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目录第一章三相交流电及安全用电1.1三相电源1.2安全用电第二章电工基本操作工艺2.1常用电工工具2.2常用导线的连接第三章室内电气安装与内线工作3.1室内配电板的安装3.2内线安装的基本知识3.3照明灯具及安装第四章继电——接触器控制4.1常用控制电器4.2基本继电——接触器控制电路4.3电机正反转控制柜安装训练第一章三相交流电及安全用电在生产实践，三相电路应用很广，例如，在发电、输电和动力用电方面，一般都采用三相电路，应用最广的三相异步电动机就是由三相电源供电的。三相电源由三相交流发电机提供。三相电路是由三个频率相同、幅值相等、相位差为120的正弦交流电动势为电源构成的供电电路。若用电仅取三相电路中的一相，就称为单相电路。本章着重介绍三相交流电的产生、三相交流电路的基本知识以及安全用电的基本知识。1.1三相电源1.1.1三相对称电动势的产生三相交流发电机的原理示意图如图所示。在它的定子上均匀分布着三个相绕组AX、BY、CZ，其中设A、B、C三端为绕组的首端，X、Y、Z三端为绕组的末端。这三个绕组具有相同的匝数及绕向，并在定子上按空间相互间隔120放置。每个绕组的形式如图所示。图1.1三相发电机原理图发电机的转子上装有励磁绕组，通直流电来建立磁场，转子在制造中使之产生的磁场按正统规律分布。当转子由原动机拖动并做匀速旋转时，转子磁场也随着做匀速旋转并切割定子导体，在各个绕组里产生感应电动势，这些电动势按正统规律作周期性变化，它们的正方向规定为从末端指向首端，如图所示。在三个绕组中产生的振幅相同、频率相同、相互间相位差均为120的感应电动势称为对称三相电动势。每个绕组叫做电源的一个，AX、BY、CZ分别被称为A相、B相、C相。三个电动势达到最大值或零值的先后次序称为相序。如图所示，当转子顺时针旋转时，各相电动势达到最大值的次序是先A相，其次B相，最后C相，按A－B－C－A相序的称为顺序。若转子逆时针旋转，相序变为A－C－B－A，称为逆序。通常无特别说明，三相电动势的相序默认为顺序。设三相电动势的相序为顺序，取A相参考正统量，其初相为零，则三相电动势电压的三角函数式表示为：tsinU2tsinUumA)120tsin(UumB)120tsin(U)240tsin(UummC如果用正统波形图和相量图来表示，则如图1.2所示。图1.2三相电动势的波形图和相量图。1.1.2三相电源的联接三相电源有两种对称联接方法，即星形（Y）接法和三角形（△）接法。两种接法如图1.3所示。图1.3三相电源的Y形和△形联接从电源的三个首端A、B、C引出到负载的导线，称为相线或端线，俗称火线。由公共端点N点引出的导线，称为中线或零线。因公共点N在电厂是接地，又俗称地线。配电线上用黄、绿、红三种颜色分别表示A、B、C三相相线，用黑色表示中线。电源向负载供电，若只引出A、B、C三根相线的电路称为三相三线制电路。若引出A、B、C、N四根线的电路称三相四线制电路。下面介绍两个名词：（1）相电压――火线与中线之间的电压称为电源的相电压，其正方向规定为火线指向中线。如图1.3中的。一般用表示。（2）线电压――火线与火线之间的电压称为电源的线电压。在我国，低压供电系统为三相四线制，规定相电压为220V，线电压为380V，电源频率为50Hz。三相四线制供电的优点在于既可提供线电压为380V的对称三相交流电压，又可提供380V和220V的单相交流电压。若需380V的单相交流电压，只需接两根火线即可；若需220V的单相交流电压，只需接一根火线和一根中线就可以了。通常，工厂车间的动力用电为380V三相交流电，普通照明、家用电器、电子仪器等一般采用220V的单相交流电。由于三相交流发电机具有结构简单、维护方便、运行稳定、经济等优点，得到广泛应用。世界各国的电力系统基本采用三相对称交流电源进行供电。但各国的电力系统电源的频率、相电压、线电压采用的标准不同，如：有相电压为110、127、115、120V，线电压为200、230、240V等，频率为50、60Hz。在使用电器时应特别注意电器对电压与频率额定值的要求，避免损坏电器。1.1.3供电系统简介本节所述供电系统是指电力变压器低压供电的小系统，即电力供电系统的末端（用户端）。系统的起始为电力变压器的副边，作为供电电源。系统具体到一个用电单位、一个车间、一栋大楼、甚至几台用电设备。系统的设立是基于用电安全。一、TT方式供电系统第一个字母T是表示电源中性点接地，第二个字母T表示用电设备外露的金属部分与大地直接连接，与电源系统接地无关，即设备的金属外壳接地的保护系统，称为保护接地系统。要求接地线接地电阻小于4。如图1.4所示。图中L表示相线，N表示中线。TT方式供电系统的特点：（1）电气设备采用接地保护，这可以大大减少触电危险性，当相线触碰设备外壳时，人体与接地体为并联关系，由于人体电阻大于接地电阻，则流过人体的电流很小，不至于造成对人体的伤害。（2）如果相线碰壳，而自动断路器不一定跳闸或熔断器不一定熔断（因为相线碰壳电流约为220V/8＝27.5A，对较大的熔断器不至于达到熔断值）。这时由于相线通过接地线、大地、中线接地形成回路，使设备外壳对地电压高于安全电压（约110V），因此需要在电路中安装漏电保护器作为保护。TT供电系统适合用于接地点相对分散的地方。当用电设备比较集中时，可以共用同一接地保护装置，设置共用接地保护母线，电气设备外壳均用保护线PE接于共同保护母线上，以节约接地装置所耗费的钢材。图1.4TT供电系统二、TN－C方式供电系统TN供电系统是指电源中性点接地，设备金属外壳与中性点相接的保护系统，称为接零保护系统。TN－C供电系统是指中性线兼做接零保护线的系统，该中性线又称为保护性中性线，用PEN表示，如图1.5所示。图1.5TN－C供电系统TN－C供电系统的特点：（1）一旦设备出现相线碰壳（漏电）事故，接零保护系统使得相线与中性线形成回路，实际就是单相短路故障，电路中断路器会立即动作而跳闸或电路中熔断器熔断，使故障设备断电，从而起到保护作用。（2）通常中性线上有不平衡电流，所以对地有电压，保护线所连接的电器设备金属外壳有一定的电位。如果供电中线断线，则保护接零的漏电设备外壳将带电。如果电源的相线碰地，则设备外壳电位升高。（3）因为平时中性线上有电流，对地有电压，又中性线必须做重复接地，则存在一定的漏电电流，因而TN－C系统的干线上无法安装漏电断路器（因有漏电而无法合闸）。三、TN－S方式供电系统电源中性点接地，中性线N和专用保护零线PE严格分开的供电系统，称为TN－S供电系统，俗称为三相五线制系统，如图1.6所示。图1.6TN－S供电系统TN－S供电系统的特点：（1）接零保护可以把故障电流上升为短路电流，使断路器自动跳闸切断电源，安全性能好。（2）中性线N无重复接地，PE线有重复接地，则供电干线上可以安装漏电断路器，供电可靠性好。（3）系统正常运行时，专用保护线上无电流，则设备外壳无电压。四、TN－C－S方式供电系统供电电源为三相四线制供电，而到用户端需要采用专用保护线时，可在用户的总配电箱中分出PE线。如图1.7所示。图1.7TN－C－S供电系统TN－C－S系统的特点：（1）中性线N与保护线PE相连通，在分节点D之前为YN－C系统，则在D点之前所接设备的接零保护，可能因负载不平衡中线有电流而存在对地电压。D点之后为TN－S系统，PE线上无电流。（2）要求PE线与N线在D点分开后，不得再合并。五、IT方式供电系统IT方式供电系统的I表示电源侧没有工作接地，T表示负载侧电气设备有接地保护。IT方式供电系统在供电距离不是很长时，具有供电可靠性高，安全性好的特点。一般用于不允许停电的场所，或要求严格地连接供电的地方，例如，医院手术室、电力炼钢、矿井等。该系统中无中性线，任何带电部分严禁接地，对带电部分的绝缘要求较高，要求装设绝缘监视及接地故障报警或显示装置。图1.8为IT方式供电系统示意图。图1.8IT供电系统六、供电方式的选择在选择系统的接地形式时，应根据系统安全保护所具备的条件，结合工作的实际情况，确定其中一种。在同一低压电力供电系统中，不宜同时采用两种系统的接地形式，否则，可能出现保护线间存在电压而造成触电事故。1.2安全用电为了防止用电事故的发生，必须十分重视安全用电。安全用电包括人身安全和设备安全。当发生用电事故时，不仅会损坏用电设备，而且还可能引起人身伤亡、火灾或爆炸等严重事故。因此，讨论安全用电问题是十分必要的。1.2.1电流对人体的危害电流对人体的危害，概括起来有电击和电伤两种。电伤是电对人体外部造成的局部伤害，包括电弧烧伤、熔化的金属渗入皮肤等伤害。电伤事故的危险虽不及电击严重，但也不可忽视。电击的伤害程度与通过人体电流的大小、电流通过人体的持续时间、电流通过人体的途径、电流的频率及人体的健康状况等因素有关。研究表明，常用的50￣60Hz的工频交流电对人体的伤害最为严重，频率偏离工频越远，交流电对人体的伤害相对较轻，但对人体依然是十分危险的。人体触电，当接触电压一定时，流经人体的电流大小由人体的电阻值决定。人体电阻主要包括人体内部电阻和皮肤电阻，人体内部电阻基本是固定不变的，约为500左右。皮肤电阻一般是指手和脚的表面电阻，它与皮肤的厚薄、干湿程度、有无损伤或是否带有导电性粉尘等因素有关，不同类型的人，皮肤电阻差异很大。一般认为人体电阻可按1000￣2000考虑。人体的电阻越小，流过人体的电流越大，也就越危险。通过人体的工频电流超过50mA时，心脏就会停止跳动，发生昏迷并出现致命的电灼伤。若不及时脱离电源并及时抢救，则人很快就会死亡。按照对人有致命危险的工频电流0.05A和人体最小电阻800￣1000来计算，可知对人有致命危险的电压为根据环境条件的不同，我国规定的安全电压为：在没有高度危险的建筑物内为65V，在有高度危险的建筑物内为36V，在特别危险的建筑物内为12V。一般认为安全电压为36V。1.2.2人体触电方式一、单相触电当人体直接接触带电设备的其中一相时，电流通过人体，这种触电现象称为单相触电。图1.10（a）所示为中性点接地时的单相触电。当人体碰触裸露的相线时，一相电流通过人体，经大地回到中性点。由于人体电阻比中性点直接接地的电阻大很多，所以相电压几乎全部加在人体上，十分危险。图是中性点不直接接地（通过保护间隙接地）的单相触电。电气设备对地具有相当大的绝缘电阻，当在低压系统中发生单相触电时，电流通过人体流入大地，此时通过人体的电流就很小，一般不致造成对人体的伤害。但当绝缘降低或被破坏时，单相触电对人体危害仍然存在。特别是在高压中性点不接地的系统中，由于系统对地电容电流较大，通过相线与地的电容形成电流，也有危险。如图1.10（b）所示。所以在工作时必须避免触及相线。图1.10单相触电（a）中性点接地的单相触电（b）中性点不接地的单相触电二、两相触电人体同时接触不同相的两相带电导体，而发生触电，电流从一相导体通过人体流入另一相导体，构成一个闭合回路，这种触电方式称为两相触电。如图1.11所示。发生两相触电时，作用于人体上的电压等于线电压，因为没有任何绝缘保护，所以这种触电是最危险的。设线电压为380V，两相触电后人体电阻为1400，则人体内部流过的电流I＝380V/1400＝270mA，这样大的电流只要经过极短的时间就会致人死亡，因此两相触电的危险比单相触电要严重得多。三、静电接触（1）因摩擦而产生的静电，当积累电荷电压高时，可引起放电、打火，这类静电虽对人体伤害较小，但在易燃易爆场所，易引起火灾或爆炸。应采取措施防止静电的积累。通常采用接地将静电导引到大地。（2）高压大容量电容器充电后可存储电荷，当人体触电时放电，由于电压高、电流大对人造成伤害。在检修这类电器时，应先放电。四、跨步电压跨步电压是指当输变电导线带电断落在地下时，在断落点周边由近及远形成由强到弱的电场。当人走进这一区域时，将因跨步于不同电位点而形成跨步电压使人触电，如图1.12所示。此时应单足