电气工程培训课件

电气工程培训课件第一章电气工程基础概念电气工程定义著名电气工程先驱电气工程是研究电能的产生、传输、分配和应用的工程学科，包含电力工程、迈克尔·法拉第电子工程、自动化控制等多个领域起源于世纪初电磁感应现象的发现，经19历了从机械时代到电气时代、电子时代再到信息时代的飞速发展发现电磁感应原理，为发电机和电动机奠定基础格奥尔格·欧姆提出欧姆定律，建立电流与电压关系尼古拉·特斯拉交流电系统发明者，电磁场理论先驱托马斯·爱迪生电气元件识别与功能电阻器电容器电感器限制电流流动，分为固定电阻和可变电储存电荷和能量，阻止直流通过，允许储存磁场能量，阻止交流通过，允许直阻常见单位欧姆（Ω）色环标记交流通过单位法拉（F）用于滤流通过单位亨利（H）用于滤波用于识别阻值波、去耦、定时电路和电磁干扰抑制变压器断路器通过电磁感应传输电能，可升压或降压原理基于法拉第电磁感应定律广泛用于电力传输电气元件实物与电路符号对比图上图展示了常见电气元件的实物照片与对应的标准电路图符号熟悉这些元件的外观和符号是阅读电路图和进行实际操作的基础电气工程师需要能够快速识别这些元件，理解它们在电路中的功能和作用在实际工作中，电气元件可能有多种外形和封装类型，但其电路符号通常保持一致，符合国际电工委员会（）或美国国家标准协会（）等标准IEC ANSI电路图与接线图基础电路图绘制规则常见接线图示例使用标准化符号表示元件•电源通常放在图的顶部或左侧•接地符号置于底部•避免线路交叉，必要时使用跳线符号•标注元件值和参数•包含图例和版本信息•接线图显示电气设备的实际连接方式，包括导线颜色、端子编号和连接点，是安装和维护的重要参考电路图重点表达电路的功能和原理，而接线图侧重于展示实际连接关系，两者在电气工程中各有其用途电气安全基础知识触电危害与防护安全操作规程与防护装备电流通过人体可导致轻微刺痛（以下）•1mA肌肉痉挛（）•5-30mA呼吸困难（）•30-50mA心室颤动（）•50-100mA心脏停搏和严重烧伤（）•100mA个人防护装备（PPE）防护措施绝缘手套（根据电压等级选择）•绝缘防护•绝缘鞋靴•接地保护系统•护目镜面罩•/漏电保护器（）•RCD阻燃工作服•双重绝缘设备•绝缘工具•安全帽•电气故障诊断与排除技巧常见故障类型故障排查流程常用诊断工具短路两导线意外直接接触收集故障信息和症状万用表测量电压、电流、电阻•

1.•开路电路断开，电流无法流通进行视觉检查（烧痕、松动等）兆欧表测试绝缘电阻•

2.•接地故障导体与地面意外连接测量关键参数（电压、电流等）示波器观察电信号波形•

3.•过载电流超过设备额定值隔离故障区域红外热像仪检测异常热点•

4.•绝缘老化绝缘材料性能下降分析可能原因电流钳形表非接触测量电流•

5.•制定修复方案相序表检查三相电源相序

6.•验证修复效果

7.第二章电气系统设计基础电力系统组成与工作原理1发电通过各种能源（火力、水力、核能、风能、太阳能等）转换为电能发电厂通常生产高压三相交流电2输电通过高压输电线路（）将电能从发电厂传输到负荷中心区域，高压可减少传输损耗110kV-1000kV3变电变电站使用变压器将高压电降压，同时进行电能的分配和控制，配备各种保护装置确保系统安全4配电通过中低压配电网络（及以下）将电能分配到各类终端用户，包括工业、商业和居民用电10kV5用电终端用户通过各种电气设备将电能转换为所需的能量形式，如机械能、热能、光能等配电系统设计要点配电系统设计需考虑负荷需求、可靠性要求、经济性、安全性和扩展性良好的配电系统应具备过载保护、短路保护、选择性配合和备用电源等功能，确保供电可靠性和安全性低压与高压系统区别及应用低压系统（≤1000V）高压系统（1000V）安全规范绝缘与保护技术采用、或接地系统采用特殊绝缘材料（气体、环氧•TN TTIT•SF6树脂等）必须安装剩余电流动作保护器•（）安全距离要求更高（空气间隙更大）RCD•电气设备外壳必须可靠接地需设置专用接地网络和防雷系统••使用防触电保护设施（绝缘、屏障使用微机保护装置实现多重保护••等）配备电压电流互感器进行测量•/电缆载流量选择需考虑修正系数•必须设置联锁装置防止误操作•配电箱内导线排列整齐、标识清晰•应用场景应用场景大型工业企业、发电厂、变电站、大型住宅、商业建筑、小型工业设施基础设施电气控制系统简介继电器控制原理PLC基础及应用继电器是一种电控制磁开关，由线圈、铁芯、衔铁和触点组成当线圈通电时产生磁场，吸引衔铁动作，带动触点闭合或断开，实现电路控制继电器主要特点隔离控制电路与被控制电路•可实现小电流控制大电流•结构简单，维护方便•可编程逻辑控制器（）是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境应用设PLC•响应时间较长（毫秒级）计，采用可编程存储器存储控制指令机械寿命有限（约次）•10^6-10^7PLC主要优势典型应用高可靠性和抗干扰能力•电动机启停控制、照明控制、简单逻辑控制编程灵活，易于修改•支持复杂逻辑和数学运算•可扩展性强，模块化设计•可与人机界面和网络系统集成•应用场景自动化生产线、工艺控制、楼宇自动化自动化控制与传感器技术温度传感器包括热电偶、热电阻、温度敏感半导体等测量原理基于热电效应或材料电阻随温度变化的特性应用于工业温度控制、设备保护等场合压力传感器通过弹性敏感元件的形变转换为电信号常见类型有压阻式、电容式、压电式等广泛应用于液位控制、气象监测、工业过程控制位置传感器测量物体位置或位移的装置，包括电位器式、电感式、霍尔效应、光电式等用于机器人定位、工业自动化、车辆控制系统流量传感器测量流体流量的装置，有涡轮式、差压式、超声波式、电磁式等应用于水处理、化工生产、能源计量等领域自动控制系统案例分析典型工业自动控制系统由现场传感器、信号调理电路、控制器（如）、执行机构、人机界面（）和通信PLC HMI网络组成系统通过闭环控制实现过程参数的自动调节，提高生产效率和产品质量，减少人为干预和错误第三章电气设计软件应用软件介绍AutoCAD Electrical软件概述电气设计自动化优势是公司专为电气设计工程师开发的软件，基于AutoCAD ElectricalAutodesk CAD平台，添加了专业的电气设计功能AutoCAD主要功能电气控制系统设计•电路原理图绘制•面板布局设计•传统手动设计的问题自动生成报表和清单•重复性工作多，效率低•支持多国标准（、、等）•IEC JICGB容易出错，难以检查•与其他产品集成•Autodesk设计变更耗时•标准一致性难保证•自动化设计的优势设计效率提高•50%-80%自动检查减少错误•设计变更快速响应•自动遵循设计标准•核心功能演示AutoCAD Electrical12电气符号库使用自动编号与报表生成软件内置超过2000个标准电气符号，分类明组件自动编号工具→图符→自动/手动编号，确，支持多种标准（IEC、GB、ANSI等）用可设置编号规则户还可创建和保存自定义符号到个人库中导线自动编号工具→导线→编号导线，支持插入符号菜单→图符→插入组件，或使用工按图纸、位置编号具栏快捷按钮报表生成项目→报表→选择报表类型（部件符号编辑右键符号→编辑组件，可修改属性清单、端子图、连接表等）和参数格式支持、、、等多种Excel AccessCSV PDF格式导出3智能设计工具父子电路创建可复用的电路模块，一处修改全局更新/电路检查自动检测短路、开路、重复编号等问题交叉参考自动创建和更新组件之间的交叉引用多线导线一次绘制多条平行导线，简化三相系统设计电气面板布局设计技巧智能布局与标记菜单设计规范与标准库应用面板布局是将原理图中的组件以实际物理尺寸排布在控制柜或配电箱中，需考虑空间利用、散热、维护和安全要求AutoCAD Electrical中的面板布局工具从原理图插入功能自动将原理图组件转换为面板组件•面板排布工具按照设定规则自动排列组件•零件查找器快速选择合适的物理组件•面板设计规范要点动态标注自动更新尺寸和标注•功能分区强电、弱电、分开布置•PLC模型导入实现真实面板效果•3D•布线路径保留足够走线空间（≥25%）组件间距符合安全距离要求•热量管理散热器件合理布置•人体工程学操作按钮位于适当高度•标识清晰每个元件有明确标签•标准库可快速应用常用设计模板，提高设计一致性界面截图与设计示例AutoCAD Electrical上图展示了软件界面的主要组成部分，包括功能区菜单、工具栏、项目管理器、绘图区域和状态栏左侧为电气原理图设计，右侧为对应的面板布局AutoCAD Electrical设计流程示例原理图设计项目设置绘制电源、控制和辅助电路，插入电气元件，连接导线并设置属性创建新项目，设置图框、标题栏和项目属性，定义使用的标准和编号规则报表生成面板布局生成材料清单、接线表、端子排接线图等项目文档将原理图元件转换为面板组件，按照实际尺寸和安装要求排布第四章实操技能训练电气元件安装与接线实操断路器安装1确认匹配导轨规格，对准导轨顶部，向内推压底部直至卡紧注意安装方向标记朝DIN ON上接线时先关闭电源，输入线接上端，负载线接下端，拧紧螺丝至建议扭矩接触器安装2安装在垂直平面上，确保通风良好固定螺栓需均匀拧紧主触点连接时使用适当截面导线，接线螺丝扭矩一般为线圈控制线接至、端子，注意线圈电压需匹配控制电

1.2-

2.0N·m A1A2压继电器接线3小型继电器通常插接在专用底座上识别线圈端子（A

1、A2）和触点端子（常开NO、常闭）接线前核对继电器线圈电压与控制电源电压一致使用压线钳处理导线端部，确保接线NC牢固PLC安装与接线4安装前检查设备完好性，避免静电损坏固定在控制柜背板或DIN导轨上，周围预留散热空间（≥50mm）电源接线需使用单独的断路器保护I/O接线按照说明书进行，数字量和模拟量接线分开布置，信号线与电源线分开走线电机与变压器测试方法三相电机测试绝缘电阻测试使用兆欧表测量电机绕组对地绝缘电阻，测试电压根据电机额定电压选择（一般500V-1000V），合格标准新电机≥100MΩ，使用中电机≥1MΩ绕组电阻测量常用测试设备使用微欧计测量三相绕组电阻，三相之间差值应小于5%，不平衡过大表明绕组有问题•兆欧表（绝缘电阻）空载试验•微欧计（绕组电阻）电机空载运行，测量电流、功率和转速，检查有无异常噪音和振动•变比测试仪负载试验•功率分析仪•振动分析仪在不同负载下测量电流、功率因数、效率等参数，绘制性能曲线•红外热像仪变压器测试•局部放电测试仪变比测试定期测试是预防性维护的重要组成部分，可及早发现潜在问题，避免使用变比测试仪测量各分接头的实际变比，与铭牌值对比误差应小于

0.5%设备故障直流电阻测量测量高低压绕组的直流电阻，检查绕组是否有断路或短路介质损耗测试测量绝缘介质的损耗角正切值tanδ，评估绝缘老化程度使用万用表与示波器测量技巧万用表测量方法示波器波形分析电压测量

1.选择交流ACV或直流DCV电压档

2.根据预估电压选择量程（先大后小）

3.黑表笔接COM端，红表笔接V端

4.并联在被测电路两端

5.读取显示值，注意单位基本设置电流测量•选择合适的探头衰减比（通常1X或10X）

1.选择交流ACA或直流DCA电流档•探头补偿调整（方波校准）

2.根据预估电流选择量程•设置触发方式（边沿、电平等）

3.黑表笔接COM端，红表笔接A或mA端•调整垂直灵敏度（V/div）

4.断开电路，将表串联到电路中•调整水平扫描速度（Time/div）

5.测量完毕恢复电路常见波形分析电阻测量•周期和频率T=网格数×Time/div，f=1/T

1.被测电路必须断电•幅值Vpp=网格数×V/div

2.选择适当电阻档•相位差计算两波形对应点时间差

3.黑表笔接COM端，红表笔接Ω端•上升/下降时间信号从10%到90%所需时间

4.测量前短接表笔校零（模拟表）

5.并联在被测电阻两端电气设备维护与保养1日常巡检（每日/每周）•目视检查设备外观，查看有无异常•检查仪表读数，记录关键参数•确认设备运行声音和温度正常•检查接线端子和连接部位有无松动•清理设备表面灰尘2定期检查（每月/每季）•电气柜内部清洁，除尘处理•检查通风散热系统，清洗过滤网•紧固所有接线端子和固定螺丝•检查接地连接的完好性•使用红外测温仪检查热点3半年度维护•测量关键电气参数（绝缘电阻等）•检查并测试保护装置动作情况•检查电缆绝缘层有无老化•更换或清洁空气过滤器•检查传感器和控制系统准确性4年度大检修•全面检测系统各项参数•更换易损部件（如触点、刷子等）•电动机轴承检查与润滑•保护装置全面校验•系统绝缘性能测试故障预防与设备寿命延长良好的维护保养可将设备故障率降低50%以上，延长设备使用寿命30%-50%重点关注运行环境温湿度控制、防尘措施、定期清洁和预防性更换易损部件建立完善的维护记录系统，可追踪设备历史状态，预测潜在问题第五章典型案例分析工业配电系统设计案例项目概述某电子制造工厂配电系统设计，建筑面积平方米，总负荷包含生产车12,0001,200kW间、办公区、仓库和辅助设施设计要点高压配电室设计•10kV主要设计参数变压器选型与容量计算•低压配电系统设计•变压器容量2×800kVA（一用一备）功率因数补偿方案••应急电源系统低压系统380V/220V,TN-S接地接地与防雷系统•功率因数补偿后≥

0.95谐波控制总谐波失真≤5%供电可靠性二级负荷电气故障真实案例分享某化工厂电机频繁跳闸故障台电机在短期内多次无规律跳闸，初步检查未发现明显问题深入分析发现供电系统存在三相不平衡现象，由另一车间新增设备导致通过重新分配负6载和安装相序保护装置解决问题绿色能源与智能电网趋势太阳能电气系统特点风能电气系统特点•直流发电需使用逆变器转换为交流•发电量波动大，需配套稳压装置•并网系统需符合电网接入标准•双馈式风机需变频器控制•需设计过压、过流保护和隔离装置•变桨控制系统保障安全运行•储能系统集成日益重要•海上风电需特殊防腐和密封设计•光伏阵列接地和防雷设计关键•远程监控系统必不可少智能电网技术简介•电力电子技术柔性交流输电系统•智能量测基础设施（AMI）•分布式能源接入技术•需求侧响应与负荷管理•电力市场交易平台绿色能源与智能电网发展是电气工程未来重要趋势预计到2030年，中国可再生能源发电装机容量将达到总装机的50%以上，智能电网投资将超过4万亿元电气工程师需要掌握新能源并网技术、智能控制算法、大数据分析等新兴技能，适应行业发展需求电气工程职业发展路径专家1首席工程师/技术专家高级2高级工程师/项目经理中级3电气工程师/设计师初级4助理工程师/技术员入门5实习生/应届毕业生行业岗位介绍设计类施工与维护类研发与管理类•电气系统设计工程师•电气施工工程师•电气产品研发工程师•照明设计师•调试工程师•电气项目经理•配电系统设计师•电气维护工程师•电气技术顾问•控制系统设计师•电气质检工程师•电气安全工程师认证与继续教育建议推荐获取的专业资格证书注册电气工程师、注册建造师、高低压电工操作证、PLC编程工程师认证持续学习新技术、参加行业培训和交流会议是保持竞争力的关键电气工程相关标准与法规国家电气安全标准国际电工委员会（IEC）标准简介低压配电设计规范GB50054-供配电系统设计规范GB50052-建筑电气工程施工质量验收规范GB50303-电气装置安装工程接地装置施工及验收规范GB50169-交流电气装置的过电压保护和绝缘配合GB13955-建筑物防雷设计规范GB50057-是世界上领先的电气、电子及相关技术国际标准的制定机构，成立于年，总低压电气装置系列标准IEC1906GB/T16895-部位于瑞士日内瓦安全生产法规重要IEC标准系列《中华人民共和国安全生产法》•低压电气装置IEC60364-《电力安全工作规程》•低压成套开关设备IEC61439-《电力设施保护条例》•机械电气安全IEC60204-功能安全IEC61508-变电站自动化通信IEC61850-高压开关设备IEC62271-中国作为成员国，许多标准与标准保持一致性IEC GBIEC电气工程项目管理基础1项目立项明确项目目标、范围和要求，进行初步可行性分析，编制立项文件并获取审批2方案设计确定电气系统整体架构，进行负荷计算，编制初步设计方案，技术经济比较和方案优化3施工图设计绘制详细电气施工图纸，编制设备材料清单，确定技术规格和参数，完成设计文件审核4设备采购编制技术规范书，供应商资质评估，设备询价和比选，合同谈判和签订，到货验收5施工实施施工队伍组织，材料和设备进场，电气安装施工，质量控制和安全管理，进度跟踪6调试验收系统单体调试，联合调试，性能测试，问题整改，竣工验收和资料归档质量与安全管理要点质量管理安全管理•建立电气工程质量保证体系•施工前安全技术交底•制定明确的质量标准和验收标准•特种作业人员持证上岗•实施全过程质量控制和监督•高压作业两票三制执行•对关键节点进行质量检查和测试•安全防护设施和工具检查•建立质量问题处理和追溯机制•定期安全检查和整改常用电气计算与设计工具介绍MATLAB ETAPProteus强大的数值计算和仿真平台，用于电力系统分析、信号处理和控制系统设计提供丰富的工具专业电力系统分析软件，可进行负荷流计算、短路分析、启动分析、稳定性分析、保护配合电子电路设计和仿真软件，集成了原理图设计、PCB设计和虚拟仿真功能能够模拟微控制器箱如电力系统工具箱、控制系统工具箱等等广泛应用于电力系统设计和优化程序执行，验证电路功能设计模拟与验证流程初步设计仿真分析根据需求确定系统参数和拓扑结构，建立基本模型使用软件工具进行系统仿真，分析各种运行工况和故障情况优化设计验证确认。