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完整版电学基础知识
电学基础知识
电工基础知识|单相电基础知识
1.1、耗电量、功率、电流、电压的关系
A、耗电量单位:
千瓦.小时(KW·H),简称“度”
B、功率(P)单位:
瓦特,简称瓦(W)
C、电流(I)单位:
安培,简称安(A)
D、电压(U)单位:
伏特,简称伏(V),家用电源一般是单相交流电,电压为220伏;工业用电源是三相交流电,电压为380伏。
E、功率=电流×电压,即P=U×I
F、耗电量=功率×用电时间,即耗电量=P×T。
耗电量的单位是度,1度电是指1000瓦的功率使用1小时所消耗的用电量。
1.2、电源线
电线单位是平方毫米(mm2),分铜芯线、铝芯线两种,一般家庭装修用的是铜芯线。
国标GB4706.1-1992/1998规定的电线负载电流值(部分)
直径
铜芯线截面积(mm2)
允许长期电流(A)
1.78
2.5
16~25
2.2
4
25~32
2.78
6
32~40
由于电热水器是短时间工作,所以一般以每1mm2铜芯线可以允许通过8A~10A的电流计算。
在相同的截面积条件下,铜芯线的负载电流值与铝芯线相比为1.3:
1,即铜芯线电流负载量是铝芯线的1.3倍,如下表:
直径
铜芯线截面积(mm2)
允许长期电流(A)
1.78
2.5
13~20
2.2
4
20~25
2.78
6
25~32
家庭电路设计,2000年前,电路设计一般是:
进户线4—6mm2,照明1.5mm2,插座2.5mm2,空调4mm2专线。
2000年后,电路设计一般是:
进户线6—10mm2,照明2.5mm2,插座4mm2,空调6mm2专线。
注:
北京很多住宅是:
进户线6—10mm2,照明2.5mm2,插座2.5mm2,空调4mm2专线
1.3、空气开关
空气开关,又称自动开关,低压断路器。
原理是:
当工作电流超过额定电流、短路、失压等情况下,自动切断电路。
目前,家庭总开关常见的有闸刀开关配瓷插保险(已被淘汰)或空气开关(带漏电保护的小型断路器)。
目前家庭使用DZ系列的空气开关,常见的有以下型号/规格:
C16、C25、C32、C40、C60、>C80、C100、C120等规格,其中C表示脱扣电流,即起跳电流,例如C32表示起跳电流为32安,一般安装6500W热水器要用C32,安装7500W、8500W热水器要用C40的空开。
1.4、地线
接地设施分为两种,一种是工作接地,就是将电器的带电部分与大地连接起来的接地,比如三相电变压器低压点中性线的接地;一种是保护接地,就是防止电器的绝缘层损坏而使外壳带电或其它不带电工作的金属部件带电伤人而作的接地,太尔快速电热水器的所有产品都是保护接地。
接地线必须打入大地深处1.2~1.5m左右才算合格接地。
1.5、电度(能)表
家庭使用单相电源电表,型号表示为DD,有机械表、普通电子表、磁卡电子表三种类别,规格有1.5(6)、5(20)10(40)、15(60)、20(80)、30(100),其中括号外为标定电流,括号内为额定最大电流。
同一规格的电子表、机械表可承载的功率不一样,比如:
10(40)A的预付费电子表(IC卡)可承载8800W左右,而5(20)A机械电表和普通电子表的实际承载功率远高于10(40)A的磁卡电子电表,可承载12000W以上。
因此,以上三种表,必须区分对待!
磁卡电表(IC卡)的使用功率有时可以人为的调节,比如:
10(40)A的IC卡电表的额定承载功率为8800W,但电业部门可能会将其实际使用功率设定为低于8800W。
用户在使用这种电表时,可根据需要到电业部门调节功率设置。
三相电知识
2.1、三相电负载的接法
三相电负载的接法分为三角形接法和Y形接法。
三角形接法的负载引线为三条火线和一条地线,三条火线之间的电压为380V,任一火线对地线的电压为220V;
Y形接法的负载引线为三条火线、一条零线和一条地线,三条火线之间的电压为380V,任一火线对零线或对地线的电压为220V。
三相电电器的总功率等于每相电压乘以每相电流再乘于3,即总功率=电流×电压(220V)×3(W=U×I×3)
2.2、三相电电表
三相电电表有机械表、普通电子表、磁卡电子表三种,一般规格为:
1.5(6)、5(20)、10(40)、15(60)、20(80)、30(100)(电压3×380/220V~)。
注:
电表的负荷,可通过选配不同变比的电感线圈以达到使用要求。
如:
规格为3x1
(2)A的电表配电感线圈使用,选电感线圈变比为1:
50,则每相可承载的最大额定电流为100A。
高低压配电基础知识问答
1.电是什么?
答:
有负荷存在和电荷变化的现象。
电是一种和重要的能源。
2.什么叫电场?
答:
带电体形成的场,能传递带电体之间的相互作用。
3.什么叫电荷?
答:
物体或构成物体的质点所带的正电或负电。
4.什么叫电位?
答:
单位正电荷在某点具有的能量,叫做该点的电位。
5.:
什么叫电压?
它的基本单位和常用单位是什么?
答:
电路中两点之间的电位差称为电压。
它的基本单位是伏特。
简称伏,符号v,常用单位千伏(kv),毫伏(mv)。
6.什么叫电流?
答:
电荷在电场力作用下的定向运动叫作电流。
7.什么叫电阻?
它的基本单位和常用单位是什么?
答:
电流在导体中流动时,要受到一定的阻力,,这种阻力称之为导体的电阻。
它的基本单位是欧姆,简称欧,符号表示为Ώ,常用的单位还有千欧(kΏ),兆欧(mΏ)8.什么是导体?
绝缘体和半导体?
答:
很容易传导电流的物体称为导体。
在常态下几乎不能传导电流的物体称之为绝缘体。
导电能力介于导体和绝缘体之间的物体称之为半导体。
9.什么叫电容?
它的基本单位和常用单位是什么?
答:
电容器在一定电压下储存电荷能力的大小叫做电容。
它的基本单位是法拉,符号为F,常用符号还有微法(MF),微微法拉(PF),1F=106MF=1012MMf(PF)。
10.什么叫电容器?
答:
储存电荷和电能(电位能)的容器的电路元件。
11.什么是电感?
它的基本单位和常用单位是什么?
答:
在通过一定数量变化电流的情况下,线圈产生自感电势的能力,称为线圈的电感量。
简称为电感。
它的常用单位为毫利,符号表示为H,常用单位还有毫亨(MH)。
1H=103MH12.电感有什么作用?
答:
电感在直流电路中不起什么作用,对突变负载和交流电路起抗拒电流变化的作用。
13.什么是容抗?
什么是感抗?
什么是电抗?
什么是阻抗?
他们的基本单位是什么?
答:
电容在电路中对交流电所起的阻碍作用称为容抗。
电感在电路中对交流电所起的阻碍作用称为感抗。
电容和电感在电路中对交流电引起的阻碍作用总称为电抗。
电阻,电容和电感在电路中对交流电引起的阻碍作用阻抗。
他们的基本单位都是欧姆(Ώ)。
14.什么叫电路?
答:
电流在电器装置中的通路。
电路通常由电源,开关,负载和直接导线四部分组成。
15.什么叫直流电路和交流电路?
答:
含有直流电源的电路称为直流电路。
含有交流电源的电路称为交流电路。
16.什么叫电路备?
答:
表示由各种元件,器件,装置组成的电流通路的备。
或者说用国家规定的文字和17.什么是发电厂?
答:
是将自然界蕴藏的各种一次能源转换为电能(二次能源)的工厂。
18.电厂的类型有哪些?
答:
火力发电厂;水力发电厂;热能发电厂;核能发电厂;风力发电厂;太阳能发电厂等。
19.电力系统的组成是什么?
答:
由发电机、变压器、电力线路和用电设备组成。
20.什么是电力网?
答:
是将各电压等级的输电线路和各种类型的变电所连接而成的网络。
用电基础知识
随着人民生活水平的提高,家用电器已进入千家万户,电成了人们密不可分的朋友。
电和水的流动有着相似的情况,两点间水压力越大,水流得越多。
两点间电压琥大,电流也越大。
表示两点间电压的高低用伏特,(用V代表)如我们常用的交流的电有效值为220伏特。
电有交流电和直流电之分、电压、电流方向不断改变的电叫交流电,但由于交流电的电压电流随时的变化,所以表示交流电压高低我们用有效值来表示,如常用的交流电有效值为220V,但它最大时候的最大值确有√2×220=311V也就是说明书220V的交流电最大值可达311V而且方向也可正可负。
电压、电流方向都不变的电叫直流,如干电池的电就是直流电,它的电压是1.5V。
我们知道,两点间电压高低可以用伏特数大小来表示、我们可以把其中的一点与地球相连接。
这样,就可以说与地相连的一点叫接地点、与地球相连的线叫地线。
交流电经常有一根线接地,另一根线与地线(地球)间电压有效值为220伏特,这根线叫火线。
所以我们如果站在地上,用手触到火线就会有电流从身上流到地上,这样人就会触电。
从流水情况可以知道,两点间水压虽然一样,但管子粗细不一样,流过的水就不一样多。
电的情况也一亲友,两点间的电压虽然一样但电线的长短,粗细不一样,电的阻力也不一样,电阻的大小欧姆来表示,(用Ω代表)。
电压不变,电阻越大、电流越小,电流大小用安培来表示(用A代表)。
电阻的大小和电线的材料,粗细,长短都有关系。
同样材料的,粗的,短的电阻小。
反之细的,长的电阻就。
不同的材料电阻也不一样,银、铜的电阻很小,铝的电阻大一些,但还可以,铁、铝的电阴就比铝更大了。
电压、电流、电阻三者之间有个关系式叫做欧姆定律:
电流=电压÷电阻
如果电流用I表示,电压用U表示,电阻用R表示则可以
U
写成:
I=---?
R
比方说25瓦灯泡电阻大约2000欧姆,工作电压220伏特,它的电流是:
220
I=-----=0.11安培
2000
电流是在金属线中流动的,这种线习惯上称电线。
一般电线外表都裹着一层或几层绝缘物。
如漆包线外面涂了一层绝缘漆;铝蕊胶线,铜蕊独股胶线,铜蕊多股塑料线,铜蕊橡胶外加棉强的花线等等,外面都裹有不同的绝缘物。
猩股内蕊的塑料电线容易碰断和老化,也不够软。
铜蕊多股橡胶棉织花线有韧性,抗拉,抗扭,抗弯曲型性能较好,使用比较安全,家用导线都是由导体和绝缘体两个结合起来使用的,里面为良好的导电体如铜和铝,它们的导电体强,电流容易通过。
外层的漆、塑料、橡胶等则为绝缘体,电要想通过它们非常困难。
在所有的电器和电路中,都离不开导体也离不开绝缘体。
两个都是结合起来使用的。
导体好比一位殷勤的向导,引导着电流神速地通过,但如果没有绝缘体把电严格地限制在一定的通路里,那势必泛滥成灾,造成房焚人亡。
家里电灯亮了,伸手触摸台灯上的电线和开头而没有触电危险,这是绝缘体的功劳。
电路接通和切断靠开关,电源开关有很多种如刀闸开关,按纽开关,灯头开关,拉线开关等。
开关一定要装在火线上(螺丝口灯头的中蕊要接在火线上),通过开关切断火线电路中电压就为零了,摸灯头也不会触电。
若开关接在地线上,电路也可以切断,电灯也能熄灭,但灯头仍然带电,人若接触了它,就会有电流通过人体到地构成通路,这会造成人身触电事故。
为了保护电源线路安全,电路总开关下面应装保险丝,它是铅、锡、锌合金,熔点很低,有点软乎乎的生性怕热。
一旦电流过大,它就会首先熔断。
对于铅保险可以参考下表选用:
额定电流(安培)
0.25
0.5
0.75
1
1.5
2
2.5
3
保险丝直径(毫米)
0.08
0.15
0.20
0.28
0.40
0.50
0.58
0.65
家用电器使用中还要接上一条保护性地线,以免电器外壳漏电时对人身造成危险.上海曾有一家有使用洗衣机时因漏电造成一人伤亡.三眼插座,其中一根线就是保护性地线,配上三头插头使用起来即方便又安全。
电器上的瓦(瓦特)是功率单位用W代表,电压乘电流就得到瓦数。
W=UI
我们家用电灯电压为220V,若电流为0.115A,则它的功率是
W=UI=220×0.115=25W(25瓦)
知道了功率瓦数和电压也可以算出电流,如我们点了只有0瓦的电灯,它的电流是:
W 60
I=----=----=0.272A(0.272安培)
U 220
功率一千瓦的电器使用一小时为一度(也称作一千瓦小时用kwh代表)。
我们说这一个月点了几度电就是这个度。
家用电器的瓦数乘上使用时间除1000就是所用的度数。
瓦数×使用小时
所用度数=-------------- (度)
1000
例如一家点燃25瓦的电灯三盏,每天点4小时,一个月(30天)耗电为:
3×25=75瓦 4×30=120小时
75×120
所用度数=----------=9度
1000
若改用10瓦灯泡点同样时间耗电才3.6度。
在安全用电的同时注意节约用电也是一件大事。
家庭安全用电常识
1、入户电源线避免过负荷使用,破旧老化的电源线应及时更换,以免发生意外。
2.入户电源总保险与分户保险应配置合理,使之能起到对家用电器的保护作用。
3、接临时电源要用合格的电源线、电源插头、 插座要安全可靠,损坏的不能使用,电源线接头要用胶布包好。
4.临时电源线临近高压输电线路时,应与高压输电线路保持足够的安全距离(10KV及以下0.7米,35KV1米,110KVI.5米,220KV3 米,500KV5米)。
5、严禁私自从公用线路上接线。
6、线路接头应确保接触良好,连接可靠。
7、房间装修,隐藏在墙内的电源线要放在专用阻燃护套内,电源线的截面应满足负荷要求。
8、使用电动工具如电钻等,须戴绝缘手套。
9、遇有家用电器着火,应先切断电源再救火。
10、家用电器接线必须确保正确。
有疑问时应询问专业人员。
11、家庭用电应装设带有过电压保护的调试合格的漏电保护器。
以保证使用家用电器时的人身安全。
12、家用电器在使用肘,应有良好的外壳接地,室内要设有公用地线。
13、湿手不能触摸带电的家用电器、不能用湿布擦拭使用中的家用电器,进行家用电器修理必须先停电源。
14、家用电热设备,暖气设备一定要远离煤气罐。
煤气管道发现煤气漏气时先开窗通风,千方不能拉合电源,并及时请专业人员修理。
15、使用电熨斗、电烙铁等电热器件,必须远离易燃物品,用完后应切断电源,拔下插销以防意外。
16、发现家用电器损坏,应请经过培训的专业人员进行修理,自己不要拆卸,防止发生电击伤人。
17、严禁在高低压电线下打井,竖电视天线和钓鱼。
18、发现电线断落,无论带电与否,都应视为带电,应与电线断落点保持足够的安全距离,并及时向有关部门汇报。
19、发现有人触电,不能直接接触触电者,应用木棒或其它绝缘物将电源线挑开,使触电者脱离电源。
20、电源插头、插座应布置在幼儿接触不到的地方,并经常给家中的老人和孩子讲解家庭安全用电常识,增强老人和孩子的自我保护能力。
21、入户线如发现与树木、建筑物直接接触为防止电线被磨破,应及时剪伐树木,或在入户线上加套绝缘套管。
22、雷雨天在市区人行道上行走,不要用手触摸树木、电杆及电杆拉线,以防触电。
23、不准靠近或接触任何有电家电的带电部分,特别是黑白、彩色电视机的高压行输出部分,以免被电击伤。
24、电源开关外壳和电线绝缘有破损不完整或带电部分外露时,应立即找电工修好,否则不准使用。
25、电话线与电源线不要为图方便使用同一条电缆,要分别使用不同的电线或电缆,敷设时离开一定距离。
26、在带电的家用电器上或破旧的电线周围,不能用钢卷尺和夹有金属丝的皮尺、线尺进行测量工作。
27、禁止在电杆的拉线上拴牲口、拴绳、凉东西,以免引起触电。
28、家用门铃、电推子禁止用220V电源电压,应使用36V以下的安全电压。
29、家用电淋浴器在洗澡时一定要先断开电源、并有可靠的防止突然带电的措施。
30、要提倡文明守法用电,杜绝各种形式的违章、违法窃电中的触电。
简单的电工基础
:
一、导体、绝缘体和半导体:
大家知道,金属、石墨和电解液具有良好的导电性能,这些有良好导电性能的材料
称为导体。
如电线是用铜或铝制成的,因为它们有很强的导电性和良好的延展性。
金属的导电
性能由强到弱的顺序为:
银、铜、金、铝、锌、铂、锡、铁、铅、汞。
居第一位的银,但因
其产量少、价格贵,只在某些电气元件中少量用到。
石墨有良好的导电性,硬度低,在空气中不燃烧,是制造电极和碳刷的好材料。
金属和石墨所以具有良好的导电性,是因为它们中存在大量自由电子,。
酸、碱和
盐类的熔化液也能导电。
这些溶解于水或在熔化状态下能导电的物质叫电解质。
电解质和水
分子相互作用,能在溶液中分离为正离子和负离子,这些正、负离子能自由活动,形成导电
溶液。
如包在电线外面的橡胶、塑料都是不导电的物质,成为绝缘体。
常用的绝缘体材料还
有陶瓷、云母、胶木、硅胶、绝缘纸和绝缘油等,空气也是良好的绝缘物质。
绝缘物质的原子结构和金属不同,其原子中最外层的电子受原子核的束缚作用很强
不容易离开原子而自由活动,因而绝缘体的导电作用很差。
导体和绝缘体的区别决定于物体内部是否存在大量自由电子,导体和绝缘体的界限
也不是绝对的,在一定条件下可以相互转化。
例如玻璃在常温下是绝缘体,高温时就转变为
导体。
此外,还有一些物质,如硅、锗、硒等,其原子的最外层电子既不象金属那样容易
挣脱原子核的束缚而成为自由电子,也不象绝缘体那样受到原子核的紧紧束缚,这就决定了
这类物质的导电性能介于导体和绝缘体之间,并且随着外界条件及掺入微量杂质而显著改变
这类物质称为半导体。
二、电路的基本概念:
1、电路是电流通过的路径,它的三个基本组成部分是:
电源、负载、连接导线等
组成。
2、理想的电路元件R、L、C用来反映电阻效应、磁场效应、电场效应。
实际电路元
件可以用理想电路元件来模拟。
3、由理想电路元件构成的电路称实际电路的模型。
用图形表示时,称为电路图。
4、电荷的定向运动形成电流,习惯以正电荷流动的方向作为电流的方向。
5、参考方向是代数量的基准方向,参考方向与实际方向一致时,代数量的数值为
正,反之为负。
参考方向可以任意选取。
6、电流的单位为安培(A),1A等于1s内通过1C的电荷。
7、电压反映单位正电荷移过两点时放出的能量,1V等于1C的正电荷移过两点时放
出1J的能量。
8、两点间的电压等于两点的电位差,某点的电位等于该点对参考点的电压。
9、电动势E表明电源力将单位正电荷从正极经电源内部推到负极所作的功。
10、电源内部没有内阻损耗时,其端电压等于电动势。
11、电功率P=UI,1W=1VA。
12、电荷的定向移动形成电流。
也就是在单位时间内,通过某一截面导体的
电荷量。
13、电流的方向规定为正电荷运动的方向,这个方向也称为电流的实际方向。
三、电阻:
导体有良好的导电性能、但不同导体的导电性能是有差异的。
物体的导电性
能决定于它能产生多少自由电子或离子,还决定于电荷在物体中作定向运动时与原子、
离子相碰撞而引起的阻碍程度。
衡量物体导电性能的物理量称为电阻,实验证明,用一定材料制成的粗细均
匀的导体,在一定的温度下,其电阻与长度成正比,与截面积成反比。
这就是导体的
电阻定律。
串联各电阻的电压与电阻成正比。
也就是说,大电阻分到高电压,小电阻分
到小电压。
两个电阻并联时,总电流为两分支电流之和。
两个电阻并联时,电流的分配与电阻成反比。
四、电容:
1、电容器由两块金属极板,中间隔以绝缘材料构成。
如果忽略漏电流和电介
质损耗时,可以用电容元件作为电容器的模型。
2、电容器的电容等于电容器的带电荷量。
3、平板电容器的电容与极板面积成正比,与极间距离成反比。
4、电介质在电场中,在两个端面上会出现正负束缚电荷,称为介质极化。
5、介质极化使得电容在电压一定时,极板面积上聚集的电荷更多,从而使电
容增加。
6、电容器的充电和放电形成电容电流,电容电流与电容和端电压的变化率成
正比。
7、电容并联的等效电容(总电容)为各电容之和。
8、电容串联的等效电容(总电容)的倒数为各电容倒数之和。
9、电容器串联时,各电容电压与电容成反比。
10、电容器储藏的电场能量与端电压的平方成正比。
11、电容器主要的性能指标是标称电容量和额定电压。
五、磁场:
1、电流的周围存在磁场。
磁场有两个基本特性:
一是磁场对电流具有电磁力,而
是磁场具有能量。
2、磁场中小磁针N极的指向为磁场的方向。
电流和磁场方向的关系由右手螺旋法则
决定。
3、磁的感应强度,是描写某点磁场的强弱和方向的物理量,它的大小是磁场中某
点单位长度,通过单位电流的直到体与磁场方向垂直时,导体所受的电磁力。
它的方向是该
点磁场的方向。
4、用磁感应线描绘磁感应强度在磁场中的分布情况,磁感应线上每点的切线方向
就是该点磁场方向,线的疏密程度反映磁场的强弱。
5、磁感应强度又称为磁通密度。
6、磁通连续性原理:
穿进任一封闭面的磁通恒等于穿出它的磁通。
7、对载流长直导线,用右手握住导线,使大拇指伸直并指向电流方向,这时,其
它弯曲的四指的方向,就是磁场的方向。
8、用右手握住螺线管,使四指弯曲的方向指向管中电流的方向,而伸直的大拇指
的指向就是磁场方向。
六、电磁感应:
1、线圈中的磁通变化时,线圈中就会产生感应电动势,这种现象称为电磁感应现
象。
2、法拉第电磁感应定律:
线圈中感应电动势的大小与线圈中的磁链随时间的变化
率成正比。
3、感应电流所产生的磁场,总是阻碍原来磁场的变化。
4、直导体沿垂直磁场方向运动时,就会产生感应电动势,其感应电动势的方向由
右手定则确定。
5、互感电动势与产生它的电流的变化率成正比。
6、两个线圈的电流都从同名端流入时,自感磁通和互感磁通的方向一致。
七、正弦交流电路:
1、交流电变化一周所需的时间称为周期。
2、正弦交流电完成一周变化要经历360度的角度,这样规定的角度称为电角度。
3、正弦量的三要素是最大值,角频率和初相。
4、交流电在一秒钟内变化的电角度称为角频率。
5、正弦交流电可以用初始位置的静止矢量来表示,称为正弦量的相量图,其长
度等于有效值的称为有效值相量图。
6、电容元件在正弦交流电路中的瞬时功率是时正时负,这表明其与外部在不断
地交换功率,其功率的最大值用来表示交换功率的规模,称为无功功率。
7、电容器与感性负载并联时,其电容电流可以补偿负载电流的无功分量,使得
线路的功率因数提高,总电流减小。
8、正弦交流电动势是由交流发电机产生的,在N、S磁极间有一个可以转动的线
圈。
当线圈以恒定角速度朝逆时针方向旋转时,线圈的两条导体边要切割磁力线而产生感
应电动势。
八、功率因数:
1、电力系统的负载,大部分是异步电动机、日光灯、电冰箱、空调等电感性负
载,这些负载的功率因数一般都不高,如果异步电动机满载时的功率因数为0.7-0.9,空载
时仅为0.2-0.3,日光灯的功率因数为0.3-0.5
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