電工基礎知識要點

PAGEPAGE4電工基礎知識要點總綱第一章電路基礎知識1、庫侖定律真空中兩個靜止的點電荷之間的作用力與這兩個電荷所帶電量的乘積成正比，和它們距離的平方成反比，作用力的方向沿著這兩個點電荷的連線，同名電荷相斥，異名電荷相吸。公式：靜電恒量。重要的物理常數(shù)K=9.0×109Nm2/C22、電流和電壓（1）、電路的組成：電源、開關(guān)、負載和導線。（2）、電路的功能進行能量的轉(zhuǎn)換、傳輸和分配實現(xiàn)信息的傳遞和處理（3）、電荷的定向移動形成電流習慣上規(guī)定正電荷移動的方向為電流的方向，因此電流的方向?qū)嶋H上與電子移動的方向相反。（4）、電場力將單位正電荷從a點移到b點所做的功，稱為a、b兩點間的電壓，用Uab表示。電路中某一點與參考點之間的電壓即為該點的電位。電路中任意兩點之間的電位差就等于這兩點之間的電壓，即Uab=Ua－Ub，故電壓又稱電位差。電路中某點的電位與參考點的選擇有關(guān)，但兩點間的電位差與參考點的選擇無關(guān)。（5）、電源將正電荷從電源負極經(jīng)電源內(nèi)部移到正極的能力用電動勢表示，電動勢的符號為E，單位為V。電動勢的方向規(guī)定為在電源內(nèi)部由負極指向正極。3、電阻導體的電阻是導體本身的一種性質(zhì)。它的大小決定于導體的材料、長度和橫截面積4、歐姆定律（1）、部分電路歐姆定律（2）、全電路歐姆定律電源電動勢等于U外和U內(nèi)之和。U=E－Ir（3）、電路的三種不同狀態(tài)：通路U外=E－U內(nèi)=E－Ir開路（斷路）短路5、電功與電功率（1）、電流所做的功，簡稱電功（即電能）W=UIt電能的另一個常用單位是千瓦時（kW·h）,即通常所說的1度電，它和焦耳的換算關(guān)系為1kW·h=3.6×106J（2）、電流在單位時間內(nèi)所作的功稱為電功率，用字母P表示，單位為W。對于純電阻電路，上式還可以寫為（3）、電流的熱效應電流通過導體時使導體發(fā)熱的現(xiàn)象叫電流的熱效應。Q=I2Rt電氣設備在額定功率下的工作狀態(tài)稱為額定工作狀態(tài)，也稱滿載；低于額定功率的工作狀態(tài)稱為輕載； 高于額定功率的工作狀態(tài)稱為過載或超載。第二章直流電路1、電阻串聯(lián)（1）電路中流過每個電阻的電流都相等。I=I1=I2=…=In（2）電路兩端的總電壓等于各電阻兩端的分電壓之和，即 U=U1+U2+…+Un（3）電路的等效電阻（即總電阻）等于各串聯(lián)電阻之和，即 R=R1+R2+…+Rn(4）電路中各個電阻兩端的電壓與它的阻值成正比，即(5)電路的總功率等于各電阻功率之和，即P=P1+P2+…+Pn2、電阻并聯(lián)（1）電路中各電阻兩端的電壓相等，且等于電路兩端的電壓。U=U1=U2=…=Un（2）電路的總電流等于流過各電阻的電流之和，即I=I1+I2+…+In（3）電路的等效電阻（即總電阻）的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)之和，即（4）電路中通過各支路的電流與支路的阻值成反比，即(5)電路的總功率等于各電阻功率之和，即P=P1+P2+…+Pn3、電阻混聯(lián)畫等效電路的步驟：（1）按要求在原電路中標出字母，所求點放在最左和最右端（2）將各點沿水平方向排列，分別畫出兩點間的電阻（3）根據(jù)電阻的串并聯(lián)方式求出電路的等效電阻4、直流電橋電橋的平衡條件是：電橋?qū)Ρ垭娮璧某朔e相等。R1R=R2Rx第四章磁場與電磁感應1、磁場某些物體能夠吸引鐵、鎳、鈷等物質(zhì)的性質(zhì)稱為磁性。具有磁性的物體稱為磁體。磁體分天然磁體和人造磁體兩大類。磁體兩端磁性最強的部分稱磁極。指北的磁極稱北極（N）；指南的磁極稱南極（S）。同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。在磁體周圍的空間中存在著一種特殊的物質(zhì)——磁場。磁感線，就是在磁場中畫出的一些有方向的曲線，在這些曲線上，每一點的切線方向就是該點的磁場方向。通電導體所產(chǎn)生的磁場方向可以用右手螺旋定則（也稱安培定則）來判斷。用右手握住導線，讓伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致，則彎曲的四指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向。2、磁場的主要物理量在磁場中，垂直于磁場方向的通電導線，所受電磁力F與電流I和導線長度l的乘積IL的比值稱為該處的磁感應強度，用B表示，即磁感應強度是個矢量，它的方向就是該點的磁場的方向。在磁感應強度為B的均勻磁場中，有一個與磁場方向垂直的平面，面積為S，我們把B與S的乘積，定義為穿過這個面積的磁通量，簡稱磁通。用φ表示磁通，則有 φ=BS磁導率是一個用來表示媒介質(zhì)導磁性能的物理量，用μ表示，其單位為H/m。由實驗測得真空中的磁導率μ0=4π×10-7H/m，為一常數(shù)。該點的磁感應強度B與媒介質(zhì)磁導率μ的比值即為磁場中某點的磁場強度，用H表示，即：3、磁場對電流的作用通常把通電導體在磁場中受到的力稱為電磁力，也稱安培力。通電直導體在磁場內(nèi)的受力方向可用左手定則來判斷。平伸左手，使大拇指與其余四指垂直，并且都跟手掌在同一個平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿入掌心，并使四指指向電流的方向，則大拇指所指的方向就是通電導體所受電磁力的方向。電磁力的計算式變?yōu)? F=BIlsinα4、電磁感應利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象稱為電磁感應現(xiàn)象，產(chǎn)生的電流稱為感應電流，產(chǎn)生感應電流的電動勢稱為感應電動勢。楞次定律：感應電流產(chǎn)生的磁通總是阻礙原磁通的變化。法拉第電磁感應定律：線圈中感應電動勢的大小與線圈中磁通的變化率成正比感應電動勢的方向可用右手定則判斷。平伸右手，大拇指與其余四指垂直，讓磁感線穿入掌心，大拇指指向?qū)w運動方向，則其余四指所指的方向就是感應電動勢的方向。導體中的感應電動勢為e=Blvsinα一個線圈中通過單位電流所產(chǎn)生的自感磁通稱為自感系數(shù)（簡稱電感），用L表示，即RL電路過渡過程：過渡過程的快慢與L和R的數(shù)值有關(guān)，L與R的比值稱為RL電路的時間常數(shù)，即：第五章單相交流電路1、交流電的基本概念正弦交流電動勢的瞬時值表達式，也稱解析式。e=Emsinωt（1）正弦交流電的周期、頻率和角頻率周期：交流電每重復變化一次所需的時間，用符號T表示，單位是s頻率：交流電在1秒內(nèi)重復變化的次數(shù)，用符號f表示，單位是Hz角頻率：正弦交流電1秒內(nèi)變化的電角度，用符號ω表示，單位是rad/s（2）正弦交流電的最大值、有效值和平均值最大值：正弦交流電在一個周期所能達到的最大瞬時值，又稱峰值、幅值。最大值用大寫字母加下標m表示，如Em、Um、Im。有效值：加在同樣阻值的電阻上，在相同的時間內(nèi)產(chǎn)生與交流電作用下相等的熱量的直流電的大小。有效值用大寫字母表示，如E、U、I。平均值：由于正弦量取一個周期時平均值為零，所以取半個周期的平均值為正弦量的平均值。正弦交流電的有效值和最大值之間有如下關(guān)系為：有效值=×最大值≈0.707×最大值平均值與最大值之間的關(guān)系是：（3）正弦交流電的相位與相位差在式中，表示在任意時刻線圈平面與中性面所成的角度，這個角度稱為相位角，也稱相位或相角，其中，稱為初相位，也稱初相角或初相。兩個同頻率交流電的相位之差稱為相位差，用符號φ表示，最大值、角頻率和初相位稱為正弦交流電的三要素。2、正弦交流電的相量圖表示法一個正弦量的相量圖、波形圖、解析式是正弦量的幾種不同的表示方法應用相量圖時注意以下幾點： 1.同一相量圖中，各正弦交流電的頻率應相同。 2.同一相量圖中，相同單位的相量應按相同比例畫出。3.一般取直角坐標軸的水平正方向為參考方向，逆時針轉(zhuǎn)動的角度為正，反之為負。有時為了方便起見，也可在幾個相量中任選其一作為參考相量，并省略直角坐標軸。 4.用相量表示正弦交流電后，它們的加、減運算可按平行四邊形法則進行。3、純電阻電路在任一瞬間通過電阻的電流i仍可用歐姆定律計算，即或在正弦電壓的作用下，電阻中通過的電流與加在電阻兩端的電壓相位同相。電阻在交流電一個周期內(nèi)消耗的功率的平均值來表示功率的大小，稱為平均功率，又稱有功功率，用P表示，單位仍是W。在任一瞬間，電阻中電流瞬時值與同一瞬間的電阻兩端電壓的瞬時值的乘積，稱為電阻獲取的瞬時功率，用PR表示，即4、純電感電路電感對交流電的阻礙作用稱為感抗，用XL表示。XL=2πfL=ωL電感對交流電的阻礙作用，可以簡單概括為：通直流，阻交流，通低頻，阻高頻。因此電感也被稱為低通元件純電感電路歐姆定律的表達式：電壓比電流超前90o，即電流比電壓滯后90o。純電感電路不消耗能量，它是一種儲能元件。通常用瞬時功率的最大值來反映電感與電源之間轉(zhuǎn)換能量的規(guī)模，稱為無功功率，用QL表示，單位名稱是乏，符號為Var，其計算式為無功功率并不是“無用功率”，“無功”兩字的實質(zhì)是指元件間發(fā)生了能量的互逆轉(zhuǎn)換，而原件本身沒有消耗電能。5、純電容電路電容對交流電的阻礙作用稱為容抗，用XC表示。電容的容抗與頻率的關(guān)系可以簡單概括為：隔直流，通交流，阻低頻，通高頻。因此電容也被稱為高通元件。純電容電路歐姆定律的表達式為：電壓比電流滯后90o，即電流比電壓超前90o。純電容電路的無功功率為純電容電路不消耗功率，平均功率為零。6、RLC串聯(lián)電路RLC串聯(lián)電路的總電壓瞬時值等于多個元件上電壓瞬時值之和，即 式中X=XL—XC，稱為電抗阻抗1.電感性電路 當XL>XC時，則UL>UC，阻抗角>0，電路呈電感性，電壓超前電流角。2.電容性電路 當XL<XC時，則UL<UC，阻抗角 <0，電路呈電容性,電壓滯后電流角。3.電阻性電路 當XL=XC時，則UL=UC，阻抗角=0，電路呈電阻性，且總阻抗最小，電壓和電流同相。電壓與電流有效值的乘積定義為視在功率，用S表示，單位為伏·安（VA）。稱為功率因數(shù)，它表示電源功率被利用的程度。7、串聯(lián)諧振電路電路串聯(lián)諧振時，XL=XC，即電路串聯(lián)諧振時，電感和電容兩端的電壓有可能大于電源電壓，因此串聯(lián)諧振也稱為電壓諧振。UL或UC與電壓U的比值稱為品質(zhì)因數(shù)，用Q表示，即通頻帶：BW=f/Q8、RLC并聯(lián)電路與并聯(lián)諧振在某一頻率處，總電流最小，且與電壓同相。電路的這種狀態(tài)稱為并聯(lián)諧振。并聯(lián)諧振的特點（1）電路呈阻性，總阻抗最大，總電流最小。（2）電感或電容支路的電流會超過總電流。 支路電流與總電流之比稱為品質(zhì)因數(shù)，用Q表示Q值可達幾十到幾百，說明電路諧振時，電感或電容支路的電流會大大超過總電流，所以并聯(lián)諧振又稱為電流諧振。9、提高功率因數(shù)的意義和方法（一）、提高功率因數(shù)的意義（1）充分利用電源設備的容量（2）減小供電線路的功率損耗（二）、提高功率因數(shù)的方法（1）提高自然功率因數(shù)（2）并接電容器補償?shù)诹氯嘟涣麟娐?、三相交流電路三相繞組始端分別用U1，V1，W1表示，末端用U2，V2，W2表示，分別稱為U相，V相，W相。發(fā)電機的三根引出線及配電站的三根電源線分別以黃（U）、綠（V）、紅（W）三種顏色作為標志。eU=Emsin（ωt+0°）VeV=Emsin（ωt－120°）VeW=Emsin（ωt+120°）V三個交流電動勢到達最大值（或零）的先后次序稱為相序。正序：U-V-W-U負序：U-W-V-U從中性點引出的輸電線稱為中性線，簡稱中線；接地的中性線稱為零線。零線或中線所用導線一般用黃綠相間色表示。從三個線圈始端引出的輸電線稱為端線或相線，俗稱火線。端線與端線之間的電壓，稱線電壓，分別用UUV、UVW、UWV表示。端線與中線之間的電壓，稱相電壓，分別用UU、UV、UW表示。線電壓總是超前于對應的相電壓30°三相四線制是把發(fā)電機三個線圈的末端連接在一起，成為一個公共端點（稱中性點）2、三相負載的連接方式（一）、三相負載的星形連接三相負載分別接在三相電源的一根相線和中線之間的接法稱為三相負載的星形連接（常用“Y”標記）。U線Y=U相Y流過每相負載的電流稱為相電流。流過每根相線的電流稱為線電流。線電流和相電流的大小關(guān)系為：I線Y=I相Y=（二）、三相負載的三角形連接把三相負載分別接在三相電源每兩根相線之間的接法稱為三角形連接（常用“Δ”標記）U相Δ=U線ΔI線Δ=I相Δ線電流總是滯后于對應的相電流30°（三）、三相負載的功率在對