第1章 家装电气基础

1.1 电路常识

1.1.1 直流电路基础知识

1.电压

我们可以把电的流动比做水的流动，要让水流动需要自然的坡度，如果没有，就要用人工的方法来制造落差，以产生水压。电场力做负功，就是要产生这种落差。在电学中，我们把相当于“水流的东西”称为电流，把“水压”类比为电压，如图1-1所示。

图1-1 水压和电压的形成

在电路中，任意两点之间的电位差，称为该两点间的电压。

无论是交流电压还是直流电压，其国际单位都是伏特(V)，常用的单位还有毫伏(mV)、微伏(μV)、千伏(kV)等，它们与伏特的换算关系为

ImV=10^-3V；1μV=lO^-6V;1kV=10³V

【重要提醒】

我国规定标准电压有许多等级。经常接触的有，安全电压6V、12V、24V、36V、42V-民用市电单相电压220V和低压三相电压380V；城乡高压配电电压1OkV和35kV；输电电压11OkV和220kV.还有长距离超高压输电电压330kV和500kV。

2.电流

在物理学上，把电荷在导体中的定向移动称为电流。电流的方向为正电荷定向运动的方向。例如，当手电筒开关打开灯泡发光时，电子从电池负极流出，追寻电子是如何运动的，就形成了一个电流通道，如图1-2所示。

图1-2 手电筒的工作过程

电路中有电流通过，常常表现为热、磁、化学效应等物理现象。如灯泡发光、电饭煲发热、扬声器发出声音等。

无论是交流电流还是直流电流，其单位是安培（A），常用的单位还有毫安（mA）、微安（μA）。其换算关系为

1A=10^-3mA=10^-6μA

【重要提醒】

当人体接触带电体时，会有电流流过人体，从而对人体造成伤害。触电后，电流对人体的伤害程度取决于流经人体的电流的大小，见表1-1。

3.电阻

电阻是用电阻材料制成的，具有一定的阻值，其阻值代表这个电阻对电流流动阻碍能力的大小。电阻的单位是欧姆，简称欧，用字母“Ω”表示。电阻的单位除了欧姆外，还有千欧（kΩ），兆欧（MΩ）等。其换算关系为

1Ω=10^-3kΩ=10^-6MΩ

表1-1 通过人体电流大小与人体受伤害程度的关系（单位：mA）

电阻的主要物理特征是变电能为热能，它在使用的过程中要发出热量，因此电阻是耗能元件。如电灯泡、电饭煲等用电器通电后会发热，这就是因为有电阻的原因。

在温度不变时，金属导体电阻的大小由导体的长度、横截面积和材料的性质等因素决定。它们之间的关系为

把这个公式叫做电阻定律。式中，ρ为导体的电阻率，它由电阻材料的性质决定，是反映材料导电性能的物理量，单位Ω·m（欧·米）；L为导体的长度，单位为m（米）；S为导体的横截面积，单位为m²（米²）；R为导体的电阻，单位为Ω（欧）。

我们在工作中还会遇到一种“接触电阻”，就是两个导体接触时，两者结合的紧密程度不同，表现出来的电阻值会有差异。例如，开关触头的接触电阻、导线连接点的接触电阻等。

电工在进行导线与导线、导线与接线柱、插头与插座等连接时，一定要注意接触良好（增大接触面），尽量减小接触电阻。否则，若接触电阻较大，就会留下“后遗症”，在使用时连接处要发热，容易引起电火灾事故，如图1-3所示。

图1-3 施工时应尽量减小接触电阻

【重要提醒】

人体也有电阻。人体电阻不是一个固定值。一般情况下，人体电阻值在2kΩ～20MΩ范围内，其中，人体内部组织的电阻约为500Ω。皮肤干燥时，当接触电压在100～300V时人体的电阻值大约为100～1500Ω。对于电阻值较小的人甚至几十伏电压也会有生命危险。对大多数人来说，触及100～300V的电压，将会有生命危险，如图1-4所示。

图1-4 人体电阻小是人体触电的根本原因之一

【重要提醒】

由于人体电阻较小，电工在带电作业时一定要采取良好的绝缘措施，否则容易触电。

【知识窗】

电路的状态

电路的状态有通路、开路、短路等，见表1-2。

表1-2 电路的状态

4.电功率

电功率是衡量电能转化为其他形式能量快慢的物理量。电流在单位时间内所做的功称为电功率，用符号“P”表示。人们平常说这个电灯是40W，那个电灯是60W，电饭煲是750W，就是指的电功率。

如图1-5所示，在相同电压下，并联接人同一电路中的25W和100W灯泡的发光亮度明显不同，这是因为100W灯泡的功率大，25W灯泡的功率小。

图1-5 电压相同功率不同的电灯发光亮度就不同

电功率的国际单位为瓦特（W），常用的单位还有毫瓦（mW）、千瓦（kW），它们与W的换算关系为

1mW=10^-3W 1kW=10³W

【重要提醒】

大功率用电器的使用，会导致电路中的电流显著增大。由于导线（电阻）的分压作用，使得其他用电器得到的电压减小，实际功率减小，所以在起动大功率的电动机或其他用电器时，电灯会变暗。

5.电能

电能是自然界的一种能量形式。各种用电器借助于电能才能正常工作，用电器工作的过程就是电能转化成其他形式能的过程。

在一段时间内，电场力所做的功称为电能，用符号“W”表示，其计算公式为

W=Pt式中，W为电能；P为电功率；t为通电时间。

电能的单位是焦耳（J）。对于电能的单位，人们日常生活中一般不用焦耳，仍用非法定计量单位“度”。焦耳和“度”的换算关系为

1度（电）=1kW·h=3.6×10⁶J

即功率为1000W的供能或耗能元件，在1h（小时）的时间内所发出或消耗的电能量为1度（电）。

【重要提醒】

在生产和生活中，用电器工作时就要消耗电能，究竟消耗了多少电能，可用电能表测量。我们在家装时，建筑商或供电局已经把电能表安装好了。作为家装电工，如果去拆装电能表及电路，这种行为有可能被认定为是窃电，情节严重的会依法给予经济处罚。

1.1.2 交流电路基础知识

1.最大值、有效值、平均值

正弦交流电的最大值、有效值、平均值的定义及相互关系见表1-3。

表1-3 交流电的最大值、有效值、平均值

【重要提醒】

我们平常说交流电的电压或电流的大小，指的是有效值。一般交流电表测量的数值也是有效值，常用电器上标注的数据均为有效值。但是，我们在选择电器的耐压时，必须考虑电压的最大值。例如，选用室内装修的电线时，一般要求达到500V左右的耐压值。

2.线电压、线电流、相电压、相电流、中线电流

线电压、线电流、相电压、相电流、中线电流的定义见表1-4。

表1-4 线电压、线电流、相电压、相电流、中线电流

（续）

【重要提醒】

在三相四线制供电电路中.三相负载常常是不平衡的.中性线（零线）上是有电流通过的，施工时，一定要注意用电安全。一些人错误地认为零线无电流，随意触摸零线，这是有血的教训的.如图1-6所示。

图1-6 触摸零线也有可能触电

3.三相三线制、三相四线制、三相五线制

在供电线路中，常常有三相三线制、三相四线制、三相五线制的线路，其具体含义见表1-5。

表1-5 三相三线制、三相四线制和三相五线制

（续）

【重要提醒】

普通居室室内装修时，一般采用单相三线制接线方式，即将三相五线制供电的一根相线、一根中性线（零线）和一根保护零线接入室内线路，我们暂把它称为单相三线。施工时，零线和保护零线要用不同颜色的电线加以区分，如图1-7所示。

图1-7 单相三线布线

4.强电与弱电

强电和弱电是相对而言的，两者既有联系又有区别。

一般来说，强电指380V的动力用电及220V的照明用电，即市电系统。强电的处理对象是能源（电力），其特点是电压高、电流大、功率大、频率低，主要考虑的问题是减少损耗、提高效率。

家用电器中的照明灯具、电热水器、取暖器、冰箱、电视机、空调、音响设备等用电器均为强电电气设备。

弱电指电话，网络，监控，电视等电路，一般都在36V以下。弱电的处理对象主要是信息，即信息的传送和控制，其特点是电压低、电流小、功率小、频率高，主要考虑的是信息传送的效果问题，如信息传送的保真度、速度、广度、可靠性。

家用电器中的电话、计算机、电视机的信号输入（有线电视线路）、音响设备（输出端线路）等用电器均为弱电电气设备。

【重要提醒】

为了避免出现弱电受强电的电磁影响，在施工过程中，对弱电与强电的布线可采取以下措施.

1)强电和弱电不能穿在同一根线管.以防止强电影响弱电.造成弱电设备受强电的电磁场干扰.如图1-8所示。

图1-8 不允许强弱电穿在同一根线管

2）强电线路和弱电线路分开敷设，并保持30～50cm的平行距离，如图1-9所示。如果条件不允许，两者的间距也不能少于15cm。

图1-9 强电和弱电分开敷设

3）应尽量避免强弱电交叉敷设，如果无法避免，在强电与弱电之间的交界处，必须用锡箔纸把弱电线管包住，以屏蔽电磁场的干扰，如图1-10所示。

5.接地

为防止触电或保护设备的安全，确保安全用电，在电力系统中将设备和用电装置的中性点、外壳或支架与接地装置用导体作良好的电气连接叫做接地。

图1-10 强弱电交叉敷设的处理措施

电气系统的接地措施有五种，包括T作接地、保护接地、重复接地、保护接零、防雷接地，见表1-6。

表1-6 电气系统的接地

（续）

【重要提醒】

室内装修时，按照国家规定，插座的接地线要采用黄绿双色线，如图1-11所示。千万不能不按规定安装接地线，或者采用其他颜色的线作为接地线。

图1-11 用黄绿双色线作为接地线

6.等电位联结

等电位联结就是将建筑物内部和建筑物本身的所有的大金属构件全部用母排或导线进行电气连接，使整个建筑物的正常非带电导体处于电气连通状态，以减小雷电流在它们之间产生的电位差。

《住宅设计规范》指出：城镇新建住宅中的卫生间宜做等电位联结。专家通俗的解释是，浴室等电位联结就是保护你不会在洗澡的时候被触电。电热水器、坐浴盆、电热墙，浴霸以及传统的电灯……都有漏电的危险，电气设备外壳虽然与PE线连接，但仍可能会出现足以引起伤害的电位，发生短路、绝缘老化、中性点偏移或外界雷电而导致浴室出现危险电位差时，人受到电击的可能性非常大，倘若人本身有心脑方面疾病，后果更严重。等电位联结使电气设备外壳与楼板墙壁电位相等，可以极大地避免电击的伤害，其原理类似于站在高压线上的小鸟，因身体部位间没有电位差而不会被电击。

一般局部等电位联结也就是一个端子板或者在局部等电位范围内构成环形连接。卫生间等电位端联结如图1-12所示。

图1-12 卫生间等电位联结举例

等电位联结的技术要求如下：

1）所有进入建筑物的外来导电物均做等电位联结。当外来导电物、电力线、通信线在不同地点进入建筑物时，宜设若干等电位联结带，并应就近连到环形接地体、内部环形导体或此类钢筋上。它们在电气上是贯通的并连通到接地体上，含基础接地体。

环形接地体和内部环形导体应连到钢筋或金属立面等其他屏蔽构件上，宜每隔5m连接一次。

2）穿过防雷区界面的所有导电物、电力线、通信线均应在界面处做等电位联结。应采用一局部等电位联结带做等电位联结，各种屏蔽结构或设备外壳等其他局部金属物也连到该带。

用于等电位联结的接线夹和电涌保护器应分别估算通过的雷电流。

3）所有金属地板、金属门框架、设施管道、电缆桥架等大尺寸的内部导电物，其等电位联结应以最短路径连到最近的等电位联结带或其他已做了等电位联结的金属物，各导电物之间宜附加多次互相连接。

4）每个等电位联结网不宜设单独的接地装置。

7.家庭用电线路的种类

家庭用电线路有照明线路、空调线路和插座线路三种，见表1-7。为了避免在日常生活中三种线路互相影响，常将这三种线路分开安装布线，并根据需要来选择相应的断路器。

表1-7 普通家庭用电线路的种类