一、直流电路基础概念

高压电工师傅做维修时断电吗(维修电工应该知道的强电常识)(1)

  1. 电是物质的,客观存在的,它和热能、风能、太阳能、核能等一样也是是一种能源,并属于二次能源,能够与其它能源相互转化;电能的生产、输送、转化一定遵守能量守恒定律、物质守恒定律。
  2. 电荷有两种:正电荷、负电荷,并且同性相斥,异性相吸;电荷的多少叫电量,符号Q,单位库伦(C),电荷的定向移动就形成了电流。负电荷向正电极方向移动,正电荷向负电极方向移动,二者在电压作用下的移动方向相反;电流的三大效应为:热效应、磁效应、化学效应。
  3. 根据物质导电性的不同分:导体、绝缘体、半导体。描述导体导电能力的一个物理量电阻率ρ,单位欧.米,银的导电能力最强,下来依次是铜、金、铝、钨、铁等,水、电解液、碳、大地等也是导体。木头、塑料、陶瓷、空气等是绝缘体;硅、锗等是半导体,也就是它们们的导电能力介于导体与半导体之间。
  4. 描述电的性质的物理量有电压、电流、电量(Q)。电压好比水压,电流好比水流,电量好比水滴,有了水压(电压)才会推动水流(电流),将水滴送出去;电压(U)有方向,又高电位指向低电位,电压单位为伏特(v),电流(I)也有方向,正电荷移动的方向就是电流方向,单位安培(A);描述电源供电能力的物理量是电动势ε,单位也是伏特
  5. 电流通过导体时会有阻力,用电阻表示,符号R,单位欧姆Ω,有一个非常著名的公式就是欧姆定律R=U/I,讲的是导体的电压与其电流成正比,除此之外还有一个全电路欧姆定律,指的是电源的内阻、电动势、外电阻之间的关系I=ε/(r R)
  6. 导体中运输电能的物质叫载流子,金属中的载流子为自由电子,电解液中的载流子为正离子和负离子;半导体中的载流子为空穴和自由电子。
  7. 电既然是一种能源,那么它就会做功,描述其做功多少用电功W表示,单位焦耳,W=UIt,它与电压、电流、时间成正比,其做功的能力,用电功率表示P=UI,单位瓦特W;电流通过导体的时候会产生热量,其大小Q=I2Rt,与电流的平方、电阻、时间成正比;这个公式就叫做焦耳定律。
  8. 电路就是电流的通路,它是由电源、负载、中间环节组成的,电源提供能量,负载消耗能量,中间环节如导线、开关、保护等;电路的作用有两个:供电与信息处理;电阻等负载着电路中的连接方式有:串联、并联、混联。
  9. 电路的三种状态:开路、短路、有载工作状态。开路就是电路断开的意思,短路就是电流不经过负载直接连起来;有载工作状态就是正常的工作状态。
  10. 电流必须有回路才能进行,即有出必有进;电压可以独立存在,比如一节电池,没有负载它照样有电压存在;
  11. 支路:没有分支的一段短路;节点:三个以上支路的交点;回路:由几条支路组成的闭合电路;网孔:没有分支的回路;
  12. 克希荷夫电流定律(KCL)与克希荷夫电压定律(KVL)在解决电路问题中非常重要,应该掌握。KCL告诉我们流入某一节点的电流等于流出电流的和,符合物质守恒定律;KVL告诉我们,对于一个闭合回路来说,电压升高之和等于电压降低之和;
  13. 解决电路计算分析的方法有:支路电流法、叠加原理、节点电压法、戴维南定理、诺顿定理;
  14. 电路有:电路原理图、框图、PCB图、接线图、实物图,这些图侧重点不同, 优点不同,结合起来应用有助于分析、认识电路。
  15. 电压源以电压输出表示的电源,称为电压源,用电动势E 和内电阻r0 相串联的等效电路表示,输出电压:U=E-r0I.内电阻为零、输出电压绝对恒定的电源称为理想电压源,或恒压源;具有恒流输出的实际电源,称为电流源;用一个电流源Is和内电阻r0相并联的等效电路表示,其输出电流为I=Is-U/r0,U/r0为电源内部的分流电流。输出电流恒定不随负载变化的电源,称为理想电流源;电压源和电流源的等效关系:内电阻相同,Is=E/r0,为电压源的短路电流。注意:二者的等效关系仅仅对外电路而言,对电源内部不等效;在等效变换的过程中,电压源和电流源的方向必须保持一致;理想电压源和理想电流源之间不具备等效关系。
二、交流电路基本概念

高压电工师傅做维修时断电吗(维修电工应该知道的强电常识)(2)

  1. 正弦交流电的三要素:幅值、角频率、初相位;幅值反映了其大小,角频率反映了其频率变化的快慢,相位反映了其状态位置。角频率与频率不同,二者的关系为ω=2πf,周期T是交流电变化一周的时间,单位秒s,频率f是交流电每秒变化的次数,单位赫兹Hz;二者关系T=1/f;工频市电频率50Hz;不同的交流电的初相位可能相同,可能不同,它们的初相位之差叫相位差,反映了不同交流电的状态关系,按此描述关系有超前、滞后;特殊的相位差有同相(0度)、反相(180度)、正交(90度)。
  2. 交流电同直流电一样能够做功。热效应、磁效应、化学效应的三大效应同样存在;交流电的最大值为有效值的1.414倍;在描述、计算交流电的大小用有效值表示,比如市电220v就是有效值。
  3. 交流电通过电阻时其两端的电压和电流同相;通过电感时,其两端的电压超前于电流90度;通过电容时两端的电流超前于电压90度;
  4. 交流电通过负载的时候也要受到阻力,叫阻抗,通过电阻时的阻抗为R,也就是电阻;通过电感时的阻抗(感抗)为2πfL,通过电容时的阻抗(容抗)为1/2πfc;电阻R、电感L、电容C串联、并联电路中的电压、电流相位可能不一样,它们的相位差的余弦叫功率因数,用cosφ表示。交流电通过电阻时的功率P=UI,叫有功功率;通过电感、电容的功率Q=UI为无功功率,就是没有做功的意思,但是它们和电源之间进行着能量交换。电容、电感通入交流电在这一点上和直流电是有差别的;
  5. 电阻、电容、电感组成的串并联电路计算要通过矢量计算方式。和直流电的计算方法不同。
  6. LC串联谐振电路具有低阻特性,LC并联谐振电路具有高阻特性;且电压与电流同相。
  7. 直流电通不过电容,交流电能,直流电通不过变压器,交流电能;因此我们用电容器传递信号,通过变压器传递信号,变换电压。
三 、磁路基本概念

高压电工师傅做维修时断电吗(维修电工应该知道的强电常识)(3)

  1. 磁场存在的方式有:磁铁、通电导体周围;通电导体的电流方向与其周围的磁场方向用右手螺旋定则判定;地球就是一个大磁场。
  2. 通电导体在磁场中会受力的作用,大小F=BIL(B磁感应强度,I电流强度、L导体长度),导体受力方向、磁场方向、电流方向三者之间的关系用左手定则判定;这是电动机能够运转的基础理论;
  3. 磁场的强弱用磁感应强度B表示,单位特斯拉T,磁场的方向,由北极N指向南极S;磁场分北极N、南极S,磁极之间同性磁极相斥、异性相吸;通过某一界面的磁场用磁通表示φ=BS,单位韦伯Web
  4. 有的物质导磁性能非常好,有的很差,用磁导率μ表示,单位亨/米,H/m;据此分为铁磁物质与非磁性物质;铁磁物质分硬磁性材料、软磁性材料,矩磁材料;导磁性能较好的材料如硅钢片、坡莫合金等;铁磁物质在磁化过程中,会有剩磁现象,需要一定的反向磁场予以消除,且磁感应强度达到一定值就饱和,反复磁化过程中会有损耗,叫做磁滞损耗;铁磁物质的磁导率不为常数,为消除材料特性影响用磁场强度表达H=B/μ。
  5. 法拉第电磁感应定律、楞次定律合称为电磁感应定律:通过闭合导体的磁通发生变化时,会产生感应电动势和感应电流,其大小与磁通的变化率成正比;感应电流所产生的磁通总是阻碍原磁通的变化。根据这两条可以判断感应电流的方向。运动导体在磁场中切割磁力线产生的电动势、磁场方向、运动方向用右手定则判断。这是发电机工作的理论基础;
  6. 自感电动势:通过导体的电流发生改变时,导体内会产生感生电动势,叫自感电动势,其大小与电感量、电流的变化率成正比,电感量又叫自感系数,符号L,单位亨利H;与线圈的匝数的平方成正比,与磁阻成反比。
  7. 涡流:是一种感应电流,是交流铁心中的一种损耗,需要设法降低损耗,采取的措施就是铁心由若干绝缘薄片组成;也可以利用它,比如电磁炉就是利用涡流加热的;涡流与磁滞损耗统称为铁损。
四、三相交流电
  1. 由三组幅值相等,相位差互为120度的对称单相电源组合而成的电源三相交流电;产生方式:三相交流发电机、三相变压器;
  2. 三相交流电源的接法有三角形接法、星形接法两种。星形接法就是三个对称绕组的尾端接着一起,这种接法能够输出两种电压相电压、线电压,从三个首端引出的线叫相线,也叫端线、火线,三个尾端接在一起的点叫中点,从中点引出的线叫中线;相线与相线之间的电压叫线电压,相线与中线之间的电压叫相电压,线电压是相电压的1.732倍,并且超前于30度。三角形接法就是将三个对称绕组的首尾端依次相连,输出一种电压:相电压
  3. 三相负载的接法有星形接法、三角形接法;星形接法若每相绕组对称,中线可以省去,此时线电压为相电压的1.732倍;三角形接法,有线电流和相电流,线电流是相电流的1.732倍,并且滞后30度;
  4. 三相对称负载的有功功率P=1.732ULcosφ,无功功率Q=1.732ULsinφ;视在功率S=1.732UI
五、变压器

高压电工师傅做维修时断电吗(维修电工应该知道的强电常识)(4)

  1. 变压器由初级绕组、次级绕组、铁芯、外壳等组成;初级匝数N1、次级匝数N2称作变压器的匝数比又叫变比k;
  2. 变压器能够变换电压、电流、阻抗;电压变换公式U1/U2=N1/N2,电流变换公式I1/I2=N2/N1;阻抗变换公式R1=K2R2。可以用作电源变换,音频信号的输入输出;注意变压器不仅能够降低电压,还能够升高电压,不仅能降低阻抗,也可以升高阻抗,实现阻抗匹配。
  3. 变压器按电源相数分有单相变压器、三相变压器;按功能分;电源变压器、音频变压器、脉冲变压器等;按绕组:多绕组变压器、单绕组变压器、多抽头变压器;按频率分高频变压器、中频变压器、低频变压器;
  4. 变压器的同名端、异名端:当通入相同方向的电流时,产生的磁通方向一致或者磁通变化时产生的感应电流极性相同,这两个线圈的端头就叫同名端,否则就是异名端;这是变压器特有的,应该数量掌握。
  5. 特殊变压器:电焊机、互感器、自耦变压器;
  6. 变压器的主要参数:变比、容量、效率、频率特性等;
六、三相异步电动机

高压电工师傅做维修时断电吗(维修电工应该知道的强电常识)(5)

  1. 电动机分类:按电源分有直流、交流电动机;直流电动机分串励、并励、复励、他励;交流电动机分单相、三相电动机;三相异步电动机按转子分鼠笼式、绕线式;单相电动机分罩极式、分相式、串激式
  2. 三相异步电动机的组成:定子(底座、外壳、铁芯、绕组等)、转子(转轴、转子绕组、风扇等);
  3. 三相异步电动机的工作原理:在三相对称绕组中通入三相对称交流电,产生旋转磁场,转子绕组切割磁力线产生感应电流,感应电流在磁场中受力而使转子转动;改变任意两根接线就可以改变转向;
  4. 三相绕组产生的磁极有一对极、二对极....用p表示磁极对数;磁极旋转称为旋转磁场,转速60f/p,有3000转、1500转等,又叫同步转速n1,实际转速n2;转差率s=(n1-n2)/n1
  5. 三相交流电遵循电动势平衡、转矩平衡规则;转矩平衡就是能适应负载的变化改变转速;
  6. 三相异步电动机的接法:星形接法、三角形接法;星形接法的电压是三角形接法电压的1.732倍,三角形接法电流是星形接法的1.732倍;输出功率相同;
  7. 三相异步电动机的功率指的是其输出的机械功率,其电压指的是其额定线电压,电流是额定线电流;效率是输出机械功率与输入电功率的百分比;
  8. 三相异步电动机的机械特性有4个点:启动点、过载点、额定运行点、同步点。
  9. 对转矩影响的主要参数是转子绕组的电阻、定子绕组电压;
  10. 三相异步电动机的启动电流很大,启动方法有直接启动、降压启动(星三角形启动、自耦变压器启动、串联电阻起动)。降压启动的目的是为了降低启动电流。
  11. 三相异步电动机的调速方法:变频、变极、变转差率
  12. 三相异步电动机的制动:反接制动,能耗制动。

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