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1、电工基础知识培训教材1 直流电路2 电流和电压3 基尔霍夫定律4 电阻电路5 电功率与电能6 电磁基本知识7 单相交流电路8 三相交流电路9 常用低压供配电系统 10 电工安全的基本知识 11 常用仪表与测量 一、 直流电路直流电路就是电流的方向不变的电路，直流电路的电流大小是可以改变的。电流的大小方向都不变的称为恒定电流。直流电流只会在电路闭合时流通，而在电路断开时完全停止流动。在电源外，正电荷经电阻从高电势处流向低电势处，在电源内，靠电源的非静电力的作用，克服静电力，再把正电荷从低电势处搬运到达高电势处，如此循环，构成闭合的电流线。所以，在直流电路中，电源的作用是提供不随时间变化的恒定电动
2、势，为在电阻上消耗的焦耳热补充能量。 比如说我们用的手电筒(用干电池的)，就构成一个直流电路，一般来说，把干电池，蓄电池当作电源的电路就可以看做直流电路，你要把市电经过整流桥，变压之后，作为电源而构成的电路，也是直流电路,普遍的低电压电器都是利用直流电的，特别是电池供电的电器。大部分的电路都要求直流电源。但是我们电视机，电灯等家用电器所用的电都是交流电，它们就是交流电路。电路的定义：电流的通路称为电路电路的组成：电源、连接导线、控制装置和负载组成。电路的主要功能： 1、进行能量的转换、传输和分配。 2、实现信号的传递、存储和处理。电路最基本物理量：电流、电压和功率。二、电流与电压电流：电荷有规
3、则定向移动形成电流。电流强度：单位时间内通过导体截面的电荷量。公式：I=Q/t I电流，单位是安，用A表示,千进位，还有微安，毫安，千安（mA、A、KA）；Q电荷量，单位库仑，用C表示，1库仑=6.2518个电子的电量；t时间，单位是秒，用s表示。电压：两物体或两点间的电位差叫电压。 电位：某一点到参考点的电压。电动势：电源内部产生的推动电流的力量。电压、电位、都用U表示，电动势用e表示。电压、电动势的单位都是伏特（简称伏），用v表示,千进位，还有微伏，毫伏，千伏等（mv、v、Kv）三、 基尔霍夫定律电路中通过同一电流的每个分支称为支路。3条或3条以上支路的连接点称为节点。电路图示电路有3条支
4、路，2个节点，3个回路。中任一闭合的路径称为回路。基尔霍夫电流定律表述一在任一瞬时，流入任一节点的电流之和必定等于从该节点流出的电流之和。所有电流均为正。基尔霍夫电流定律表述二在任一瞬时，通过任一节点电流的代数和恒等于零。可假定流入节点的电流为正，流出节点的电流为负；也可以作相反的假定。基尔霍夫电压定律表述一在任一瞬时，在任一回路上的电位升之和等于电位降之和。所有电压均为正。基尔霍夫电压定律表述二在任一瞬时，沿任一回路电压的代数和恒等于零。电压参考方向与回路绕行方向一致时取正号，相反时取负号。四、电阻电路电阻元件：一种消耗电能的元件。电感元件：一种能够贮存磁场能量的元件。电容元件：一种能够贮存
5、电场能量的元件。欧姆定律：电阻中的电流与电压成正比，与电阻成反比。 公式：U=IR I=U/R R 电阻，单位欧姆（简称欧），用表示， 电工材料包括导体、半导体、和绝缘材料。有良好导电性能的叫导体，几乎不导电的绝缘体，介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体。金属导体的电阻R与长度L成正比，与截面积S成反比，且与电阻率p有关。 公式 ： RS=Pl R=pL/S电阻率是指长1米，截面积为1mm2 ，在200C温度下的电阻值。串联电路是将整个电路串在一起，(包括用电器、导线、开关、电源)串联电路的特点:(1)电流只有一条通路(2)开关控制整个电路的通断(3)各用电器之间相互影响1.串联电路电流处处相
6、等:I总= I1 = I2 = I3 = In2.串联电路总电压等于各处电压之和:U原=U1+U2+U3+Un3.串联电阻的等效电阻等于各电阻之和:R总=R1+R2+R3+Rn4.串联电路总功率等于各功率之和:P总=P1+P2+P3+Pn【推导式:P1P2/(P1+P2)】5.串联电容器的等效电容量的倒数等于各个电容器的电容量的倒数之和:1/C总=1/C1+1/C2+1/Cn6.串联电路中，除电流处处相等以外，其余各物理量之间均成正比(串联电路又名分压电路):(电流做的功指在通电相同时间内的大小)R1R2=U1U2=P1P2=W1W2=Q1Q2 。串联电路的特点：1、串联电路中各流过的电流都相
7、等 I=I1=I22、电路两端总电压等于各电阻两端电压之和。3、串联电路的总电阻等于各串联电阻之和。4、各电阻值分配的电压与各电阻值成正比。电阻串联电路图例n个电阻串联可等效为一个电阻电阻的并联：两个或两个以上电阻连接在一起，各电阻承受同一电压，这种连接方式叫并联。电阻并联的特征：1、并联电路中各电阻两端的电压相等 U=U1+U2+U32、并联电路的总电流等于各电阻中的电流之和 I=I1+I2+I33、并联电路中的总电阻的倒数，等于各电阻中的倒数之和 1/R=1/R1+1/R2+1/R34、并联电路中，各支路分配的电流与各支路电阻值成反比 I1=IR/R1 I2=IR/R2电阻并联图例电阻的混
8、联电阻的混联：在一个电路中，既有电阻的串联，又有电阻的并联，这种联接称方式称为电阻的混联。五、电功率与电能焦耳定律是定量说明传导电流将电能转换为热能的定律。内容是:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。焦耳定律数学表达式:Q=I2Rt(适用于所有电路);对于纯电阻电路可推导出:Q=W=PT;Q=UIT;Q=(/R)T电场力做的功叫电功，.电场力做功使电荷定向移动产生电流。电流所做的功跟电压、电流和通电时间成正比。电流所做的功叫做电功，如果电压U的单位用伏特(V)，电流I的单位用安培(A)，时间t的单位用秒(S)。电功W的单位用焦耳(J)，那么，计算
9、电功的公式是:W=pt=UIt=uq(q为电荷)电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间的乘积在纯电阻电路(无电动机)中的公式(1)W=Q=Rt(Q为电热,一般在串联电路中使用)(2)W=Q=(/R)t (一般在并联电路中使用)电功率作为表示消耗电能快慢的物理量，一个用电器功率的大小数值上等于它在1秒内所消耗的电能。如果在t(SI单位为s)这么长的时间内消耗的电能W(SI单位为J)，那么这个用电器的电功率就是P=W/t(定义式)电功率等于导体两端电压与通过导体电流的乘积。(P=UI)对于纯电阻电路，计算电功率还可以用公式P=I2 R和P=U2 /R。每个用电器都
10、有一个正常工作的电压值叫额定电压，用电器在额定电压下正常工作的功率叫做额定功率，用电器在实际电压下工作的功率叫做实际功率。1瓦特(1W)=1焦/秒(1J/s)=1伏安(1VA)W-电能-焦耳(J)W= 1kwh=3.6106Jt-时间-秒(s) t=1小时(h)=3600秒(s)P-用电器的功率-瓦特(W)P=1kw=1000w电功率：单位时间内电流所作的功称为电功率。 P=UI=I2RP电功率 单位瓦特（简称瓦),用w表示,常用千瓦、兆瓦表示（w、Kw、Mw）电能（电功）：电流在一段时间t内，电路消耗的电功率P称为该电路的电能。 A=Pt=UIt=I2RtA（原为P）电能，单位焦耳，用J表示
11、，（电压1V、电流1A，1秒时间内所作的功是1焦耳，1J=1AV=1WS） 实际应用中，常用千瓦/小时（KW/h）为单位。 1度电=1KW/h六、电磁基本知识磁体人们把具有吸引铁、镍、钴等磁物质的性质称为磁性。磁体具有磁性的物体叫作磁体。磁极磁铁具有N极S极，同性磁极呼吸排斥，异性慈极互相吸引。磁场磁体周围存在的磁力作用的空间称为磁场，磁场是用磁力线进行形象描述，用磁力线的疏密程度描绘磁场的强弱,磁力线向外由N极出发，经外空间进入S极，内部由 S 至N，闭合不断，且不相交，两磁极同时存在不可分割。电流与磁场电流周围存在着磁场，产生磁场的根本原因是电流，磁场总是伴随着电流而存在，而电流则永远被磁
12、场所包围。通电导线（或线圈）周围磁场和（磁力线）的关系，常用右手螺旋定则来判断。 单导线通电时磁场的方向判断，用右手握紧导线，大拇指伸直，指向电流的方向，四指弯曲所指的方向就是磁场的方向。螺旋定则线圈通电时磁场的方向判断，大拇指伸直，其余四指沿着电流方向围绕线圈，四指弯曲所指的方向就是磁场的方向，大拇指所指就是磁场方向。七、单相交流电路交流电电压、电流、电动势等的大小和方向均按正弦波形状周期性变化的叫做交流电。交流电的物理量1、瞬时值交流电的每一瞬间的变化值用小写来表示：电动势e 、电压u、电流i。2、最大值交流电的最大值是瞬时值中最大者，用Em、Um、 Im表示。3、有效值交流电与直流电分别
13、通过相同的电阻时，在一周期内使其发热量相等，这个直流电流的值就叫做交流电的有效值，用 E 、U、I表示。4、周期交流电交换一次所 需要的时间用T表示。5、频率1秒钟之内交变的次数用f表示。 周期和频率互为倒数：f=1/T ， T=1/ f，Tf=1 我的交流电的频率f=50Hz T=1/50=0.02秒八、三相交流电路1、三相交流电路由三相交流电源和三相负载组成的电路叫三相交流电路。2、三相电动势的相序依次为U-V-W称为正序。 在发电厂及变电站中，对相序要求十分严格，必须保持一致，U相涂以黄色，V相涂以绿色，W相涂以红色。3、三相电动机的反转欲使电动机反转，以要将任意两根电源线对调即可。4、
14、电力系统中的发电机都是三相交流发电机它在经济上技术上具有明显优越性，故广泛使用。5、三相电源的星形（Y形）连接：将三个产生三相电源的一端作为公共端，再由另一端引出线与负载相连，称为星形接法或Y接法，有中线的叫三相四线制，没中线的叫三相三线制（图如）。相电压每相绕组两端的电压，叫相电压。线电压任意两根火线之间的电压叫线电压。 UL=1.73Upb相电流流过每相负载的电流叫相电流。线电流流过相线的电流叫线电流。 IL=Ipb6、三角形连接将三相发电机每一相的绕组的始端依次相接的连接方式（把三相负载分别接在三相电源每两根相线之间的接法）。 UL=Upb IL=1.73Ipb九、常用低压供配电系统 1
15、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：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：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：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
16、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。 2常用低压供配电系统 三相四线制 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。U1UVWV1NeUeVeWuVuWuVWuUVuU相线（线）相电压uU = eUuV = eVuW = Ew 三相四线制电源uWL3L2L1NuV 中性线（零线）线电压uUV = uU - uVuVW = uV - uWuWU = uW - uU2.三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
17、制。三相三线制就是无中线N。AN/ CB十、 安全用电（1）触电方式及其防护安全电压：36V和12V两种。一般情况下可采用36V的安全电压，在非常潮湿的场所或容易大面积触电的场所，如坑道内、锅炉内作业，应采用12V的安全电压。人体允许电流: 30mA 直接触电及其护直接触电又可分为单相触电（相电压）和两相触电（线电压）。两相触电非常危险，单相触电在电源中性点接地的情况下也是很危险的。其防护方法主要是对带电导体加绝缘、变电所的带电设备加隔离栅栏或防护罩等设施。间接触电及其护间接触电主要有跨步电压触电（以带电导体落地点为圆心，画出若干个同心圆，近似表示出落地点周围的电势分布。当人在这个区域之内，两
18、只脚站在落地点远近不同的位置上时，两脚之间就有电势差，这个电势差就称为跨步电压。落地带电导体电压越高，离落地点远近，跨步电压越高）和接触电压触电。虽然危险程度不如直接触电的情况，但也应尽量避免。防护的方法是将设备正常时不带电的外露可导电部分接地，并装设接地保护等。（2）接地与接零电气设备的保护接地和保护接零是为了防止人体接触绝缘损坏的电气设备所引起的触电事故而采取的有效措施。保护接地电气设备的金属外壳或构架与土壤之间作良好的电气连接称为接地。可分为工作接地和保护接地两种。工作接地是为了保证电器设备在正常及事故情况下可靠工作而进行的接地，如三相四线制电源中性点的接地。保护接地是为了防止电器设备正
19、常运行时，不带电的金属外壳或框架因漏电使人体接触时发生触电事故而进行的接地。适用于中性点不接地的低压电网。保护接零在中性点接地的电网中，由于单相对地电流较大，保护接地就不能完全避免人体触电的危险，而要采用保护接零。将电气设备的金属外壳或构架与电网的零线相连接的保护方式叫保护接零。十一、电工仪表的分类n 按测量方法可分为比较式和直读式两类。n 按被测量的种类可分为电流表、电压表、功率表、频率表、相位表等。n 按电流的种类可分为直流、交流和交直流两用仪表。n 按工作原理可分为磁电式、电磁式、电动式仪表等。n 按显示方法可分为指针式（模拟式）和数字式。指针式仪表用指针和刻度盘指示被测量的数值；数字式
20、仪表先将被测量的模拟量转化为数字量，然后用数字显示被测量的数值。n 按准确度可分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和5.0共7个等级1、常用电工仪表的符号和意义分类符号名称被测量的种类电流种类直流电表直流电流、电压交流电表交流电流、电压、功率交直流两用表直流电量或交流电量或3三相交流电表三相交流电流、电压、功率测量对象 安培表、毫安表、微安表电流 伏特表、千伏表电压 瓦特表、千瓦表功率千瓦时表电能量相位表相位差频率表频率 欧姆表、兆欧表电阻、绝缘电阻2、电阻的测量A万用表磁电式万用表（1）直流电流的测量。转换开关置于直流电流档，被测电流从+、两端接入，便构成直流电流测量电路。图中
21、RAl、RA2、RA3是分流器电阻，与表头构成闭合电路。通过改变转换开关的档位来改变分流器电阻，从而达到改变电流量程的目的。（2）直流电压的测量。转换开关置于直流电压档，被测电压接在+、两端，便构成直流电压的测量电路。图中RVl、RV2、RV3是倍压器电阻，与表头构成闭合电路。通过改变转换开关的档位来改变倍压器电阻，从而达到改变电压量程的目的。（3）交流电压的测量。转换开关置于交流电压档，被测交流电压接在+、两端，便构成交流电压测量电路。测量交流时必须加整流器，二极管D1和Dl组成半波整流电路，表盘刻度反映的是交流电压的有效值。RVl、RV2、RV3是倍压器电阻，电压量程的改变与测量直流电压时
22、相同。（4）电阻的测量。转换开关置于电阻档，被测电阻接在+、两端，便构成电阻测量电路。电阻自身不带电源，因此接入电池E。电阻的刻度与电流、电压的刻度方向相反，且标度尺的分度是不均匀的。500型万用表有两个“功能/量程”转换旋钮，每个旋钮上方有一个尖形标志。利用两个旋钮不同位置的组合，可以实现交、直流电流、电压、电阻及音频电平的测量。如测量直流电流，先转动左边的旋钮，使“A”档对准尖形标志，再将右边旋钮转至所需直流电流量程即可进行测量。使用前注意先调节调零旋钮，使指针准确指示在标尺的零位置。数字式万用表数字式万用表由功能变换器、转换开关和直流数字电压表3部分组成，其原理框图如图所示。直流数字电压
23、表是数字式万用表的核心部分，各种电量或参数的测量，都是首先经过相应的变换器，将其转化为直流数字电压表可以接受的直流电压，然后送入直流数字电压表，经模数转换器变换为数字量，再经计数器计数并以十进制数字将被测量显示出来。（1）输入端插孔：黑表笔总是插“COM”插孔，测量交直流电压、电阻、二极管及通断检测时，红表笔插“V/”插孔，测量200mA以下交直流电流时，红表笔插“mA”插孔，测量200mA以上交直流电流时，红表笔插“A”插孔（2）功能和量程选择开关：交、直流电压档的量程为200mV、2V、20V、200V、1000V，共5档。交、直流电流档的量程为200A、2mA、20mA、200mA、10A，共5档。电阻挡的量程为200、2k、20k、200k、2、20、，共7档，其中档用于判断电路的通、断。（3）插座：测量三极管的值，注意区别管型是NPN还是PNP。兆欧表兆欧表俗称摇表，是测量绝缘体电阻的专用仪表，主要由磁电式流比计与手摇直流发电机组成。兆欧表的接线端钮有3个，分别标有“G（屏）”、“L（线）”、“E（地）”。被测的电阻接在L和E之间，G端的作用是为了消除表壳表面L、E两端间的漏电和被测绝缘物表面漏电的影响。在进行一般测量时，把被测绝缘物接在L、E之间即可。但测量表面不干净或潮湿的对象时，为了准确地测出绝缘材料内部的绝缘电阻，就必须使用G端，图示为测量电缆绝缘电阻的接线图。