第二章 井下电钳工的基础知识Word文档格式.docx

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电阻用字母R来表示，它的单位是Ω（欧姆），另外，根据测量要求，电阻的单位还分MΩ（兆欧）、kΩ（千欧）、mΩ（毫欧）、μΩ（微欧）等单位，它们的关系是：

1MΩ=106Ω；

1kΩ=103Ω；

1mΩ=10-3Ω；

1μΩ=10-6Ω。

二、欧姆定律

电流和电压的大小成正比的电阻元件叫线性电阻元件。

元件的电流与电压的关系曲线叫做元件的伏安特性曲线。

线性电阻元件的伏安特性为通过坐标原点的直线,导体中的电流和导体两端承受的电压成正比，这个关系叫欧姆定律，其表达式为：

I=U/R

式中I—电流，A；

U—电压，V；

R—电阻，Ω。

三、

电阻的串并联计算

1、电阻的串联及特点

把电阻一个接一个依次地连接起来，使电流只有一条通路的连接形式，叫做电阻串联。

如图2－1所示。

电阻串联电路的特点是：

（1）串联电路中的电流处处相同；

　　　　　　　　　　　　　　　　　图2－1电阻的串联

（2）串联电路中总电压等于各电阻两端电压之和；

（3）总电阻等于各个电阻值之和。

可用下式计算：

I=I1=I2=I3=……In

R=R1+R2+R3+……+Rn

U=U1+U2+U3+……+Un

式中I、R、U—串联电路的总电流、总电阻及总电压；

I1、I2、I3、In—串联电路分电阻上的电流；

R1、R2、R3、Rn—串联电路分电阻；

U1、U2、U3、Un—串联电路分电阻上的电压降。

2、电阻的并联及特点

将各电阻的两端连接于共同的两点上并施以同一电压的连接形式，称为电阻的并联。

如图2－2所示

　　　　　　　　图2－2　电阻的并联

电阻并联电路的特点是：

（1）各分路两端电压相等；

（2）总电流等于各分路电流之和；

（3）总电阻的倒数等于各电阻倒数之和。

U=U1=U2=U3=……Un

I=I1+I2+I3+……+In1/R=1/R1+1/R2+1/R3+……+1/Rn

式中U—并联电路总电压I—并联电路总电流R—总电阻

U1、U2、U3、Un—各并联电阻上电压；

I1、I2、I3、In—通过各并联电阻的电流；

四、电功和电功率

电功率是电路分析中常用到的一个物理量。

传递转换电能的速率叫电功率,简称功率,用p或P表示。

习惯上,把发出或接受电能说成发出或接受功率。

下面分析任一支路的功率关系。

当支路电流、电压实际方向一致时,因为电流的方向习惯上规定正电荷运动的方向,而正电荷沿电压方向移动时能量减少,所以这时该支路接受功率。

当支路电流、电压实际方向相反时,该支路发出功率。

又因

所以转换能量的速率，即功率为

p=u·

i（2.1）

即任一支路的功率等于其电压与电流的乘积。

用式（2.1）计算功率时,如果电流、电压选用关联参考方向,则所得的p应看成支路接受的功率,即计算所得功率为正值时,表示支路实际接受功率；

计算所得功率为负值时,表示支路实际发出功率。

同样,如果电流、电压选择非关联参考方向,则按式（2.1）所得的p应看成支路发出的功率,即计算所得功率为正值时,表示支路实际发出功率;

计算所得功率为负值时,表示支路实际接受功率。

在直流情况下,式（2.1）可表示为

P=UI

国际单位制（SI）中,电压的单位为V,电流的单位为A,则功率的单位为瓦［特］,简称瓦,符号为W。

常用的功率的十进制倍数和分数单位有千瓦（kW）、兆瓦（MW）和毫瓦（mW）等。

直流时，有W=P（t－t0）

电能的SI主单位是焦［耳］,符号为J,它等于功率为1W的用电设备在1s内所消耗的电能。

在实际生活中还采用千瓦小时（kW·

h）作为电能的单位,它等于功率为1kW的用电设备在1h（3600s）内所消耗的电能,简称为1度电。

1kW·

h=103×

3600=3.6×

106J

能量转换与守恒定律是自然界的基本规律之一,电路当然遵守这一规律。

一个电路中,每一瞬间,接受电能的各元件功率的总和等于发出电能的各元件功率的总和;

或者说,所有元件接受的功率的代数和为零。

这个结论叫做“电路的功率平衡”。

例2.1直流电路,U1=4V,U2=-8V,U3=6V,I=4A,求各元件接受或发出的功率P1、P2和P3,并求整个电路的功率P。

解元件1的电压参考方向与电流参考方向相关联,故

P1=U1I=4×

4=16W（接受16W）

元件2和元件3的电压参考方向与电流参考方向非关联,故

P2=U2I=（-8）×

4=-32W（接受32W）

P3=U3I=6×

4=24W（发出24W）

整个电路的功率P（设接受功率为正,发出功率为负）为

P=16+32-24=24W

五、磁和电磁的基本概念

1、磁极、磁场、磁力线

带有磁性的物体，且能吸引铁、钴等金属物质的物体称磁铁。

磁极

磁铁的两端磁性最强处为两个极，南极用字母“S”表示；

北极用字母“N”表示。

磁场

磁铁周围产生磁性的范围叫磁场。

磁力线

在磁场中，由南极到北极的磁力线路称为磁力线，用磁场中垂直通过每单位面积的磁力线根数来表示磁通密度。

2、电流的磁效应

右手螺旋定则

凡导体通过电流，其周围都会产生磁场。

磁场的强弱与通过电流的大小有关，而磁场方向则与电流方向有关。

对于通电直导体周围磁场，其磁力线方向与电流方向的关系可用右手螺旋定则来确定，即用右手握住通电导体，拇指伸直并指向电流方向，则其余四指所指的方向便是磁力线即磁场方向。

对于通电螺线线圈周围的磁场，磁场方向仍用右手螺旋定则判断，即四指指向线圈中的电流方向，伸直的拇指就表示磁力线方向。

左手定则

通电导体在磁场中将受到电磁力的作用，受力方向可用左手定则来判断，即伸开左手于磁场内，让磁力线垂直穿过手心，四指伸直指向电流方向，则与四指垂直的拇指的指向便是导体所受电磁力的方向。

应用左手定则可以判断通电导体在磁场中的运动方向，它和电动机原理相同，所以左手定则也称电动机左手定则。

电磁力大小可用下式表示：

F=BILsinа（N）

式中F—电磁力，N；

B—磁感应强度，Wb/m2；

I—导体电流，A；

L—通电导体有效长度，m；

а—导体方向与磁场方向的夹角，（0）。

电磁感应

导体在磁场中做切割磁力线运动时，会产生感应电动势。

感应电动势的方向可用右手定则来判断，即伸右手于磁场内，使手心正对磁场的方向，拇指代表导体运动方向，则伸直的四指（与拇指垂直）就表示感应电动势的方向。

感应电动势大小可用下式表示：

e=BLVsina（V）

式中e—感应电动势，V；

B—磁通密度，Wb/m2；

L—导体切割磁力线的有效长度，m；

V—导体运行速度，m/s；

a-导体运动方向与磁场方向的夹角，（0）。

六、交流电的概念

1、正弦交流电的概念

交流是指电路中的电流、电压及电动势的大小和方向都随着时间按正弦函数规律变化，这种随时间做周期性变化的电流称交变电流，简称交流。

交流电可以通过变压器变换电压，在远距离输电时，通过升高电压以减少线路损耗，获得最佳经济效果。

而向需要各种不同电压的用户供电时，又可以通过降压变压器把高压变为低压，既有利于安全，又能降低对设备的绝缘要求。

此外，交流电动机与直流电动机比较，则具有构造简单、造价低廉、维护简便等优点，所以交流电获得广泛地应用。

2、交流电的产生

由右手定则可知，导体在磁场中做切割磁力线运动时，会产生感应电动势，如果磁体做周期性的切割磁力线运动，就会产生一个周期性的感应电动势，周期性的感应电动势为设备提供的电源即为交流电。

交流电的周期、频率和角频率

交流电在变化过程中，它的瞬时值经过一次循环又变化到原来的瞬时值所需的时间，即交流电变化一个循环所需的时间，称交流电的周期。

周期用符号T表示，单位为秒。

交流电每秒钟周期性变化的次数叫频率，用字母f表示，单位是赫兹（Hz）。

周期与频率之间的关系为：

T=1/f或f=1/T即频率与周期为倒数关系。

交流电每秒所变化的电气角度叫角频率，用字母ω表示。

交流电变化一周，其电角变化为2л弧度，所以角频与频率周期的关系为：

ω=2л/T=2лf

交流电的最大值、有效值和平均值

交流电在一个周期中所出现的最大瞬时值，称交流电最大值。

常用字母Im、Um来表示电流、电压正弦量的最大值。

交流电通过电阻性负载时，如果所产生的热量与直流电在相同时间内通过同一负载所产生的热量相等时，这一直流电的大小就是交流电的有效值。

常用I、U符号表示电流、电压的有效值。

通常所说的电压、电流的数值以及电仪表所测量的数值大都是有效值。

有效值与最大值的关系如下：

U=Um/

=0.707Um或Um=

U=1.414U

交流电在一个周期内,正半周和负半周的数值相等,所以它在一个周期内的平均值等于零,这实际上没有什么意义.所谓交流电的平均值,是指交流电在半个周期内,在同一方向通过导体横截面的电量与半个周期时间的比值。

常用Ip和Up来表示电流、电压的平均值。

平均值与最大值和有效值的关系为：

Up=0.637Um=0.9U

3、单相交流电和三相交流电

三相交流电源

由单个频率的交流电势组成的电源称为单相交流电。

由三个频率相同、振幅相等、相位依次相差1200的交流电势组成的电源，称三相交流电源。

三相交流电源是由三相发电机产生的，目前工农业生产所用的动力电源几乎全部采用三相交流电源。

日常生活中所用的单相交流电也是由三相交流电源提供的，单独的单相交流电源现在已经很少采用了。

相电压、线电压、相电流、线电流？

三相电路中，每相头尾之间的电压叫做相电压，如UAO、UBO、UCO。

相电压通常用字母Uφ表示。

相与相之间的电压叫做线电压，如UAB、UBC、UCA。

线电压通常用字母UX表示。

三相电路中，流过每相电源或每相负载的电流叫做相电流，通常用字母Iφ表示。

流过各相端线的电流叫线电流，用字母IX表示。

三相电源和负载的星形连接

将三相绕组的末端连在一起，从始端分别引出导线，这就是星形连接。

通常绕组的始端用字母A、B、C表示，末端用字母X、Y、Z表示。

绕组始端引出的线称为火线，三相绕组末端连接在一起的公共点“O”称为中性点。

三相负载的星形连接和三相电源相同。

星形连接时，线电流等于相电流，即：

IX=Iφ

三相电源和负载的三角形连接

在三角形连接中，相电流与线电流是不相同的。

对于两相电流的A点来说，一相电流ICA是向它流来的，而另一相电流IAB是离它而去的，根据基尔霍夫第一定律可得相、线电流的关系瞬时值为：

IA=IAB-ICAIB=IBC-IAB

IC=ICA-IBC从中可得出以下两个结论：

线电流滞后于相电流300，即：

IA比IAB滞后300，IB比IBC滞后300，IC比ICA滞后300

线电流的有效值是相电流有效值的

倍，即：

IA=

IABIB=

IBCIC=

ICA

七、井下电工常用图形及文字符号

第二节机电设备维修的基础知识

一、维修作业工具材料配置

1、工具仪表：

十字（一字）螺丝刀、尖嘴钳、斜口钳、普通平口钳、剥线钳、钢锯、手锤、盒尺、扳手（内六角、活动扳手、梅花扳手、套筒扳手）、手电钻、电烙铁、电工刀、试电笔、万用表、钳形电流表、绝缘摇表、电焊机及电焊工具、液压压线钳

2其它材料：

绝缘胶带、焊锡、松香、尼龙扎条、常备线卡

二、维修作业

1、发生故障后一般维修作业检查和分析方法如下：

（1）修理前进行调查研究

a）看观察熔断器内熔丝或熔片是否熔断；

其它电气元件有无烧毁、发热、断线，导线连接螺钉是否松动，有无异常的气味等。

b）问询问设备操作人员，因为操作者最熟悉设备性能，也

比较了解发生故障的部位，故障发生后，向操作者了解故障发生

的前后情况，有利于根据电气设备的工作原理来判断发生故障的

部位，分析故障的原因。

一般询问项目是：

故障经常发生还是偶

然发生；

有哪些现象（如响声、冒火、冒烟等）；

故障发生前有无

频繁起动、停止、制动、过载，是否经过保养检修等。

c）听电机、控制器件和其它电器元件，正常运行的声音和发

生故障的声音是有区别的，听听它们的声音是否正常，可以帮助

寻找故障部位。

d）摸电动机、电磁线圈发生故障时，温度显著上升，可切断电源用手去触摸判断元件是否有故障。

（2）从设备电气原理图进行分析,确定产生故障的可能范围，电气设备发生故障后，为了能根据情况迅速找到故障的位置并予以排除，就必须熟悉电气线路。

电气线路是根据设备的用途和工序要求而定的，因此了解设备的基本工作原理、工作范围和操作程序对掌握设备电气控制线路和各环节的作用具有一定的意义。

任何一台设备的电气线路总是由主电路和控制电路两大部分组成，而控制电路又可分为若干个控制环节，分析电路时，通常首先从主电路入手，了解设备各运动部件和辅助机构，从每台电动机主电路中使用接触器的主触头连接方式，大致可以看出电动机是否有正反转控制；

是否采用了减压起动，是否有制动等等，然后再去分析控制电路的控制形式，结合故障现象和线路工作原理进行分析，便可迅速判断出

故障发生的可能范围。

（3）进行外表检查判断了故障可能产生的范围后，可在此范围内对有关电器元件进行外表检查。

例如：

熔断器熔断或松动，接线头松动或脱落，接触器和继电器触头脱落或接触不良，线圈烧坏使表层绝缘纸烧焦变色，烧化的绝缘清漆流出，弹簧脱落或断裂，电气开关动作机构失灵等，都能明显地表明故障所在。

（4）试验控制电路的动作顺序此方法要尽可能切断电动机主电路电源，只在控制电路带电情况下进行检查。

具体作法是；

操作某一只按钮式开关时，线路中有关的接触器、继电器将按规定的动作顺序进行工作。

若依次动作至某一电器零件发现动作不符，则说明此零件或其相关电路有问题。

再在此电路中逐项分析检查，一般便可发现故障。

（5）利用仪表检查利用万用表、钳形电流表、兆欧表对电阻、电流、电压等参数进行测量，以测得电流、电压是否正常，三相是否平衡，导线是否开路、短路，从而找到故障点。

（6）检查是否存在机械、液压故障在许多电气设备中，电气元件的动作是由机械、液压来推动的，或与它们有着密切的联动关系，所以在检修电气故障的同时，应检查、调整和排除机械，液压部分的故障，可请机械维修工配合完成。

（7）修复及注意事项找到故障点或修理故障时应注意，不能把烧坏的电动机或电器重新修复或更换新的就算完事，而应找出发生鼓掌的原因。

修理后的电器要符合质量标准。

每次捧除故障后，应及时总结经验，并作好维修记录，记录的内容可包括：

设备的名称、型号、编号，故障发生的日期，故障的现象，部位，损坏的电气元器件，故障原因，修复措施及修复后的运行情况等，作为档案以备日后维修时参考。

二、维修作业质量要求及注意事项：

1、起重机械的电气设备必须保证传动性能和控制性能准确可靠，在紧急情况下能切断电源安全停车。

在维修和使用中不得任意改变电路，以免安全装置失效。

如须改动,必须提供更改图纸。

2、外部配线的修理质量要求：

外部配线必须整齐、清洁、绝缘无破损现象；

更换的导线规格和型号应符合图样规定。

绝缘电阻应不低于1MΩ。

b）电线管应整齐、完好、可靠地固定，管与管应采用管接头连接，管的终端应有管帽。

c）敷设在易受机械损伤部位的导线应采用铁管或金属软管保护，在发热体上或旁边的导线应加耐热瓷管保护，其余部分的导线可采用塑料管保护。

d）连接活动部分的导线（如箱门、活动刀架等部位）应采用多般导线，最好用软线。

多根导线应用线绳或尼龙绳扎起，并应留有足够的弯曲活动长度，使线束在活动中不受拉力，要采取防护措施，防止线束磨损、擦伤。

e）主电路、控制电路，特别是地线，所用导线颜色应有区别。

导线端头都应有线号。

备用线数量应符合图样要求。

f）压接导线的螺栓应有平垫和弹簧垫。

3、更换或修理各种电气元件时，其型号、规格、容量、线圈电

压及技术指标（如温度继电器的温度范围，时间继电器的延时范围）均要符合图样的要求。

4、操作机构和复位机构及各种衔铁的动作应灵活、可靠、闭合

过程中不能有卡住和滞缓现象，打开或断电后，可动部分应完全恢复原位。

在吸合时，动触头和静触头可动衔铁与铁心闭合位置要正，不得有歪斜。

吸合不应有杂音、抖动。

5、有灭弧罩的电器，在动作过程中，可动部分不得与灭弧罩相擦、相碰，应有适当间隙，灭弧线圈的绕向应保证起到灭弧作用。

6、对转换开关、刀开关、按钮的所有接点，要求接触良好、动作灵敏、准确可靠。

接触器继电器的触头表面及铁心、衔铁接触面应保证平整、清洁、无油污。

相互接触严密。

有短路环的电器，其短路环应完整牢固。

7、接触器有多个主触头，接通时各主触头先后相差距离应在0.5㎜之内。

若为线接触的触头，其接触长度要大于触头全宽度的75%。

动、静触头在接触位置的横向偏移小于1㎜。

8、各触头的初压力终压力开断距离和超额行程均按产品规定调整。

触头上不能涂润滑油。

严重磨损、烧伤的触头应及时更换，一般要求接触器、继电器的超额行程≥1.5mm，常开触头开断距离≥4mm，常闭触头开断距离≥3.5mm。

9、线圈的固定要牢靠，可动部分不能碰线圈，绝缘电阻应符合规定。

10、各相（或两极）带电部分之间的距离及带电部分对外壳的距离应符合规定。

11、对控制继电器（如时间、温度、压力继电器）和保护继电器（如热继电器、过电压、过电流、欠电流、x电压继电器等），在输入信号达到图样规定的整定值时，应可靠地动作。

当电源电压低于线圈工作电压的85%以下时，交流接触器动铁心应释放，主触头打开，自动切断主电路，起到欠电压保护作用。

12、电器的外观清洁、无油、无尘、无损坏，绝缘物无损伤痕迹。

13、各紧固螺钉、连接螺钉、安装引线应拧紧。

14、电器柜修理质量要求：

a）盘面平整、油漆完好，柜门合拢严密，门锁灵活。

b）柜内电器应符合上题所述的修理质量标准．并固定牢靠，无倾斜不正现象。

对易振和怕振的电器和导线，应有防松、防振措施。

c）柜内电器布置应符合图样要求。

d）柜内配线规矩，横平竖直。

成排成束的导线应用线夹固定牢靠，线夹和导线间就裹有绝缘。

e）导线的敷设应不妨碍电器拆卸，线端应有线号，字码清楚。

f）主电路和控制电路的导线颜色尽可能有区别，尤其是地线应与其它导线的颜色有明显区别。

g）各导电部分对地绝缘电阻应不小于lMΩ。

15、电气仪表要求表面玻璃干净、完好、盘面刻度字码清楚，表针动作灵活，计量正确。

16、电气设备外观质量要求a）电气设备外表清洁，安装稳固、可靠，易于拆卸，修理和调整。

b）电气设备外壳接地线要可靠，裸铜线截面积不小于4mm2，接地电阻应符合图样要求。

17、检修前应将设备控制电源的控制开关关掉，将设备上所有操作开关按钮恢复原（停止）位，并将维修现场清理干净。

18、当需要更换熔断器的熔体时，必须选择与原熔体型号相同的熔体，不得随意扩大，更不可以用其它导体代替，以免造成意想不期的事故。

19、维修中如果设备保护系统出现故障时，修复后一定要按技术要求、重新整定保护值，并要进行可靠性试验，以免发生失控造成人为事故。

20、检修时，如需要用兆欧表检测电路的绝缘情况时，应断掉被测支路与其它支路的联系，以免将其它支路的元件击穿，将事故扩大。

21、因维修需要拆卸元件及端子连线时一定要事先作好记号，避免在安装时发生错误。

被拆下的线头要作好绝缘包扎，以免造成人为的事故。

22、当设备线路检修完毕后，在遁电试车之前，应再次清理现

场，检查元件、工具有无遗忘在设备机体内，并用万用表R×

IO档

检测有无电源短路现象。

23、为防止出现新的故障，必须在操作者的配台下进行通电试车。

试车时应做好防护工作，并注意人身及设备安全。

若需要带电调整时．应先检查防护器具是否完好。

操作时需要遵照安全规程进行，操作者不得随便触及电气设备的带电部分和运动。

24、每次维修作业结束时，必须清点所带工具、零件。

以防遗失和留在设备内造成事故。

25、电气设备发生火灾时，要立即切断电源。

不能切断电源时，使用二氧化碳灭火器灭火，严禁用泡沫灭火器或水灭火。

第三节　吊装搬运的基本知识

井下电钳工在实际工作中，掌握一定的起重吊装搬运知识，可能提高生产效率，保证生产中的安全。

一、起重索具：

起重索具是在起重作业中用来捆绑、牵引、搬运和提升物件的工具。

常用的有白棕绳、钢丝绳、尼龙绳、链条等。

1、白棕绳

白棕绳是以剑麻为原料捻制而成的。

它的抗拉力和抗扭力较强，耐磨蚀、耐摩擦、弹性好，在突然受到冲击载荷时也不断裂。

白棕绳主要用于受力不大的缆风绳、溜绳等处，也有的用作起吊轻小物件。

2、钢丝绳

钢丝绳又称钢索或钢绳，其强度高、重量轻、弹性好、能承受冲击载荷；

高速运行时，运行稳定，噪声小，挠性好，使用灵活；

磨损后，外表会产生许多毛刺，易于检查；

破断前有断丝的预兆，且整根钢丝绳一般不会同时断裂。

钢丝绳是起重机的重要零部件之一，也是起重作业中最常用的绳索，用来捆绑、起吊、拖拉重物。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图2－5　常用绳扣

　　　　　　　　　a）平结b）活结c）死结d）水手结e）双环扣f）单帆索结

　　　　　　　　　　g）双帆索结h）8字结i）双8字结j）木结k）杠棒结1）抬缸结3、

常用的绳扣有平结、活结、死结、水手结、双环扣、单帆索结、双帆索结、8字结、双8字节、木结、杠棒结、抬缸结等。

见图2－5

二、起重吊装操作

1、起重操作10种操作法：

抬、撬、捆、挂、顶、吊、滑、转、卷、滚，统称为“十字”操作法，灵活掌握这10种方法，将会获得事半功倍的效果。

（1）抬　在搬运小件机具、材料时，由于搬运距离较短或不便使用机械运输，可以采用抬的办法，由两人或多人共同进行。

操作时，所用的杠棒和绳索必须结实适用，要求操作人员步调一致，听从统一指挥，负荷分配合理。

（2）撬　在起重量和起升高度都不大的情况下，可使用撬杠将重物撬起。