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一 电工基础 1 电磁感应当导体在磁场中切割磁力线或线圈中的磁通量发生变化时 在导体或线圈中就会产生感应电动势 这种现象称为电磁感应 若导体或线圈是闭合电路的一部分时 导体和线圈中将产生电流 有电磁感应产生的电动势叫感应电动势 由感应电动势产生的电流叫感应电流 a 直导体中产生的感应电动势e blvsin e 感应电动势 v b 磁感应强度 t lsin 导体在磁场中的有效长度 m v 导体的运动速度 m s 导体和磁场的夹角当导体垂直于磁场时 感应电动势最大 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 1 直导体中产生感应电动势的方向 可用右手定则来判断 如图所示平伸右手 拇指与其他四指垂直 磁力线穿过手心 拇指指向导体运动方向 其余四指方向就是感应电动势的方向 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 2 b 线圈中的感应电动势 e n te 感应电动势 磁通变化量 wb t 磁通变化 所需要的时间n 线圈匝数这里涉及到 楞次定律 即由感应电动势所产生的感应电流总是反抗原有磁通的变化 也就是说 当磁通增加时 感应电流产生的磁通与原磁通方向相反 当磁通减少时 感应电流产生的磁通与原磁通方向相同 楞次定律用来判断线圈中产生感应电动势的方向 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 3 2 单相交流电路直流电缩写 dc交流电缩写 ac我国电力工业所用交流电频率50hz交流电表达式u umsin t 实际应用中采用有效值相同电阻分别通入直流 交流电流 经过相同时间 如果产生热量相等 则该直流电的数值就是以上交流电的有效值 正弦交流电的最大值是有效值的倍 电容 电压不能突变 隔直通交 电流超前电压 常用来改善功率因数 电感 电流不能突变 隔交通直 电流滞后电压 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 4 3 三相交流电路3 1公式三相交流电有三相交流发电机产生 三相每相相位相差120度 ua uamsin tub ubmsin t 120 uc ucmsin t 240 ucmsin 120 相序为a b c称为正序 任意两相对调后称为负序 电网中分别用黄 绿 红表示三相 3 2三相电源的接法 星接 y 和角接 星接 三相绕组末端连接成一点 首端分别引出连接负载 三相绕组末端连成的公共点叫做电源的中性点 用o或n表示 有的电源从中性点引出一根导线 叫零线或中性线 从首端引出的三根导向称为相线 也叫火线 每相与中性点之间的电压叫相电压 两相之间的电压叫线电压 线电压 相电压 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 5 角接 三相电源绕组首尾依次相连构成闭合回路 再从三个连接点引出三根导线连接负载 对称三相电路有功功率 对称三相电路无功功率 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 6 4 晶体管 了解 电气线路中常用晶体管元件有二极管 三极管 可控硅等 4 1 二极管二极管主要特性是单向导电性 当阳极处于高电位 阴极处于低电位时 正向导通 呈低阻状态 压降 硅材料0 7 锗0 3 相反 二极管处于高阻状态 阻值无限大 但有一个小电流 叫漏电流 二极管的主要用途是整流 可以用万用表判别极性 后面讲 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 7 4 2三极管三极管一般有两个pn结构成 有三个区 发射区 基区 集电区 两个pn结 发射结 集电结 三个电极 发射极 基极 集电极 根据组合方式不同 分为pnp型和npn型三极管的主要作用是放大 电流放大 电压放大 功率放大等 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 8 4 3晶闸管 可控硅 由pnpn四层半导体材料构成 中间形成三个pn结 外接三个极 阳极 阴极 控制极 比普通二极管多一个控制极 具有单向可控性 晶闸管导通要满足的两个条件 1 阳极电位高于阴极电位 2 控制极和阴极间加一个正向电压 或输入一个正脉冲 4 4igbtigbt insulatedgatebipolartransistor 绝缘栅极型功率管 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 9 二 电气安全及触电防护 1 电流对人体的伤害电流通过人体时 破坏人体内细胞的正常工作 主要表现为生物效应 电流作用与人体也包含热效应 化学效应等 小电流通过人体 会引起麻感 针刺感 压迫感 打击感 痉挛 疼痛 呼吸困难 血压异常 昏迷 心律不齐 窒息 心室颤动等症状 数安培以上的电流流过人体还可能导致严重烧伤 心室颤动是小电流电击使人致命的最多见和最危险的原因 发生心室颤动时 心脏每分钟颤动1000次以上 但幅值很小 而且没有规律 血液实际上中止循环 电流流过心脏 可直接作用于心肌引起心室颤动 电流也可能经中枢神经系统反射引起心室颤动 如有电流通过胸部 持续时间较长即可能引起窒息 进而由机体缺氧和中枢神经反射导致心室颤动或心脏停止跳动 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 10 1 1电流对人体的伤害人体触及带电体 并使人体构成闭合电路的一部分 就会有电流通过人体 对人体造成伤害 主要有电击和电伤两种 1 电击 电流通过人体内部 直接造成对内部组织的损伤 也是最危险的触电伤害 由于电击时 电流从身体内部流过 故触电者大都外伤并不明显 多数只留下几个放电斑点 这是电击的一大特征 人体遭电击后 主要引起的主要病理变化是心室纤维性颤动 呼吸麻痹及呼吸中枢衰竭等 特别是当电流直接经过神经组织中枢或心脏时 将会引起中枢神经系统失调或心室纤维性颤动 造成呼吸困难或心脏麻痹而死亡 2 电伤 电流直接或间接造成对人体表面的局部损伤 电伤包括灼伤 电烙印和皮肤金属化等 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 11 灼伤是因电流的热效应引起的 最严重的灼伤是电弧对人体表面造成直接烧伤 这种灼伤主要发生于高压触电 另一种常见的灼伤是由于电弧的辐射热是附近人员烧伤 或因飞溅起来的灼热融化金属粉末或热气浪对人体造成烧伤 电烙印是人体与带电部分接触良好时 在皮肤上形成一种圆形或椭圆形的红肿 电烙印并不是由于热效应引起的 而是因为化学效应和机械效应引起的 皮肤金属化是电伤中最轻微的一种伤害 它是由于被电流熔化的金属微粒渗入皮肤表层引起的 这时皮肤表面粗糙坚硬 使人有绷紧的感觉 一般不会造成严重后果 触电是一个比较复杂的过程 在很多情况下 电击和电伤是同时发生的 但大部分的触电死亡事故都是遭电击造成的 电击多发生在低压系统 因为 一是人们接触低压电器多 触低压电的可能性就多 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 12 二是低压电往往是在触及它时才触电 又发生的是手 这时瘦的痉挛 紧握带电体 不能摆脱 电流长期通过人体 造成综合性损伤电击 在10 35kv的高压 多发生在人体还未直接接触带电体 就击穿空气间隙对人体放电 若不是触电后倒在带电体上 则很快脱离电流 若不是触电造成二次型伤害 不致死亡 而是局部损伤 在110kv及以上的电压 在电击穿空气间隙对人体放电时 因接地短路电流大 虽能及时切断电流 也会造成大面积灼伤而无救死亡 1 2电流对人体伤害程度的影响因素 1 电流的大小 通过人体的电流越大 人的生理反应和病理反应越明显 引起心室颤动所需的时间越短 致命的危险性越大 可分为三个级别 感知电流 使人体有感觉的最小电流 实验表明 工频 成人男性1 1ma 女性0 7ma 直流约为5ma 摆脱电流 人体发生触电能自行摆脱带电体的最大电流 与人体的生理特征 与带电体接触方式等有关 男16ma以下 女10ma以下 直流平均约为50ma 儿童摆脱电流较小 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 13 致命电流 室颤电流 人体发生触电后在较短时间内危及生命的最小电流 一般情况下 通过人体的工频电流超过50ma时 心脏就会停止跳动 出现致命危险 试验研究表明当电流大于30ma时 才有发生心室颤动的危险 因此把30ma作为致命电流 漏电保护器脱扣电流都设定为30ma 2 电流持续的时间 电流持续时间越长 电击危险性越大 原因有四点 电流持续时间越长 则体内积累电荷越多 伤害越严重 心电图上心脏收缩与舒张之间约0 2s是心脏易损期 电击持续时间越长必然重合心脏易损期 电击危险性增大 随着电击时间持续延长 人体电阻由于出汗 击穿 电解而下降 如接触电压不变 则电流必然增加 电击危险性增大 电击时间越长 中枢神经反射越强烈 电击危险性越大 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 14 3 电流途径的影响 没有绝对安全的路径 流过心脏的电流越多 电流线路越短的途径是最危险的 从左手到胸部以及从左手到右脚是最危险的电流途径 从右手到胸部或从右手到脚 手到手都是很危险的途径 脚到脚一般危险性较小 但可能因痉挛儿摔倒 导致电流通过全身要害部位 4 电源频率的影响 电源频率对触电伤害有直接影响 50 60hz的交流电对人体伤害程度最大 直流电的伤害远比交流电小 人能忍受直流电流约100ma 5 电压高低的影响 电压越高 电流越大 危险性越大 6 人体电阻及健康状况的影响 干燥条件下 人体电阻约为1000 3000 皮肤损伤 表面沾有导电性粉尘 接触时间长等都会使人体阻抗下降 潮湿条件下的人体阻抗约为干燥条件下的一半 健康状况也有影响 性别和年龄也有影响 女性敏感 小孩更危险 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 15 2 触电与急救2 1触电 讲实例 按照发生触电时电气设备的状态 触电可分为直接接触触电和间接接触触电 直接触电时触及设备和线路正常运行时带电体发生的触电 也可以称为正常状态下的触电 间接触电是触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触电 也称为故障状态下的触电 二者发生事故的条件不同 防护技术也不相同 直接接触触电 伤害程度严重 主要有两种原因 误碰带电设备 停电检修作业时 未按规定挂接地线 突然来电 中性点接地系统单相触电直接接触触电中性点不接地系统两相触电间接接触触电 跨步电压 接触电压 感应电压 剩余电荷 静电 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 16 2 2触电急救怎样使触电者脱离电源 对于低压触电事故 可采用下列方法使触电者脱离电源 1 如果触电地点附近有电源开关或电源插销 可立即拉开开关或拔出插销 断开电源 但应注意到拉线开关和平开关只能控制一根线 有可能切断零线而没有断开电源 2 如果触电地点附近没有电源开关或电源插销 可用有绝缘柄的电工钳或有干燥木柄的斧头切断电线 断开电源 或用干木板等绝缘物插到触电者身下 以隔断电流 3 当电线搭落在触电者身上或被压在身下时 可用干燥的衣服 手套 绳索 木板 木棒等绝缘物作为工具 拉开触电者或拉开电线 使触电者脱离电源 4 如果触电者的衣服是干燥的 又没有紧缠在身上 可以用一只手抓住他的衣服 拉离电源 但因触电者的身体是带电的 其鞋的绝缘也可能遭到破坏 救护人不得接触触电者的皮肤 也不能抓他的鞋 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 17 对于高压触电事故 可采用下列方法快触电者脱离电源 1 立即通知有关部门断电 2 带上绝缘手套 穿上绝缘靴 用相应电压等级的绝缘工具按顺序拉开开关 3 抛掷裸金属线使线路短路接地 迫使保护装置动作 断开电源 注意抛掷金属线之前 先将金属线的一端可靠接地 然后抛掷另一端 注意抛掷的一端不可触及触电者和其他人 触电事故怎样对症急救 当触电者脱离电源后 应根据触电者的具体情况 迅速对症救护 现场应用的主要救护方法是人工呼吸法和胸外心脏挤压法 对于需要救治的触电者 大体按以下三种情况分别处理 1 如果触电者伤势不重 神志清醒 但有些心慌 四肢发麻 全身无力 或者触电者在触电过程中曾一度昏迷 但已经清醒过来 应使触电者安静休息 不要走动 严密观察并请医生前来诊治或送往医院 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 18 2 如果触电者伤势较重 已失去知觉 但还有心脏跳动和呼吸 应使触电者舒适 安静地平卧 周围不围人 使空气流通 解开他的衣服以利呼吸 如天气寒冷 要注意保温 并速请医生诊治或送往医院 如果发现触电者呼吸困难 微弱 或发生痉挛 应随时准备好当心脏跳动或呼吸停止时立即作进一步的抢救 3 如果触电者伤势严重 呼吸停止或心脏跳动停止 或二者都已停止 应立即施行人工呼吸和胸外心脏挤压 并请医生诊治或送往医院 应当注意 急救要尽快地进行 能等候医生的到来 在送往医院的途中 也不能中止急救 现场抢救最好能两人分别施行口对口人工呼吸及胸外心脏按压 以1 5的比例进行 即人工呼吸1次 心脏按压5次 如果现场仅一个人抢救 则应口对口人工呼吸和胸外心脏挤压应交替进行 每次吹气2 3次 再挤压10 15次 而且吹气和挤压的速度都应比双人操作的速度提高一些 以不降低抢救效果 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 19 3 保护接地和保护接零工程用电的基本供电系统有 380v 三相三线制 380 220v 三相四线制 三相五线制等 国际电工委员会 iec 对此作了统一规定 称为tt系统 tn系统 it系统 其中tn系统又分为tn c tn s tn c s系统 下面就以上所指各种供电系统做一个简要的分析 3 1供电线路符号小结国际电工委员会 iec 规定的供电方式符号中 第一个字母表示电力 电源 系统对地关系 如t表示是中性点直接接地 i表示所有带电部分绝缘 不接地 第二个字母表示用电装置外露的金属部分对地的关系 如t表示设备外壳接地 它与系统中的其他任何接地点无直接关系 n表示负载采用接零保护 第三个字母表示工作零线与保护线的组合关系 如c表示工作零线与保护线是合一的 我们称零地合一 如tn c s表示工作零线与保护线是严格分开的 所以pe线称为专用保护线 如tn s 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 20 3 2供电的基本方式的使用范围3 2 1tn s 适宜大中公共建筑中的配电系统 3 2 2tn c 适宜三相负荷平衡以及未装设剩余电流保护器的配电系统 3 2 3tn c s 适宜小区居民住宅楼的配电系统 3 2 4tt 是地区供电部门规定采用的配电系统或在tn接地系统中装设剩余电流保护器的配电系统 3 2 5it 适宜诸如消防配电系统 医院手术室等对不间断供电要求高的配电系统 3 3保护接地主要应用于低压不接地电网和高压不接地电网及部分低压中性点直接接地电网 三相四线制公用配电系统 在这类电网中 凡是由于绝缘损害或其他原因可能呈现危险对地电压的金属外壳 架构 支架 框架等金属部分 均应接地 保护接地的原理及作用 画图讲解 rd小于等于4 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 21 3 4保护接零主要应用于低压接地电网保护接零的原理及作用3 5同一低压系统中 指同一台变压器或同一台发电机供电的低压电网 不允许部分设备采用保护接地另一部分设备采用保护接零 3 6重复接地 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 22 4 接地装置和接零装置接地装置由接地体和接地线组成 接零装置由接地装置和零线网 不包括工作零线 组成 自然接地体 人工接地体 为达到接地目的 人为埋入地下的金属件 钢管 角钢 圆钢等 一般垂直埋设 接地和接零装置的安全要求导电连续性 连接可靠 足够的机械强度 足够的导电能力和热稳定性 零线要重复接地 接地装置接地电阻的要求 不大于4 防止机械损伤 防腐蚀 地下安装距离 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 23 4 漏电保护装置 residucdcurrentprotectivedevice 检测剩余电流 被保护回路内相线和中性线电流瞬时值的代数和 5 防雷直击雷 避雷针 避雷线 避雷网 避雷带 由接闪器 引下线 接地装置组成 感应雷 雷电波入侵 避雷器 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 24 三 常用电工仪表和安全工具 1 常用电工仪表1 1 电流表 电压表 电度表 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 25 1 2 钳形电流表 万用表 兆欧表钳形电流表 钳形表电流表简称钳形表 其工作部分主要由一只电磁式电流表和穿心式电流互感器组成 穿心式电流互感器铁心制成活动开口 且成钳形 故名钳形电流表 穿心式电流互感器的副边绕组缠绕在铁心上且与交流电流表相连 它的原边绕组即为穿过互感器中心的被测导线 旋钮实际上是一个量程选择开关 扳手的作用是开合穿心式互感器铁心的可动部分 以便使其钳人被测导线 测量电流时 按动扳手 打开钳口 将被测载流导线置于穿心式电流互感器的中间 当被测导线中有交变电流通过时 交流电流的磁通在互感器副边绕组中感应出电流 该电流通过电磁式电流表的线圈 使指针发生偏转 在表盘标度尺上指出被测电流值 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 26 使用钳形表注意事项 1 应有二人进行 一人测量 一人监护 测量时戴绝缘手套 站在绝缘垫上 不得触及其他设备 观察表计时 注意保持头部与带电部分的安全距离 2 钳型表测量前 应检查电流表指针是否指向零位 否则 应进行机械调零 3 测量前 还应检查钳口的开合情况 要求钳口可动部分开合自如 两边钳口结合面接触紧密 如钳口上有油污和杂物 应用溶剂洗净 如有锈斑 应轻轻擦去 测量时务必使钳口接合紧密 以减少漏磁通 提高测量精确度 4 测量时 量程选择旋钮应置于适当位置 以便在测量时使指针超过中间刻度 以减少测量误差 如事先不知道被测电路电流的大小 可先将量程选择旋钮置于高挡 然后再根据指针偏转情况将量程旋钮调整到合适位置 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 27 5 当被测电路电流太小 即使在最低量程挡指针偏转角都不大时 为提高测量精确度 可将被测载流导线在钳口部分的铁心柱上缠绕几圈后进行测量 将指针指示数除以穿入钳口内导线根数即得实测电流值 6 测量时 应使被测导线置于钳口内中心位置 以利于减小测量误差 7 钳型表不用时 应将量程选择旋钮旋至最高量程挡 以免下次使用时 不慎损坏仪表 8 被测电路的电压不可超过钳表上标明的规定数值 否则会由于表的绝缘强度不够 容易引起触电或接地事故 9 不准在测量电流过程中 切换电流两成开关 以免损坏仪表 10 测量并列裸母线电流时 用绝缘材料加以隔离 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 28 万用表 指针式和数字式 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 29 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 30 兆欧表 摇表 检测电气设备或线路绝缘为什么绝缘电阻不能用万用表欧姆档来检查呢 因为绝缘电阻数值都比较大 兆欧级 在这个范围万用表的刻度是不准确的 更主要是因为万用表测量电阻式多用的电源电压比较低 在低电压下呈现的绝缘电阻不能反映在高电压作用下的绝缘电阻的真正数值 兆欧表单位是兆欧 正确使用摇表1 对于额定电压500v以下的电气设备 选用电压等级500或1000v的摇表 对于额定电压500v以上的电气设备 选用电压等级1000 2500v的摇表 2 选择测量范围时 注意不要是兆欧表的测量范围过多的超出所需测量的绝缘电阻 以减少测量误差 3 测量前应将被测设备电压切断 并进行短路放电 以确保安全 被测对象的表面应清洁干燥 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 31 4 测量前先将摇表进行一次开路和短路试验 以检验摇表是否良好 5 测量电缆线路时 除了e端接地 l接芯线 还需将g端与电缆壳芯之间的内层绝缘连接 6 测量时 摇动手柄速度由慢变快 保持每分钟120转的转速1分钟左右 这是读数较准确 如被测设备短路 指针指零 应立即停止摇动 7 在测量电容器 较长电缆等设备绝缘电阻后 应先将线路l的连接线断开再停止摇动 以免被测设备向摇表放电而损坏摇表 8 测量完毕后 在手柄未完全停止转动和被测对象没有放电以前 切不可用手触及被测对象的测量部分和进行拆线 以免触电 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 32 注意事项1 二人操作2 测量用导线应使用绝缘导线 其端部应有绝缘套 3 测量绝缘时 必须把被测设备从各方面断开 验明无压 确保设备无人工作后 方可进行 在测量中 禁止他人接近设备 测量绝缘前后必须对被测设备对地放电 测量线路绝缘 应取得对方允许后方可进行 4 在有感应电压的线路上 同杆架设的双回线或单回路与另一线路有平行段 测绝缘时 必须将另一回路同时停电 方可进行 雷电时 严禁测线路绝缘电阻 5 在带电设备附近测量绝缘电阻时 应保持足够的安全距离 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 33 2 电气安全工具安全工具是防止触电 坠落 灼伤等事故 保障电气工作人员安全的各种电工专用工具 2 1 基本安全用具绝缘棒 绝缘夹钳 绝缘手套 验电器 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 34 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 35 2 2辅助安全用具绝缘垫 绝缘台 绝缘靴 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 36 2 3一般防护安全用具 携带型接地线 遮栏 标示牌 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 37 防护等级 ipxx 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 38 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 39 四 电气控制原理 1 低压电器1 1低压配电电器 刀开关 熔断器 断路器等 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 40 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 41 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 42 1 2低压控制电气 主令电器 接触器 继电器等接触器 220和380 继电器 中继 时间 热 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 43 2 电气控制原理2 1电气符号2 2低压电气原理图 2019年12月20日星期五 华能新能源上海发电有限公司生产部 44 3 继电保护继电保护的任务是当电气设备或线路发生故障时 能自动迅速地将故障设备从电力系统切除 或及时针对各种不正常的运行状态发生报警信号通知运行值班人员处理 把事故尽可