉗形電流表 這是一種構(gòu)造特殊的攜帶式交流電流表。它是根這是一種構(gòu)造特殊的攜帶式交流電流表。它是根據(jù)單匝穿芯式電流互感器的原理制成的，可以在據(jù)單匝穿芯式電流互感器的原理制成的，可以在不切斷電路的情況下測(cè)量交流電流。不切斷電路的情況下測(cè)量交流電流。 鉗形電流表主要由一鉗形電流表主要由一個(gè)有鉗形活動(dòng)鐵芯的電個(gè)有鉗形活動(dòng)鐵芯的電流互感器和電磁系電流流互感器和電磁系電流表表(或由磁電系電流表或由磁電系電流表及整流元件及整流元件)組成，組成， 如果被測(cè)交流電流較小，讀數(shù)不明顯，可以采取在如果被測(cè)交流電流較小，讀數(shù)不明顯，可以采