電工基礎(chǔ)知識講座

1、精選文檔電工基礎(chǔ)知識講座第一章 電力生產(chǎn)概況概 況我們大家都知道，自然界中存在的能量是有許多種，例如常見的機械能、熱能、光能、水能、化學(xué)能等等，根據(jù)能量守恒與轉(zhuǎn)換定律得知，各種能量之間在一定的條件下是可以互相轉(zhuǎn)換的。并且能量既不能創(chuàng)造，也不能消滅，只能從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式。能量的總和保持不變。例如，發(fā)電廠和電網(wǎng)就是一個多種能量相互轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)。在火電廠的鍋爐中燃燒著的煤炭通過化學(xué)反應(yīng)，使水獲得熱能變成高壓蒸汽（高溫高壓），高壓蒸汽推動汽輪機轉(zhuǎn)動，將它所具有的能量轉(zhuǎn)換為機械能，汽輪機帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)動又將機械能轉(zhuǎn)換成了電能。而水力發(fā)電站則是將具有一定勢能的水沖動水輪機轉(zhuǎn)動，水輪機再帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)動

2、，最后將機械能轉(zhuǎn)換成了電能。電能再經(jīng)過升壓站、降壓站和輸電線等設(shè)備送到用戶，又轉(zhuǎn)換成各種形式的能量為人們的生活和各種生產(chǎn)活動服務(wù)。例如電動機可以將電能轉(zhuǎn)換成機械能；電燈可以將電能轉(zhuǎn)換成光能；電爐可以將電能轉(zhuǎn)換成熱能等等。下面我們就圍繞“電”的概念，從幾個方面的課件展開，一起學(xué)習(xí)關(guān)于電的相關(guān)知識及其應(yīng)用。第二章 電工常用名詞、定義及符號21電路的概念一、電路電路就是電流所流經(jīng)的路徑，它是由電源、負載（負荷）、連接導(dǎo)線和開關(guān)等幾個基本部分組成。二、三相交流電路在磁場中放置三個匝數(shù)相同彼此在空間相距120的線圈。當(dāng)轉(zhuǎn)子由原動機帶動，并以勻速按順時針方向轉(zhuǎn)動時，則每相繞組依次被磁力線切割，就會在三個線

3、圈中分別產(chǎn)生頻率相同、幅值相等的正弦交流電動勢e、e、e，三者在相位上彼此相差120，再用導(dǎo)線和負載連接起來就構(gòu)成了三相交流電路。 22 常用名詞、定義及符號一、電壓在電場中兩點間的電位差就叫做電壓。電壓的符號用“U”表示，電壓的單位為伏特（簡稱伏）、用符號“V”表示。在需要測量很低的電壓時，是用毫伏（mV）或者微伏（uV）做單位；在需要測量很高的電壓時，則是用伏特（V）或者千伏（kV）做單位。換算關(guān)系為：1千伏（kV）=1000伏（V）=103伏1伏（V）=1000毫伏（mV）=103毫伏1毫伏（mV）=1000微伏（uV）=103微伏。二、電流金屬導(dǎo)體中的自由電子在電場力的作用下，會向電場

4、強度的反方向移動。電荷的有規(guī)則的定向運動就形成了電流。通常規(guī)定是以正電荷運動的方向為電流的方向。單位時間（每秒鐘）內(nèi)通過導(dǎo)線某一截面的電荷量（電量）的多少來衡量電流的強弱，叫做電流強度（簡稱電流），電流的符號用“I”表示，電流的單位為安培（簡稱安），用符號“A”表示。在需要測量很小的電流時，是用毫安（mA）或者微安（uA）做單位；當(dāng)需要測量很大的電流時，則是用安培（A）或者千安（kA）做單位。 換算關(guān)系為：1千安（kA）=1000安培（A）=103安培1安培（A）=1000毫安（mA）=103毫安1毫安（mA）=1000微安（uA）=103微安。三、電阻當(dāng)把不同的負載接到電源上去的時候，就會發(fā)

5、現(xiàn)負載中通過的大小是不相同的。例如，在一根銅棒的兩端和一根鐵棒的兩端加上同樣的電壓，在這兩棒中的電流將會相差很大，這是因為不同的導(dǎo)體材料對于電流具有不同阻力的緣故。我們就把加在導(dǎo)體兩端的電壓和通過導(dǎo)體的電流的比值叫做電阻。衡量電阻大小的單位是歐姆（簡稱歐），用符號“”表示。如果在導(dǎo)體兩端加上1伏的電壓，通過導(dǎo)體的電流是1安，那么，這個導(dǎo)體的電阻就是1歐姆，即 1歐姆1伏特/1安培在實際生產(chǎn)中有時嫌歐姆這個單位太小，則可以用千歐（k）和兆歐（M）做單位，換算關(guān)系如下：1兆歐（M）=1000千歐（k）=10（k）1千歐（k）=1000歐姆（）=10（）請大家注意的是，導(dǎo)體的電阻不僅和導(dǎo)體的材料種類

6、有關(guān)，而且還和導(dǎo)體的截面積有關(guān)，由實踐證明，同一材料導(dǎo)體的電阻和導(dǎo)體的截面積成反比，而和導(dǎo)體的長度成正比。即導(dǎo)體的截面積愈大，電阻就愈??；導(dǎo)體愈長，電阻就愈大。用公式表示就是R（LS）式中 L導(dǎo)線長度，單位是米； S導(dǎo)線截面積，單位是平方毫米； 比例常數(shù)，叫做導(dǎo)體的電阻率，單位是：歐毫米/米。電阻率是長1米，截面為1平方毫米導(dǎo)體的電阻值。例如常用材料中銀的電阻率0.0165歐-毫米/米， 銅的電阻率0.00175歐-毫米/米，鋁的電阻率0.0283歐-毫米/米。四、電流的熱效應(yīng)當(dāng)電流通過電阻時，電阻的溫度會逐漸升高。這是因為電阻所吸收的電能轉(zhuǎn)換成了熱能的緣故，這種現(xiàn)象就叫做電流的熱效應(yīng)。例如，

7、電爐，電烙鐵等電熱設(shè)備就是利用這種性能來生產(chǎn)我們所需要的熱量；在白熾燈中，由于鎢絲溫度升得很高，達到白熱的程度又將一部分熱能轉(zhuǎn)化為光能而發(fā)出亮光。但是，從另外一方面分析，在電機、變壓器等電氣設(shè)備中，電流通過繞組時所產(chǎn)生的熱量，對于這些設(shè)備是很不利的。為什么？因為這些熱量如果不設(shè)法從電機及變壓器內(nèi)部散發(fā)出去，經(jīng)過長時間運行后，就后會使設(shè)備的溫度升得很高，絕緣損壞，嚴重時甚至燒壞設(shè)備。所以，我們必須加以嚴密的監(jiān)視和控制。人們經(jīng)過長期的實踐和實驗，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電流通過導(dǎo)體時所產(chǎn)生的熱量和電流值的平方、導(dǎo)體本身的電阻值以及電流通過的時間成正比。這種關(guān)系就是楞次-焦耳定律，用公式表達就是Q=0.24IRt （

8、2-1）式中 Q 電流在電阻上產(chǎn)生的熱量，單位是卡； I 通過導(dǎo)體的電流，單位是安； R 導(dǎo)體的電阻，單位是歐； t 電流通過的時間，單位是秒； 0.24 熱功當(dāng)量，它相當(dāng)于電阻為1歐姆的導(dǎo)體中通過1安電流時，每秒鐘產(chǎn)生的熱量。問題1：在輸電線路中如果出現(xiàn)導(dǎo)線發(fā)熱好不好？是什么原因所導(dǎo)致？我們應(yīng)該怎樣避免？導(dǎo)線的選擇原則：為了避免設(shè)備過度發(fā)熱，根據(jù)絕緣材料的允許溫度，對于各種導(dǎo)線規(guī)定了不同截面下的最大允許電流（即安全電流），例如下表所示：500伏單芯(多芯)橡皮、塑料絕緣導(dǎo)線明線敷設(shè)允許載流量（安）截 面（）BX、BLX、BXF、BLXF、BXR型橡皮線允許載流量（安）BV、BLV、BVR型塑

9、料線允許載流量（安）銅 芯鋁 芯銅 芯鋁 芯0.7518161.021191.5271924182.53527322544535423265845554210856575591611085105802514511013810535180138170130502301752151657028522026520595345265325250由表中可以看出：由于導(dǎo)線的電阻和它的截面積成反比，所以，導(dǎo)線愈粗，允許通過的電流也就愈大；周圍空氣溫度愈高，愈不利于散熱，所以允許通過的電流愈小。五、電功率是指在單位時間內(nèi)電源力所做的功。它們之間的關(guān)系是： WPt 且 PUI （2-2）電功率是用瓦特表測量。電

10、功率的單位是“瓦特”（簡稱瓦W），用“P”表示，大的單位還有千瓦（kw）。它們的換算關(guān)系如下：1千瓦（kw）1000瓦（W）聲 母 表 b （玻） r （日）六、電 能是指在一段時間內(nèi)電源力所做的功。電能是用瓦時表測量。電能的單位是用千瓦時（kwh）表示，簡稱度。問題2：電能和電功率的概念是否一樣？在計算上有什么區(qū)別？（例2-1）在220伏的電源上，接入一個電爐，已知通過電爐的電流是4.55安，問在3個小時內(nèi)，該電爐消耗的電能是多少？解：電爐的功率是 PUI2204.551 kw3個小時中電爐消耗的電能是WPt133 kwh即消耗了3度電。七、功率因素功率因素又稱“力率”，它是指有功功率與視在

11、功率的比值，通常用符號cos表示，即 cos有功功率（kw）/視在功率（kvA）功率因素的大小與電路的負載性質(zhì)有關(guān)。例如呈電阻性負載的白熾燈、電阻爐等電熱設(shè)備，其功率因素為1，說明它們只消耗有功功率；對具有電感的電器設(shè)備如日光燈、電動機等，其功率因素小于1（一般只有0.5-0.8左右），說明它們需要一定數(shù)量的無功功率，如當(dāng)電動機輸出功率很低時，所消耗的有功功率減少，但所需要的無功功率確基本不變，無功功率所占的比例增大，所以電動機的cos就更低。從功率三角形的圖中，運用數(shù)學(xué)的三角函數(shù)關(guān)系可以得出如下表達公式：有功功率PUIcos 式中的cos即為功率因素。問題3：引起功率因素下降的因素有哪些？會

12、產(chǎn)生哪些危害？一是在負載中有電感性的負載增多；二是負載自身的功率因素過低。功率因素的降低，說明在電路中用于交變磁場吞吐轉(zhuǎn)換的無功功率增大，而有功功率下降，并且這部分無功功率在電源和負載之間送過來又送回去不做功。因此，（1）、從而降低了電源設(shè)備的利用率；（2）、在線路上將引起電壓降增大、會使得用戶端的電壓降低，影響了用戶負載的正常工作；（3）線路的功率損失增加就會造成電能的損失。八、線電壓、相電壓試畫圖舉例說明：在星形連接的電路中（指三相對稱電路），每相線圈兩端的電壓就做相電壓，通常是用符號U、U、U分別表示。端線與端線之間的電壓則叫做線電壓，一般是用符號UAB、UB、UA 表示。線電壓與相電壓

13、的關(guān)系：因為 UABU UB3 U UA3U 而且 UUUUXg UABUBUAUX所以線電壓與相電壓的關(guān)系可概括為 UX3 UXg （2-3）即星形連接的電路中，線電壓等于相電壓的3倍。九、相電流、線電流在星形連接的電路中（指三相對稱電路），當(dāng)每相線圈兩端的電壓知道后，就可以逐一計算出每相的電流，這個電流是在各相負載中流過的，所以叫做相電流，而且，它們的有效值是IU/Z IU/Z IU/Z條件 ： tg/R tg/R tg/R如果 RRRR 則稱為三相對稱電路， IIIIXg 因此，在各端線中流過的電流則叫做線電流（試畫圖舉例說明），用符號“I-”表示，對星形連接的電路來說，線電流就等于相電

14、流，即 IIXg （2-4）十、中性線（零線）三相三線制只是三相交流電源供電的一種連接方式。假如我們從三個線圈的首端分別引出三根導(dǎo)線，再將三個線圈的尾端連在一起，就形成了三相三線制的星形連接。如果在三相三線制星形連接的基礎(chǔ)上，我們再從三個線圈尾端的連接點（稱為星點）上再引出一根導(dǎo)線，就變成了由四根導(dǎo)線供電的三相四線制供電系統(tǒng)。那么，由三個線圈尾端的連接點（稱為星點）上引出的這根導(dǎo)線我們就叫做中性線（零線）。中性線的作用：就在于使星形連接的不對稱負載的相電壓保持對稱，消除由于三相負載不對稱引起的中性線點位移，從而避免因負載電壓過高而造成設(shè)備的損壞，因負載電壓過低而使設(shè)備不能正常工作。問題4： 在

15、三相四線制供電系統(tǒng)中，如果中性線點發(fā)生位移（或者斷線）時會造成什么后果？十一、相 序相序是指三相交流電相位的順序。從三相交流電的波形圖（試畫圖舉例說明）可以看出，三相交流量（電壓或電流）到達最大值（或零值）的時間總是有先有后，例如：我們稱A相超前B相、B相超前C相、相C超前A相。那么，我們就把ABC、BCA及CAB叫做電壓的相序（正相序）。我們?nèi)粘９ぷ髦兴鶓?yīng)用的就是指正相序，在計量表計（如多功能表）的接線中特別要注意相序，否則，將造成電能計量上的不準。問題5：請列舉說出哪些相序是屬于反相序？如何測量？第三章 電路及其計算31 歐姆定律一、定義在電阻電路中，電流的大小與電阻兩端電壓的高低成正比，

16、而與電阻的電值成反比。這就是歐姆定律。也是電路中的一條很重要的基本定律。二、表達式我們用符號U表示電壓、I表示電流、R表示電阻，那么歐姆定律就可以用一個簡單的公式表示出來，即 IU/R這個公式表達了電路中電壓、電流和電阻之間的相互關(guān)系，因此，我們可以從任意兩個已知的數(shù)量中求出另一個未知的數(shù)量（應(yīng)用公式速記法）。即1、已知電壓、電阻求電流 IU/R （3-1）2、已知電流、電阻求電壓 UIR （3-2）3、已知電壓、電流求電阻 RU/I （3-3）問題6：請問歐姆定律除了上述表達式外，還有哪些表達方式？（例3-1）一臺直流電機的勵磁繞組在220伏電壓作用下，通過繞組的電流為0.427安。求繞組的

17、電阻是多少？已知： 電壓=220V、電流=0.427A求： 電阻R=?解： 依題意得 RU/I220/0.427515.2 答：該勵磁繞組的電阻是515.2歐。（例3-2）有一個量程為300伏（即滿刻度為300伏）的伏特表，它的內(nèi)阻是40千歐。用它測量電壓時，流經(jīng)伏特表的最大電流是多少？已知： 電壓=300V、電阻=40k求：電流I=?解： 依題意得 IU/R300/400000.0075A7.5mA答：測量300伏電壓時，流經(jīng)伏特表的最大電流是7.5毫安。32 常見的幾種電路一、串聯(lián)電路1、定義：如果把幾個電阻首尾相接地連接起來，在這幾個電阻中通過的是同一電流，這種連接方式就叫做串聯(lián)（試畫圖

18、舉例說明）。2、表達式：在串聯(lián)電路中，根據(jù)克希荷夫第二定律(電壓定律)可以寫出電壓的關(guān)系為U-U1-U20根據(jù)歐姆定律可知 U1IR1 U2IR2所以 UU1+U2IR1+IR2I（R1+R2）設(shè) R（R1+R2） 則上式可簡化為 UIR （3-4）式中的電阻R就叫做串聯(lián)電阻R1和R2的等效電阻（也叫總電阻）。問題7：如果說有三個電阻R1、R2和R3串聯(lián)，我們應(yīng)該怎樣計算？3、串聯(lián)電阻間的電壓分配在電阻R1與R2上的電壓降，都是總電壓的一部分。因此，在電阻串聯(lián)的電路中，每個電阻上分得的電壓的大小，與電阻的大小成正比，即電阻大的分得的電壓大；電阻小的分得的電壓就小。每個電阻上的電壓和總電壓又是什

19、么關(guān)系呢？根據(jù)公式 UU1+U2IR1+IR2I（R1+R2）可以得出IU/R1+R2 （3-5）如果將（3-5）代入U1IR1就可得到U1（U/R1+R2）R1（R1/R1+R2）U（R1/R）U （3-6a）同樣的道理，如果將（3-5）代入U2IR2后就可得到U2（R2/R1+R2）U（R2/R）U （3-6b）以上兩個式子說明，串聯(lián)電阻中每個電阻上分得的電壓決定于這個電阻和總電阻R的比值。我們只要適當(dāng)選擇R1和R2的數(shù)值，就可以在每個電阻上獲得相應(yīng)的電壓。比值R1/R1+R2和R2/R1+R2又叫做分壓比。所以，在串聯(lián)電路中串聯(lián)的電阻有分壓作用。（例3-3）有一塊伏特表，它的最大量程是2

20、50伏，內(nèi)阻是250千歐。如果想用它測量450伏左右的電壓，應(yīng)該采取什么措施才能使用？解：根據(jù)串聯(lián)電阻能夠分壓的原則，可與伏特表串聯(lián)一個電阻。在測量較大電壓時，串聯(lián)電阻分去一部分電壓，使伏特表所承受的電壓不大于最大量程250伏。這就叫做擴大伏特表的量程。為了能測量450伏的電壓，我們可以把量程擴大到500伏。假設(shè)Rb代表被串入的電阻，0代表伏特表的內(nèi)阻。Rb上應(yīng)該分擔(dān)的電壓是500-250=250伏，所以得出 Ub/U0Rb/0 即Rb（Ub0）/ U0將已知數(shù)據(jù)代人得 Rb（250250）/250250k所以，這塊伏特表串聯(lián)一個250千歐的電阻后，就可以用來測量500伏以內(nèi)的電壓了。二、并聯(lián)

21、電路1、定義：把幾個電阻一齊接在兩個節(jié)點之間，每個電阻兩端所承受的是同一個電壓，這種連接方式就叫做電阻的并聯(lián)（試畫圖舉例說明）。2、表達式：在并聯(lián)電路中，由于每個電阻兩端所承受的是同一個電壓，根據(jù)克希荷夫第一定律（電流定律）可以寫出電流的關(guān)系為II1+I2U/R1+U/R2U（1/R1+1/R2） （3-7）如果我們設(shè)RR1+R2，用電阻R代替原來兩個并聯(lián)的電阻R1和R2，R就叫做并聯(lián)電阻R1、R2的等效電阻。根據(jù)歐姆定律可出：IU（1/R） （3-8）比較（3-6）和（3-7）兩個式子可則得到1/R1/R1+1/R2 （3-9）上式說明，并聯(lián)電阻的等效電阻的倒數(shù)，等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)和。整理

22、（3-8）式最后得出兩個并聯(lián)電阻的等效電阻是 RR1R2/R1+R2 （3-10）在并聯(lián)電路中，兩個并聯(lián)電阻的總電阻，比其中任何一個電阻的阻值都要?。蝗绻麅蓚€阻值相同的電阻并聯(lián)，其總阻值就等于一個電阻阻值的一半；如果兩個電阻的阻值相差較大，并聯(lián)后的總電阻就接近于小阻值總電阻的電阻，于是在估算總電阻時，就可以忽略那個高值電阻。3、并聯(lián)電阻中的電流分配在并聯(lián)電路中，各支路中的電流由電源和支路本身的電阻所決定，即I1U/R1 I2U/R2而且兩條支路中電流的比例是 I1/I2R2/R1 兩條支路中的電流和兩條支路中的電阻成反比。那么，總電流I和各支路中的電流有什么關(guān)系呢？我們知道I1U/R1 I2U

23、/R2 II1+I2所以通過公式推導(dǎo)(略)分別得出： I1I（R2/R1+R2） （3-11） I2I（R1/R1+R2） （3-12）這兩個式子說明，在兩電阻并聯(lián)時，某一支路中的電流等于總電流乘上一個分數(shù)，這個分數(shù)的分母是兩并聯(lián)電阻的和，分子是另外一條支路中的電阻。所以，在并聯(lián)電路中的并聯(lián)電阻有分流作用。問題8：如果說有三個電阻R1、R2和R3并聯(lián)，我們應(yīng)該怎樣計算？三、電阻的混聯(lián)（復(fù)聯(lián)）電路1、定義： 試畫圖舉例說明：如果在一個電路中，既有互相串聯(lián)的電阻，又有互相并聯(lián)的電阻，那么我們就把這個電路叫做混聯(lián)電路。2、計算：計算或分析混聯(lián)電路時，可以分成如下三個步驟進行：（1）、首先合并單純的串

24、聯(lián)與并聯(lián)部分，計算出電路的總電阻；（2）、根據(jù)總電阻和總電壓計算出電路中的總電流；（3）、根據(jù)串聯(lián)電路中的分壓關(guān)系和并聯(lián)電路中的分流關(guān)系，逐步推算出各部分的電壓和電流。33 克希荷夫定律一、概念前面，我們所討論的電路，都是可以依靠電阻的串、并聯(lián)簡化及歐姆定律來求解的電路。但是有時遇到的電路卻不能用串、并聯(lián)進行簡化，這樣的電路我們就把它叫做復(fù)雜電路。不論是簡單的串、并聯(lián)電路，還是復(fù)雜的電路，分析它們的目的就是要計算出電路中的電流、電壓、功率等電參數(shù)，以便解決設(shè)計和運行中提出的問題。歐姆定律、克希荷夫定律是分析和計算電路的兩個基本定律，掌握了它們以后，原則上我們就能分析和計算電路任何復(fù)雜的網(wǎng)路。克

25、希荷夫定律它包括兩個內(nèi)容：第一定律（簡稱電流定律）表達電路中的電流關(guān)系；第二定律（簡稱電壓定律）表達了回路中各電勢和電阻上電位降之間的關(guān)系。二、克希荷夫電流定律流入某一節(jié)點多少電流，必定從該節(jié)點流出多少電流，這叫做電流的連續(xù)性?？讼：煞螂娏鞫删褪请娏鬟B續(xù)性的體現(xiàn)（試畫圖舉例說明）。1、定義：在任意節(jié)點上，流入節(jié)點電流的總和等于從節(jié)點流出電流總和。這就是克希荷夫第一定定律。2、表達式：用代數(shù)式表示可寫成I0 （3-13）或?qū)懗?I1+I2+ 0 （3-14）三、克希荷夫電壓定律試畫圖舉例說明。我們知道，在電路的每一點都有一個確定的電位。那么，從電路內(nèi)某一點開始，使單位正電荷按一定方向沿任一回路

26、繞行一周，當(dāng)它經(jīng)過電源或電阻時，其電位不是升高，便是降低，但回到原來出發(fā)點的時候，應(yīng)該不升不降。這叫做能量守恒。1、定義： 在任何回路中，繞行回路一周，電位升的總和等于電位降的總和。這就是克希荷夫第二定定律。2、表達式：用代數(shù)式表示可寫成EIR （3-15）34 電路中的計算一、直流電路的計算 1、電位的計算： 2、支路電流法：3、疊加原理（重疊原理）：4、等效電源定理：二、交流電路的計算 1、交流電路中的功率計算 2、功率因素的計算 3、電阻和電容串聯(lián)電路的計算 4、電阻、電感和電容串聯(lián)電路的計算三、熔絲的計算和選擇（一）低壓熔絲的選擇 1、配電變壓器低壓側(cè)的選擇 配電變壓器多采用低壓熔斷器

27、作為低壓側(cè)出線上發(fā)生短路或過載時的保護。變壓器低壓側(cè)總?cè)蹟嗥魅劢z的額定電流（容量），通常是按變壓器低壓側(cè)的額定電流值選擇，但不得超過低壓側(cè)額定電流的30。2、動力線路熔絲選擇原則熔絲的容量應(yīng)合理選擇，如果選擇太大，發(fā)生短路時不能燒斷而起不到保護的作用；如果選擇太小，電動機啟動時又會常常燒斷。一般的選擇方法是：熔絲的額定電流（1.52.5）電動機額定電流3、照明線路熔絲選擇原則 （1）照明干線熔絲的額定電流應(yīng)等于或稍大于各分支線路熔絲的額定電流之和；（2）各分支線路熔絲的額定電流應(yīng)等于或稍大于各個電燈的工作電流之和。（二）高壓熔絲的選擇 1、對100KVA以下者： 按高壓側(cè)額定電流（23）倍選擇

28、 或 變壓器容量3供電電壓額定電流 即 IeS/3 U2、對100KVA以上者： 按高壓側(cè)額定電流（1.52）倍選擇.第四章 電工測量技術(shù)及應(yīng)用41 電工測量概況一、電工測量的意義 在自然界中，人們對事物的認識是靠比較，沒有比較就沒有鑒別。而比較則是以“量”的概念作基礎(chǔ)，獲得“量”的概念則靠測量。所以，測量技術(shù)就是人類認識自然界各種量之間數(shù)量關(guān)系的主要手段。測量的目的就在于掌握被測對象處于何種狀態(tài)，保證產(chǎn)品質(zhì)量和人身、設(shè)備的安全。二、電工測量的作用 在發(fā)電廠和變電站的控制中心裝設(shè)有各種電工儀器儀表，其目的就是對電能的工種運行參數(shù)進行全面的測量，進行及時、必要的調(diào)整，主要作用有以下幾方面：1、監(jiān)

29、視輸出的電能的質(zhì)量（電壓和頻率）。2、計量發(fā)電廠、站發(fā)出的電能、廠用電消耗的電能以及變電站輸送給用戶的電能。3、監(jiān)測各電路的負載情況，以防止過載。4、監(jiān)測各發(fā)電機間和變壓器間有功功率和無功功率的分配。5、記錄和存儲必要的電參數(shù)，以便分析運行過程中的異?，F(xiàn)象和故障情況。6、監(jiān)視控制回路、繼電保護和自動裝置的交直流電源，以保證控制回路和保護裝置可靠地工作。42 電工測量的基本知識一、測量的定義 測量就是將被測量與標準量進行比較的過程。電工測量是指對各種電量和磁量的測量。二、測量的分類按獲得被測量結(jié)果的方式不同，可分為：1、直接測量將被測量與度量器的標準量直接比較，或用事先經(jīng)過校驗并刻度好的儀表進行

30、測量，從而測出被測量的大小和單位。2、間接測量先是通過直接測量幾個與被測量有函數(shù)關(guān)系的量，然后再通過計算，求出被測量的大小和單位。3、組合測量將多個被測量且彼此間有一定函數(shù)關(guān)系，通過直接或間接方式測量這些組合量的數(shù)值，再通過聯(lián)立方程組求得未知的被測量。43 電工測量儀表分類和表面標記及型號一、測量儀表分類 根據(jù)它們的工作原理、用途等方面的特性可分為以下幾種： 1、指示式儀表（直讀式儀表）。如電流表、電壓表、歐姆表、兆歐表、萬用表、功率表、相位表、頻率表等。 2、按工作原理可分為：磁電系、電磁系、電動系、鐵磁電動系、靜電系、感應(yīng)系、熱電系、整流系儀表等。 3、按照使用方法可分為：可攜式（便攜式）

31、儀表和開關(guān)板式儀表。 4、按照被測量性質(zhì)可分為：直流儀表、交流儀表和交直流兩用儀表。二、表面標記及型號常見的標記有：安培 A 歐姆 伏特 V 分貝 dB 伏安VA 瓦特 W 功率因數(shù) COS 赫茲 HZ乏爾 Var 攝氏溫度 等。第五章 變壓器及特殊變壓器一、變壓器1、定義：在交流電路中將電壓升高或降低的設(shè)備就叫做變壓器。2、變壓器的作用：能把任一數(shù)值的電壓轉(zhuǎn)變成頻率相同的我們所需要的電壓值，以滿足電能的輸送、分配和使用要求。例如，發(fā)電廠發(fā)出來的電，電壓等級較低，必須把電壓升高到一定數(shù)值后才能輸送到較遠的用電區(qū)，用電區(qū)又必須通過降壓變成適用的電壓等級后，再供給動力設(shè)備及日常用電設(shè)備使用。3、變

32、壓器結(jié)構(gòu)：主要由器身、油枕、散熱片、鐵芯、繞組、絕緣套管、分接開關(guān)等部件組成。4、工作原理：變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的。它由一個用硅鋼片疊成的鐵芯和繞在鐵芯上的兩組線圈構(gòu)成，鐵芯與線圈間彼此互相絕緣，沒有任何電的聯(lián)系。我們把變壓器和電源一側(cè)連接的線圈叫做初級線圈（原邊），把變壓器和用電設(shè)備連接的線圈叫做次級線圈（副邊）。當(dāng)變壓器的初級線圈接到交流電源上時，鐵芯中就會產(chǎn)生交變的磁力線；由于次級線圈繞在同一鐵芯上磁力線切割次級線圈，在次級線圈上必然產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，使線圈兩端也出現(xiàn)交變的電壓，且該電壓的頻率與電源頻率完全相同。變壓器初級線圈與次級線圈電壓比和初級線圈與次級線圈的匝數(shù)比值有關(guān)，可用

33、下式表示：初級線圈電壓/次級線圈電壓初級線圈匝數(shù)/次級線圈匝數(shù)上式說明：匝數(shù)越多，電壓就越高；次級線圈比初級線圈匝數(shù)少的為降壓變壓器；反之則為升壓變壓器。5、接線組別：配電變壓器常用的有Y,yno接線和Y,d11接線兩種。（1）Y,yno接線 Y表示高壓側(cè)三相繞組接成星形，即繞組的三個首端引出，三個末端接在一起；yn表示低壓三個繞組也接成星形，并引出中性線，0是表示高、低壓側(cè)對應(yīng)線電壓是同相位的。（2）Y,d11接線 Y,表示高壓側(cè)三相繞組接成星形。D表示低壓三個繞組接成三角形，即低壓繞組三相依次首、尾相連后引出；11表示高、低壓側(cè)對應(yīng)線電壓間有30相位差，即低壓側(cè)線電壓超前于高壓側(cè)線電壓為3

34、0。6、變壓器并列運行條件：（1）各變壓器的接線組別必須相同； （2）各變壓器的變壓比相等，偏差不能超過0.5%；（3）各變壓器的阻抗電壓（短路電壓）相等。7、配電變壓器容量的正確選擇選擇原則：目的是要使變壓器的容量能夠得到充分的利用。根據(jù)用電負荷的性質(zhì)考慮，一般用電負荷應(yīng)為變壓器額定容量的7590%左右（稱為經(jīng)濟容量）。同時，還要考慮單臺大容量電動機的啟動問題，一般是按電動機名牌容量的1.2倍選擇；考慮用電設(shè)備的同時率、可按出現(xiàn)最大高峰負荷容量的1.25倍選用變壓器。如果負荷經(jīng)常小于50%時，應(yīng)及時更換小一點的變壓器；大于變壓器額定容量時則及時更換大容量的變壓器。二、變壓器運行中的檢查和維護

35、（一）變壓器外部檢查的一般項目 1、檢查油枕和充油套管的油面、油色是否正常，無漏油現(xiàn)象。2、檢查絕緣套管是否清潔、應(yīng)無裂紋破損及放電燒傷痕跡。3、檢查變壓器上層油溫，一般變壓器應(yīng)在85以下，強迫油循環(huán)冷卻的變壓器不超過75。4、傾聽變壓器發(fā)出的聲音，應(yīng)只有因交變磁通引起的鐵芯振顫的均勻嗡嗡聲音。5、檢查冷卻裝置運行是否正常。油浸自冷變壓器的散熱器各部分不應(yīng)有明顯的差別。6、檢查一、二次引線不應(yīng)有過緊或過松，接頭接觸良好無過熱痕跡。7、檢查呼吸器、防爆管、安全氣道和薄膜應(yīng)完好無損。8、檢查瓦斯繼電器內(nèi)應(yīng)無氣體。9、檢查變壓器外殼接地應(yīng)良好。（二）變壓器的吸收比試驗1、試驗?zāi)康模簷z查變壓器絕緣的整

36、體受潮，部件表面受潮、臟污，以及貫穿性短路、瓷件破裂、引線接殼等等。2、在絕緣試驗中，給吸收比的工程定義為 K=R60S/R15S式中 K吸收比値 R60S加壓60S（1min）時的絕緣電阻，M； R15S加壓15S時的視在絕緣電阻，M。3、絕緣干燥的變壓器，在1030范圍內(nèi)吸收比的變化比較小。絕緣良好的變壓器，其吸收比一般比低于1.3；當(dāng)絕緣受潮或內(nèi)部有局部缺陷時，其吸收比通常小于1.3，甚至接近1。4、試驗步驟：（1） 按搖表內(nèi)直流發(fā)電機電壓的不同，搖表分為500V、1000V、2500V、和5000V幾種。使用時，應(yīng)按被試設(shè)備的電壓等級選擇。一般額定電壓為1000V以下的設(shè)備，選用100

37、0V搖表；額定電壓為1000V以上的設(shè)備，則選用2500V搖表。 （2）將搖表放在水平位置，并在額定轉(zhuǎn)速（120r/min）下，觀察指針應(yīng)在“”位置；將“L”和“E”兩端子短接，針應(yīng)在“0”位置。否則，應(yīng)調(diào)整和調(diào)換。（3） 拆除被試品的電源及一切對外連線后，應(yīng)將被試品接地放電，放電時間至少1min,對于電容量大的被試品應(yīng)不少于2min。（4） 用干燥、清潔的柔軟布檫去被試品表面的污垢。（5） 合理選擇并正確接線。以額定轉(zhuǎn)速搖動手柄，待搖表指示逐漸上升至（120r/min）穩(wěn)定后，再開始讀錄絕緣電阻值。(6) 做吸收比試驗時，應(yīng)在搖表接地側(cè)裝一絕緣良好的刀閘，當(dāng)搖表達到額定轉(zhuǎn)速后，合上刀閘，同時

38、開始計算時間，讀取R15和R60值。(7) 測量完畢，仍使搖表保持轉(zhuǎn)速，待測量引線與被試品分開后，搖表才能停轉(zhuǎn)，以防止被試品反放電損壞搖表。問題：是否能用2500V的搖表測量變壓器低壓的絕緣？為什么？三、特殊變壓器前面我們所講的是電力生產(chǎn)中最常用的電力配電變壓器。除此之外，常見的還有一些特殊的變壓器，如自耦變壓器、調(diào)壓變壓器、電壓和電流互感器及電焊變壓器等。（一）互感器的概念1、定義：互感器是電壓互感器和電流互感器的總稱，實質(zhì)上就是一個小型的電壓（電流）變換器。2、用途：（1）將高電壓或大電流，按比例變換為適合通過儀表或繼電器的低電壓和小電流； （2）使儀表、繼電器與高電壓隔離，保證人身設(shè)備的

39、安全； （3）使儀表、繼電器標準化和小型化，擴大使用范圍。3、分類：按用途可分為電壓互感器和電流互感器；按結(jié)構(gòu)可分為鐵芯式和穿芯式；按電壓等級可分為高壓和低壓兩種；按相數(shù)可分為單相和三相等。（二）電壓互感器 1、定義：專門在測量時用于變換電壓的變壓器叫做電壓互感器。用符號“TV”表示。常見的電壓互感器型號：如、JDZJ-10型、JDJJ-35型等。2、工作原理電壓互感器的結(jié)構(gòu)和工作原理與小型兩線線圈電力變壓器相同。在運行中，電壓互感器就相當(dāng)于一個空載的降壓變壓器，由于二次閉合回路中線圈的阻抗較大，是接近于開路狀態(tài)。它的原邊與副邊電壓的關(guān)系是U1/U2E1/E2N1/N2KV或 U1（N1/N2

40、）U2KVU2式中KV是電壓互感器的變換系數(shù)，也叫做電壓互感器的變換倍率。不論電壓互感器原邊的額定電壓是多高，但其副邊的額定電壓都規(guī)定為100伏。與它配套的電壓表量程也都是100伏。3、使用注意事項（1）二次回路導(dǎo)線應(yīng)選用截面不得小于2.5mm2銅線；（2）在運行中電壓互感器的副線圈一定要接地；（3）電壓互感器在運行中副線圈不能短路；（4）在低壓側(cè)應(yīng)裝設(shè)熔斷器，以作短路保護。問題1：在運行中的電壓互感器二次側(cè)回路必須裝設(shè)熔斷器。為什么？問題2：為什么在運行中電壓互感器的二次側(cè)回路必須接地？（三）、電流互感器1、定義：電流互感器和電壓互感器類似，也是一種測量用的特殊變壓器。那么，專門在測量時用于

41、變換電流的變壓器叫做電流互感器用符號“TA”表示。常見的電流互感器有：LQG-0.5型、LMZJ1-0.5型、LQJ-10型、LCWD2-110型等。2、工作原理 電流互感器的結(jié)構(gòu)和電壓互感器一樣。電流互感器在運行中，由于二次閉合回路中線圈的阻抗較小，是接近于短路狀態(tài)。根據(jù)變壓器的工作原理，電流互感器原、副邊電流的關(guān)系是 I1/I2N2/N1KI或 I1（N2/N1）I2KII2 式中KI是電流互感器的變換倍率。當(dāng)被測電流很大時，電流互感器的原線圈往往是一段平直的銅條而副線圈的額定電流都規(guī)定為5安，與它配套的電流表量程也都是5安。3、電流互感器的極性電流互感器的極性是指它的一次繞組與二次繞組間

42、電流方向的關(guān)系。（1）減極性 是指當(dāng)一次電流從一次繞組首端流入，從尾端流出時，二次電流則從二次繞組的首端流出、從尾端流入。因為一、二次電流在鐵芯中產(chǎn)生的磁通方向相反，故稱為減極性。（2）極性的重要性 電流互感器極性是否正確，實際就是反應(yīng)二次電流是否按規(guī)定的方向流動。如果極性接錯，則二次回路中的電流會按反方向流動，將可能使有電流方向要求的繼電保護裝置拒動和誤動，或者造成電能表計量錯誤。 問題3：如何檢查和判斷電流互感器的極性是否正確？4、使用注意事項（1）二次回路導(dǎo)線應(yīng)選用截面不得小于4mm2銅線。（2）在運行中電流互感器的二次側(cè)不允許開路。（3）電流互感器的二次線圈一端必須和鐵芯同時接地。（4

43、）嚴禁在電流互感器的二次側(cè)裝設(shè)熔斷器。問題4：電流互感器在運行中二次側(cè)回路不允許開路。這是為什么問題5：為什么電流互感器的二次線圈一端必須和鐵芯同時接地？45 電工測量技術(shù)一、萬用表1、定義：萬用表是電工經(jīng)常使用的一種多用途、多量限的儀表。2、用途：它可以測量直流電流、直流電壓、交流電壓和電阻；有的還可以測量交流電流、電感、電容、音頻電平、晶體管直流放大倍數(shù)等。3、結(jié)構(gòu)型號：萬用表分為機械表和數(shù)字表兩種。主要由表頭、測量線路和轉(zhuǎn)換開關(guān)三個基本部分及面板部件組成。常見的機械萬用表有MF9、MF14、 MF30、MF500、 數(shù)字萬用表有DT830型、DT890型等。4、萬用表的正確使用（1）萬用

44、表應(yīng)在干燥、無震動、無強磁場的條件下使用。使用前應(yīng)將萬用表水平放置好，并檢查指針是否在零位，若不在零位則應(yīng)調(diào)節(jié)面板上的機械零位調(diào)節(jié)螺絲，使指針指零。測量電阻前，還應(yīng)再進行歐姆調(diào)零。（2）將紅色表筆的連線插入“+”號插孔內(nèi)或接到“+”（或紅色）接線柱上；黑色表筆的連線插入“-”號插孔內(nèi)或接到“-”（或黑色）接線柱上。（3）正確選擇測量種類（被測對象）和量程。根據(jù)被測量的種類將轉(zhuǎn)換開關(guān)（功能選擇開關(guān)）旋轉(zhuǎn)至需要的位置。量程開關(guān)應(yīng)先置于最大量程，再根據(jù)測量的需要逐步調(diào)到合適的檔位。5、安全注意事項 （1）嚴禁在測量電流和電壓時旋動轉(zhuǎn)換開關(guān)，以免產(chǎn)生電弧，燒壞轉(zhuǎn)換開關(guān)的觸點。 （2）操作時，手不能接觸

45、表筆的金屬端。特別是測非安全電壓，更要注意人身安全。 （3）萬用表使用完畢后，應(yīng)將量程選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到交流電壓最高檔，以防止下次開始測量時忘記看轉(zhuǎn)換開關(guān)的位置就開始去測電壓，以致將萬用表燒壞。（4）長期不用萬用表，應(yīng)將表內(nèi)的電池取出，以免存放過久漏出電解液，腐蝕萬用表。二、鉗形電流表 鉗形電流表是由電流互感器和電流表組合而成。它可以在不斷開電路的情況下測量電流，有的鉗形電流表還可以測量電壓，電阻，有交流和交、直流兩用兩種型式。1、工作原理 電流互感器的鐵芯在捏緊扳手時就可以張開，這樣，被測電流通過的導(dǎo)線不需要斷開就可以穿過鐵芯閉合，它相當(dāng)于電流互感器的一次側(cè)，互感器的二次側(cè)接電流表，從而指示出被

46、測電流的數(shù)值。2、使用注意事項 （1）測量時，對于不同支路或相線的導(dǎo)線每次只能測一根導(dǎo)線內(nèi)的電流，不可同時一次套人兩根導(dǎo)線。 （2）測量時，應(yīng)將轉(zhuǎn)換開關(guān)置于合適量程、對被測量的電流大小不知道時，應(yīng)置于最高檔，然后，根據(jù)測量值的大小再切換到合適量程。應(yīng)注意不允許在測量過程中切換量程開關(guān)。切換量程必須在無電或鉗口打開時進行。（3）測量時，被測載流導(dǎo)線應(yīng)放在鉗口中央，若是鉗偏了，測量值會變小而產(chǎn)生誤差。 （4）為使讀數(shù)準確，鉗口兩個面應(yīng)接合良好，如有雜聲，可將鉗口重新開合一次；若聲音依然存在應(yīng)檢查接合面上是否有污垢，可用汽油擦干凈。 （5）測量小電流電路時，為獲得準確讀數(shù)，可將導(dǎo)線在互感器鐵芯部分上

47、多繞幾圈測量，此時的實際電流值應(yīng)為讀數(shù)除以鉗口內(nèi)的導(dǎo)線根數(shù)。 （6）鉗形電流表不可在絕緣布良或裸露的導(dǎo)線上測量；不準穿在三相閘刀或熔斷器內(nèi)使用，潮濕和下雨天氣禁止在室外進行測量。 （7）不可用普通鉗形電流表測量1千伏以上高壓電路中的電流，以免發(fā)生事故。三、絕緣電阻的測量 1、兆歐表兆歐表通常又稱為搖表。電氣設(shè)備絕緣的好壞，直接影響到設(shè)備的正常運行和工作人員的安全。兆歐表就是用于測量電氣設(shè)備的絕緣電阻，以判斷電氣設(shè)備的絕緣是否完好。常用的兆歐表大多是國產(chǎn)手搖發(fā)電整流式，型號有ZC11 、ZC25 、ZC40 等。2、兆歐表的正確接線用兆歐表測量設(shè)備的對地絕緣電阻時，“E”端接地（接地外殼），“L

48、”端接被測設(shè)備；測量電纜的絕緣電阻時，“L”端接線芯、“E”端接電纜外皮、“G”屏蔽端接絕緣包扎物，以消除因表面漏電而引起的誤差。3、兆歐表的選擇 （1）兆歐表應(yīng)按電氣設(shè)備的電壓等級選用。電壓等級高的設(shè)備，必須用電壓高的兆歐表來測試。一般被測設(shè)備的額定電壓在500V以下時，要選用500V或1000V的兆歐表；在500V以上時，則要選用1000V或2500V的兆歐表。 特別注意的是，不能用輸出電壓太高的兆歐表去測試低壓電氣設(shè)備，否則有可能把低壓電氣設(shè)備的絕緣擊穿。 （2）兆歐表測量范圍的選擇原則是：不要使兆歐表的測量范圍（量程）超出被測電阻的阻值太多，以免產(chǎn)生較大的讀數(shù)誤差。4、兆歐表的使用注意

49、事項 （1）測量電氣設(shè)備的絕緣電阻時，必須先切斷電源；遇到有電容性質(zhì)的設(shè)備（如電纜、線路）必須先進行放電。 （2）使用兆歐表時，必須水平放置平穩(wěn)。 （3）兆歐表在使用前應(yīng)先轉(zhuǎn)動幾圈，觀察指針是否在“”處，然后再將“L”和“E”兩個接線柱短路，慢慢地轉(zhuǎn)動搖柄，檢查指針是否在“0”處。（4）兆歐表的引線絕緣必須良好，兩根引線不能絞在一起。 （5）在測量時，應(yīng)使兆歐表的轉(zhuǎn)速達到120轉(zhuǎn)/分鐘；應(yīng)以轉(zhuǎn)動一分鐘后的讀數(shù)為準。（6）兆歐表的量限往往高達幾千兆歐，而最小刻度在1兆歐左右，因此不適合測量100千歐以下的電阻。四、接地電阻的測量（一）定義在測量工作中，專門用于測量電氣接地裝置、避雷接地裝置的接地

50、電阻和土壤電阻率大小的儀器，就叫做接地電阻測量儀（又稱接地搖表）。一般常用的有010歐和01000歐兩種。（二）結(jié)構(gòu)原理接地電阻測量儀與兆歐表原理一樣，在結(jié)構(gòu)上是由一個高靈敏的檢流計和手搖發(fā)電機、電流互感器及滑線電阻組成。接地電阻測量儀一般有E、P、C三個端子。（三）測量方法 測量時，先把接地搖表放于水平位置，檢查檢流計的指針是否在中心線上，否則可借助零位調(diào)節(jié)器，把指針調(diào)整到中心線。然后將儀表的“倍率標度”置于最大倍數(shù)，慢慢轉(zhuǎn)動發(fā)電機的搖柄，同時旋轉(zhuǎn)“測量標度盤”，使檢流計指針平衡。當(dāng)指針接近中心線時，加快發(fā)電機搖柄的轉(zhuǎn)速，達到120r/min以上，再調(diào)整“測量標度盤”使指針在中心線上。用“測

51、量標度盤”的讀數(shù)乘以“倍率標度”的倍數(shù)，即為所測的電阻值。五、直流電阻的測量（一）概述電阻它既是一個衡量電流在導(dǎo)體中流動時所受阻力大小的物理量，又是一個在聯(lián)系導(dǎo)體上電壓和電流的參數(shù)。我們經(jīng)常需要測量電阻值的范圍很寬，一般是在10- 6至1017之間，從測量的角度出發(fā)，根據(jù)電阻阻值的不同，可以將其分為以下三類：1、低值電阻：指從1以下的電阻。2、中值電阻：指從1至1M范圍內(nèi)的電阻。3、高值電阻：指從1M以上的電阻。那么，我們在測量中需要注意的是，不同阻值電阻的測量方法也各不相同，各有不同的特點，使用的儀器儀表也不一樣，因而它們的測量誤差也不相同。因此，在進行測量前，要根據(jù)被測對象的特點及具體要求

52、確定相應(yīng)的測量方法和采用的儀器儀表。在電阻值測量中經(jīng)常使用的儀器儀表有：萬用表、直流單電橋、直流雙電橋、兆歐表、接地電阻測量儀等。（二）直流單電橋（惠斯登電橋）電橋是一種比較儀器。利用它進行測量時是將被測量與已知標準量進行比較，從而確定被測量的大小。常見的有QJ23型。1、結(jié)構(gòu)：它主要由直流檢流計和測量電橋電路兩大部分組成。2、特點：靈敏度高，測量結(jié)果準確。3、用途：單電橋適用于中值電阻的測量。4、測量方法：（1）使用電橋時，先將檢流計按鈕開關(guān)鎖扣打開，檢查指針或光點是否指零位。若不指零位，則應(yīng)調(diào)至零位。（2）將被測電阻RX接到電橋面板上標有RX的兩個接線柱上。（3）根據(jù)被測電阻的估計值選擇適當(dāng)?shù)谋堵?，使比較臂四檔位可調(diào)電阻充分被利用，以提高讀數(shù)的精確度。（4）測量時，按下電源開關(guān)并鎖住（即將按鈕向某一方向旋轉(zhuǎn)），然后按一下檢流計按鈕開關(guān)（先不能旋緊鎖?。?，若此時指針向正方向偏轉(zhuǎn)，說明比較臂R4阻值不夠，應(yīng)加大。反之，應(yīng)減小。如此反復(fù)調(diào)節(jié)直至指針停留在零位。在調(diào)節(jié)過程中，需調(diào)一下比較臂，按一下檢流計按鈕開關(guān)，觀察平衡情況。因為電橋未接近平衡前檢流計通過的電流較大，如果長時間按下按鈕或?qū)⑺o鎖住，檢流計容易損壞。只要當(dāng)檢流計指針偏轉(zhuǎn)不大時，方可