新能源汽车电的基础知识

新能源汽车电的基础知识

《电动汽车高压安全及防护》第一部分电的基础知识

电的基础知识

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《电动汽车高压安全及防护》第一部分电的基础知

识

研究目标

1.能够解释电的常用名词的含义，说出常见电器元件的特

点和作用；

2.能够应用欧姆定律和焦耳定律进行实际计算；

3.能够正确描述电的四大效应，说出其各自的实际用途；

4.能够正确理解电功和电功率，并根据已知量计算

电功和电功率值；

5.能够分辨并说出直流电与交流电的区别；

重点

1.能够应用欧姆定律和焦耳定律进行实际计算；

2.能够正确描述电的四大效应，说出其各自的实际用途；

3.能够分辨并说出直流电与交流电的区别;

难点

1.能够应用欧姆定律和焦耳定律进行实际计算；

2.可以正确理解电功和电功率，并按照量计算电功和电功

率值；

3.可以分辨并说出直流电与交流电的区别；

实际常识

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《电动汽车高压安全及防护》第一部分电的基础知识

一、电的常用概念

（一）名词解释

1.电

电（又称电力）是一种客观存在的物质，是一种能做功的

能量。根据电子学说，物质在外力如摩擦、电场力或化学反应

等作用下，失去或获得电子，就带了电。生活中的电是由水力、

火力、核能转化为机械能，再由旋转磁场中的导体受电场力的

作用产生交流电或直流电。电或电荷有两种:我们把一种叫做

正电，另一种叫做负电。

2.电荷

电荷是电的量度，惯上也把带电体本身简称电荷，电子是

其最小单元。任何物体都含有大量的极微小带正电和带负电质

点，在正常前提下，这些带正电和带负电质点在数量上是相称

的。由于某种原因，使负电荷多于（或少于）正电荷，因而这

个物体便带负电或带正电。电荷以字母Q表示，单位为库伦

（C）o一个电子的电荷是l.xlO-19

3

《电动汽车高压安全及防护》第一部分电的基础知识库仑

（通常取Q=1.6xlO-19C）o

3.电场

电场是电荷及变化磁场周围空间里存在的一种特殊物质。

电场这种物质与通常的实物不同，它不是由分子原子所组成，

但它是客观存在的，电场具有通常物质所具有的力和能量等客

观属性。电场的力的性质表现为：电场对放入其中的电荷有作

用力，这种力称为电场力。电场的能的性质表现为：当电荷在

电场中移动时，电场力对电荷做功（这说明电场具有能量）。

4.电压

电压也称作电势差或电位差，是衡量单位电荷在静电场中

由于电势不同所产生的能量差的物理量。其大小等于单位正电

荷因受电场力作用从A点移动到B点所做的功，电压的方向

规定为从高电位指向低电位的方向。电压的国际单位制为伏特

（V,简称伏），常用的单位还有毫伏（mV）、微伏（pV）、

千伏（kV）等。此概念与水位高低所造成的“水压”相似。需

要指出的是，"电压''一词一般只用于电路当中，“电势差''和

“电位差”则普遍应用于一切电现象当中。

4.电流

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《电动汽车高压安全及防护》第一部分电的基础知识

电流：通常我们把电荷的有规律的运动叫电流。

电流强度：是表示电流大小的一个量，指每单位时间穿过

导体截面积的电荷，以字母I表示，单位为安培（A）,简称

安，惯上往往把电流密度简称电流。

电流密度：经由过程单位面积的电流的大小叫做电流密度,

以字母j表示，单位为安/毫米2。

5.电动势

电动势的定义:一个电源可以使电流延续不断沿电路流动,

就是因为它能使电路两头维持肯定的电位差。这种电路两头产

生和维持电位差的本领就叫电源电动势

电动势的单位是：伏,用字母E表示，计算公式为E=A/Q

(该公式表明电源将其它形式的能转化成电能的能力)其中A

为外力所作的功,Q为电荷量,E为电动势

电源内电动势的偏向:由低电位移向高电位

6.电阻

电阻：对电流有阻碍作用，并把电能不可逆转地转换为其

它形式的能量的二端元件称为电阻，以字母R或r表示，单位

为XXX(Q),简称欧。

由电子在导体中构成电流是由于其定向移动的结果，在定

向移动过程中，其要受到一些影响因素，如电子热活动的影响,

因为任何粒子在温度不为零时都要做热活动，这个热活动是不

划定规矩的，对划定规矩的定向移动来讲是个反向的影响，即

障碍感化，因此，导体的电阻随通电工夫即温度而变化。别的，电

子还要受到大量原子核的平均障碍感化，电子之间的障碍感化,

电子间的碰撞，电子与原子核的碰撞等等.固然在各个障碍因素

中有的影响较大有的较小,这些微观上的障碍因素在宏观上就

构成了电阻。

电阻

7.电

电：通常简称其容纳电荷的本领为电容，用字母C表示。

定义1：电，顾名思义，是“装电的“，是一种容纳电荷的

器件。电是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于

电路中的隔直通交，耦合，旁路，滤波，调谐回路，能量转换,

控制等方面。

定义2：电，任何两个相互绝缘且相隔很近的导体（包孕

导线）间都构成一个

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《电动汽车高压安全及防护》第一部分电的基础知识电。

电容与电不同。电容为基本物理量，符号C,单位为F

（法拉）。

通用公式：C=Q/U

平行板电专用公式：板间电场强度E=U/d,电电容决定式

C=£S/47ikdo

£：介质介电常数，相对介电常数。（3：真空中的绝对介

电常数=8.86xlO-12F/m）

k：静电力常量,k=8.9880xl09,单位:N-m2/C2（牛顿米2/库

仑2)

71：3....

S：两极板正对面积

d：南北极板间垂直间隔

电容漏电：

理想的电容应该是在两个极板之间夹着的是绝缘的介质。

然而，这其中的介质却往往不是那么理想的绝缘，这样就会有

少量的电流穿过介质层而形成漏电。对漏电流的测试仪不同于

一般测量电阻的测试仪，它是在一定的设定电压下来测量漏电

流的。简单的说可以用稳压电源串接电流表来测量漏电流，测

量时把稳压电源的输出电压设定到电容的标称电压值即可。

对地电容电流：

输、配电线路对地存在电容，三相导线之间也存在着电容。

当导线充电后，导线就与大地存在了一个电场，导线会经由过

程大气向大地（另二相导线也拆算到地）放电，将导线从头到

尾的放电电流“归算”到一点，这个“假想”的电流就是各相对地

电容电流。在一些特殊场合，必须用电缆输电.例如高压输电

线经过大城市时，接纳公开电缆；输电线经过海峡时，要用海

底电缆。由于电缆芯线与大地之间构成同轴电，在交流高压输

电线路中，空载电容电流极为可观.一条200kV的电缆，每

千米的电容约为0.2四，每千米需供给充电功率约3xlO3kw,

在每千米输电线路上，每年就要耗电2.6xl07kw/ho而在直流

输电中，由于电压波动很小，根本上没有电容电流加在电缆上。

8.电感

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《电动汽车高压安全及防护》第一局部电的基础常识

电感：自感与互感的统称。

自感：当闭合回路中的电流发生变化时，则由这电流所产

生的、穿过回路本身的磁通也发生变化，因此在回路中也将感

应电动势，这现象称为自感现象。这种感应电动势叫做自感电

动势。穿过回路所包围面积的磁通与产生此磁通的电流之间的

比例系数，叫做回路的自感系数，简称自感或电感，其数值即

是单位工夫内，电流变化一个单位时由于自感而引起的电动势,

以字母L表示，单位为XXX(H),简称亨。

互感：如果有两只线圈互相靠近，则其中第一只线圈中电

流所产生的磁通有一部分与第二只线圈相环链。当第一只线圈

中电流发生变化时，则其与第二只线圈环链的磁通也发生变化,

在第二只线圈中产生感应电动势。这种现象叫做互感现象。由

第一只线圈的电流所产生而与第二只线圈相环链的磁通链与该

电流的比例系数叫做第一只线圈对第二只线圈的互感系数，简

称互感，以字母M表示，单位为XXX(H),简称亨。

9.电涌

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10.电弧

电弧：电弧是一种气体放电现象，电畅通流畅过某些绝缘

介质(例如氛围)所产生的瞬间火花。

11.绝缘

(1)绝缘的作用

绝缘是用绝缘材料把带电体隔离起来，实现带电体之间、

带电体与其他物体之间的电气隔离、使设备能长期安全、正常

地工作，同时可以防止人体触及带电部分，避免发生触电事故,

所以绝缘在电气安全中有着十分重要的作用。良好的绝缘是设

备和线路正常运行的必要条件，也是防止触电事故的重要措施。

绝缘具有很强隔电能力，被广泛地应用在许多电器、电气

设备、装置及电气工程上，如胶木、塑料、橡胶、云母及矿物

油等都是常用的绝缘材料。

(2)绝缘破坏

绝缘材料经过一段时间的使用会发生绝缘破坏。绝缘材料

除因在强电场作用下被击穿而破坏外，自然老化、电化学击穿、

机械损伤、潮湿、腐蚀、热老化等也会降低其绝缘性能或导致

绝缘破坏。

绝缘体承受的电压超过一定数值时，电流穿过绝缘体而发

生放电现象称为电击穿。

气体绝缘在击穿电压消失后，绝缘性能还能规复；液体绝

缘多次击穿后，将严峻降低绝缘性能；而固体绝缘击穿后，就

不克不及再规复绝缘性能。

在长时间存在电压的情况下，由于绝缘材料的自然老化、

电化学作用热效应作用，使其绝缘性能逐渐降低，有时电压并

不是很高也会造成电击穿。所以绝缘需定期检测，保证电气绝

缘的安全可靠。

12.屏护

屏护的概念、特性、种类

(1)概念：屏护是指采用专门的装置把危险的带电体同

外界隔离开来，防止人体接触或过分接近带电体、电气设备发

生短路，以及便于安全操作的安全防护措施。

屏护装置主要包括：遮栏、栅栏、围墙、罩盖、箱闸、保

护网等。

(2)特点：屏护的特点是屏护装置不直接与带电体接触,

对所用材料的电气性能无严格要求，但应有足够的机械强度和

良好的耐火性能。

(3)分类：

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《电动汽车高压安全及防护》第一局部电的基础常识

①屏护装置按作用不同，可分为屏蔽装置和障碍装置(或

称阻挡物)两种。两者的区别在于：屏蔽可以能防止人体有意

识和无意识触及或接近带电体；障碍只能防止人体无意识触及

或接近带电体，而不能防止有意识移开、绕过或翻越该障碍触

及或接近带电体。从这点来说，前者属于一种完全的防护，而

后者是一种不完全的防护。

②屏护装置按使用要求分为永久性屏护装置和临时

性屏护装置两种。前者如配电装置的遮栏、开关的革

盖等；后者如检修工作中使用的临时屏护装置和临时

设备的屏护装置等。

③屏护装置按使用对象分为固定屏护装置和移动屏护装置

两种。如母线的护网就属于固定屏护装置；而跟随XXX的天

车滑线屏护装置就属于移动屏护装置。

(二)人体内的电流

人体也是通过电流控制的。人体内有电流，这是一种正常

的生理现象。当你在课堂上思维时，就会产生电流；当你在运

动场奔跑时，肌肉收缩也会产生电流；人的心脏跳动时，肌肉

收缩又会产生电流；如果用现代医学电子仪器对你进行测试，

你在看报时，光线进了你的眼睛视网膜细胞便产生生物电信号,

通过神经传入大脑，大脑也会产生脑电流，进而引起你的一系

列思考……

人体“电流”是如何产生的呢？原来，细胞是人体的“发电

机因为细胞膜内外存在着漫衍不均匀的带电离子，当细胞

未受到外界刺激时，它们尚可以“安分守己一旦细胞受到外

界刺激，这些带电离子便活跃起来，在细胞膜内外络绎不绝，

构成电压，产生电流，这种电流我们称为生物电流。

每每在触电时外部电流会打乱身材掌握，在没法正常掌握

自己身材时就会产生致命的危险。

二、直流电/交流电的介绍

（一）直流电

直流：大小和方向不随时间变化的电流称为直流，又称稳

恒电流。

直流：恒定电流是指大小（电压高低）和方向（正负极）

都不随时间（相对范围内）

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《电动汽车高压安全及防护》第一部分电的基础知识而变

化，比如干电池。脉动直流电是指方向（正负极）不变，但大

小随时间变化，比如：我们把50Hz的交流电经过二极管整流

后得到的就是典型脉动直流电，半波整流得到的是50Hz的脉

动直流电，如果是全波或桥式整流得到的就是100Hz的脉动

直流电，它们只有经过滤波（用电感或电容）以后才变成平滑

直流电，当然其中仍存在脉动成分（称纹波系数），大小视滤

波电路的滤波效果。

以电动车电池组为例，直流电所通过的电路称直流电路，

是由直流电源和电阻构成的闭合导电回路。

直流电是电荷的单向流动大概移动，电流密度随着工夫而

变化，但是通常移动的偏向在所有工夫里都是一样的。

在该直流电路中，形成恒定的电场。

在电源外，正电荷经电阻从高电势处流向低电势处，在电

源内，靠电源的非静电力的作用，克服静电力，再从低电势处

到达高电势处，如此循环，构成闭合的电流线。

在直流电路中，电源的感化是提供不随工夫变化的恒定电

动势，为在电路上的元件提供能量。

（二）交流电

交流：又称交流电或交变电流，是指大小和方向随时间作

周期性变化的电流，通常指的交流电是指正弦电流。

正弦电流：按正弦规律随时间变化的交变电流叫做正弦电

流。

非正弦电流：不按正弦规律随时间变化的交变电流叫做非

正弦电流。

脉动电流：大小随时间变化而方向不变的电流，叫做脉动

电流。

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正弦交流电三个要素：最大值（峰值）、周期（频率或角

频率）和相位（初相位）。交流电所要讨论的基本问题是电路

中的电流、电压关系以及功率（或能量）的分配问题。由于交

流电具有随时间变化的特点，因此产生了一系列区别于直流电

路的特性。在交流电路中使用的元件不仅有电阻，而且有电容

元件和电感元件，使用的元件多了，现象和规律就复杂了。

交流电的产生:

发电机原理图

交流电产生的原理是电磁定律，电磁感应

(Electromagneticinduction)又称磁电感应现象，是指闭合电

路的一局部导体在磁场中作切割磁感线活动，导体中就会产生

电流的现象。这种利用磁场产生电流的方法叫做电磁感应，产

生的电流叫做感应电流。

电磁感应现象的产生前提有两点：

1.闭合电路。

2.穿过闭合电路的磁通量发生变化。

让磁通量发生变化的方法有两种。一种方法是让闭合电路

中的导体在磁场中做切割磁感线的运动；另一种方法是让磁场

在导体内运动。

(三)直流电与交流电区别

交流电是用交流发电机发出的,在发电过程中，多对磁极是

按一定的角度均匀分布在一个圆周上，使得发电过程中,各个线

圈就切割磁力线,由于具有多对磁极，每对磁极

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《电动汽车高压安全及防护》第一局部电的基础常识产生

的磁力线被切割产生的电压、电流都是按弦纪律变化的，所以

可以不断的产生不乱的电流。国内交流电的频次通常为50赫

兹，即每秒变化50次.有些国家交流电的频次是60赫兹，即每

秒变化60次。固然也有别的频次，如电子线路中有方波的、

三角形的等，但这些波形的交流电不是导体切割磁力线产生的,

而是电容充放电、开关晶体管工作时产生的。

直流电的偏向则不随工夫而变化。通常又分为脉动直流电

和稳恒电流。脉动直流电中有交流身分，如彩电中的电源电路

中大约300伏左右的电压就是脉动直流电身分可经由过程电容

去除。稳恒电流则是比较理想的，大小和偏向都有不变。

整流：将交流电变成直流电的过程叫做“交流电整流”。整

流可分为半波整流、全波整流、桥式整流等几种形式。通常的

整流装置都是利用电子管和晶体二极管的单向导电的性能来整

流的。例如，用错、硅等半导体材料做成的整流器，已在许多

方面得到广泛应用。为了适应较高电压的整流，可将许多单个

整流器串联在一起封在一块绝缘材料中，称之为“硅堆”。整流

器可将交流负半周的波形除去，使交流变成脉动直流。因此通

过整流后的输出波形，只含有正弦波的正半周波形。一个理想

的整流器可视为一个开关，正半周的交流输入时，就有电压输

出，如同开关接通一样；反之，如果负半周交流输入，则无电

压输出，也就相当于开关切断一样。所以当正半周的交流输入,

此开关的有效电阻为零；而在负半周的交流输入时，有效电阻

为无穷大。实际上的整流器，不可能这样理想，但相差不远。

电子管整流器未导电时，其电阻极大，此时的电阻称为逆向电

阻；整流器导电时，其电阻很小，此时的电阻为顺向（正向）

电阻。无论任何情况，所有的整流器都只允许一个方向导电。

此种特性称为单向传导或单向特性，二极管（包括晶体管）就

具有此种单向特性。任何含有射极或阴极及集极或阳极的电子

另件，都称为二极体（包括电子二极管和晶体二极管）。因为

二极体中的电子只能向一个方向流。故所有二极体都有整流特

性。

【半波整流】整流时，通过整流器的只是交变电流

的一个半周。半波整流是最简单的整流器，但效率很

低，欲想将其整流出的电流波形变为平滑也比较困难。

图5—1所示是一个简单的晶体管整流电路。从图5—2

中的半波整流器的输出波形，与输入交流波形的比较

可知。当有电流流动的正半周时，输出波形的瞬时振

幅，完全随输入交流波形的正半周的波形而变。所以

在交流输入电压的正半周时，通过晶体管电流的波形,

完全与交流输入电压的波形相同。由于只有输入交流

电压的正半周输出，输入电压的一半

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《电动汽车高压安全及防护》第一局部电的基础常识就被

损失了。因此半波整流的效力较低，半波整流器的别的一瑕玷,

就是输出的脉冲电压及电流的频次与交流输入电压的频次相同。

要消除其脉动，必须要加滤波器，使整流器的输出成为平稳的

直流。

【全波整流】一种对交流整流的电路。在这种整流电路中,

在半个周期内，电流流过一个整流器件（比如晶体二极管），

而在另外一个半周内，电流流经第二个整流器件，并且两个整

流器件的连接能使流经它们的电流以同一方向流过负载。与半

波整流所不同的，是在全波整流中利用了交流的两个半波，这

就提高了整流器的效率，并使已整电流易于平滑。因此在整流

器中广泛地应用着全波整流。在应用全波整流器时其电源变压

器必须有中心抽头。全波整流使交流电的两半周期都得到了利

用。其各项整流因数则与半波整流时不同。

【桥式整流】桥式整流为一全波整流，可变交流电压为较

高直流电压，它不需要变压器有中心抽头。当交流输入电压为

正时，电流由输入的一边，经一个整流器、负载，再经另一个

整流器，流至输入的另一边。当交流输入电压的负半周时，电

流流经另一对整流器和负载。在这输入电压正和负的半周时，

经过负载的电流方向相同。所以可在负载上产生脉冲直流电压。

在实际的桥式整流电路中，四个整流器连接成一个整体，由外

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《电动汽车高压安全及防护》第一局部电的基础常识面联

成桥式电路（即只需外面留出四个接线点，其中中间接电源，

中间接负载）。桥式整流克制了半波整流和全部整流的利用率

不高的瑕玷。在无线电手艺和电气工程中广泛接纳桥式整流电

路。

三、电路

（一）欧姆定律

下面是电学中两个非常重要的定律，大家看一看下列图片,

回想一下是哪两个电学定律？

这就是大家会经常用到的欧姆定律，欧姆（右图）［1787年3

月16日——1854年7月6日］是德国物理学家。XXX发现了

电阻中电流与电压的正比关系，即著名的欧姆定律（关系式：

I=U/R,左图）；电阻的国际单位制“XXX”（C）以他的名字命名。

（二）焦耳定律

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《电动汽车高压安全及防护》第一局部电的基础常识

焦耳（右图）［1818年12月24日—1889年10月11日］,英

国物理学家，按照实验（图左图）』840年得出"焦耳定律”的

公式，即：。由于他在热学、热力学和电方面的贡献，后人为

了纪念他，把能量或功的单位命名为“焦耳”，简称“焦”；并用

焦耳姓氏的第一个字母来标记热量和“功''的物理量。

（三）基尔霍夫定律

基尔霍夫定律是电路中电压和电流所遵循的根本纪律，是

分析和计算较为庞大电路的基础，1845年由德国物理学家

G.R.XXX提出。它既可以用于直流电路的分析，也能够用于

交流电路的分析，还可以用于含有电子元件的非线性电路的分

析。包孕基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律

（KVL）o

基尔霍夫电流定律是电流的连续性在集数电路上的体现，

其物理背景是电荷守恒正义。XXX电流定律是确定电路中随

便节点处各支路电流之间干系的定律，因此又称为节点电流定

律，它的内容为：在任一瞬时，流向某一节点的电流之和恒即

是由该节点流出的电流之和。

基尔霍夫电压定律是电场为位场时电位的单值性在集数电

路上的体现，其物理背景是能量守恒。基尔霍夫电压定律是确

定电路中随便回路内各电压之间干系的定律，因此又称为回路

电压定律，它的内容为：在任一瞬间，沿电路中的任一回路绕

行一周，在该回路上电动势之XXX即是各电阻上的电压降之

和。

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《电动汽车高压安全及防护》第一局部电的基础常识

（四）电功与电功率

我们知道电能可以转化为热能、磁能、化学能等等，电能

转化为其他形式的能量时，电流做了多少功？电能做功或用电

器消耗电能的快慢程度是多少？这时我们就会用到电功和电功

率来表示。

1.电功

电功定义：电能可以转化成多种其他形式的能量。电能转

化成多种其他形式能的过程也能够说是电流做功的过程，有几

何电能发生了转化就说电流做了几何功，即电功是几何。电能

做功的几何跟电流的大小、电压的高低、通电工夫长短都有干

系。加在用电器上的电压越高、经由过程的电流越大、通电工

夫越长，电流做功越多。单位焦耳（J）或瓦X秒（WXS）。

计算公式

XXX

2

2,QIRt（焦耳定律）

U

WPtWt

R

WI2Rt

2.电功率

1.电功率定义：电流在单位时间内做的功叫做电功率。是

用来表示消耗电能的快慢的物理量，用P表示。单位：它的

单位是XXX（Watt）,简称“瓦"，符号是W。

定义式P

W

2,计算公式PUI

U

tP

R

PI2R

2.额定电压：额定电压是电器长工夫工作时所适用的最佳

电压。高了简单烧坏，低了不正常工作（灯胆发光不正常，电

机不正常运转）。此时电器中的元器件都工作在最佳状态，只

要工作在最佳状态时，电器的性能才比较不乱，这样电器的寿

命才得以延长。

3.额定功率：额定功率是指用电器正常工作时的功率。它

的值为用电器的额定电压乘以额定电流。若用电器的实践功率

大于额定功率，则用电器大概会损坏。

下图为北汽电动汽车电机和控制器的铭牌：

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标称输出容量：20KVA额定功率：20KW

4.视在功率：在具有电阻和电抗的电路内，电压与电流的

乘积叫视在功率（或容量）以字母S或符号Ps表示，单位伏安

（VA）o

5.有功功率：交流电的瞬时功率不是一个恒定值，瞬时功

率在一个周期内的平均值叫做有功功率，因此，有功功率也称

平均功率。用字母P表示，单位：XXX（w）

6.无功功率：在具有电感（或电容）的电路里，电感（或

电容）在半周期的工夫里把电源的能量酿成磁场（或电场）的

能量贮存起来，在另半周期的工夫里又把贮存的磁场（或电场）

能量送还给电源，它们只是与电源举行能量交换，并没有真正

消耗能量。我们把与电源交换能量的速率的振幅值叫做无功功

率，以字母Q表示，单位为“乏”。无功功率在数值上即是视

在功率平方与有功功率平方差的平方根。

刚才提到电能做功的多少跟电流的大小、电压的高低、通

电时间长短都有关系。加在用器上的电压越高、通过的电流越

大、通电时间越长，电流做功越多。

（五）电的几大效应

1.电流的热效应

当电流通过电阻时，电流做功而消耗电能，产生了热量，

这种现象叫做电流的热效应。（用途：如电加热器、电热切割

机、饮水机PTC如电加热器、）

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《电动汽车高压安全及防护》第一局部电的基础常识

2.电流的磁效应

电流的磁效应：电流在其周围的空间产生磁场。这磁场将

使载流导体或铁磁物质受到力的感化，这种效应叫做电流的磁

效应。（用途：例如电动机、继电器、发电机、电磁铁等）

3.电流的化学效应

电流通过盐类、碱类和酸类的溶液，能使它们分解，将电

能转化为化学能或其他形式能量，这种作用叫做电流的化学效

应。（用途：例如化学电源〈电池〉等）

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《电动汽车高压安全及防护》第一部分电的基础知识

4.光电效应

在高于某特定频率的电磁波照射下，某些物质内部的电子

会被光子激发出来而形成电流，即光生电。光线被物质吸收，

产生电的效应叫做光电效应。（用途：例如太阳能电池、光照

传感器、摄像头等）

4、常见电器元件

（一）电阻

电阻：电阻器由电阻体、骨架和引出端三部分构成（实芯

电阻器的电阻体与骨架合二为一），而决定阻值的只是电阻体。

对于截面均匀的电阻体，电阻值为

R

LL

AWt

其中p代表电阻率，A代表截面面积而L代表长度。截面

面积可被分解为宽度W和薄膜厚度to

薄膜电阻体的厚度d很小，难于测准，且p又随厚度而变

化，故把视为与薄膜材料有关的常数，称为膜电阻。实际上它

就是正方形薄膜的阻值，故又称方阻（欧/方）。对于均匀薄膜，

薄膜阻值R

L

XXX

R

S

L

W

式中W为薄膜的宽度（厘米）。通常Rs应在一有限范围

内，Rs太大会影响电阻器性能的不乱。因此圆柱形电阻体以

刻槽方法，平面形电阻体用刻蚀迂回图形的方法来扩大其阻值

范围，并举行阻值微调。

19

《电动汽车高压安全及防护》第一局部电的基础常识

伏安特性是用图形曲线来表示电阻端部电压和电流的关系,

当电压电流成比例时（特性为直线），称为线性电阻，否则称

为非线性电阻。

参数与特性一表征电阻特性的主要参数有标称阻值及其答

应误差、额定功率、负荷特性、电阻温度系数等。

标称阻值用数字或色标在电阻器上标志的设计阻值。

单位为欧（Q）、XXX（kQ）、XXX（MQ）、太欧

（TO）o阻值按标准化优先数系列制造,系列数对应于答应误

差。

电阻的阻值和答应误差的标注方法有直标法、色标法和文

字符号法。

①直标法

20

《电动汽车高压安全及防护》第一部分电的基础知识

将电阻的阻值和误差直接用数字和字母印在电阻上（无误

差标示为答应误差±20%）。

②色标法

将不同色彩的色环涂在电阻器（或电）上来表示电阻（电）的

标称值及答应误差，各类色彩所对应的数值见表固定电阻器色

环标志读数辨认划定规矩如下列图。

如何使用上表：四环电阻：一环数字（十位）《红》二环

数字（个位）《橙》*倍乘数《黑》误差《金》

例;红橙黑金=23*10=23Q（±5%）

五环电阻：一环数字（百位）《红》二环数字（十位）

《蓝》三环数字（个位）《绿》

21

《电动汽车高压安全及防护》第一部分电的基础知识*倍

乘数《黑》误差《棕》

例：红蓝绿黑棕=265*10=265Q（±l%）

答应误差一实践阻值与标称阻值间答应的最大误差，以百

分比表示。常用的有±5%、±10%、±20%,精密的小于±1%,高

精密的可达0.001%。精度由答应误差和不成逆阻值变化二者

决定。

③文字符号法：电阻值用数字、文字符号有规律的组合来

表示。也有厂家采用惯标记法，如：

3Q3J表示电阻值为3.3Q、允许误差为±5%

IK8K表示电阻值为1.8KQ、允许误差为±20%

5MlM表示电阻值为5.1MQ、允许误差为±10%

文字符号

RQ

KQ

MQ

GQ

TQ

单位及进位关系

(100)

(103)

(106)

(109)

(1012)

名称

XXX

XXX

XXX

XXX

太欧

22

《电动汽车高压安全及防护》第一部分电的基础知识

允许偏差(％)

±0.001

±0.002

±0.005

±0.01

±0.02

±0.05

±0.1

±0.25

文字符号

Y

X

E

L

P

W

B

C

答应误差（％）

±0.5

±1

±2

±5

±10

±20

±30

文字符号

D

F

G

J

K

M

N

注：大多数电阻器的允许偏差值J、K、M三类。

例如：6R2J表示该电阻标称值为6.2Q,答应误差为±5%；

3K6K表示电阻值为3.6KQ,答应误差为±10%；IM5M则表示

电阻值为L5MQ,答应误差为±20%。

（二）电感

（1）电感的分类：①自感器②互感器

自感器：电感器一般由骨架、绕组、屏蔽罩、封装材料、

磁芯或铁芯等组成。骨架泛指绕制线圈的支架。一些体积较大

的固定式电感器或可调式电感器（如振荡线圈、阻流圈等），

大多数是将漆包线（或纱包线）环绕在骨架上，再将磁芯或铜

芯、铜芯等装入骨架的内腔，以提高其电感量。

例如直流接触器的线圈，电机的线圈或滤波线圈等。

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《电动汽车高压安全及防护》第一局部电的基础常识

互感器：普通电流互感器布局原理：电流互感器的布局较

为简朴，由相互绝缘的一次绕组、二次绕组、铁心和构架、壳

体、接线端子等构成。其工作原理与变压器根本相同。

例如钳形电流表、电压、电流互感器、变压器，电动机。

下列图所示是电感单位及其换算解说。

电感单位表

(2)电感量及允许偏差

电感量表示电感器的电感大小，它与线圈的匝数、有无磁

心等有关。允许XXX表示

制造过程今电感量偏差大小，通常有三个等级，如下表所

示：

24

《电动汽车高压安全及防护》第一部分电的基础知识

(3)电感器品质因数。品质因数又称为Q值，用字母Q

表示。Q位表示了线圈的“品质”愈高，说明电感线圈的功率损

耗愈小，效率愈高。

(4)电感器额定电流是一个重要参数。当通过电感器的

工作电流大于这一电流值时，电感器将会烧坏的危险。在电源

电路中的滤波电感器因为工作电流比较大，加上电源电路的故

障发生率比较高，所以滤波电感器容易烧坏。

(5)电感器色标法。如下图所示是采用包标法的电感器

实物示意图。有些固定电感器中，采用色标表示标称电感量和

允许偏差，这种固定电感器称为色码电感器，它的标称电感量

标注方法如图(a)所示。

色码电感器朗读码方式与色标电阻器一样，4条色码中最

靠电感器一端的为第一条色码，见上图(a)中所示，这时靠

在最左边的一条是第1位有效数其次是第2位有效数，第3位

为倍乘，最后一位为允许偏差色码。

(三)电容

电容是由两块金属电极之间夹一层绝缘电介质构成。当在

两金属电极间加上电压时，电极上就会储备电荷，所以电是储

能元件。任何两个相互绝缘又相距很近的导体，构成一个电。

平行板电由电的极板和电介质构成。

(1)它具有充放电特性和阻止直流电流通过，允许交流

电流通过的能力。

(2)在充电和放电过程中，两极板上的电荷有积累过程,

也即电压有建立过程，因此，电上的电压不能突变。

电的充电：两板分别带等量异种电荷，每个极板带电量的

绝对值叫电的带电量。

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《电动汽车高压安全及防护》第一部分电的基础知识

电的放电：电南北极正负电荷经由过程导线中和。在放电

过程中导线上有长久的电流产生。

(3)电的容抗与频次、容量之间成反比。即分析容抗大

小时就得接洽信号的频次高低、容量大小。

型号命名

国产电的型号一般由四局部构成(不适用于压敏、可变、

真空电)。顺次分别代表名称、资料、分类和序号。

第一部分：名称，用字母表示，电用C。

第二部分：材料，用字母表示。

第三部分：分类，一般用数字表示，个别用字母表示。

第四部分：序号，用数字表示。

电用字母表示产品的材料：A-锂电解、B-聚苯乙烯等非

极性薄膜、C-高频陶瓷、D-铝电解、E-其它材料电解、G-合

金电解、H-复合介质、I-玻璃釉、J-金属化纸、L-涤纶等极性

有机薄膜、N-铝电解、O-玻璃膜、Q-漆膜、T-低频陶瓷、V-

云母纸、Y-云母、Z-纸介

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《电动汽车高压安全及防护》第一部分电的基础知识

容量标示：

(1)直标法

用数字和单位符号直接标出。如luF表示1微法，有些电

容用“R”表示小数点，如R56表示0.56微法。

(2)文字符号法

用数字和文字符号有纪律的组合来表示容量。如plO表示

0.1pF.IpO表示lpF、6P8表示6.8pF、2u2表示2.2uF。

(3)色标法

用色环或色点表示电的主要参数。电的色标法与电阻相同。

电偏差标志符号：+100%。-H、+100%-10%-R.+50%-

10%-T.+30%-10%-Q,+50%-20%-S.+80%-20%-Z

(4)数学计数法：数学计数法一般是三位数字，第一位

和第二位数字为有效数字，第三位数字为倍数。标值272,容

量就是：27X102=2700pfo如果标值473,即为47X103=pf。

又如：332=33X102=3300pf。

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《电动汽车高压安全及防护》第一局部电的基础常识

根据分析统计，电主要分为以下10类：

(1)按照结构分三大类：固定电、可变电和微调电。

(2)按电解质分类：有机介质电、无机介质电、电解电、

电热电和空气介质电等。

(3)按用途分有：高频旁路、低频旁路、滤波、调谐、

高频耦合、低频耦合、小型电。

(4)按制造资料的不同可以分为：瓷介电容、涤纶电容、

电解电容、锂电容，另有先进的聚丙烯电容等等

(5)高频旁路：陶瓷电、云母电、玻璃膜电、涤纶电、

玻璃釉电。

(6)低频旁路：纸介电、陶瓷电、铝电解电、涤纶电。

(7)滤波：铝电解电、纸介电、复合纸介电、液体锂电。

(8)调谐：陶瓷电、云母电、玻璃膜电、聚苯乙烯电。

(9)低耦合：纸介电、陶瓷电、铝电解电、涤纶电、固

体锂电。

(10)小型电容：金属化纸介电、陶瓷电、铝电解电、聚

苯乙烯电、固体锂电、玻璃釉电、金属化涤纶电、聚丙烯电、

云母电。

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《电动汽车高压安全及防护》第一部分电的基础知识

(四)半导体

1.二极管

二极管参数

(1)最大整流电流IF

是指二极管长期连续工作时，允许通过的最大正向平均电

流值，其值与PN结面积及外部散热条件等有关。因为电流通

过管子时会使管芯发热，温度上升，温度超过容许限度(硅管

为141左右，错管为90左右)时，就会使管芯过热而损坏。

所以在规定散热条件下，二极管使用中不要超过二极管最大整

流电流值。例如，常用的IN4001-4007型错二极管的额定正

向工作电流为lAo

(2)最高反向工作电压Udrm

加在二极管两真个反向电压高到肯定值时，会将管子击穿,

落空单向导电本领。为了包管使用安全，划定了最高反向工作

电压值。例如，IN4001二极管反向耐压为50V,IN4007反向

耐压为1000Vo

(3)反向电流Idrm

反向电流是指二极管在常温(25℃)和最高反向电压作用

下，流过二极管的反向电流。反向电流越小，管子的单方向导

电性能越好。值得注意的是反向电流与温度有着密切的关系，

大约温度每升高10℃,反向电流增大一倍。例如2Api型铸二

极管，在25℃时反向电流若为250uA,温度升高到35℃,反

向电流将上升到500uA,依此类推，在75℃

29

《电动汽车高压安全及防护》第一部分电的基础知识时，

它的反向电流已达8mA,不仅失去了单方向导电特性，还会

使管子过热而损坏。又如，2CP10型硅二极管，25°。时反向电

流仅为5uA,温度升高到75℃时，反向电流也不过160uAo

故硅二极管比错二极管在高温下具有较好的稳定性。

(4)动态电阻Rd

二极管特性曲线静态工作点Q邻近电压的变化与相应电

流的变化量之比。

(5)最高工作频率Fm

Fm是二极管工作的上限频次。因二极管与PN结一样，

其结电容由势垒电容构成。所以Fm的值主要取决于PN结结

电容的大小。若是超过此值。则单向导电性将受影响。

(6)电压温度系数auz

auz指温度每升高一摄氏度时的稳定电压的相对变化量。

uz为6V左右的稳压二极管的温度不乱性较好

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《电动汽车高压安全及防护》第一部分电的基础知识

2.三极管

(1)三极管的分类

按材质分:硅管、错管贴片三极管。

按结构分:NPN、PNPo如下所示。

按功能分:开关管、功率管、XXX管、光敏