維修電工應該知道的強電常識,都掌握後工資翻倍!

一、直流電路基礎概念

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  1. 電是物質的,客觀存在的,它和熱能、風能、太陽能、核能等一樣也是是一種能源,並屬於二次能源,能夠與其它能源相互轉化;電能的生產、輸送、轉化一定遵守能量守恆定律、物質守恆定律。
  2. 電荷有兩種:正電荷、負電荷,並且同性相斥,異性相吸;電荷的多少叫電量,符號Q,單位庫倫(C),電荷的定向移動就形成了電流。負電荷向正電極方向移動,正電荷向負電極方向移動,二者在電壓作用下的移動方向相反;電流的三大效應為:熱效應、磁效應、化學效應。
  3. 根據物質導電性的不同分:導體、絕緣體、半導體。描述導體導電能力的一個物理量電阻率ρ,單位歐.米,銀的導電能力最強,下來依次是銅、金、鋁、鎢、鐵等,水、電解液、碳、大地等也是導體。木頭、塑料、陶瓷、空氣等是絕緣體;硅、鍺等是半導體,也就是它們們的導電能力介於導體與半導體之間。
  4. 描述電的性質的物理量有電壓、電流、電量(Q)。電壓好比水壓,電流好比水流,電量好比水滴,有了水壓(電壓)才會推動水流(電流),將水滴送出去;電壓(U)有方向,又高電位指向低電位,電壓單位為伏特(v),電流(I)也有方向,正電荷移動的方向就是電流方向,單位安培(A);描述電源供電能力的物理量是電動勢ε,單位也是伏特
  5. 電流通過導體時會有阻力,用電阻表示,符號R,單位歐姆Ω,有一個非常著名的公式就是歐姆定律R=U/I,講的是導體的電壓與其電流成正比,除此之外還有一個全電路歐姆定律,指的是電源的內阻、電動勢、外電阻之間的關係I=ε/(r+R)
  6. 導體中運輸電能的物質叫載流子,金屬中的載流子為自由電子,電解液中的載流子為正離子和負離子;半導體中的載流子為空穴和自由電子。
  7. 電既然是一種能源,那麼它就會做功,描述其做功多少用電功W表示,單位焦耳,W=UIt,它與電壓、電流、時間成正比,其做功的能力,用電功率表示P=UI,單位瓦特W;電流通過導體的時候會產生熱量,其大小Q=I2Rt,與電流的平方、電阻、時間成正比;這個公式就叫做焦耳定律。
  8. 電路就是電流的通路,它是由電源、負載、中間環節組成的,電源提供能量,負載消耗能量,中間環節如導線、開關、保護等;電路的作用有兩個:供電與信息處理;電阻等負載著電路中的連接方式有:串聯、並聯、混聯。
  9. 電路的三種狀態:開路、短路、有載工作狀態。開路就是電路斷開的意思,短路就是電流不經過負載直接連起來;有載工作狀態就是正常的工作狀態。
  10. 電流必須有迴路才能進行,即有出必有進;電壓可以獨立存在,比如一節電池,沒有負載它照樣有電壓存在;
  11. 支路:沒有分支的一段短路;節點:三個以上支路的交點;迴路:由幾條支路組成的閉合電路;網孔:沒有分支的迴路;
  12. 克希荷夫電流定律(KCL)與克希荷夫電壓定律(KVL)在解決電路問題中非常重要,應該掌握。KCL告訴我們流入某一節點的電流等於流出電流的和,符合物質守恆定律;KVL告訴我們,對於一個閉合迴路來說,電壓升高之和等於電壓降低之和;
  13. 解決電路計算分析的方法有:支路電流法、疊加原理、節點電壓法、戴維南定理、諾頓定理;
  14. 電路有:電路原理圖、框圖、PCB圖、接線圖、實物圖,這些圖側重點不同, 優點不同,結合起來應用有助於分析、認識電路。
  15. 電壓源以電壓輸出表示的電源,稱為電壓源,用電動勢E 和內電阻r0 相串聯的等效電路表示,輸出電壓:U=E-r0I.內電阻為零、輸出電壓絕對恆定的電源稱為理想電壓源,或恆壓源;具有恆流輸出的實際電源,稱為電流源;用一個電流源Is和內電阻r0相併聯的等效電路表示,其輸出電流為I=Is-U/r0,U/r0為電源內部的分流電流。輸出電流恆定不隨負載變化的電源,稱為理想電流源;電壓源和電流源的等效關係:內電阻相同,Is=E/r0,為電壓源的短路電流。注意:二者的等效關係僅僅對外電路而言,對電源內部不等效;在等效變換的過程中,電壓源和電流源的方向必須保持一致;理想電壓源和理想電流源之間不具備等效關係。

二、交流電路基本概念

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  1. 正弦交流電的三要素:幅值、角頻率、初相位;幅值反映了其大小,角頻率反映了其頻率變化的快慢,相位反映了其狀態位置。角頻率與頻率不同,二者的關係為ω=2πf,週期T是交流電變化一週的時間,單位秒s,頻率f是交流電每秒變化的次數,單位赫茲Hz;二者關係T=1/f;工頻市電頻率50Hz;不同的交流電的初相位可能相同,可能不同,它們的初相位之差叫相位差,反映了不同交流電的狀態關係,按此描述關係有超前、滯後;特殊的相位差有同相(0度)、反相(180度)、正交(90度)。
  2. 交流電同直流電一樣能夠做功。熱效應、磁效應、化學效應的三大效應同樣存在;交流電的最大值為有效值的1.414倍;在描述、計算交流電的大小用有效值表示,比如市電220v就是有效值。
  3. 交流電通過電阻時其兩端的電壓和電流同相;通過電感時,其兩端的電壓超前於電流90度;通過電容時兩端的電流超前於電壓90度;
  4. 交流電通過負載的時候也要受到阻力,叫阻抗,通過電阻時的阻抗為R,也就是電阻;通過電感時的阻抗(感抗)為2πfL,通過電容時的阻抗(容抗)為1/2πfc;電阻R、電感L、電容C串聯、並聯電路中的電壓、電流相位可能不一樣,它們的相位差的餘弦叫功率因數,用cosφ表示。交流電通過電阻時的功率P=UI,叫有功功率;通過電感、電容的功率Q=UI為無功功率,就是沒有做功的意思,但是它們和電源之間進行著能量交換。電容、電感通入交流電在這一點上和直流電是有差別的;
  5. 電阻、電容、電感組成的串並聯電路計算要通過矢量計算方式。和直流電的計算方法不同。
  6. LC串聯諧振電路具有低阻特性,LC並聯諧振電路具有高阻特性;且電壓與電流同相。
  7. 直流電通不過電容,交流電能,直流電通不過變壓器,交流電能;因此我們用電容器傳遞信號,通過變壓器傳遞信號,變換電壓。

三 、磁路基本概念

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  1. 磁場存在的方式有:磁鐵、通電導體周圍;通電導體的電流方向與其周圍的磁場方向用右手螺旋定則判定;地球就是一個大磁場。
  2. 通電導體在磁場中會受力的作用,大小F=BIL(B磁感應強度,I電流強度、L導體長度),導體受力方向、磁場方向、電流方向三者之間的關係用左手定則判定;這是電動機能夠運轉的基礎理論;
  3. 磁場的強弱用磁感應強度B表示,單位特斯拉T,磁場的方向,由北極N指向南極S;磁場分北極N、南極S,磁極之間同性磁極相斥、異性相吸;通過某一界面的磁場用磁通表示φ=BS,單位韋伯Web
  4. 有的物質導磁性能非常好,有的很差,用磁導率μ表示,單位亨/米,H/m;據此分為鐵磁物質與非磁性物質;鐵磁物質分硬磁性材料、軟磁性材料,矩磁材料;導磁性能較好的材料如硅鋼片、坡莫合金等;鐵磁物質在磁化過程中,會有剩磁現象,需要一定的反向磁場予以消除,且磁感應強度達到一定值就飽和,反覆磁化過程中會有損耗,叫做磁滯損耗;鐵磁物質的磁導率不為常數,為消除材料特性影響用磁場強度表達H=B/μ。
  5. 法拉第電磁感應定律、楞次定律合稱為電磁感應定律:通過閉合導體的磁通發生變化時,會產生感應電動勢和感應電流,其大小與磁通的變化率成正比;感應電流所產生的磁通總是阻礙原磁通的變化。根據這兩條可以判斷感應電流的方向。運動導體在磁場中切割磁力線產生的電動勢、磁場方向、運動方向用右手定則判斷。這是發電機工作的理論基礎;
  6. 自感電動勢:通過導體的電流發生改變時,導體內會產生感生電動勢,叫自感電動勢,其大小與電感量、電流的變化率成正比,電感量又叫自感係數,符號L,單位亨利H;與線圈的匝數的平方成正比,與磁阻成反比。
  7. 渦流:是一種感應電流,是交流鐵心中的一種損耗,需要設法降低損耗,採取的措施就是鐵心由若干絕緣薄片組成;也可以利用它,比如電磁爐就是利用渦流加熱的;渦流與磁滯損耗統稱為鐵損。

四、三相交流電

  1. 由三組幅值相等,相位差互為120度的對稱單相電源組合而成的電源三相交流電;產生方式:三相交流發電機、三相變壓器;
  2. 三相交流電源的接法有三角形接法、星形接法兩種。星形接法就是三個對稱繞組的尾端接著一起,這種接法能夠輸出兩種電壓相電壓、線電壓,從三個首端引出的線叫相線,也叫端線、火線,三個尾端接在一起的點叫中點,從中點引出的線叫中線;相線與相線之間的電壓叫線電壓,相線與中線之間的電壓叫相電壓,線電壓是相電壓的1.732倍,並且超前於30度。三角形接法就是將三個對稱繞組的首尾端依次相連,輸出一種電壓:相電壓
  3. 三相負載的接法有星形接法、三角形接法;星形接法若每相繞組對稱,中線可以省去,此時線電壓為相電壓的1.732倍;三角形接法,有線電流和相電流,線電流是相電流的1.732倍,並且滯後30度;
  4. 三相對稱負載的有功功率P=1.732ULcosφ,無功功率Q=1.732ULsinφ;視在功率S=1.732UI

五、變壓器

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  1. 變壓器由初級繞組、次級繞組、鐵芯、外殼等組成;初級匝數N1、次級匝數N2稱作變壓器的匝數比又叫變比k;
  2. 變壓器能夠變換電壓、電流、阻抗;電壓變換公式U1/U2=N1/N2,電流變換公式I1/I2=N2/N1;阻抗變換公式R1=K2R2。可以用作電源變換,音頻信號的輸入輸出;注意變壓器不僅能夠降低電壓,還能夠升高電壓,不僅能降低阻抗,也可以升高阻抗,實現阻抗匹配。
  3. 變壓器按電源相數分有單相變壓器、三相變壓器;按功能分;電源變壓器、音頻變壓器、脈衝變壓器等;按繞組:多繞組變壓器、單繞組變壓器、多抽頭變壓器;按頻率分高頻變壓器、中頻變壓器、低頻變壓器;
  4. 變壓器的同名端、異名端:當通入相同方向的電流時,產生的磁通方向一致或者磁通變化時產生的感應電流極性相同,這兩個線圈的端頭就叫同名端,否則就是異名端;這是變壓器特有的,應該數量掌握。
  5. 特殊變壓器:電焊機、互感器、自耦變壓器;
  6. 變壓器的主要參數:變比、容量、效率、頻率特性等;

六、三相異步電動機

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  1. 電動機分類:按電源分有直流、交流電動機;直流電動機分串勵、並勵、復勵、他勵;交流電動機分單相、三相電動機;三相異步電動機按轉子分鼠籠式、繞線式;單相電動機分罩極式、分相式、串激式
  2. 三相異步電動機的組成:定子(底座、外殼、鐵芯、繞組等)、轉子(轉軸、轉子繞組、風扇等);
  3. 三相異步電動機的工作原理:在三相對稱繞組中通入三相對稱交流電,產生旋轉磁場,轉子繞組切割磁力線產生感應電流,感應電流在磁場中受力而使轉子轉動;改變任意兩根接線就可以改變轉向;
  4. 三相繞組產生的磁極有一對極、二對極....用p表示磁極對數;磁極旋轉稱為旋轉磁場,轉速60f/p,有3000轉、1500轉等,又叫同步轉速n1,實際轉速n2;轉差率s=(n1-n2)/n1
  5. 三相交流電遵循電動勢平衡、轉矩平衡規則;轉矩平衡就是能適應負載的變化改變轉速;
  6. 三相異步電動機的接法:星形接法、三角形接法;星形接法的電壓是三角形接法電壓的1.732倍,三角形接法電流是星形接法的1.732倍;輸出功率相同;
  7. 三相異步電動機的功率指的是其輸出的機械功率,其電壓指的是其額定線電壓,電流是額定線電流;效率是輸出機械功率與輸入電功率的百分比;
  8. 三相異步電動機的機械特性有4個點:啟動點、過載點、額定運行點、同步點。
  9. 對轉矩影響的主要參數是轉子繞組的電阻、定子繞組電壓;
  10. 三相異步電動機的啟動電流很大,啟動方法有直接啟動、降壓啟動(星三角形啟動、自耦變壓器啟動、串聯電阻起動)。降壓啟動的目的是為了降低啟動電流。
  11. 三相異步電動機的調速方法:變頻、變極、變轉差率
  12. 三相異步電動機的制動:反接制動,能耗制動。


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