作者：韩雪涛
出版社：人民邮电出版社
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电工一本通试读：
前言
随着社会整体电气化水平的提升、城镇建设步伐的加快，电工领域的就业空间越来越大。从生活用电到工业用电，从电工操作到电气规划设计，社会为从业者提供了广阔的就业岗位。越来越多的人希望从事电工领域的相关工作，大量农村劳动力也逐渐转向电气技能型的工作岗位。然而，人力资源市场充足的人员储备并没有及时解决强烈的市场需求的问题。如何让初学者能够在短时间内掌握电工从业的知识和技能成为目前电工培训过程中面临的最大问题。
与其他就业岗位不同，电工领域的很多工作都存在一定程度的危险，需要从业人员不仅具备专业的理论知识，同时还要经过专业的技能培训，掌握技能操作的要点，知晓作业过程中的风险，并兼具处理解决突发事故的能力。因此，对于电工技能类培训图书而言不单单是讲授专业知识，更要注重技能的培养和能力的锻炼。
本书是一本适合电工入门与提高的图书，其内容由浅入深，语言通俗易懂，电工初学者可以通过对本书的学习建立系统的电工知识架构。为使读者能够在短时间内掌握电工的技能，本书在知识技能的讲授中充分发挥图解的特色，根据读者的需求，进行知识架构的全新整合，依托实训项目，通过以“图”代“解”，以“解”说“图”的形式向读者传授电工的知识技能。力求将电工的知识及应用以最直观的方式呈现给读者。
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本书由韩雪涛任主编，吴瑛、韩广兴任副主编，参加本书内容整理工作的还有张丽梅、宋明芳、朱勇、吴玮、吴惠英、张湘萍、高瑞征、韩雪冬、周文静、吴鹏飞、唐秀鸯、王新霞、马梦霞、张义伟。编者
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邮编 300384编委会
主编 韩雪涛
副主编 吴瑛 韩广兴
编委 张丽梅 宋明芳 朱勇 吴玮
吴惠英 张湘萍 高瑞征 韩雪冬
周文静 吴鹏飞 唐秀鸯 王新霞
马梦霞 张义伟第1章 电工基础1.1 直流电路和交流电路1.1.1 直流电路
直流电路是指电流流向不变的电路，是由直流电源、控制器件及负载（电阻、灯泡、电动机等）构成的闭合导电回路。
图1-1为简单的直流电路。
精彩演示图1-1 简单的直流电路
重要提示
图1-1所示电路是将一个控制器件（开关）、一个电池和一个灯泡（负载）通过导线首尾相连构成的简单直流电路。当开关闭合时，直流电流可以流通，灯泡点亮，此时灯泡处的电压与电池电压值相等；当开关断开时，电流被切断，灯泡熄灭。
在直流电路中，电流和电压是两个非常重要的基本参数，如图1-2所示。
精彩演示图1-2 直流电路中的基本参数
重要提示
电流是指在一个导体的两端加上电压，导体中的电子在电场作用下做定向运动形成的电子流。
电压就是带正电体与带负电体之间的电势差。1.1.2 交流电路
交流电路是指电压和电流的大小和方向随时间做周期性变化的电路，是由交流电源、控制器件和负载（电阻、灯泡、电动机等）构成的。常见的交流电路主要有单相交流电路和三相交流电路两种，如图1-3所示。
精彩演示图1-3 常见的交流电路
1 单相交流电路
单相交流电路一般是指交流220V/50Hz的供电电路。这是我国公共用电的统一标准，交流220V电压是指火线（相线）对零线的电压，一般的家庭用电都是单相交流电路。
单相交流电路主要由单相供电电源、控制器件和负载构成。图1-4为典型家庭照明供电电路，属于典型的单相交流电路。
精彩演示图1-4 典型家庭照明供电电路
2 三相交流电路
三相交流电路是指电源由三条相线来传输，三条相线之间的电压大小相等，都为380V，频率相同，都为50Hz，每条相线与零线之间的电压均为220V。
三相交流电路主要由三相供电电源、控制器件和负载构成。图1-5为一种简单的电力拖动控制电路，属于典型的三相交流电路。
精彩演示图1-5 一种简单的电力拖动控制电路1.2 直流供电方式与交流供电方式1.2.1 直流供电方式
在生活和生产中用电池供电的电器都采用直流供电方式，如低压小功率照明、直流电动机等，还有许多电器利用交流—直流变换器，将交流变成直流后再为电器供电。
直流电路的供电方式根据直流电源类型的不同，主要有电池直接供电、交流—直流变换电路供电两种方式。
1 电池直接供电方式
干电池、蓄电池都是家庭最常见的直流电源，由这类电池供电是直流电路的最直接供电方式。一般采用直流电动机的小型电器产品、小灯泡、指示灯及大多电工用仪表类设备（万用表、钳形表等）都采用这种供电方式。
图1-6为典型的电池直接供电电路（直流电动机供电电路）。
精彩演示图1-6 典型的电池直接供电电路
重要提示
+12V蓄电池经电源开关为直流电动机供电；当闭合电源开关时，由蓄电池正极输出电流，经电源开关、直流电动机到蓄电池负极构成回路。直流电动机线圈中有电流流过，启动运转。
2 交流—直流变换电路供电方式
在家用电子产品中，一般都连接220V交流电源，而电路中的单元电路及功能部件多需要直流方式供电。因此，若想使家用电子产品各电路及功能部件正常工作，首先就需要通过交流—直流变换电路将输入的220V交流电压变换成直流电压，如图1-7所示。
图1-8为采用交流—直流变换电路供电的电路。
精彩演示图1-7 交流—直流交换电路供电方式
重要提示
交流220V电压经变压器降压后输出交流低压，再经整流二极管整流、滤波电容器滤波后变为直流低压，为负载提供稳定的直流电压。
精彩演示图1-8 采用交流—直流变换电路供电的电路1.2.2 单相交流供电方式
单相交流电路主要有单相两线式、单相三线式两种供电方式。
单相两线式是指仅由一根相线（L）和一根零线（N）构成，通过这两根线获取220V单相电压，为用电设备供电。
一般的家庭照明支路和两孔插座多采用单相两线式供电方式，如图1-9所示。
精彩演示图1-9 单相两线式供电方式
图1-10为单相三线式供电方式。
精彩演示图1-10 单相三线式供电方式
重要提示
单相三线式交流电路是指由一根火线（相线）、一根零线和一根地线组成的交流电路。用户的火线和零线来自高压变压器，地线则是住宅的接地线。由于不同的接地点存在一定的电位差，因而零线与地线之间可能有一定的电压。1.2.3 三相交流供电方式
三相交流电路主要有三相三线式、三相四线式和三相五线式3种供电方式。
图1-11为三相三线式供电方式。
精彩演示图1-11 三相三线式供电方式
图1-12为典型的三相四线式供电方式。
重要提示
在三相四式供电方式中，在三相负载不平衡和低压电网的零线过长且阻抗过大时，零线将有零序电流通过，过长的低压电网，由于环境恶化、导线老化、受潮等因素，导线的漏电电流通过零线形成闭合回路，致使零线也带一定的电位，这对安全运行十分不利。在零线断线的特殊情况下，单相设备和所有保护接零的设备会产生危险电压，这是不允许的。
精彩演示图1-12 三相四线式供电方式
图1-13为三相五线式供电方式。
精彩演示图1-13 三相五线式供电方式
重要提示
采用三相五线式供电方式时，用电设备上所连接的工作零线N和保护零线PE是分别敷设的。工作零线上的电压不能传递到用电设备的外壳上，能消除设备产生危险电压的隐患。第2章 电工操作安全与急救2.1 电工触电危害与产生原因2.1.1 触电的危害
触电是电工作业中最常发生的，也是危害最大的一类事故。触电所造成的危害主要体现在，当人体接触或接近带电体造成触电事故时，电流流经人体可对接触部位和人体内部器官等造成不同程度的伤害，甚至威胁到生命，造成严重的伤亡事故。
触电电流是造成人体伤害的主要原因。触电电流的大小不同，触电引起的伤害也会不同。触电电流按照伤害大小可分为感觉电流、摆脱电流、伤害电流和致死电流，如图2-1所示。
精彩演示图2-1 触电电流的大小
根据触电电流危害程度的不同，触电的危害主要表现为“电伤”和“电击”两大类。
其中，“电伤”主要是指电流通过人体某一部分或电弧效应而造成的人体表面伤害，主要表现为烧伤或灼伤，如图2-2所示。
在一般情况下，虽然“电伤”不会直接造成十分严重的伤害，但可能会因电伤造成精神紧张等情况，从而导致摔倒、坠落等二次事故，间接造成严重危害，需要注意防范，如图2-3所示。“电击”是指电流通过人体内部造成内部器官，如心脏、肺部和中枢神经等的损伤。电流通过心脏时，危害性最大。相比较来说，“电击”比“电伤”造成的危害更大，如图2-4所示。
精彩演示图2-2 电伤对人体的危害
精彩演示图2-3 电伤引起的二次伤害
精彩演示图2-4 电击对人体的伤害
重要提示
值得一提的是，不同的触电电流频率对触电者造成的损害也会有差异。实验证明，触电电流的频率越低，对人身的伤害越大，频率为40～60Hz的交流电对人体更为危险，随着频率的增高，触电危险的程度会随之下降。
除此之外，触电者自身的状况也在一定程度上会影响触电造成的伤害。身体健康状况、精神状态及表面皮肤的干燥程度、触电的接触面积和穿着服饰的导电性都会对触电伤害造成影响。2.1.2 触电事故的分类
人体组织中有60%以上是由含有导电物质的水分组成的。人体是导体，当人体接触设备的带电部分并形成电流通路时，就会有电流流过人体造成触电，如图2-5所示。
精彩演示图2-5 人体触电的原因
触电事故是电工作业中威胁人身安全的严重事故。触电事故产生的原因多种多样，大多是因作业疏忽或违规操作，使身体直接或间接接触带电部位造成的。在电工操作过程中容易发生的触点危险有3类：一是单相触电，二是两相触电，三是跨步触电。
1 单相触电
单相触电是指在地面上或其他接地体上，人体的某一部分触及带电设备或线路中的某相带电体时，一相电流通过人体经大地回到中性点引起的触电。常见的单相触电多为电工操作人员在工作中因操作失误、工作不规范、安全防护不到位或非电工专业人员用电安全意识不到位等原因引起的。（1）作业疏忽或违规操作易引发单相触电事故
电工人员连接线路时，因为操作不慎，手碰到线头引起单相触电事故；或是因为未在线路开关处悬挂警示标志和留守监护人员，致使不知情人员闭合开关，导致正在操作的人员发生单相触电，如图2-6所示。（2）设备安全措施不完善易引发单相触电事故
电工人员进行作业时，若工具绝缘失效、绝缘防护措施不到位、未正确佩戴绝缘防护工具等，极易与带电设备或线路碰触，进而造成触电事故，如图2-7所示。（3）安全防护不到位易引发触电事故
电工操作人员在进行线路调试或维修过程中，未佩戴绝缘手套、绝缘鞋等防护措施，碰触到裸露的电线（正常工作中的配电线路，有电流流过），造成单相触电事故，如图2-8所示。
精彩演示图2-6 人体触电的原因
精彩演示图2-7 设备安全措施不完善引发触电事故
精彩演示图2-8 安全防护不到位易引发触电事故（4）安全意识薄弱易引发触电事故
电工作业的危险性要求所有电工人员必须具备强烈的安全意识，安全意识薄弱易引发触电事故，如图2-9所示。
精彩演示图2-9 安全意识薄弱易引发触电事故
2 两相触电
两相触电是指人体两处同时触及两相带电体（三根相线中的两根）所引起的触电事故。这时人体承受的是交流380V电压，危险程度远大于单相触电，轻则导致烧伤或致残，严重会引起死亡。图2-10为两相触电示意图。
精彩演示图2-10 两相触电示意图
3 跨步触电
高压输电线掉落到地面上时，由于电压很高，因此电线断头会使一定范围（半径为8～10m）的地面带电。以电线断头处为中心，离电线断头越远，电位越低。如果此时有人走入这个区域，则会造成跨步电压触电，步幅越大，造成的危害也就越大。
图2-11为跨步触电示意图。
精彩演示图2-11 跨步触电示意图2.2 电工触电的防护措施与应急处理2.2.1 防止触电的基本措施
由于触电的危害性较大，造成的后果非常严重，为了防止触电的发生，必须采用可靠的安全技术措施。目前，常用的防止触电的基本安全措施主要有绝缘、屏护、间距、安全电压、漏电保护、保护接地与保护接零等几种。
1 绝缘
绝缘通常是指通过绝缘材料使带电体与带电体之间、带电体与其他物体之间进行电气隔离，使设备能够长期安全、正常工作，同时防止人体触碰带电部分，避免发生触电事故。
良好的绝缘是设备和线路正常运行的必要条件，也是防止直接触电事故的重要措施，如图2-12所示。
精彩演示图2-12 电工操作中的绝缘措施
重要提示
目前，常用的绝缘材料有玻璃、云母、木材、塑料、胶木、布、纸、漆等，每种材料的绝缘性能和耐压数值都有所不同，应视情况合理选择。绝缘手套、绝缘鞋及各种维修工具的绝缘手柄都是为了起到绝缘防护的作用。
绝缘材料在腐蚀性气体、蒸气、潮气、粉尘、机械损伤的作用下，绝缘性能会下降，应严格按照电工操作规程进行操作，使用专业的检测仪对绝缘手套和绝缘鞋定期进行绝缘和耐高压测试，如图2-13所示。
精彩演示图2-13 绝缘测试
重要提示
对绝缘工具的绝缘性能、绝缘等级进行定期检查，周期通常为一年左右。防护工具应当进行定期耐压检测，周期通常为半年左右。
2 屏护
屏护通常是指使用防护装置将带电体所涉及的场所或区域范围进行防护隔离，如图2-14所示，防止电工操作人员和非电工人员因靠近带电体而引发直接触电事故。
精彩演示图2-14 屏护措施
重要提示
常见的屏护防护措施有围栏屏护、护盖屏护、箱体屏护等。屏护装置必须具备足够的机械强度和较好的耐火性能。若材质为金属材料，则必须采取接地（或接零）处理，防止屏护装置意外带电造成触电事故。屏护应按电压等级的不同而设置，变配电设备必须安装完善的屏护装置。通常，室内围栏屏护高度不应低于1.2m，室外围栏屏护高度不应低于1.5m，栏条间距不应大于0.2m。
3 间距
间距一般是指进行作业时，操作人员与设备之间、带电体与地面之间、设备与设备之间应保持的安全距离，如图2-15所示。正确的间距可以防止人体触电、防止电气短路事故、防止火灾等事故的发生。
精彩演示图2-15 间距措施
资料扩展
带电体电压不同，类型不同，安装方式不同等，要求操作人员作业时所需保持的间距也不一样。安全间距一般取决于电压、设备类型、安装方式等相关的因素。表2-1为间距类型及说明。表2-1 间距类型及说明
4 安全电压
安全电压是指为了防止触电事故而规定的一系列不会危及人体的安全电压值，即把可能加在人身上的电压限制在某一范围之内，在该范围内电压下通过人体的电流不超过允许的范围，不会造成人身触电，如图2-16所示。
精彩演示
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