电工作业基础及安全用电课件.ppt
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1、电工作业课程内容简介本课程按照特种作业人员安全培训大纲和培训统遍教材编写。本课程主要介绍电工基本知识和实际操作技能以及相应操作的安全技术。课件编写:徐成玉第一章:电工基础知识第一节直流电路一、电路1.电路的组成及电路元件的作用 通常的说,电路就是电流可以通过并利用电流实现不同功能的电子元器件的集合,它主要是由相互连接的电子电气器件,如电阻、电容、电感、二极管、三极管和开关等,构成的网络。电路元件大体可分为四类:(1)电源:即发电设备,其作用是将其它形式的能量转换为电能。如电池是将化学能转换为电能,而发电机是将机械能转换为电能。(2)负载:即用电设备,它的作用是把电能转换为其它形式的能。如电炉是
2、将电能转换为热能,电动机则是将把电械能转换为电能。(3)控制电器和保护电器:在电路中起控制和保护作用。如开关、熔断器等。(4)导线:由导体材料制成,其作用就是把电源、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。由此可见,电路的作用是产生、分配、传输和使用电能。电路的大小可以相差很大,小到硅片上的集成电路,大到输电网和我们的通信网络。所有的电路都遵循一些基本电路定律。(1)基尔霍夫电流定律:流入一个节点的电流总和等于流出节点的电流总合。(2)基尔霍夫电压定律:环路电压的总合为零。(3)欧姆定律:电阻两端的电压等于电阻阻值和流过电阻的电流的乘积。(4)诺顿定理:任何由电压源与电阻构成的
3、两端网络总可以等效为一个理想电流源与一个电阻二、电路的欧姆定律欧姆定律就是反映电阻元件两端的电压与通过该元件的电流同电阻三者的定律,电路如图其表达式为I=U/R式中I电流(A)U电压(V)R电阻()由上式可知,通过电阻元件的电流与电阻两端的电压成正比,而与电阻成反比。u UUUIRE例:一盏200W、220V的电灯,灯泡的电阻是484,当电源电压为220V时,求通过灯泡的电流。解:已知电灯的电压和电阻,通过灯泡的电流为I=U/R=220/4840.455(A)由欧姆定律可知,电阻有电流通过时,两端必有电压,这个电压习惯上叫电压降。通常导线都是有电阻的,当用导线传输电流时,就产生电压降。因此输电
4、线路末端的电位总是比首端的电位低。输电线路上电压降低的数值叫做电压损失。第二节 单相交流电一、交流电的基本概念tEm-Em2f=2/T三、正弦交流电的有效值1、定义:使交流电和直流电加在同样阻值的电阻上,如果在相同的时间内产生的热量相等,就把这一直流电的大小叫做相应交流电的有效值.2、正弦交流电的有效值与最大值之间的关系 Im=I,Um=U,Em=E四、相位与相位差的关系1、相位差:两个同频率的正弦量之间的相位之差.即(t+1)(t+2)=1-22、相位关系:同相、反相、超前、滞后第三节第三节 三相交流电路三相交流电路 1、三相电路在生产上应用最为广泛。发电、输配电和主要电力负载,一般都采用三
5、相制。2、三相交流发电机是产生正弦交流电的主要设备。NSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNS3、三相交流发电机由三个对称的绕组组成,在空间上彼此相差1204、三相电动势的相序依次为U-V-W称为正序。在发电厂及变电站中,对相序要求十分严格,必须保持一致,U相涂以黄色,V相涂以绿色,W相涂以红色。5、三相电动机的反转欲使电动机反转,以要将任意两根电源线对调即可。线电压线电压与相电压相电压相电压每相绕组两端的电压,叫相电压。线电压任意两根火线之间的电压叫线电压。相电流流过每相负载的电流叫相电流。线电流流过相线的电流叫线电流。星形三相电路的负载有两种联接方法星形星形(Y)联接联接和三角形
6、三角形()联接联接ABCN右图即是右图即是“电灯、电灯、电动机负载的星电动机负载的星形联接形联接”。负载电路的星形联接 我国供电系统提供三相对称电源采用三相四线制,相电压为220V/线电压为380V,负载接入电路必须满足其电压的额定值。一般家用电器多为单相负载,国标规定为220V,应接入电源的端线与中线之间。这种情况一般构成单相交流电路,可应用第二节的分析方法进行讨论。但是各相负载对电源构成三相星形联接,应属于三相电路。对星形联接的三相电路,可就其各单相情况分别讨论,然后再总体分析三相负载的电流和电压以及功率等量。|ZA|ZB|ZC|i Ni Ai Bi Cu Au Bu CACB星形联接电路
7、中,负载的相电流等于电源的线电流lpII线电压与相电压的关系为plUU3星形联接负载对电源的要求:1.三相负载的相电压必须对称三相负载的相电压必须对称。若负载不对称而又没有中线时,负载的相电压就不对称。偏离电源相电压的额定值,过高或过低的电源相电压对负载是有危害的。2.中线的作用中线的作用就在于使不对称的星形联接负载得到对称的相电压得到对称的相电压。为保证这种对称性,就不能让中线断开。因此,三相电源的中线内不接入熔断器或闸刀开关。负载三角形联接的三相电路 负载三角形联接的三相电路如右图:ABCiBiCuABu BCuCAiABiBCiCA|ZAB|ZBC|ZCA|iA每相负载的阻抗分别为|ZA
8、B|、|ZBC|、|ZCA|。图中各相负载都接在电源的线电压上,负载的相电负载的相电压与电源的线电压相等压与电源的线电压相等。不论负载是否对称,其相电压相电压总是对称的,即UAB=UBC=UCA=Ul =Up各相负载相电流相电流的有效值分别为,ABABABZUI,BCBCBCZUICACACAZUI对称负载的线电流与相电流的关系 由于负载对称,可根据线电流与相电流的关系作出相量图。显然线电流也是对称的,在相位上比相应的相电流滞后30ABU.BCU.CAU.ABI.BCI.CAI.AI.BI.CI.30根据相量图,线电流的大小为I l=2 I p cos30=Ip 3作为常见负载的电动机,其三相
9、绕组可以接成星形,作为常见负载的电动机,其三相绕组可以接成星形,也可以接成三角形;而照明负载,一般都接成有中也可以接成三角形;而照明负载,一般都接成有中线线 的星形。的星形。三相功率 不论负载是星形联接还是三角形联接,电路总的有功功率必定等于光相有功功率之和。CBAnnpnpnCBAIUPPPP,)cos(当负载对称负载对称时,各相的有功功率都是相等的。因此三相总功率为cos33pppIUPP对于星形对称负载pUU3lpII l对于三角形对称负载pUU lpII3l三相对称负载的有功功率三相对称负载的有功功率cos3llIUP无功功率和视在功率为无功功率和视在功率为sin3llIUQllIUS
10、3 第四节 电磁感应一电磁感应现象1.电流的磁效应:1820年奥斯特首次由实验发现。2.电磁感应现象实验:1822-1831年英国物理学家法拉第进行多次实验和研究在1831年发现电磁感应定律。(1)磁铁(或通电线圈)与线圈相对运动时线圈中产生电流,图(a)和图(b).电流计的指针发生偏转,且运动方向不同,偏转方向也不同。(2)线圈中电流变化时另一线圈中产生电流,图(c).(3)闭合回路的一部分切割磁力线,回路中产生电流,(d).3.总结:不管什么原因使穿过闭合导体回路所包围面积内的磁通量发生变化(增加或减少),回路中都会出现电流,这种电流称为感应电流。在磁通量增加和减少的两种情况下,回路中感应
11、电流的流向相反。感应电流的大小则取决于穿过回路中的磁通量变化快慢。变化越快,感应电流越大;反之,就越小。第二章第二章 触电危害与救护触电危害与救护 电力是生产和人民生活必不可少的能源,由于电力生产和使用的特殊性,在生产和使用过程中,如果不注意安全,就会造成人身伤亡事故,给国家财产带来巨大损失,特别是石油化工生产的连续性以及石油化工生产接触的物质多为易燃、易爆、腐蚀严重和有毒的物质。因此,提高对安全用电的认识和安全用电技术的水平,落实保证安全工作的技术措施和组织措施,防止各种电气设备事故和人身触电事故的发生就显得非常重要。第一节 触电事故种类和方式 众所周知,触电事故是由电流形成的能量所造成的事
12、故。为了更好地预防触电事故,首先我们应了解触电事故的种类、方式与规律。一、触电事故种类一、触电事故种类 按照触电事故的构成方式,触电事故可分为电击和电伤。1电击电击 电击是电流对人体内部组织的伤害,是最危险的一种伤害,绝大多数(大约85以上)的触电死亡事故都是由电击造成的。电击的主要特征有:(1)伤害人体内部。(2)在人体的外表没有显著的痕迹。(3)致命电流较小。按照发生电击时电气设备的状态,电击可分为直接接触电击和间接接触电击:(1)直接接触电击:直接接触电击是触及设备和线路正常运行时的带电体发生的电击(如误触接线端子发生的电击),也称为正常状态下的电击。(2)间接接触电击:间接接触电击是触
13、及正常状态下不带电,而当设备或线路故障时意外带电的导体发生的电击(如触及漏电设备的外壳发生的电击),也称为故障状态下的电击。2电伤 电伤是由电流的热效应、化学效应、机械效应等效应对人造成的伤害。触电伤亡事故中,纯电伤性质的及带有电伤性质的约占75(电烧伤约占40)。尽管大约85以上的触电死亡事故是电击造成的,但其中大约70的含有电伤成分。对专业电工自身的安全而言,预防电伤具有更加重要的意义。(1)电烧伤 是电流的热效应造成的伤害,分为电流灼伤和电弧烧伤。电流灼伤是人体与带电体接触,电流通过人体由电能转换成热能造成的伤害。电流灼伤一般发生在低压设备或低压线路上。电弧烧伤是由弧光放电造成的伤害,分
14、为直接电弧烧伤和间接电弧烧伤。前者是带电体与人体之间发生电弧,有电流流过人体的烧伤;后者是电弧发生在人体附近对人体的烧伤,包含熔化了的炽热金属溅出造成的烫伤。直接电弧烧伤是与电击同时发生的。电弧温度高达8900以上,可造成大面积、大深度的烧伤,甚至烧焦、烧掉四肢及其他部位。大电流通过人体,也可能烘干、烧焦机体组织。高压电弧的烧伤较低压电弧严重,直流电弧的烧伤较工频交流电弧严重 发生直接电弧烧伤时,电流进、出口烧伤最为严重,体内也会受到烧伤。与电击不同的是,电弧烧伤都会在人体表面留下明显痕迹,而且致命电流较大。(2)皮肤金属化 是在电弧高温的作用下,金属熔化、汽化,金属微粒渗入皮肤,使皮肤粗糙而
15、张紧的伤害。皮肤金属化多与电弧烧伤同时发生。(3)电烙印 是在人体与带电体接触的部位留下的永久性斑痕。斑痕处皮肤失去原有弹性、色泽,表皮坏死,失去知觉。(4)机械性损伤 是电流作用于人体时,由于中枢神经反射和肌肉强烈收缩等作用导致的机体组织断裂、骨折等伤害。(5)电光眼 是发生弧光放电时,由红外线、可见光、紫外线对眼睛的伤害。电光眼表现为角膜炎或结膜炎。二、触电方式二、触电方式 按照人体触及带电体的方式和电流流过人体的途径,电按照人体触及带电体的方式和电流流过人体的途径,电击可分为单相触电、两相触电和跨步电压触电。击可分为单相触电、两相触电和跨步电压触电。1单相触电单相触电 当人体直接碰触带电
16、设备其中的一相时,电流通过当人体直接碰触带电设备其中的一相时,电流通过人体流入大地,这种触电现象称为单相触电。对于高压人体流入大地,这种触电现象称为单相触电。对于高压带电体,人体虽未直接接触,但由于超过了安全距离,带电体,人体虽未直接接触,但由于超过了安全距离,高电压对人体放电,造成单相接地而引起的触电,也属高电压对人体放电,造成单相接地而引起的触电,也属于单相触电。于单相触电。低压电网通常采用变压器低压侧中性点直接接地和中性点不直接接地(通过保护间隙接地)的接线方式,这两种接线方式发生单相触电的情况如图13所示。(a)中性点接地系统的单相触电(b)中性点不接地系统的单相触电ABCOCABC(
17、a)(b)1)中性点接地电网的单相触电中性点接地电网的单相触电 在中性点接地的电网中,人体所触及的电在中性点接地的电网中,人体所触及的电压是相电压。电流经相线、人体、大地和中性压是相电压。电流经相线、人体、大地和中性点接地装置而形成通路,触电的后果往往很严点接地装置而形成通路,触电的后果往往很严重。重。2)中性点不接地电网的单相触电中性点不接地电网的单相触电 由于相线与大地间存在电容由于相线与大地间存在电容,有对地的电有对地的电容电流从另外两相流入大地,并全部经人体流容电流从另外两相流入大地,并全部经人体流入到人手触及的相线。一般导线越长,对地的入到人手触及的相线。一般导线越长,对地的电容电流
18、越大,其危险性越大。电容电流越大,其危险性越大。ABC2两相触电 即相间触电,指人体与大地绝缘的情况下,同时即相间触电,指人体与大地绝缘的情况下,同时接触到两根不同的相线,或人体同时触及到电气设备接触到两根不同的相线,或人体同时触及到电气设备的两个不同相的带电部位。两相触电比单相触电更危的两个不同相的带电部位。两相触电比单相触电更危险险。3跨步电压触电 当电气设备发生接地故障,接地电流通过接地体向大地流散,在地面上形成电位分布时,若人在接地短路点周围行走,其两脚之间的电位差,就是跨步电压。由跨步电压引起的人体触电,称为跨步电压触电。绝缘损坏或线路一相断线落地。离导线落地点绝缘损坏或线路一相断线
19、落地。离导线落地点20m外,地面电位近似为零。人走近导线落地点,外,地面电位近似为零。人走近导线落地点,在两脚之间出现电位差,即在两脚之间出现电位差,即。离电流入地点越近,跨步电压越大;在离电流入地点越近,跨步电压越大;在20m外,外,跨步电压很小,可看作为零。当发现跨步电压威胁跨步电压很小,可看作为零。当发现跨步电压威胁时应赶快把双脚并在一起,或赶快用一条腿跳着离时应赶快把双脚并在一起,或赶快用一条腿跳着离开危险区。开危险区。US跨 步 电 压20 mABC 人体承受跨步电压时,电流一般是沿着人的下身,即从脚到胯部到脚流过,与大地形成通路,电流很少通过人的心脏重要器官,看起来似乎危害不大,但
20、是,跨步电压较高时,人就会因脚抽筋而倒在地上,这不但会使作用于身体上的电压增加,还有可能改变电流通过人体的路径而经过人体的重要器官,因而大大增加了触电的危险性。因此,电业工人在平时工作或行走时,一定格外小心。当发现设备出现接地故障或导线断线落地时,要远离断线落地区;一旦不小心已步入断线落地区且感觉到有跨步电压时,应赶快把双脚并在一起或用一条腿跳着离开断线落地区;当必须进入断线落地区救人或排除故障时,应穿绝缘靴。4、接触电压触电 接触电压是指人站在发生接地短路故障设备的旁边,触及漏电设备的外壳时,其手、脚之间所承受的电压。由接触电压引起的触电称为接触电压触电。在发电厂和变电所中,一般电气设备的外
21、壳和机座都是接地的,正常时,这些设备的外壳和机座都不带电。但当设备发生绝缘击穿、接地部分破坏,设备与大地之间产生电位差时,人体若接触这些设备,其手、脚之间便会承受接触电压而触电。为防止接触电压触电,往往要把一个车间、一个变电站的所有设备均单独埋设接地体,对每台电动机采用单独的保护接地。触电者一般不会立即死亡,往往是触电者一般不会立即死亡,往往是“假死假死”,现场人员,现场人员迅速使触电者脱离电源,立即运用正确的救护方法加以迅速使触电者脱离电源,立即运用正确的救护方法加以抢救。抢救。BCDD40 m以 上SOUxg2xgUR0Rd2xgU 5、弧光放电触电 因不小心或没有采取安全措施而接近了裸露
22、的高压带电设备,将会发生严重的放电触电事故。6、停电设备突然来电引起的触电 在停电设备上检修时,若未采取可靠的安全措施,如未装挂临时接地及悬挂必要的标示牌,当误将正在检修设备送电,致使检修人员触电。下列情况和部位可能发生跨步电压电击:带电导体,特别是高压导体故障接地处,流散电流在地面各点产生的电位差造成跨步电压电击;接地装置流过故障电流时,流散电流在附近地面各点产生的电位差造成跨步电压电击;正常时有较大工作电流流过的接地装置附近,流散电流在地面各点产生的电位差造成跨步电压电击;防雷装置接受雷击时,极大的流散电流在其接地装置附近地面各点产生的电位差造成跨步电压电击;高大设施或高大树木遭受雷击时,
23、极大的流散电流在附近地面各点产生的电位差造成跨步电压电击。跨步电压的大小受接地电流大小、鞋和地面特征、两脚之间的跨距、两脚的方位以及离接地点的远近等很多因素的影响。人的跨距一般按08m考虑。由于跨步电压受很多因素的影响以及由于地面电位分布的复杂性,几个人在同一地带(如同一棵大树下或同一故障接地点附近)遭到跨步电压电击时,完全可能出现截然不同的后果。第二节第二节 电流对人体的危害电流对人体的危害 自1879年法国里昂一家剧院发生第一起触电死亡事故以来,人们对电击和安全电流的研究已有百年的历史。虽然在日常生活工作中,人们采取了一系列安全检查措施,但也只能减少事故的发生,因为人们的一时疏忽大意,或客
24、观上电气绝缘性能的降低导致漏电,以及架空线路发生断线等意外情况,仍然会造成触电事故。因此,有必要对触电的方式、防止触电的措施及触电后现场紧急救护有个大体的认识与了解。一、电流对人体的伤害 当人体触及带电体时,电流通过人体,使部分或整个身体遭到电的刺激和伤害,引起电伤和电击。电伤是指人体的外部受到电的损伤,如电弧灼伤、电烙印等。当人体处于高压设备附近,而距离小于或等于放电距离时,在人与带电的高压设备之间就会发生电弧放电,人体在高达3000,甚至更高的电弧温度和电流的热、化学效应作用下,将会引起严重的甚至可以死亡的电弧灼伤。电击则指人体的内部器官受到伤害,如电流作用于人体的神经中枢,使心脏和呼吸系
25、统机能的正常工作受到破坏,发生抽搐和痉挛,失去知觉等现象,也可能使呼吸器官和血液循环器官的活动停止或大大减弱,而形成所谓假死。此时,若不及时采用人工呼吸和其他医疗方法救护,人将不能复生。人触电时的受害程度与作用于人体的电压、人体的电阻、通过人体的电流值、电流的频率、电流通过的时间、电流在人体中流通的途径以及人的体质情况等因素有关,而电流值则是危害人体的直接因素。二、作用影响因素 触电的危险程度同很多因素有关:通过人体电流的大小;电流通过人体的持续时间;电流通过人体的不同途径;电流的种类与频率的高低;人体电阻的高低。其中,以电流的大小和触电时间的长短为主要因素。1.1通过人体的电流量对电击伤害的
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