維修電工實訓(xùn)培訓(xùn)模塊二電工基礎(chǔ)知識

1、維修電工實訓(xùn)培訓(xùn)模塊二電工基礎(chǔ)知識電力系統(tǒng)基本架構(gòu)電工基礎(chǔ)理論知識常用電工符號的識別1 電力系統(tǒng)的組成電力用戶G輸電線路配電線路電力網(wǎng)電力系統(tǒng)升壓變電所降壓變電所發(fā)電廠電力系統(tǒng)概念由發(fā)電廠、變電所、輸配電線路和電力用戶有機(jī)連接起來的整體。電力系統(tǒng)包括發(fā)電、變電、輸電、配電直到用電這樣一個全過程概念：生產(chǎn)電能的工廠，把各種天然能源轉(zhuǎn)化電能。分類：按發(fā)電廠能源取得的方式不同分類火力發(fā)電廠水力發(fā)電廠核電廠其它形式電廠柴油機(jī)廠太陽能電廠風(fēng)力電廠潮汐電廠地?zé)犭姀S7020小容量的電廠：利用一次能源發(fā)電的電廠： 發(fā) 電 廠11火力發(fā)電廠1火力發(fā)電廠2水力發(fā)電廠2水力發(fā)電廠3核 電 廠3核 電 廠4其他形式發(fā)

2、電廠（1）概念：變換電壓和交換電能的場所（2）組成：變壓器及配電裝置（3）分類按其在電力系統(tǒng)中的地位和作用分區(qū)域變電所企業(yè)變電所車間變電所升壓變電所降壓變電所按變壓器的性質(zhì)和作用分 變 電 站2 變 電 站2 輸配電線路3（1）概念： 在電力系統(tǒng)中，由升壓和降壓變電所通過輸、配電線路連接起來的部分。（2）作用 輸送、變換和分配電能。 聯(lián)系發(fā)電廠和電力用戶的中間環(huán)節(jié)。 輸配電線路3 輸配電線路3電網(wǎng)分類低壓電網(wǎng)：3KV以下高壓電網(wǎng)：3330KV超高壓電網(wǎng)：3301000KV特高壓電網(wǎng)：1000KV及以上 輸配電線路31、西北750千伏輸變電示范工程已于2005年9月正式投產(chǎn)。世界上相同電壓等級海

3、拔最高的輸變電工程。2、晉東南-南陽-荊門1000千伏特高壓輸電線路2009年1月投產(chǎn)。世界上最高電壓等級的商用輸變電工程。在建：1000千伏交流線路：淮南上海 錫盟南京 陜北長沙800千伏直流線路：云南廣東 向家壩上海 輸配電線路31000KV電網(wǎng)簡介：2006年8月19日，我國首條1000kV特高壓示范線路工程開工建設(shè) 。中國電網(wǎng)開始邁向世界電網(wǎng)科技巔峰。這一天，必將載入史冊。據(jù)悉，有30多位院士、300多名教授、800名高級工程師及博士在內(nèi)的2000多名科技工作者參與了這一舉世矚目的輸電工程研究和設(shè)計。線路全長約千米，包括三站兩線，起于山西省長治的晉東南變電站，經(jīng)河南省南陽開關(guān)站，止于湖

4、北省荊門變電站，聯(lián)接華北、華中兩大電網(wǎng)，將于2008年建成投運。中國電機(jī)工程學(xué)會理事長陸延昌用幾組數(shù)字說明特高壓電網(wǎng)的優(yōu)勢：一回1000千伏特高壓交流輸電線路輸送功率接近500萬千瓦，約為500千伏線路的45倍；同時特高壓交流線路在輸送功率相同的情況下，可將最遠(yuǎn)送電距離延長3倍，而損耗只有500千伏線路的2540。輸送同樣的功率，采用1000千伏線路與500千伏線路相比，可節(jié)省60%土地資源 輸配電線路3 因為在輸電線路輸送負(fù)荷電流時必然要產(chǎn)生電壓損失，為了保證電網(wǎng)末端的用電設(shè)備工作在正常電壓下，國家規(guī)定：（1）電力網(wǎng)及用電設(shè)備的額定電壓用電設(shè)備容許的電壓偏移一般為5%，沿線電壓降落一般為10

5、%，因而要求線路始端電壓為額定值的倍，并使末端電壓不低于額定值的倍。 可取線路始末兩端電壓的平均值Uav作為電力網(wǎng)的額定電壓。用電設(shè)備額定電壓=同級電網(wǎng)的額定電壓UNU1=1.05UNU3=0.95UNU2=UN123T 輸配電線路3a.發(fā)電機(jī)在某一時刻發(fā)出的電能，經(jīng)過輸電線路立刻送給了用電設(shè)備，而用電設(shè)備立刻又轉(zhuǎn)換為其他形式的能量，發(fā)電供電用電的全過程是在一瞬間完成的。b.發(fā)電量隨用電量的變化而變化，生產(chǎn)量和消費量是嚴(yán)格平衡的。 電能用戶如何用電、用多少電，電網(wǎng)及電氣設(shè)備的工作狀態(tài)等都會影響系統(tǒng)運行。c.電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程非常迅速，以103106s計。d.對電能質(zhì)量（電壓和頻率）要求非常嚴(yán)格

6、。e.一旦中斷供電可能給國民經(jīng)濟(jì)和人民生活造成重大損失。f.電能目前還不能大量存儲。 電力用戶4概念：在各行各業(yè)中所應(yīng)用的各類用電設(shè)備統(tǒng)稱為電力用戶電力系統(tǒng)中，通常將某一個企業(yè)或由同一線路供電的多個企業(yè)用電設(shè)備的總和看作一個電力用戶。2 電工基礎(chǔ)理論知識（直流） 電路，是指電流通過的路徑，因此，電路也叫做網(wǎng)絡(luò)，它有兩個作用：一是傳輸和轉(zhuǎn)換電能，例如照明電路、電動機(jī)電路和電力傳輸系統(tǒng)等；二是傳遞和處理信號，例如電視機(jī)電路、計算機(jī)電路以及各種自動控制電路等。 電路有四部分組成，即：一是電源，它的作用是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。二是負(fù)載，又稱為用電器，即將電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的裝置，確切地說，就是消

7、耗電能的裝置。三是控制和保護(hù)裝置，它的作用是接通或斷開電路，或保護(hù)電路不被損壞等四是連接導(dǎo)線，連接電源、負(fù)載及保護(hù)控制裝置，它的作用主要是形成傳輸電能的通道 。2 電工基礎(chǔ)理論知識（直流） 電路通常有三種狀態(tài)，即：通路、開路和短路。（1） 通路：又稱閉路。電路構(gòu)成閉合回路，有電流通過，負(fù)載正常工作。2 電工基礎(chǔ)理論知識（直流） 電路通常有三種狀態(tài)，即：通路、開路和短路。（2） 開路：又稱斷路。電路中一處或多處呈斷開狀態(tài)，不能形成閉合回路，電路中沒有電流，負(fù)載不能工作。電路某處斷開2 電工基礎(chǔ)理論知識（直流）（3） 短路：又稱捷路。由于意外或接線錯誤，使電源兩端的導(dǎo)線直接相連，電源輸出的電流不經(jīng)

8、過負(fù)載，只經(jīng)過連接導(dǎo)線直接流回電源，稱為短路。短路時，電路中的電阻很小，致使電流很大，容易損壞電源和導(dǎo)線，甚至引起火災(zāi)，短路是應(yīng)當(dāng)盡力避免的。 外電路被阻值近似為零的導(dǎo)體接通2 電工基礎(chǔ)理論知識（直流） 電流：電荷有規(guī)則的定向運動就形成了電流。通常用單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量的多少來表示電流的強(qiáng)弱，即電流強(qiáng)度，簡稱電流。 若用(德爾塔)q表示在t時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量，則電流的大小可以表示為 電流是通過導(dǎo)體橫截面的電量對時間的變化率。如果電流的大小和方向都不隨時間變化，則稱為恒定電流。這時電流的大小可以用下式表示 電流常用的單位還有千安（kA）毫安（mA）和微安（A），它們之間的進(jìn)制

9、為 1kA=103A=106mA =109A2 電工基礎(chǔ)理論知識（直流） 在電工學(xué)中，一般規(guī)定正電荷移動的方向為電流的方向。在金屬導(dǎo)體中，由于移動的是自由電子，因而其運動方向與電流的方向相反，如圖17所示。參考方向：為了研究方便，給電流假設(shè)的一個方向。若求得的值是正值，說明電流的實際方向與參考方向相同；反之，若求得的值是負(fù)值，說明電流的實際方向與參考方向相反。圖17 金屬導(dǎo)體中電流運動方向圖18 判斷電流方向 如圖18所示，設(shè)流過導(dǎo)體的電流是，在圖18（a）中，參考方向與實際方向相同，I；在圖18（b）中，參考方向與實際方向相反, Iab =。 電流的方向2 電工基礎(chǔ)理論知識（直流）電壓圖1-

10、9 正電荷在電場中運動 電壓又稱為電位差，是衡量電場力做功能力強(qiáng)弱的一個物理量。如圖19所示，若電場力把正電荷q從A點移動到B點，所做的功為WAB，則功與電荷q的比值就稱作AB兩點間的電壓，用UAB表示，即 在國際單位制中，功的單位是焦耳（J），電量的單位是庫侖（C），電壓的單位是伏特（V）。若電場力將1C的電荷從A點移到B點所做的功是1J，則AB兩點間的電壓就是1V。電壓常用的單位還有千伏（kV），毫伏（mV）等，其進(jìn)制關(guān)系為 1kV=103V=106mV2 電工基礎(chǔ)理論知識（直流）圖1-12 電阻兩端的電壓 電壓的方向在電路中有兩種表示方法，一是用“+” 、“”號表示，如圖111（a）所示

11、；另一種是用箭頭表示，如圖111（b）所示。 對于負(fù)載來說，規(guī)定電流流進(jìn)端為電壓的“+”，電流流出端為電壓的“”；對于用箭頭表示的，箭頭從電流流進(jìn)端指向電流流出端。在實際方向難以確定的情況下，可以先假設(shè)一個參考方向，計算所得的值為正，說明參考方向同實際方向相同；計算所得的值為負(fù)，說明參考方向同實際方向相反。對于同一個負(fù)載而言，如圖112所示，有Uab=Uba。圖111 電壓的方向表示電壓的方向2 電工基礎(chǔ)理論知識（直流）電位 如圖19所示，若以B為參考點，電場力將正電荷q從任意點A移到參考點所做的功WA跟電荷量q的比值，稱作A點對參考點B的電位，記作圖1-9 正電荷在電場中運動 電路中任意兩點

12、的電位差就是這兩點間的電壓，即UABVAVB 參考點選擇好以后，若計算的電位為正值時，說明其電位高于參考點電位；電位為負(fù)值時，說明其電位低于參考點的電位。 2 電工基礎(chǔ)理論知識（直流）電動勢 電動勢是衡量電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的能力大小物理量，其定義為：在電源內(nèi)，非電場力將單位正電荷從電源的負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移到電源的正極所做的功，稱為電動勢。對直流電動勢，表示為 電動勢的單位是伏特（V）。電動勢的方向，一般規(guī)定為電動勢在電源內(nèi)部由電源負(fù)極指向正極。 圖115 E和UAB方向的不同 圖116 電動勢的表示方法2 電工基礎(chǔ)理論知識（直流）熟悉歐姆定律 部分電路的歐姆定律：電路中的電流強(qiáng)度I跟加

13、在這段電路兩端的電壓U成正比，跟這段電路的電阻R成反比，我們稱之為歐姆定律用公式表示如下 圖1-35 包含電源在內(nèi)的閉合電路 全電路歐姆定律：閉合電路中的電流強(qiáng)度跟電源電動勢成正比，跟電路的總電阻（外電阻R和內(nèi)電阻r之和）成反比。這一規(guī)律，稱為全電路歐姆定律。2 電工基礎(chǔ)理論知識（直流）電阻的串聯(lián) 電路中，二個以上電阻（可視為阻性負(fù)載）首尾依次連接成串，這種連接方式叫串聯(lián)。以這種方式組成的電路稱為串聯(lián)電路，它沒有分支，只有一條電路通道。 2 電工基礎(chǔ)理論知識（直流）串聯(lián)電路特點： 1、串聯(lián)電路中流過每個電阻的電流都相等。I=I1=I2=I3 因為在電壓U的作用下，每個電阻都有電流流過，由于串聯(lián)

14、電路無分支路，只有一條電流通路，且電流有不可蓄存特性（I入=I出），所以流過每個電阻上的電流都等于流入或流出電流。在實際工作中，我們利用這一特點對線路、設(shè)備限流。如：電動機(jī)串電阻降壓啟動控制，就是利用串電阻來限制電動機(jī)的起動電流。2 電工基礎(chǔ)理論知識（直流）2、串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各電阻兩端電壓之和。U=U1+U2+U3 3、在串聯(lián)電路中，各電阻上分配的電壓與其電阻值正比。U1：U2：U3=R1：R2：R3 串聯(lián)電路中，串聯(lián)的電阻值越高，分配的電壓就越大，也就是說串聯(lián)電路中各電阻上降壓的大小與這個電阻占總電阻的比重有直接關(guān)系。這就是串聯(lián)電阻的分壓作用。 2 電工基礎(chǔ)理論知識（直流）電阻的并

15、聯(lián) 兩個以上電阻的兩端分別連在一起，這種連接方法叫并聯(lián)。 并聯(lián)這種連接方式在實際工作中運用的極為普遍，一般在生產(chǎn)生活中所用的電氣設(shè)備都是并聯(lián)安裝。 2203 3 3 L1L2L32 電工基礎(chǔ)理論知識（直流）1、在并聯(lián)電路中，各電阻兩端的電壓相等，且等于電路兩端電壓。 U=U1=U2=U3 在實際工作中，并聯(lián)安裝用電設(shè)備所需電壓等級相同，可使廠家生產(chǎn)設(shè)備額定電壓標(biāo)準(zhǔn)化，電力部門供電、配電也可按標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。 2、并聯(lián)電路中，總電流等于各電阻中的電流之和。I= I 1+ I 2+ I 3 不難看出，電流從正極流出后，分三條支路繼續(xù)流動，由于電流的不可蓄存性（I入=I出），三個支路的電流在負(fù)極匯合流回電

16、源，所以我們說并聯(lián)電路有分流作用。2 電工基礎(chǔ)理論知識（直流）電流通過燈絲會發(fā)光，通過電爐會發(fā)熱，通過電動機(jī)會轉(zhuǎn)動，在任何有電流通過的閉合回路是都要發(fā)生能量的轉(zhuǎn)換。我們把電流轉(zhuǎn)換成其他形式的能量，叫做電流做功，簡稱電功。也就是說，只有電流產(chǎn)生，電才能做功。電功用字母W表示。 電功和電功率2 電工基礎(chǔ)理論知識（直流）（一）電功 電流在一段電路上所做的功，與這段電路兩端的電壓成正比，通過和電流以及通電的時間成正比。 W=UIt 式中：W：電功（J）U：電壓（V）I：電流（A）t：時間（s） 注：如果電壓單位為V，電流單位為A，時間單位為s，那么電功單位就是焦耳，簡稱焦，用字母J表示。從上式我們看出

17、，電功與時間有關(guān)，電功是一段時間內(nèi)電流所做的功。 2 電工基礎(chǔ)理論知識（直流）認(rèn)識電功率 電功率在數(shù)值上等于單位時間內(nèi)電場力所做的功，即 在國際單位中，電壓的單位是伏特（V），電流的單位是安培（A），電功率的單位是瓦特（W），簡稱瓦。常用的單位還有千瓦（kW）、毫瓦（mW），其進(jìn)制關(guān)系為1kW=103W=106mW2 電工基礎(chǔ)理論知識（直流）（二）電功率 電功不能表示電流做功或能量傳遞的快慢，而電功率則能表示能量傳遞的快慢，所以電流在單位時間內(nèi)（1 s）所做的功，稱為電功率，用字母P表示，即 式中：W：電功（J）t：時間（s） 由此看出電功率體身與時間無關(guān)。2 電工基礎(chǔ)理論知識（直流）電功率的

18、單位：焦耳/秒（J/s），又稱瓦特，簡稱瓦，用字母W表示。在實際工作中，用電設(shè)備的容量都用電功率表示，常用的單位還有：千瓦（kW）、毫瓦（mW）以及馬力等。1千瓦（kW）=103瓦（W）1毫瓦（mW）=10-3瓦（W）1馬力千瓦（kW） 2 電工基礎(chǔ)理論知識（直流）通過歐姆定律的代入轉(zhuǎn)換，常用的功率公式除P=IU外，還有 P=I2R 公式表明，當(dāng)電壓一定時，電功率與電阻值成反比。 比如我們家中使用的白熾燈，電壓都是220V時，40W的燈泡要比25W的燈泡亮，而是40W的電阻是，25W的燈泡卻是。由此可見：P1P2，那么R1R2 2 電工基礎(chǔ)理論知識（直流）在實際工作中，我們可用測量用電器電流電

19、壓的方法獲得用電器的功率。例如：有一只燈泡U=220V，其功率P=2200.455=100W又如：一直流電動機(jī)，U=110V，其功率。 2 電工基礎(chǔ)理論知識（直流）電能: 電流在一段時間內(nèi)所做的功，電能也可稱電功。電能為電功率（P）乘時間（t），它和電功的計算方式一樣，但單位不同。電功：W=Pt單位：焦（J） 1J=1Ws，但它在實際中人們嫌焦（J）這個單位太小，不方便計量。所以規(guī)定：功率為1千瓦的用電器在1小時（h）中所做的功或消耗的電能，即kWh=Pt 式中：P：電功率（kW）t：時間（h） 2 電工基礎(chǔ)理論知識（直流）電能的單位：千瓦小時，kWh，俗稱度。1度=1kWh電能的記錄、計量，

20、主要用來累記用電量，我們常用的三相、單相各種電度表就是用來計量電能的。 2 電工基礎(chǔ)理論知識（直流）例1-4有一個220V、40W的白熾燈，接在220V的供電線路上，求流過白熾燈的電流。若該燈平均每天工作5小時，電價是每度5角5分，每月（30天）該燈要消耗幾度電，要付多少電費。 解：因為P=UI，所以 每月用電時間：t=530=150h 功率單位轉(zhuǎn)換：P=40W=0.04kW 每月消耗的電能：W=Pt=0.04150=6kWh 每月應(yīng)付電費：60.55=3.30（元） 2 電工基礎(chǔ)理論知識（交流）正弦交流電路 交流電與直流電的區(qū)別在于：直流電的方向、大小不隨時間變化；而交流電的方向、大小都隨時

21、間作周期性的變化，并且在一周期內(nèi)的平均值為零。圖所示為直流電和交流電的電波波形。正弦電壓和電流等物理量，常統(tǒng)稱為正弦量。 頻率、幅值和初相位就稱為確定正弦量的三要素。2 電工基礎(chǔ)理論知識（交流）2 電工基礎(chǔ)理論知識（交流）以電流為例介紹正弦量的基本特征。依據(jù)正弦量的概念，設(shè)某支路中正弦電流i在選定參考方向下的瞬時值表達(dá)式為1瞬時值、最大值和有效值 把任意時刻正弦交流電的數(shù)值稱為瞬時值，用小寫字母表示，如i、u及e表示電流、電壓及電動勢的瞬時值。瞬時值有正、有負(fù)，也可能為零。 最大的瞬時值稱為最大值（也叫幅值、峰值）。用帶下標(biāo)的小寫字母表示。如Im、Um及Em分別表示電流、電壓及電動勢的最大值。

22、 正弦量的有效植： 2 電工基礎(chǔ)理論知識（交流）2頻率與周期正弦量變化一次所需的時間（秒）稱為周期T，如圖所示。每秒內(nèi)變化的次數(shù)稱為頻率f，它的單位是赫茲（Hz）。 頻率是周期的倒數(shù)，即在我國和大多數(shù)國家都采用50Hz作為電力標(biāo)準(zhǔn)頻率，習(xí)慣上稱為工頻。 角頻率是指交流電在1秒鐘內(nèi)變化的電角度。若交流電1秒鐘內(nèi)變化了f次，則可得角頻率與頻率的關(guān)系式為2 電工基礎(chǔ)理論知識（交流）3初相 稱為正弦量的相位角或相位，它反映出正弦量變化的進(jìn)程。t=0時的相位角稱為初相位角或初相位。規(guī)定初相的絕對值不能超過。 如圖所示，圖中u和i的波形可用下式表示圖4.3 u和i的相位不相等2 電工基礎(chǔ)理論知識（交流）兩個同頻率正弦量的相位角之差或