维修电工培训讲义-李银红.doc

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维修电工（中级）培训讲义

宁夏工商职业技术学院

—李银红

电工基础知识

直流电路

一、电路的组成及各部分的作用

1、电路：

电流所流经的路径称电路。

2、电路的组成：

电源、负载、中间环节（导线和开关等）

电源：

是电路中产生电能的设备。

如：

发电机、电池。

负载：

是将电能转换成其他形式能量的装置。

如：

电灯泡、电炉、电动机等。

中间环节：

起到连接、控制、测量和保护作用。

3、电路的工作状态

（1）、通路：

开关合上时的工作状态。

这时电路中有电流通过。

、断路（开路）：

开关断开时的工作状态。

这时电路中没有电流通过。

、短路：

就是电源未经负载而直接由导线（导体）构成通路。

二、电流

1、电流的形成

电荷的定向运动形成电流。

注意：

在金属导体中，形成电流的粒子是电子；在液体和气体中，形成电流的粒子是正离子或负离子。

2、电流的方向：

规定以正电荷移动的方向为电流的方向。

参考方向：

假定的方向。

当解出的电流为正值时，就认为电流的实际方向与参考方向一致，反之，当电流为负值时，就认为电流的实际方向与参考方向相反。

3、电流的大小

电流强度：

I=q/t

单位：

安培（A）1KA=10³A=106mA=109Μa

4、电流的分类

（1）、直流电流：

大小和方向都不随时间变化的电流。

（2）、交流电流：

大小和方向都随时间变化的电流。

i=Δq/Δt

5、电流的测量：

电流的大小可以用电流表来测量。

注意：

电流表必须串联在电路中；测量直流电流时使电流从表的“+”端流入，“—”端流出。

三、电压与电位

1、电压（Uab）

（1）、电压：

电场力把单位正电荷从电场中a点移动到b点所做的功称为a、b两点间的电压。

Uab=Aab/Q

（2）、单位：

伏特（V）1KV=103V=103mV=103μV

2、电位（φa）

（1）、电位：

某点的电位就是电场力将单位正电荷从该点移动到参考点所做的功。

Φa=Aao/q

（2）、正电位和负电位：

高与参考点的电位是正电位，低与参考点的电位是负电位。

（3）、单位：

伏特（V）

3、电压与电位的关系：

Uab=Φa—Φb

说明：

电路中任意两点间的电压就等于两点间的电位之差。

4、电压的方向：

高电位指向低电位。

表示方法箭头表示：

双下标表示：

Uab

5、电压的测量：

用电压表来测量

注意：

必须把电压表并联在被测电压的两端；测量直流电压时，电压表的正负极和被测电压一致。

四、电动势

1、电源力：

在电源内部，由于其他形式能量的作用，产生一种对电荷的作用力，叫电源力。

2、电动势（E）：

在电源内部，电源力将单位正电荷从电源负极b移到正极a所做的功叫做电源的电动势。

E=Aba/Q

3、单位：

伏特（V）

4、方向：

电源的负极指向正极。

五、电阻（R）

1、电阻：

是反映导体对电流起阻碍作用大小的物理量。

2、单位：

欧姆（Ω）1MΩ=103KΩ=106Ω

3、电阻定律：

导体的电阻跟导体的长度成正比，跟导体的横截面积成反比，并与导体的材料性质有关。

R=ρl/S

式中：

ρ（电阻率）—Ω·m;l—m;s—m2;R—Ω

4、电阻与温度的关系

电阻温度系数α=（R2―R1）/R1（t2―t1）

注意：

一般的，温度升高后，导体的电阻增加，而碳，当温度升高时，电阻反而减小。

5、常用的电阻器

（1）、电阻器：

具有一定阻值的实体元件。

（2）、电阻器的结构与性能特点

可变电阻器

电阻器线绕电阻：

功率较大，稳定性高，但阻值较小。

固定电阻器薄膜电阻：

稳定性好，误差小，阻值较大，但功率较小。

实心电阻：

阻值较大，但功率较小，稳定性差。

（3）、电阻器的主要指标

①标称阻值：

国家规定的一系列作为产品标准的数值。

P11表1-3

②允许偏差：

（R-RH）/RH表示电阻器的准确程度。

③标称功率（额定功率）：

是指在一定的条件下，电阻器长期连续工作所允许消耗的最大功率。

六、欧姆定律

1、部分电路欧姆定律

流过电阻的电流I与电阻两端的电压U成正比，与电阻R成反比。

I=U/R或U=IR

2、全电路欧姆定律

在一个闭合电路中，电流强度与电源的电动势成正比，与电路中内电阻和外电阻之和成反比。

I=E/（R+r）

3、电源的外特性

由U=E—Ir。

电压随负载电流变化的关系称为电源的外特性。

讨论：

1、R增大，I减小，U增加；R减小，I增大，U减小。

2、负载电流不变，r减小，U增大；r增大，U减小。

3、R=0，U=E

七、电功与电功率

1、焦耳定律

（1）、电流的热效应：

电流通过金属导体时，导体会发热的现象。

（2）、焦耳定律：

电流流过金属导体产生的热量与电流的平方、导体的电阻、通电时间成正比。

Q=I2Rt

2、电功（A）

（1）、电功：

电流所做的功。

A=UIt=I2Rt=U2/R·t

（2）、单位：

焦耳（J）1KW·h=3.6Х106J

3、电功率（P）

（1）、电功率：

单位时间电流所做的功称为电功率。

P=A/t=UI=I2R=U2/R

（2）、单位：

瓦（W）1KW=103W

4、额定值：

就是保证电气设备能长期安全工作的最大电压、电流和功率，分别称为额定电压、额定电流和额定功率。

八、电阻的连结

1、电阻的串联

把两个或两个以上的电阻器，一个接一个地连成一串，使电流只有一条通路的连接方式叫做电阻的串联。

2、串联电路的特点

（1）、电路中流过每个电阻的电流都相等。

I=I1=I2=I3=…=In

（2）、电路两端的总电压等于各电阻两端的电压之和。

U=U1+U2+U3+…+Un

（3）、电路的等效电阻（即总电阻）等于各串联电阻之和。

R=R1+R2+R3+…+Rn

（4）、电路中各电阻上的电压与各电阻的阻值成正比。

Un=Rn/R·U

U

R

R

R

U

2

1

2

2

+

=

分压公式：

3、电阻的并联

把两个或两个以上的电阻并列地连接在两点之间，使每一电阻两端都承受同一电压的连接方式叫做电阻的并联。

4、并联电路的特点

（1）、电路中各电阻两端的电压相等，并且等于电路两端的电压。

U=U1=U2=U3=…+Un

（2）、电路的总电流等于各电阻中的电流之和。

I=I1+I2+I3+…+In

（3）、电路的等效电阻（即总电阻）的倒数，等于各并联电阻的倒数之和。

+

+

+

=

1

1

1

1

…

R

R

R

R

n

2

1

（4）、在电阻并联电路中，电流与电阻成反比。

In=R/Rn·I

分流公式：

九、基尔霍夫定律

复杂电路：

无法用串、并联关系简化的电路称为负载电路。

1、重要名词

（1）、支路：

由一个或几个元件首尾相接构成的一段无分支电路。

支路分为有源支路和无源支路。

（2）、节点：

三条或三条以上支路的连接点叫做节点。

（3）、回路：

电路中任意一个闭合路径。

（4）、网孔：

内部不含支路的回路。

2、基尔霍夫第一定律（KCL）

内容一：

电路中任意一个节点上，流入节点的电流之和等于流出该节点的电流之和。

ΣI入=ΣI出

内容二：

电路中任意一个节点上，电流的代数和恒等于零。

ΣI=0

注意：

1、基尔霍夫第一定律不仅适用于节点，也可推广应用于任意假定的封闭面。

2、计算电流为正值，表明实际方向与参考方向相同；为负值，表明实际方向与参考方向相反。

例P342-9

2、基尔霍夫第二定律（KVL）

内容一：

对于电路中的任一回路，沿回路绕行方向的各段电压的代数和等于零。

ΣU=0

内容二：

在任一闭合回路中，各个电阻上电压的代数和等于各个电动势的代数和。

ΣIR=ΣE

列回路电压方程的步骤：

1、假设各支路电流的参考方向和回路的绕行方向。

2、将回路中全部电阻上的电压ＩＲ写在等式一

边，若通过电阻的电流方向与绕行方向一致，则该电阻上的电压取正，反之取负。

３．将回路中全部电动势写在等式另一边，若电动势的方向与绕行方向一致，则该电动势取正，反之取负。

注意：

基尔霍夫第二定律不仅适用于闭和回路，也可推广应用于不闭和的虚拟回路。

（二）正弦交流电路

一、正弦交流电的基本概念

1、周期和频率

（1）、时变的电压和电流：

随时间变化的电压和电流。

如果时变电压和电流的每一个值经过相等的时间后重复出现，称为周期电压和电流。

周期电流：

i（t）=i（t+KT）

（2）、周期（T）：

电压和电流变化一次所用的时间。

单位：

秒（S）

（3）、频率（f）：

单位时间内周期波形重复出现的次数。

单位：

赫兹（HZ）

（4）、周期和频率的关系：

f=1/T

注意：

我国工业和民用电的频率是50HZ，周期0.02S。

2、相位和相位差

（1）、正弦交流电（正弦量）：

如果周期电压和电流的大小和方向都随时间按正弦规律变化，称正弦电压和正弦电流。

表达式：

i（t）=Imsin（ωt+φi）

u（t）=Umsin（ωt+φu）

（2）、正弦量的三要素：

振幅（Im）、角频率（ω）和初相（φi）

ω=2π/T=2πf

（3）、相位（相角）：

ωt+φi反映了正弦量的变化进程。

（4）、相位差：

两个同频率正弦量的相位之差。

Φ=φ1-φ2

（5）、同频率正弦量的相位关系：

（1）若φ>0，称i1超前i2一个相位角φ。

（2）若φ<0，称i1滞后i2一个相位角φ。

（3）若φ=0，则i1与i2同相。

（4）若φ=±1800，则称反相。

3、有效值：

在数值相同的电阻上分别通以周期电流和直流电流，如果在一个周期内，这两个电阻所消耗的电能相等，则该直流电流的值就称为交流电流的有效值。

数学证明，最大值是有效值的√2倍。

4、正弦量的相量表示法

正弦量的相量表示法：

用复数式与相量图来表示正弦交流电的方法。

（1）、相量

电流相量：

m=Imejφi=Im∠φi，=Iejφi=I∠φi

电压相量：

m=Umejφi=Um∠φu，=Uejφu=U∠φu

电动势相量：

m=Emejφi=Em∠φe，=Eejφe=E∠φe

注意：

相量可以来表示正弦量，但并不等于正弦量。

（2）、相量图：

相量在复平面上的几何表示。

二、单相正弦交流电路

1、纯电阻电路

（1）、电压与电流的关系

①有效值关系：

U=RI

②相位关系：

电压和电流同相。

Φ=φu—φi=0

③相量关系：

=R

（2）、功率

①瞬时功率：

p=ui=UmImsin2ωt=UI（1-cos2ωt）

说明：

电阻所吸收的功率在任一瞬时总是大于等于零的，即电阻是耗能元件。

②平均功率：

P=UI=RI2=U2/R

2、纯电感电路

（1）、电压与电流的关系

①有效值关系：

U=XLI

XL=ωL=2πfL——感抗。

讨论：

f=0时,则XL=0;f→∞时,