电工证培训教材

电工企业内部取证

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习

资

料

热电三分公司培训科编制

2012年9月

第一章电工基础

第一节.直流电路

一、直流电路的基本概念

（一）电路

电路是电流的通路，它是为了某种需要由某些电气设备或元件按一定方式组

合起来的。它的作用是实现电能的传输和转换，其中包括电源、负载和中间环

节三个组成部分。

1、电源

它在电路中的作用是将其它形式的能量转换为电能。例如发电机和干电池都

是电源，它们分别将机械能和化学能转换成电能。

2、负载

它在电路中的作用是将电能转换成其它形式的能量，例如灯泡和电动机等。

灯泡将电能转换成光能和热能，电动机将电能转换为机械能。

3、导线（中间环节）

导线是用来连接电源和负载，起着传输和分配电能的作用。

（二）电流

电流是指电荷在电场力的作用下定向移动的现象。习惯上，规定正电荷移动

的方向为电流的正方向。电流的大小用单位时间内在导线横截面上通过的电荷

量的多少来衡量，称为电流强度，简称电流，用字母/表示，电流的单位是安，

用字母A表示。

（三）电压与电位

1、电压

在电场力的作用下使电荷移动，电场力就会对电荷做功，电压就是用来衡

量电场力移动电荷做功的能力，如在电场力的作用

下将单位正电荷从电场的某一点（a点）移到电场的——r-%%

另一点（b点），电场力所做的功4汕，就称为该两点_\\

之间的电压，电压的单位是伏，用字母V表示。J"1匕"/”

电压的正方向，习惯规定电场力移动正电荷的方Y

----lo匕

向，即高电位到低电位的方向，也就是顺电压的方

图1.2电压与电位

向电位在降低，所以电压又叫电压降。

2、电位

在电场力的作用下将单位正电荷从电场的某点（a点）移到参考点（0点）

所做的功，称为该点的电位，由此可见电位实际上也是电压，是电路中某点与

参考点之间的电压。

某点的电位比参考点的电位高的，该点电位为正，比参考点电位低的，该点

电位为负。

电位的单位与电压的单位相同，也用V表示。

3、电压与电位的关系

在电路中，任意两点之间的电位差称为这两点之间的电压，如图1.2所示

（四）电动势

为了维持电路中的电流，就必须维持电路两端的电压。电路中的电源就是起

维持电路两端电压的作用，因为在电源内部这种推动电荷移动的作用力称为电

源力，电动势就是用来衡量这种电源力做功的能力。在电源力的作用下，将单

位正电荷从电源负极移到正极所做的功，称为电源电动势，用字母E表示，电

动势的单位与电压相同，也用V表示。

电动势的正向是从负极指向正极，也就是从电源的低电位指向高电位。顺着

电势的方向是电位升高的方向，所以电动势又称为电压升。

（五）电阻

当电流流过导体时，导体对电流有阻碍作用，这种阻碍作用就是电阻，用字

母R或r表示。

电阻的单位为欧，用字母。表示。

金属导体的电阻大小由实验可知，导体电阻值的大小与导体长度/成正比，

与导体截面s成反比，还与导体的材料有关，用数学公式

表示为,

R=p^g）鼻41

式中/---导体长度（m）S-----导体截面（相加D图1.3电阻电路

P——电阻率，它表示长1m,截面为1”?病导体的

电阻值（。加病/“）。另外，导体的电阻值还与温度有关。

(六)电功与电功率

电流可以使电灯发光、电熨斗发热、电动机带动机器旋转，实现了电能和

光、热、机械能之间的转换，这说明电流做了功。电流所做的功称为弓功，用

字母A表示。如图1.3所示

电功常用的单位是千瓦•时，用字母kW・h表示。

单位时间内电流所做的功称为电功率，用字母P表示，即

P=UI

电功率常用的单位是瓦，用字母W表示。

电功表示在时间£内电场力移动电荷所做的功，而电功率表示在1s时间内

电场力移动电荷所做的功，前者反映做功的多少，后者反映做功的速度。

二、电流的热效应

我们所使用的电炉、电烙铁、电熨斗等用电器都是根据电流的热效应来制

成的。但电流的热效应也有不利的一面，如发电厂的发电机、电动机、变压器

等设备的绕组都是用导线绕制的，导线有电阻，当电流流过绕组时，就会发热。

这样，不但消耗了能量(因为热量是由电能转换的)，而且会使上述设备的温度

升高，加速了绝缘材料〔绕组的导线外面都包有绝缘)的老化变质，影响设备

的使用寿命。所以制造厂都规定了电气设备的额定值(如额定功率、额定电流

等)，使用时务必注意。

三、电阻的连接

(一)电阻的串联

电阻的串联，就是把电路中的几个电阻一个连着一个成串地连接起来。如图

L4所示就是两个电阻与和此串联的电路。在这个电路的两端加上电压U,流过

电路的电流为

电阻串联电路有下列特点：

(1)流过每个电阻的电流都相等。如图1.4

(a)中，流过叫和&的电流是同一个电流，即

都是

(2)电路两端的总电压等于各个电阻上电(a)(b)

压之和。在图1.4(a)中，总电压为U,电阻与上图1.4两电阻串联电路图

(a)两电阻串联;(b)等值电阻

的电压为q,电阻岛上的电压为力，

(3)电路的等值电阻(总电阻)等于各串联电阻之和，

(4)串联电路中，每个电阻上的电压与电阻成正比，

流过每个电阻的电流相等，电阻值大的，两端电压一定高；反之，则巨压低。

(5)串联电路中，电阻大的消耗的功率大，电阻小的消耗的功率小。

(二)电阻的并联

电阻的并联，就是将几个电阻的一端联在一起，另一端也联在一起。如图1.5

所示就是两个电阻与与用并联的电路。在这个电路两端加上电压U,电路中总

电流为IO

电阻并联电路，有下列特点：

(1)各并联电阻两端电压相等。如图1.5(a)中两个并联电阻与与&上的电

压都等于外加电压U。

(2)并联电路的总电流等于流过各个并联电阻的

电流之和。如图1.5(a)所示，电流关系如下

(3)并联电路等值电阻的倒数等于各并联电阻的

倒数之和，(a)(b)

图1.5两电阻并联的电路图

(4)并联电路中，流过每个电阻的电流与各自的⑶两电阻并联：(b)等值电

电阻成反比，

加在每个电阻两端的电压相等，电阻值大的，流过电阻的电流一定小；反

之，则电流大。

(5)并联电路消耗的总功率，等于各并联电阻消耗的功率之和，并联电路

中，电阻大的消耗功率小，电阻小的消耗功率大。

(三)电阻的混联

有串联又有并联所构成的电路称作电阻混联电路。这时，可以根据串联和并

联电路的计算方法，逐步把电路简化，便可求出这个电路的等值电路。

第二节磁和电路

一、电流与磁场

(一)电流周围的磁场

磁场可以用磁力线来表示，磁力线的方向是从N极出发回到S极，在磁极内

部由S极到N极，形成闭合回路，磁力线的密和疏表示磁场的强和弱。

也可以用磁通或磁通密度来表示磁场。通过某一截面的磁力线总根数叫做磁

通，用字母。表示。通过单位面积的磁力线根数叫做磁通密度，简称磁密或磁感

应强度，用字母8表示。

通过有电流的导线周围和条形磁铁的周围都有磁场。导线周围的磁场是由导

线中通过的电流产生的，即电流可以产生磁场。

（二）磁场对载流导体的作用

把自由悬挂的一根直导线外放在蹄形磁铁的磁场中，并使导线与磁力线方

向垂直。未通电时，导线加静止不动；当接通电源，电流方向是由4到〃时，就

会看到导线向里面移动，这说明导线受到一个向里面的力。这个力是磁铁的磁

场对通电导线的作用力，称它为电磁力。

如果改变导线中的电流方向，就会看到导线向外面移动。如果不改变导线

中的电流方向，而改变磁场方向（将磁铁的N,S极位置倒换），也会看到导线

运动方向也随之改变。由此可知，电磁力的方向与电流的方向和磁场的方向有

关，这个关系可用左手定则确定：将左手伸直展平，使拇指和其余四指垂直，

手心对着磁力线方向，四指指向是电流方向，这时拇指所指的方向就是电磁力

的方向。

二、电磁感应

（一）直导线中的感应电动势

感应电动势的方向与磁场的方向、导线切割磁力线的方向有关，这个关系

可由右手定则确定：右手伸直展平，拇指和其余四指垂直，手心对着磁力线方

向，拇指指向导线运动的方向，四指的指向就是感应电动势的方向。

通过实验还证明，直导线中的感应电动势的大小与磁感应强度8、导线长度

/以及导线运动速度-有关。发电机就是根据这个原理制成的。

（二）线圈中的感应电动势

线圈中感应电动势的大小与穿过线圈磁通的变化量及线圈匝数成正比。

当磁通增加时，拇指指向与磁铁方向相反（拇指向上指），四指的回绕方向就是

感应电动势的方向。当磁通减少时，拇指指向与磁铁方向相同（拇指向下指），

四指的回绕方向就是感应电动势的方向。结论是线圈中感应电动势的方向总是

企图使它所产生的电流反抗原来磁通的变化（磁铁的插入或拔出）。

（三）自感电动势

当变化的电流流过线圈时，便产生变化的磁通，变化的磁通穿过线圈，在线

圈中便产生感应电动势，这种现象称作自感应，由此而产生的感应电动势称作

自感电动势。自感现象是电磁感应现象的一种，所以自感电动势的计算和感应

电动势的计算相同，

自感电动势是由于线圈本身的电流变化引起的，所以应找出自感电动势与电

流变化之间的关系。自感电动势的大小与通过线圈电流的变化率成正比，其比

例系数叫自感系数，简称电感，用字母L表示。电感L的单位为亨，用字母H表

示，

第三节单相交流电路

一、单相交流电的基本概念

（一）交流电的特点

在直流电路中，电动势、电压、电流的大小和方向都不随时间变化。目前,

正弦交流电得到了广泛的应用。在正弦交流电路中，电动势、电压、电流的大

小和方向都随时间按正弦规律变化。

正弦交流电是随时间不断变化的，用来表示交流电每一瞬间的数值，称为交

流电的瞬时值。瞬时值都用小写字母表示，如心〃，，分别表示电动势、电压和

电流的瞬时值。瞬时值中最大的数值叫最大值，用字母与、加、（分别表示电动

势的最大值、电压的最大值、电流的最大值。交流电是随时间不断地由正到负、

由大到小反复进行变化，这种变化速度一般用周期或频率来表示。交流电重复

变化一次所需要的时间，成为周期，用字母T表示。周期的单位为秒（s）。交

流电1s变化的周期数称为频率，用字母/表示。所以，频率与周期互为倒数。

（二）交流电的有效值

交流电有效值的定义是：在阻值相同的两个电阻元件中，分别通入直流电

流I和交流电流i,如果在相同的时间内产生的热量相等，则交流电流i的有效

值就等于这个直流电流I的大小，或者说直流电流I就是交流电流i的有效值。

电势和电压的有效值的定义与电流有效值的定义相同。

用字母区分别表示电势、电压、电流的有效值。

平时讲的交流电动势、电压、电流的数值，如无特别说明都是指有效值。

二、纯电阻电路

由白炽灯、电炉、电烙铁、电阻器等接入正弦交流电源，所组成的电路可以

看成是纯电阻电路。

在任一瞬间，电阻R取用的电功率P等于这一瞬间的电压u和电流i的乘

积,即P=U•I

有功功率的公式与直流电路的功率公式相同，但上式中的U和I都是交流

电的有效值。功率的单位也是瓦（W）或千瓦（kW）。

有功功率的大小表示电能转换成其它能量速率大小，如白炽灯有电流流过,

就将电能转换成光能和热能。电路中接入电阻元件，就一定有这样的功率。

三、纯电感电路

变压器、电动机都有绕组，一般情况下绕组不但有电阻R而且还有电感L,

如果电阻R很小，可以忽略不计时，称这种绕组为纯电感线圈。没有铁心的绕

组叫空心线圈，这种空心线圈可以认为是纯电感线圈。如果把这样的纯电感线

圈接入正弦交流电源，组成的电路为纯电感电路。

功率：

在纯电阻交流电路中，瞬时功率等于电压瞬时值和电流瞬时值的乘积，同

理在纯电感交流电路中亦有PL=uLiL,瞬时功率人在一个周期内的平均值为零，

即纯电感电路的平均功率或有功功率为零。这说明在纯电感电路中不消耗电能。

一般用瞬时功率的最大值来反应纯电感电路中能量交换的规律，把它称为

无功功率，用字母4表示，

必须注意，无功功率不是无用的功率，是能量进行交换的那部分功率，而不

是能量转换的那部分功率。

四、纯电容电路

（一）电容器

被绝缘体隔开的两个导体的组合，称为电容器。组成电容器的导体称作极板,

绝缘体称作绝缘介质。电容器最基本的特点是能够储电荷。实验证明：对于结

构一定的电容器，每个极板上储存的电量q与两极板间的电压U的比值是一个

常数，把这个比值常数称作电容器的电容量，简称电容，用字母C表示，

（二）纯电容电路

把电容器接上正弦交流电源，组成的电路称为纯电容电路。在这个电路中因

充电和放电过程交替进行，电路中便有持续的电流流过。那么，在正弦交流电

路中，电容器中的电流和电容器两端电压之间存在什么关系呢？

1、电压和电流的关系

电容器两端电压比电容器中的电流相位滞后90°,也可以说电流比电压超前90,

同纯电感电路一样，电容器两端的电压和电流相位不同，所以也不能用欧姆

定律来表达它们的瞬时值之间的关系。通过实睑可以证明，电容器两端电压的

有效值和电流的有效值成正比，这个比值是一个常数，称为电容电抗，用字母X。

表示，单位为。。

第四节..三相交流电

一、三相交流电

目前世界上普遍应用的交流电能绝大部分是由三相发电机发出，并且是用

三相输电线输送的，而大部分负载也是三相交流电动机，一般常用的单相交流

电源只是三相中的一相。

三相交流电源是指三个电动势的频率相同、最大值相等、相位互差12",一

般称这样三个电动势为玄称三相电动势。

在发电厂的母线上按规定分别涂上黄、绿、红三种颜色，分别表示A、B、C

三相。

二、三相电源的连接

一般三相电源的连接方法有两种，一种是星形（Y型）；另一种是三角形（4

型）。

三相发电机有三个（实际是三组）绕组，一般称三相绕组。将三相绕组的始

端（首端）分别用A、B、C表示，三相绕组的末端（尾端）分别用X、Y、Z表

示，那么三相绕组表示为A—X、B—Y、C—Zo

（一）星形连接

三相电源的星形连接，就是将三相绕组的末端X、Y、Z连接在一起，成为一

个公共点，用字母0表示，而把三相绕组的始端A、B、C分别用导线引出的连

接方

在星形连接中，从公共点引出的线叫中线。从绕组始端A、B、C引出的线叫

端线，一般也叫相线。

（二）三角形连接

三相电源的三角形连接，就是将电源每相绕组的末端与相邻一相绕组的始端

依次相连，如X连B,Y连C,Z连A,形成一个闭合回路，再从三个连接点A、

B、C引出端线的连接方法。

第五节基本定律

一、库仑定律

指两个点电荷之间作用力F的大小与两个点电荷量％、q2的乘积成正比，与

两个点电荷间距离r平方成反比，还和电荷所欠的空间的媒质（用系数K表示）

有关，即

二、欧姆定律

在图1.24所示的电路中，电压与电流的大小有什么关系？科学家欧姆通过

实验证明：电路两端所加电压U与电路通过的电流/成正比，就是说电压增大时,

电流也相应成比例增大，用数学公式表示为

J+O________

/十

式中的R就是电阻，它的大小与电压U、电流/的大小无关。I

由上式可知，对不同电路（即R的值不同）来说，若所加的

电压相同时，电路中的电阻R越大，则电流越小。---------

电流的热效应就是电流流过导体后将电能转换成热能的效应。实验证明：电流

流过导体产生的热量，与电流/的平方、导体的电阻R及通电时间，成正比。

四、楞次定律

线圈中感应电动势的大小与穿过线圈磁通的变化量及线圈匝数成正比。感

应电动势e的大小可以由下式表示

式中N——线圈匝数

业——磁通变化率

上式中的负号是表示感应电动势的方向。当磁通增加时，拇指指向与磁铁方

向相反（拇指向上指），四指的回绕方向就是感应电动势的方向。当磁通减少时,

拇指指向与磁铁方向相同（拇指向下指），四指的回绕方向就是感应电动势的方

向。结论是线圈中感应电动势的方向总是企图使它所产生的电流反抗原来磁通

的变化（磁铁的插入或拔出）。这就是楞次定律的内容。.

利用楞次定律可以判断任何感应电动势或感应电流的方向。这个感生电流所

产生的磁通是阻碍外加磁通增加的，它的方向与外加磁通相反。既然感应电流

的磁通方向已确定，那么按右手螺旋定则可以容易地确定出感应电流的方向。

五、左手定则

左手定则是用来确定通电导体在外磁场中受力方向的定则。

方法：伸开左手，大理指与其余四指垂直，并和手掌在同一平面内，手心朝

向N极，使磁力线从手心垂直地进入，四指的指向表示导体中的电流方向，这

时大拇指所指的方向就是通电导体所受作用力的方向。

六、右手定则

右手定则是用于确定导体在磁场中作切割磁力线运动时，导体中所产生的感

生电动势方向的定则。

方法：伸开右手，使大拇指与其余四指垂直，并和手掌在同一平面内，手心

朝向N极，让磁力线从手心垂直地进入，大拇指的指向表示导体的运动方向，

这时四指所指的方向就是感生电动势的方向。

七、基尔霍夫电流定律

基尔霍夫电流定律是用来确定连接在同一结点上的各个支路电流间关系的。

由于电流的连续性，电路中任何一点（包括结点在内）均不能堆积电荷。因此,

在任一瞬时，流向某一结点的电流之和应该等于由该点流出的电流之和。

就是在任一瞬时，一个结点上电流的代数和恒等于零。如果规定参考方向

向着结点的电流取正号，则背着结点的就取负号。

根据计算的结果，这些支路的电流可能是负值，这是由于所选定的电流的参

考方向与实际方向相反所致。

基尔霍夫电流定律通常应用于结点，也可以把它推广应用于包围部分电路的

任一假设的闭合面。

八、基尔霍夫电压定律

基尔霍夫电压定律是用来确定回路中各段电压间关系的。如果从回路中任意

一点出发，以顺时针方向或逆时针方向沿回路循环一周，则在这个方向上的电

位降之和应该等于电位升之和，回到原来的出发点时，该点的电位是不会发生

变化的。即电路中任意一点的瞬时电位具有单值性的结果。

沿任一回路循环方向（顺时针方向或逆时针方向），回路中各段电压的代

数和恒等于零。如果规定电位降取正号，则电位升就取负号。

九、叠加原理

对于线型电路，任何一条支路中的电流，都可以看成是由电路中各个电源（电

压电源或电流电源）分别作用时，在此支路中所产生的电流的代数和。这就是

叠加原理。

所谓电路中只有一个电源单独作用，就是假设将其余电源均除去（将各个理

想电压源短接，即其电动势为零；将各个理想电源开路，即其电流为零），但是

它们的内阻（如果给出的话）仍应计及。

用叠加原理计算复杂电路，就是把一个多电源的复杂电路化为几个单电源电

路来进行计算。

叠加原理不仅可以用来计算复杂电路，而且也是分析与计算线性问题的普遍

原理。

第六节.基本概念

1.电场：存在于电荷周围，对电荷有作用力的特殊物质叫电场。

2.电场强度：电场强度是用来描述电场强弱的量。位于电场中的任何带电

体都会受到电场力的作用，这个电场力与它本身所带的电量成正比，F/Q（F是

电场力，Q是带电体的电荷量）对于确定的带电体是一个常数，是一个确定的比

值，这个比值就是电荷在该点的电场强度，即E二F/Q。

3.电流的磁效应：电流流过导体时，在导体周围产生磁场的现象，称为电

流的磁效应。它的磁力线方向由右手定则来确定。

4.电磁感应：当磁场发生变化或导体切割磁力线运动时，回路中就有电动

势产生，这个电动势叫感应电动势；这种现象就叫做电磁感应现象。

5.自感现象：线圈中也就是螺形管中由于自身电流的变化而产生感应电动

势，这种现象称为线圈的自感现象。

6•互感现象：由于一个线圈的电流变化而导致另一个线圈产生感应电动势

的现象叫互感现象。这是因为线圈中电流的变化导致磁场发生变化，而另一个

线圈因为受到它的磁场变化而产生感应电动势。

7.集肤效应：也叫趋肤效应，是指导体通过交流电流时，导体表面处的电

流密度比较大，内部和中心的电流密度比较小的现象。集肤效应的实质是减小

了导体的有效截面积。

8.电气设备的额定值：任何一个电气设备，为了安全可靠地工作，都必须

有一定的电流、电压和功率的限制和规定值。这种规定值就称为额定值。

9.电路的三种工作状态：根据电源与负载之间连接方式的不同，电路有通

路、开路和短路三种不同的工作状态。

10.电功率：单位时间（t）内电流（I）所做的功（W）称为电功率（P）,

即：P=W/t=EI,它的基本单位是瓦（W）o

11.正弦量的三要素及其含义：正弦量的三要素指的是一个正弦量的幅值、

频率和初相位。

幅值指的是正弦量的最大瞬时值。正弦量在任一时刻的大小称为瞬时值，交

流电量在变化过程中会出现最大瞬时值，我们定义它为幅值，用大写字母表示。

正弦量的频率是正弦量在单位时间内重复的次数，在正弦表达式中，我们一

般用角频率来表示。角频率的不同之处就是由它们单位时间所变化的弧度表示,

这样使得表达式中与初相位直接对应，因而显得更简明。

初相位在这三要素中也非常重要，初相位不同，所体现的波形位置就不同。

以上这三个要素对于一个正弦波缺一不可。

12,正弦交流电的有效值：在阻值相同的两个电阻元件中分别通入直流电流

和交流电流，如果在同样的时间内，二者产生的热量相等，则称这个直流值是

交流电流的有效值。结果表明，有效值是最大值的1/a,这个结果我们也可以

用微积分求得。

13.感抗：交流电流流过电感元件时，电感元件对交流电流的限制能力叫感

抗X-它的电流滞后电压乃/2。感抗与频率和电感成正比，即

XL=(oL=2RL

式中出为角频率，/为频率，L为电感的值。

由公式可以看出，频率越大，阻抗越大；电感越大，阻抗也越大。

14.容抗：交流电流通过电容元件时，电容元件对交流电流的限制能力称为

容抗X」它的电压滞后巨流汗/2,它的值与频率和电容量成反比，即

xc=—=^—

c(DC27TfC

式中。为角频率，/为频率，C为电容量。

由式可以看出，频率越高，容抗值越小；电容值越大，容抗值越小。

15.交流电的谐振：用一定的连接方式将交流电源、电感线圈与电容器组合

起来，在一定的条件下，电路可能发生电能与磁能相互交换的现象，此时，外

施交流电源仅供电阻上的能量损耗，不再与电感线圈或电容器发生能量转换，

这种现象就称为电路发生了谐振。

16.中性点位移：当星形连接的负载不对称时，如果没有中线或中线的阻抗

较大，就会出现中性点电压，这样的现象就叫做中性点位移。

17.用电设备的效率：由于能量在转换和传递过程中不可避免地有各种损

耗，使输出功率总是小于输入功率。为了衡量能力在转换或传递的过程中的损

耗程度，我们把输出与输入的功率作个比较，这个比值也就是用电设备的效率。

18.保护接地：保护接地多用在三相电源中性点不接地的供电系统中°将三

相用电设备的外壳导线和接地电阻相连就是保护接地。

19.保护接零：在动力和照明共用的低压三相四线供电制系统中，电源中点

接地，这时应采用保护接零，即把设备的外壳导线和中线相联。

20.基波：周期为A的信号中有大量正弦波，其频率分别为：Hz、擀Hz、……、

口匕，称频率为!Hz的正弦波为“基波”，频率为［Hz(〃W1)的正弦波为n次

TTT

“谐波

21.功率因数及提高功率因数的意义：所谓功率因数是指有功功率P与视在

功率S的比值。常用COSQ表示。

提高功率因数可以充分发挥电源的潜在能力，同时可以减少线路上的功

率损失和电压损失，提高用户电压质量。

22.电力系统的稳定：电力系统正常运行时，原动机供给发电机的功率总是

等于发电机送给系统供负荷消耗的功率。当电力系统受到扰动，使上述功率平

衡关系受到破坏时，电力系统应能自动地恢复到原来的运行状态，或者凭借控

制设备的作用过渡到新的功率平衡状态运行，即所谓电力系统稳定。

23.电力系统的静态稳定：电力系统的静态稳定是指当正常运行的电力系统

受到很小的扰动后，能自动恢复到原来运行状态的能力。所谓很小的扰动是指

在这种扰动作用下系统状态的变化量很小，如负荷和电压较小的变化等。

24.电力系统得暂态稳定：暂态稳定是指系统受到较大扰动下的稳定，即系

统在某种运行方式下受到大的扰动，功率平衡受到相当大的波动时，能否过渡

到一种新的运行状态或者回到原来的运行状态，继续保持同步的能力。这种较

大的扰动一般变化剧烈，常常伴有系统网络结构和参数的变化，主要是指系统

中电气元件的切除或投入，例如发电机、变压器、线路、负荷的切除或投入以

及各种形式的短路或断路故障等。

25.负荷调节效应：当频率下降时，负荷吸取的有功功率随着下降；当频率

升高时，负荷吸取的有功功率随着增高。这种负荷有功功率随频率变化的现象

称为负荷调节效应。

26.串联谐振：串联谐振是指在电阻、电感和电容的串联电路中，出现电路

的端电压和电路总电流同相位的现象。

27.并联谐振：并联谐振是指在电感线圈和电容并联的电路中，出现并联电

路的端电压与电路总电流同相的现象。

28.过电压：在电力系统中，各种电压等级的输配电线路、发电机、变压器

以及开关设备等，在正常运行状态下，只承受额定电压的作用。但在异常情况

下，由于某种原因造成上述电气设备主绝缘或匝间绝缘上的电压远远超过额定

电压，虽然时间很短（从几微秒到几十微秒），但电压升高的数值可能很大，如

没有防护措施或设备本身绝缘水平较低时，设备绝缘将被击穿，使系统的正常

运行遭到破坏。一般将这种对设备绝缘有危害的电压升高称为过电压。

过电压的类型：过电压分为外部过电压（又叫大气过电压）和内部过电压两

种类型。其中，外部过电压有分为直接雷电过电压和雷电感应过电压两类，内

部过电压又分为操作过电压和谐振过电压等。

29.操作过电压：操作过电压通常是指操作、故障时过渡过程中出现的持续

时间较短的过电压。

30.谐振过电压：谐振过电压是指在某些情况下，操作（正常或故障后的操

作）后形成的回路的自振荡频率与电源的频率相等或接近时，发生谐振现象，

而且持续时间较长，波形由周期性重复的过电压。

31.铁磁谐振过电压：铁磁谐振过电压是指磁性元件的非线性特性引起共振

时出现的过电压。例如，在铁心线圈与线性电容器串联或并联的电路中，调节

线性电容、电源频率或电源电压（在串联时）或电流（在并联时）的大小，都

可达到共振而引起过电压。

32.主保护：能满足系统稳定及设备安全要求，以最快时间有选择性地切除

被保护设备或线路故障的保护。

33.后备保护：主保护或断路器拒动时，能够切除故障的保护。

34.系统的最大运行方式：指在被保护对象末端短路时，系统的等值阻抗最

小时通过保护装置的短路电流。

35.系统的最小运行方式：指在被保护对象末端短路时，系统的等值阻抗最

大时通过保护装置的短路电流。

36.线性电阻：所谓爱性电阻是指电阻值不随电压、电流的变化而变化的电

阻。线性电阻的阻值是一个常数，其伏安特性是一条直线。线性电阻上的电压

与电流的关系服从欧姆定律。严格地说，线性电阻和电路是不存在的，因为任

何电阻元件的电阻值都不可能是恒定不变的，只不过是变化大小不同而已。

37.非线性电阻：所谓非线性电阻是指电阻值随电压、电流的变化而变化的

电阻。非线性电阻的伏安特性是一条曲线，其电阻值不是常数，也就是不能用

欧姆定律来直接计算，而要根据伏安特性用作图法来求解。

38.静电感应：将一个不带电的物体靠近带电物体时，会使不带电物体出现

带电现象。如果带电物体所带的是正电荷，则不带电物体靠近带电物体的一面

带负电，另一面带正电。一旦移走带电物体后，不带电物体将恢复到不带电状

态。这种现象称为静电感应。

39.静电屏蔽：所谓静电屏蔽是指为了防止静电感应而用金属罩将导体罩起

来以隔开静电感应的作用。

40.涡流损耗：当穿过大块导体的磁通发生变化时，在其中产生感应电动

势。由于大块导体可自成闭合回路，因而在感生电动势的作用下就产生感生电

流，这个电流就叫涡流。涡流所造成的发热损失就叫涡流损耗。为了减小涡流

损耗，电气设备的铁心常用互相绝缘的0.35mm或0.5mm厚的硅钢片叠成。

41,磁滞损耗：在交流电产生的磁场中，磁场强度的方向和大小都不断地变

化，铁心被反复磁化和去磁。铁心在被磁化和去磁的过程中，有磁滞现象，外

磁场不断地驱使磁畴转向时，为了克服磁畴间的阻碍作用就需要消耗能量。这

种能量的损耗就叫磁滞损耗。为了减少磁滞损耗，应选用磁滞回线狭长的磁性

材料（如硅钢片）制造铁心。

42.铁心损耗：铁心损耗是指交流铁心线圈中的涡流损耗和磁滞损耗之和。

43.同极性端：同极性端也称同名端。是这样规定的：当两个线圈中的相应

端子通以同一方向的电流时，如另一线圈在本线圈中所产生的互感磁通和本线

圈的自感磁通方向相同时，则此两个线圈的相应端子即为同极性端。

44.相电压、线电压：三相绕组连接的电路中，绕组的始端与末端之间的电

压叫相电压。绕组始端与始端之间的电压叫线电压。线电压的大小为相电压的6

倍。

45.相电流、线电流：各相负荷中的电流叫相电流。各端线中流过的电流叫

线电流。

46.正序分量、负序分量、零序分量：任何一组不对称三相系统得分量

都能分解为相序各不相同的三组对称三相系统的相量，这三组对称

相量就称为对称分量。三组对称分量分别为：

（1）正序分量：方5、/各相量的绝对值相等，相互间的相位差I2（r,相

序与系统正常运行时的相序相反。

（2）负序分量：K2、力丫2、力W2各相量的绝对值相等，相互间的相位差120°,相

序与系统正常运行时的相序相反。

（3）零序分量：iuo、，vo、艮VO各相量的绝对值相等，方向相同，即互相间的

相位差为0。。

第二章电气测量

第一节电工仪表种类

按工作原理分：磁电式（多用于携带式电压表、电流表）

电磁式（用作配电柜电压表、电流表等）

电动式（用于功率表、功率因数表等）

感应式（用于计量交流电能）

按精确度等级分：0.1、0.2、0.5、1.0.1.5、2.5、4.0等七级

按测量方法分直读式和比较式

按读数方式分指针式、光标式、数字式等

按安装方式分携带式和固定安装式

符号意义符号意义

0磁电式仪表©精度等级1.5级

—外磁场防护等级ni

芝电磁式仪表

—级

1电动式仪表☆耐压试验2KV

Q磁电比率仪表11水平放置使用

±

1一1整流磁电式仪表垂直安装使用

旬

感应式仪表倾斜60。安装使用

第二节电流和电压的测量

一、直流电流和直流电压的测量

直流电流和直流电压的测量，多采用磁电式仪表。而磁电式仪表线圈导线很

细，允许通过的电流一般在几十微安到几十毫安，为了能满足测量较大电流、

较高电压的需要，可用加装分流器和分压器的办法。

(一)直流电流的测量

测量电流用的仪表，称为电流表。为了测量一条电路中的电流，电流表必

须和这条电路串联，接线时还应注意电路的极性，如图2.1(a)所示。如果被

测量的电流较大，就必须在测量机构两端并联二分流器(分流器电阻为此)如

图2.1(b)所示。当图中分流器电阻此比电流表内阻〃小得多时，则被测量电流

I的大部分将从心中流过，这是因为并联电路电流的大小与电阻成反比。

O-

3(6)

图2.1直流电流表连接及其分流器

(a)小电流测量；(b)较大电流测量;(c)电流分配

(二)直流电压的测量

测量电压用的仪表，称为电压表。为了能正确反映被测量电压的大小，电

压表必须和被测电路并联，接线时还应注意电路的极性，如图2.2(a)所示。如

果被测量的电压较高，就必须和电压表串联上分压器(附加电阻R.)如图2.2(b)

所示。当图中分压电阻R“比电压表内阻〃大得多时，则被测量电压U的大部分加

在此上，这是因为串联电路电压的大小与电阻成正比例。这时流过测量机构的

电流为

图2.2直流电压表连接及其分压器

(a)低电压测量；(b)较高电压测量；(c)电压分配

二、交流电流和交流电压的测量

交流电流、电压的测量，多用电磁式仪表。电磁式电流表可以通过改变固定

线圈导线的粗细和匝数来改变量程。直接接入电路的电磁式电流表如图2.3(a)

所示。其最大量程不超过200A。君测量200A以上的大电流，则应与电流互感器

配合，如图2.3（b）所示。它不能采用磁电式电流表并联分流器的方法来扩大量

程。这是因为电磁式电流表内阻很大，要求分流器的电阻也大，使分流器的尺

寸增加，功率消耗也增加了。

电磁式电压表可以和械电式电压表一样通过串联分压器扩大量程，电磁式电

压表的最大量程可以做到600V。直接接入电路的电磁式电压表，如图2.4（a）所

示。若测量更高的电压则应与电压互感器配合，如图2.4（b）所示。

图2.3交流电流的测量图2.4交流电压的测量

（a）直流测量；（b）经互感器测量（a）直接测量；（b）经互感器测量

三、功率的测量

（一）功率测量的接线

测量功率用的仪表，称为瓦特表（又叫功率表）。功率的测量多采用电动式

仪表。为了测量负载的功率，固定线圈与负载串联，通过的电流即为负载电流/；

可动线圈和一个附加电阻串联后与负载并联，通过的电流九是与负载两端电压

成比例的。功率表通常是多量程的，一般有两个电流量程，两个或三个电压量

程。选用不同的电流和电压量程，就可以得到不同的功率量程。

功率表的接线必须正确，为了使接线不致发生错误，通常在电流线圈一端

（电流端子）和电压线圈的一端（电压端子）各标一个号。标有号

的电流端子必须接电源端，而电流的另一端子接负载端。电流线圈是和电路串

联。标有号的电压端子可以接电流的任一个端子，电压的另一端子跨接到

负载的另一端。电压线圈是和负载并联，如图2.5所示。

（二）三相有功功率测量的接线

图2.5功率测量接线原理图

(a)接线图;（b）原理图

1—电流线圈;2—电压线圈

ra2-i4功率测量接线原理图

<«>接线图.3原理图

1—电流线圈，2—电压线阍

1、三相有功功率测量的接线

在三相四线制电路中，采用如图2.6（a）所示的三功率表法测量三相总功率。

彳。用.「七--------------Q-।

80_&-

■

-------------

Co----------------------

Co____

(b)

图2.6三相有功功率测量接线

Ao-

（a）三相四线接线；（b）三相三线接线负

2、三相无功功率测量的接线Bo

载

对称负载采用如图2.7所示的两表法。

图2.7三相无功功率测量接线

四、电能的测量

在工程上常采用千瓦•时作为电能的计量单位。所以，测量电能的仪表称

作千瓦•时表或电能表（又叫电度表）。交流电能表的测量都采用感应式电能表。

电能测量接线与功率测量基本相同，当接入仪用互感器时，要注意使其电

压线圈和电流线圈内的电流方向，和不用互感器接入电路时相同。如图2.8所

示的是DS8（D表示电能表，S表示三相三线制）型和DX8（X表示无功）型电能

表经仪用互感器接入三相电路的接线图。

电能表的电压线圈或电流线圈有一个接反时，铝圆盘就会反转。电能表本

身附有接线盒，只要按盒盖上说明图进行接线，就不会出现反转现象。

DS«DXM

图2.8电能的测量接线图

第三节万用表和兆欧表

一、万用表

万用表是一种具有多种用途和多个量程的直读式仪表。一般的万用表可以

用来测量直流电流、直流电压、交流电压、交流电流（钳型电流表）和电阻等。

万用表的使用注意事项

1、正确使用接线柱（或插孔）

红色表笔的进线应接到万用表的红色接线柱上或标有“+”号的插孔内，黑

色表笔的进线应接到万用表的黑色接线柱上或标有“-”号的插孔内。测量直流

时应用红表笔接正极、黑表笔接负极，这样可以避免因为极性接反而烧坏表头

或打弯指针。使用欧姆档测量电阻时，因使用表内的电池，其红表笔是接电池

的负极、黑表笔接电池的正极。这一点在测试晶体二极管和三极管时更要注意。

有的万用表还有专用的欧姆档接线柱，或专用的交、直流2500V的接线柱、或

大电流接线柱等。它们的另一公用柱都用黑色接线柱。测电流时，表应和电路

串联；测电压时，表应和电路并联。

2、正确选择档位

万用表档位包括测量种类的选择和量程的选择，档位选择错了，就有可能

烧坏万用表，例如测电压时，将档位错放在欧姆档或电流档。有的万用表面板

上有两个档位旋钮，一个选择测量种类，另一个选择测量量程。使用时，应先

选择测量种类，后选择测量量程；若不清楚所测值的量程，应先选用较大大量

程，后选用较小的量程。另外，为了使测量结果准确，量程的选择应使读数在

标度尺的一定刻度范围内，例如，在测量电流和电压时，应使指针的偏转在满

刻度偏转的1/2以上；测量电阻时，应使被测电阻尽量接近标度尺的中心等。

若用万用表欧姆档测试晶体管参数时，不要用Rxl档，此档电流过大；或

RxlOZ档，此档电压过高，以免损坏晶体管。

万用表在使用完毕后，应把转换开关旋至“OFF”档或交流电压的最高档，

这样，可以防止下次测量时，由于粗心而将表烧坏。

3、测量之前要调零

为了测量准确，在测量之前要看万用表的指针是否指在零位上，如不指零,

应调整表盖上的机械零位调节器，使之指零。在测量电阻之前，还要进行欧姆

调零。欧姆调零是将转换开关旋至相应的电阻档上，将两表笔短接，然后调节

调零旋钮，使指针指零。每次换欧姆档都要重复这一步骤。欧姆调零时间要短,

以减少电池的消耗。如果调不到零位，则说明电池电压已经太低，不能再用了，

应更换新电池。

4、正确读数

万用表的标度盘上有多条标度尺，它们分别在测量不同对象时使月。例如,

标有“DC”或"的标度尺是测量直流时用；标有“AC”或“〜”的标度尺

是测量交流时用；标有的标度尺是测量电阻用的等等。读数时，表要放

平，目光应与表面垂直。有的万用表在表面的刻度线下还有8一条弧形镜子，读

数时，表针应与镜中的影子重合，这样，读数才准确。

5、注意安全

1）测量电阻时，严禁被测电阻在带电的情况下测量；

2）测量高压电时，要使用符合电压等级的表笔，握表笔的手不要触到金

属触针上；

3）测量电阻时应戴上绝缘手套；

4）测量电压和电流时，不要带电旋转转换开关的旋钮。

二、兆欧表

兆欧表是用来测量绝缘电阻的仪表，它本身装有高压手摇直流发电机，测

量时要摇动发电机的手柄，故又称作摇表。测量高压电气设备的绝缘电阻用摇

表是必要的，因为在低压下测量的绝缘电阻值并不能反映在高压工作时的真实

绝缘电阻值。

兆欧表的使用注意事项：

1＞表的选择

兆欧表的选择包括两方面，一是电压值；另一是测量范围。兆欧表的电压

有250V、500V、1000V、2500V、5000V等几种，我们常用的有500V.1000V.2500V

三种。测量范围有0〜50MQ,0〜500MC,0〜1000MC,0〜2000MC,0-5000MQ,

0〜10000MC等。选择时应根据被测量电气设备的额定电压，及其绝缘电阻的要

求而定。

2、使用前的检查

使用前的检查一般有两项：一是将接线端子开路，摇动手柄使发电机达到

额定转速（120r/min）,看指针是否指“8”；另一是将“线”和“地”接线端子

短路，轻轻摇动手柄，着指针是否指“0"。如果指针指示不对，则需修理后再

使用。

3、注意安全

1）不可在设备带电的情况下测量其绝缘电阻；

2）对有电容的高,玉设备，在其停电后，应先验电，还必须进行充分放电

后方可测绝缘电阻；

3）用摇表摇过的设备也要及时放电；

4）摇测绝缘时应戴上绝缘手套；

5）雷雨天，禁止对设备进行摇测绝缘电阻。

4、表的接线端子连接

一般测量时，被测电阻接在“线”（L）和“地”（E）端子间。测量表面泄

漏电流比较大的设备时，以电缆为例，除了表面擦拭干净外，应将电缆线芯接

“线”、电缆外皮接“地”、电缆绝缘表面层接“屏”端子。这样表面泄漏电流

就不经表头而经“屏”端子，从而消除表面泄漏电流的影响，达到测量的准确

性。另外，连接线一定要绝缘良好，否则，会影响测量绝缘电阻值。当连接线

较长时，还要将连接线固定好，避免发生连接线碰到其它的带电设备上，造成

短路事故。

5、手摇发电机的操作

开始测量时，手摇速度应该慢些，以防被测绝缘损坏或有短路时，造成摇

表的损坏。测量时，要求转速达到120r/min,且要保持匀速，否则，发电机的

电压过低，将影响测量结果。

6、读数

读数要等指针稳定指示时才读，否则，会由于电容电流、吸收电流影响测

量的结果。如果由于某些大型设备的电容较大，指针一直稳定不下来，则取60s

后的读数。另外，由于兆欧表是无定位的表，所以表要放平，否则也会带来读

数的误差。

7、测量结果的的比较与换算

为了比较，将测量结果换算至前次测量或厂家测量温度下的数值。其换算

公式如下,

T-t

Rt二号xl.6而

式中R,——换算到时的绝缘电阻值（MQ）;

RT---在7。。时所测量的绝缘电阻值（MC）;

T一一测量绝缘电阻时的温度（。。）；

r——换算的温度（℃）o

第三章电流对人体的危害与触电事故

第一节电流对人体的伤害

一、电流对人体伤害的类型

（一）电击：电流对人体内部组织造成的伤害。种类有：1、单相触电；

2、两相触电；3、跨步电压触电。

（二）电伤：电流的热效应、化学效应、光效应或机械效应对人体造成

的伤害。种类有：1、灼伤；2、电烙印；3、皮肤金属化。

二、对人体作用电流的划分

（一）感知电流：引起人的感觉的最小电流称感知电流。成年男性为

1.1mA；成年女性为0.7mA。

（二）摆脱电流：人触电后能自行摆脱电源的最大电流。成年男性为

16mA；成年女性为10.5mA。

（三）致命电流：在较短时间危及生命的电流。不同电流对人体的影响

如下表:

工频电流直流电流

电流（mA）通电时可

人体反应人体反应

0-0.5连续通电无感觉无感觉

0.5〜5连续通电有麻刺感、疼痛、无痉挛无感觉

痉挛、剧痛，但可摆脱电有针刺感、压迫感

5-10数分钟内

源及灼热感

迅速麻痹、呼吸困难、血压痛、刺痛、灼热

10〜30数分钟内

压升高、不能摆脱电源强烈，有抽搐

心跳不规则、昏迷、强烈感觉强烈、有剧痛、

30〜50数秒〜数分

痉挛、心脏开始颤动痉挛

受强烈冲击，但没发生心

低于心脏搏动周期

室颤动剧痛、强烈痉挛、

50至数百

昏迷、心室颤动、呼吸麻呼吸困难或麻痹

超过心脏搏动周期

痹、心脏麻痹或停跳

三、影响触电伤害程度的因素

（一）电流的大小：一般人体电阻在1KQ〜2KQ之间。

（二）持续时间：通电时间越长，电击伤程度越严重。

（三）电流的途径：左手至脚的触电危险，脚到脚的触电对脏影响最小。

（四）电流频率：常用的50HZ〜60Hz的工频交流电对人体的伤害最严重。低于

20HZ或高于2000HZ危险性相对减小。

（五）人体健康状况：遭电击时小孩比成年人严重。

第二节触电事故的发生规律及一般原因

一、触电事故季节性明显：特别是6〜9月，事故最为集中。

二、低压设备触电事故多：因为低压设备远远多于高压设备，与之接触的人比

与高压设备接触的人多得多。

三、携带式设备和移动式设备触电事故多：主要是这些设备是在人的紧握之下

运行，不但接触电阻小，而且一旦触电就难以摆脱电源；另一方面，这些设

备需要经常移动，工作条件差，设备和电源线容易发生故障或损坏。

四、电气连接部位触电事故多：主要是由于连接部位机械牢固性较差、接触电

阻较大、绝缘强度较低以及可能发生化学反应的缘故。

五、错误操作和违章作业造成的触电事故多：85%以上的事故是由于错误操作

和违章作业造成的。

六、不同行业触电事故不同。

七、不同年龄段的人员触电事故不同。

八、不同地域触电事故不同

第三节接触电击防护

一、直接接触电击防护

绝缘、遮栏和阻挡物、电气间隙和安全距离、漏电保护等都是防止直接接

触电击的防护措施。

1、绝缘

所谓绝缘，是指用绝缘材料（常用的有：玻璃、云母、木材、塑料、胶木、

布、纸、漆、六氟化硫等）把带电体封闭起来，实现带电体相互之间、带电体

与其他物体之间的电气隔离，使电流按指定路径通过，确保电气设备和线路正

常工作，防止人身触电。

绝缘性能主要用绝缘电阻、耐压强度、泄漏电流和介质损耗等指标来衡量。

绝缘电阻用兆欧表测量；耐压强度由耐压试验确定；泄漏电流和介质损耗分别

由泄漏试验和能耗试验确定。

绝缘材料的耐热等级

等级YAEBFHC

极限工作