3-1 电路基本参数及电工类仪表使用方法（课件）《新能源汽车电学基础与高压安全）（机工版）

和汽车新时代的领导者一起成长 《新能源汽车电学基础与高压安全》 能力模块三 电工基础知识认知 1 电路基本参数及电工类仪表使用方法 汇报人： CONTENTS 目录 01 电路基本概念 02 电路基本参数 03 万用表的功能及使用方法 04 实训：常见电工类仪表使用方法 和汽车新时代的领导者一起成长 inwinic 《新能源汽车电学基础与高压安全》 电路基本概念 01 （一）原子、质子、电子和电荷载体 如图所示的原子模型即玻尔原子模型。它表示了电子、质子和中子之间的相互关系。 物体内部分布着正电荷（质子），负电荷（电子），当带正电的质子和带负电的电子数目刚好相等时，物质不带电。当带正电的质子和带负电的电子数目不相等时，该物质就带上电。该理论假设原子由一个原子核和一个原子壳组成。 （一）原子、质子、电子和电荷载体 电子在围绕原子核的几个圆形或椭圆形轨道上移动。电子多于质子或质子多于电子时将原子称为离子。 只有几个价电子的原子很容易释放出电子。随后原子的质子便多于电子，从而变成阳离子，阳离子如图所示。 带有较多价电子的原子很容易吸收其它电子，以便补充其最外侧的电子壳。随后原子的电子便多于质子，从而变成阴离子，阴离子如图所示。 （一）原子、质子、电子和电荷载体 电荷载体可以是电子（金属电荷载体）或离子（液态和气态电荷载体）。 （一）原子、质子、电子和电荷载体 导体是指电阻率很小并且易于传导电流的物质。导体中存在大量可以自由移动的带电粒子，称之为载流子。在外电场的作用下，载流子作定向运动，形成明显的电流。最常见的一类导体是金属。 1 交流充电接口的位置 （一）原子、质子、电子和电荷载体 2 常见的导体 （1）金属是最常见的一类导体，例如铝、铁、铜、银等，大部分金属都是导体。如图所示。 （2）第二类常见的导体是电解质的溶液，例如酸、碱、盐水溶液，其载流子是正负离子。实验发现，大部分纯液体虽然也能离解，但离解程度很小，因而不是导体。 （一）原子、质子、电子和电荷载体 2 常见的导体 （3）电离的气体也能导电，称之为气体导体，其中的载流子是电子和正负离子。如电弧。 （一）原子、质子、电子和电荷载体 3 绝缘体 不善于传导电流的物质称为绝缘体（Insulator），绝缘体又称为电介质。它们的电阻率极高。绝缘体的定义：不容易导电的物体叫做绝缘体。如塑料片。 （一）原子、质子、电子和电荷载体 4 常见的绝缘体 绝缘体的种类有： 第一类是固体，如塑料、橡胶、玻璃、陶瓷、琥珀等，如图所示； 第二类是液体，如各种天然矿物油、硅油、三氯联苯等，如图所示； 第三类是气体，如空气、二氧化碳、六氟化硫等。 和汽车新时代的领导者一起成长 inwinic 《新能源汽车电学基础与高压安全》 电路基本参数 02 （一）电阻 1 定义 导体对电流的阻碍作用，叫该导体的电阻。电阻（Resistor，通常用“R”表示）是一个物理量，在物理学中表示导体对电流阻碍作用的大小。 （一）电阻 2 单位 电阻的单位是欧姆，简称欧，用希腊字母“Ω”表示。常用的电阻单位还有千欧姆（KΩ），兆欧姆（MΩ），它们的关系是： 1KΩ=1000Ω，1MΩ=1000KΩ （一）电阻 3 影响电阻大小的因素 （1）长度： 当材料和横截面积相同时，导体的长度越长，电阻越大。 （2）横截面积： 当材料和长度相同时，导体的横截面积越小，电阻越大。 （3）材料： 当长度和横截面积相同时，不同材料的导体电阻不同。 （4）温度： 对大多数导体来说，温度越高，电阻越大，如金属等；对少数导体来说，温度越高，电阻越小，如碳。 电阻是导体本身的一种属性，因此导体的电阻与导体是否接入电路、导体中有无电流、电流的大小等因素无关。 （一）电阻 4 电阻大小的识别 用数字或色标在电阻器上标志的设计阻值。单位为欧（Ω）、千欧（kΩ）、兆欧（MΩ）、太欧（TΩ）。阻值按标准化优先数系列制造，系列数对应其允许的偏差范围。电阻的阻值和允许偏差的标注方法有： 直标法 文字符号法 色标法 （一）电阻 4 电阻大小的识别 将电阻的阻值、误差直接用数字和字母印在电阻上的方法称为直标法，无误差标示时默认为允许误差±20%。 （1）直标法 3Ω3表示电阻值为3.3Ω、允许误差为±5% 1K8表示电阻值为1.8KΩ、允许误差为±20 % 5M1表示电阻值为5.1MΩ、允许误差为±10 % （一）电阻 4 电阻大小的识别 一般当在电阻的表面不足以用数字表示时，就会用色环标示法来表示电阻的阻值、公差、规格。 （2）色标法 将不同颜色的色环涂在电阻器（或电容器）上来表示电阻（电容器）的标称值及允许误差，固定电阻器色环标志读数识别规则及各种颜色对应的数值，如图所示。 （一）电阻 4 电阻大小的识别 第一部分：靠近电阻前端的一组是用来表示阻值的大小。每一条色环都是等距，自成一组，容易和第二部分的色环区分。如图所示为电阻的色环标识内容。 （一）电阻 4 电阻大小的识别 ①三色环电阻：第一色环是十位数，第二色环是个位数，第三色环代表倍率。用前三个色环来代表其阻值，如：39Ω，39KΩ，39MΩ。 ②四色环电阻：第一、二环分别代表两位有效数的阻值；第三环代表倍率；第四环代表误差。 ③五色环电阻 识别方法：第一、二、三环分别代表三位有效数的阻值；第四环代表倍率；第五环代表误差。 ④六色环电阻 识别方法：六色环电阻前五色环与五色环电阻表示方法一样，第六色环表示该电阻的温度系数。 第二部分：靠近电阻后端的一条色环用来代表公差精度。 （一）电阻 4 电阻大小的识别 根据色环电阻大小的识别方法，我们可以进行阻值的识别和计算。如图所示，为智能电学套装中的色环电阻。 （一）电阻 5 电阻的测量 直接法是利用专门的测量仪表对电阻进行测量的方法。例如：用万用表欧姆档测量电阻，可以直接读取数据。 （1）直接法 （一）电阻 5 电阻的测量 （2）间接法 当遇到不能直接测量出所需数值的情况时，可以先测量与被测量值有一定函数关系的物理量，然后再按函数关系计算被测量值的大小，这种方法称为间接测量。 用电压表和电流表测量电阻两端的电压和通过电阻的电流，然后根据欧姆定律计算电阻阻值的间接测量方法，叫伏安法。 （二）电压 1 电压的定义 金属导体中自由电子的运动是杂乱无章的，没有外部电场的作用是无法形成电流的。当存在外电场时，电场力将迫使自由电子做定向移动，即形成电流。此时，电场力要对电荷做功。 （二）电压 2 电压的单位及表示 在国际单位制中，电压的单位是伏特，简称伏，符号为V。 如果将1库仑（C）正电荷从A点移到B点，电场力所做的功为1焦耳（J），则A和B两点间的电压为1伏（V）。 常用的电压单位还有千伏（kV）、毫伏（mV）、微伏（μV），它们之间的换算关系为： 1kV=103V 1mV=10-3V 1μV=10-3V=10-6V （二）电压 3 电压的方向 电压的方向总是对电路中的两点而言的，如果正电荷从a点移动到b点是释放能量，则a点为高电位，b点为低电位。规定电压的实际方向是由高电位指向低电位的方向。电压方向可以用箭头来表示，也可以用双下标表示。除此之外还可以用“+”、“−”符号来表示电压的方向。如图所示为电压方向的3种表示方法。 （二）电压 4 电压的测量 （2）高压的测量 由于高压对人的威胁很大，必须使用一种专门的设备来进行测量。这种设备叫电压互感器，或称仪用互感器，俗称PT。 （1）低压电压的测量 在低压线路中，欲测某两点间的电压，只要把电压表的两端直接接到被测的两点即可。 （三）电流 1 定义 大量电荷定向移动形成电流。 （三）电流 2 电流产生的条件 金属导体中的自由电子是运动的，并且是在做无序不规则的运动。当存在外电场时，金属导体中的自由电子在电场力作用下就会发生定向移动，这就形成了电流，如图所示，即电荷在电路中有规则的定向移动就形成了电流。 （三）电流 2 电流产生的条件 （1）导体内要有做定向移动的自由电荷，这是形成电流的内因。 （2）要有使自由电荷做定向移动的电场，这是形成电流的外因。 产生电流必须具备两个条件： （三）电流 3 电流的大小 电流表示的是一种物理现象，同时电流还是一个表示带电粒子定向运动能力强弱的物理量。 实验结果证明：单位时间内通过导体横截面的电荷越多，流过导体的电流越强；反之，电流就越弱。电流的大小等于单位时间内通过导体截面的电荷量，电流的符号为I，用公式表示为： （三）电流 4 电流的方向 （2）参考方向一经选定，电流就成为一个代数量，有正、负之分。 （1）在分析电路前，可以任意假设一个电流的参考方向，如图所示中i的方向。 电流不但是有大小，而且还是有方向的。规定正电荷定向运动的方向为电流的方向。引入电流参考方向的概念，其具体分析步骤有： （三）电流 4 电流的方向 1）若计算电流结果为正值，则表明电流的设定参考方向与实际方向相同，如图所示； 2）若计算电流结果为负值，则表明电流的设定参考方向与实际方向相反，如图所示。 （三）电流 5 电流的分类 按照随时间变化的情况，电流可以分为两大类： （1）直流电流，即电流的方向不随时间变化，记作DC，用I表示。 （2）交流电流，其电流方向随时间变化，记作AC，用i表示。 （三）电流 5 电流的分类 直流电流中电流的大小随时间变化，而方向不随时间变化的称为脉动直流电流，如正弦波脉动直流和三角波脉动直流电流等。如图所示为电流的三种类型： （三）电流 6 常用检测电流的方法 （1）电阻采样法 一般就是将电阻放置在需要采样电流的位置，通过测量电阻两端的电压值来反馈，进而确定电路中的电流大小。 （2）互感检测法 一般用在高电压大电流场合（交流）。 （3）霍尔电流传感器 基于磁平衡式霍尔原理。由于磁路与霍尔器件的输出具有良好的线性关系，因此霍尔器件输出的电压讯号U0可以间接反映出被测电流I的大小。 （三）电流 7 测量操作 用万用表或者钳形电流表都能测电流。钳形电流表如图，他分机械和数字两种，现在大部分都用数字式的。 钳形电流表的使用比较简单，把需要测量的电线卡到钳形表的钳子中间就可以了，但是在测量前需要调节档位，也就是选择测量量程。钳形电流表实物图，如图所示。 （三）电流 7 测量操作 用万用表测量时，把万用表调节至电流表档位来用就可以。把万用表串联到电路中，即先把线路中的一端断开，把表选择好档位后串到电路中。选择档位参考钳形表的选择方式。数字万用表实物，如图所示。 和汽车新时代的领导者一起成长 inwinic 《新能源汽车电学基础与高压安全》 万用表的功能及使用方法 03 （一）万用表的定义 万用表又称为复用表、多用表、三用表、繁用表等，是电力电子等部门不可缺少的测量仪表，一般以测量电压、电流和电阻为主要目的。 （二）基本功能 万用表不仅可以用来测量被测量物体的电阻，交直流电压还可以测量直流电压。常见的万用表有指针式万用表和数字式万用表。 （1）指针式多用表是一表头为核心部件的多功能测量仪表，测量值由表头指针指示读取。 （2）数字式万用表的测量值由液晶显示屏直接以数字的形式显示，读取方便，有些还带有语音提示功能。 （三）数字万用表的使用方法 1 表笔的连接 数字万用表的表笔与指针万用表相同，也有两支测量表笔，即红色表笔和黑色表笔。数字万用表测量表笔连接示意，如图所示。 （三）数字万用表的使用方法 2 旋转档位，启动电源 一般数字万用表设置有电源按钮，没有设置电源按钮的，可以通过旋转档位启动电源。有按钮的，通过按下按钮键启动万用表。如图所示的万用表，可以通过旋转档位启动电源。 （三）数字万用表的使用方法 3 测量模式的设定 通常情况下，万用表的一个档位上会有2种测量的状态，可以根据具体的测量类型设置数字万用表测量模式。 4 检测量程的选择 在使用万用表进行测量时，应该根据测量的范围选择合适量程，越接近测量值的档位，测量的结果越是准确。 （四）万用表使用注意事项 （1）如果仪表损坏，请勿使用。使用仪表之前，检查外壳，并特别检查接线端子旁的绝缘情况。 > （2）检查表笔是否有损坏的绝缘或裸露的金属；检查表笔的通断；在使用之前，应更换损坏的表笔。 > （3）当非正常使用后，请勿再使用仪表，其保护电路有可能失效，当有所怀疑时，请将仪表送修。 > （4）请勿在爆炸性气体、水蒸汽或多尘的环境中使用仪表。 > 为避免电击及人员伤害，请在使用前阅读说明书中的“安全信息”和“警告及注意点”，以下规范为一般性的通用规范： （四）万用表使用注意事项 （5）请勿在仪表端子上（两个输入端，或者任何输入端与大地）输入标示在仪表上的额定电压。 > （6）使用之前，应使用仪表测量一个已知的电压来确认仪表是否正常的。 > （7）当测量电流时，连接仪表到电路之前，请关闭电路的电源。 > （8）当维修仪表时，请只使用厂家标示或提供的部件。 > （9）必须根据本手册规定的方法使用仪表，否则仪表所提供的保护措施可能会失效。 > （10）当测量有效值为30V的交流电压、峰值达42V的交流电压或者60V以上的直流电压时，请特别注意，因为此类电压会产生电击的危险。 > （四）万用表使用注意事项 （11）保持操作的手指一直在表笔的挡板之后。 > （12）在测量时，在连接红色表笔线前，应先连接黑色表笔线（公共端）；同样，当断开连接时，应先断开红色表笔线再断开黑色表笔线。 > （13）当打开电池门时，请先把表笔从仪表上移开。 > （14）当仪表的外壳打开或者松动时，请不要使用仪表。 > （15）为避免得到错误的读数而导致的电击危险或人员伤害，请在仪表指示低电压时，马上更换电池。 > （四）万用表使用注意事项 （16）不要测量第Ⅱ类600V以上或其它更高类别的电压。 > （17）过压装置类别按IEC61010-1-2017：仪表的设计能够防护在下列类别的设备中出现的瞬变高电压： CAT I 高压低能量电路，如电子电路或复印机； CAT Ⅱ 固定装置供电的设备，如电视机、个人电脑、便携工具和家用电气； CAT Ⅲ 固定安装设备，如配线板，馈电线和短路保护电路、大型建筑的照明系统。 > （五）电压的测量方法 1 直流电压测量 ①将黑表笔插入COM插孔，红表笔插入V/Ω插孔。 ②将功能开关置于直流电压档V-量程范围，并将测试表笔连接到待测电源（测开路电压）或负载上（测负载电压降），红表笔所接端的极性将同时显示于显示器上。 ③察看读数，并确认单位。 （五）电压的测量方法 2 交流电压的测量 ①将黑表笔插入COM插孔，红表笔插入V/Ω插孔。 ②将功能开关置于交流电压档V~量程范围，并将测试笔连接到待测电源或负载上。测试连接的方法同直流电压的测量连接一样。测量交流电压时，没有极性显示。 （六）电流的测量方法 1 直流电流的测量 ①将黑表笔插入COM插孔，当测量最大值为200mA的电流时，红表笔插入mA插孔，当测量最大值为20A的电流时，红表笔插入20A插孔。 ②将功能开关置于直流电流档A~量程，并将测试表笔串联接入到待测负载上，电流值显示的同时，将显示红表笔的极性。 （六）电流的测量方法 2 交流电流的测量 测量方法与直流电流的测量相同，不同的地方是档位应该打到交流档位，电流测量完毕后应将红笔插回“VΩ”孔，若忘记这一步而使用万用表直接测电压，表或电源会报废，所以此处务必需要注意。 （七）电阻的测量 将表笔插进“COM”和“VΩ”孔中，把旋钮打旋到“Ω”中所需的量程，用表笔接在电阻两端金属部位。但是需要注意： （1）如果被测电阻值超出所选择量程的最大值，将显示过量程“1”,应选择更高的量程 （2）当没有连接好时，例如开路情况，仪表显示为“1”。 （3）当检查被测线路的阻抗时，要保证移开被测线路中的所有电源，所有电容放电。 （4）万用表的200MΩ档位，短路时万用表显示“1.0”，在测量一个电阻时，应从测量读数中减去这“1.0”个字。 （5）测量中可以用手接触电阻主体，但不要把手同时接触电阻两端，因为人体是电阻很大但有限大的导体。 和汽车新时代的领导者一起成长 inwinic 《新能源汽车电学基础与高压安全》 实训：常见电工类仪表使用方法 04 （一）设备及工具准备 序号 设备及工具名称 数量 1 智能电学套装 1套 2 普通数字万用表 1台 3 绝缘台 1台 4 钳形万用表 1台 （二）场地设备准备 任务实施前需要做好场地防护准备，检查实训场地和设备设施是否存在安全隐患，如不正常需进行处理方可实施任务。 （三）安全防护准备 防护准备2 检测智能电学套装外表是否完好。 防护准备1 绝缘桌面无多余物体摆放； （三）实施步骤 步骤2：认识福禄克万用表的外观结构和按键功能 步骤1：将普通数字万用表和钳形万用表摆放在绝缘桌面上。如图所示。 （四）实施步骤 步骤3：将拨盘档位拨至电阻档，按下HOLD键，观察显示屏上会有“HOLD”字样出现。如图所示。 步骤4：再次点击“HOLD”键，显示屏左上角的“HOLD”消失。如图所示。 （四）实施步骤 步骤5：按“RANGE”键，观察显示屏底部中间的“AUTO”是否改为显示“Manual”。正常的情况下，“AUTO”消失，进而显示“Manual”。如图所示。 步骤6：再次点击“RANGE”键，显示屏点位向后移动一格；再接着点击“RANGE”键，点位向前移动两格。如图所示。 （四）实施步骤 步骤7：点击黄色按钮，显示屏左上角出现蜂鸣标志，右上角“KΩ”改为“Ω”。再次点击黄色按钮，蜂鸣标示消失，“Ω”改为“”，再次点击，显示屏回到原始状态。如图所示。 步骤8：将拨盘档位扭至交直流毫伏档位，按下“Hz%”键，“Hz%”键下方的显示灯亮，屏幕显示数值变为“0.000”，左上角出现闪电标志，右上角出现“Hz”。再次点击“Hz%”键，闪电标志不变，右上角“Hz”标志变为“%”标志。如图所示。 （四）实施步骤 步骤9：再次按下“Hz%”键，按键下方显示灯熄灭，左右上角无指示。保持拨盘档位为交直流毫伏档位，点击最大最小值按键，显示屏中上部出现最大值标识，再次点击出现最小值标识。如图所示。 步骤10：进行钳形外用表的检查，检查表笔有无损坏，线束、插头有无破损，外观是否正常无污迹。将万用表表笔正负插头插在万用表对应插孔。如图所示。 （四）实施步骤 步骤11：将钳形万用表调至欧姆档，红黑表笔接触，进行较零。显示示数为000.0为正常。如图所示 步骤12：关闭钳形万用表，拆下表笔。 （五）任务拓展 （1）完成智能电学套装实训指导书中，实训项目1常见电工类仪表使用方法。 1.参考智能电学套装的实训指导书，在教师的指导下，完成以下实训项目： 和汽车新时代的领导者一起成长 《新能源汽车电学基础与高压安全》 能力模块三 电工基础知识认知 感谢您的观看 汇报人： 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