電氣專業(yè)基礎名詞解釋全集引言電氣技術是現(xiàn)代工業(yè)、能源、通信及日常生活的核心支撐，其基礎名詞是理解電氣系統(tǒng)工作原理、設計運維及故障排查的“語言基石”。本文梳理了電路基礎、電磁場、電機與拖動、電力系統(tǒng)、電氣設備、自動控制、電工材料七大領域的核心名詞，兼顧專業(yè)性與實用性，旨在為電氣從業(yè)者及學習者提供清晰的概念框架。第一章電路基礎電路是電流流通的路徑，其基礎名詞圍繞物理量、元件、定律、分析方法展開。1.1基本物理量1.1.1電流（Current）定義：電荷的定向移動形成電流，是電路中傳遞能量的載體。公式：\(I=\frac{dq}{dt}\)（\(q\)為電荷量，\(t\)為時間）。單位：安培（A），1A=1C/s（庫侖/秒）。分類：直流（DC，方向不變）、交流（AC，方向周期性變化）。應用：表征電路中電荷流動的強度，是選擇導線、設備額定值的關鍵參數(shù)。1.1.2電壓（Voltage）定義：電場力將單位正電荷從一點移至另一點所做的功，又稱“電勢差”。公式：\(U=\frac{W}{q}\)（\(W\)為電場力做功，\(q\)為電荷量）。單位：伏特（V），1V=1J/C（焦耳/庫侖）。物理意義：衡量電場力做功的能力，表征元件兩端的“電勢高低差”。應用：電源的電壓決定了電路中能量傳遞的“驅動力”，如電池的1.5V、家用插座的220V。1.1.3電阻（Resistance）定義：導體對電流的阻礙作用，源于導體內(nèi)部電荷與晶格的碰撞。公式：\(R=\rho\frac{L}{S}\)（\(\rho\)為電阻率，\(L\)為導體長度，\(S\)為導體截面積）。單位：歐姆（Ω），1Ω=1V/A。特性：電阻是線性元件（\(U=IR\)），其值與溫度相關（金屬導體溫度升高，\(R\)增大）。應用：限流（如電阻器）、分壓（如電位器）、發(fā)熱（如電熱水器）。1.1.4功率（Power）定義：單位時間內(nèi)電路消耗或傳遞的能量，表征能量轉換的速率。公式：直流電路：\(P=UI=I^2R=\frac{U^2}{R}\)；交流電路：有功功率\(P=UI\cos\phi\)（\(\phi\)為電壓與電流的相位差），無功功率\(Q=UI\sin\phi\)，視在功率\(S=UI\)。單位：瓦特（W），1W=1J/s。物理意義：有功功率是實際做功的功率（如電機輸出機械能），無功功率是建立磁場/電場的功率（如變壓器、電容器），視在功率是電源提供的總功率。1.1.5有效值（RootMeanSquare,RMS）定義：與直流電流（電壓）產(chǎn)生相同熱效應的交流電流（電壓）值，又稱“均方根值”。公式：正弦波有效值\(I=\frac{I_m}{\sqrt{2}}\)（\(I_m\)為峰值）。應用：電氣設備額定值（如220V市電是有效值，峰值約311V）、測量儀表讀數(shù)（如萬用表測交流電壓顯示有效值）。1.2電路元件1.2.1電阻器（Resistor）定義：具有固定電阻值的無源元件，用于限制電流或分壓。分類：碳膜電阻、金屬膜電阻、線繞電阻（功率大）。參數(shù)：標稱阻值（如100Ω）、誤差等級（如±5%）、額定功率（如1W）。1.2.2電容器（Capacitor）定義：存儲電荷的無源元件，由兩個絕緣導體（極板）夾dielectric（介質）構成。公式：電容\(C=\frac{Q}{U}\)（\(Q\)為極板電荷量，\(U\)為極板電壓）；容抗\(X_C=\frac{1}{\omegaC}=\frac{1}{2\pifC}\)（\(\omega\)為角頻率，\(f\)為頻率）。特性：通交流、阻直流（頻率越高，容抗越?。?；存儲電場能量\(W_C=\frac{1}{2}CU^2\)。應用：濾波（如電源電路濾除紋波）、耦合（如音頻電路傳遞交流信號）、儲能（如超級電容器）。1.2.3電感器（Inductor）定義：存儲磁場能量的無源元件，由導線繞制在鐵芯或空氣芯上構成。公式：電感\(zhòng)(L=\frac{\Psi}{I}\)（\(\Psi\)為磁鏈，\(I\)為電流）；感抗\(X_L=\omegaL=2\pifL\)。特性：通直流、阻交流（頻率越高，感抗越大）；存儲磁場能量\(W_L=\frac{1}{2}LI^2\)。應用：扼流（如電源電路抑制高頻干擾）、儲能（如開關電源中的電感）、諧振（如收音機調(diào)諧回路）。1.2.4電源（PowerSupply）定義：提供電能的有源元件，將其他形式能量（如化學能、機械能）轉換為電能。分類：直流電源：電池（化學能）、直流發(fā)電機（機械能）、開關電源（交流轉直流）；交流電源：交流發(fā)電機（機械能）、變壓器（電壓變換）。參數(shù)：額定電壓（如12V電池）、額定電流（如5A電源）、內(nèi)阻（影響帶負載能力）。1.3電路基本定律1.3.1歐姆定律（Ohm'sLaw）內(nèi)容：線性電路中，導體兩端電壓與通過的電流成正比。公式：\(U=IR\)（\(R\)為常數(shù)）。意義：揭示了電壓、電流、電阻三者的定量關系，是電路分析的基礎。1.3.2基爾霍夫電流定律（KCL）內(nèi)容：對于電路中任意節(jié)點，流入節(jié)點的電流之和等于流出節(jié)點的電流之和（電荷守恒）。公式：\(\sumI_{in}=\sumI_{out}\)或\(\sumI=0\)（規(guī)定流入為正，流出為負）。應用：分析節(jié)點電流關系，如并聯(lián)電路中總電流等于各支路電流之和。1.3.3基爾霍夫電壓定律（KVL）內(nèi)容：對于電路中任意閉合回路，沿回路繞行一周的電壓代數(shù)和為零（能量守恒）。公式：\(\sumU=0\)（規(guī)定電壓升為正，電壓降為負）。應用：分析回路電壓關系，如串聯(lián)電路中總電壓等于各元件電壓之和。1.4電路分析方法1.4.1疊加定理（SuperpositionTheorem）內(nèi)容：線性電路中，多個獨立源共同作用的響應（電流/電壓）等于各源單獨作用時響應的代數(shù)和。應用：簡化復雜電路分析（如含多個電源的電路）。1.4.2戴維南定理（Thevenin'sTheorem）內(nèi)容：任何線性有源二端網(wǎng)絡，均可等效為一個電壓源（戴維南電壓\(U_{oc}\)，開路電壓）與電阻（戴維南電阻\(R_{eq}\)，網(wǎng)絡內(nèi)獨立源置零后的等效電阻）串聯(lián)的組合。應用：簡化負載變化時的電路分析（如求某一支路電流）。第二章電磁場與電磁兼容電磁場是電與磁的統(tǒng)一體，其基礎名詞圍繞場量、感應、兼容展開。2.1電磁場基本量2.1.1電場強度（ElectricFieldIntensity）定義：單位正電荷在電場中受到的力，表征電場的強弱。公式：\(E=\frac{F}{q}\)（\(F\)為電場力，\(q\)為試探電荷）。單位：伏特/米（V/m）。2.1.2磁感應強度（MagneticInduction）定義：描述磁場對電流或運動電荷作用力的物理量，又稱“磁通密度”。公式：\(B=\frac{F}{IL}\)（\(F\)為安培力，\(I\)為電流，\(L\)為導體長度）。單位：特斯拉（T），1T=1N/(A·m)。2.1.3磁通（MagneticFlux）定義：穿過某一面積的磁感應強度的通量，表征磁場的總量。公式：\(\Phi=\int_B\cdotdS\)（\(S\)為面積）。單位：韋伯（Wb），1Wb=1T·m2。2.2電磁感應2.2.1法拉第電磁感應定律（Faraday'sLaw）內(nèi)容：閉合回路中感應電動勢的大小等于穿過回路的磁通變化率的絕對值。公式：\(\varepsilon=-\frac{d\Phi}{dt}\)（負號表示感應電動勢阻礙磁通變化，即楞次定律）。應用：發(fā)電機（機械能轉電能）、變壓器（電能傳遞）、電感（儲能）。2.2.2楞次定律（Lenz'sLaw）內(nèi)容：感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通變化（“阻礙”而非“阻止”）。應用：判斷感應電流方向（如線圈中插入磁鐵時，感應電流磁場與磁鐵磁場相反）。2.3.1電磁干擾（ElectromagneticInterference,EMI）定義：無用的電磁信號對電氣設備的干擾，導致設備性能下降或失效。來源：電源諧波、開關動作（如斷路器分合閘）、無線通信（如手機信號）。2.3.2電磁兼容（EMC）定義：設備在電磁環(huán)境中正常工作，且不干擾其他設備的能力。要求：發(fā)射（Emission）：設備自身產(chǎn)生的EMI不超過限值；抗擾度（Immunity）：設備對外部EMI的抵抗能力。措施：屏蔽（金屬外殼阻擋電磁波）、接地（將干擾電流導入大地）、濾波（去除電源中的諧波）。第三章電機與拖動電機是將電能轉換為機械能（電動機）或反之（發(fā)電機）的核心設備，其基礎名詞圍繞原理、特性、拖動展開。3.1電機基本概念3.1.1轉矩（Torque）定義：電機旋轉的動力，等于力與力臂的乘積。公式：\(T=F\cdotr\)（\(F\)為切線力，\(r\)為半徑）；電動機轉矩\(T=\frac{P}{\omega}=\frac{9550P}{n}\)（\(P\)為功率，\(\omega\)為角頻率，\(n\)為轉速，單位r/min）。單位：牛頓·米（N·m）。應用：表征電機的負載能力（如電機額定轉矩是帶動額定負載的最小轉矩）。3.1.2轉速（Speed）定義：電機轉子每分鐘旋轉的次數(shù)。單位：轉/分鐘（r/min）。公式：同步電機轉速\(n_1=\frac{60f}{p}\)（\(f\)為電源頻率，\(p\)為極對數(shù)）；異步電機轉速\(n=(1-s)n_1\)（\(s\)為轉差率，\(0<s<1\)）。3.1.3效率（Efficiency）定義：電機輸出功率與輸入功率的比值，表征能量轉換的效率。公式：\(\eta=\frac{P_{out}}{P_{in}}\times100\%\)（\(P_{out}\)為輸出功率，\(P_{in}\)為輸入功率）。特性：電機額定負載時效率最高（如異步電機效率約75%-95%）。3.2直流電機3.2.1工作原理定義：利用電樞電流在磁場中受力（安培力）產(chǎn)生轉矩（電動機），或導體切割磁感線產(chǎn)生電動勢（發(fā)電機）。結構：定子（磁場，由永磁體或勵磁繞組構成）、轉子（電樞，由繞組和換向器構成）、電刷（連接電樞與外電路）。特性：調(diào)速性能好（通過改變電樞電壓或勵磁電流），但換向器易磨損（限制了高速應用）。3.3交流電機3.3.1異步電機（InductionMotor）定義：轉子轉速低于同步轉速（\(n<n_1\)）的交流電動機，又稱“感應電機”。工作原理：定子繞組通三相交流電產(chǎn)生旋轉磁場，轉子繞組感應電流（電磁感應），感應電流與旋轉磁場作用產(chǎn)生轉矩（安培力）。特性：結構簡單（無換向器）、可靠性高、成本低，是工業(yè)中應用最廣的電機（約占電機總量的80%）；缺點是調(diào)速性能較差（需變頻或變極）。3.3.2同步電機（SynchronousMotor）定義：轉子轉速等于同步轉速（\(n=n_1=\frac{60f}{p}\)）的交流電機。工作原理：定子旋轉磁場與轉子磁場（由勵磁繞組產(chǎn)生）同步旋轉，兩者相互作用產(chǎn)生轉矩。特性：功率因數(shù)可調(diào)（通過改變勵磁電流，可運行在超前或滯后狀態(tài)），常用于大功率負載（如水泵、壓縮機）；需勵磁電源（轉子繞組通直流電）。3.4電機拖動3.4.1啟動（Starting）定義：電機從靜止到額定轉速的過程。問題：異步電機啟動電流大（約為額定電流的5-7倍），會導致電網(wǎng)電壓下降。措施：降壓啟動（如星-三角啟動、自耦變壓器啟動）、變頻啟動（軟啟動，電流?。?。3.4.2調(diào)速（SpeedControl）定義：改變電機轉速以適應負載需求。方法：直流電機：改變電樞電壓（調(diào)壓調(diào)速）、改變勵磁電流（調(diào)磁調(diào)速）；異步電機：改變電源頻率（變頻調(diào)速，最常用）、改變極對數(shù)（變極調(diào)速，適用于風機、水泵）。第四章電力系統(tǒng)基礎電力系統(tǒng)是將發(fā)電、輸電、配電、用電連成一體的大系統(tǒng)，其基礎名詞圍繞結構、電壓、功率、故障展開。4.1電力系統(tǒng)結構定義：由發(fā)電側（火電廠、水電廠、風電廠等）、輸電側（高壓線路）、配電側（變電站、低壓線路）、用電側（工業(yè)、居民負載）組成的網(wǎng)絡。分級：發(fā)電：發(fā)電機輸出電壓（如10kV）；輸電：高壓/超高壓線路（如110kV、220kV、500kV），傳輸距離遠（數(shù)百公里）；配電：中低壓線路（如10kV、380V/220V），傳輸距離近（幾公里內(nèi)）。4.2電壓等級定義：電力系統(tǒng)中不同電壓的劃分，用于滿足不同傳輸距離和負載需求。分類：低壓：≤1kV（如380V/220V，居民用電、小型設備）；高壓：1kV-35kV（如10kV，配電線路）；超高壓：35kV-500kV（如110kV、220kV，輸電線路）；特高壓：≥500kV（如750kV、1000kV，長距離輸電）。意義：電壓越高，傳輸損耗越?。╘(P_{loss}=I^2R\)，電壓高則電流?。?，因此長距離輸電需用高電壓。4.3功率與能量4.3.1有功功率（ActivePower）定義：實際做功的功率，用于轉換為機械能、熱能等有用能量。公式：\(P=UI\cos\phi\)（\(\cos\phi\)為功率因數(shù)）。單位：瓦特（W）、千瓦（kW）、兆瓦（MW）。應用：電機輸出功率、電燈消耗功率。4.3.2無功功率（ReactivePower）定義：用于建立磁場或電場的功率，不做功但維持電路正常運行。公式：\(Q=UI\sin\phi\)。單位：乏（Var）、千乏（kVar）、兆乏（MVar）。應用：變壓器、電機的勵磁功率（無無功功率，電機無法啟動）。4.3.3功率因數(shù)（PowerFactor,PF）定義：有功功率與視在功率的比值，表征電路中能量的有效利用程度。公式：\(\cos\phi=\frac{P}{S}\)（\(S=UI\)為視在功率）。意義：\(\cos\phi\)越高，無功功率越小，電源利用率越高（如\(\cos\phi=1\)時，無功功率為零，電源全部輸出有功功率）。措施：并聯(lián)電容器（補償感性負載的無功功率，提高\(\cos\phi\)）。4.4故障與保護4.4.1短路（ShortCircuit）定義：電源或負載兩端被低電阻導體直接連接，導致電流急劇增大（如火線與零線碰線）。危害：燒毀設備、引發(fā)火災、導致電網(wǎng)電壓崩潰。保護：斷路器（快速切斷短路電流）、熔斷器（熔體熔斷切斷電流）。4.4.2繼電保護（RelayProtection）定義：利用繼電器自動檢測故障（如短路、過電流），并觸發(fā)斷路器切斷故障線路的裝置。類型：過電流保護：檢測電流超過限值（如額定電流的1.2倍）；速斷保護：檢測短路電流（快速切斷，無延時）；零序保護：檢測接地故障（零序電流）。第五章電氣設備與器件電氣設備是電力系統(tǒng)的“硬件”，其基礎名詞圍繞變換、開關、控制、測量展開。5.1變壓器（Transformer）定義：利用電磁感應原理改變交流電壓的靜止設備，用于電壓變換、隔離、阻抗匹配。結構：定子（原繞組、副繞組）、鐵芯（導磁材料，如硅鋼片）、油箱（散熱）。公式：變比\(k=\frac{U_1}{U_2}=\frac{N_1}{N_2}\)（\(U_1/U_2\)為原/副邊電壓，\(N_1/N_2\)為原/副邊匝數(shù)）。參數(shù)：額定容量（\(S_N=U_NI_N\)，如100kVA）、變比（如10kV/0.4kV）、損耗（鐵損：恒定損耗，銅損：可變損耗，與電流平方成正比）。應用：發(fā)電站升壓（如發(fā)電機10kV升為220kV）、用戶降壓（如10kV降為380V）。5.2開關設備5.2.1斷路器（CircuitBreaker,CB）定義：用于切斷或接通電路的開關設備，具有滅弧裝置，可切斷故障電流（如短路電流）。分類：空氣斷路器（ACB，低壓）、油斷路器（OCB，高壓）、SF6斷路器（SF6，高壓，滅弧性能好）。參數(shù)：額定電壓（如10kV）、額定電流（如630A）、開斷電流（如25kA，能切斷的最大短路電流）。5.2.2隔離開關（Disconnector,DS）定義：用于隔離電源的開關設備，無滅弧裝置，不能帶負荷操作（只能在斷路器斷開后操作）。作用：保證檢修安全（將檢修設備與電源隔離）、切換電路（如切換母線）。5.3控制與保護器件5.3.1繼電器（Relay）定義：用于保護或控制的自動開關，當輸入信號（電流、電壓）達到閾值時，觸點動作（閉合或斷開）。分類：過電流繼電器（OCrelay，檢測過電流）、電壓繼電器（Vrelay，檢測過電壓/欠電壓）、時間繼電器（Trelay，延時動作）。5.3.2接觸器（Contactor）定義：用于控制電機等負載的開關設備，由電磁線圈（吸引觸點）和觸點（接通負載）構成，可頻繁操作（如電機啟動/停止）。參數(shù)：額定電壓（如380V）、額定電流（如100A）、觸點數(shù)量（如3主觸點+2輔助觸點）。第六章自動控制原理自動控制是使設備按預定規(guī)律運行的技術，其基礎名詞圍繞控制方式、反饋、規(guī)律展開。6.1控制基本概念6.1.1開環(huán)控制（Open-LoopControl）定義：無反饋的控制方式，輸入信號直接控制輸出，輸出不影響輸入。例子：洗衣機（按設定時間運行，不檢測衣物是否洗凈）、臺燈（開關控制亮度，不檢測實際亮度）。缺點：抗干擾能力差（如電源電壓變化會影響輸出）。6.1.2閉環(huán)控制（Closed-LoopControl）定義：有反饋的控制方式，將輸出信號送回輸入端，與給定值比較，根據(jù)偏差調(diào)整輸入。例子：恒溫箱（檢測實際溫度，與設定溫度比較，調(diào)整加熱功率）、伺服電機（檢測轉速，與設定轉速比較，調(diào)整電壓）。優(yōu)點：抗干擾能力強（能糾正偏差）、精度高。6.1.3反饋（Feedback）定義：將輸出信號送回輸入端的過程，是閉環(huán)控制的核心。分類：負反饋（反饋信號與給定值相反，用于穩(wěn)定系統(tǒng)，如恒溫箱）、正反饋（反饋信號與給定值相同，用于放大信號，如振蕩器）。6.2控制規(guī)律6.2.1PID控制（Proportional-Integral-DerivativeControl）定義：比例（P）、積分（I）、微分（D）三種控制規(guī)律的組合，是工業(yè)中應用最廣的控制方式。作用：比例（P）：按偏差的比例調(diào)節(jié)（\(u_P=K_pe\)，\(K_p\)