电工全套基础知识.docx

1、电工全套基础知识第一章 基础知识第一节 基本概念 电阻率-又叫电阻系数或叫比电阻。就是衡量物质导电性能好坏的一个物理量,以字母表示,单位为欧姆*毫米平方/米。在数值 上等于用那种物质做的长1米截面积为1平方毫米的导线,在温度20C时的电阻值,电阻率越大,导电性能越低。则物质的电阻率随温度而变化的物理量,其数值等于温度每升高1C时,电阻率的增加与原来的电阻电阻率的比值,通常以字母表示,单位为1/C。 电阻的温度系数-表示物质的电阻率随温度而变化的物理量,其数值等于温度每升高1C时,电阻率的增加量与原来的电阻率的比值,通常以字母表示,单位为1/C。 电导-物体传导电流的本领叫做电导。在直流电路里,

2、电导的数值就就是电阻值的倒数,以字母表示,单位为欧姆。 电导率-又叫电导系数,也就是衡量物质导电性能好坏的一个物理量。大小在数值上就是电阻率的倒数,以字母表示,单位为米/欧姆*毫米平方。 电动势-电路中因其她形式的能量转换为电能所引起的电位差,叫做电动势或者简称电势。用字母E表示,单位为伏特。 自感-当闭合回路中的电流发生变化时,则由这电流所产生的穿过回路本身磁通也发生变化,因此在回路中也将感应电动势,这现象称为自感现象,这种感应电动势叫自感电动势。 互感-如果有两只线圈互相靠近,则其中第一只线圈中电流所产生的磁通有一部分与第二只线圈相环链。当第一线圈中电流发生变化时,则其与第二只线圈环链的磁

3、通也发生变化,在第二只线圈中产生感应电动势。这种现象叫做互感现象。 电感-自感与互感的统称。 感抗-交流电流过具有电感的电路时,电感有阻碍交流电流过的作用,这种作用叫做感抗,以Lx表示,Lx=2fL、 容抗-交流电流过具有电容的电路时,电容有阻碍交流电流过的作用,这种作用叫做容抗,以Cx表示,Cx=1/12fc。 脉动电流-大小随时间变化而方向不变的电流,叫做脉动电流。 振幅-交变电流在一个周期内出现的最大值叫振幅。 平均值-交变电流的平均值就是指在某段时间内流过电路的总电荷与该段时间的比值。正弦量的平均值通常指正半周内的平均值,它与振幅值的关系:平均值=0、637*振幅值。 有效值-在两个相

4、同的电阻器件中,分别通过直流电与交流电,如果经过同一时间,它们发出的热量相等,那么就把此直流电的大小作为此交流电的有效值。正弦电流的有效值等于其最大值的0、707倍。 有功功率-又叫平均功率。交流电的瞬时功率不就是一个恒定值,功率在一个周期内的平均值叫做有功功率,它就是指在电路中电阻部分所消耗的功率,以字母P表示,单位瓦特。 视在功率-在具有电阻与电抗的电路内,电压与电流的乘积叫做视在功率,用字母Ps来表示,单位为瓦特。 无功功率-在具有电感与电容的电路里,这些储能元件在半周期的时间里把电源能量变成磁场(或电场)的能量存起来,在另半周期的时间里对已存的磁场(或电场)能量送还给电源。它们只就是与

5、电源进行能量交换,并没有真正消耗能量。我们把与电源交换能量的速率的振幅值叫做无功功率。用字母Q表示,单位为芝。 功率因数-在直流电路里,电压乘电流就就是有功功率。但在交流电路里,电压乘电流就是视在功率,而能起到作功的一部分功率(即有功功率)将小于视在功率。有功功率与视在功率之比叫做功率因数,以COS表示。 相电压-三相输电线(火线)与中性线间的电压叫相电压。 线电压-三相输电线各线(火线)间的电压叫线电压,线电压的大小为相电压的1、73倍。 相量-在电工学中,用以表示正弦量大小与相位的矢量叫相量,也叫做向量。 磁通-磁感应强度与垂直于磁场方向的面积的乘积叫做磁通,以字母表示,单位为麦克斯韦。

6、磁通密度-单位面积上所通过的磁通大小叫磁通密度,以字母B表示,磁通密度与磁场感应强度在数值上就是相等的。 磁阻-与电阻的含义相仿,磁阻就是表示磁路对磁通所起的阻碍作用,以符号Rm表示,单位为1/亨。 导磁率-又称导磁系数,就是衡量物质的导磁性能的一个系数,以字母表示,单位就是亨/米。 磁滞-铁磁体在反复磁化的过程中,它的磁感应强度的变化总就是滞后于它的磁场强度,这种现象叫磁滞。 磁滞回线-在磁场中,铁磁体的磁感应强度与磁场强度的关系可用曲线来表示,当磁化磁场作周期的变化时,铁磁体中的磁感应强度与磁场强度的关系就是一条闭合线,这条闭合线叫做磁滞回线如图1。 基本磁化曲线-铁磁体的磁滞回线的形状就

7、是与磁感应强度(或磁场强度)的最大值有关,在画磁滞回线时,如果对磁感应强度(或磁场强度)最大值取不同的数值,就得到一系列的磁滞回线,连接这些回线顶点的曲线叫基本磁化曲线。 磁滞损耗-放在交变磁场中的铁磁体,因磁滞现象而产生一些功率损耗,从而使铁磁体发热,这种损耗叫磁滞损耗。 击穿-绝缘物质在电场的作用下发生剧烈放电或导电的现象叫击穿。 介电常数-又叫介质常数,介电系数或电容率,它就是表示绝缘能力特性的一个系数,以字母表示,单位为法/米。 电磁感应-当环链着某一导体的磁通发生变化时,导体内就出现电动势,这种现象叫电磁感应。 趋肤效应-又叫集肤效应,当高频电流通过导体时,电流将集中在导体表面流通,

8、这种现象叫趋肤效应。第二节 电气常用颜色一、依导线颜色标志电路时1、 黑色:装置与设备的内部布线。2、 棕色:直流电路的正极。2、 红色:三相电路与C相;半导体三极管的集电极;半导体二极管、整流二极管或可控硅管的阴极。4、 黄色:三相电路的A相;半导体三极管的基极;可控硅管与双向可控硅管的控制极。5、 绿色:三相电路的B相。6、 蓝色:直流电路的负极;半导体三极管的发射极;半导体二极管、整流二极管或可控硅管的阳极。7、 淡蓝色:三相电路的零线或中性线;直流电路的接地中线。8、 白色:双向可控硅管的主电极;无指定用色的半导体电路。9、 黄与绿双色(每种色宽约15100毫米交替贴接);安全用的接地

9、线。10、红、黑色并行:用双芯导线或双根绞线连接的交流电路。二、依电路选择导线颜色时1、 交流三相电路的A相:黄色;B相:绿色;C相:红色;零线或中性线,淡蓝色;安全用的接地线:黄与绿双色。2、 用双芯导线或双根绞线连接的交流电路:红黑色并行。3、 直流电路的正极:棕色;负极:蓝色;接地中线:淡蓝色。4、 半导体电路的半导体三极管的集电极:红色; 基极: 黄色;发射极:蓝色。半导体二极管与整流二极管的阳极:蓝色;阴极:红色。可控硅管的阳极:蓝色;控制极:黄色;阴极:红色。双向可控硅管的控制极:黄色;主电极:白色。5、 整个装置及设备的内部布线一般推荐:黑色;半导体电路:白色;有混淆时:容许选指

10、定用色外的其它颜色(如:橙、紫、灰、绿蓝、玫瑰红等)。6、 具体标色时,在一根导线上,如遇有两种或两种以上的可标色,视该电路的特定情况,依电路中需要表示的某种含义进行定色。第二章 低压知识第一节 低压电器标准及功能一、低压电器的标准1、 低压电器产品标准内容通常包括产品的用途、适用范围、环境条件、技术性能要求、试验项目与方法、包装运输的要求等,它就是制造厂与用户与验收的依据。2、 按标准内容性质可分为基础标准、专业标准与产品标准三大类。按批准标准内容性质的级别可分为:国家标准( GB )、部标准( JB )与局批企业标准( JB/DQ )三级二、几种低压电器的功能1、 低压熔断器的主要功能主要

11、就是实现低压配电系统短路保护,有的也能实现其过负荷保护。2、 低压刀开关的主要功能无负荷操作,作隔离开关使用。3、 低压刀熔开关与负荷开关的主要功能 低压刀熔开关具有刀开关与熔断器的双重功能。负荷开关的主要功能能有效地通断负荷电流,能进行短路保护。4、 低压断路器的主要功能既能带负荷通断电路,又能在短路、过负荷与失压自动跳闸。低压断电器就是低压电力系统中的主要电器设备之一。低压断路器可在正常负荷下接通或断开电路,当电路中发生短路故障或过载时,低压断路器可自动掉闸电路起到保护气线路与电气设备的作用,并可防止事故范围扩大。低压断路器可用于低压配电装置中做总开关与支路开关,也可用于电动机不频繁的起动

12、控制。第二节 低压电器结构一、低压断路器由脱扣器、触头系统、灭弧装置、传动机构、基架与外壳等部分组成。1、 脱扣器脱扣器就是低压断路器中用来接受信号的元件。若线路中出现不正常情况或由操作人员或继电保护装置发出信号时,脱扣器会根据信号的情况通过传递元件使触头动作掉闸切断电路。低压断路器的脱扣器一般有过流脱扣器、热脱扣器、失压脱扣器、分励脱扣器等几种。低压断路器投入运行时,操作手柄已经使主触头闭合,自由脱扣机构将主触头锁定在闭合位置,各类脱扣器进入运行状态。 电磁脱扣器电磁脱扣器与被保护电路串联。线路中通过正常电流时,电磁铁产生的电磁力小于反作用力弹簧的拉力,衔铁不能被电磁铁吸动,断路器正常运行。

13、当线路中出现短路故障时,电流超过正常电流的若干倍,电磁铁产生的电磁力大于反作用力弹簧的作用力,衔铁被电磁铁吸动通过传动机构推动自由脱扣机构释放主触头。主触头在分闸弹簧的作用下分开切断电路起到短路保护作用。 热脱扣器热脱扣器与被保护电路串联。线路中通过正常电流时,发热元件发热使双金属片弯曲至一定程度(刚好接触到传动机构)并达到动态平衡状态,双金属片不再继续弯曲。若出现过载现象时,线路中电流增大,双金属片将继续弯曲,通过传动机构推动自由脱扣机构释放主触头,主触头在分闸弹簧的作用下分开,切断电路起到过载保护的作用。 失压脱扣器失压脱扣器并联在断路器的电源测,可起到欠压及零压保护的作用。电源电压正常时

14、扳动操作手柄,断路器的常开辅助触头闭合,电磁铁得电,衔铁被电磁铁吸住,自由脱扣机构才能将主触头锁定在合闸位置,断路器投入运行。当电源侧停电或电源电压过低时,电磁铁所产生的电磁力不足以克服反作用力弹簧的拉力,衔铁被向上拉,通过传动机构推动自由脱扣机构使断路器掉闸,起到欠压及零压保护作用。电源电压为额定电压的75%105%时,失压脱扣器保证吸合,使断路器顺利合闸。当电源电压低于额定电压的40%时,失压脱扣器保证脱开使断路器掉闸分断。一般还可用串联在失压脱扣器电磁线圈回路中的常闭按钮做分闸操作。 分励脱扣器分励脱扣器用于远距离操作低压断路器分闸控制。它的电磁线圈并联在低压断路器的电源侧。需要进行分闸

15、操作时,按动常开按钮使分励脱扣器的电磁铁得电吸动衔铁,通过传动机构推动自由脱扣机构,使低压断路器掉闸。在一台低压断路器上同时装有两种或两种以上脱扣器时,则称这台低压断路器装有复式脱扣器。2、 触头系统低压断路器的主触头在正常情况下可以接通分断负荷电流,在故障情况下还必须可靠分断故障电流。主触头有单断口指式触头、双断口桥式触头、插入式触头等几种形式。主触头的动、静触头的接触处焊有银基合金触点,其接触电阻小,可以长时间通过较大的负荷电流。在容量较大的低压断路器中,还常将指式触头做成两挡或三挡,形成主触头、副触头与弧触头并联的形式。两接触头的结构示意图如图2 所示,分为弧触头与主触头。弧触头用耐弧金

16、属材料制成,主触头与弧触头在断路器分、合闸时有不同的作用与操作次序。开关合闸时,弧触头承担合闸的电磨损;开关分闸时,弧触头承担电路分断时的强电弧,起保护主触头的作用;主触头承担长期通过负荷电流的任务。所以在合闸时弧触头先闭合、主触头后闭合;分闸时主触头先断开、弧触头后断开(如图2 所示)。大容量的断路器中为了更好地保护主触头又增设了副触头,即为三接触头,合闸时的动作顺序为主触头先闭合,然后副触头闭合,最后弧触头闭合;分闸时的操作顺序为弧触头先分断,然后副县触头分断,最后主触头分断。3、 灭弧装置低压断路器中的灭弧装置一般为栅片式灭罩,灭弧室的绝缘壁一般用钢板纸压制或用陶土烧制。二、塑壳式断路器

17、塑壳式断路器具有过载长延时、短路瞬动的二段保护功能,还可以与漏电器、测量、电操等模块单元配合使用。在低压配电系统中,常用它做终端开关或支路开关,取代了过去常用的熔断器与闸刀开关。现在的配电系统要求断路器除了能通断电流实现电路控制与简单的短路、过载保护外,还要能提供隔离与安全保护功能,特别就是在针对人身、设备安全与配电系统的可靠性方面都提出了新的要求。因此,产品的开发设计与选购也都重点考虑以下3 个方面: 人身安全; 电气线路与设备的保护; 可靠的、不间断的电力供应。1、 塑壳式断路器的主要特性 额定极限短路分断能力Icu断蹈器的分断能力指标有两种:额定极限短路分断能力4U 与额定运行短路分断能

18、力Ics。Ics 作为一个特性参数,并非只简单考虑断路器的分断能力,而就是作为一种分断指标,即分断几次短路故障后,还能保证其正常工作。对塑壳式断路器而言,应有足够的Icu,能够分断短路电流使开关跳闸。按规定塑壳式断路器的Ics 只要大于25%Icu 就算合格。而目前市场上断路器的Ics 大多数在(5075%)Icu 之间,所以对供电要求不高的配电系统,只须考虑Icu。 限流分断能力限流分断能力就是指断路器短路跳闸时限制故障电流的能力。断路器发生短路时、触头快速打开产生电弧,相当于在线路中串入1 个迅速增加的电弧电阻,从而限制了故障电流的增加。断路器断开时间越少,Ics 就越接近Icu,限流效果

19、就越好,也可大大降低短路电流引起的电磁效应、电动效应与热效应对断路器与用电设备的不良影响,延长断路器的使用寿命。 短路保护短路保护就就是短路瞬时跳闸。要注意在负荷变化后及时调整保护的整定值,防止整定值过小频繁跳闸影响供电质量,或整定值过大使线路与设备得不到有效保护。 过载延时保护过载延时保护就是指负荷电流超过设备的限定范围有烧毁设备的危险,保护装置能在一定时间内切断电源。过载有个热量积累的过程,保护动作不需要过于迅速。对于短时过电流,保护不应该动作。 隔离功能隔离功能就就是要求断路器断开后的泄漏电流不致对人身与设备产生危害。多次短路跳闸后开关性能下降,泄漏电流会增大。对人体而言30mA 以下为

20、安全漏电电流,而在恶劣的环境中,超过300mA 的泄漏电流持续2 小时以上,就可能使绝缘损坏发生相地短路进而引发火灾。 漏电保护漏电器有热磁式与电子式2 种,相比而言电子式漏电器具有体积小、精度高、灵敏度高的优点,但其抗干扰能力较差。目前电子式漏电保护器占据主流,当漏电电流达到整定值时,执行电路接收零序电流互感器二次侧的感应电压信号,驱动转换触点输出漏电保护信号,使脱扣器动作切断电源。一般终端开关的整定漏电脱扣电流为30mA、上一级支路开关的整定值为300mA。起火危险性大的电弧性短路难以被短路保护有效切断,而漏电器可以可靠的断开接地故障,防止人身触电与相地短路故障的发生。2、 塑壳式断路器标

21、准与认证 标准有:IEC 标准与相对应的中国低压电器基本标准GB。目前我国的低压电器产品标准正朝等效采用及等同采用IEC 标准方向靠拢。 质星体系认证有:IS0 国际质量体系认证、船级社ISO 质量体系认证。船级社认证对电器产品可靠性、防潮、抗振动等有极其严格的要求,只有通过该认证的产品才可以船用。 安全认证就是按区域划分的,影响较大的有:美国UL 认证、长城CCEE 认证、欧洲联盟CE 认证。凡就是在中国境内销售的产品必须通过长城认证。3、 选购指南 首先根据具体使用条件选择类别,再按电路的额定电流及对保护的要求来确定具体参数。当额定电流在630A 以下,短路电流不大大,首选塑壳式断路器。额

22、定电流比较大,可以选用框架式断路器(ACB),当然也可以用那些性能好的塑壳式断路器代替。对短路电流特别大的支路要注意断路器的限流能力能否满足要求。有漏电保护要求时,断路器须有此功能。 断路器的类型、参数确定后,性价比就成了我们在众多产品中进行取舍的关键因素。在能满足基本使用要求的条件下,断路器要安全可靠,最好具有一定的扩展性,比如能通过调整来适应未来负荷在一定范围内的变化、加装模块单元实现功能扩充等。4、 运行中断路器误跳闸故障的分析、判断与处理若系统无短路或直接接地现象,继电保护未动作,断路器自动跳闸称断路器“误跳”。对“误跳”的分析、判断与处理一般分以下三步进行。 根据事故现象的以下特征,

23、可判定为“误跳”。1在跳闸前表计、信号指示正常,表示系统无短路故障。2跳闸后,绿灯连续闪光,红灯熄灭,该断路器回路的电流表及有功、无功表指示为零。 查明原因,分别处理。1若由于人员误碰、误操作,或受机械外力振动,保护盘受外力振动引起自动脱扣的“误跳”,应排除开关故障原因,立即送电。2对其她电气或机械部分故障,无法立即恢复送电的则应联系调度及有关领导将“误跳”断路器停用,转为检修处理。 对“误跳”断路器分别进行电气与机械方面故障的检查、分析。 电气方面故障原因有: 保护误动或整定位不当,或电流、电压互感器回路故障; 二次回路绝缘不良,直流系统发生两点接地(跳闸回路发生两点接地)。 机械方面故障原

24、因有: 合闸维持支架与分闸锁扣维持不住,造成跳闸; 液压机械a 分闸一级阀与逆止阀处密封不良、渗漏时,本应由合闸保持孔供油到二级阀上端以维持断参器在合闸位置,但当漏的油量超过补充油量时,在二级阀上下两端造成压强不同。当二级习上部的压力小于下部的压力时,二级阀会自动返回,而二级阀返回会使工作缸合闸腔内高压油泄掉,从而使断路器跳闸。 在隔离开关与断路器之间之所以要装联锁装置,要防止在断路器未切断电源以前就去拉隔离开关。联锁装置有机械联锁与电气联锁两种类型。工作原理就是: 机械联锁装置一般使用钢丝绳或者杠杆机构,以机械位置的变动(也可采用多功能程序锁)来保证在断路器切断电源以前,隔离开关的操作把手不

25、能动作。 电气联锁装置电气联锁一般有两种联锁方式,一种就是通过操作机构上的联动辅助接点(常开或常闭)去控制隔离开关的把手。当断路器未断开时,隔离开关操作把手不能动作。另一种电气联锁就是利用距离开关操作机构上的联动辅助接点(常开或常闭)去控制断路器。当拉动隔离开关的把手时,联动辅助接点(常开或常闭)使断路器动作以切断电路,从而可防止带负荷拉动距离开关的事故。5、 漏电断路器 漏电断路器上方的接线端作为电源的进线通常叫做电源端,下方的接线端通常作为负载的连接叫做负载端。那么能不能把电源接在负载端,而把负载接在电源端呢？不行。因为在我国现阶段,触电保护领域使用最广泛的就就是电子式漏电断路器,由于电子

26、式漏电断路器的脱扣线圈只有在得到动作信号的时候瞬时带电,当漏电断路器分断电路后脱扣线圈即刻断电。如果把漏电断路器上进线与下进线接反,造成漏电断路器动作后,电压依然加在脱扣线圈上,就会烧毁线圈,使整个漏电断路器丧失漏电保护功能。 漏电开关分为两大类,一类就是漏电保护功能与过电流保护功能相结合的产品,另一类就是仅有漏电保护功能的产品。前者在设计与制造中已经考虑短路保护,具有高分断能力,能分断短路电流,而且如线路中发生漏电,能够正常切断电源起到保护作用;后者只能在线路产生漏电时切断正常负荷电流,本身没有过电流保护功能,因此通常要与熔断器配合使用,由熔断器切断短路电流。如果选用后一种产品,而没有加装熔

27、断器,结果线路短路时漏电开关不能分断,电器设备会被烧毁。 不能并联使用。因为每次流过的电流不可能相等,这就会产生电流差,使通过零序电流互感器的电流不再平衡,导致漏电断路器动作。如果两个断路器仅一个漏电断路器动作,那么全部电流流至另一个漏电断路器上,若这一个漏电断路器不带过载保护,就会发生烧毁现象。 动作电流越小的漏电断路器就是不就是越好呢？要视具体情况而定。我们不能将漏电动作电流选得太大(不能起有效保护),又不能选得太小(经常动作切断电源,影响正常使用)。对于触电危险性高的场合,应选用高灵敏度、快速型漏电保护装置(漏电动作电流不宜超过10mA)。对于其她场所,应视其工作场所危险性的大小,安装漏

28、电动作电流为10mA30mA 的快速型漏电保护装置。选择漏电动作电流还应考虑误动作的可能性。漏电断路器应能避开线路不平衡的泄漏电流而不动作,还应能在安装位置可能出现的电磁干扰下不误动作。选择漏电动作电流还应考虑漏电断路器制造的实际情况。 断路器就是好的,使用电器时为何老跳闸？这主要要考虑到常见的几个因素:1电器设备就是不就是无线电高频发生源,对于电子式漏电断路器,会在零序电流互感器中感应出电信号,使开关动作。2漏电断路器负载侧的开关电器合闸不同步引起。不同步合闸时,首先合闸的一相可能产生足够大的泄漏电流,使开关动作。3就是不就是由于工作零线与保护零线共用且保护零线由断路器的负载侧的零线引出而引

29、起的。漏电断路器的负载侧的零线接地,会使正常的工作电流直接通过保护零线接地而不经过工作零线,使开关漏电保护动作。 为什么漏电断路器使用不久就发生拒动作？首先就是漏电动作电流选择不当,断路器动作电流选择过大或整定过大都将造成断路器拒动作。其次就是产品质量低劣,互感器二次回路断路等质量缺陷可造成断路器拒动作。最后还应瞧一下就是不就是安装接线的错误。第三章 高压知识第一节 基本元器件断路器就是高压开关中最重要与结构比较复杂的一种。断路器按照灭弧原理不同,可分为油断路器、气吹断路器与真空断路器等。气吹断路器又可分为空气断路器与六氟化硫断路器,采用气体灭弧,所以不存在变压器油的火灾危险性。一、空气断路器

30、空气断路器就是利用高压空气灭弧的一种断路器,压缩空气压力可分为1、0、2、0、2、5MP等,造价为油断路器的1、52 倍,而且要有压缩空气设备。所以,空气断路器主要用于电压较高与技术性能要求较高的地方。二、六氟化硫断路器六氟化硫断路器运用六氟化硫气体灭弧。六氟化硫为惰性气体,其灭弧能力比空气高几十倍,但要求断路器的结构严密不漏,并需使用SF6 的各种设备。1、 SF6 断路器优缺点的分析SF6 断路器,就是用SF6 气体作为来弧与绝缘介质的断路器。它与空气断路器同属于气吹断路器,不同之处在于: 工作气压较低; 在吹弧过程中,气体不排向大气,而在封闭系统中循环使用。 SF6 的优点SF6 的分子与自由电子有非常好的混合性。当电子与SF6 分子接触时几乎100%的混合而组成重的负离子,这种性能对剩余弧柱的消电离及灭弧有极大的的使用价值。即SF6 具有很好的负电性,它的分子能迅速捕捉自由电子而形成负离子。这些负离子的导电作用十分迟缓,从而加速了电弧间隙介质强度的恢复率,因此有很好的灭弧性能。在1、01105Pa 气压下,SF6 的灭弧性能就是空气的100 倍,并且灭弧后不变质,可重复使用。SF6 气体优良的绝缘与灭弧性能,使SF6 断路器具有如下优点:开断能力强,断口电压使于做得较高,允许连续开断次数较多,适用于频繁操作,噪音小,无火灾危险