高壓電工培訓課件(1)

1、高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 裝置保運部 高壓電工安全培訓高壓電工安全培訓 甕福磷肥廠裝置保運部甕福磷肥廠裝置保運部 李英軍李英軍 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 contents 第一章第一章 安全生產管理安全生產管理第二章第二章 電工與電子基礎電工與電子基礎 第三章第三章 電電 工工 測測 量量第四章第四章 觸電危害與急救觸電危害與急救 第五章第五章 防觸電技術防觸電技術 第六章第六章 保護接地與保護接地與保護保護接零接零 第七章第七章 電氣

2、安全操作技術電氣安全操作技術 第八章第八章 電氣火災、雷電及靜電氣火災、雷電及靜 電安全電安全 第九章第九章 電力電容器電力電容器第十章第十章 電氣線路電氣線路 第十一章手持電動工具的安全第十一章手持電動工具的安全第十二章第十二章 變配電系統及安全變配電系統及安全 第十三章第十三章 電力變壓器電力變壓器第十四章第十四章 儀用互感器儀用互感器 第十五章第十五章 高壓配電裝置高壓配電裝置 第十六章第十六章 過電壓保護過電壓保護 第十七章第十七章 繼電保護與二次回路繼電保護與二次回路 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 第一

3、章 安全生產管理 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 第一節(jié)第一節(jié) 安全法律法規(guī)安全法律法規(guī) 一、中華人民共和國安全生產法 2002年6月29日第九屆全國人大常委會第28次會議通過： 堅持安全第一、預防為主、綜合治理的方針 新、改、擴建工程的安全設施“三同時”原則 二、生產經營單位安全培訓規(guī)定 1.非高危生產經營單位主要負責人和安全生產管理人員初次安 全培訓時間不少于32學時，每年再培訓時間不少于12學時；高 危單位人員安全資格培訓時間不得少于48學時，每年再培訓時 間不得少于16學時。 裝置保運部 高壓電工培訓講座

4、high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 2.非高危生產經營單位新上崗的從業(yè)人員，崗前培訓時間不得少 于24學時；高危生產經營單位新上崗的從業(yè)人員，崗前培訓時 間不得少于72學時，每年再培訓時間不得少于20學時。 3.生產經營單位新上崗的從業(yè)人員，上崗前必須經過廠（礦）、 車間（工段、區(qū)、隊）、班組三級安全培訓教育。 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 第二節(jié)第二節(jié) 一、電工作業(yè) 指對電氣設備進行運行、維護、安裝、檢修、改造、施工、調 試等作業(yè)（不含電力系統進網作業(yè)）。 1.高壓

5、電工作業(yè) 指對1千伏及以上的高壓電氣設備進行運行、維護、安裝、檢 修、改造、施工、調試、試驗及絕緣工器具進行試驗的作業(yè)。 2.低壓電工作業(yè) 指對1千伏以下的低壓電氣設備進行運行操作、維護、安裝、 檢修、改造、施工、調試和試驗的作業(yè)。 3.防爆電氣作業(yè) 指對各種防爆電氣設備進行安裝、檢修、維護的作業(yè)，適用于 除煤礦井下以外的防爆電氣作業(yè)。 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 二、電工從業(yè)人員的基本條件二、電工從業(yè)人員的基本條件 1.年滿18周歲，且不超過國家法定退休年齡； 2.經社區(qū)或縣級以上醫(yī)療機構體檢合格，并無妨礙從

6、事電工 特種作業(yè)的器質性心臟病、癲癇病、美尼爾氏癥、眩暈癥、 癔病、震顫麻痹癥、精神病、癡呆癥以及其它疾病和生理 缺陷； 3.具有初中及以上文化程度。 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 我國相關法律、法規(guī)及行業(yè)規(guī)范要求電工必須持證上崗。這 里的持證應包含“兩證”，即：安全生產監(jiān)督管理局核發(fā)的 特種作業(yè)操作證書、勞動和社會保障局核發(fā)的職業(yè)資格證。 維修電工執(zhí)業(yè)要求維修電工執(zhí)業(yè)要求 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 1 1特種作業(yè)操作證特種作業(yè)

7、操作證 （1）所有從事電工等特種作業(yè)的操作人員必須持證上崗， 違者將規(guī)追究法律責任。 （2）學員經指定衛(wèi)生醫(yī)療機構體檢合格后，方可參加電工 作業(yè)初訓。電工作業(yè)初訓的主要內容包括電工基礎知識、人體 觸電、觸電預防、觸電急救、高（低）壓變配電設備、電氣安 全管理（包括組織措施和技術措施）等六個方面。初訓后由省 、市安全生產監(jiān)督管理部門組織考核，合格才發(fā)證。電工作業(yè) 操作證每三年須復審。 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 2 2電工職業(yè)資格證電工職業(yè)資格證 國家職業(yè)資格證書制度要求按照國家制定的職業(yè)標準， 通過政府認定的考

8、核鑒定機構，對從業(yè)者的技能水平或 職業(yè)資格進行客觀、公正、科學規(guī)范的評價和鑒定，并 對合格者授予相應的國家職業(yè)資格證書。 維修電工國家職業(yè)資格證共分為5個級別 ，即：初級（ 五級）、中級（四級）、高級（三級）、技師（二級） 和高級技師（一級）。 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 第二章 電工與電子基礎 一、導體、絕緣體和半導體（超導體）知識 二、電阻、電容、電感相關知識及應用 三、電路分析方法 四、二極管、可控硅整流原理 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel:

9、 641606 第一節(jié) 導體、絕緣體和半導體、超導體知識 導體、半導體、絕緣體器件是構成各種電氣設備、電 工電子器件的基礎，在電力生產上，更是普遍存在， 作為一名電力生產人員，應熟悉掌握導體、半導體、 絕緣體的定義和性質以及應用。 一、導體 定義：具有良好導電性能的材料就稱為導體。大 家知道，金屬、石墨和電解液具有良好的導電性能， 他們都是導體。 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 二、絕緣體 定義：不導電的物質，稱為絕緣體。如包在電線外面 的橡膠、塑料。常用的絕緣體材料還有陶瓷、云母、膠木、 硅膠、絕緣紙和絕緣油（變

10、壓器油）等，空氣也是良好的絕 緣物質。 導體和絕緣體的區(qū)別決定于物體內部是否存在大量自由電子 ，導體和絕緣體的界限也不是絕對的，在一定條件下可以相 互轉化。 三、半導體 有一些物質，如硅、鍺、硒等，其原子的最外層電子既 不象金屬那樣容易掙脫原子核的束縛而成為自由電子，也不 象絕緣體那樣受到原子核的緊緊束縛，這類物質的導電性能 介于導體和絕緣體之間，并且隨著外界條件及摻入微量雜質 而顯著改變，這類物質稱為半導體。 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 1.半導體有以下獨特性能： 通過摻入雜質可明顯地改變半導體的 電導率。

11、溫度可明顯地改變半導體的電導率。即熱敏效應 光照不僅可改變半導體的電導率，還可以產生電動勢，這就 是半導體的光電效應。 與金屬和絕緣體相比，半導體材料的發(fā)現是最晚的，直到20 世紀30年代，當材料的提純技術改進以后，半導體的存在才 真正被學術界認可。半導體技術的發(fā)現應用，使電子技術取 得飛速發(fā)展， 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 2.本征半導體與雜質半導體、pn結 （1）本征半導體：天然的硅和鍺提純后形成單晶體就是一 個半導體，稱為本征半導體。 本征半導體中的載流子濃度很小，導電能力較弱， 且受溫度影響很大，不穩(wěn)定

12、，用途有限。 （2）雜質半導體、pn結：如果在本征半導體中摻入微量雜 質（摻雜），其導電性能將發(fā)生顯著變化，如在純硅中摻 入少許的砷或磷（最外層有五個電子），就形成n型半導 體；摻入少許的硼（最外層有三個電子），就形成p型半 導體。 p型和n型半導體并不能直接用來制造半導體器件。 通常是在半導體的局部分別摻入濃度較大的三價或五價雜 質，使其變?yōu)閜型或n型半導體，在p型和n型半導體的交界 面就會形成pn結，而pn結就是構成各種半導體器件的基礎 ，最簡單的一個pn結就是二極管。 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 l四、超

13、導體 定義：某些金屬在攝氏零下273度的絕對溫度下，電阻會 突然消失，這種金屬電阻完全消失的特殊現象，稱超導電 性，具有超導電性的金屬稱超導體。 超導現象是1911年荷蘭物理學家昂尼斯在研究導體的 電阻隨溫度變化的實驗中，首次發(fā)現水銀在4.2k的低溫時 ，電阻突然消失，即r=0；1933年，又發(fā)現處于超導狀態(tài) 的物質，外部磁場不能深入超導體內，有抗磁性，即b=0 ，以上是超導體的兩大特性。 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 第二節(jié) 電阻、電容、電感相關知識及應用 電阻、電容、電感是構成各種電路的基本元件。這 一部分主

14、要是了解一下它們性質、用途，以及實際 應用舉例。 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 一、電阻 1.定義：衡量物體導電性能的物理量稱為電阻。 在一定的溫度下，其電阻與長度成正比，與截面積成 反比。這就是導體的電阻定律。 2.電阻的常用單位：歐姆（）、k、m 1的含義：當導體兩端電壓為1v，通過的電流為1a，這 段導體的電阻為1。 換算：1 m103 k106 阻值標示：一般用色環(huán)法和數字法。 s l r. 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 3

15、.電阻的性質 電阻是一個耗能元件，即消耗電能變?yōu)闊崮堋?電阻是線性元件，它符合歐姆定律：=u/r。 電阻在電路中主要用于限流、分流、降壓、分壓。 主要參數：阻值及誤差、額定電壓、額定功率等。 電阻的串并聯及計算： 串聯：分壓作用rr1+ r2+ r3+ 并聯：分流作用 常用計算公式： 串聯各電阻的電壓與電阻成正比。也就是說，大電阻分到 高電壓，小電阻分到小電壓。 兩個電阻并聯時，總電流為兩分支電流之和。電流的分配 與電阻大小成反比。 3 1 2 1 1 11 rrrr r u rp. 2 p u r 2 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 t

16、el: 641606 4.電阻的測量：一般用萬用表、兆歐表、平衡電橋等 電阻測量一般不能帶電測量。在測量半導體（二極管、三 極管）、電容等有極性的器件時，因有正向、反向之分，所以 萬用表在電阻檔時：“黑”表筆為正極，“紅”表筆為負極。 兆歐表一般用于測量阻值較大的絕緣電阻。阻值較小電阻的精 確測量也有很多種方法，平衡電橋測量是較常用的一種（高試 常用），有直流電橋和交流電橋。 5.電阻的分類及應用： 按阻值特性：固定電阻、可調電阻 按制造材料：碳膜電阻、金屬膜電阻、線繞電阻、水泥 電阻、陶瓷電阻、半導體電阻等。 按安裝方式：插件電阻、貼片電阻。 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high volt

17、age electric 講師:李英軍 tel: 641606 5.特種電阻(敏感電阻)常識： 熱敏電阻：是一種對溫度極為敏感的電阻器，分為正溫度 系數（阻值隨溫度升高而增大）和負溫度系數（阻值隨溫 度升高而降低）電阻器。應用舉例： 如電視機消磁電路、電飯鍋電路 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 光敏電阻：阻值隨著光線的強弱而發(fā)生變化的電阻器，稱 為光敏電阻器。分為可見光光敏電阻、紅外光光敏電阻、 紫外光光敏電阻。選用時先確定電路的光譜特性。實際應 用如光控路燈，根據光線的強度自動控制路燈的開關。 壓敏電阻：是對電壓

18、變化很敏感的非線性電阻器，具有非 線性伏安特性并有抑制瞬態(tài)過電壓作用的固態(tài)電壓敏感元 件。當電阻器上的電壓在標稱值內時,電阻器上的阻值呈 無窮大狀態(tài),當電壓略高于標稱電壓時,其阻值很快下降, 使電阻器處于導通狀態(tài),當電壓減小到標稱電壓以下時,其 阻值又開始增加（可以自恢復）。實際應用如電話機過壓 保護、避雷器閥片等。 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 濕敏電阻：是對濕度變化非常敏感的電阻器,能在各種濕度 環(huán)境中使用，它是將濕度轉換成電信號的換能器件。主要用 作濕度傳感器，如嬰兒的尿濕報警器等。 熔斷器、分流器：也可以

19、看作是一種電阻器件，熔斷器是一 種阻值很小，功率較小的電阻，當通過的電流超過一定值時 ，其發(fā)熱熔斷起到保護作用；分流器實際上就是一個阻值很 小的電阻，串在回路中，當有直流電流通過時，產生壓降且 隨電流大小變化，供直流電流表顯示，或接到變送器（如勵 磁回路），實際上相當于取樣、測量的作用。 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 二、電容 1.電容器結構原理： 在電子電路中，電容器是必不可少的電子器件；在電 力生產中，電力電容器也是廣泛應用。簡單地說，電容器 就是一種儲存電荷的容器，他不消耗能量。電容器通常簡 稱為電容，用字

20、母“c”表示。其基本結構是由兩片靠得 較近的金屬片，中間隔以絕緣物質而組成，兩金屬片為電 容得極板，中間的絕緣物質為介質， 電容器的電容等于電容器的帶電荷 量，平板電容器的電容與極板面積成正 比，與極間距離成反比。 u q c 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 一般規(guī)定把電容器外加1v直流電壓時所儲存的 電荷量稱為該電容器的電容量。電容的基本單位為 法拉（f），還有微法（f）、納法（nf）、皮法 （pf），因法拉單位較大，實際不常用，實際常用 的是微法、皮法。其換算關系： 1法拉（f）= 微法（f） 1微法（f）=

21、納法（nf）= 皮法（pf） 2.電容器的基本性質、作用： 基本性質：簡單地說就是隔直流通交流，即對直 流呈現電阻無窮大，相當于開路；對交流呈現的 電阻力受交流電頻率影響，即相同一電容器對不 同頻率的交流電呈 現不同的容抗: 6 10 3 10 6 10 fcc xc 2 11 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 電容器在電路中主要作用有：整流電路平滑濾波、電 源電路的退耦濾波、交流信號旁路、交流信號耦合（隔直） 、與電阻電感構成振蕩、諧振回路、延時電路等等。電子電 路中需要用到各種各樣的電容器，它們在電路中分別起著不

22、 同的作用。電力電容器的主要應用有：無功補償、電容式電 壓互感器、阻波器、載波耦合電容器、油開關觸頭保護電容 器等等。 小容量的電容，通常在高頻電路中使用；大容量的電 容往往是作濾波和存儲電荷用。電解電容為有極性電容，分 正、負極，一般電源電路的低頻濾波均采用電解電容，其正 向漏電流較小，而反向漏電流較大，所以在電路中要注意極 性不能接反，否則會因漏電流大引起爆炸損壞 。 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 電容的充放電：把電容器的兩個電極分別接在電源的 正、負極上，過一會兒把電源斷開，兩個引腳間仍然會有殘 留電壓，這

23、是因為電容器儲存了電荷，電容器極板間建立起 電壓，積蓄起電能，這個過程稱為電容器的充電。而電容器 儲存的電荷向電路釋放的過程，稱為電容器的放電。 電容器的充電和放電就形成電容電流，電 容電流與電容和端電壓的變化率成正比。 只有加在電容兩端的電壓發(fā)生變化時，電 容才有電流通過。 電容器儲藏的電場能量與端電壓的平方成 正比： dt du ci 2 2 1 cuw 充電過程分析： 開關合閘瞬間，過渡過程， 呈指數規(guī)律。 r + c uc + us ics uc ic t o uc，ic us r u s )1 ( c rc t s euu rc t sc e r u dt du ci c 放電過程分

24、析：其中 稱為電路充放電時間 常數，它是反映充放電快慢的一個參數。 以上是電容在直流電路瞬態(tài)過渡充放電過程的簡單分 析，從波形圖可以看出，其充電電流超前電壓。 r + c uc + u s ic s1 2 u c ic t o u c ， ic u o r u o rc t euu oc rc t c e r u dt du ci o c rc 正弦交流電路中，電壓電流的波形、相量關系： 由其波形和相量圖 可以看出： 即電流超前電壓90， 這就是我們通常所說 的容性負載電流超前 電壓90的原因。 電容的串并聯性質： 并聯：總電容為各電容之和。 串聯：總電容的倒數為各電容倒數之和。 電容器串聯時

25、，各電容電壓與電容量成反比,每個電容分配 到的電壓計算式在形式上與并聯電阻的分流計算公式相似。 /2 o t i u、i u u x j c 1 21 ccc 21 111 ccc 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 3.電容的參數：主要有標稱容量、額定電壓、絕緣電阻 （漏電阻）、溫度范圍等 4.電容器的測量、極性判別：對于通常的電容器，一般用萬 用表電阻檔測量。 每次測試前，需將電容器放電（兩極短接一下放電），然 后將紅、黑表筆分別接電容器的兩極，由表針的偏擺來判 斷電容器質量。好的電容器，表針迅速向右擺起（擺的角

26、度與容量大小有關），然后慢慢向左退回原位（靠近， 所指示的阻值就是漏電阻）。 如果表針擺起后不再回轉，說明電容器已擊穿。如果表針 擺起后逐漸退回到某一位置停住，則說明電容器已漏電。 如果表針擺不起來，說明電容器電解質已干涸失去容量。 對于極性電容（電解電容），一般反向漏電比正向大，其 測出的正向漏電阻大于反向漏電組。（可依此判別極性） 其實，萬用表測量的過程就是反映電容充放電的過程。 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 5.電容器應用舉例： 分布電容、雜散電容影響 ; 旁路、消干擾; 儲能作用; 耦合電容、阻波器; 無

27、功補償電容器; 少油斷路器斷口均壓電容; 容式電壓互感器; 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 三、電感 1.1.電感的結構原理：用導線繞制成線圈就構成一個電感器，電感的結構原理：用導線繞制成線圈就構成一個電感器， 它是一種能夠儲存磁場能量的元件。它是一種能夠儲存磁場能量的元件。 電感的單位是亨利（

28、電感的單位是亨利（h h），常用單位為毫亨（），常用單位為毫亨（mhmh）、微亨）、微亨 （hh）和納亨（）和納亨（nhnh），其換算關系為：），其換算關系為： 電感量的大小表示產生感應電動勢的能力。電感量的大小表示產生感應電動勢的能力。 2.電感的性質、作用： 形象說法：電感器就是“通直流， 阻交流”。也就是說，只有電感上的電流變化時，電感兩 端才有電壓，而且其電動勢的方向是阻止電流變化的方向 ，大小與電感量和電流變化率成正比。在直流電路中，電 感上即使有電流通過，但，相當于短路。其電壓與 電流的關系： nhhmhh 963 1010101 dt di lu 裝置保運部 高壓電工培訓講座 h

29、igh voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 同一電感對不同頻率的交流電呈現不同的阻抗， 即感抗：xll2fl。電感l(wèi)越大，電源頻率 f越高，感抗就越大。對直流，f0，相當于短路 。 電感線圈是一個儲能元件，它以磁的形式儲存電 能，儲存的電能大小可用下式表示： 可見，線圈電感量越大，流過電 流越大，儲存的電能也就越多。 其儲能和釋放過程：當電流的絕對值增加時， 電感元件吸收能量并全部轉換成磁場能量；當電 流的絕對值減小時，電感元件釋放磁場能量。 可見，電感元件與電容元件一樣，并不是把吸 收的能量消耗掉，而是以磁場或電場的形式儲存 ，用以交換，釋放與吸收的能量一

30、樣。 2 2 1 liw l 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 對于正弦交流電路，其電壓、電流波形圖和相量圖如下： 由以上波形圖和相量圖可以看出，電感在正弦交流電 路中電流滯后電壓90，即: 我們通常所說的，感性負載電 流滯后電壓90就是這個道理。 /2 o t i u、i u ijxu l 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 3.電感的參數、測量： 測量：用電感測量儀測量其電感量；用萬用表測量其通斷， 理想的電感電阻很小，近乎為零。若測量電

31、阻為，則說明 電感器已經開路損壞。 參數：主要有電感量、額定電流等。 4.電感的應用舉例： 電抗器：實質上是一個無導磁材料的空心線圈。在電力 系統中起增大短路阻抗，限制短路電流作用。常串于出線 斷路器處，起到維持母線電壓水平的作用，使母線電壓波 動較小，保證非故障線路上的用戶電氣設備運行的穩(wěn)定性 消弧線圈：在中性點不接地系統發(fā)生單相接地時，減少 通過接地點的電容電流，有效防止鐵磁諧振過電壓的產生 消弧線圈補償方式有三種：全補償、欠補償、過補償 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 第三節(jié)第三節(jié) 電路分析方法電路分析方法

32、一、電路的基本概念： 為了某種需要、功能而由電源、導線、開關和負載等元件 按一定方式組合起來的電流的通路稱為電路。 電路的主要功能：一是進行能量的轉換、傳輸和分配；二是 實現信號的傳遞、存儲和處理。 電路分析的主要任務就在于解得電路物理量，其中最基本的 電路物理量就是電流、電壓和功率。 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 二、電路的基本物理量： 1.電流：導體中電荷的定向移動形成電流。定義為單位時 間內通過導體截面的電荷量，即 2.電壓、電位和電動勢： 電位：電路中某點的電位定義為單位正電荷由該點移至參 考點電場力所做

33、的功。要有一個參考零電位點 。 電壓：電路中a、b點兩點間的電壓定義為單位正電荷由 a點移至b點電場力所做的功?；蛘哒f，兩點之間的電位差 即為電壓： 電壓的實際方向規(guī)定由電位高處指向電位低處。 電源電動勢：是衡量外力即非靜電力做功能力的物理量。 外力克服電場力把單位正電荷從電源的負極搬運到正極所 做的功，稱為電源的電動勢。 電動勢的實際方向與電壓實際方向相反，規(guī)定為由電 源負極指向正極。 dt dq i baab uuu 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 3.電功率和電能：電場力在單位時間內所做的功稱為電功率 ，簡稱

34、功率。它表示電能轉化為其他形式的能量，被電路吸 收（消耗）的速率。單位為：瓦（w），常用的有kw（千瓦 ）、mw（兆瓦）、mw（毫瓦）。 在一定時間內，電路（負載）吸收（消耗）的 電功率（電量）稱為電能，即電量（電度）。 電能的單位是焦（耳）（j），它 等于功率1w的用電設備在1s內消耗的電能，量值較小。在 實用上采用kwh(千瓦小時)作為電能的單位，它等于功率 1kw的用電設備在1h（3600s）內消耗的電能，簡稱為1度 電。換算關系： （直流時）或uipui dt dw p )( 0 ttpw mjjswkwh6 . 3106 . 33600101 63 裝置保運部 高壓電工培訓講座 hi

35、gh voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 二、電路的基本物理量： 電路的分析計算有兩大基本定律：一是歐姆定律；一 是基爾霍夫定律。歐姆定律反映的是電路中元件上的電流和 電壓的約束關系，而基爾霍夫定律反映的是電路中各支路電 流之間的約束關系或各回路電壓之間的約束的關系。 1.歐姆定律： 歐姆定律只適用于純線性電阻電路。歐姆定律有 兩種：即部分電路歐姆定律（也稱作外電路歐姆定律）和 全電路歐姆定律。 外電路歐姆定律：表述為在同一電路中,流過電阻 的電流跟其兩端的電壓成正比,跟導體的電阻成反比。 串聯電阻分壓公式： 并聯電阻分流公式： i u rriu r u i

36、; 2 1 2 1 r r u u 1 2 2 1 r r i i 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 在實際電路中，由于內阻的存在要消耗一定的功率，產生一 定的電壓降（ir）。因此，外電路端電壓u=-ir。當外電路開路 時，i0，u=；當外電路有負載時，端電壓隨著負載（i）的增 大而降低 全電路歐姆定律：全電路是指 電源以外的電路（外電路）和 電源（內電路）之總和。電源 產生電動勢，它有內電阻。 流過電路的電流，與電源的 電動勢成正比，與外電路的 電阻與內電路的電阻之和成 反比。這就是全電路歐姆定律。 irir rr

37、 i 或 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 2.基爾霍夫定律： 基爾霍夫定律包括電流定律和電壓定律。不論元 件是線性的還是非線性的，電流、電壓是直流的還 是交流的，基爾霍夫定律總成立。 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 基爾霍夫電流定律：基爾霍夫電流定律：對電路中任一結點，在任一時刻，流出 結點的電流之和一定等于流入結點電流之和，即流出或流入該結 點的所有支路電流的代數和為零。 kcl也可以推廣到電路中任 一假設的封閉面，即在任一時刻， 通

38、過該封閉面的所有支路電流的 代數和等于零。 43152 iiiii0 i 0 321 iii 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 基爾霍夫電壓定律：基爾霍夫電壓定律：對任一電路中的任一回路，在任一時刻， 沿著該回路的的所有支路電壓的代數和恒等于零,簡稱為kcl。 kcl確定了連接 在同一回路中各支路 電壓之間的關系。體 現的是電荷在電場中 從一點移到另一點時， 它所具有能量的改變 量只與這兩點的位置 有關，而與移動路徑 無關的性質。 在分析電路列回路kcl方程時，應先規(guī)定回路繞行方向，各 支路電壓參考方向與回路繞行方向

39、一致時（從“+”極性向“- ”極性）取正號，反之取負號。 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 第四節(jié) 二極管、可控硅整流原理 電力電子器件是電力電子變流技術的核心，通 常包括非可控器件（如整流二極管）和可控器件（如 晶閘管，也叫可控硅）兩大類。電力電子變流技術和 控制技術的發(fā)展，使變流技術主要能實現以下幾個功 能：整流器、逆變器、暫波器、交流調壓器、周波變 流器等，以上的幾個功能都可以通過晶閘管來實現。 下面，我們主要介紹整流電路原理。 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李

40、英軍 tel: 641606 一、二極管及其整流原理 1.二極管結構原理：一個pn結加上相應的電極引線并用管殼封裝起來 ，就構成了半導體二極管，簡稱二極管。 二極管按其結構不同可分為點接觸型和面接觸型。點接觸型二極 管pn結面積很小，因而結電容小，通流能力小，主要應用于小電流的 整流和高頻時的檢波、混頻及脈沖數字電路中的開關元件等；面接觸 型二極管pn結面積大，因而能通過較大的電流，但其結電容也小，只 適用于較低頻率下的整流電路中，一般的電源整流電路均采用面接觸 型。 2.二極管的伏安特性 二極管由pn結組成， 因此，具有pn結的單向 導電特性，它屬于非線 性電阻元件。 正向特性（右半部分）：

41、 當正向電壓大于死區(qū)電 壓后，正向電流隨著正向 電壓增大迅速上升。 反向特性 （左半部分）： 當二極管外加反向電壓時，pn結處于截止狀態(tài)，反向電流 很??；如果所加反向電壓繼續(xù)增大，大于擊穿電壓時，反向 電流急劇增加，而電壓幾乎保持不變（穩(wěn)壓二極管就是利用 這一反向擊穿區(qū)特性工作的，控制反向電流數值，使其不致 過熱而燒壞）。 普通二極管被擊穿后，由于反向電流很大，一般都會造 成“熱擊穿”，使二極管永久性損壞，不再具有單向導電性 。 -60 -40 -20 0.4 0.8 u /v 40 30 20 10 i /ma 0 正向特性 反向特性 死區(qū) 電壓 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high vo

42、ltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 二極管的測量一般用萬用表的電阻檔（r1k）測量， 其正向電阻（黑表筆接陽極，紅表筆接陰極）較?。◣装?1k左右），反向電阻很大（一般為接近），而根據正反 向測量結果，也可以判斷出其極性。 二極管在電工電子電路中應用很廣，常用于整流、穩(wěn)壓、檢 波、限幅、元件保護以及在數字電路中用作開關元件等等。 如整流二極管、發(fā)光二極管、穩(wěn)壓二極管、光電二極管（可 以與光敏三極管做成 光耦器件，用于信號 的電路隔離傳輸，如 微機保護等輸入輸出 口常采用光耦傳輸， 起電路隔離，避免因 某一輸入輸出口問題 影響整個系統）等。 裝置保運部 高壓電工培

43、訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 3.二極管整流原理 二極管整流電路實際就是利用其單向導電特性，有半波 整流、全波整流和橋式整流三種形式，常用橋式整流。 半波整流： 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 當輸入電壓處于交流電壓正半周時，二極管導通，輸出電壓 vovi(忽略管壓降) ；當輸入電壓處于交流電壓的負半周時， 二極管截止，輸出電壓vo0。 半波整流電路的交流利用率只有50，且輸出電壓脈動很大 ，對于使用直流電源的電動機等功率型的電氣設備，半波整流 輸出的脈動

44、電壓就足夠了。對于電子電路，這種電壓則不能直 接作為半導體器件的電源，還必須經過平滑（濾波）處理。 電壓正半周時， 交流電源在通 過二極管向負 載提供電源的 同時對電容充 電，在交流電 壓負半周時， 電容通過負載 電阻放電。 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 全波整流： 當輸入電壓處于交流電壓正半周時，d1導通，vovi（忽 略管壓降）；當輸入電壓處于負半周時，d2導通，vovi。其 輸出波形是一個方向不變的脈動電壓，但脈動頻率是半波整流 的一倍。 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electr

45、ic 講師:李英軍 tel: 641606 同樣，全波整流輸出的直流脈動電壓不能滿足電子電路對直 流電源的要求，必須經過平滑（濾波）處理。也是在全波整流的 輸出端接一個電容。電容在脈動電壓的兩個峰值之間向負載放電 ，使輸出電壓得到相應的平滑。 全波整流電路的交流利用率為100，正負半周均利用，其輸 出電壓脈動較 半波整流小， 比較平滑。全 波整流電路必 須采用具有中 心抽頭的變壓 器，而且每個 線圈只有一半 時間通過電流， 所以變壓器的 利用率不高。 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 橋式整流： 當輸入電壓處于交流電

46、壓正半周時，二極管d1、負載電阻 rl、d3構成一個回路（圖中虛線所示），輸出電壓vovi（ 忽略管壓降）；當輸入電壓處于交流電壓負半周時，二極管 d2、負載電阻rl、d4構成一個回路，輸出電壓vovi。 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 可見，橋式整流電路的輸出波形脈動情況、脈動 頻率。交流利用率與全波整流一樣。不同的是橋式整 流電路無需采用具有中心抽頭的變壓器，整流二極管 承受的反向電壓也不高。 二、可控硅及其整流原理 二極管整流電路通常稱為不可控整流電路 ，當輸入的交流電壓不變時，其輸出的直流電壓也 是固定的，

47、不能任意控制和改變。在實際工作中， 有時希望整流器的輸出直流電壓能夠根據需要進行 調節(jié)，在這種情況下，需要采用可控整流電路，而 晶閘管正是可以實現這一要求的可控整流元件。 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 1.晶閘管結構原理 內部由四層半導體（pnpn）構成，形成三個pn結（j1、 j2、j3），最下層的p1引出為陽極（a），最上層的n2引出 為陰極（k），中間的p2引出為控制極（g）。 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 工作原理：如果只在

48、晶閘管的陽極和陰極之間加正向電壓 而控制極不加電壓，則pn結j2為反向偏置，晶閘管不導通， 稱為阻斷；如果a、k之間加反向電壓而控制極不加電壓，j1 、j3反偏，晶閘管還是阻斷。也就是說，在g極沒有加控制 電壓情況下，晶閘管始終處于阻斷狀態(tài)。 當在陽極和陰極之間加正向電壓的同時，在控制極與陰 極之間也加一個正向電壓，則晶閘管將由阻斷變?yōu)閷?，?且其壓降很?。?v左右），相當于開關處于閉合狀態(tài)。晶閘 管導通后，可以通過幾十甚至上千安的電流，只要a、k之間 一直加有正向電壓，它就一直維持導通狀態(tài)，控制極一般就 不再起控制作用。所以，控制極也叫觸發(fā)極，加在其上的電 壓一般為觸發(fā)脈沖電壓。 晶閘管的

49、導通原理可以由其等效電路來分析：根據晶閘 管的結構，可以把它看成由一個npn型三極管和一個pnp型三 極管組合而成。 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 晶閘管導通后，控制極就失去控制作用。那么，如何使晶 閘管由導通變?yōu)樽钄酄顟B(tài)呢？只能通過降低電源電壓，或 增大負載電阻，或改變電源電壓極性（加反向電壓）等方 法，使陽極電流ia減少，到某一特定數值以下（即小于維 持電流），才能使晶閘管重新阻斷。 若不加控制極正

50、向電壓，而提高陽極電壓，則當達到某一 限度時，由于正向漏電流的增大，也會導致晶閘管導通。 當a、k加反向電壓時，兩個三極管集電極電壓極性接反， 都不能放大，只有較小的反向漏電流，晶閘管處于阻斷狀 態(tài)。 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 2.晶閘管的主要參數 （1）電壓定額： 斷態(tài)重復峰值電壓( )： 反向重復峰值電壓（ ）： 通態(tài)(峰值)電壓（ ）： （2）電流定額： 通態(tài)平均電流 ： 維持電流 ： 擎住電流 ： （3）門極定額：門極觸發(fā)電流 、門極觸發(fā)電壓 （4）額定結溫 ：器件在正常工作時所允許的最高結溫， 在此

51、溫度下，晶閘管有關的額定值和特性都能得到保證。 drm u rrm u tm u )(avt i h i l i gt igt u jw t 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 3.單相可控整流電路 （1）單相半波可控整流電路： 電阻性負載的情況： 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 其整流輸出電壓是極性不變的脈動直流電壓， 它的波形只在電源電壓的正半周內出現。 vt承受的電壓,在導通時忽略管壓降為零，其余 不導通時承受全部電源電壓。 從vt開

52、始承受正向電壓起到加上觸發(fā)脈沖這一電 角度稱為控制角，vt導通的電角度稱為導通角 ，-，輸出平均電壓： 它是的函數，也就是說改變就可以控制改變 。愈小， 愈大。當0時，晶閘管全導通， 相當于二極管整流，輸出最大；當時， 0。 d u 2 cos1 45. 0 2 uu d d u d u 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 電感性負載的情況： 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 當在電源電壓正半周的t1時刻觸發(fā)晶閘管，在負載側就立即出現 直流電

53、壓，感性負載通過電流 ，當 在增加的過程中，l的自感 電動勢極性為上正下負，它力圖阻止 電流增加；當 過零變負時 ，電流處于逐步減小的過程中，在l兩端產生一個上負下正的電動勢 ，力圖阻止電流減小，此時感應電動勢比值大，使晶閘管仍然承受 正向電壓，繼續(xù)維持導通（此時可以理解為l釋放出先前儲藏的能量 ，使晶閘管保持導通維持負載電流）。這個過程一直維持到l中的電 流降為零，即l中的磁場能量釋放完畢，晶閘管關斷(即t2時刻)，并 且立即承受電源負半周的反向電壓?？梢?，由于電感的存在，延遲 了晶閘管的關斷時刻，使輸出波形上出現負值，導致輸出直流電壓 的平均值下降。 d i d i 2 u 2 u 裝置保

54、運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 根據 ，當r為一定值時，l越大，感應電動勢就大 ，進入負半周后維持晶閘管導通的時間就越長，輸出電壓波 形負值部分越大，輸出電壓越低。當lr時，輸出波形中 正負波形面積接近， ，輸出電流平均值就很小。 l為解決大電感負載時的上述矛盾，可在整流電路的負載兩 端并聯一個整流二極管，稱為續(xù)流二極管vd。 當電源電壓過零變負后，電感l(wèi)的感應電動勢可經續(xù)流 二極管使負載電流繼續(xù)流通，也就是說電感儲藏的能量通 過續(xù)流二極管與負載形成回路釋放。此時，輸出不再出現 負電壓，在續(xù)流期間，晶閘管承受電源反向電壓

55、而關斷。 從波形可以看出，加了續(xù)流二極管后，輸出電壓的波 形與電阻性負載時一樣，但輸出電流波形就大不相同，流 過負載的電流不但連續(xù)而且基本上維持不變，電感愈大， 電流波形愈接近一條水平線，此電流由晶閘管vt和二極管 vd分擔，晶閘管導通期，從晶閘管流過，晶閘管關斷期， 從續(xù)流二極管流過。 dt di le 0 d u 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 （1）單相橋式全控整流電路：把單相橋式整流電路中的四個

56、二極管換成晶閘管，就組成了單相橋式全控整流電路。 電阻性負載的情況：vt1和vt4組成一對橋臂，vt2和vt3組成 另一對橋臂。當電源正半周，在t1時刻給vt1和vt4以觸發(fā)脈 沖，vt1和vt4導通，負載流過電流；而此時vt2和vt3均承受 反向電壓而截止；當電源電壓過零時，vt1和vt4也隨之關斷 。當電源變?yōu)樨摪胫軙r，vt2和vt3承受電源正向電壓，在控 制角為處觸發(fā)晶閘管vt2和vt3，則vt2、vt3導通，負載流 過電流；此時vt1和vt4承受反向電壓；當電壓再次過零時， vt2和vt3隨之關斷；以后又是vt1和vt4導通，如此循環(huán)下去 ?？梢钥闯?，兩組觸發(fā)脈沖在相位上應相差180。

57、 橋式可控整流屬于全波整流，負載在電源正負半周均有電流 流過，一個周期內整流輸出電壓脈動兩次，輸出電壓的平均 值為： 2 cos1 9.0 2 uu d 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 它的輸出電壓是半波整流的兩倍。當0時，相當于二極 管橋式整流，輸出電壓最大，當180時，輸出電壓為零 ，故可控移相范圍為180。 由于晶閘管vt1、vt4和vt2、vt3在電路中是輪流導通的， 所以流過每個晶閘管的平均電流

58、只有負載上平均電流的一半。 電感性負載的情況：當電源為正半周，在t1時刻（即控制 角為）給晶閘管vt1和vt4加上觸發(fā)脈沖，兩管導通，ud u2。由于電感中的電流不能突變，起平波作用，所以通 過負載的電流接近于直線。當電源電壓過零變負時，因電 感上產生上負下正的電動勢使vt1和vt4仍承受正向電壓而 繼續(xù)導通，波形中出現負值部分。此時vt2和vt3雖承受電 源負半周的正向電壓，由于未加觸發(fā)脈沖而不能導通。當 在t+時刻，vt2、vt3加上觸發(fā)脈沖導通，vt1和 vt4立即承受反向電壓而關斷，負載電流由vt1、vt4轉移到 vt2、vt3上，這個過程叫換相。到第二個周期又重復上述 過程，循環(huán)下去

59、。 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 由波形可知，當0時， 最大； 90時， （正負半周面積相等）,其移相范圍為 90。晶閘管承受的最大正反向電壓都是 。當負載 回路的電感量不夠大時，電感儲藏的能量不足以維持電流導 通到（+）時，負載的電流將不連續(xù)。 單相橋式全控整流電路特點：與半波可控整流比較，一個周 期內整流電壓脈動二次，脈動程度比半波??；變壓器二次繞 組中，兩個半周期的電流方向相反且波形對稱，因此不存

60、在 直流磁化問題；變壓器繞組的利用率也比半波提高了一倍。 2 9 .0uu d 0 d u 2 2u 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 第三章 電 工 測 量 一、電工常用攜帶式儀表的應用 電工常用攜帶式儀表主要有萬用表、鉗形電流表及兆 歐表。 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 裝置保運部 高壓電工培訓講座 high voltage electric 講師:李英軍 tel: 641606 二、直流電阻的測量 電壓、電流表法 萬用表法和歐姆表