电气基础知识及维护培训资料Word格式.docx
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电气设备的维护知识：
针对电气常见故障及处理方法进行培训；
一、电工基础知识
（一）、基本物理量
1电流
1电流的形成:
导体中的自由电子在电场力的作用下作有规则的定
向运动就形成电流.
2电流具备的条件:
一是有电位差,二是电路一定要闭合.
3电流强度:
电流的大小用电流强度来表示,基数值等于单位时间内
通过导体截面的电荷量,计算公式为
其中Q为电荷量（库仑）;
t为时间（秒/s）;
I为电流强度
4电流强度的单位是“安”,用字母“A”表示.常用单位有:
千安（KA）、安（A）、毫安（mA）、微安（uA）
1KA=103A1A=103mA1mA=103uA
5直流电流（恒定电流）的大小和方向不随时间的变化而变化,用大写字母“I”表示,简称直流电.
2电压
1电压的形成:
物体带电后具有一定的电位,在电路中任意两点之间的
电位差,称为该两点的电压.
2电压的方向:
一是高电位指向低电位;
二是电位随参考点不同而改
变.
3电压的单位是“伏特”,用字母“U”表示.常用单位有:
千伏（KV）、
伏（V）、毫伏（mV）、微伏（uV）
1KV=103V1V=103mV1mV=103uV
3电阻
导体的电阻通常用字母R表示，电阻的单位是欧姆（ohm），简称欧，符号是Ω（希腊字母，音译成拼音读作ōumīga），1Ω=1V/A。
比较大的单位有千欧（kΩ）、兆欧（MΩ）（兆=百万，即100万）。
KΩ（千欧），MΩ（兆欧），他们的换算关系是：
1TΩ=1000GΩ；
1GΩ=1000MΩ；
1MΩ=1000KΩ；
1KΩ=1000Ω（也就是一千进率）
4欧姆定律
1欧姆定律是表示电压、电流、电阻三者关系的基本定律.
2部分电路欧姆定律:
电路中通过电阻的电流，与电阻两端所加的电压
成正比,与电阻成反比,称为部分欧姆定律.计算公式为
U=IR
3全电路欧姆定律:
在闭合电路中（包括电源）,电路中的电流与电源的电动势成正比,与电路中负载电阻及电源内阻之和成反比,称全电路欧姆定律.计算公式为
其中R为外电阻,r0为内电阻,E为电动势
5电功率
电功率是单位时间内电流所做的功。
如手电筒发光，就是干电池的电流在做功。
每秒钟电流所做的功，就叫电功率，用字母P来表示。
实践证明，电功率等于电压乘以电流。
电功率的单位是瓦特，简称“瓦”。
用符号W表示。
P=U*I。
1千瓦KW=1000瓦（W）
常用马力（HP）=736瓦（W）
6电能效率
电能是指一段时间内所做的功。
所以，电能（也称电功）=电功率*时间。
实用中电能的单位是瓦*时，这个单位表示1小时内电流所做的功的总能量，它的代表符号分别用“W*h”或“KW*h”表示。
电度表所记下的1度电就是1千瓦*时（KW*h）
各种电功率在转换和输送过程中，有着各种各样损失，这样输出的电功率总是要小于输入的电功率，也就是：
输入功率=输出功率+损失。
在实用中，把输出功率与输入功率的比例数叫做效率，常用百分数表示。
如果用公式表示则为：
效率=输出功率/输入功率*100%。
7电流热效应
当电流通过电阻时，电流作功而消耗电能，产生了热量，这种现象叫做电流的热效应。
例：
电炉，电烙铁，电烘箱等都是利用电热效应来制成的电器。
有时电流热效应也会对电气设备带来不利后果，例如在电机、变压器等电力设备中，会因电流产生热量限制了电气设备的利用，有时对电力系统的安全远行带来危险。
所以在用电设备中要注意设备，开关，电缆等的选型；
热量（卡）=I2Rt电流通过导体时产生的热量q，跟电流强度i的平方、电阻r以及通电时间t成正比
8电路
电路的定义:
就是电流通过的途径
电路的组成:
电路由电源、负载、导线、开关组成
内电路:
负载、导线、开关
外电路:
电源内部的一段电路
负载:
所有电器
电源:
能将其它形式的能量转换成电能的设备
9短路和断路
电气设备在正常工作时，电路中电流是电源的一端经过电气设备流回到电源的另一端，形成回路，如果电流不经电气设备而由电源一端直接回到电源另一端，导致电路中电流猛烈加大，这就叫短路。
短路属事故状态，往往造成电源烧坏，或酿成火灾，必须严加避免。
如果将电路的回路切断或发生断线，电路中电流不通，就叫断路。
（二）、电路的连接（串连、并连、混连）
1串联电路
1电阻串联将电阻首尾依次相连,但电流只有一条通路的连接方法.
2电路串联的特点为电流与总电流相等,即I=I1=I2=I3…
总电压等于各电阻上电压之和,即U=U1+U2+U3…
总电阻等于负载电阻之和,即R=R1+R2+R3…
各电阻上电压降之比等于其电阻比,即
…
3电源串联:
将前一个电源的负极和后一个电源的正极依次连接起来.
特点:
可以获得较大的电压与电源.计算公式为
E=E1+E2+E3+…+En
r0=r01+r02+r03+…+r0n
2并联电路
1电阻的并联:
将电路中若干个电阻并列连接起来的接法,称为电阻并联.
2并联电路的特点:
各电阻两端的电压均相等,即U1=U2=U3=…=Un;
电路的总电流等于电路中各支路电流之总和,即I=I1+I2+I3+…+In;
电路总电阻R的倒数等于各支路电阻倒数之和,即
.并联负载愈多,总电阻愈小,供应电流愈大,负荷愈重.
3通过各支路的电流与各自电阻成反比,即
3电源的并联：
把所有电源的正极连接起来作为电源的正极，把所有电源的负极连接起来作为电源的负极，然后接到电路中，称为电源并联．
4并联电源的条件：
一是电源的电势相等；
二是每个电源的内电阻相同．
5并联电源的特点：
能获得较大的电流，即外电路的电流等于流过各电源的电流之和．
3混联电路
1定义:
电路中即有元件的串联又有元件的并联称为混联电路
2混联电路的计算:
先求出各元件串联和并联的电阻值,再计算电路的点电阻值;
由电路总电阻值和电路的端电压,根据欧姆定律计算出电路的总电流;
根据元件串联的分压关系和元件并联的分流关系,逐步推算出各部分的电流和电压.
二、工业用电常识
（一）直流电
直流电又称恒流电，恒定电流是直流电的一种，是大小和方向都不变的直流电。
生活用电中：
电瓶车，手电筒，手机等都是直流电，只是电压等级不同。
直流电在现场中的应用：
在我们维护区域内直流主要应用在控制系统中，（如24V控制电源），在电力拖动中主要在变频器内部，与现场维护工作不直接接触，应用于直流电机，UPS电源内
直流电24V在工业控制系统中应用非常广，现场用开关电源，PLC用电，检测元件、传感器、编码器等用电，现场操作台内用电，
（二）交流电路
单相交流电路
定义:
所谓交流电即指其电动势、电压及电流的大小和方向都随时间按一定规律作周期性的变化,又叫正磁交流电.
单相交流电的产生:
线圈在磁场中运动旋转,旋转方向切割磁力线,产生感应电动势.
单相交流发电机:
只有一个线圈在磁场中运动旋转,电路里只能产生一个交变电动势,叫单相交流发电机.由单相交流发电机发出的电简称为单相交流电.
交流电与直流电的比较:
输送方便、使用安全，价格便宜。
平时工厂，家用生活的单向交流电都是在三相交流电路中取其一相得到的。
36V电源的使用（指交流电）
应用36伏电压主要是因为安全原因，按要求是在隧道掌子面及台车、潮湿环境、照明灯高度小于2.5米、手持灯具都要用36V以下安全电压。
电压安全等级42v36v24v12v6v
通过人体的电流大小决定于外加电压和人体电阻。
经验证明，只有不高于36伏的电压才是安全的。
”我们常把36伏特以下的电压叫做安全电压。
人体触电主要是以电流来确定，人体通过5毫安以下的电流时，只产生“麻电”的感觉，没有危险。
而人的干燥皮肤电阻一般在1万欧以上，在36伏特电压下，通过人体的电流在5毫安以下。
所以，一般说来36伏的电压对人体是安全的。
当1毫安左右的电流通过人体时，会产生麻刺等不舒服的感觉；
10∽30毫安的电流通过人体，会产生麻痹、剧痛、血压升高、呼吸困难等症状，但通常不致有生命危险；
电流达到50毫安以上，就会引起心室颤动而有生命危险；
100毫安以上的电流，足以致人于死地。
但应注意，在潮湿的环境里，安全电压值应低于36伏。
因为在这种环境下，人体皮肤的电阻变小，这时加在人体两部位之间的电压即使是36伏也是危险的。
所以，这时应采用更低的24伏或12伏电压才安全。
在正常情况下，只有加在人体上不同部位之间的电压不高于36伏才是安全的。
举例说明工厂中36V电源的应用
检修照明电源，隧道用电源
（三）三相交流电源
工业中应用最广泛的电源
由三相交流电源供电的电路。
简称三相电路。
三相交流电源是指能够提供3个频率相同而相位不同的电压或电流的电源，其中最常用的是三相交流电机。
三相交流电的定义：
在磁场里有三个互成角度的线圈同时转动，电路里就产生三个交变电动势．这样的发电机叫三相交流发电机，发出的电叫三相交流电．每一单相称为一相．
三相电压的相序，若a相电压超前b相电压,b相电压又超前c相电压,这样的相序是a—b—c相序,称为正序；
反之,若是c—b—a相序，则称为负序（又称逆序）。
三相电动机在正序电压供电时正转，改成负序电压供电则反转。
因此，使用三相电源时必须注意它的相序。
但是，许多需要正反转的生产设备可利用改变相序来实现三相电动机正反转控制。
（常用的如变频器的使用）
三相负载
对称三相负载
按照三相阻抗是否相等可以分成对称三相负载和不对称三相负载。
有些三相负载，诸如三相电动机、三相电炉等的三相阻抗完全相等，属于对称三相负载。
不对称三相负载
一些由单相电设备接成的三相负载，如生活用电、照明用电负载，通常是取一条端线和由中性点引出的中线（俗称地线）供给一相用户，取另一条端线和中线给另一相用户。
按这样接法,3条端线上的负载不可能完全相等，故属于不对称三相负载。
三相负载的连接方法与三相电源一样也有星形连接和三角形连接两种。
中性点不与外界连接的星形连接和三角形连接都是只通过3个端点与电源相连，根据外特性相同的原则，不论是对称还是不对称的三相负载都能进行等效变换（见星形－三角形变换）。
举例工业现场三相交流电的应用
三相异步电动机缺相运行分析
对于三相异步电动机，接线形式为三角形接法时，如果电机供电电源缺一相，比如缺C相，则电机内部电路会形成A-C、C－B两相绕组串联后与A-B间绕组并联，承受电压为线电压（３８０伏），由于并联两路通入的电源相序相同，形不成旋转磁场，电机转子会出现堵转；
这时由于转子停止，没有感应的反电势存在，在电机绕组上产生的电流基本就是电机的启动电流，如此大的电流在短时间内就会烧毁电机绕组。
由于A-C、C－B两相绕组串联阻抗较大，所以电流会相对小一些；
当A-B间绕首先烧毁后出现接地短路，电机电源回路的空气开关在短路电流的作用下瞬间跳闸，这样就形成了A-C、C－B两相绕组可能不发生损坏。
但是如果空气开关选择不当，出现迟缓跳闸，那么A-C、C－B两相绕组也可能发生烧毁。
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[ 接线形式为星角形接法时，缺哪相哪相绕组肯定无电流，但由于有中性点的存在，另2相绕组通入的两相电流，在电机处于运转阶段仍然会形成非圆形旋转磁场，电机仍能够运转。
在负载不变的情况下，两相绕组的负荷加大，及电流加大，长时间运行会使得两相绕组由于过载而烧毁。
如果在电源缺相期间，机械负载为空载或轻载状态，电机电流不会超负荷，也不会发生烧毁事故。
一、造成电动机缺相运行的原因有
①保险丝选择不当或压合不好，使熔丝断一相。
②开关发触器的触头接触不良。
③导线接头松动或断一根线。
④有一相绕组开路。
二、电动机缺相运行的后果
1、缺相时电机电流的变化
正常起动或运行时，三相电机为对称负载，三相电流大小相等，小于或等于额定值。
出现一相断线后，使一相线电流为零，另两相线电流会增大。
例如，对于三角形接法的电动机，在额定值下正常运行时，每相绕组的相电流为电动机额定电流（线电流）的1/√3倍。
当U相断开，如下图a所示，U、W两相绕组串联后再与V相绕组并联接在V、W两相电源上运行。
在额定负载不变时，V相绕组的相电流将是最大，为正常运行时的2倍（即为电动机额定电流的1.16倍），而U、W两相的相电流仍不变，而线路上的线电流增大到额定电流的√3倍。
由于V相绕组的相电流比正常运行时增大了一倍，引起绕组过热。
对于星形接法的电动机，当U相断开，如图b所示，V、W两相绕组串联接在电源V、W两相上运行。
在额定负载不变时，U相电流为零，V、W两相绕组的电流增大到额定电流的√3倍，使绕组过热。
从上述分析可知，两种接法的电动机，当发生缺相运行时，都会使某一相绕组（三角形接法）或某两相绕组（星形接法）的相电流和线电流增大。
但增大的电流不能使熔丝熔断，可如果长期缺相运行，温度上升很快，容易烧毁电动机。
事实证明，当电动机的负载为额定负载的40%以上发生缺相运行时，绕组的相电流就会超过正常值。
所以在实践中60%-70%以上的电动机烧毁事故都是缺相运行所致，故对电动机的缺相防护十分重要。
2、运行中电动机缺相时
①、当满载时缺相，电动机处于过流状态即电流超过额定电流，表现为电机噪声大，转速急速下降且无力，电机温度急速上升导致烧坏电机。
②、轻载运行电动机断相时，电动机会因为惯性的作用下继续运转一段时间，但转速偏低，未断相的绕组电流迅速增加，使这相绕组由于温升过高而被烧毁。
因此，一般在电动机的控制电路上都会设置有断相保护。
3、启动时缺相：
转子左右摆动，有强烈的“嗡嗡”声。
电动机不能起动、其绕组电流为额定电流的4～7倍。
发热量为正常温升的16～49倍，因其迅速超过允许温升而使电动机烧毁。
总之，电动机运行时有一相断线，会产生如下后果：
①、电动机无法正常运行造成温升过高绝缘降低减少寿命
②、在短时间内不断电的话会烧毁绝缘烧坏电动机造直接经济损失
③、断线点带电，容易造成触电或伤亡事故
三、电动机缺相运行的保护措施
（1）断路保护。
对电动机及其线路的短路大电流作及时的切断保护。
否则很大的短路电流会很快烧毁电动机、线路及其他设备，造成重大损失。
对于500伏以下的低压电动机，一般采用熔丝或断路器的电磁瞬时脱扣器作短路保护。
（2）过载（过负荷）保护。
对于电动机的过载电流，熔丝不一定能熔断。
所以要单独设置切断过载电流的保护装置，当电动机过载20%运行时，热继电器在20分钟内动作，切断电源。
电动机一般采用热继电器或断路器的热脱扣器进行过载保护。
（3）断相运行保护（又称缺相运行保护或两相运行保护）。
缺相运行保护也是一种过载保护，而一般的热继电器不能可靠的保护电动机免于缺相运行（带断相保护装置的热继电器除外）。
所以在条件允许时，应单独设置缺相运行保护装置。
常用的保护方法有：
1、采用带断相保护装置的热继电器作缺相保护；
2、欠电流继电器断相保护；
3、零序电压继电器断相保护；
4、断丝电压继电器断相保护；
5、带饱和电流互感器保护。
（4）失压和欠压（低电压）保护。
为了防止电动机在过低电压下启动和运行，以及电动机在运行中突然断电后又恢复供电时的自启动，一般均采用失压和欠压保护。
交流接触器的电磁机构、断路器的失压脱扣器、自耦减压启动器的欠压脱扣器及电压继电器都可起失压和欠压保护作用。
当电源电压低到额定电压的35%-70%时，电磁铁会释放，失压脱扣器会动作而切断电源。
（5）接地或接零保护。
当电动机外壳带电时，防止人触及机壳而触电的保护装置。
由于电机在我们日常生活中用途很广泛，且工作时难免会出现各种故障，如负载经常变化，或经常发生过载、堵转以至烧毁电机绕组等现象。
对于这样运行的电机必须加装各种保护装置，以保证设备和人身安全。
三、常用低压电器：
刀开关
作用：
用于设备配电中隔离电源，也可用于不频繁的接通与分断额定电流以下负载。
特性：
不能切断故障电流，只能承受故障电流引起的电功力。
自动开关（空气断路器）
当电路发生过载、短路和欠压等不正常情况时，能自动分断电路的电器。
结构组成：
感觉元件、传递元件、执行元件
工作原理：
当电路发生短路、过载、欠压时，磁线圈在超出规定值范围后产生吸力使衔铁动作，使锁扣脱扣，从而分断主电路。
转换开关
作用：
是供两种或两种以上电源或负载转换用的电器。
特性：
可使控制回路或测量线路简化，并避免操作上的失误。
熔断器
定义及作用：
借熔体在电流超出限定值而熔化，分断电路的一种用于过载或短路保护的电器。
熔断器的熔断时间与熔断电流的大小有关，其规律是与电流平方成反比。
主令器
用于切换控电路，通过它来发出指令或信号以便控制电力拖动系统及其它控制对象的起动、运转、停止或状态的改变，它是一种专门发送动作命令的电器。
主要用来控制电磁开关（继电器、接触器等）电磁线圈与电源的接通和分断。
种类：
按其功能可分为控制按钮（按钮开关）、万能转换开关、行程开关、主令控制器、其它主令器（如脚踏开关、倒顺开关等）。
接触器
接触器的定义：
是可以远距离频繁地自动控制电动机的起动、运转与停止的一种电器。
分类：
接触器按其所控制的电流种类分交流接触器与直流接触器两种。
结构组成：
触头系统、灭弧系统、磁系统、外壳、辅助触头（通常两对以上，常开和常闭）
工作原理：
铁芯上的线圈通过电流产生磁势吸引活动的衔铁，通过杠杆使动触头与静角头接触以接通电路。
热继电器
用以保护电动机的过载及对其它电气设备发热状态的控制。
双金属片式和热敏电阻式
双金属片、加热元件、导板、常开或常闭静触头、复位调节螺钉、调节旋钮、压簧、推杆等
利用电流热效应，使触点动作。
漏电保护器（电磁式漏电开关）
用来保护人身电击伤亡及防止因电气设备或线路而引起的火灾事故。
零序电流互感器、漏电脱扣器、主开关、绝缘外壳
检测元件。
将检测到的漏电或漏电电流变换成二次回路的电压或电流，使驱动脱扣器动作，发出触电或漏电信号，以致将电源切断。
四、常用电工仪表和测试的认识及应用
用测量仪表的使用（万能表、钳形表、兆欧表）
电笔
验电笔电工常叫试电笔，简称电笔。
电笔是用来检查测量低压导体和电气设备的金属外壳是否带电的一种常用工具。
它具有体积小、重量轻、携带方便、检验简单等优点，是电工必备的工具之一。
电告常做成钢笔式的结构，也有做成小型螺丝刀结构。
前端是金属探头，后部塑料外壳内装配有氖泡、电阻和弹簧，上部有金属端盖。
使用时作为手触及的金属部分。
普通低压验电笔的电压测量范围在60V~500V之间，低于60V时电笔的氖泡可能不会发光显示；
高于500V的电压则不能用普通电笔测量，以免造成人身触电，很不安全。
所以必须提醒电工初学者，切勿用普通验电笔测试超过500V的电压
电笔的使用注意：
1、使用脸电笔之前，首先要检查电笔有无安全电阻在里面，再直观检查电笔是否损坏，有无受潮或进水，检查合格后方可使用。
2、在使用验电笔正式测量电气设备是否带电之前，先要将电笔在有电源的部位检查一下氖泡是否能正常发光，如果验电笔氖泡能正常发光，则可开始使用。
3、如果验电笔需在明亮的光线下或阳光下测试带电体时，应当避光检测电气设备是否带电，以防光线太强不易观察到氖泡是否发亮，造成误判。
4、大多数验电笔前面的金属探头都制成一物两用的小螺丝刀，在使用中特别注意验电笔当做螺丝刀使用时，用力要轻，扭矩不可过大，以防损坏。
5、验电笔在使用完毕后要保持清洁以防通过外部导电面触电，旋转干燥处，严防摔碰。
螺丝刀、钢丝钳、尖嘴钳、
在使用过种要保持清洁，特别是在带时操作时，手必须在绝缘部分操作，与金属带电部分保持2CM以的的距离，一般要求上绝缘等级能达到500V，但注意现场的工具质量。
万用表的使用
万用表是一种多用途的便携式测量仪表，它具有测量范围广，使用方便，体积小，易携带等优点，是电工必备的测量工具。
万用表可用来测量电阻，直流电流，交流电流，直流电压，交流电压等。
功能较多的万用表，还能测电感，电容，温度，声频电压，三级管等，故称为万用表。
电工人员使用万用表时应注意以下使用方法：
1、使用前，首先要检查转换开关挡位，是否与所要测量的物理量一致，切不能把档位拨错。
例如，在测量较高的电压时，误将转换开关置于电流或电阻挡上，则很可能烧坏仪表。
2、在测量电阻时，首先选好所需要的挡位，然后，将两表笔直接连接在一起短路一下，此时，万用表的指针应指向零值，（若未指零，机械表可调节，数字表不能调节）
3在线路中测电阻时，应断电测量，测试电路中的电容器要短路放电后再测，电阻的量限，应选择适当，一般选择在测电阻阻值时，表针能停留在表头刻度的中心位置最易读数。
在测量较高阻值时，不应将手触及电阻两端，这样会形成被测电阻与人体电阻并联，引起测量不准。
4在测量电压或电流时，若被测线路上电压或电流的大小难于估计出来，应先把万用表的拨到最大时测量，然后逐渐换小挡位。
换挡时，要使两表笑离开测量体，不可带电换量程。
5、在测量直流电压或直流电流时，还需注意，应使被测量的与仪表的正负极性一致。
（针对机械表）测量电流时，应将万用表串取在电路中；
测量电压须将万用表并联在电路上。
6、测量交流电压时，须考虑被测电压的波形，万用表只适用于测量正弦波电压的有效值，而不能测量非正弦量。
万用表的外形及结构：
万用表由表头、测量线路、转换开关、面板及表壳组成.
万用表常用符号说明：
V：
直流电压（DCV）Ω：
电阻,欧姆
交流电压（ACV）K：
100
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