矿井维修电工.docx
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矿井维修电工
矿井维修电工
培
训
教
案
武星
2010、5
第一篇电工基础类
一、对比表格
电阻串联、并联特点
序号
串联电阻特点
并联电阻特点
1
n个电阻
R=R1+R2+……Rn
1/R=（1/R1）+（1/R2）+……+（1/Rn）
2
2个电阻
R=R1+R2
R=R1×R2/（R1+R2）
3
n个相同电阻
R=n×R1
R=（1/n）R1
4
2个相同电阻
R=2R1
R=R1/2
5
增加
越串,阻值越大
越并,阻值越小
6
比大小
总电阻比其中最大的电阻还大
总电阻比其中最小的电阻还小
7
影响
再串一个小电阻,对总电阻影响不大。
再串一个大电阻,对总电阻影响大
再并一个小电阻,对总电阻影响大。
再并一个大电阻,对总电阻影响不大
8
串联电阻是分压的
并联电阻是分流的
9
总电压等于各电阻上电压之和。
U=U1+U2+……+Un
总电流等于各电阻中电流之和.I=I1+I2+……+In
10
分压分流
电阻一样,分压一样。
电阻不一样,小电阻分小电压,大电阻分大电压
电阻一样,分流一样。
电阻不一样,小电阻分大电流,大电阻分小电流
11
开路短路
开路的电阻分全部电压；短路的电阻分0电压
开路的电阻无电流；短路的电阻电流很大，其它电阻无电流
12
电流电压
各个电阻中的电流是相同的，I=U/R
各个电阻上的电压是相同的
13
功率
大电阻消耗大功率，小电阻消耗小功率。
电阻相同、消耗功率相同。
P=I×I×R
小电阻消耗大功率，大电阻消耗小功率。
电阻相同、消耗功率相同。
P=U×U/R
14
如果一个电阻开路，将使全电路不工作。
如果一个小电阻短路，对电路影响较小；一个大电阻短路，对电路影响大。
如果一个电阻短路，其它电阻上的电压将上升。
小电阻短路，其它电阻上电压上升小，大电阻短路，其它电阻上电压上升大
如果一个电阻短路，电流很大，将影响全电路工作。
如果一个电阻开路，对其它电阻无影响
15
实例
同一线路上，各段电线（缆）的电阻是串联的
同一系统中,各设备的绝缘电阻是并联的
电容、电感的对比
序号
电容
电感
1
两相绝缘的导电板
电线缠绕
2
极板大则容量大，极板小则容量小。
距离近则容量大，距离远则容量小
匝数多则电感大，匝数少则电感小。
铁芯紧则电感大，铁芯松则电感小
3
能充放电
能充放电
4
对交流均有阻值（阻碍作用）。
频率高，电容阻抗小；频率低，电容阻抗大。
容量大，阻抗小；容量小，阻抗大
对交流均有阻值（阻碍作用）。
频率高，电感阻抗大；频率低，电感阻抗小。
电感大，阻抗大；电感小，阻抗小
5
直流电，电容中过不去。
能充直流电。
直流电的频率是0
直流电，电感中容易过去。
直流电的频率是0
6
电容中能产生瞬时大电流（冲击电流）
电感上能产生瞬时大电压（冲击电压）
7
电容上电压变化慢。
电容上电压滞后电流90度
电感中电流变化慢。
电感上电压超前电流90度
8
电流先达到最大值，而后电压达到最大值，称电压滞后电流。
用角度来表示，就是滞后90度，此90度叫相位差
电压先达到最大值，而后电流达到最大值，称电压超前电流。
用角度来表示，就是超前90度，此90度叫相位差
9
cosф为负值，在0至－1之间
cosф为正值，在0至1之间
10
电线电缆存在分布电容
电线电缆存在电感
11
电容、电感串联时，各自的电压可以抵消，它们单个的电压可以高于电源电压
12
电容上电流超前电压90度，电感上电流滞后电压90度。
电容、电感并联时，它两的电流可以互相吸收
电容串联、并联特点
序号
串联电容特点
并联电容特点
1
n个电容
1/C=（1/C1）+（1/C2）+……+（1/Cn）
C=C1+C2+……Cn
2
2个电容
C=C1×C2/（C1+C2）
C=C1+C2
3
n个相同电容
C=（1/n）C1
C=n×C1
4
2个相同电容
C=C1/2
C=2C1
5
增加
越串,容量越小
越并,容量越大
6
比大小
总容量比其中最小的电容容量还小
总电容比其中最大的电容容量还大
7
影响
再串一个小电容,对总电容影响大。
再串一个大电容,对总电容影响不大
再并一个小电容,对总电容影响不大。
再并一个大电容,对总电容影响大
8
串联电容是分压的
9
总电压等于各电容上电压之和
10
分压
电容一样,分压一样。
电容不一样,小电容分大电压,大电容分小电压
11
开路短路
开路的电容分全部电压；短路的电容分0电压
12
实例
变频器内电容串联以提高耐压
变频器内电容并联以提高容量
三角形与星形接法的关系
序号
△三角形
Y星形
1
变压器一次
承受低电压
承受高电压
高与低相差根号3倍
2
变压器二次
输出低电压
输出高电压
3
电动机
承受低电压
承受高电压
4
移动变压器二次
输出660V
输出1140V
5
4KVA照明综合保护一次
承受380V电压，小矿用
承受660V电压，大矿用
6
4KVA照明综合保护二次
输出127V供井下照明、信号
输出220V，制定措施后用于电锤打眼
7
10KVA照明综合保护一次
承受660V电压，小矿用
承受1140V电压，大矿用
8
10KVA照明综合保护二次
输出127V供井下照明、信号
输出220V，制定措施后用于电锤打眼
9
660V电机
每相绕组承受660V电压
每相绕组承受380V电压
10
1140V电机
每相绕组承受1140V电压
每相绕组承受660V电压
井下对地电压值
1
井下127V对地电压
73V
中性点不接地系统的对地电压，就是三相绝缘电阻上的电压，这三相绝缘电阻是星形接法，大地为星点。
当三相对地绝缘相近时（多数情况下），比电源电压低根号3倍
2
井下660V对地电压
380V
3
井下1140V对地电压
660V
4
井下3300V对地电压
1908V
5
井下6000V对地电压
3468V
地面三相四线制供电
变压器输出星形接法，星点接大地
火线与火线是380V，火线与零线是220V。
左手定则
左手平展，使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内。
把左手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心（手心对准N极，手背对准S极，四指指向电流方向（既正电荷运动的方向）则大拇指的方向就是导体受力方向。
右手定则
右手平展，使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内。
把右手放入磁场中，若磁力线垂直进入手心（当磁感线为直线时，相当于手心面向N极），大拇指指向导线运动方向，则四指所指方向为导线中感应电流的方向。
右手螺旋定则
用右手握住通电螺线管（或比划），让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，那么大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极。
电线周围磁场
电流周围存在磁场。
用右手握导线（或比划），姆指指电流方向，四指指向为磁场方向
欧姆定律
导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体本身的电阻成反比。
用数学形式表达即为I=U/R
1
发电机
右手定则
产生电
互反，可互换
2
电动机
左手定则
产生力
异步交流电机原理：
电生磁，磁生电，磁电生力。
异步电机详解
三相定子绕组通三相交流电产生旋转磁场（依据右手螺旋定则），转子切割磁力线在转子中产生电流（依据右手定则），转子中的电流与定子的旋转磁场作用产生力（依据左手定则）
1
麦克风
右手定则
产生电
互反，可互换
2
喇叭
左手定则
产生力
二、电工原理公式
一、基本公式
I=U/R P=U×I
求电压U：
U=I×R；U2=P×R；U=P/I；U=U1+U2（串联电路）。
求电流I：
I=U/R；I=P/U；I2=P/R；I=I1+I2（并联电路）。
求电阻R：
R=U/I；R=U2/P；R=P/I2；对于串联电阻R=R1+R2；对于并联电阻R=R1×R2/（R1+R2）。
求功率P：
P=U×I；P=I2×R；P=U2/R。
求热量Q：
Q=I2Rt。
上述公式中必须使用如下基本单位
名称
名称的符号
基本单位名称
基本单位的符号
电压
U
伏
V
电流
I
安
A
电阻
R
欧姆
Ω
功率
P
瓦
W
热量
Q
焦耳
J
时间
t
秒
S
求电量W：
W=Pt（P单位是kw,。
t的单位是小时。
W的单位是千瓦时，符号kwh）
千瓦时是国际标准单位，度是我国人的习惯叫法。
1千瓦时=1度
其它单位和换算：
1KA=1000A=1000000mA.1kv=1000V=1000000mv
1MΩ=1000KΩ=1000000Ω1KW=1000W
电知识
名称
符号
单位名称
单位符号
1
电压
U
毫伏、伏、千伏
mV、V、kV
2
电流
I
毫安、安、千安
mA、A、kA
3
电阻
R
欧、千欧、兆欧
Ω、kΩ、MΩ
4
功率
P
毫瓦、瓦、瓩
mW、W、KW
5
频率
f
赫兹、千赫兹、兆赫兹
Hz、kHz、MHz
常用知识
名称
符号
单位名称
单位符号
1
长度
L
毫米、厘米（公分）、米、千米（公里）
mm、cm、m、km
2
面积
S
平方毫米、平方厘米、平方米
mm2、cm2、m2
3
体积
V
升、立方米
L、m3
4
重量
W
毫克、克、千克（公斤）、吨
mg、g、kg、t
5
温度
T
摄氏度
C
6
时间
t
毫秒、秒、分、时
ms、s、min、h
三、串联、并联电阻特点
串联电阻特点：
阻值
（1）总电阻等于各分电阻之和。
（2）越串越大。
（3）比其中最大的还大。
电压（4）总电压等于各分电压之和。
（5）大电阻分大电压，小电阻分小电压，开路的两端就是电源电压。
（6）电阻一样，所分电压也一样。
影响（7）增减小电阻，对总电阻影响小，增减大电阻，对总电阻影响大（减电阻就去短接电阻）。
（8）一个电阻开路，则总电阻无穷大，无电流，电路不工作。
（9）电流,各电阻中电流一样。
串联电阻特点的应用：
（1）马路或井下的红绿灯，采用串联灯泡，就可实现互锁——红灯吹了，绿灯也不会亮，避免误导、堵塞、碰车。
符合特点（8）
（2）判断不同种类的发光二极管的亮度，可以串联起来对比。
在相同的电流下，亮度大的表明发光效果好。
符合特点（9）
（3）节日串灯（满天星），几十个小灯泡串联起来，供电220V。
它的特点是小个头、小瓦数，也就不容易做成大电压的。
符合特点
（1）
（2）（4）（6）
（4）节日串灯（满天星），其中一个吹了后，其它都不亮了。
符合特点（8）
（5）节日串灯（满天星），其中一个吹了后，将其短接就可以使其它都亮了。
符合特点（7）
（6）新式节日串灯（满天星），其中一个吹了后，它内部自动将两极短路。
省得查找吹了的灯泡、省得短接。
符合特点（7）
（7）电笔中因为串联大阻值的电阻，所以人体感觉不到电流。
符合特点（5）
（8）拿500V电笔测量1140V电源，人体有电击的感觉。
这是因为500V电笔内部的电阻阻值小的原因。
拿500V或1000V电笔测量6kV电源，将发生触电伤亡事故！
必须引起绝对注意！
符合特点（5）
同一个电笔、测量同一种电压，一人感觉手麻，另一人无感觉。
这是因为验电的回路是电笔电阻、人体电阻、鞋的电阻。
当鞋潮湿时，其电阻小，人体中电流就大，就有麻的感觉。
符合特点（5）
500V、1000V、6KV验电笔的区别。
电压等级越高，内部电阻越大。
500V电笔的电阻2MΩ、1000V电笔的电阻3MΩ、6kV验电器的电阻更高。
符合特点（5）
（9）万用表电压档，因为串联大阻值的电阻，所以敢测量高电压。
档位越高，所串联阻值越大。
符合特点（5）
（10）发光二极管串联100kΩ电阻，就可测量380V、220V、127V、36V、24V、12V电压。
发光二极管的亮度与被测电压成正比。
符合特点（5）
（11）保险电阻的应用。
在电源输入端串联保险电阻，当电流超过规定值时，烧断电阻，也就切断了电源，使电路停止工作，起到保护的作用。
符合特点（8）
（12）普通保险的作用。
保险其实就是小阻值的电阻。
符合特点（8）
（13）在装修家、改动电路时，在总线串联200W灯泡，就可避免短路顶闸、避免短路烧断电线、避免短路产生大的电弧光。
符合特点（7）
（14）利用发光二极管作电流指示。
将发光二极管串联在电路中，就可粗略判断电流大小。
符合特点（9）
（15）当怀疑某220V电器可能短路，可在其电源侧串联大灯泡进行试验。
如果灯泡大亮，则电器可能短路。
符合特点
（1）（7）
（16）当无法判断某电器的额定电压时，可在其电源侧串联灯泡进行试验，可逐渐增大灯泡的瓦数。
符合特点（4）
（17）井下127V的灯泡，在地面使用时，将其两个串联起来即可。
符合特点
（1）（4）（6）
（18）当需要一个大电阻，而自己保存的电阻阻值偏小时，可以采用串联的方法实现。
符合特点
（1）
（2）
（19）使用架线电机车时，要求铁轨连接采用焊接或焊接钢绞线。
目的就是减小道接板连接的电阻。
（20）从东北到南方的铁路，不采用道接板连接，采用化学熔接的方式将两根铁轨熔成一体。
（21）远距离超高压输送电线的接头，全部采用爆炸熔接的方式。
目的就是减小接头的电阻。
（22）当怀疑某一路短路（或接地）时，可以断开此路，进行试验。
开路法
并联电阻的特点:
阻值①总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和。
②越并越小。
③比其中最小的还小。
④两个一样的电阻并联，总电阻是分电阻的1/2。
⑤n个相同电阻并联，总电阻是分电阻的1/n。
电流①总电流等于各分电流之和。
②小电阻分大电流，大电阻分小电流。
开路的电阻其电流为0。
③电阻一样，其电流也一样。
影响①增减小电阻，对总电阻影响大；增减大电阻，对总电阻影响不大（减电阻就是去掉电阻，将电阻开路）。
②一个电阻短路，则总电阻为0。
电压，各电阻上电压一样。
并联电阻特点的应用：
使用架线电机车时，要求每500米将重车道和空车道的铁轨连接一次（焊接）。
目的就是使4根铁道的电阻并联——减小电阻。
架线是正极、铁道是负极，硅盘与铁道的连接电缆叫回硅线。
山西往河北送电的50万伏超高压架空电线，采用相距很近的4根电线为一组，目的就是采用4根电线并联——减小电阻。
各家各户之间，家庭中各个卧室之间的照明，采用并联的方法。
目的是互不影响。
同一个供电系统上，各台设备的绝缘电阻，就是并联的。
一个缠绕几十圈的线圈，试验它的电磁现象，将它串联在一个灯泡电路中。
如果感觉磁力较小，可以再并联一个或几个灯泡，目的就是增大线圈中的电流，增大电磁力。
当怀疑某接点（触电）没接通时，可以短路接点的两头，进行试验。
短路法。
四、电工原理例题
例题1、两个标有127Ｖ/60Ｗ和127Ｖ/100W的二各灯泡串接在220V电源上，问：
（1）各灯上的电压。
（2）各灯中电流。
（3）灯泡是否超过额定值。
（电路是否合理）
（4）各灯消耗的功率。
（5）哪个灯泡亮。
解：
已知：
Ue1＝Ue2＝127VPe1＝60WPe2＝100WU＝220V
R1＝Ue1²/Pe1＝127²/60＝268.81（Ω）R2＝Ue2²/Pe2＝127²/100＝161.29（Ω）
（2）I1＝I2＝U/（R1＋R2）＝220/（268.81＋161.29）＝0.51（A）
（1）U1＝I1R2＝0.51×268.81＝137.09（V）U2＝U－U1＝220－137.09＝82.91（V）
（4）P1＝I1U1＝0.51×137.09＝69.92（W）P2＝I2U2＝0.51×82.91＝42.28（W）
（5）因为P1＞P2，所以标有127Ｖ/60Ｗ的灯泡较亮。
（3）电路不合理，因为P1＝69.92W＞Pe1＝60W，U1＝137.09V＞Ue1＝127V都超过了额定值。
可以理解串联电阻特点：
串联电阻是分压的。
总电压等于各分电压之和。
大电阻分大电压，小电阻分小电压，电阻一样，所分电压一样。
每个电器的电压都不可超过它本身的额定电压，就是说，不是任何电器都可串联的。
电阻大则消耗功率大，电阻小则消耗功率小。
因为R=U2/P，当电器额定电压相同时，标称额定功率大则电阻小，标称额定功率小则电阻大。
所以，电器标称额定功率大则串联后消耗功率小，电器标称额定功率小则串联后消耗功率大。
因为串联电路的电流相同，而P=I2R，所以，功率P的大小与电阻R成正比。
因为串联电路的电流相同，而U=IR，所以，分电压U的大小与电阻R成正比。
大电阻分大电压，小电阻分小电压。
用万用表测出灯泡的电阻，要比计算出的小。
这是因为灯泡的冷态电阻小。
也就是说金属材料，冷的时候电阻率小，热的时候电阻率大。
而半导体与之相反。
例题2、自建房距变压器500米,每根电线电阻1Ω,变压器出口电压230V
（1）问自建房不开灯时的电压?
（2）只开100W灯时的电压?
（3）灯的实际功率?
（4）每天开12小时线路月耗电多?
（5）再开1000W电炉时的电压?
（6）此时灯、电炉实际的功率?
（7）每天开灯12小时,电炉5小时电路月耗电?
解：
已知:
U=230VR线=1ΩUe1=Ue2=220VPe1=100WPe2=1000Wt1=12ht2=5h
（1）因为Ｉ=0所以线路上电压损失就等于是U线=IR线=0×2Ω=0
所以U1=U-U线=230-0=230V
（2）R1=U2/Pe1=2202/100=484（Ω）I1=U/2R线+R1=230/2+484=0.47（A）
U1=I1R1=0.47×484=227.48（V）
（3）:
P1=I1U1=0.47×227.48=106.91（W）
（4）P线=I122R线=0.472×2×1=0.44（W）
W线=P线t=0.44×12×30=0.158kw/h
（5）R2=U2/P=2202/1000=48.4（Ω）因为R1和R2是并联
所以R并=R1R2/R1+R2=484×48.4/484+48.4=44（Ω）
I=U/2R线+R并=230/2+44=5（A）U=IR并=5×44=220（V）
（6）:
因为Ue1=Ue2=220V所以P灯=Pe1=100WP炉=Pe2=1000W
（7）前5小时P线2=I22R线=52×2×1=50（W）
W线2=P线2t/1000=50×5×30÷1000=7.5kw/h
W线总=W线2+W线×7/12=7.5+0.158×7÷12=7.59kw/h
例题2、结论
（1）自建房不用电时的电压，就是电源电压。
（2）只开100W灯时的电压，肯定比230V低。
（3）灯的实际功率，因为比额定电压220V高，所以实际功率比100W大。
（5）再开1000W电路时的电压，肯定比
（2）的答案低。
例题3：
已知变压器出口电压是230V，单根电线的电阻是5Ω，用户使用127V/100W灯泡和127V200W灯泡串联使用。
已知：
U=230V，R线1=R线2=R线=5Ω，Ue1=Ue2=Ue=127V，Pe1=100W,
Pe2=200W
问题1：
画出电路图？
问题2；用户不开灯时的电压？
答：
用户不开灯时，因为线路上没有电流，I=0，线路上也就无压降，所以用户电压就是变压器的出口电压230V。
说明道理：
根据欧姆定律I=U/R，线路上没有电流，线路即使有电阻，线路上也无压降。
问题3：
用户开灯时的电压？
R1=Ue2/Pe1=1272/100=161.29（Ω）R2=Ue2/Pe2=1272/200=80.645（Ω）
R=R1+R2+2R线=161.29+80.645+10=251.935（Ω）I=U/R=230/251.935=0.9129（A）
方法1：
U线=IR线=0.9129×10=9.129（V）U户=U－U线=230－9.129=220.8719（V）
方法2：
U户=I×（R1+R2）=0.9129×（161.29+80.645）=220.862（V）
说明道理：
用户电压等于电源电压减去线路上的压降，用户电压等于电流乘以用户用电器的电阻。
灯泡的电阻在计算题中是不变的。
问题4：
用户每月用多少度电？
（按30天计算）
P=U户I=220.8719×0.9129=201.6339（W）=0.2016339KW
W=Pt=0.2016339×5×30=30.245（度）
说明道理：
用户用电功率等于用户电压乘以电流再乘以用电时间。
问题5：
线路上每月浪费多少度电？
（按30天计算）
P线=I2R线=0.91292×（5+5）=8.3338（W）=0.0083338KW
W=Pt=0.00083338×5×30=1.25（度）
说明道理：
线路上浪费的电就等于电流的平方乘以线路上的电阻在乘以用电时间。
问题6：
每盏灯的功率是多少？
哪盏灯亮？
P1=I2R1=0.91292×161.29=134.4168（W）
P2=I2R2=0.91292×80.645=67.2084（W）
标有127V/100W的灯亮
说明道理：
灯的功率等于电流的平方乘以灯泡的电阻，哪盏灯的实际功率大，哪盏灯就亮。
串联电路电阻大的功率大。
超过额定功率，灯会损坏。
问题7：
再开一盏220V/100W的灯，用户电压是多少？
Ue3=220V,Pe3=100WR3=Ue32/Pe3=2202/100=484（Ω）
R户=（R1+R2）R3/R1+R2+R3=（161.29+80.645）×484/（161.29+80.645+484）=161.304（Ω）
R总=2R线+R户=10+161.304=171.304（Ω）I总=U/R总=230/171.304=1.3426（A）
方法1：
U户=I总R户=161.304×1.3426=216.5667（V）
方法2：
U线=I总R线=1.3426×2×5=13.426（V）
U户=-U-U线=230-13.426=216.574（V）
说明道理：
并联电路总电阻小于最小的电阻
用户电压等于电源电压减去线路上的压降
用户电压等于电流乘以用户用电器的电阻
问题8：
线路上每月浪费多少电？
（按30天计算）
P线=I2R线=1.34262×2×5=18.0257（W）=0.0180257（KW）
W=Pt=0.0180257×5×30=2.7038（度）
说明道理：
线路上浪费的电就等于电流的平方乘以线路上的电阻在乘以用电时间。
问题9：
总电流I是多少？
I总=U/R总=230/171.304=1.3426（A）
说明道理：
总电流等于电源电压除以总电阻。
问题10；哪盏灯最亮？
P3=U户2/R3=216.5742/484=96.909（W）
I3=U户/R1+R2=216.574/（161.29+80.645）=0.895（A）
P21=I32R1=0
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