装修水电工快速入门（家装水电工的自学用书）

第1章 家装水电工电气基础

1.1 基本电气常识

1.1.1 电路与电路图

图1-1（a）所示是一个简单的实物电路，该电路由电源（电池）、开关、导线和灯泡组成。电源的作用是提供电能；开关、导线的作用是控制和传递电能，称为中间环节；灯泡是消耗电能的用电器，它能将电能转变为光能，称为负载。因此，电路是由电源、中间环节和负载组成的。

图1-1（a）所示为实物电路，使用实物图来绘制电路很不方便，为此人们就采用一些简单的图形符号代替实物的方法来画电路，这样画出的图形就称为电路图。图1-1（b）所示的图形就是图1-1（a）所示实物电路的电路图，不难看出，用电路图来表示实际的电路非常方便。

图1-1 一个简单的实物电路

1.1.2 电流与电阻

1.电流

在图1-2所示电路中，将开关闭合，灯泡会发光，为什么会这样呢？原来当开关闭合时，带负电荷的电子源源不断地从电源负极经导线、灯泡、开关流向电源正极。这些电子在流经灯泡内的钨丝时，钨丝会发热，温度急剧上升而发光。

大量的电荷朝一个方向移动（又称定向移动）就形成了电流，这就像公路上有大量的汽车朝一个方向移动就形成“车流”一样。实际上，我们把电子运动的反方向作为电流方向，即把正电荷在电路中的移动方向规定为电流的方向。图1-2所示电路的电流方向：电源正极→开关→灯泡→电源的负极。

图1-2 电流说明图

电流用字母“I”表示，单位为安培（简称安），用“A”表示，比安培小的单位有毫安（mA）、微安（μA），它们之间的关系为

1A=10³mA=10⁶µA

2.电阻

在图1-3（a）所示电路中，给电路增加一个元器件——电阻器，发现灯光会变暗，该电路的电路图如图1-3（b）所示。为什么在电路中增加了电阻器后灯泡会变暗呢？原来电阻器对电流有一定的阻碍作用，从而使流过灯泡的电流减小，灯泡变暗。

图1-3 电阻说明图

导体对电流的阻碍称为该导体的电阻，电阻用字母“R”表示，电阻的单位为欧姆（简称欧），用“Ω”表示，比欧姆大的单位有千欧（kΩ）、兆欧（MΩ），它们之间的关系为

1MΩ=10³kΩ=10⁶Ω

导体的电阻计算公式为

式中，L为导体的长度，单位是m;S为导体的横截面积，单位是m²;ρ为导体的电阻率，单位是Ω· m。不同的导体，ρ值一般不同。表1-1列出了一些常见导体的电阻率（20℃时）。

表1-1 一些常见导体的电阻率（20℃时）

在长度L和横截面积S相同的情况下，电阻率越大的导体其电阻越大，例如，L、S相同的铁导线和铜导线，铁导线的电阻约是铜导线的5.9倍，由于铁导线的电阻率较铜导线大很多，为了减小电能在导线上的损耗，让负载得到较大电流，供电线路通常采用铜导线。

导体的电阻除了与材料有关外，还受温度影响。一般情况下，导体温度越高电阻越大，例如，常温下灯泡（白炽灯）内部钨丝的电阻很小，通电后钨丝的温度上升到千摄氏度以上，其电阻急剧增大；导体温度下降电阻减小，某些导电材料在温度下降到某一值时（如-109℃）,电阻会突然变为零，这种现象称为超导现象，具有这种性质的材料称为超导材料。

1.1.3 欧姆定律

欧姆定律是电工电子技术中的一个基本的定律，它反映了电路中电阻、电流和电压之间的关系。欧姆定律分为部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律。

1.部分电路欧姆定律

部分电路欧姆定律内容：在电路中，流过导体的电流I的大小与导体两端的电压U成正比，与导体的电阻R成反比，即

也可以表示为U=IR或R=U/I。

如图1-4（a）所示，已知电阻R=10Ω，电阻两端电压U_AB=5V，那么流过电阻的电流

。

又如图1-4（b）所示，已知电阻R=5Ω，流过电阻的电流I=2A，那么电阻两端的电压U_AB=I·R=（2×5）V=10V。

在图1-4（c）所示电路中，流过电阻的电流I=2A，电阻两端的电压U_AB=12V，那么电阻的大小

。

图1-4 欧姆定律的三种形式

2.全电路欧姆定律

全电路是指含有电源和负载的闭合回路。全电路欧姆定律又称闭合电路欧姆定律，其内容如下：闭合电路中的电流与电源的电动势成正比，与电路的内、外电阻之和成反比，即

下面以图1-5所示电路来说明全电路欧姆定律，图中点画线框内为电源，R₀表示电源的内阻，E表示电源的电动势。当开关S闭合后，电路中有电流I流过，根据全电路欧姆定律可求得

。电源输出电压（即电阻R两端的电压）U=IR=1×10V=10V，内阻R ₀两端的电压U ₀=IR ₀=1×2V=2V。如果将开关S断开，电路中的电流I=0A，那么内阻R ₀上消耗的电压U₀=0V，电源输出电压U与电源电动势相等，即U=E=12V。

图1-5 全欧姆定律说明图

根据全电路欧姆定律不难看出以下几点。

① 在电源未接负载时，不管电源内阻多大，内阻消耗的电压始终为0V，电源两端电压与电动势相等。

② 当电源与负载构成闭合电路后，由于有电流流过内阻，内阻会消耗电压，从而使电源输出电压降低。内阻越大，内阻消耗的电压越大，电源输出电压越低。

③ 在电源内阻不变的情况下，如果外阻越小，电路中的电流越大，内阻消耗的电压也越大，电源输出电压也会降低。

由于正常电源的内阻很小，内阻消耗的电压很低，因此一般情况下可认为电源的输出电压与电源电动势相等。

利用全电路欧姆定律可以解释很多现象。例如，用仪表测得旧电池两端电压与正常电压相同，但将旧电池与电路连接后除了输出电流很小外，电池的输出电压也会急剧下降，这是因为旧电池内阻变大的缘故；又如，将电源正、负极直接短路时，电源会发热甚至烧坏，这是因为短路时流过电源内阻的电流很大，内阻消耗的电压与电源电动势相等，大量的电能在电源内阻上消耗并转换成热能，故电源会发热。

1.1.4 电功、电功率和焦耳定律

1.电功

电流流过灯泡，灯泡会发光；电流流过电炉丝，电炉丝会发热；电流流过电动机，电动机会运转。由此可以看出，电流流过一些用电设备时是会做功的，电流做的功称为电功。用电设备做功的大小不但与加到用电设备两端的电压及流过的电流有关，而且与通电时间长短有关。电功可用下面的公式计算：

W=UIt

式中，W表示电功，单位是焦耳（J）;U表示电压，单位是伏（V）;I表示电流，单位是安（A）;t表示时间，单位是秒（s）。

电功的单位是焦耳（J），在电学中还常用到另一个单位：千瓦时（kW·h），又称度。1kW·h=1度。千瓦时与焦耳的换算关系是

1kW·h=1×10³W×（60×60）s=3.6×10⁶W·s=3.6×10⁶J

1kW· h可以这样理解：一个电功率为100W的灯泡连续使用10h，消耗的电功为1kW· h（即消耗1度电）。

2.电功率

电流需要通过一些用电设备才能做功。为了衡量这些设备做功能力的大小，引入一个电功率的概念。电流单位时间做的功称为电功率。电功率用“P ”表示，单位是瓦（W），此外，还有千瓦（kW）和毫瓦（mW），它们之间的换算关系是

1kW=10³W=10⁶mW

电功率的计算公式是

P=UI

根据欧姆定律可知U=IR,I=U/R，所以电功率还可以用公式P=I²R和P=U²/R来计算。

电功率的计算举例：在图1-6所示电路中，白炽灯两端的电压为220V（它与电源的电动势相等），流过白炽灯的电流为0.5A，求白炽灯的功率、电阻和白炽灯在10s所做的功。

图1-6 电功率计算例图

白炽灯的功率：　　　　 P=UI=220V·0.5A=110V·A=110W

白炽灯的电阻：　　　　 R=U/I=220V/0.5A=440V/A=440Ω

白炽灯在10s做的功：　　　W=UIt=220V·0.5A·10s=1 100J

3.焦耳定律

电流流过导体时导体会发热，这种现象称为电流的热效应。电热锅、电饭煲和电热水器等都是利用电流的热效应来工作的。

英国物理学家焦耳通过实验发现：电流流过导体，导体发出的热量与导体流过的电流、导体的电阻和通电的时间有关。焦耳定律具体内容：电流流过导体产生的热量，与电流的平方及导体的电阻成正比，与通电时间也成正比。由于这个定律除了由焦耳发现外，俄国科学家楞次也通过实验独立发现，故该定律又称焦耳-楞次定律。

焦耳定律可用下面的公式表示：

Q=I²Rt

式中，Q表示热量，单位是焦耳（J）;R表示电阻，单位是欧姆（Ω）;t表示时间，单位是秒（s）;I表示电流，单位是安培（A）。

举例：某台电动机额定电压是220V，线圈的电阻为0.4Ω，当电动机接220V的电压时，流过的电流是3A，求电动机的功率和线圈每秒发出的热量。

电动机的功率：　　　　　P=UI=220V×3A=660W

电动机线圈每秒发出的热量：Q=I ²Rt=(3A)²×0.4Ω×1s=3.6J

1.2 直流电、单相交流电和三相交流电

1.2.1 直流电

直流电是指方向始终固定不变的电压或电流。能产生直流电的电源称为直流电源，常见的干电池、蓄电池和直流发电机等都是直流电源，直流电源常用图1-7（a）所示的图形符号表示。直流电的电流方向总是由电源正极流出，再通过电路流到负极。在图1-7（b）所示的直流电路中，电流从直流电源正极流出，经电阻R和灯泡流到负极结束。

直流电又分为稳定直流电和脉动直流电。

稳定直流电是指方向固定不变并且大小也不变的直流电。稳定直流电可用图1-8（a）所示波形表示，稳定直流电的电流I的大小始终保持恒定（始终为6mA），在图中用直线表示；直流电的电流方向保持不变，始终是从电源正极流向负极，图1-8（a）中的直线始终在t轴上方，表示电流的方向始终不变。

图1-7 直流电源图形符号与直流电路

脉动直流电是指方向固定不变，但大小随时间变化的直流电。脉动直流电可用图1-8（b）所示的波形表示，从图中可以看出，脉动直流电的电流I的大小随时间作波动变化（如在t₁时刻电流为6mA，在t₂时刻电流变为4mA），电流大小波动变化在图中用曲线表示；脉动直流电的方向始终不变（电流始终从电源正极流向负极），图中的曲线始终在t轴上方，表示电流的方向始终不变。

图1-8 两种类型的直流电

1.2.2 单相交流电

交流电是指方向和大小都随时间作周期性变化的电压或电流。交流电类型很多，其中最常见的是正弦交流电，因此这里就以正弦交流电为例来介绍交流电。

1.正弦交流电

正弦交流电的图形符号、电路和波形如图1-9所示。

图1-9 正弦交流电的图形符号、电路和波形

下面以图1-9（b）所示的交流电路来说明图1-9（c）所示正弦交流电波形。

① 在0～t₁期间：交流电源e的电压极性是上正下负，电流I的方向是交流电源上正→电阻R→交流电源下负，并且电流I逐渐增大，电流逐渐增大在图1-9（c）中用波形逐渐上升表示，t₁时刻电流达到最大值。

② 在t₁～t₂期间：交流电源e的电压极性仍是上正下负，电流I的方向仍是交流电源上正→电阻R→交流电源下负，但电流I逐渐减小，电流逐渐减小在图1-9（c）中用波形逐渐下降表示，t₂时刻电流为0。

③ 在t₂～t₃期间：交流电源e的电压极性变为上负下正，电流I的方向也发生改变，图1-9 （c）中的交流电波形由t轴上方转到下方表示电流方向发生改变，电流I的方向是交流电源下正→电阻R→交流电源上负，电流反方向逐渐增大，t₃时刻反方向的电流达到最大值。

④ 在t₃～t₄期间：交流电源e的电压极性仍为上负下正，电流仍是反方向，电流的方向是交流电源下正→电阻R→交流电源上负，电流反方向逐渐减小，t₄时刻电流减小到0。

t₄时刻以后，交流电源的电流大小和方向变化与0～t₄期间变化相同。实际上，交流电源不但电流大小和方向按正弦波变化，其电压大小和方向变化也像电流一样按正弦波变化。

2.周期和频率

周期和频率是交流电常用的两个概念，下面以图1-10所示的正弦交流电波形图来说明。

图1-10 正弦交流电的周期、频率和瞬时值说明图

（1）周期

从图1-10可以看出，交流电变化过程是不断重复的，交流电重复变化一次所需的时间称为周期，周期用“T”表示,单位是秒（s）。图1-10所示交流电的周期为T=0.02s，说明该交流电每隔0.02s就会重复变化一次。

（2）频率

交流电在每秒内重复变化的次数称为频率，频率用“f ”表示，它是周期的倒数，即

频率的单位是赫兹（Hz）。图1-10所示交流电的周期T=0.02s，那么它的频率f=1/T=1/0.02=50Hz，该交流电的频率f=50Hz，说明在1s内交流电能重复0～t₄这个过程50次。交流电变化越快，变化一次所需要时间越短，周期越短，频率就越高。

3.瞬时值和有效值

（1）瞬时值

交流电的大小和方向是不断变化的，交流电在某一时刻的值称为交流电在该时刻的瞬时值。以图1-10所示的交流电压为例，它在t₁时刻的瞬时值为220

V（约为311V），该值为最大瞬时值，在t₂时刻瞬时值为0V，该值为最小瞬时值。

（2）有效值

交流电的大小和方向是不断变化的，这给电路计算和测量带来不便，为此引入有效值的概念。下面以图1-11所示电路来说明有效值的含义。

图1-11所示两个电路中的电热丝完全一样，现分别给电热丝通交流电和直流电，如果两电路通电时间相同，并且电热丝发出热量也相同，对于电热丝来说，这里的交流电和直流电是等效的，那么就将图1-11（b）中直流电的电压值或电流值称为图1-11（a）中交流电的有效电压值或有效电流值。

图1-11 交流电有效值的说明图

交流市电电压为220V指的就是有效值，其含义是虽然交流电压时刻变化，但它的效果与220V直流电是一样的。若无特别说明，交流电的大小通常是指有效值，测量仪表的测量值一般也是指有效值。正弦交流电的有效值与瞬时最大值的关系是

最大瞬时值=

×有效值

例如，交流市电的有效电压值为220V，它的最大瞬时电压值=220

≈311（V）。

1.2.3 三相交流电

1.三相交流电的产生

目前应用的电能绝大多数是由三相发电机产生的，三相发电机与单相发电机的区别在于:三相发电机可以同时产生并输出三组电源，而单相发电机只能输出一组电源，因此三相发电机效率较单相发电机更高。三相交流发电机的结构示意图如图1-12所示。

从图1-12中可以看出，三相发电机主要由互成120°且固定不动的U、V、W三组线圈和一块旋转磁铁组成。当磁铁旋转时，磁铁产生的磁场切割这三组线圈，这样就会在U、V、W三组线圈中分别产生交流电动势，各线圈两端就分别输出交流电压U_U、U_V、U_W，这三组线圈输出的三组交流电压就称为三相交流电压。

图1-12 三相交流发电机的结构示意图

无论磁铁旋转到哪个位置，穿过三组线圈的磁感线都会不同，所以三组线圈产生的交流电压波形也就不同。三相交流发电机产生的三相交流电波形如图1-13所示。

图1-13 三相交流发电机产生的三相交流电波形

2.三相交流电的供电方式

三相交流发电机能产生三相交流电压，将这三相交流电压供给用户可采用三种方式：直接连接供电、星形连接供电和三角形连接供电。

（1）直接连接供电方式

直接连接供电方式如图1-14所示。

直接连接供电方式是将发电机三组线圈输出的每相交流电压分别用两根导线向用户供电，这种方式共需用到六根供电导线，如果在长距离供电时采用这种供电方式会使成本很高。

（2）星形连接供电方式

星形连接供电方式如图1-15所示。

图1-14 直接连接供电方式

星形连接是将发电机的三组线圈末端都连接在一起，并接出一根线，称为中性线（N），三组线圈的首端各引出一根线，称为相线，这三根相线分别称为U相线（L1）、V相线（L2）和W相线（L3）。三根相线分别连接到单独的用户，而中性线则在用户端一分为三，同时连接三个用户，这样发电机三组线圈上的电压就分别提供给各自的用户。在这种供电方式中，发电机三组线圈连接成星形，并且采用四根线来传送三相电压，故称为三相四线制星形连接供电方式。

图1-15 星形连接供电方式

任意一根相线与中性线之间的电压都称为相电压U_P，该电压实际上是任意一组线圈两端的电压。任意两根相线之间的电压称为线电压U_L。从图1-15中可以看出，线电压实际上是两组线圈上的相电压叠加得到的，但线电压U_L的值并不是相电压U_P的2倍，因为任意两组线圈上的相电压的相位都不相同，不能进行简单的乘2来求得。根据理论推导可知，在星形连接时，线电压是相电压的

倍，即

如果相电压U_P=220V，根据上式可计算出线电压U_L约为380V。

（3）三角形连接供电方式

三角形连接供电方式如图1-16所示。

图1-16 三角形连接供电方式

三角形连接是将发电机的三组线圈首末端依次连接在一起，连接方式呈三角形，在三个连接点各接出一根线，分别称为U相线（L1）、V相线（L2）和W相线（L3）。将三根相线按图1-16所示的方式与用户连接，三组线圈上的电压就分别提供给各自的用户。在这种供电方式中，发电机三组线圈连接成三角形，并且采用三根线来传送三相电压，故称为三相三线制三角形连接供电方式。

三角形连接方式中，相电压U_P（每组线圈上的电压）和线电压U_L（两根相线之间的电压）是相等的，即

U_L=U_P

3.三相交流电的远距离传送

发电部门的发电机将其他形式的能（如水能、风能、热能和核能等）转换成电能，电能再通过导线传送给用户。由于用户与发电部门的距离往往很远，电能传送需要很长的导线，电能在传送的过程中，导线对电能有损耗，根据焦耳定律Q=I²Rt可知，导线对电能的损耗主要与流过导线的电流和导线本身的电阻有关，电流、电阻越大，导线的损耗越大。

为了降低电能在导线上传送产生的损耗，可减小导线的电阻和降低流过导线的电流。减小导线对电能损耗的具体方法：①采用电阻率小的铝或铜材料制作成较粗的导线来减小导线的电阻；②提高传输电压来减小电流，这是根据P=UI，在传输功率一定的情况下，导线电压越高，流过导线的电流越小。

电能从发电站传送到用户的过程如图1-17所示。发电机输出的电压先送到升压变电站进行升压，升压后得到110～330kV的高压，高压经导线进行远距离传送，到达目的地后，再由降压变电站的降压变压器将高压降低成低压，再提供给用户。实际上，在提升电压时，往往不是依靠一个变压器将低压提升到很高的电压，而是经过多个升压变压器一级级进行升压的，在降压时，也需要经多个降压变压器进行逐级降压。

图1-17 电能从发电站传送到用户的过程

1.3 安全用电

1.3.1 电流对人体的伤害

1.人体对不同电流呈现的症状

当人体不小心接触带电体时，就会有电流流过人体，这就是触电。人体在触电时表现出来的症状与流过人体的电流有关，表1-2所示是人体通过大小不同的交、直流电流时所表现出来的症状。

表1-2 人体通过大小不同的交、直流电流时所表现出来的症状

从表1-2中可以看出，流过人体的电流越大，人体表现出来的症状越强烈，电流对人体的伤害越大；另外，对于相同大小的交流和直流来说，交流对人体伤害更大一些。

一般规定，10mA以下的工频（50Hz或60Hz）交流电流或50mA以下的直流电流对人体是安全的，故将该范围内的电流称为安全电流。

2.与触电伤害程度有关的因素

有电流通过人体是触电对人体伤害的最根本原因，流过人体的电流越大，人体受到的伤害越严重。触电对人体伤害程度的具体相关因素如下：

① 人体电阻的大小。人体是一种有一定阻值的导电体，其电阻大小不是固定的，当人体皮肤干燥时阻值较大（10～100kΩ）；当皮肤出汗或破损时阻值较小（800～1000Ω）；另外，当接触带电体的面积大、接触紧密时，人体电阻也会减小。在接触大小相同的电压时，人体电阻越小，流过人体的电流就越大，触电对人体的伤害就越严重。

② 触电电压的大小。当人体触电时，接触的电压越高，流过人体的电流就越大，对人体伤害就更严重。一般规定，在正常的环境下安全电压为36V，在潮湿场所的安全电压为24V和12V。

③ 触电的时间。如果触电后长时间未能脱离带电体，电流长时间流过人体会造成严重的伤害。

此外，即使相同大小的电流，流过人体的部位不同，对人体造成的伤害也不同。电流流过心脏和大脑时，对人体危害最大，所以双手之间、头足之间和手脚之间的触电更为危险。

1.3.2 人体触电的几种方式

人体触电的方式主要有单相触电、两相触电和跨步触电。

1.单相触电

单相触电是指人体只接触一根相线时发生的触电。单相触电又分为电源中性点接地触电和电源中性点不接地触电。

（1）电源中性点接地触电方式

电源中性点接地触电方式如图1-18所示。电源中性点接地触电是在电力变压器低压侧中性点接地的情况下发生的。

图1-18 电源中性点接地触电方式

电力变压器的低压侧有三个绕组，它们的一端接在一起并且与大地相连，这个连接点称为中性点。每个绕组上有220V电压，每个绕组在中性点另一端接出一根相线，每根相线与地面之间有220V的电压。当站在地面上的人体接触某一根相线时，就有电流流过人体，电流的途径：变压器低压侧L3相绕组的一端→相线→人体→大地→接地体→变压器中性点→L3绕组的另一端，如图1-18中虚线所示。

该触电方式对人体的伤害程度与人体与地面的接触电阻有关。若赤脚站在地面上，人与地面的接触电阻小，流过人体的电流大，触电伤害大；若穿着胶底鞋，则伤害轻。

（2）电源中性点不接地触电方式

电源中性点不接地触电方式如图1-19所示。电源中性点不接地触电是在电力变压器低压侧中性点不接地的情况下发生的。

图1-19 电源中性点不接地触电方式

电力变压器低压侧的三个绕组中性点未接地，任意两根相线之间有380V的电压（该电压是由两个绕组上的电压串联叠加而得到的）。当站在地面上的人体接触某一根相线时，就有电流流过人体，电流的途径：L3相线→人体→大地，再分为两路，一路经电气设备与地之间的绝缘电阻R₂流到L2相线，另一路经R₃流到L1相线。该触电方式对人体的伤害程度除了与人体和地面的接触电阻有关外，还与电气设备电源线和地之间的绝缘电阻有关。若电气设备绝缘性能良好，一般不会发生短路；若电气设备严重漏电或某相线与地短路，则加在人体上的电压将达到380V，从而导致严重的触电事故。

2.两相触电

两相触电是指人体同时接触两根相线时发生的触电。

两相触电如图1-20所示。当人体同时接触两根相线时，由于两根相线之间有380V的电压，有电流流过人体，电流途径：一根相线→人体→另一根相线。由于加到人体的电压有380V，因此流过人体的电流很大，在这种情况下，即使触电者穿着绝缘鞋或站在绝缘台上，也起不了保护作用，因此两相触电对人体是很危险的。

3.跨步触电

当电线或电气设备与地发生漏电或短路时，有电流向大地泄漏扩散，在电流泄漏点周围会产生电压降，当人体在该区域行走时会发生触电，这种触电称为跨步触电。

图1-20 两相触电

跨步触电如图1-21所示。图1-21中的一根相线掉到地面上，导线上的电压直接加到地面，以导线落地点为中心，导线上的电流向大地四周扩散，同时随着远离导线落地点，地面的电压也逐渐下降，距离落地点越远，电压越低。当人在导线落地点周围行走时，由于两只脚的着地点与导线落地点的距离不同，这两点电压也不同，图1-21中A点与B点的电压不同，它们存在着电压差，如A点电压为110V,B点电压为60V，那么两只脚之间的电压差为50V，该电压使电流流过两只脚，从而导致人体触电。

图1-21 跨步触电

一般来说，低压电路中，在距离电流泄漏点1m范围内，电压约有60%的降低；在2～10m范围内，约有24%的降低；在11～20m范围内，约有8%的降低；在20m以外电压就很低，通常不会发生跨步触电。

根据跨步触电原理可知，只有两只脚的距离小才能让两只脚之间的电压小，才能减轻跨步触电的危害，所以当不小心进入跨步触电区域时，不要急于迈大步跑出来，而是迈小步或单足跳出。

1.3.3 接地与接零

电气设备在使用过程中，可能会出现绝缘层损坏、老化或导线短路等现象，这样会使电气设备的外壳带电，如果人不小心接触外壳，就会发生触电事故。解决这个问题的方法就是将电气设备的外壳接地或接零。

1.接地

接地是指将电气设备的金属外壳或金属支架直接与大地连接。

接地如图1-22所示。为了防止电动机外壳带电而引起触电事故，对电动机进行接地，即用一根接地线将电动机的外壳与埋入地下的接地装置连接起来。当电动机内部绕组与外壳漏电或短路时，外壳会带电，将电动机外壳进行接地后，外壳上的电会沿接地线、接地装置向大地泄放，在这种情况下，即使人体接触电动机外壳，也会由于人体电阻远大于接地线与接地装置的接地电阻（接地电阻通常小于4Ω），外壳上电流绝大多数从接地装置泄入大地，而沿人体进入大地的电流很小，不会对人体造成伤害。

图1-22 接地

2.接零

接零是指将电气设备的金属外壳或金属支架等与中性线连接起来。

接零如图1-23所示。变压器低压侧的中性点引出线称为中性线，中性线一方面与接地装置连接，另一方面和三根相线一起向用户供电。由于这种供电方式采用一根中性线和三根相线，因此称为三相四线制供电。为了防止电动机外壳带电，除了可以将外壳直接与大地连接外，也可以将外壳与中性线连接，当电动机某绕组与外壳短路或漏电时，外壳与绕组间的绝缘电阻下降，会有电流从变压器某相绕组→相线→漏电或短路的电动机绕组→外壳→中性线→中性点，最后到相线的另一端。该电流使电动机串接的熔断器熔断，从而保护电动机内部绕组，防止故障范围扩大。在这种情况下，即使熔断器未能及时熔断，也会由于电动机外壳通过中性线接地，外壳上的电压很低，因此人体接触外壳不会产生触电伤害。

图1-23 接零

对电气设备进行接零，在电气设备出现短路或漏电时，会让电气设备呈现单相短路，可以让保护装置迅速动作而切断电源。另外，通过将中性线接地，可以拉低电气设备外壳的电压，从而避免人体接触外壳时造成触电伤害。

3.重复接地

重复接地是指在中性线上多处进行接地。重复接地如图1-24所示，从图中可以看出，中性线除了将中性点接地外，还在H点进行了接地。

在中性线上重复接地有以下优点：

① 有利于减小中性线与地之间的电阻。中性线与地之间的电阻主要由中性线自身的电阻决定，中性线越长，电阻越大，这样距离接地点越远的位置，中性线上的电压越高。图1-24中的F点距离接地点较远，如果未重复接地（H点未接地）,F点与接地点之间的电阻较大，当电动机的绕组与外壳短路或漏电时，因为外壳与接地点之间的电阻大，所以电动机外壳上仍有较高的电压，人体接触外壳就有触电的危险。采用重复接地（在H点也接地）后，由于中性线两处接地，可以减小中性线与地之间的电阻，在电气设备漏电时，可以使电气设备外壳和中性线的电压很低，不至于发生触电事故。

② 当中性线开路时，可以降低中性线电压和避免烧坏单相电气设备。在图1-25所示的电气线路中，如果中性线在E点开路，若H点又未接地，此时若电动机A的某绕组与外壳短路，这里假设与L3相线连接的绕组与外壳短路，那么L3相线上的电压通过电动机A上的绕组、外壳加到中性线上，中性线上的电压大小就与L3相线上的电压一样。由于每根相线与地之间的电压为220V，因而中性线上也有220V的电压，而中性线又与电动机B外壳相连，所以电动机A和电动机B的外壳都有220V的电压，人体接触电动机A或电动机B的外壳时都会发生触电。另外，并接在相线L2与中性线之间的灯泡两端有380V的电压（灯泡相当于接在相线L2、L3之间），由于正常工作时灯泡两端电压为220V，而现在由于L3相线与中性线短路，灯泡两端电压变成380V，灯泡就会烧坏。如果采用重复接地，在中性线H点位置也接地，则即使E点开路，依靠H点的接地也可以将中性线电压拉低，从而避免上述情况的发生。

图1-24 重复接地1

图1-25 重复接地2

1.3.4 触电的急救方法

当发现人体触电后，第一步是让触电者迅速脱离电源，第二步是对触电者进行现场救护。

1.让触电者迅速脱离电源

让触电者迅速脱离电源可采用以下方法。

① 切断电源。例如，断开电源开关、拔下电源插头或瓷插熔断器等，对于单极电源开关，断开一根导线不能确保一定切断了电源，故尽量切断双极开关（如刀开关、双极空气开关）。

② 用带有绝缘柄的利器切断电源线。如果触电现场无法直接切断电源，可用带有绝缘手柄的钢丝钳或带干燥木柄的斧头、铁锨等利器将电源线切断，切断时应防止带电导线断落触及周围的人体，不要同时切断两根线，以免两根线通过利器直接短路。

③ 用绝缘物使导线与触电者脱离。常见的绝缘物有干燥的木棒、竹竿、塑料硬管和绝缘绳等，用绝缘物挑开或拉开触电者接触的导线。

④ 拉拽触电者衣服，使之与导线脱离。拉拽时，可戴上手套或在手上包缠干燥的衣服、围巾、帽子等绝缘物拖拽触电者，使之脱离电源。若触电者的衣裤是干燥的，又没有紧缠在身上，可直接用一只手抓住触电者不贴身的衣裤，将触电者拉离电源。拖拽时切勿触及触电者的皮肤。另外，还可以站在干燥的木板、木桌椅或橡胶垫等绝缘物品上，用一只手把触电者拉离电源。

2.现场救护

触电者脱离电源后，应先就地进行救护，同时通知医院并做好将触电者送往医院的准备工作。

在现场救护时，根据触电者受伤害的轻重程度，可采取以下救护措施。

（1）对于未失去知觉的触电者

如果触电者所受的伤害不太严重，神志尚清醒，只是心悸、头晕、出冷汗、恶心、呕吐、四肢发麻、全身乏力，甚至一度昏迷，但未失去知觉，则应让触电者在通风暖和的地方静卧休息，并派人严密观察，同时请医生前来或送往医院诊治。

（2）对于已失去知觉的触电者

如果触电者已失去知觉，但呼吸和心跳尚正常，则应使其舒适地平卧着，解开衣服以利呼吸，四周不要围人，保持空气流通，冷天应注意保暖，同时立即请医生前来或送往医院诊治。若发现触电者呼吸困难或心跳失常，应立即施行人工呼吸或胸外心脏按压。

（3）对于“假死”的触电者

触电者“假死”可能有三种临床症状：一是心跳停止，但尚能呼吸；二是呼吸停止，但心跳尚存（脉搏很弱）；三是呼吸和心跳均已停止。

当判定触电者呼吸和心跳停止时，应立即按心肺复苏法就地抢救，并立即请医生前来。心肺复苏法就是支持生命的三项基本措施：通畅气道；口对口（鼻）人工呼吸；胸外心脏按压（人工循环）。

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