電子電工基礎(chǔ)常識講義(20090319)

電子電工基礎(chǔ)常識弱電系統(tǒng)設(shè)計及工程施工中應(yīng)注意的問題王勇軍2008年02月本次講義說明

本講義是針對：

1、電子產(chǎn)品設(shè)計過程中

2、弱電系統(tǒng)設(shè)計過程中

3、弱電系統(tǒng)施工過程中存在的、由于不太了解或容易被大家忽略的電子電工知識而導(dǎo)致的產(chǎn)品設(shè)計缺陷，系統(tǒng)設(shè)計和施工缺陷引起系統(tǒng)不穩(wěn)定，以及本人一些處理這方面的相關(guān)經(jīng)驗?zāi)脕砼c大家分享王勇軍

2008年.02月電子電工基礎(chǔ)常識強電基礎(chǔ)常識(市電、工業(yè)用電）2.電氣安全技術(shù)常識弱電基礎(chǔ)常識(電子電路)4.弱電系統(tǒng)設(shè)計及工程施工中應(yīng)注意的問題1.強電基礎(chǔ)常識(市電、工業(yè)用電）1.1低壓供電類型1.1.1TT配電系統(tǒng)中單、三相負荷供電1.1.2TN配電系統(tǒng)中單相和三相負荷供電1.1.3TN-S配電系統(tǒng)中單相和三相負荷供電1.1.4IT方式供電系統(tǒng)

1.1.1TT配電系統(tǒng)中單、三相負荷供電

a、當電氣設(shè)備的金屬外殼帶電（相線碰殼或設(shè)備絕緣損壞而漏電）時，由于有接地保護，可以大大減少觸電危險性。但是，低壓斷路器（自動開關(guān)）不一定能跳閘，造成漏電設(shè)備的外殼對地電壓高于安全電壓，屬于危險電壓。

b、當漏電電流比較小時，即使有熔斷器也不一定能熔斷，所以還需要漏電保護器作保護，困此TT系統(tǒng)不宜在

380/220V供電系統(tǒng)中應(yīng)用。

1、TT系統(tǒng)接線

2、TT系統(tǒng)采用帶剩余電流保護斷路器的正確接線3、TT方式是指將電氣設(shè)備的金屬外殼直接接地的保護系統(tǒng)，稱為保護接地系統(tǒng)，也稱TT系統(tǒng)。第一個符號T表示電力系統(tǒng)中性點直接接地；第二個符號T表示負載設(shè)備金屬外殼和正常不帶電的金屬部分與大地直接聯(lián)接，而與系統(tǒng)如何接地?zé)o關(guān)。在TT系統(tǒng)中負載的所有接地均稱為保護接地。1.1.2TN配電系統(tǒng)中單相和三相負荷供電2、TN－C－S系統(tǒng)

(常用)a、TN－C－S系統(tǒng)中單相和三相負荷設(shè)備的供電接線，關(guān)鍵在于正確處理好PEN線和重復(fù)接地。

b、TN－C－S系統(tǒng)中PEN線是絕對不允許斷裂的，重復(fù)接地也須牢固可靠才行。

c、變、配電所到建筑物的一段低壓母線的N線和PE線合用，稱為PEN線。進建筑物處作重復(fù)接地，建筑物配電箱(屏)之后N線和PE線分開，再也不相混淆在這里重要的是N線和PE線的分叉點必須在建筑物配電箱(屏)處，而不能延伸到設(shè)備終端，并且一經(jīng)分開后絕不允許再合并。

1、TN－C系統(tǒng)(不常用)a、TN-C系統(tǒng)干線上使用漏電保護器時，漏電保護器后面的所有重復(fù)接地必須拆除，否則漏電開關(guān)合不上；而且，工作零線在任何情況下都不得斷開。所以，實用中工作零線只能讓漏電保護器的上側(cè)有重復(fù)接地。

TN-C方式供電系統(tǒng)只適用于三相負載基本平衡（無220V負載）情況1.1.3TN-S方式供電系統(tǒng)

TN-S方式供電系統(tǒng)它是把工作零線N和專用保護線

PE嚴格分開的供電系統(tǒng)，稱作TN-S供電系統(tǒng)

a、系統(tǒng)正常運行時，專用保護線上沒有電流，只是工作零線上有不平衡電流。PE線對地沒有電壓，所以電氣設(shè)備金屬外殼接零保護是接在專用的保護線PE上，安全可靠。

b、工作零線只用作單相照明負載回路。

c、專用保護線PE不許斷線，也不許進入漏電開關(guān)作工作零線。

d、干線上使用漏電保護器，漏電保護器下不得有重復(fù)接地，而PE線有重復(fù)接地，但是不經(jīng)過漏電保護器，所以TN-S系統(tǒng)供電干線上也可以安裝漏電保護器。

e、TN-S方式供電系統(tǒng)安全可靠，適用于工業(yè)與民用建筑等低壓供電系統(tǒng)。三相供電三相供電1.1.4IT方式供電系統(tǒng)

IT方式供電系統(tǒng)I表示電源側(cè)沒有工作接地，或經(jīng)過高阻抗接地。第二個字母T表示負載側(cè)電氣設(shè)備進行接地保護。

IT方式供電系統(tǒng)在供電距離不是很長時，供電的可靠性高、安全性好。一般用于不允許停電的場所，或者是要求嚴格地連續(xù)供電的地方，例如連續(xù)生產(chǎn)裝置、大醫(yī)院的手術(shù)室、地下礦井等處。地下礦井內(nèi)供電條件比較差，電纜易受潮。運用IT方式供電系統(tǒng)，即使電源中性點不接地，一旦設(shè)備漏電，單相對地漏電流仍小，不會破壞電源電壓的平衡，所以比電源中性點接地的系統(tǒng)還安全。

1.2電工基礎(chǔ)-常用圖例符號一、圖形符號（略）

根據(jù)國際GB4728》《電氣圖用圖形符號》，參照國際電工委員會（IEC）的規(guī)定。

二、電氣技術(shù)輔助文字符號

根據(jù)國標GB7158-87《電氣技術(shù)中的文字符號制定通則》并和國際電工委員會（IEC）規(guī)定的國際標準相一致的輔助文字符號

序號

文字符號

名稱

1

AC

交流

2

BK

黑

3

BL

藍

4

D

差動

5

DC

直流

6

E

接地

7

GN

綠

8

H

高

9

L

低

10

M

中間線

11

N

中性線

12

PE

保護接地

13

PEN

保護接地和中性線

14

PU

不接地保護

15

RD

紅

16

RES

備用

17

TE

無噪聲接地

18

WH

白

19

YE

黃1.3電工常用名詞

1電阻率---又叫電阻系數(shù)或叫比電阻。是衡量物質(zhì)導(dǎo)電性能好壞的一個物理量，單位為歐姆*毫米平方/米。在數(shù)值上等于用那種物質(zhì)做的長1米截面積為1平方毫米的導(dǎo)線，在溫度20℃時的電阻值，電阻率越大，導(dǎo)電性能越低。電阻的溫度系數(shù)----表示物質(zhì)的電阻率隨溫度而變化的物理量，其數(shù)值等于溫度每升高1℃時，電阻率的增加量與原來的電阻率的比值。3電導(dǎo)----物體傳導(dǎo)電流的本領(lǐng)叫做電導(dǎo)。在直流電路里，電導(dǎo)的數(shù)值就是電阻值的倒數(shù)。4電導(dǎo)率----又叫電導(dǎo)系數(shù)，也是衡量物質(zhì)導(dǎo)電性能好壞的一個物理量。大小在數(shù)值上是電阻率的倒數(shù)。5電動勢----電路中因其他形式的能量轉(zhuǎn)換為電能所引起的電位差，叫做電動勢或者簡稱電勢。用字母E表示，單位為伏特。6自感----當閉合回路中的電流發(fā)生變化時，則由這電流所產(chǎn)生的穿過回路本身磁通也發(fā)生變化，因此在回路中也將感應(yīng)電動勢，這現(xiàn)象稱為自感現(xiàn)象，這種感應(yīng)電動勢叫自感電動勢。7互感----如果有兩只線圈互相靠近，則其中第一只線圈中電流所產(chǎn)生的磁通有一部分與第二只線圈相環(huán)鏈。當?shù)谝痪€圈中電流發(fā)生變化時，則其與第二只線圈環(huán)鏈的磁通也發(fā)生變化，在第二只線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。這種現(xiàn)象叫做互感現(xiàn)象。1.3電工常用名詞28電感----自感與互感的統(tǒng)稱。9感抗----交流電流過具有電感的電路時，電感有阻礙交流電流過的作用，這種作用叫做感抗，以Lx表示，Lx=2πfL.10容抗----交流電流過具有電容的電路時，電容有阻礙交流電流過的作用，這種作用叫做容抗，以Cx表示，Cx=1/2πfc。11脈動電流----大小隨時間變化而方向不變的電流，叫做脈動電流。12振幅----交變電流在一個周期內(nèi)出現(xiàn)的最大值叫振幅。13平均值----交變電流的平均值是指在某段時間內(nèi)流過電路的總電荷與該段時間的比值。正弦量的平均值通常指正半周內(nèi)的平均值，它與振幅值的關(guān)系：平均值=0.637*振幅值。14有效值----在兩個相同的電阻器件中，分別通過直流電和交流電，如果經(jīng)過同一時間，它們發(fā)出的熱量相等，那么就把此直流電的大小作為此交流電的有效值。正弦電流的有效值等于其最大值的0.707倍。15有功功率----又叫平均功率。交流電的瞬時功率不是一個恒定值，功率在一個周期內(nèi)的平均值叫做有功功率，它是指在電路中電阻部分所消耗的功率，以字母P表示，單位瓦特。

1.3電工常用名詞

316視在功率----在具有電阻和電抗的電路內(nèi)，電壓與電流的乘積叫做視在功率，用字母Ps來表示，單位為瓦特。17無功功率----在具有電感和電容的電路里，這些儲能元件在半周期的時間里把電源能量變成磁場（或電場）的能量存起來，在另半周期的時間里對已存的磁場（或電場）能量送還給電源。它們只是與電源進行能量交換，并沒有真正消耗能量。我們把與電源交換能量的速率的振幅值叫做無功功率。用字母Q表示，單位為乏（Var）。18功率因數(shù)----在直流電路里，電壓乘電流就是有功功率。但在交流電路里，電壓乘電流是視在功率，而能起到作功的一部分功率（即有功功率）將小于視在功率。有功功率與視在功率之比叫做功率因數(shù)，以COSφ表示。19相電壓----三相輸電線（火線）與中性線間的電壓叫相電壓。20線電壓----三相輸電線各線（火線）間的電壓叫線電壓，線電壓的大小為相電壓的1.73倍。21相量----在電工學(xué)中，用以表示正弦量大小和相位的矢量叫相量，也叫做向量。22磁通----磁感應(yīng)強度與垂直于磁場方向的面積的乘積叫做磁通，以字母φ表示，單位為麥克斯韋。23磁通密度----單位面積上所通過的磁通大小叫磁通密度，以字母B表示，磁通密度和磁場感應(yīng)強度在數(shù)值上是相等的。24磁阻----與電阻的含義相仿，磁阻是表示磁路對磁通所起的阻礙作用，以符號Rm表示，單位為1/亨。1.3電工常用名詞

425導(dǎo)磁率----又稱導(dǎo)磁系數(shù)，是衡量物質(zhì)的導(dǎo)磁性能的一個系數(shù)，以字母μ表示，單位是亨/米。26磁滯----鐵磁體在反復(fù)磁化的過程中，它的磁感應(yīng)強度的變化總是滯后于它的磁場強度，這種現(xiàn)象叫磁滯。27磁滯回線----在磁場中，鐵磁體的磁感應(yīng)強度與磁場強度的關(guān)系可用曲線來表示，當磁化磁場作周期的變化時，鐵磁體中的磁感應(yīng)強度與磁場強度的關(guān)系是一條閉合線，這條閉合線叫做磁滯回線。28基本磁化曲線----鐵磁體的磁滯回線的形狀是與磁感應(yīng)強度（或磁場強度）的最大值有關(guān)，在畫磁滯回線時，如果對磁感應(yīng)強度（或磁場強度）最大值取不同的數(shù)值，就得到一系列的磁滯回線，連接這些回線頂點的曲線叫基本磁化曲線。29磁滯損耗----放在交變磁場中的鐵磁體，因磁滯現(xiàn)象而產(chǎn)生一些功率損耗，從而使鐵磁體發(fā)熱，這種損耗叫磁滯損耗。30擊穿---絕緣物質(zhì)在電場的作用下發(fā)生劇烈放電或?qū)щ姷默F(xiàn)象叫擊穿。31介電常數(shù)---又叫介質(zhì)常數(shù)，介電系數(shù)或電容率，它是表示絕緣能力特性的一個系數(shù)。32電磁感應(yīng)---當環(huán)鏈著某一導(dǎo)體的磁通發(fā)生變化時，導(dǎo)體內(nèi)就出現(xiàn)電動勢，這種現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)。33趨膚效應(yīng)---又叫集膚效應(yīng)，當高頻電流通過導(dǎo)體時，電流將集中在導(dǎo)體表面流通，這種現(xiàn)象叫趨膚效2.電氣安全技術(shù)常識

用電安全和電器安全2.1電流對人體的傷害電氣安全概述以安全為目標,以電氣為領(lǐng)域的應(yīng)用科學(xué)。包括用電安全和電器安全，但不僅如此。

(電氣>電器)

涉及的領(lǐng)域：電氣安全實踐電氣安全教育電氣安全科研電氣

用電電磁輻射靜電雷電電器

2.1.1觸電事故觸電事故的類型電傷（外傷）

電灼傷皮膚金屬化電烙印機械損傷電光眼電擊（內(nèi)傷）

分直接電擊與間接電擊單線電擊兩線電擊跨步電壓電擊由電流形式的電能造成的事故。2.1.2電擊的類型單線電擊電流：I=U/(Rr+Ro)R0RrOCBAOCBAR0Rr兩線電擊電流：I=U/Rr；U可達線電壓零線火線雙相觸電這樣是安全的！2.1.3低壓觸電的兩種形式單相觸電2.1.4電擊的類型跨步電壓電擊對地電壓、接觸電壓和跨步電壓U高壓電弧觸電高壓危險，請勿靠近2.1.5高壓觸電的兩種形式高壓跨步觸電2.1.6電流對人體作用的影響因素電流的大小通常，1mA的工頻電流通過人體時，就會使人有不舒服的感覺，10mA電流人體尚可擺脫，稱為擺脫電流，而在50mA的電流通過人體時，就會有生命危險。當流過人體的電流達到100mA時，就足以使人死亡。電源線上晾衣服線破損火線露出水2.1.7用電不安全因素

2.2接地與接零

安全保護2.2.1保護接地不接地系統(tǒng)故障分析例如：若線路對地電阻無窮大，但對地電容為0.5uF時，由于Ud=3URr/√

9Rr2+(1/ω2C

2)

，假設(shè)相電壓=230V，頻率=50Hz，人體電阻Rr=2000

。如果設(shè)備漏電，其故障對地電壓為Ud=133.4V，流過人體的電流Id=66.7mA。遠遠超過人的心室顫動電流，足以使人致命。

2.2接地與接零2.2.2保護接地IT系統(tǒng)防護有保護接地電阻Rb時，由于Rb與人體電阻Rr并聯(lián)，且Rb<<Rr，可視為：

Ud=3URb/|3Rr+Z|

因為Rr<<Z，故設(shè)備對地電壓大大降低，只要控制Rb足夠小，就可將漏電設(shè)備對地電壓限制在安全范圍之內(nèi)。

2.2接地與接零

2.2.3保護接零TT系統(tǒng)的危險在接地系統(tǒng)中，如果沒有保護接地，當設(shè)備漏電時，人體接觸漏電設(shè)備外殼將承受U=220V的相電壓。如果有保護接地，當設(shè)備漏電時，人體接觸漏電設(shè)備外殼時，受承受的電壓為：Ur

Rb·U/(Ro+Rb)，由于Ro與Rb大小相當，所以Ur將在100V以上，這仍是相當危險的。2.2接地與接零2.2.4保護接零保護接零是將設(shè)備外殼導(dǎo)電部份與系統(tǒng)零線相聯(lián)接，在熔斷器Fu的配合下，當設(shè)備漏電時，該相與零線短路，巨大的短路電流可使熔斷器迅速動作，從而切斷故障部分電源。2.2接地與接零2.2.5重復(fù)接地可降低漏電設(shè)備的接觸電壓。有重復(fù)接地?zé)o重復(fù)接地2.2接地與接零2.2.6重復(fù)接地降低漏電設(shè)備的對地電壓；減少零線斷線時的危險；縮短了短路故障的持續(xù)時間；改善了架空線路的防雷性能。

2.2接地與接零2.2.7接地裝置接地和接零裝置的安全要求：導(dǎo)電的連續(xù)性和連接可靠；足夠的機械強度和防腐性能；足夠的導(dǎo)電能力和熱穩(wěn)定性；地下安裝距離(與建筑物≥1.5m，與獨立避雷針≥3m)；適當?shù)穆裨O(shè)深度(一般≥0.6m，并應(yīng)在凍土層以下)；接地支線不得串聯(lián)；不得將220V兩線制的零線用作設(shè)備外殼的接地線；接地和接零線既要便于檢查，又要防止機械損傷。2.2接地與接零2.3防雷技術(shù)

低壓配電防雷2.3防雷技術(shù)2.3.1雷電事故雷電：是大自然分離和積累的電荷放電現(xiàn)象。當帶有不同電荷的雷云接近，電場強度超過25~30KV/cm時，將發(fā)生放電。放電溫度可達26000℃。雷電類型：直擊雷雷電感應(yīng)雷球（直徑右達20cm~10m）雷電侵入（在電線和管道的傳播速度可達300m/μs，在低壓系統(tǒng)中約占雷害事故的70%）2.3防雷技術(shù)2.3.2防雷裝置閃接器：避雷針、避雷線、避雷網(wǎng)、避雷帶、金屬屋面可作為閃接器。避雷器：有閥型、管形和保護間隙三種類型。下引線：常用園鋼或扁鋼制成，要求路線盡可能短。建筑物和構(gòu)筑物的金屬結(jié)構(gòu)可用作下引線，但須連接可靠。接地裝置：與一般接地裝置相同。要求：用園鋼直徑≥10mm，用扁鋼厚度≥4mm、截面積≥100mm2，用角鋼厚度≥4mm，用鋼管壁厚≥3.5mm。2.3防雷裝置2.3.3避雷針的保護范圍45°

1.5hhh/2Rxhx任意高度hx上的保護半徑Rx為：Rx=(h-hx)K

當hx≥h/2時Rx=(1.5h-2hx)K當hx<h/2時其中K為高度影響系數(shù),h≤30m時，K=1；30<h≤120m時，K=5.5/√h

2.3防雷措施2.3.4直擊雷防護：裝設(shè)避雷針、避雷線、避雷網(wǎng)、避雷帶。一般要求接地電阻不超過10歐姆。照明電源必須采用鉛皮電纜或穿入鐵管，并將鉛皮電纜或鐵管直接埋入地中10米以上（水平距離，埋深0.5

~0.8米）才能引入室內(nèi)。露天裝設(shè)的有爆炸危險的金屬封閉罐或工藝裝置，必須接地，接地點不小于兩處，其間距不大于30米；接閃器、下引線、接地裝置與鄰近的導(dǎo)體之間應(yīng)有足夠的安全距離，以防止反擊。2.3防雷措施2.3.5感應(yīng)雷防護：（針對第一、二類建筑物）為了防止靜電感應(yīng)，應(yīng)將建筑物內(nèi)的金屬設(shè)備、金屬管道、金屬構(gòu)架、鋼屋架、鋼窗、電纜金屬外皮，以及突出屋面的放散管、風(fēng)管等金屬物件與防雷電感應(yīng)的接地裝置相連。屋面結(jié)構(gòu)鋼筋宜綁扎或焊接成閉合回路。為了防止電磁感應(yīng)，平行敷設(shè)的管道、構(gòu)架、電纜相距不到100mm時，須用金屬線跨接；跨接點之間的距離不應(yīng)超過30m；交叉相距不到100mm時，交叉處也應(yīng)用金屬線跨接。2.3防雷措施2.3.6雷電侵入防護：安裝避雷器。采用直接埋地電纜供電，在進戶處將電纜的金屬外皮接地。無條件時可在電纜與架空線換桿處加裝一組閥型避雷器。在管道進戶處以及鄰近的100米內(nèi)，采取1~4處接地措施。

2.3防雷措施2.3.7人身防雷：雷爆時盡量少在戶外逗留，最好穿不透水的塑料雨衣，可在汽車、船只或有防雷保護的建筑物內(nèi)躲避；離開墻壁或樹木8米以上、離開小山、或隆起的小道；盡量離開海濱、湖濱、河邊、池旁、鐵絲網(wǎng)、旗桿、煙囪、寶塔、金屬曬衣繩、以及無防雷保護的小建筑物；在戶內(nèi)盡量離開電源線、電話線、電視機天線、以及與其相連的設(shè)備1.5米以上；關(guān)閉門窗，以防雷球進入。3.弱電基礎(chǔ)常識(電子電路)3.1電源部分3.1.1電子電路供