电工基础知识讲座

电工基础知识讲座第一章电力生产概况

概况

我们大家都知道，自然界中存在的能量是有许多种，例如常见的机械能、热能、光能、水能、化学能等等，根据能量守恒与转换定律得知，各种能量之间在一定的条件下是可以互相转换的。并且能量既不能创造，也不能消灭，只能从一种形式转换为另一种形式。能量的总和保持不变。

例如，发电厂和电网就是一个多种能量相互转换的系统。在火电厂的锅炉中燃烧着的煤炭通过化学反应，使水获得热能变成高压蒸汽（高温高压），高压蒸汽推动汽轮机转动，将它所具有的能量转换为机械能，汽轮机带动发电机转动又将机械能转换成了电能。

而水力发电站则是将具有一定势能的水冲动水轮机转动，水轮机再带动发电机转动，最后将机械能转换成了电能。

电能再经过升压站、降压站和输电线等设备送到用户，又转换成各种形式的能量为人们的生活和各种生产活动服务。例如电动机可以将电能转换成机械能；电灯可以将电能转换成光能；电炉可以将电能转换成热能等等。

下面我们就围绕“电”的概念，从几个方面的课件展开，一起学习关于电的相关知识及其应用。

第二章电工常用名词、定义及符号

§2―1电路的概念

一、电路

电路就是电流所流经的路径，它是由电源、负载（负荷）、连接导线和开关等几个基本部分组成。

二、三相交流电路

在磁场中放置三个匝数相同彼此在空间相距120°的线圈。当转子由原动机带

动，并以匀速按顺时针方向转动时，则每相绕组依次被磁力线切割，就会在三个线圈中分别产生频率相同、幅值相等的正弦交流电动势eА、eв、eс，三者在相位上彼此相差120°，再用导线和负载连接起来就构成了三相交流电路。

§2―2 常用名词、定义及符号

一、电压

在电场中两点间的电位差就叫做电压。电压的符号用“U”表示，电压的单位为伏特（简称伏）、用符号“V”表示。

在需要测量很低的电压时，是用毫伏（mV）或者微伏（uV）做单位；在需要测量

很高的电压时，则是用伏特（V）或者千伏（kV）做单位。

换算关系为：

1千伏（kV）=1000伏（V）=103伏

1伏（V）=1000毫伏（mV）=103毫伏

1毫伏（mV）=1000微伏（uV）=103微伏。

二、电流

金属导体中的自由电子在电场力的作用下，会向电场强度的反方向移动。电荷的有规则的定向运动就形成了电流。通常规定是以正电荷运动的方向为电流的方向。

单位时间（每秒钟）内通过导线某一截面的电荷量（电量）的多少来衡量电流的强弱，叫做电流强度（简称电流），电流的符号用“I”表示，电流的单位为安培（简称安），用符号“A”表示。

在需要测量很小的电流时，是用毫安（mA）或者微安（uA）做单位；当需要测量很大的电流时，则是用安培（A）或者千安（kA）做单位。

换算关系为：

1千安（kA）=1000安培（A）=103安培

1安培（A）=1000毫安（mA）=103毫安

1毫安（mA）=1000微安（uA）=103微安。

三、电阻

当把不同的负载接到电源上去的时候，就会发现负载中通过的大小是不相同的。例如，在一根铜棒的两端和一根铁棒的两端加上同样的电压，在这两棒中的电流将会相差很大，这是因为不同的导体材料对于电流具有不同阻力的缘故。我们就把加在导体两端的电压和通过导体的电流的比值叫做电阻。

衡量电阻大小的单位是欧姆（简称欧），用符号“Ω”表示。如果在导体两端加

上1伏的电压，通过导体的电流是1安，那么，这个导体的电阻就是1欧姆，即 1欧姆＝1伏特/1安培

在实际生产中有时嫌欧姆这个单位太小，则可以用千欧（kΩ）和兆欧（MΩ）做单位，换算关系如下：

1兆欧（MΩ）=1000千欧（kΩ）=10³（kΩ）

1千欧（kΩ）=1000欧姆（Ω）=10³（Ω）

请大家注意的是，导体的电阻不仅和导体的材料种类有关，而且还和导体的截面积有关，由实践证明，同一材料导体的电阻和导体的截面积成反比，而和导体的长度成正比。即导体的截面积愈大，电阻就愈小；导体愈长，电阻就愈大。用公式表示就是

R＝ρ（L∕S）

式中 L—导线长度，单位是米；

S—导线截面积，单位是平方毫米；

ρ—比例常数，叫做导体的电阻率，单位是：欧·毫米²/米。

电阻率ρ是长1米，截面为1平方毫米导体的电阻值。例如常用材料中银的电阻率ρ＝0.0165欧-毫米²/米，铜的电阻率ρ＝0.00175欧-毫米²/米，铝的电阻率ρ＝0.0283欧-毫米²/米。

四、电流的热效应

当电流通过电阻时，电阻的温度会逐渐升高。这是因为电阻所吸收的电能转换成了热能的缘故，这种现象就叫做电流的热效应。

例如，电炉，电烙铁等电热设备就是利用这种性能来生产我们所需要的热量；在白炽灯中，由于钨丝温度升得很高，达到白热的程度又将一部分热能转化为光能而发出亮光。但是，从另外一方面分析，在电机、变压器等电气设备中，电流通过

绕组时所产生的热量，对于这些设备是很不利的。为什么？因为这些热量如果不设法从电机及变压器内部散发出去，经过长时间运行后，就后会使设备的温度升得很高，绝缘损坏，严重时甚至烧坏设备。所以，我们必须加以严密的监视和控制。

人们经过长期的实践和实验，发现当电流通过导体时所产生的热量和电流值的平方、导体本身的电阻值以及电流通过的时间成正比。这种关系就是楞次-焦耳定律，用公式表达就是

Q=0.24I²Rt （2-1）

式中 Q —电流在电阻上产生的热量，单位是卡；

I —通过导体的电流，单位是安；

R —导体的电阻，单位是欧；

t —电流通过的时间，单位是秒；

0.24 —热功当量，它相当于电阻为1欧姆的导体中通过1安电流时，每秒钟产生的热量。

问题1：在输电线路中如果出现导线发热好不好？是什么原因所导致？我们应该怎样避免？

导线的选择原则：

为了避免设备过度发热，根据绝缘材料的允许温度，对于各种导线规定了不同截面下的最大允许电流（即安全电流），例如下表所示：

500伏单芯(多芯)橡皮、塑料绝缘导线明线敷设允许载流量（安）