电工基础知识培训

的电流I。
正弦电流的有效值：
I Im 2
正弦电压和电动势的有效值： UUm 2
有效值都用大写字母表示！
EEm 2
初相位
相位: 表示正弦量的变化进程，也称相位角。
初相位 t =0时的相位。
iImsint
i
O
t
相位： t
初相位： 0
iIm si n t i
相位： t 初相位： ψ
t
说 明
初相位给出了观察正弦波的起点或参考点。
混联电路：
包含了串联和并联两种联接方式的电路。
R2 R1
R3
计算：u=10V R1=R2=R3=R4=R5=8欧
求流过R4的电流？
R1
U
R2
R3
R4
R5
思考
1、电池可以串联或并联使用吗？
2、你能说上一两样串联电路或并 联电路吗？
8、电路的三种状态
断路
通路
短路
9、电功、电功率
电功：
电流在某段电路上所做的功。等于这段电路两端的电压、 通过电流与通过的时间的乘积。电功用字母W表示
三相正弦交流电
三相正弦交流电相位上彼此相差 1200
eA Em sint
eB Em sint 120 eC Em sint 240
e
eA eB eC
60o
0
t
三相功率
在三相负载对称的条件下：
有功功率： P 无功功率： Q 视在功率： S
3U l I l cos 3U l I l sin
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（2）自感现象 通电线圈，当线圈中的电流变化时，线圈本身就产生 了感应电动势，这个电动势总是阻碍线圈中电流的变 化。这种由于线圈本身电流发生变化而产生电磁感应 的现象叫自感现象，简称自感。在自感现象中产生的 感应电动势，叫自感电动势。
自感的应用与危害: 应用：日光灯的镇流器。 危害：切断电闸产生的 电弧 。
串联电路：
把两个以上的电阻首尾相连接成一串，中间没有分支， 称为电阻的串联电路。
I
I1
I2
特点：I=I1=I2
R=R1+R2
U=U1+U2
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并联电路：
把两个以上的电阻头接头尾接尾并列相连，称为电阻的 并联电路。
I
+
I1
I2
U
R1
R2
－
特点：I=I1+I2 U=U1=U2
11 1 R R1 R2
V1 U2 (•)电流出
三相电流合成磁
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i Im
i1
i2
i3
场 的分布情况 动画
o
t
n0
U1
V2 N
W2
W1
S U2
V1
t 0
合成磁场方向向下
600
V2
W1 S
U2
60
U1
N W2
V1
U1 V2
S
W1
NW2
U2
V1
t 60
t 90
合成磁场旋转60°合成磁场旋转90°
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旋转磁场转速n0与极对数 p 的关系
2mA 2103A 2μV 2106V 8kW8103W
5、电位、电压、电动势
电源有正、负极，电场力把电荷从正极（高电 位）搬运到负极（低电位），所做的功，称为 电源的电动势，单位是伏（V），符号是E
+
高电位
-
低电位
电路中，电场力把电荷从某点搬运到参考点 （一般是负极，也称零电位点），所做的功， 称为该点的电位，单位是伏（V），符号是U加 下标,如Ua
公式: W=UIt 功的国际单位是J（焦耳）
W----电功
另外还有：瓦*秒，千瓦*时（kw.h）
U----电压
1千瓦时=3.6×1000000焦耳
t----时间
注：1千瓦时就是我们所说的1度
电功率： 单位时间内电流所做的功叫电功率。用字母P表示 公式: P=W/t=UIt/t=UI 功率的单位有焦耳/秒，瓦特、千瓦、马力
识
有些国家（美国、日本等）采用60Hz。
例题
已知 f =50Hz,求T 和ω。
[解]T=1/ f =1/50=0.02s, ω=2πf =2×3.14×50＝314rad/s
瞬时值、幅值、有效值
正弦量在任一瞬间的值称为瞬时值，用小写字母表示，
如 i、u、e 等。
瞬时值中的最大的值称为幅值或最大值，用带下标m的
2、电源
其它形式的能量转换为电能的装置称为电源。 如电池就是把化学能转换为电能
3、电源力或电场力
电源是电路中的能量来源，电源都有推动电荷做 定向移动的能力，把这种力叫电源力或电场力
4、电流
电荷的定向移动形成电流，规定正电荷的移动方 向为电流的正方向
I
I
正值 (a)
负值 (b)
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电流的大小 在单位时间内通过导体横截面的电量 ，称为电流强
2. 理解三相交流异步电动机的机械特性，掌握 起动和反转的基本方法, 了解调速和制动的 方法。
3. 理解三相交流异步电动机铭牌数据的意义。
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三相异步电动机的构造
1.定子
铁心：由内周有槽 的硅钢片叠成。
三相绕组
U1 --- U2 V1 --- V2 W1--- W2
机座：铸钢或铸铁
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笼型
n0
60 f1 p
(转/分)
极对数
每个电流周期 磁场转过的空间角度
同步转速 (f1 50Hz)
p 1
360
3000(转/分）
p2
180
1500(转/分）
p3
120
1000(转/分）
p4
90
750(转/分）
可见: 旋转磁场转速n0与频率f1和极对数p有关。
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电动机的转动原理
1. 转动原理 定子三相绕组通入三相交流电
左手定则：左手伸开，四指并拢，拇指与四指垂直， 并在同一平面，掌心迎向磁力线，四指指向电流方向，则拇 指表示电磁力方向。
3、电磁感应
（1）一根导体在磁场中，切割磁力线，导体中会产生感生电 动势,电动势的正方向，可以用右手定则来确定。
右手定则：右手伸开，四指并拢，拇指与四指垂直， 燕在同一平面，掌心迎向磁力线，拇指指向导体运动方向，四 指表示感生电动势方向，指端为“+”极。
大写字母表示，如Im、Um、Em等。
在工程应用中常用有效值表示交流电的幅度。一般所讲的 正弦交流电的大小，如交流电压380V或220V，指的都是有效值。
有效值是用电流的热效应来规定的。设一交流电流和一直流
电流I 流过相同的电阻R，如果在交流电的一个周期内交流电和
直流电产生的热量相等，则交流电流的有效值就等于这个直流电
3U l I l
功率三角： S2 = Q2 + P2
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功率因数
在交流电路中，相电压与相电流相位差的余弦，叫功率因数 用cosφ表示,功率因数在数值上是有功率与视在功率的比值。
cosφ =P/S
功率因数的值在0-1之间 功率因数低则表示电力的利用率低。例如：一台电力变压器 容量是1000KW，当功率因数是1时，可以送出1000KW的有功 功率，当功率因数是0.7时，只能送出700KW的有功功率。 一般是由于用电系统中感性负载的存在所造成的。 提高功率因数的方法是在供电系统中并联电容组。
度，也就是电流的大小 电流的符号表示是：I 如：1S内通过导体横截面的电量（Q）是1C（库仑） 则表示电流强度为1A（安培） 简称“安” 电流的单位有：A、mA、μA
Q 公式： I =
t
在实际应用中感到这些 基本单位太大或太小时， 可以加上表1-4中的国际单位制的词头，可以扩、缩单位。
例如 ：
i-电流瞬时值 ω-角频率
Im-最大值
t-时间
φ-初相角
频率和周期
正弦量变化一次所需要的时间（秒）称为周期（T）。
每秒内变化的次数称为频率（ f ），单位是赫兹（Hz）。
ui
频率是周期的倒数:
f =1/T
O
2 3 4 t
T
3T
2T t
2
2
T
正弦量变化的快慢还可用角频率来表示：
2 2f
小
T
常
我国和大多数国家采用50Hz的电力标准，
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感性负载： 含有电感分量的负载， 感性负载的电流相位滞后于电压相位 容性制裁： 含有电容分量的负， 容性负载的电流相相位超前于电压相位
电磁感应
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1、磁场
（1）磁极：磁体上有两个磁性最强的端部，称为磁极，N（北极），S（南极） （2）磁力线：为了形象描述磁场的强弱和方向，科学家虚构出一组曲线，叫磁
注：1马力（HP）=736瓦
通常电器的容量就是指电器的额定功率。 如220V，100W的灯泡。
三相正弦交流电、电磁感应
正弦交流电
交流电是指电流或电压的大小和方向随时间 作周期性变化。我们平时用的交流电随时间 按正弦规律变化的，所以叫正弦交流电。
iIm si n t
正弦交流电的电流一般表达式：
φ
一般情况下，金金属导体的电阻随温度的升高而增大
6、欧姆定律
表达了电流、电压、电阻三者之间的关系。
公式：
I= U R
用于分析不包含电源的部分电路
上式是部分电路欧姆定律的表达式，还有一种 是全电路欧姆定律的表达式。
公式：
E I=
R+r0
用于分析包含电源的全电路， 其中，r0 表示电源内阻
7、电路的联结
2.转子
绕线型
铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。 (1)笼型转子
笼型转子
铁芯槽内放铜条，端 部用短路环形成一体, 或铸铝形成转子绕组。 (2) 绕线型转子
同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。
转子: 在旋转磁场作用下，产生感应电动势 或电流。
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旋转磁场
1.旋转磁场的产生
i1 Im s int
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（3）互感现象 两个靠近的线圈，一个线圈通电，它产生的磁场成为 另一个线圈中的磁场，如通电线圈中的磁场发生变化， 不通电的线圈中的磁场随之变化，这时，不通电线圈 中也会产生感生电动势，这个现象叫做互感。
互感现象应用： 电力变压器、电流互感器、电压互感器、中周变压器 电源变压器。
变压器的一次侧与二次侧电压与电流的关系：
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---自动化、计算机、 仪表
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主要内容：
电路基础知识 电动机的基本原理和结构 接触器控制系统 PLC原理及应用 电子技术基础
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第一章 电路基础知识
认识电学常用名词、物理量及单位
1、电路
由电源、导线、控制器、负载组成的闭合回路
实际电路
电路模型
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相位差
两个同频率的正弦量的相位之差或初相位之差称为相位差。
正弦交流电路中电压和电流的频率是相同的，但初相不
一定相同，设电路中电压和电流为：
u
u U m sin t1
i Im si n t2
O
i
ωt
则 u和 的i相位差为：
t 1 t 2 1 2
当 1 时，2 比 u超前i角，比 滞后u角i。
Ua
R1 Ub
a 、b两点间的电位差， 就称为这两点间的电压， 单位也是V，符号是U
R2
零电位
U = Ua - Ub
5、电阻
电阻是电荷在物体中运动所受到的阻力，是物 质本身具有的导特性，一般可分为绝缘体、导 体、半导体三类。单位是欧姆（Ω）符号是R
公式：
R = ρL S
ρ 表示电阻率 L 表示导体长度 S 表示导体横截面积
力线。 （3）磁力线的方向：在磁体外面，从N极指向S极，在磁体内部从S极指向N极 （4）电流产生磁场
电流越大，磁场越强，电流和磁场的方向用右手螺旋定则来确定。
右手螺旋定则：右手握拳，拇指伸直，四指表示弯曲量的方向，而拇指表 示
直线量的方向。
2、电磁力
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一根通电导体放在磁场中，会受到力的作用而移动，这种力 叫电磁力。电磁力的方向可以用左手定则来确定。
n (1 s)n0
异步电动机运行中: s(1~9)%
例1：一台三相异步电动机，其额定转速
n=975 r/min，电源频率 f1=50 Hz。试求电动机
磁场的转速相等，n即 如果: n n0
n0
异步电动机
转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切
割转子导条
无转子电动势和转子电流
无转矩
因此，转旋子转转磁速场与的旋同转步磁转场速转和速电间动必机须转要子有转差速别之。差
与
旋转磁场的同步转速之比称为转差率。
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转差率s
s
n0 n0
n
100%
转子转速亦可由转差率求得
+ －
u
电流互感器
A
I1 N2 1 I2 N1 k
+ －
u
电压互感器
U1 N1 k
U V 2
N2
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第二章 电动机构造及原理
1
电机种类
3
直流电机
5
同步电机
7
测速发电机
2
旋转原理
4
异步电机
6
伺服电机
8 交磁电机扩大机
交流电动机
本章要求：
1. 了解三相交流异步电动机的基本构造和转动 原理。
v n U1
0
V2
N W2
F
旋转磁场
n0
60 f1 p
(转/分） W1
F
S
V1
方向:顺时针
U2
切割转子导体 Blv
右手定则
感应电动势 E20
感应电流 I2 旋转磁场
Bli
左手定则
电磁力F
电磁转矩T
n
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转差率
由前面分析可知，电动机转子转动方向与
磁场
旋转的方向一致，但转子转速 n 不可能达到与旋转
定子三相绕组通入 三
相交i1流电(星形联接)
i2 Im s int 120 i3 Im s int 120
U1 W2 U2
Im i i1 i2 i3
i3 W1
V2
o
V1
t
i2
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Im i i1 i2 i3
()电流入 V2
U1 n0
o
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t W1
规定 i : “+” i : “–”
首端流入，尾端流出。 尾端流入，首端流出。