電工基礎(chǔ)知識【知識教程】

1、電工基礎(chǔ)知識【知識教程】 第一節(jié) 基 本 知 識 第二節(jié) 常用低壓電器 第三節(jié) 常用電工儀表及測量第一節(jié) 基本知識一、電路1.定義電流流過的途徑2.組成電路由三部分組成:(1)電源:能將其它形式的能量轉(zhuǎn)換成電能的設(shè)備 (2)負(fù)載:所有電器(3)中間部分:控制及連接部分(如導(dǎo)線,開關(guān)等)3. 基本作用:(1)實現(xiàn)電能的傳輸與轉(zhuǎn)換(2)傳遞和處理信號4、電路的工作狀態(tài)電路有三種工作狀態(tài)如下 圖所示:(a)電源與負(fù)載構(gòu)成閉合回路,電源處于有載工作狀態(tài),電路中有電流流過。(b)當(dāng)a、b兩點(diǎn)間用導(dǎo)線相連時,稱電阻R1被短路。a、 b間導(dǎo)線稱為短路線,短路線中的電流叫短路電流。注:短路可分為有用短路和故障

2、短路,故障短路往往會造成電路中電流過大,使電路無法正常工作,嚴(yán)重的會產(chǎn)生事故。(c)開關(guān)S斷開或電路中某處斷開,切斷的電路中沒有電流流過,此時的電路稱為開路。開路又叫斷路,斷開的兩點(diǎn)間的電壓稱為開路電壓。注:開路也分為正常開路和故障開路。如不需要電路工作時,把電源開關(guān)打開為正常開路;而燈絲燒斷,導(dǎo)線斷裂產(chǎn)生的開路為故障開路,它使電路不能正常工作。二、電路的基本物理量1、電流(1)、定義:電荷的定向運(yùn)動(2)、電流是一個矢量既有大小又有方向方向:正電荷運(yùn)動的方向大小:用電流強(qiáng)度來表示,電流強(qiáng)度是指單位時間 內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量。電流強(qiáng)度習(xí)慣 上又常被簡稱為電流。(3)、根據(jù)電流的大小和方向隨

3、時間變化情況,電流基本分類:3.1.恒定電流大小和方向都不隨時間變化的電流,簡稱直流。 簡寫作“DC”,用“I”表示。3.2.交變電流在一個周期內(nèi),電流平均值為零的周期性變動電流稱為交變電流,簡稱交流,簡寫作“AC”。(4).電流的計算公式:直流的計算公式:交流的計算公式:(5).電流的單位:安培(A)(國際單位制)1安培表示1秒內(nèi)通過截面的電荷量為1庫侖。常用單位還有千安kA,毫安mA,微安A2、電壓電壓的形成: 物體帶電后具有一定的電位,在電路中任意兩點(diǎn)之間的電位差,稱為該兩點(diǎn)的電壓.電壓的方向: 一是高電位指向低電位; 二是電位隨參考點(diǎn)不同而改變.電壓的單位是 “伏特”,用字母 “V”表

4、示.常用單位有: 千伏(KV) 、伏(V)、毫伏(mV) 、微伏(uV)1KV = 103V 1V = 103 mV 1mV = 103 uV3、電位電位的定義:在電路中任選一點(diǎn)為參考點(diǎn),則某點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓就叫做這一點(diǎn)(相對與參考點(diǎn))的電位。電位的表示:參考點(diǎn)在電路圖中用符號“”表示。 (在工程技術(shù)中則選擇大地、機(jī)殼等作為參考點(diǎn))電位與電壓的關(guān)系兩點(diǎn)間的電壓就是該兩點(diǎn)電位之差,電壓的實際方向是由高電位點(diǎn)指向低電位點(diǎn),有時也將電壓稱為電壓降。4、電動勢(1)電動勢的定義: 一個電源能夠使電流持續(xù)不斷沿電路流動,就是因為它能使電路兩端維持一定的電位差.這種電路兩端產(chǎn)生和維持電位差的能力就叫電源電

5、動勢.(2)電動勢的單位是 “伏”,用字母 “E”表示.計算公式為 E=A/ Q (該公式表明電源將其它形式的能轉(zhuǎn)化成電能的能力)其中A為外力所作的功,Q為電荷量,E為電動勢.(3)電源內(nèi)電動勢的方向: 由低電位移向高電位。5、電阻(1).電阻的定義: 自由電子在物體中移動受到其它電子的阻礙,對于這種導(dǎo)電所表現(xiàn)的能力就叫電阻.(2).電阻的單位是 “歐姆”,用字母 “R”表示.(3).電阻的計算方式為:其中l(wèi)為導(dǎo)體長度,s為截面積, 為材料電阻率,例如:銅=0.017,鋁=0.028三、歐姆定律1. 歐姆定律是表示電壓、電流、電阻三者關(guān)系的基本定律.2.部分電路歐姆定律: 電路中通過電阻的電流

6、,與電阻兩端所加的電壓成正比,與電阻成反比,稱為部分歐姆定律.計算公式為 : U = IR四、有功功率，無功功率，視在功率，功率因數(shù)1. 有功功率（P）：電路從電源吸收的凈功率, P=UIcos 三相對稱交流電路中的有功功率用P =3UIcos2、 無功功率（Q）：交流電網(wǎng)中，由于有阻抗和電抗 （感抗和容抗）的同時存在，電感和電容所儲的電能 仍能回輸?shù)诫娋W(wǎng)，這部分功率在電源與電抗之間進(jìn) 行交換，交換而不消耗，稱為無功功率。Q=UIsin 三相對稱交流電路中的有功功率用P =3UIsin3.視在功率（S）：在交流電網(wǎng)中，如負(fù)載是純電阻，電壓和電流是同相位，那么電壓和電流的乘積就是有功功率，但在有

7、電感或電容的電路中，電壓和電流有著相位差，所以電壓和電流的乘積并不是負(fù)載電路實際吸收的電功率，而是表面上的數(shù)值，叫做 視在功率。S=UIP2+Q2 三相對稱交流電路中的視在功率S=3 UI。4、功率因數(shù)（COS）：有功功率與視在功率的比值就是功率因 cos=P/S 五、 三相電源和三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)方法 電源的星形聯(lián)結(jié) 圖8.4 是三相電源的Y形聯(lián)結(jié)方式。三相電源的星形聯(lián)結(jié) 下面介紹幾個電路名詞：中點(diǎn)：聯(lián)結(jié)三相繞組末端的節(jié)點(diǎn)N稱為中點(diǎn)。中線：從中點(diǎn)引出的輸電線稱為中線，又稱地線或零線。端線：從始端引出的輸電線稱為端線，俗稱火線。線電壓：端線之間的電壓，參考方向習(xí)慣上規(guī)定為由先行相到后續(xù)相，且習(xí)慣上

8、用下標(biāo)字母的次序表示，分別記為uAB，uBC，uCA其有效值用Ul表示。相電壓：端線與中線之間的電壓，也常用下標(biāo)字母次序表示其參考方向，分別記為uAN，uBN、uCN，簡記為uA、uB，uC，其有效值用UP表示。有中線的三相交流電路稱為三相四線制電路，無中線的則稱為三相三線制電路。三相電源的形聯(lián)結(jié) . 三相電源的形聯(lián)結(jié) 將三個電壓源的首、 末端順次序相連， 再從三個聯(lián)結(jié)點(diǎn)引出三根端線、 、 。 這樣就構(gòu)成形聯(lián)結(jié) ， 如下圖所示。 一、刀開關(guān) 作用：隔離電源，不頻繁通斷電路 分類： 按刀的級數(shù)分:單極、雙極和三極 按滅弧裝置分：帶滅弧裝置和不帶滅弧裝置 按刀的轉(zhuǎn)換方向分為：單擲和雙擲 按接線方式

9、分為：板前接線和板后接線 按操作方式分為：手柄操作和遠(yuǎn)距離聯(lián)桿操作 按有無熔斷器分：帶熔斷器和不帶熔斷器第二節(jié) 常用低壓電器 1.開關(guān)板用刀開關(guān)（不帶熔斷器式刀開關(guān)） 作用：不頻繁地手動接通、斷開電路和隔離電源用。 結(jié)構(gòu)圖和符號 ： QS2.帶熔斷器式刀開關(guān)用作電源開關(guān)、隔離開關(guān)和應(yīng)急開關(guān)，并作電路保護(hù)用。二、低壓斷路器 功能：不頻繁通斷電路，并能在電路過載、短路及失 壓時自動分?jǐn)嚯娐贰?特點(diǎn)：操作安全，分?jǐn)嗄芰^高。 分類：框架式（萬能式）和塑殼式（裝置式） 結(jié)構(gòu)：觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置、脫扣機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)。萬能式低壓斷路器結(jié)構(gòu)圖塑殼式低壓斷路器原理圖1主觸頭2自由脫扣器 3過電流脫扣器 4分勵

10、脫扣器5熱脫扣器6失壓脫扣器 7按鈕塑殼式低壓斷路器原理圖1主觸頭2自由脫扣器3過電流脫扣器4分勵脫扣器5熱脫扣器6失壓脫扣器 7按鈕觸頭系統(tǒng)：主觸頭、輔助觸頭 常開觸頭（動合觸頭） 常閉觸頭（動斷觸頭）電磁系統(tǒng)：動、靜鐵芯，吸引線圈和反作用彈簧 滅弧系統(tǒng)：電動力滅弧，滅弧柵片滅弧和磁吹滅弧1結(jié)構(gòu) 三、交流接觸器 用來頻繁的接通和分?jǐn)嘟涣髦骰芈泛痛笕萘康目刂齐娐贰ｎ~定電壓 交流接觸器： 127、220、380、500V 直流接觸器： 110、220、440V 交流接觸器：5、10、20、40、60、100、150、250、400、600A 直流接觸器：40、80、100、150、250、400

11、、600A 額定電流 吸引線圈額定電壓交流接觸器：36、110（127）、220、380V 直流接觸器：24、48、220、440V 2、接觸器的主要技術(shù)指標(biāo) 交流接觸器結(jié)構(gòu)圖 根據(jù)電路中負(fù)載電流的種類選擇接觸器的類型； 接觸器的額定電壓應(yīng)大于或等于負(fù)載回路的額定電壓； 吸引線圈的額定電壓應(yīng)與所接控制電路的額定電壓等級一致； 額定電流應(yīng)大于或等于被控主回路的額定電流。3、接觸器的使用選擇原則 作用：電動機(jī)的過載保護(hù)四、熱繼電器a） 外形 b）結(jié)構(gòu)圖 1-電流整定裝置 2-主電路接線柱 3-復(fù)位按鈕 4-常閉觸頭 5-動作機(jī)構(gòu) 6-熱元件 31-常閉觸頭接線柱32-公共動觸頭接線柱 33-常開觸

12、頭接線柱 雙金屬片式熱繼電器使用與選擇使用：作為電動機(jī)的過載保護(hù)，注意與熔斷器的配合。選擇：eRed eR：熱繼電器熱元件的額定電流； ed：電動機(jī)的額定電流。作用：發(fā)送控制命令或信號的電器 分類：控制按鈕、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)、主令控制器、行程開關(guān)、接近開關(guān)四、主令電器控制按鈕萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)第三節(jié) 常用電工儀表及測量一. 電流的測量 電流表是用來測量電路中的電流值，按所測電流性質(zhì)可分為直流電流表、 交流電流表和交直流兩用電流表。 就其測量范圍而言， 電流表又分為微安表、 毫安表和安培表。 使用電流表的注意事項。 在測量電路電流時， 一定要將電流表串聯(lián)在被測電路中。 磁電式儀表一般只用于測量直流電流，

13、測量時要注意電流接線端的“+”、 “-”極性標(biāo)記， 不可接錯， 以免指針反打， 損壞儀表。 對于有兩個量程的電流表， 它具有三個接線端， 使用時要看清楚接線端量程標(biāo)記， 根據(jù)被測電流大小選擇合適的量程， 將公共接線端一個量程接線端串聯(lián)在被測電路中。 二. 電壓的測量 電壓表是用來測量電路中的電壓值的按所測電壓的性質(zhì)分為直流電壓表、 交流電壓表和交直兩用電壓表。 就其測量范圍而言，電壓表又分為毫伏表、 伏特表。 電壓表的選擇 電壓表的選擇原則和方法與電流表的選擇相同， 主要從測量對象、 測量范圍、 要求精度和儀表價格等方面考慮。 電壓表的選擇和使用注意事項 1.電壓表及其量程的選擇方法與電流表相

14、同， 量程和儀表的等級要合適。 2.電壓表必須與被測電路并聯(lián)。 直流電壓表還要注意儀表的極性， 表頭的“+”端接高電位， “-”端接低電位。 電壓互感器的二次側(cè)絕對不允許短路； 二次側(cè)必須接地。 三. 電能的測量 電度表是計量電能的儀表， 即能測量某一段時間內(nèi)所消耗的電能。 電度表按用途分為有功電度和無功電度表兩種， 它們分別計量有功功率和無功功率； 按結(jié)構(gòu)分為單相表和三相表兩種。 電度表的接線(1) 單相電度表的接線。 在低壓小電流電路中， 電度表可直接接在線路上， 如圖（a）所示。在低壓大電流電路中， 若線路負(fù)載電流超過電度表的量程， 則須經(jīng)電流互感器將電流變小， 即將電度表間接連接到線路

15、上, 接線方法如圖（b）所示。 單相電度表的接線方法 (a) 直接接入式； (b) 經(jīng)電流互感器接入式 三相三元件電度表的接線方法 (a) 直接接入； (b) 經(jīng)電流互感器接入;(c) 經(jīng)電流互感器、 電壓互感器接入； (d) 三只單相電能表接入三相四線制接法 (2)三 相電度表的接線四. 萬用表 萬用表又叫多用表、 復(fù)用電表， 它是一種可測量多種電量的多量程便攜式儀表。 由于它具有測量種類多，測量范圍寬， 使用和攜帶方便， 價格低等優(yōu)點(diǎn)， 因而常用來檢驗電源或儀器的好壞， 檢查線路的故障， 判別元器件的好壞及數(shù)值等， 應(yīng)用十分廣泛。它可分為指針式、 數(shù)字式萬用表1） 指針式萬用表 下面以電工

16、測量中常用的500型萬用表為例，說明其工作原理及使用方法。 500型萬用表的表頭靈敏度為40 A， 表頭內(nèi)阻為3000 ，外形如圖1所示，圖 1 500型萬用表外形 圖2 DT890D型數(shù)字式萬用表的外形指針式萬用表的使用方法。 使用前的準(zhǔn)備。 電流的測量。 電壓的測量。 電阻的測量。 使用萬用表有以下注意事項： 量程轉(zhuǎn)換開關(guān)必須正確選擇被測量電量的擋位， 不能放錯; 禁止帶電轉(zhuǎn)換量程開關(guān); 切忌用電流擋或電阻擋測量電壓。 在測量電流或電壓時， 如果對于被測量電流、 電壓的大小心中無數(shù)， 則應(yīng)先選最大量程， 然后再換到合適的量程上測量。 測量直流電壓或直流電流時， 必須注意極性。 測量電流時，

17、 應(yīng)特別注意必須把電路斷開， 將表串接于電路之中。 測量電阻時不可帶電測量， 必須將被測電阻與電路斷開; 使用歐姆擋時換擋后要重新調(diào)零。 每次使用完后， 應(yīng)將轉(zhuǎn)換開關(guān)撥到空擋或交流電壓最高擋， 以免造成儀表損壞; 長期不使用時， 應(yīng)將萬用表中的電池取出。 2） 數(shù)字式萬用表 下面以DT890D型數(shù)字式萬用表為例進(jìn)行介紹。 DT890D型數(shù)字式萬用表屬中低檔普及型萬用表， 其面板如圖2所示， 由液晶顯示屏、 量程轉(zhuǎn)換開關(guān)、 表筆插孔等組成。 液晶顯示屏直接以數(shù)字形式顯示測量結(jié)果， 并且還能自動顯示被測數(shù)值的單位和符號（如、 k、 M、 mV、 A、 F等）， 最大顯示數(shù)字為1999。 數(shù)字式萬用

18、表使用的注意事項。 使用數(shù)字式萬用表前， 應(yīng)先估計一下被測量值的范圍， 盡可能選用接近滿刻度的量程， 這樣可提高測量精度。 數(shù)字式萬用表在剛測量時， 顯示屏的數(shù)值會有跳數(shù)現(xiàn)象， 這是正常的（類似指針式表的表針擺動）， 應(yīng)當(dāng)待顯示數(shù)值穩(wěn)定后（不超過12 s）， 才能讀數(shù)。 數(shù)字萬用表的功能多， 量程擋位也多。 用數(shù)字萬用表測試一些連續(xù)變化的電量和過程， 不如用指針式萬用表方便直觀。 測10 以下的精密小電阻時（200 擋）， 先將兩表筆短接， 測出表筆線電阻（約0.2 ）， 然后在測量中減去這一數(shù)值。 盡管數(shù)字式萬用表內(nèi)部有比較完善的各種保護(hù)電路， 使用時仍應(yīng)力求避免誤操作， 如用電阻擋去測220 V交流電壓等， 以免帶來不必要的損失。五、兆歐表 兆歐表（又叫搖表）是一種簡便、常用的測量高電阻的儀表，主要用來檢測供電線路、電機(jī)繞組、電纜、電器設(shè)備等的絕緣電阻，以便檢驗其絕緣程度的好壞。常見的兆歐表主要由作為電源的高壓手搖發(fā)電機(jī)和磁電式流比計兩部分組成，兆歐表的外形與工作原理如圖3所示。 圖3 兆歐表的外形與工作原理 (a) 外形； (b) 工作原理在使用兆歐表前應(yīng)進(jìn)行以下準(zhǔn)備工作： （1） 檢查兆歐表是否正常。（2） 檢查被測電氣設(shè)備和線路，