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电工与电子基础知识培训,主讲：吕闻,第一部分电气安全基础知识,一、触电的种类和方式二、电流伤害人体的因素三、安全电压四、触电原因及预防措施五、触电急救六、防雷常识七、电气火灾的扑救,一、触电的种类和方式,1.触电的种类（1）电击电击是指电流通过人体时所造成的内伤。它可使肌肉抽搐、内部组织损伤，造成发热、发麻、神经麻痹等。严重时引起昏迷、窒息、甚至心脏停止跳动、血液循环中止而死亡。（2）电伤电伤是由电流的热效应、化学效应、机械效应等对人体造成的伤害。如灼伤、烙伤等。,2.人体的触电方式,（1）单相触电人体的一部分接触带电体的同时，另一部分又与大地或零线（中性线）相接，电流从带电体流经人体到大地（或零线）形成回路，这种触电方式叫单相触电。,单相触电,（2）两相触电,人体的不同部位同时接触两相带电体而引起的触电叫两相触电。,（3）跨步电压触电雷电流入地时，或载流电力高压线落到地时，会在导线接地点及周围形成跨步电压。当人体受到跨步电压的作用时，电流就会从一脚经胯部流到另一脚下形成回路，造成跨步触电。,（4）悬浮电路上的触电,二、电流伤害人体的因素,1.与电流的大小有关通过人体的电流超大，人体的生理反应越明显、感觉越强烈，引起心室颤动所需的时间越短，致命的危险就越大。对于工频交流电，按照通过人体的电流大小不同，人体呈现不同的状态，可将电流划分为以下三级：,（1）感知电流引起人的感觉的最小电流称为感知电流。成年男性约为电流的有效值的1.1毫安，成年女性约为0.7毫安。（2）摆脱电流触电者能自主摆脱电源的最大电流称为摆脱电流。男性的最小摆脱电流为9毫安，女性为6毫安。（3）致命电流在较短时间内危及生命的电流称为致命电流。,2.与触电时间的长短有关,通电时间愈长，愈容易引起心室颤动即电击危险性就愈大。技术上常用触电电流与触电持续时间的乘积（叫电击能量）来衡量电流对人体的伤害程度。若电击能量超过150mA.s时触电者就有生命危险。,3.与电压的高低有关,人体接触的电压超高流过人体的电流就越大，对人体的伤害越严重。,4.与频率的高低有关,直流电流、高频电流、冲击电流和静电荷对人体都有伤害作用，但其伤害程度一般较工频电流轻。25300Hz的交流对人体的伤害最为严重，1000Hz以上，伤害程度明显减轻，但高压高频电流也有电击致命的危险。,5.与电流的路径有关,电流通过人体的头部可使人昏迷；通过脊髓可能导致肢体瘫痪；通过心脏可造成心跳停止、血液循环中断通过呼吸系统会造成窒息。可见，电流通过心脏时，最容易导致死亡。,电流的不同路径对人体的伤害,6.与人体的状况有关,人的性别、健康状况、精神状态等与触电伤害程度有着密切关系。女性比男性触电伤害程度约严重30%，小孩与成人相比，触电程度也要严重得多。体弱多病才比健康人容易受电流伤害。另外，人的精神状况，对接触电器有无思想准备，对电流反应的灵敏程度，醉酒、过度疲劳等都可能增加触电事故的发生次数并加重受电流伤害的程度。,7.与人体的电阻大小有关,人体电阻越大，受电流伤害越轻。人体电阻可按12K考虑，这个数值主要由皮肤表面的电阻值决定。如果皮肤表面角质层损伤、皮肤潮湿、流汗、带着导电粉尘等，将会大幅度降低人体电阻增加触电伤害程度。,三、安全电压,我国有关标准规定：12V、24V和36V三个电压等级为安全电压级别，不同场所选用安全电压等级不同。,四、触电原因及预防措施,1.触电常见的原因（1）缺乏电气安全知识（2）违反操作规程（3）用电设备不符合要求（4）电气设备老化，维修不及时或维修不善（5）偶然因素,2.预防直接触电的措施,（1）绝缘措施用绝缘材料将带电体封闭起来的措施叫绝缘措施。（2）屏护措施采用屏护装置将带电体与外界隔绝开来，以杜绝不安全因素的措施叫屏护措施。（3）间距措施在带电体与地面之间、带电体与带电体之间、带电体与其他设备之间，均应保持一定的安全间距，叫间距措施。,3.预防间接触电的措施,（1）加强绝缘措施对电气线路或设备采取双重绝缘，加强绝缘或对组合电气设备采用共同绝缘叫加强绝缘措施。（2）电气隔离措施采用隔离变压器或具有同等隔离作用的发电机，使电气线路和设备的带电部处于悬浮状态叫电气隔离措施。（3）自动断电措施在带电线路或设备上发生触电事故或其他事故（短路、过载、欠压等）时，在规定时间内能自动切断电源而起保护作用的措施叫自动断电措施。,4.保护接地和保护接零,1.保护接地保护接地一般适用于电压小于1000V,电源中性点不接地的场合。其目的是：一旦电气设备绝缘损坏，使外壳对地电压降低到安全数值以下。接地装置中可利用自然接地体，如地下金属水管或房屋的金属框架；或采用人工接地体。人工接地体可用长2m3m直径35mm50mm的钢管垂直打入地下，接地体和埋在地下的钢条相连，接地电阻一般应小于4。,保护接地,2.保护接零,保护接零是将电气设备在正常情况下不带电的金属外壳或框架，与供电系统中的零线连接。其目的是：当电气设备发生漏电后，相电压经过机壳到零线形成回路，从而产生短路电流，使电路中保护电器动作，切断电源；由于人体的电阻远远大于短路回路电阻，在未解除故障前，单相短路电流几乎全部通过接零电路。,保护接零正确接法,保护接零正确接法,保护接零错误接法,保护接零错误接法,五、触电急救,（一）触电的现场急救1.使触电者尽快脱电源（1）迅速关断电源，把人从触电处移开。（2）如果触电发生在相线与大地之间，一时又不能把触电者拉离电源，应设法将触电者隔离地面。（3）使用现成工具将电线弄断。（4）用绝缘良好的导线将带电体对地短路。（5）在电杆上触电，地面上一时无法施救时，也可用绝缘软线使架空线对地短路。注意：以上方法，不适用于高压触电情况。,2.脱离电源后的判断,（1）判断呼吸是否停止（2）判断脉搏是否搏动（3）判断瞳孔是否放大,3.对不同情况的救治,（1）触电者神智清醒，只是感觉头昏、乏力、心悸、出冷汗、恶心、呕吐时，应让其静卧休息，以减轻心脏负担。（2）触电者神智断续清醒，出现一度昏迷时的救治方法。（3）触电者已失去知觉，但呼吸、心跳尚存时的救治方法。（4）触电者呼吸、脉搏均已停止，出现假死现象时的救治方法。,（二）口对口人工呼吸法,1.将触电者仰卧，打开气道，一只手捏紧鼻子，另一只手掰开嘴，直接用嘴或隔一层薄布吹气，每次吹气经胸部微微鼓起为宜，时间约2s。2.吹气停止后，立即将嘴移开，放松捏鼻的手，让触电者自行呼吸，时间约3s。3.每次吹气的速度要均匀，反复多次，直到触电者能够自行呼吸为止。4.如果触电者嘴不易掰开，可捏紧嘴，向鼻孔吹气。,（三）胸外心脏挤压法,1.先让触电者仰卧在硬板或地上，保持呼吸畅通，以保证挤压的效果。2.救护者在触电者的一侧或骑在其腰部两侧,两手相叠,手掌根部放在心窝稍高一点地方,掌根用力垂直向下挤压,压出心脏的血液。3.挤压后，掌根迅速放松，让触电者胸部自动复原，让血液充满心脏。4.重复2、3步骤，每分钟约60次左右。,六、防雷常识,（一）雷电的形成与活动规律1.雷电的形成2.雷电的活动规律（二）雷电的种类与危害1.雷电的种类(1)直击雷(2)感应雷(3)球形雷(4)雷电侵入波,2.雷电的危害(1)电磁性破坏(2)热性质的破坏(3)机械性质的破坏(4)跨步电压破坏3.防雷常识,七、电气火灾的扑救,（一）断电灭火1、当确定是电气火灾时，应先设法断开电源，然后才能扑救。2、扑救火灾时注意事项（1）有配电室的，可断主开关，无配电室的应断开负载，然后可拉开开关。（2）应使用绝缘工具断开闸刀。（3）要剪断电源线时，剪断部位应错开。,（二）带电灭火1、在无法切断电源的情况下应带电灭火。2、扑救初起火的电气火灾，可用二氧化碳、“1211”或干粉灭火器进行扑救。3、用水灭火时要注意做好绝缘措施。（三）充油电气设备和旋转电动机的火灾扑救1、如果只是容器外面局部着火，而设备没有受到损害，可用二氧化碳、“1211”、干粉灭火器等进行带电灭火。2、如果火势较大，应先切断电源，然后用喷雾水枪或用水扑救。,3、如果设备容器受到破坏，喷油燃烧，应切断电源，并设法将油放入事故储油池，用大量泡沫灭火剂扑灭。4、充油设备起火量，不能用水喷射只能用泡沫覆盖堵塞。5、在扑救旋转电动机火灾时，为防止设备的轴和轴承变形，可先把电动机转速放慢再进行扑救。,第二部分电工基础知识,一、电路的基本概念二、简单的直流电路三、正弦交流电路四、变压器和电动机五、低压电器和控制电路,一、电路的基本概念,（一）电路1、电路的组成由电源、负载、导线和控制设备等组成的闭合回路，叫电路。2、电路的状态电路的状态有通路、开路和短路三种。,（二）电路中的主要物理量1、电流电荷的定向移动就形成电流。2、电压单位正电荷经任意路径由A端运动到B端电场力所做的功。3、功率单位时间内电路元件上能量的变化量。4、电能单位时间内所做的功。,（三）电阻元件的电压、电流关系,1、电阻元件的电压、电流关系欧姆定律,2、电阻元件的功率P=RI2=U2/R3、功率与电能的关系W=Pt1度=1kWh=3.6106J,（四）导线截面积的选择,选择导线时，应按用电器的额定电流值来决定。注意：对于频繁起动的电动机要考虑起动电流。,500V单芯橡皮、塑料电线在常温下的安全载流量,二、简单的直流电路,（一）电阻的串联和并联1、电阻的串联及其分压将若干个电阻元件顺序地连接成一条无分支的电路称为串联电阻电路。,（1）串联电路的总电阻（等于各电阻之和）R=R1+R2+R3（2）串联电路的电压分配（跟它的阻值成正比）,U1=,_,_,R1,R1+R2+R3,U,U2=,_,_,R2,R1+R2+R3,U,U3=,_,_,R3,R1+R2+R3,U,(3)串联电路的电流分配（处处相等）I=I1=I2=I3(4)串联电路的功率分配（跟它的阻值成正比）P1=I2R1P2=I2R2P3=I2R3,2、电阻的并联及分流将若干个电阻元件接在两个共同端点之间称为并联电路。,（1）并联电路的总电阻（总电阻的倒数等于各电阻倒数之和）,R,_,1,R1,_,1,R2,_,1,=,+,R=,R1.R2,_,R1+R2,只有两个电阻串联时，则有,（2）并联电路的电压分配（并联各支路电压相同）U=U1=U2(3）并联电路的电流分配（各支路电流之和等于总电流）I=I1+I2(4)并联电路的功率分配（各个电阻消耗的功率与电阻成反比）,P1=,U2,_,R1,U2,_,R2,P2=,(二）基尔霍夫定律,-U1+I1R1+I2R2=0-I2R2-I3R3-I3R4+U2=0,基尔霍夫电压定律,基尔霍夫电流定律,I1+I3=I2,1、支路、节点、回路支路：每一段不分支的电路称为支路。节点：三条或三条以上的支路的连接点叫做回路。回路：电路中任一闭合路径叫做回路。2、基尔霍夫电流定律（节点电流定律）电路中任意一个节点上，流入节点的电流之和等于流出该节点电流之和。即I1+I3=I23、基尔霍夫电压定律（回路电压定律）在电路中的任何一个回路，在任何时刻，沿该回路绕行一周，该回路上所有支路的电压降代数和为零。即-U1+I1R1+I2R2=0-I2R2-I3R3-I3R4+U2=0,三、正弦交流电路,1、正弦交流电的表示方法、周期和频率表示方法：u=Umsin(t+u)i=Imsin(t+i)频率：=50Hz周期：T=1/2、交流电的最大值和有效值最大值：Um、Im有效值：U=Um/2I=Im/2,3、纯电阻交流电路电流和电压是同相的，所以欧姆定律的形式跟直流电路相同，不同的是在交流电路中电压和电流要用有效值。功率计算也相同：P=UI（有功功率）另外，RLC电路（如电机的功率为）：P=UIcos,4、三相交流电路,三相交流电源的三个电压、频率相同而相位彼此相差120度。（1）三相电源的联接星形联接：UL=3UP三角形联接：UL=UP（2）三相负载的联接,a.星形联接IL=IPUL=3UP,b.三角形联接IL=3IPUL=UP,（3）三相电路的功率P总=3U相I相cos相,四、变压器和电动机,（一）变压器的结构和工作原理1、变压器的基本结构构成变压器的主要部件是铁心和绕组。,2、变压器的工件原理变压器是按电磁转换原理工作的。,变压器的电压比等于初、次级绕组的匝数比。U1/U2=N1/N2变压器的初、次级绕组的电流比与其匝数成正比。I1/I2=N2/N1,3、变压器的额定值（1）额定电压（U1N、U2N）超过额定值，铁耗增加时间长了，变压器过热，将损伤绝缘，导致事故。（2）额定电流（I1N、I2N）受发热限制，超过额定电流时，铜耗增加，时间一长，亦会损坏绝缘。（3）额定容量（SN）变压器用额定视在功率表示其额定容量。对于单相变压器S1N=U1NI1N=U2NI2N对于三相变压器S1N=3U1NI1N=3U2NI2N,4、常用变压器,1、自耦变压器,2、多绕组变压器,3、电压互感器,注意：电压互感器次级绕组的阻抗很小，所以次级绕组不能短路,4、电流互感器,注意：绝对不能让电流互感器的次级开路，这是因为在次级开路时，次级线圈两端将产生很高的感应电动势，容易造成危险。,(二)三相异步电动机,1、三相异步电动机的结构及工作原理（1）三相异步电动机的结构三相异步电动机主要由定子和转子两大部分组成。（2）三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的定子转速：n0=60/p三相异步电动机的转子转速：n=(1-s)n0另外：如果有理想异步电动机反转了，可以任意调换两根电源线。,2、三相异步电动机的铭牌三相异步电动机的铭牌上标注有：型号、标准、额定功率、额定频率、额定电压、额定电流、额定转速、绝缘等级、外壳防护等级、接法、重量等主要性能和技术数据。型号的含义：Y135S-6,异步电动机,机座中心高（毫米）,短机座,磁极数,3、三相异步时机的启动（1）直接启动（2）降压启动定子串电阻起动,星三角起动,4、三相异步时机的调速（1）变频调速（2）变极调速（3）降压调速（4）转子电路串电阻调速5、三相异步电动机的制动（1）反接制动（2）能耗制动,(三)直流电机,直流电机分为直流电动机和直流发电机，直流电动机具有良好的走动性能和调速性能，所以广泛地应用于电力牵引、轧钢机、起重设备经及要求调速范围广泛的切削机床中。直流发电机则作为直流电源使用。,（四）同步电动机,1、结构同步电动机由定子和转子两部分组成，定子和转子的磁极对数必须相同。2、工作原理定子绕组通入三相交流电，产生旋转磁场，转子通入直流电，产生恒定的磁场，利用磁场异性相吸的原理，使转子跟着定子的旋转磁场一旋转。同步电动机常用来拖动不需要调速或要求保持恒速的生产机械，如空压机、水压机、传递带等。由于价格贵、构造复杂。因此大多数使用于低转速，大功率的电力拖动中。,（五）控制电机,1、伺服电动机伺服电动机的功能是把电压信号转换为轴上的角位移或角速度输出。也就是说，改变控制电压就可以改变伺服电动机的转速和转向。2、测速发电机测速发电机将机械转速变换成相应的电压信号，输出电压与转速成正比。,3、步进电动机步进电动机是一种用电脉冲信号进行控制，并将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的控制电机。即电源每输入一个脉冲信号，电动机就前进一步，转过一个角度，其输出的角位移与脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比。,4、自整角机自整角机的功能是将机械转角信号转换为电信号，或将电信号转换为机械转角信号。在系统中通常需要用两台或两台以上组合使用，从而实现转角的转换、传输和接收。,（六）拖动系统电动机的选择,电力拖动系统电动机的选择,主要是确定电动机的功率和工作方式,同时还要确定电动机的电流种类、型式、额定电压和额定转速。选择电动机的原则，除了应满足生产机械负载要求外，从经济上看也应该是最合理的，为此必须正确决定电动机的功率，在决定电动机功率时，要考虑电动机的发热、过载能力和起动能力三方面的因素，其中一般以发热问题最为重要。,五、低压电器和控制线路,低压电器通常是指工作在交流电压小于1.2kV,直流小于1.5kV的电路中，起接通，切断、保护、控制或调节作用的电气设备。,（一）常用低压电器,1、刀开关,刀开关是一种手控电器,主要用来手动接通或断开交、直流电路。一般由刀片、触点座、手柄和底板组成。,2、组合开关,组合开关也是刀开关的一种，不过它的刀片是转动的，比刀开关轻巧且组合性强。所以，组合开关实际上是一个多触点、多位置、可以控制多个回路的主令电器。,3、控制按钮,控制按钮主要用于操纵接触器、继电器或电气联锁电路。,4、位置开关（行程开关）,位置开关能将机械信号转换为电信号，以实现对机械运动的控制。通常这类开关被用来反映机械动作或位置，并能实现运动部件极限位置的保护。,5、接触器,接触器是用来频繁接通和分断电动机或其它负载主电路的一种自动切换电器。它主要由触点系统、电磁机构及灭弧装置组成。,6、热继电器,热继电器是电流通过发热元件加热使双金属弯曲，推动执行机构动作的继电器，主要用来保护电动机或其它负载免于过载以及三相电动机的断相保护。,热元件,常闭触点,7、时间继电器,时间继电器是一种利用电磁原理或机械动作原理来延时接通或分断的自动控制电器，,(二)三相异步电动机的控制线路,1、单向旋转全压起动控制线路工作过程：合上QS按下SB2KM线圈KM主触点闭合电动机得电起动。,2、点动控制线路,3、电动机的可逆旋转控制线路,工作过程：,正转控制：,按下SB1,KM1线圈得电,KM1辅助常开触头闭合,KM1主触头闭合,电动机M起动正转,KM1辅助常闭触头断开,SB1常闭触头断开,实现自锁,4、自动往复循环控制电路,第二部分模拟电子技术,(一)半导体基本器件1、半导体二极管（1）图形符号（2）工作特性单向导电性（3）不同用途的二极管a.整流二极管b.稳压二极管c.发光二极管此外，还有检波二极管、开关二极管、光电二极管、变容二极管等。,（4）二极管的测试二极管极性的判别把万用表打到R100或R1K挡，用黑红两表笔分别搭接二极管的两极，测出2个电阻值，读数大的一次为二极管的反向电阻，此时，万用表黑表笔所连的为二极管的负极红笔连的为二极管的正极。性能好坏的判别根据上述测量结果，正向电阻越小（几百欧以下），反向电阻越大（几十至几百千欧以上），说明管子性能较好；反之，正反向电阻差别不大，说明管子性能较差；如果正反向电阻均很小，甚至为零，说明PN结已击穿短路；如果正反向电阻趋无穷大，说明内部已断路损坏。注意事项不能用万用表高阻挡或低阻挡测试，高阻挡电压较高，可能击穿PN结，低阻挡电流过大容易烧坏PN结。,2、半导体三极管,（1）结构和符号（2）三种工作状态放大区：发射结处于正向偏置，集电结处于反向偏置。即：uBEUON,uCEuBE有：=IC/IB,截止区：发射结反偏。即：uBEUON饱和区：发射结正偏，集电结也正偏。即：uBEUONuCEuBE,（3）晶体三极管的测试a.基极与管型的判别用万用表R100或R1K挡，用黑笔接触某一个管脚，红笔分别接接触另外两个管脚，如测得阻值均较小，则与黑表笔接触的那一脚是基极，同时可知此三极管为NPN管；若将红表笔接触某一管脚，而黑表笔分别接触另外两个管脚，表头读数同样很小时，则与红表笔接触的那一管脚是基极，同时可知此三极管为PNP管。b.集电极、发射极的判别：以NPN管为例，先假设一个为集电极，用手代替偏置电阻将C极与B极捏在一起，但两极不可碰，黑笔与假设C极相连，红笔与假设E极相连，观察指针偏转角度，再假设另一个为C极，重复测一次。比较二次指针偏转的大小（阻值较小），指针偏转大的一次，所假设的C极是正确的。,3、晶闸管（可控硅）,（1）晶闸管的符号（2）晶闸管可控单向导电性导通条件：在晶闸管的阳极加上正向电压，同时在门极加上适当的正向电压。关断条件：改变阳极电压，在阳极上加上反向电压；或暂时去掉阳极电压。另外：晶闸管一旦导通后，门极就失去控制作用。,（3）单向可控硅的测量a.电极判断用万用表R1K挡，将可控硅其中一端假定为控制极，与黑表笔相接，然后用红表笔分别接另外两个脚，若有一次出现正向导通，则假定的控制极是对的，而导通那次红表笔所接的是阴极K，另一极则是阳极A。如果两次都不导通，则说明假定的不是控制极，可重新设定再测。b.好坏判断将万用表置R1挡，红表笔接阴极K，黑表笔接阳极A，在黑表笔接A的瞬间碰触控制极G（给G加上触发信号），万用表指针向右偏转，说明可控硅已经导通。此时即使断开黑表笔与控制极G的接触，可可控硅仍将继续保持导通状态。,4、双向晶闸管（双向可控硅）,（1）符号（2）工作原理：双向晶闸管正反二个方向都能导通，门极正负信号都能触发。当G极和T2极相对T1极的电压均为正时，T2是阳极，T1是阴极；当G极和T2极相对T1极的电压均为负时，T1变成阳极，T2变成阴极。,（3）用万用表测量双向可控硅的方法,首先确定T2控制极G与T1极的距离较近，其正反向电阻都很小。用万用表R1挡测量G、T1任意两脚之间的电阻时仅几十欧，而GT2、T1T2之间的反向电阻均无穷大。这表明，如果测出某脚和其它两脚都不通，就能确定该脚为T2极。有散热板的的双向可控硅，T2往往与散热板相连。确定T2极之后，假设剩下两脚中某一脚为T1极，另一脚为G极，把黑表笔接T1极，红表笔接T2极，并在红表笔不断开与T2连接的情况下，把T2与G极瞬时短接一下（给G极加上触发信号），电阻值如为10左右，证明管子已经导通，导通方向为T1T2，上述假设的两极正确。如万用表没有指示，电阻值仍为无穷大，说明管子没有导通，假设错误，可改变两极连接表笔再测。把红表笔接T1极，黑表笔接T2极，然后使T2极与G极瞬时短接一下（给G极加上正向触发信号），电阻值仍为10左右，证明管子再次导通，导通方向为T2T1。上述测试方法，表明双向可控硅具有双向触发性质。如果按哪种假定去测量，都不能使双向可控硅触发导通，证明管子已损坏。,(二)整流及稳压电路,1、单相半波整流电容滤波电路（1）电路图（2）工作原理（3）整流后的直流电压UL=U2,2、桥式整流电容滤波电路,（1）电路图（2