电工基础第一章1、13
(完整版)电工理论基本知识
P3 第一章电工基础知识本章介绍电工理论基本知识，这些知识是学习电气专业知识所必需的基础。
主要内容包括：直流电路及基本物理量,磁场及电磁感应、正弦交流电路、三相正弦交流电路。
第一节直流电路及基本物理量一、直流电路电路是由电气设备和电器元件按一定方式组成的，它为电流的流通提供了路径。
根据电路中电流的性质不同，电路可分为直流电路和交流电路。
电路中，电流的大小及方向都不随时间变化的电路，称为直流电路；电流的大小及方向随时间变化的电路,称为交流电路。
电路的种类很多，不论结构简单还是复杂,电路都包含以下三个基本组成部分。
1. 电源电路中，供给电路能源的装置称为电源，如蓄电池、发电机等.电源可以将非电能转换成电能。
2。
负载电路中,使用电能的设备或元器件称为负载,也叫负荷，如电灯泡、电炉等。
负载可以将电能转换为光能、热能等其他形式的能量。
3。
中间环节电路中连接电源和负载的部分称为中间环节,最简单的中间环节是开关和导线。
导线也叫电线，是电源与负载之间的连接线,它把电流由电源引出来，通过负载再送回电源，构成电流的完整回路.图1—1就是一个简单电路的示意图。
电路由外电路和内电路两部分组成。
外电路：图1－1中，由电源引出端1经导线、负载、仪表等环节,至返回端2的电路叫外电路。
内电路：电源本身电流的通路为内电路。
在图1－1中，指电源引出端1和2间,由发电机组成的电路。
电流在外电路被认为是从电源的正极流向负极，而在电源内部则相反,是由电源负极流向正极.在电源和外电路形成闭合回路后，电流才能产生。
如果电路断开,如图12所示,导线1点和2点间断开了，电流就不能流通了，此时称电路为断路或开路状态。
二、电流金属导体内的自由电子或电解液内的正负离子，通常都处在不规则的运动状态，因此在任一瞬间通过导体任一截面的电量能相互抵消，即导体内没有电流流过。
当导体内的自由电子受到电场力的作用后，电子就以一定方向移动。
在这种情况下，导体的任何截面（在任一瞬间），将有一定的电量通过,也就是说导体内有电流流动。
电工基础知识
第一章电工基础知识第一节电路的基本概念1、电路电路就是电流通过的路径。
电路是由电源、负载、连接导线和开关组成。
图1-1为简单手电筒电路，其中干电池为电源、灯泡为负载，用连接导线将电源、开关、负载连接成电路。
在实际用中通常按国家统一规定的图形符号表示电路图。
如图1-2所示就是图1-1手电筒电路图。
电路通常有三种状态（1）通路：电路中的开关闭合，负载（电路）中有电流通过，这种状态一般称为正常工作状态。
（2）开路：也称为断路，是指电路中某处断开或电路中开关打开，负载（电路）中无电流通过。
（3）短路：电源两端的导线由于某种事故，而直接相连，使负载中无电流通过。
短路时，电源向导线提供的电源比正常时大几十至几百倍，因而不允许短路。
2、电流与电流强度在电路中，把电荷的定向运动叫做电流。
规定：以正电荷移动的方向作为电流的正方向。
在闭合电路中，电流的方向为：电流从电源正极流出，通过导线、开关流入负载后回到电源的负极。
电流分成直流和交流电源两大类：直流电流：是指电流的方向不随时间变化的电流，如图1-3所示交流电流：是指电流的大小和方向和方向随时间作周期性变化。
如图1-4最常见的是正弦交流电。
电流强度：由于电流所产生的效果具有不同的程度，这样就形成电流强度的概念。
电流强度也简称为电流，它是用在单位时间内通过导体横截面的电量多少来度量的。
QI=t式中I-表示电流强度，单位：安培（A）。
Q-表示t时间内，通守导体横截面电荷电量，单位：库仑（C）。
T-表示时间，单位：秒（s）。
在国际单位制中，电流强度的单位是安培，（A），简称安。
计算微小电流时以毫安（mA）或微安（μA）为单位，它们的关系是：1A=103mA 1mA=103μA3、电压与电动势（1）电压图1-5A和B表示负载两端，电流的方向由A流向B，负载灯泡发光，说明电流通过灯线时产生热和发光。
为了表示电流强度与做功的本领，引入一物理量—电压（电位差）U AB：WU AB=QQ-由A端移动到B端的电荷电量，单位：库仑。
电工基础知识(电工必读资料)
电流 种类
～ ～ 或 3～
A
mA uA kV kW
测量 对象
V W
kW · h
V
f
Ω
MΩ
欧姆表、兆欧表
常用电工仪表的符号和意义
磁电式仪表 电磁式仪表 工作 原理 电动式仪表 整流式仪表 感应式仪表 准确度 等级 绝缘等级 工作 位置 1.0
1.5
电流、电压、电阻 电流、电压 电流、电压、电功率、功率因数、 电能量 电流、电压 电功率、电能量 以标尺量限的百分数表示 以指示值的百分数表示 表示仪表绝缘经过 2kV 耐压试验
电工技术
第一章 电工基础知识
• 1-1 常用低压供配电系统 • 1-2 电工安全的基本知识 • 1-3 常用仪表与测量
1.1.1电力系统概述
• • 电力系统中，由升压和降压变电所和各种不同电压等级的送电线路连接在一起的部分称电力网 。 电力系统的运行必须满足下列基本要求: 电力用户，对供电可靠性的要求并不一样，即使一个企业中各个部门或车间，对供电持续性的 要求也有所差别。根据对供电持续性的要求，可把用户分为三级。 一级负荷：如停止供电，将会危害生命、捐坏设备、产生废品和使生产过程混乱，给国民经济 带来重大损失，或者使市政生活发生重大混乱。 二级负荷：如停止供电，将造成大量减产，城市大量居民的正常活动受到影响。 三级负荷：指所有不属于一级及二级的负荷，如非连续生产的车间及辅助车间和小城镇用电等。 • • •
电缆外皮 电缆芯 内层绝缘
E L G
MΩ
500V－ 50V－ 5V－ 50μ A 5mA 50mA －
+
（1）直流电流的测量。转换开关置于直流电流档，被测电流 从+、－两端接入，便构成直流电流测量电路。图中RAl、RA2、 RA3 是分流器电阻，与表头构成闭合电路。通过改变转换开关 的档位来改变分流器电阻，从而达到改变电流量程的目的。 （2）直流电压的测量。转换开关置于直流电压档，被测电压 接在+、－两端，便构成直流电压的测量电路。图中RVl、RV2、 RV3 是倍压器电阻，与表头构成闭合电路。通过改变转换开关 的档位来改变倍压器电阻，从而达到改变电压量程的目的。 （3）交流电压的测量。转换开关置于交流电压档，被测交流 电压接在+、－两端，便构成交流电压测量电路。测量交流时 必须加整流器，二极管D1和Dl组成半波整流电路，表盘刻度反 映的是交流电压的有效值。RVl'、RV2'、RV3'是倍压器电阻，电 压量程的改变与测量直流电压时相同。 （4）电阻的测量。转换开关置于电阻档，被测电阻接在+、－ 两端，便构成电阻测量电路。电阻自身不带电源，因此接入电 池E。电阻的刻度与电流、电压的刻度方向相反，且标度尺的 分度是不均匀的。
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电工基础
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电工基础
目录 第一章 电路基础知识 第二章 直流电路 第三章 电容器 第四章 磁场与电磁感应 第五章 单相交流电路 第六章 三相交流电路
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2
电工基础
第一章 电路基础知识 1.1 电流和电压
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2. 独立回路的选择：
EU
#1 #2 #3
一般按网孔选择
4 解联立方程组
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根据未知数的正负决定电流的实际方向。
电工基支础 路电流法的优缺点
优点：支路电流法是电路分析中最基本的 方法之一。只要根据基尔霍夫定律 欧姆定律列方程，就能得出结果。
缺点：电路中支路数多时，所需方程的个 数较多，求解不方便。
1. 叠加定理只适用于线性电路。
2. 叠加时只将电源分别考虑，电路的结构和参数不变。 暂时不予考虑的恒压源应予以短路，即令U=0；
暂时不予考虑的恒流源应予以开路，即令 Is=0。
=
+
3. 解题时要标明各支路电流、电压的正方向。原电
路中各电压、电流的最后结果是各分电压、分电
流的代数和。
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电工基础
(3)、通电线圈产生的磁场 【右手螺旋定则】
磁通
电感 L N
i
B H
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H N
l
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电工基础
4.3 磁场对电流的作用
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电工基础
1．电磁力的大小
磁场
电流
有效
强弱
大小
长度
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分类
• 图1-1
3
电力拖动系统组成
• 主电路：由电动机、（接通、断开、控制 电动机的）接触器主触点等电器元件组成。 （电流大） • 控制电路：由接触器线圈、继电器等电器 元件组成。（电流小） • 任务：根据给定的指令，依照自动控制系 统的规律和具体的工艺要求对主电路进行 控制。
4
按操作方式分
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
阻尼式时间继电器
25
图形符号
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热继电器
• 具有过载保护特性的过电流继电器。 • 长期过载、频繁启动、欠电压、断相运行 均会引起过电流。
• 用于：电动机或其他设备的过载保护和断 相保护。
27
结构原理图
28
断相保护
29
接触器：用于主电路、电流大，有灭弧装 置，一 般只能在电压作用下动 作。
22
电磁式继电器
• • • • 过电流继电器 欠电流继电器 电压继电器 中间继电器
• 2。2。1
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时间继电器
• 时间继电器定义： ----当吸引线圈通电或断电后其触点经过一定 延时再动作的继电器。符号:KT • 电磁式 • 阻尼式 • 电子式(晶体管、数字式)
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接通与分断能力：可靠接通和分断的电流值。 接通时：主触点不应发生熔焊。 分断时：主触点不应发生长时间燃弧。
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图形符号及文字符号
• 图1。7。3
19
接触器的选用
• 类型的选择：直流或交流接触器 • 主触点额定电压的选择：大于等于负载额 定电压。 • 主触点额定电流的选择： • 线圈电压： 交流： 直流：
9
灭弧方法
• 电动力灭弧
• 图1。2。13
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第三节 电 阻
一、电阻元件 二、电阻与温度旳关系
一、电阻元件
电阻元件是对电流呈现阻碍作用旳耗能元件，例如灯泡、
电热炉等电器。
电阻定律
R l
S
——制成电阻旳材料电阻率，国际单位制为欧姆·米 ( ·m) ；
l ——绕制成电阻旳导线长度，国际单位制为米 (m) ；
S ——绕制成电阻旳导线横截面积，国际单位制为平方米 (m2) ；
四、电功率与电能
电功率是电路元件或设备在单位时间内吸收或发出旳电能， P = UI 。
电能是指在一定旳时间内电路元件或设备吸收或发出旳电能 量，W = P ·t =UIt
1度(电) = 1 kW ·h = 3.6 106 J
为了确保电气设备和电路元件能够长久安全地正常工作，都 要求了额定电压、额定电流、额定功率等铭牌数据。
到 t2 时电阻值为 R2 ，则该电阻在 t1 ~ t2 温度范围内旳(平均)温度
系数为
R2 R1
R1( t2 t1 )
值伴随假温如度R2旳>升R高1 ，而则增大>；0假，如将
R R2
称为正温度系数电阻，即电阻
第一章电工基础知识
第一章电工基础知识1.1电 流一、电荷1、自然界中只有正、负电荷，电荷间作用力为“同性相斥，异性相吸”。
2、电量电荷的多少叫电量，电量的单位是库仑。
1个电子电量e =1.6×10－19C 。
任何带电物体所带电量等于电子（或质子）电量或者是它们的整数倍，因此，把1.6×10－19C 称为基元电荷。
二、电流1、定义：电荷的定向运动叫做电流。
电流是一个表示带电粒子定向运动的强弱的物理量，表征电流强弱的物理量为电流强度，它是一个矢量。
2、电流强度的定义：电流强度在量值上等于通过导体横截面的电荷量q 和通过这些电荷量所用时间t 的比值。
用公式表示为tq I = （定义式） 式中q ——电荷量，单位是库[仑]，符号为C ；t ——时间，单位是秒，符号为s ；I ——电流强度，单位是安[培]，符号为A 。
电流的常用单位还有毫安（mA ）和微安（A μ）：A mA A μ6310101==三、电流的方向1、方向规定正电荷定向运动的方向为电流方向。
在金属导体中，电流的方向与自由电子运动方向相反；在电解液中，电流方向与正离子运动方向相同。
2、参考方向事先假定一个电流方向（假想的电流方向）。
用箭头在电路图中标明电流的参考方向，最后根据计算结果的符号判断电流真实方向。
结果为正，则电流实际方向与所设参考方向一致；结果为负，则电流实际方向与所设参考方向相反。
电流强度是一个标量，电流方向只表明电荷的定向运动方向。
3、按照电流的大小、方向变化与时间的关系，电流可以分为以下三类（1） 电流的大小和方向都不随时间变化，这样的电流叫直流电流或稳恒电流（2） 如果电流的大小随时间变化，但方向不随时间变化的电流叫脉动电流（3） 如果电流的大小和方向都时间变化，这样的电流叫交流电流1.2电压一、电压为了衡量电场力做功能力的大小，引入电压这个物理量。
1、定义：电场力把电荷由a 移动到b 所做的功W ，与被移动电荷电荷量q 的比值，可用下式表示：q W U ab ab （电压定义式） （式1-4）式中 q ——由a 点移动到b 点的电荷量，单位是库[仑]，符号为C ；W ab ——电场力将q 由a 移动b 所做的功，单位为焦[耳]，符号为J ；U ab ——a 、b 两点间的电压，单位是伏[特]，符号为V 。
电工电子技术基础知识
u3 Um sin(t 240 ) Um sin(t 120 )
Um
u1
u2
u3
0
–Um
2
t
也可用相量表示：
U1 U U 2 U U 3 U
0o 120o 120o
•
U3 120°
120°
•
U2
•
U1 120°
三相电压相量图
对称正弦量特点为： U1 U 2 U 2 0
频率相同、幅值相等、相 位互差120°的三相电压称为
平，则输出F 为低电平；只
R
有输入A、B 全为高电平时，
A
输出F 才为高电平。可见输
F 入与输出呈现与逻辑关系： B
与逻辑关系表达式
F = AB
与逻辑关系逻辑符号：
A
&
F
B
2、 二极管或门
与逻辑关系真值表：
AB F
00 0 01 0 10 0 11 1
A
只要输入A、B中一个为高
B
F 电平，则输出F 为高电平；
1、 常量之间的关系（常量：0和1）
加： 0+0=0 乘：0 ·0=0 非：0 1
0+1=1 1+1=1
0 ·1=0 1 ·1=1
1 0
2、变量和常量的关系（变量：A、B、C…）
加：A+0=A 乘: A ·0=0
A+1=1
A ·1=A
A+A=A
A ·A=A
3、与普通代数相似的定理
非：A A 0
1 电流
一、电流定义
带电粒子或电荷在电场力作用下的定向运动
形成电流。单位时间内流过导体截面的电荷量定义为
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直流稳压电源、直流数字电压表、直流数字毫安表基
尔霍夫定律实训电路板。
【实训内容】
实训线路用DGJ-03挂箱的“基尔霍夫定律/叠加定理”
线路，如图1-44所示。
1
2
F
图1-44 接线示意图Fra bibliotek【注意事项】 1. 用电流插头测量各支路电流时，或者用电压表测量 电压降时，应注意仪表的极性，正确判断测得值的＋、 －号后，记入数据表格，但需用到电流插座。 2．所有需要测量的电压值，均以电压表测量的读数为
量时，则会有什么显示呢？
【思考题】
1. 根据图1-41的电路参数，计算出待测的电流I1、 I2、I3和各电阻上的电压值，记入表中，以便实验测量
时，可正确地选定毫安表和电压表的量程。
2. 实训中，若用指针式万用表直流毫安档测各支
路电流，在什么情况下可能出现指针反偏，应如何处理？
在记录数据时应注意什么？若用直流数字毫安表进行测
准。U1、U2也需测量，不应取电源本身的显示值。
3. 防止稳压电源两个输出端碰线短路。 4. 用指针式电压表或电流表测量电压或电流时，如果 仪表指针反偏，则必须调换仪表极性，重新测量。此时 指针正偏，可读得电压或电流值。若用数显电压表或电 流表测量，则可直接读出电压或电流值。但应注意：所 读得的电压或电流值的正确正、负号应根据设定的电流 参考方向来判断。 5．本实训线路板系多个实验通用，DGJ-03上的开关K3 应拨向330Ω侧，三个故障按键均不得按下。