机修工电气知识培训讲义.docx

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机修工电气知识培训讲义

机修工电气基础知识培训讲义

教材：

电工操作证培训教材《电工作业安全技术（培训教材）》

第一讲电工基础（6个课时）

第一节电的基本概念（2个课时）

一、电流

●定义：

电荷有规则的定向移动。

●大小：

单位时间内通过导体截面的电量，即电流强度（I）。

●单位：

安培（A）

1KA=1000A1A=1000mA1mA=1000μA

●方向：

正电荷运动的方向为电流的正方向。

●产生条件：

必须是导体，导体两端必须有电压。

●分类：

直流电和交流电

二、电压

●定义：

又称电位差，是衡量电场做功本领大小的物理量。

●大小：

电场力把单位正电荷从电场中A点移动到B点所做的功称为a、b两点间的电压（UAB）。

●单位：

伏特（V）

1KV＝1000V1V=1000mV1mV＝1000µv

●方向：

对于负载来说，规定电流流进端为正，流出为负。

●产生条件：

对于负载来说，没有电流就没有电压，有电压就一定有电流。

一、电位

●定义：

在电路中任选一点为参考点，则某点到参考点的电压就叫做这一点（相对与参考点）的电位。

电位的符号用φ表示。

●参考点。

参考点的电位等于零，即Φ0＝0，所以参考点又叫零电位点。

参考点在电路图中用符号“┷”表示。

高于参考点的电位叫正电位，低于参考点的电位叫负电位。

●电位与电压的异同点：

电位是某点对参考点的电压，电压是某两点间的电位差。

电位是相对量，随参考点的电压改变而改变；电位差是绝对量，不随参考点的改变而改变。

电位的单位与电压的单位相同，也是V。

四、电阻

●定义：

电流通过导体时导体对电流的阻碍作用（R）

●单位：

欧姆（Ω）

1000Ω=1KΩ1000KΩ=1MΩ

●大小：

在温度一定时，导体的电阻与长度成正比，与导体横截面积成反比，还与导体材料有关。

●分类：

导体、半导体、绝缘体

第二节　　直流电路（2个课时）

一、电路

1、电路的组成及电路元件的作用

>　电源：

将其它形式的能量转换为电能。

>　负载：

将电能转换为其它形式的能量。

>　控制电器和保护电器：

在电路中起控制和保护作用。

>　导线：

就是把电源、负载和控制电器连接成一个电路，并将电源的电能传输给负载。

2、电路的工作状态

电路有三种工作状态如下图所示：

●通路——就是电源与负载接成的回路，这时电路中有电流通过。

●短路——短路就是电源未经负载而直接由导线构成通路。

注:

短路可分为有用短路和故障短路，故障短路往往会造成电路中电流过大，使电路无法正常工作，严重的会产生事故。

●断路——断路就是电源与负载未接成闭合回路，

这时电路中没有电流通过。

开路又叫断路，断开的两点间的电压称为开路电压。

注：

开路也分为正常开路和故障开路。

如不需要电路工作时，把电源开关打开

为正常开路；而灯丝烧断，导线断裂产生的开路为故障开路，它使电路不能正常工作。

二、欧姆定律

流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。

I=U/R

式中I=电流（A）

U=电压（V）

R=电阻（Ω）

举例：

已知一盏灯泡的电阻是484Ω，当电源电压为220V时，求通过灯泡的电流。

三、电路的功率与电能

1、电功率：

单位时间内电场力所做的功。

P=UI=I2R=U2/R

式中P=电功率（W）

举例：

一只“220V、100W”的灯泡，当接到电压为220V的电源上时，通过灯泡的电流为多大？

灯泡的电阻是多少？

2、电能：

就是用来表示电场在一段时间内所做的功。

W=Pt

式中W=电能（Kw.h）

P=电功率（kW）

t=时间（h）

实际上1KW.h就是平常所说的1度电。

举例：

一台10kw电炉，每天工作8h，求一个月30天要用电多少千瓦时？

四、电阻的串并联电路

1、电阻的串联电路　　　　　　　　　　　　　　　　　

将两个以上的电阻，依次首尾相联，使各电阻通过同一电流，这种连接方式叫做电阻的串联。

串联电路的特点：

1）电路中流过每个电阻元件的电流都相等。

2）电路两端的总电压等于各电阻两端的电压之和。

3）电路的等效电阻（即总电阻）等于各串联电阻之和。

4）电路中各电阻上的电压与各电阻的阻值成正比。

5）电路中各电阻上所消耗的功率与各电阻的阻值成正比。

2、电阻的并联电路

把几个电阻的一端连接在一个节点上，另一端接在另一个节点上，这种连接方式叫做电阻的并联。

并联电路的特点：

1）电路中各电阻两端的电压都相等，且等于电路两端的电压。

2）电路的总电流等于各电阻支路电流之和。

3）电路的等效电阻（即总电阻）的倒数等于各并联电阻的倒数之和。

4）电路中阻值越大的电阻所通过的电流越小，阻值越小的电阻所通过的电流越大。

5）电路中阻值越大的电阻所消耗的功率越小，阻值越小的电阻所消耗的功率越大。

3、电阻的混联电路

在一些电路中，既有电阻的串联，又有电阻的并联，这种电路就叫混联电路。

举例：

若在照明线路上使用电炉时，电灯会明显变暗，这是由于电流增大后，在线路上的电压损失增加引起的。

第三节单相交流电路（2个课时）

一、交流电的基本概念

交流电是指大小和方向都随时间作周期性变化的电动势（电压或电流），也就是说，交流电是交变电动势、交变电压和交变电流的总称。

交流电的分类：

正弦交流电和非正弦交流电。

二、正弦交流电的基本物理量

e=EmSin（wt+Φ）

最大值、有效值，周期、频率、角频率，相位、初相位。

三要素：

最大值、角频率、初相角。

三、交流电路的基本参数

在交流电路中，除电阻外，还有电感和电容元件，电阻是消耗电能的元件，而电感和电容则只是存储电能，不消耗电能。

1.电感

当通过镇流器、变压器、电动机等设备中的线圈中的电流变化时，会在线圈中产生磁场，从而产生感应电动势，来阻碍电流的变化，这就是自感现象。

我们把衡量线圈产生自感本领大小的物理量叫做电感。

电感的大小与线圈的匝数、几何形状以及线圈中媒介的磁导率有关。

●单位：

亨利（H）

1H=1000mH1mH=1000μH

●自感有利有弊。

如：

日光灯利用镇流器中的自感电动势来点燃灯管。

涡流效应。

2.电容

●作用：

储存电荷

●组成：

极板和介质

●单位：

法拉（F）

1F=106μF1μF=106pF

●大小：

C=Q/Uc

式中Q=电荷（C）

Uc=电压（V）

C=电容量（F）

●主要技术指标：

电容量和耐压等级

●电容器的串联

1）电路等效电容量的倒数等于各串联电容量的倒数之和。

2）电路总电压等于各个电容器上电压之和。

3）各电容器实际分配的电压与各自的电容量成反比。

●电容器的并联

1）并联电路的等效电容量等于各个电容器的容量之和。

2）每个电容器两端的电压相同。

3）并联电路的总电量等于各个电容器电量之和。

四、基本交流电路

1.纯电阻电路

纯电阻电路中的电压与电流是同频率、同相位的正弦量，说明在纯电阻电路中的电压与电流有效值之间的关系符合欧姆定律。

纯电阻电路的平均功率为：

P=UI=I2R=U2/R

注：

平常我们所讲的功率，如白炽灯的功率是40W，电炉的功率是2kW等，都是指平均功率。

习惯上也将平均功率叫做有功功率，即电路所消耗的功率。

2.纯电感电路

交流电路中，由于电感对电流的阻碍作用，使得通过镇流器、变压器、电动机等设备的电流要滞后于两端的电压90°。

具有隔交通直的作用。

感抗大小：

U/I=XL=2πfL

3.纯电容电路

交流电路中，由于电容器对电压的阻碍作用，使得加在电容器两端的电压要滞后于电流90°。

具有隔直通交作用。

容抗大小：

U/I=XL=1/2πfc

五、RLC交流电路

1.电路阻抗：

Z2=R+j（XL+XC）

2.功率：

有功功率：

P=UIcosΦ

无功功率：

Q=UIsinΦ

视在功率：

S=P2+Q2

4.功率因数

P=ScosΦI=P/UcosΦ

第四节三相交流电路（2个课时）

一、三相正弦交流电源

由3个频率相同、振幅相同、相位互差120°的正弦电压源所构成的电源称为三相电源。

由三相电源供电的电路称为三相电路。

三个电压达到最大值的先后次序叫相序

二、三相电源的联接

星形连接：

3个末端连接在一起引出中线，由3个首端引出3条火线。

相线与零线之间的电压称为相电压。

任意两相线间的电压称为线电压。

低压供电系统通常为三相四线制，线电压为380V，相电压为220V。

三角形连接：

将三相绕组的首、末端依次相连，从3个点引出3条火线。

三、三相负载的连接

●负载分为单相负载和三相负载。

●三相负载的连接有星形和三角形连接。

●中性线断开的后果：

使阻抗小（负荷大）的负载相电压减小，阻抗大（负荷小）的负载相电压增大，最终使相电压增大的这相负载烧毁。

中线的作用：

使三相相电压保持对称，为中线电流提供通路。

中线面积：

不得低于相线的1/3。

注意事项：

零线不得加装熔断器；三相负载尽量平衡。

四、三相电路的功率

有功功率：

P=√3UIcosΦ

无功功率：

Q=√3UIsinΦ

视在功率：

S=√P2+Q2=√3UI

第五节晶体管与晶闸管

晶体管是半导体器件。

二极管具有单向导电性，三极管具有放大作用。

一、二极管

二极管结构原理：

一个PN结加上相应的电极引线并用管壳封装起来，就构成了半导体二极管，简称二极管。

二极管整流电路实际就是利用其单向导电特性，有半波整流、全波整流和桥式整流三种形式，常用桥式整流。

二、晶闸管

内部由四层半导体（PNPN）构成，形成三个PN结（J1、J2、J3），最下层的P1引出为阳极（A），最上层的N2引出为阴极（K），中间的P2引出为控制极（G）。

工作原理：

在G极没有加控制电压情况下，晶闸管始终处于阻断状态。

当在阳极和阴极之间加正向电压的同时，在控制极与阴极之间也加一个正向电压，则晶闸管将由阻断变为导通。

晶闸管导通后，控制极就失去控制作用。

降低电源电压，或增大负载电阻，或改变电源电压极性（加反向电压）等方法，使阳极电流IA减少，到某一特定数值以下（即小于维持电流），才能使晶闸管重新阻断。

第二讲电工测量

一、电流与电压的测量

1.电流的测量

电流表的内阻很小。

选择：

所选量程要大于被测量的值，同时要把被测量范围选择在仪表标度尺满刻度的2/3以上范围内。

接线：

串联在被测电路中；测量直流时注意极性；电流过大时借助电流互感器测量。

2.电压的测量

电压表的内阻很大。

选择：

所选量程要大于被测量的值，同时要把被测量范围选择在仪表标度尺满刻度的2/3以上范围内。

接线：

并联在被测电路两端；测量直流时注意极性；电压过大时借助电压互感器测量。

二、钳流表

特点：

能在不停电的情况下测量电流，只能测量交流电流。

三、万用表

使用方法及注意事项:

1.根据测量对象，将转换开关拨到相应档位，表笔插在相应位置。

2.合理选用量程，使被测量值达到表头量程的1/2或2/3以上。

3.测量电阻时不能带电测量，指针式万用表在测量之前应先进行欧姆调零。

4.测量电压、电流时不得触及表笔的金属部分。

四、兆欧表

用来检查电气设备或线路绝缘电阻的仪表。

使用方法及注意事项:

电工常用携带式仪表的应用

电工常用携带式仪表主要有万用表、钳形电流表及兆欧表。

第三章触电危害与急救

l触电事故：

l1、电击：

单线电击、两线电击、跨步电压电击

l电伤：

电弧烧伤、电流灼伤、皮肤金属化、电烙印、电光眼

l2、雷电事故

l3、静电事故

l4、电磁辐射事故

l5、电路故障及事故

l6、电路故障：

断路、短路、接地、漏电、突然停电、误合闸

l电路故障得不到控制就可能发展为电路事故

l第一节电流对人体的危害

l一、电流作用机理

l电流通过人体时破坏人体内部细胞组织的正常工作，主要表现为生物学效应。

l电流作用还包括热效应、化学效应、机械效应

l电流是造成人体触电的本质原因。

l二、影响电流对人体作用因素

1.电流的大小

人体电阻主要由表皮电阻和体内电阻构成，体内电阻一般较为稳定，约在500Ω左右，表皮电阻则与表皮湿度、粗糙程度、触电面积等有关，一般人体电阻在1kΩ～2kΩ之间

2.持续时间（时间越长对人体伤害最严重）

3.电流频率（50Hz～60Hz时电流对人体伤害最严重）

4.电流途径（通过人心脏的电流对人体伤害最严重）

人体健康状况

第二节触电事故种类、方式与规律

一、电流对人体伤害的类型

1、电击

电击是电流对人体内部组织造成的伤害，是内伤。

如人的呼吸和心跳停止。

2、电伤

电伤是电流的热效应、化学效应、机械效应对人体造成的外伤。

二、人体触电的方式

按人体触及带电体的方式和电流通过人体的途径，触电主要有三种情况：

Ø单相触电（人体不同部位同时接触一根相线和零线）

Ø两相触电（人体不同部位同时接触两根相线）

跨步电压触电

三、人体触电的规律

1、触电事故季节性明显，6~9月事故最多；

2、低压触电事故多；

3、携带式设备和移动式设备触电事故多；

4、电气连接部位触电事故多；

5、错误操作和违章作业造成的触电事故多；

6、不同行业、不同年龄、不同地域触电事故各不相同

第三节触电急救

当人体触电首先是尽快脱离电源

一、触电者脱离电源的方法

1、脱离低压电源的方法

拉闸断电、切断电源线、用绝缘物品脱离电源

2、脱离高压电源的方法

拉闸停电、短路法

3、脱离跨步电压的方法

穿绝缘靴或单脚着地跳到触电者身边，紧靠触电者头或脚把他拖成躺在等电位地面上，即可就地静养或进行抢救

脱离电源时的注意事项

1、救护者一定要判明情况，做好自身防护。

2、在触电人脱离电源的同时，要防止二次摔伤事故。

3、如果是夜间抢救，要及时解决临时照明，以避免延误抢救时机。

二、触电急救

发现有人触电时，首先要尽快的使触电人脱离电源，然后根据触电人的具体情况，采取相应的急救措施：

触电者神志清醒时，首先将触电者转运到最近的通风干燥的平地，仰面平躺，观察的触电者情况，并作好急救准备；

触电者神志不清醒时，首先将触电者转运到最近的通风干燥的平地，仰面平躺，一边进行触电急救，一边进行对外呼救。

急救——心肺复苏法

1、畅通气道

2、口对口（鼻）人工呼吸

3、胸外按压（人工循环）

胸外按压与口对口（鼻）人工呼吸同时进行时，其节奏为：

单人抢救时，每按压15次后吹气2次，反复进行；双人抢救时，每按压5次后由另一人吹气一次，反复进行

第四章防触电技术

l为了达到安全用电的目的，必须采用可靠的技术措施，防止触电事故发生。

绝缘、安全间距、漏电保护、安全电压、遮栏及阻挡物等都是防止直接触电的防护措施。

保护接地、保护接零是间接触电防护措施中最基本的措施。

所谓间接触电防护措施是指防止人体各个部位触及正常情况下不带电，而在故障情况下才变为带电的电器金属部分的技术措施。

l专业电工人员在全部停电或部分停电的电气设备上工作时，在技术措施上，必须完成停电、验电、装设接地线、悬挂标示牌和装设遮栏后，才能开始工作。

l一、绝缘

l1．绝缘的作用

l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。

l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。

l2．绝缘破坏

l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。

l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。

l气体绝缘在击穿电压消失后，绝缘性能还能恢复；液体绝缘多次击穿后，将严重降低绝缘性能；而固体绝缘击穿后，就不能再恢复绝缘性能。

l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。

l3．绝缘安全用具

l在一些情况下，手持电动工具的操作者必须戴绝缘手套、穿绝缘鞋（靴），或站在绝缘垫（台）上工作，采用这些绝缘安全用具使人与地面，或使人与工具的金属外壳，其中包括与相连的金属导体，隔离开来。

这是目前简便可行的安全措施。

l为了防止机械伤害，使用手电钻时不允许戴线手套。

绝缘安全用具应按有关规定进行定期耐压试验和外观检查，凡是不合格的安全用具严禁使用，绝缘用具应由专人负责保管和检查。

l常用的绝缘安全用具有绝缘手套、绝缘靴、绝缘鞋、绝缘垫和绝缘台等。

绝缘安全用具可分为基本安全用具和辅助安全用具。

基本安全用具的绝缘强度能长时间承受电气设备的工作电压，使用时，可直接接触电气设备的有电部分。

辅助安全用具的绝缘强度不足以承受电气设备的工作电压，只能加强基本安全用具的保安作用，必须与基本安全用具一起使用。

在低压带电设备上工作时，绝缘手套、绝缘鞋（靴）、绝缘垫可作为基本安全用具使用，在高压情况下，只能用作辅助安全用具。

第五章保护接地与保护接零

在工厂里，使用的电气设备很多。

为了防止触电，通常可采用绝缘、隔离等技术措施以保障用电安全。

但工人在生产过程中经常接触的是电气设备不带电的外壳或与其连接的金属体。

这样当设备万一发生漏电故障时，平时不带电的外壳就带电，并与大地之间存在电压，就会使操作人员触电。

这种意外的触电是非常危险的。

为了解决这个不安全的问题，采取的主要的安全措施，就是对电气设备的外壳进行保护接地或保护接零。

l保护接地是指将电气设备平时不带电的金属外壳用专门设置的接地装置实行良好的金属性连接。

保护接地的作用是当设备金属外壳意外带电时，将其对地电压限制在规定的安全范围内，消除或减小触电的危险。

保护接地最常用于低压不接地配电网中的电气设备。

l一、保护接地

变压器中性点（或一相）不直接接地的电网内，一切电气设备正常情况下不带电的金属外壳以及和它连接的金属部分与大地作可靠电气联接。

保护接地应用范围：

——适用于中性点不接地电网

１、电机、变压器、照明灯具、携带式移动式用电器具的金属外壳和底座

２、配电屏、箱、柜、盘，控制屏、箱、柜、盘的金属构架

３、穿电线的金属管，电缆的金属外皮，电缆终端盒、接线盒的金属部分

４、互感器的铁心及二次线圈的一端

５、装有避雷器的电线杆、塔。

高频设备的屏护

二、保护接零

保护接零就是在１kV以下变压器中性点直接接地的系统中一切电气设备正常情况下不带电的金属部分与电网零干线可靠连接。

保护接零应用范围：

　　中性点直接接地的供电系统中，凡因绝缘损坏而可能呈现危险对地电压的金属部分均应采用保护接零作为安全措施。

　　保护零线的线路上，不准装设开关或熔断器。

在三相四线制供电系统中，零干线兼做工作零线时，其截面不能按工作电流选择。

l当某相带电部分碰触电气设备的金属外壳时，通过设备外壳形成该相线对零线的单相短路回路，该短路电流较大，足以保证在最短的时间内使熔丝熔断、保护装置或自动开关跳闸，从而切断电流，保障了人身安全。

保护接零的应用范围，主要是用于三相四线制中性点直接接地供电系统中的电气设备。

在工厂里也就是用于380/220伏的低压设备上。

l二、保证电气作业安全的技术措施

l1.停电

工作地点必须停电的设备如下：

v待检修的设备

v与工作人员进行工作中正常活动范围的距离小于规定距离的设备

v在44kV以下的无安全遮拦的设备上进行工作时，距离小于规定的设备

v带电部分在工作人员后面或两侧无可靠安全措施的设备

2.验电

v必须用电压等级合适且合格的验电器

v高压验电必须戴绝缘手套

3.装设接地线

4.悬挂标示牌

v如果线路上有人工作，应在线路开关和刀闸操作把手上悬挂“禁止合闸，线路有人工作！

”的标示牌

v在室内高压设备上工作，应在工作地点两旁间隔和对面间隔的遮拦上及禁止通行的过道上悬挂“止步，高压危险！

”的标示牌。

v在室外高压设备上工作，应在工作地点四周用绳子做好围栏，围栏上悬挂适当数量的“止步，高压危险”的标示牌。

第四节防止直接接触带电体的防护技术

绝缘、屏护、间距是防止直接接触带电体的防护技术

加强绝缘

l加强绝缘有三种：

l1.双重绝缘（工作绝缘，保护绝缘）

l2.加强绝缘：

不小于5M欧

l3.另加总体绝缘：

不小于2M欧

l特别说明：

加强绝缘设备，不必再接地

二、屏护（即遮拦和阻挡）

作用

v防止触电事故

v防止电弧飞溅

v防止电弧短路

分类

v永久性屏护装置

v临时性屏护装置

v移动性屏护装置

安全电压额定值：

42V、36V、24V、12V、6V

空载上限值：

50V、43V、29V、15V、8V

安全电压对供电电源的要求

1、供电系统单独自成回路，不得与其他电气回路（包括零线和地线）有任何联系

2、使用变压器做电源时，其输入电路和输出电路要严格实行电气上的隔离，二次回路不允许接地。

为防止高压串入低压，变压器的铁心（或隔离层）应牢固接地或接零。

不允许用自耦变压器作安全电压电源

二、漏电保护器

电气线路或电气设备发生单相接地短路故障时会产生剩余电流，利用这种剩余电流来切断故障线路或设备电源的保护电器称为漏电保护器

漏电保护器主要用于1000V以下的低压系统，防止由于间接接触和由于直接接触引起的单相触电。

漏电保护器也用于防止由漏电引起的火灾，以及用于监测或切除各种一相接地故障。

有的漏电保护器还带有过载保护、过电压和欠电压保护、缺相保护等保护功能。

漏电保护器的技术参数

l1.漏电保护器的主要技术参数——动作参数

l电压型漏电保护器的动作参数是动作电压和动作时间；

l电流型漏电保护器的动作参数是动作电流和动作时间。

l漏电保护器的动作时间指最大分断时间。

l快速型漏电保护器动作时间与动作电流的乘积不应超过30mA·S。

如：

30mA及以下漏电保护器的动作时间应小于1S。

l漏电保护器的选用

l

（1）正确选择漏电保护器的漏电动作电流。

在浴室、游泳池、隧道等触电危险性很大的场所，应选用高灵敏度、快速型漏电保护装置（动作电流不宜超过10mA）。

l

（2）用于防止漏电火灾的漏电报警器宜采用中灵敏度漏电保护装置。

其动作电流可在25～1000mA内选择。

l（3）连接室外架空线路的电气设备应装用冲击电压不动作型漏电保护器。

l（4）对于电动机，保护器应能躲过电动机的起动漏电电流（100kW的电动机可达15mA）而不动作。

保护器应有较好的平衡特性，以避免在数倍于额定电流的堵转电流的冲击下误动作。

对于不允许停转的电动机应采用漏电报警方式，而不应采用漏电切断方式。

l（5）对于照明线路，宜根据泄漏电流的大小和分布，采用分级保护的方式。

支线上选用高灵敏度保护器，干线上选用中灵敏度保护器。

l（6）在建筑工地、金属构架上等触电危险性大的场合，Ⅰ类携带式设备或多动式设备应配用高灵敏度漏电保护装置。

l电热设备的绝缘电阻随着温度变化在很大的范围内波动。

例如，聚乙烯绝缘材料60℃时的绝缘电阻仅为2