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电线电缆相关的电工基础知识

时间:2020-10-19浏览:

电线电缆的用途是输送电能的,就像给水系统的自来水管,没有水管水就不能输送。发电 厂发出的电能没有电线、电缆就不能输出到千家万户、各个用电单位。 电线电缆的生产、检测人员,要做好本职工作,灵活地处理生产中出现的各种问题,就要 了解和掌握一些与其相关的电工基础知识。 一、名词解释: 交流电:电流方向和大小随时间做周期性变化,用 AC 表示。 直流电:电流方向和大小不变,用 DC 表示。 频率:1 秒钟完成周期变化的次数,单位是赫兹(Hz)。 工频电:工业用的交流电源,我国工频电的频率是 50 赫兹。 电压:导体两端的电位差叫电压,基本单位伏特(简称伏)用 V 表示。 高压用千伏(kV)表示。低压用毫伏(mV)和微伏(μV)表示,它们之间的换算关系是: 1kV=1000V 1V=1000mV 1mV=1000μV 电线电缆额定电压 U0/U 的含义: U0:电线电缆导体、对屏蔽层、铠装层、护套、地的额定工频电压,称相电压。 U 电缆导体间的额定工频电压,称线电压。 电缆的额定电压 U0/U 选择与电源中性点接地方式有关,在电源中性点直接接地系统中。 U = U0· 3= U0·1.73 交流电的有效值:交流电和直流电通过相同阻值的电阻,如果在相同的时间产生的热量相 等,这一直流电的数值就叫做这一交流电的有效值,交流电电压有效值用 U 表示。 我们通常所说的交流电的电流、电压,用电器铭牌上的额定电压、电流等都是指交流电的 有效值。 交流电的最大值:交流电在一个周期内出现的最大值,用 Um表示。 Um= 2·U =1.41·U 220V 交流电最大值是: Um= 2·U=1.41·U=1.41·220≈310V 电流:电子的定向移动叫电流,基本单位安培(简称安)用 A 表示。 1kA=1000A 1A=1000mA 1mA=1000μA 导体电阻:电流通过导线所受到的阻力叫电阻,基本单位欧姆(简称欧)用 Ω 表示。 绝缘电阻:绝缘物在规定的条件下的直流电阻,是电气设备和电气线路最基本的绝缘指标。 电阻值越大阻止漏电流的能力越强,基本单位是兆欧,用 mΩ 表示。 1mΩ=1000kΩ 1kΩ=1000Ω 1Ω=1000mΩ 1mΩ=1000μΩ 电功率:单位时间内电流做的功叫做电功率,基本单位是瓦特(简称瓦),用 W 表示: 1kW=1000W 1W=1000mW 电容:两个彼此绝缘相隔很近的导体(包括导线)就构成了一个最简单的电容。电容是容 纳电荷的器件,特点是通交流电隔直流电。 电容常用的单位是微法(μF)。 1μF=1000nF 1nF=1000pF 电感:电感是把电能转化为磁能存储起来的器件,特点是阻碍交流电的通过,对直流电没 有作用。单位是亨利(H)。 1H=1000mH 1mH=1000μH 纯电容电路:电流相位超前电压 90° 纯电感电路:电压相位超前电流 90° 谐振:在具有电感、电容、电阻的电路,当电路的感抗和容抗相等,电路电压和电流同相 位,电路对外呈现出纯电阻性质叫谐振,谐振分串联谐振和并联谐振。 串联谐振可以在电感、电容上产生比电源电压大很多倍的高电压。电缆的局放试验系统就 是采用串联谐振方法,被试电缆通过油杯与电抗器、地相接,试验时通过调节电抗器间隙位置, 改变电抗器的电感量,使试验回路的感抗与容抗相等,发生谐振产生试验高电压。 电阻率:是指长度为 1 米,横截面积为 1 平方毫米的某种材料在 20℃的电阻值。 铜的电阻率是 0.01724(Ω),铝的电阻率是 0.0284(Ω)。 导体电阻的温度系数:是指导体以 20℃电阻值为标准,温度每升高(下降)1℃,电阻增 大(减小)的百分数。 电缆绝缘电阻的温度系数:不同绝缘材料的电缆绝缘电阻温度系数是不同的,共同点是以 20℃电阻值为标准,温度升高绝缘电阻降低、温度降低绝缘电阻升高,与导体电阻温度系数换 算结果相反。 二、电工常用公式: 1.欧姆定律: I = U R R = U I U=IR 式中:I 代表电流、单位安培(A),U 代表电压、单位伏特(V),R 代表电阻、单位欧姆 (Ω)。 欧姆定律解释了电路中的电压、电流、电阻三者之间的关系,是电学最基本的定律。 为了便于理解,我们可以形象地把电流想象为水流、电压想象为水压、电阻想象为水阻。 水(电)没有水(电)位差,水(电子)就不能定向移动形成水(电)流。水压(电压) 越高,扬程(输送)距离越远。水管(导体)直径越大,允许通过的水(电)流就越大。 2.计算举例: 一台电加热器,额定工作电压 220V、电流 9A。求加热器发热体的电阻是多少。 根据公式: R = U I = 220 9 ≈ 24.44(Ω) 加热器发热体的电阻是 24.44Ω。 3.电阻计算公式: R = ρ·L S L = R·S ρ ρ = R·S L S = ρ·L R 式中:R 代表电阻、单位欧姆(Ω),L 代表导体长度、单位米(m)。 ρ 代表电阻率(Ω·mm 2 /m) S 代表导体截面积、单位平方毫米(mm 2) 4.计算举例: 4.1 首件检测 QJ36 直流电阻测试仪至电桥夹具电流端子与电压端子连接线互为接反,测 70平方铜绞线电阻为0.268Ω/km。正确接线后,再次测量电阻为0.266Ω/km(不考虑现场温度)。 (1)计算两种测量方式铜的电阻率。 (2)以年生产用铜量 3000 吨,以电阻测试仪正确接线测的电阻为标准值,计算按错误接 线测量的数据指导生产造成的铜浪费。 根据公式:ρ = R·S L 正确接线: ρ = R·S L = 0.266·70 1000 = 0.01862 错误接线: ρ = R·S L = 0.268·70 1000 = 0.01876 正确接线与错误接线所测的电阻率相差的%数: 0.01876-0.01862 0.01862 ·100=0.7518% 按错误接线测量的数据指导生产,会造成生产用铜浪费为: 3000·0.7518%=22.554(吨) 4.2 铝单线的电阻率是 0.0285,现在要生产 120 电缆线芯,20℃直流电阻国家标准 0.253Ω/km。不考虑成缆绞合率因素,计算 120 电缆线芯允许的最小截面积。 根据公式: S = ρ·L R S = ρ·L R = 0.0285·1000 0.253 ≈ 113(mm 2) 5.电功率计算公式: P=IU P=I 2R P= U 2 R 式中:P 代表电工率、单位瓦(W),I 代表电流、单位安培(A),U 代表电压、单位伏 特(V),R 代表电阻、单位欧姆(Ω)。 6.计算举例: 挤出机机身加热用的铸铝加热器,额定电压 220Ⅴ、电流 13.6A,计算加热器功率。 P = IU = 220×13.6 = 2992(W) 三、串联电路与并联电路区别: 1、串联:元件首尾依次连接在电路中,电路只有一条路径。 2、并联:元件首与首,尾与尾并接在电路的两端可以有多条支路。 四、串联电路的特性: (1)串联电路只有一条通路,电路处处电流相等。电路只要有一处开路,电路就会停止 工作。 (2)串联电路总电压等于各元件电压降之和。 (3)串联电路总电阻等于各电阻之和。 (4)串联电路总电容量等于各支路电容量的倒数之和。 五、并联电路的特性: (1)并联电路电压处处相等,各用电器相互没有影响。 (2)并联电路总电流等于各支路电流之和。 (3)并联电路总电阻等于各支路电阻的倒数之和。 (4)并联电路总电容量等于各支路电容量之和。 六、电阻、电容串联、并联电路计算公式: (1)电阻串联计算公式: R总=R1+R2+Rn (2)电阻并联计算公式: 1 R总 = 1 R1 + 1 R2 + 1 Rn 电阻串联相当于增加了导体的长度,串联的总电阻大于任何一个分电阻。 并联相当于增加了导体的截面积,并联的总电阻比任何一个分电阻都小。 (3)电容串联计算公式: 1 C总 = 1 C1 + 1 C2 + 1 Cn (4)电容并联计算公式:C总=C1+C2+Cn 电容串联相当增加了电极之间的绝缘厚度,串联的总电容比任何一个分电容都小。 电容并联相当增加了电极的表面积,并联的总电容比任何一个分电容都大。 电阻并联总电阻值变小、电容并联总电容量变大,电阻串联总电阻值变大、电容串联总电 容量变小,两者结果互为相反。 七、电阻、电容并联计算举例: (1)维修需要一个 2 欧姆的电阻,现有 10 欧姆的电阻,计算需要并联一个多大的电阻? 设需要并联的电阻为 X 根据电阻并联计算公式: 1 R总 = 1 R1 + 1 R2 = 1 2 = 1 10 + 1 x 1 X = 1 2 - 1 10 = 5 10 - 1 10 = 4 10 X = 10·1 4 = 2.5(Ω) (2)一根 2 芯电缆线芯与线芯之间电容是 800pF,另一根 2 芯电缆线芯与线芯之间电容 是 1.2nF,两根电缆并在一起使用,总电容量是多少? 800pF =0.8nF(800/1000) C总=C1+C2=0.8+1.2 =2nF 电阻、电容串联计算,可以套用电阻串联计算公式(1)和电容串联计算公式(3),参照 以上方法进行计算。 不论电阻(电容)串联、并联进行计算时,单位要换算一致。 我们在做工频耐压试验,为了提高工作效率。经常需要把多轴电缆放在一起试验,大家习 惯称为串着打。其实是不对的,正确的说法是电缆并联着打。 八、测量仪表常用名词解释: 量程:(满度值)仪表标定的最大值。 测量范围:在正常工作条件下,仪表能按规定的准确度测量的范围。 分辨力:仪表最后一位数字能够准确显示的最小值。 基本误差(准确度):在规定的条件下,允许存在的最大误差,也称允许误差。 分度:仪表表盘相邻二个刻度线所形成的格叫分度,分度代表的值叫分度值。 计算举例:工频耐压试验台的电压表 0-1000V 有 5 个分度(格),计算分度值。 分度值=1000/5=200V

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