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电工企业内内部取证
学<br****br/>资
料
热电三分公公司培训科科编制
2012年年9月
第一章电工工基础
第一节直流流电路
一、直直流电路的的基本概念念
(一)电路路
电路是电流流的通路,它它是为了某某种需要由由某些电气气设备或元元件按一定定方式组合合起来的。它它的作用是是实现电能能的传输和和转换,其其中包括电电源、负载载和中间环环节三个组组成部分。
1、电源
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它在电路中中的作用是是将其它形形式的能量量转换为电电能。例如如发电机和和干电池都都是电源,它它们分别将将机械能和和化学能转转换成电能能。
2、负载
它在电路中中的作用是是将电能转转换成其它它形式的能能量,例如如灯泡和电电动机等。灯灯泡将电能能转换成光光能和热能能,电动机机将电能转转换为机械械能。
3、导线(中中间环节)
导线是用来来连接电源源和负载,起起着传输和和分配电能能的作用。
(二)电流流
电流是指电电荷在电场场力的作用下下定向移动动的现象********惯上,规规定正电荷荷移动的方方向为电流流的正方向向。电流的的大小用单单位时间内内在导线横横截面上通通过的电荷荷量的多少少来衡量,称称为电流强强度,简称称电流,用用字母I表示,电流的单单位是安,用用字母A表表示。
(三)电压压与电位
1、电压
在电场力的的作用下使使电荷移动动,电场力力就会对电电荷做功,电电压就是用用来衡量电电场力移动动电荷做功功的能力,如如在电场力力的作用下下将单位正正电荷从电电场的某一一点(a点)移到到电场的另另一点(bb点),电电场力所做做的功,就就称为该两两点之间的的电压,电电压的单位位是伏,用用字母V表表示。
电压的正方方向****惯惯规定电场场力移动正正电荷的方方向,即高高电位到低低电位的方方向,也就就是顺电压压的方向电电位在降低低,所以电电压又叫电电压降。
2、电位
在电场力的的作用下将将单位正电电荷从电场场的某点(aa点)移到到参考点(00点)所做做的功,称称为该点的的电位,由由此可见电电位实际上上也是电压压,是电路路中某点与与参考点之之间的电压压。
某点的电位位比参考点点的电位高高的,该点点电位为正正,比参考考点电位低低的,该点点电位为负负。
电位的单位位与电压的的单位相同同,也用VV表示。
3、电压与与电位的关关系
在电路中,任任意两点之之间的电位位差称为这这两点之间间的电压,
(四)电动动势
为了维持电电路中的电电流,就必必须维持电电路两端的的电压。电电路中的电电源就是起起维持电路路两端电
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压压的作用,因因为在电源源内部这种种推动电荷荷移动的作作用力称为为电源力,电电动势就是是用来衡量量这种电源源力做功的的能力。在在电源力的的作用下,将将单位正电电荷从电源源负极移到到正极所做做的功,称称为电源电电动势,用用字母E表表示,电动势的的单位与电电压相同,也也用V表示示。
电动势的正正向是从负负极指向正正极,也就就是从电源源的低电位位指向高电电位。顺着着电势的方方向是电位位升高的方向向,所以电电动势又称称为电压升升。
(五)电阻阻
当电流流过过导体时,导导体对电流流有阻碍作作用,这种种阻碍作用用就是电阻阻,用字母母R或r表示。
电阻的单位位为欧,用用字母表示示。
金属导体的的电阻大小小由实验可可知,导体体电阻值的的大小与导导体长度成成正比,与与导体截面面成反比,还还与导体的的材料有关关,用数学学公式表示示为
式中——导体长长度(m)——导体截截面()
——电阻率率,它表示示长1m,截面面为1导体体的电阻值值()。另另外,导体体的电阻值值还与温度度有关。
(六六)电功与与电功率
电流可以使使电灯发光光、电熨斗斗发热、电电动机带动动机器旋转转,实现了了电能和光光、热、机机械能之间间的转换,这这说明电流流做了功。电电流所做的的功称为电电功,用字字母A表示。
电功常用的的单位是千千瓦·时,用字字母kW··h表示。
单位时间内内电流所做做的功称为为电功率,用用字母表示示,即
电功率常用用的单位是是瓦,用字字母W表示示。
电功表示在在时间t内电场力力移动电荷荷所做的功功,而电功功率表示在在1s时间间内电场力力移动电荷荷所做的功功,前者反反映做功的的多少,后后者反映做做功的速度度。
二、电流的的热效应
我们所使用用的电炉、电电烙铁、电电熨斗等用用电器都是是根据电流流的热效应应来制成的的。但电流流的热效应应也有不利利的一面,如如发电厂的的发电机、电电动机、变变压器等设设备的绕组组都是用导导线绕制的的,导线有有电阻,当当电流流过过绕组时,就就会发热。这这样,不但但消耗了能能量(因为为热量是由由电能转换换的),而而且会使上上述设备的的温度升高高,加速了了绝缘材料料(绕组的的导线外面面都包有绝绝缘)的老老化变质,影影响设备的的使用寿命命。所以制制造厂都规规定了电气气设备的额额定值(如如额定功率率、额定
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电电流等),使使用时务必必注意。
三、电阻的的连接
(一)电阻阻的串联
电阻的串联联,就是把把电路中的的几个电阻阻一个连着着一个成串串地连接起起来。。在在这个电路路的两端加加上电压,流流过电路的的电流为。
(a)(b)
(a)两电阻串联;(b)等值电阻
电阻串联电电路有下列列特点:
(1)流过过每个电阻阻的电流都都相等。(a)中中,流过的的电流是同同一个电流流,即都是是。
(22)电路两两端的总电电压等于各各个电阻上上电压之和和。((a)中,总总电压为,电电阻上的电电压为,电电阻上的电电压为,
(3)电路路的等值电电阻(总电电阻)等于于各串联电电阻之和,
(4)串联联电路中,每每个电阻上上的电压与与电阻成正正比,
流过每个电电阻的电流流相等,电电阻值大的的,两端电电压一定高高;反之,则电压低。
(5)串联联电路中,电电阻大的消消耗的功率率大,电阻阻小的消耗耗的功率小小。
(二)电电阻的并联联
电阻的并联联,就是将将几个电阻阻的一端联联在一起,另另一端也联联在一起。。在这这个电路两两端加上电电压,电路路中总电流流为。
电阻并联电电路,有下下列特点::
(1)各并并联电阻两两端电压相相等。((a)中两两个并联电电阻与上的电压压都等于外外加电压。
(a)(b)
(a)两电阻并联;(b)等值电阻
(2)并联联电路的总总电流等于于流过各个个并联电阻阻的电流之之和。((a)所示示,电流关关系如下
(3)并联联电路等值值电阻的倒倒数等于各各并联电阻阻的倒数之之和,
(44)并联电电路中,流流过每个电电阻的电流流与各自的的电阻成反反比,
加在每个电电阻两端的的电压相等等,电阻值值大的,流流过电阻的的电流一定定小;反之之,则电流大大。
(55)并联电电路消耗的的总功率,等等于各并联联电阻消耗耗的功率之之和,并联联电路中,电电阻大的消
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消耗功率小小,电阻小小的消耗功功率大。
(三)电阻阻的混联
有串联又有有并联所构构成的电路路称作电阻阻混联电路路。这时,可可以根据串串联和并联联电路的计计算方法,逐逐步把电路路简化,便便可求出这这个电路的的等值电路路。
第二节磁和电路路
一、电流与与磁场
(一)电流流周围的磁磁场
磁场可以用用磁力线来来表示,磁磁力线的方方向是从NN极出发回回到S极,在在磁极内部部由S极到到N极,形形成闭合回回路,磁力力线的密和和疏表示磁磁场的强和和弱。
也可以用磁磁通或磁通通密度来表表示磁场。通通过某一截截面的磁力力线总根数数叫做磁通通,用字母母表示。通通过单位面面积的磁力力线根数叫叫做磁通密密度,简称称磁密或磁磁感应强度度,用字母母表示。
通过有电流流的导线周周围和条形形磁铁的周周围都有磁磁场。导线线周围的磁磁场是由导导线中通过过的电流产产生的,即即电流可以以产生磁场场。
(二)磁场场对载流导导体的作用用
把自由悬挂挂的一根直直导线放在在蹄形磁铁铁的磁场中中,并使导导线与磁力力线方向垂垂直。未通通电时,导导线静止不不动;当接接通电源,电电流方向是是由时,就就会看到导导线向里面面移动,这这说明导线线受到一个个向里面的的力。这个个力是磁铁铁的磁场对对通电导线线的作用力力,称它为为电磁力。
如果改变导导线中的电电流方向,就就会看到导导线向外面面移动。如如果不改变变导线中的的电流方向向,而改变变磁场方向向(将磁铁铁的N,SS极位置倒倒换),也会看看到导线运运动方向也也随之改变变。由此可可知,电磁磁力的方向向与电流的的方向和磁磁场的方向向有关,这这个关系可可用左手定定则确定::将左手伸伸直展平,使使拇指和其其余四指垂垂直,手心心对着磁力力线方向,四四指指向是是电流方向向,这时拇拇指所指的的方向就是是电磁力的的方向。
二、电磁感感应
(一)直导导线中的感感应电动势势
感应电动势势的方向与与磁场的方方向、导线线切割磁力力线的方向向有关,这这个关系可可由右手定定则确定::右手伸直直展平,拇拇指和其余余四指垂直直,手心对对着磁力线线方向,拇拇指指向导导线运动的的方向,四四指的指向向就是感应应电动势的的方向。
通过实验还还证明,直直导线中的的感应电动动势的大小小与磁感应应强度、导导线长度以以及导线运运动速度有有关。发电电机就是根根据这个原原理制成的的。
(二)线圈圈中的感应应电动势
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线圈中感应应电动势的的大小与穿穿过线圈磁磁通的变化化量及线圈圈匝数成正正比。
当磁通增加加时,拇指指指向与磁磁铁方向相相反(拇指指向上指),四指的回绕方向就是感应电动势的方向。当磁通减少时,拇指指向与磁铁方向相同(拇指向下指),四指的回绕方向就是感应电动势的方向。结论是线圈中感应电动势的方向总是企图使它所产生的电流反抗原来磁通的变化(磁铁的插入或拔出)。
(三)自自感电动势势
当变化的电电流流过线线圈时,便便产生变化化的磁通,变变化的磁通通穿过线圈圈,在线圈圈中便产生生感应电动动势,这种种现象称作作自感应,由由此而产生生的感应电电动势称作作自感电动动势。自感感现象是电电磁感应现现象的一种种,所以自自感电动势势的计算和和感应电动动势的计算算相同,
自感电动势势是由于线线圈本身的的电流变化化引起的,所所以应找出出自感电动动势与电流流变化之间间的关系。自自感电动势势的大小与与通过线圈圈电流的变变化率成正正比,其比比例系数叫叫自感系数数,简称电电感,用字字母表示。电电感的单位位为亨,用用字母H表示,
第三节单相交流流电路
一、单相交交流电的基基本概念
(一)交流流电的特点点
在直流电电路中,电电动势、电电压、电流流的大小和和方向都不不随时间变变化。目前前,正弦交交流电得到到了广泛的的应用。在在正弦交流流电路中,电电动势、电电压、电流流的大小和和方向都随随时间按正正弦规律变变化。
正弦交流电电是随时间间不断变化化的,用来来表示交流流电每一瞬瞬间的数值值,称为交交流电的瞬瞬时值。瞬瞬时值都用用小写字母母表示,如如分别表示示电动势、电电压和电流流的瞬时值值。瞬时值值中最大的的数值叫最最大值,用用字母分别别表示电动动势的最大大值、电压压的最大值值、电流的的最大值。交交流电是随随时间不断断地由正到到负、由大大到小反复复进行变化化,这种变变化速度一一般用周期期或频率来来表示。交交流电重复复变化一次次所需要的的时间,成成为周期,用用字母T表表示。周期期的单位为为秒(s)。交交流电1ss变化的周周期数称为为频率,用用字母表示示。所以,频频率与周期期互为倒数数。
(二)交流流电的有效效值
交流电有效效值的定义义是:在阻阻值相同的的两个电阻阻元件中,分分别通入直直流电流II和交流电电流i,如如果在相同同的时间内内产生的热热量相等,则则交流电流流i的有效效值就等于于这个直流流电流I的的大小,或或者说直流流电流I就就是交流电电流i的有有效值。
电势和和电压的有有效值的定定义与电流流有效值的的定义相同同。
用字母母分别表示示电势、电电压、电流流的有效值值。
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平时讲的交交流电动势势、电压、电电流的数值值,如无特特别说明都都是指有效效值。
二、纯电阻阻电路
由白炽灯、电电炉、电烙烙铁、电阻阻器等接入入正弦交流流电源,所所组成的电电路可以看看成是纯电电阻电路。
在任一一瞬间,电电阻R取用用的电功率率P等于这一一瞬间的电电压u和电电流i的乘乘积,即PP=U·I
有功功功率的公式式与直流电电路的功率率公式相同同,但上式式中的U和和I都是交交流电的有有效值。功功率的单位位也是瓦(WW)或千瓦瓦(kW)。
有功功功率的大小小表示电能能转换成其其它能量速速率大小,如如白炽灯有有电流流过过,就将电电能转换成成光能和热热能。电路路中接入电电阻元件,就就一定有这这样的功率率。
三、纯电感感电路
变压器、电电动机都有有绕组,一一般情况下下绕组不但但有电阻RR而且还有有电感L,如如果电阻RR很小,可可以忽略不不计时,称称这种绕组组为纯电感感线圈。没没有铁心的的绕组叫空空心线圈,这这种空心线线圈可以认认为是纯电电感线圈。如果把这样的纯电感线圈接入正弦交流电源,组成的电路为纯电感电路。
功率:
在纯电电阻交流电电路中,瞬瞬时功率等等于电压瞬瞬时值和电电流瞬时值值的乘积,同同理在纯电电感交流电电路中亦有有,瞬时功率率在一个周周期内的平平均值为零零,即纯电电感电路的的平均功率率或有功功功率为零。这说明在纯电感电路中不消耗电能。
一般用瞬时时功率的最最大值来反反应纯电感感电路中能能量交换的的规律,把把它称为无无功功率,用用字母表示示,
必须注意,无无功功率不不是无用的的功率,是是能量进行行交换的那那部分功率率,而不是是能量转换换的那部分分功率。
四、纯电容容电路
(一)电容容器
被绝缘体隔隔开的两个个导体的组组合,称为为电容器。组组成电容器器的导体称称作极板,绝绝缘体称作作绝缘介质质。电容器器最基本的的特点是能能够储电荷荷。实验证证明:对于于结构一定定的电容器器,每个极极板上储存存的电量qq与两极板板间的电压压U的比值值是一个常常数,把这这个比值常常数称作电电容器的电电容量,简简称电容,用用字母C表表示,
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(二)纯电电容电路
把电容器接接上正弦交交流电源,组组成的电路路称为纯电电容电路。在在这个电路路中因充电电和放电过过程交替进进行,电路路中便有持持续的电流流流过。那那么,在正正弦交流电电路中,电电容器中的的电流和电电容器两端端电压之间间存在什么么关系呢??
1、电压和和电流的关关系
电容器两端端电压比电电容器中的的电流相位位滞后,也也可以说电电流比电压压超前。
同纯电感电电路一样,电电容器两端端的电压和和电流相位位不同,所所以也不能能用欧姆定定律来表达达它们的瞬瞬时值之间间的关系。通通过实验可可以证明,电电容器两端端电压的有有效值和电电流的有效效值成正比比,这个比比值是一个个常数,称称为电容电电抗,用字字母表示,单单位为。
第四节三相相交流电
一、三相交交流电
目前世界上上普遍应用用的交流电电能绝大部部分是由三三相发电机机发出,并并且是用三三相输电线线输送的,而而大部分负负载也是三三相交流电电动机,一一般常用的的单相交流流电源只是是三相中的的一相。
三相交流电电源是指三三个电动势势的频率相相同、最大大值相等、相相位互差,一一般称这样样三个电动动势为对称称三相电动动势。
在发电厂的的母线上按按规定分别别涂上黄、绿绿、红三种种颜色,分分别表示AA、B、CC三相。
二、三相电电源的连接接
一般三相电电源的连接接方法有两两种,一种种是星形(型);另一种是三角形(△型)。
三相发电机机有三个(实实际是三组组)绕组,一一般称三相相绕组。将将三相绕组组的始端(首首端)分别别用A、BB、C表示示,三相绕绕组的末端端(尾端)分分别用X、YY、Z表示示,那么三三相绕组表表示为A——X、B—Y、C—Z。
(一)星形形连接
三相电源的的星形连接接,就是将将三相绕组组的末端XX、Y、ZZ连接在一一起,成为为一个公共共点,用字字母O表示示,而把三三相绕组的的始端A、BB、C分别别用导线引引出的连接接方
在星形连接接中,从公公共点引出出的线叫中中线。从绕绕组始端AA、B、C引出的线线叫端线,一一般也叫相相线。
(二)三角角形连接
三相电源的的三角形连连接,就是是将电源每每相绕组的的末端与相相邻一相绕绕组的始端端依次相连连,如X连连B,Y连连C,Z连连A,形成成一个闭合合回路,再再从三个连连接点A、BB、C引出出端线的连连接方法。
第五节基本定律律
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一、库仑定定律
指两个点电电荷之间作作用力F的的大小与两两个点电荷荷量的乘积积成正比,与与两个点电电荷间距离离r平方成成反比,还还和电荷所所处的空间间的媒质(用用系数K表表示)有关关,即
二、欧姆定定律
,电电压与电流流的大小有有什么关系系?科学家家欧姆通过过实验证明明:电路两两端所加电电压与电路路通过的电电流成正比比,就是说说电压增大大时,电流流也相应成成比例增大大,用数学学公式表示示为
式中的就是是电阻,它它的大小与与电压、电电流的大小小无关。由由上式可知知,对不同同电路(即即的值不同同)来说,若若所加的电电压相同时时,电路中中的电阻越越大,则电电流越小。
三、焦耳——楞次定律律
电流的热效效应就是电电流流过导导体后将电电能转换成成热能的效效应。实验验证明:电电流流过导导体产生的的热量,与与电流的平平方、导体体的电阻及及通电时间间成正比。
四、楞次定定律
线圈中感应应电动势的的大小与穿穿过线圈磁磁通的变化化量及线圈圈匝数成正正比。感应应电动势的的大小可以以由下式表表示
式中———线圈匝匝数
——磁通变变化率
上式中的负负号是表示示感应电动动势的方向向。当磁通通增加时,拇拇指指向与与磁铁方向向相反(拇拇指向上指指),四指指的回绕方方向就是感感应电动势势的方向。当当磁通减少少时,拇指指指向与磁磁铁方向相相同(拇指指向下指),四四指的回绕绕方向就是是感应电动动势的方向向。结论是是线圈中感感应电动势势的方向总总是企图使使它所产生生的电流反反抗原来磁磁通的变化化(磁铁的的插入或拔拔出)。这这就是楞次次定律的内内容。
利用楞次定定律可以判判断任何感感应电动势势或感应电电流的方向向。这个感感生电流所所产生的磁磁通是阻碍碍外加磁通通增加的,它它的方向与与外加磁通通相反。既既然感应电电流的磁通通方向已确确定,那么么按右手
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螺螺旋定则可可以容易地地确定出感感应电流的的方向。
五、左手定定则
左手定则是是用来确定定通电导体体在外磁场场中受力方方向的定则则。
方法:伸开开左手,大大拇指与其其余四指垂垂直,并和和手掌在同同一平面内内,手心朝朝向N极,使使磁力线从从手心垂直直地进入,四四指的指向向表示导体体中的电流流方向,这这时大拇指指所指的方方向就是通通电导体所所受作用力力的方向。
六、右手定定则
右手定则是是用于确定定导体在磁磁场中作切切割磁力线线运动时,导导体中所产产生的感生生电动势方方向的定则则。
方法:伸开开右手,使使大拇指与与其余四指指垂直,并并和手掌在在同一平面面内,手心心朝向N极极,让磁力力线从手心心垂直地进进入,大拇拇指的指向向表示导体体的运动方方向,这时时四指所指指的方向就就是感生电电动势的方方向。
七、基尔霍霍夫电流定定律
基尔霍夫电电流定律是是用来确定定连接在同同一结点上上的各个支支路电流间间关系的。由由于电流的的连续性,电电路中任何何一点(包包括结点在在内)均不不能堆积电电荷。因此此,在任一一瞬时,流流向某一结结点的电流流之和应该该等于由该该点流出的的电流之和和。
就是在任一一瞬时,一一个结点上上电流的代代数和恒等等于零。如如果规定参参考方向向向着结点的的电流取正正号,则背背着结点的的就取负号号。
根据计算的的结果,这这些支路的的电流可能能是负值,这这是由于所所选定的电电流的参考考方向与实实际方向相相反所致。
基尔霍夫电电流定律通通常应用于于结点,也也可以把它它推广应用用于包围部部分电路的的任一假设设的闭合面面。
八、基尔霍霍夫电压定定律
基尔霍夫电电压定律是是用来确定定回路中各各段电压间间关系的。如如果从回路路中任意一一点出发,以以顺时针方方向或逆时时针方向沿沿回路循环环一周,则则在这个方方向上的电电位降之和和应该等于于电位升之之和,回到到原来的出出发点时,该该点的电位位是不会发发生变化的的。即电路路中任意一一点的瞬时时电位具有有单值性的的结果。
沿任一回路路循环方向向(顺时针针方向或逆逆时针方向向),回路路中各段电电压的代数数和恒等于于零。如果果规定电位位降取正号号,则电位位升就取负负号。
九、叠加原原理
对于线型电电路,任何何一条支路路中的电流流,都可以以看成是由由电路中各各个电源(电电压电源或或电流电