实用电工与电子技术3.ppt

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1、实用电工与电子技术,信息学院电子信息系 陈羡美 13016231979,教 学 目 标 及 要 求,目 标 扫电盲，掌握实用的电工知识:安全用电、家庭用电等知识，学习常用电工工具及仪表的使用、家庭照明线路的安装 达到初级电工水平 教学方式 每章课前有思考题； 带着问题听课，记笔记。 进行实验操作。,教 学 安 排,第1-6次课：理论课； 第5周课停， 第7、8次课：实训操作； 1）万用表、摇表、电笔、钢丝钳、剥线钳等的使用 2）家庭照明线路的模拟安装 3）常用电子元器件的识别 第9-10次课：理论课、布置大作业； 第11次课：交大作业。,实用电工与电子技术内容,1.电工技术发展简史 2.电路模

2、型 3.交流电 4.安全用电常识 5.雷电事故 6.静电事故 7.电气火灾 8.家庭电路 9.常用配电电器 10.常用测量工具 11.家庭安全用电及节电技术 12.异步电动机 13.继电接触控制,第一章 电工技术发展简史,1.1.发展概述 1.2.生活用电 1.3.工业用电 1.4.电力生产 1.5.电子技术,第一章 电工技术发展简史,当今世界，是一个“电网”的世界。我们生活在各式各样的“电网”之中。 电力网、有线电话网、电视网、无线电话网、Inter网很难想象没有“电”的日子会是怎样的！ “电”的实质是一种“能”。当然，这种能也可以用来传递信号。,1.1 发展概述,回顾历史，“电能”从弱到强

3、、从天然到人造、从静到动、从小到大、从大到小、从实验室到工厂、到家庭，从直到交、从交到直、从纯能到信号无所不在地交织在一起。 最早，静电，天然磁铁。 电气工业的发展首先要得益于电磁学理论的发展。 从1820年丹麦物理学家奥斯特发现电流的磁效应，到安培定则、欧姆定律和法拉第的电磁感应定律，电磁学理论羽翼渐丰。 1821年，第一台电动机模型；,1831年，法拉第的电磁感应定律发电机模型； 1832年，德国，手摇发电机，“无用”交流电，再加换向器得直流，U低，P小，无用； 1834年，俄，雅可比，第一台电动机、英，克拉克，第一台发电机； 1838年，画家出身的莫尔斯发明了电报机，不久，电报取代烽火狼

4、烟成为传递信息的主要手段。约四十年后，美国人贝尔发明了电话，使电讯走向民众。,1864年，正是在上述科学家提出的理论和实验基础上，英国特理学家麦克斯韦提出了麦克斯韦方程组，创立了完整的经典电磁学理论体系。 随后，德国物理学家赫兹证实了电磁波的存在，进一步完善了电磁学理论，形成了现代电磁学的基本框架。经典电磁学的建立，为人类开发利用电能奠定了坚实的理论基础。 1875年，法，巴黎，火车站，第一个发电厂（弧光照明）； 1881，爱迪生，纽约，爱迪生电灯公司，第一个商用；,1882，慕尼黑博览会，电力人工喷泉，1.5KW,57km,线损75%； 1888，美，南斯拉夫籍发明家特斯拉两相电机； 189

5、0，俄，三相变压器； 1890-1900 10年 交直流大战： 直流派：爱迪生、凯尔文 交流危险 可靠性差 交流派：特斯拉、威斯汀豪斯 高压输电 电机结构简单。,1.2 生活用电,人类最早发明的电光源是弧光灯和白炽灯。 1807年英国的戴维制成了碳极度弧光灯，1878年，美国的布拉许利用弧光灯在街道和广场照明中取得了成功。 1年后，2位美国费城的高级中学教师汤姆生和霍斯顿通过设计弧光灯系统开创了他们的电工业。 1880年，爱迪生又发明了实用白炽灯，揭开了电应用于日常生活的序幕。爱迪生之后，电灯不断改进。,1939年管状日光灯问世，很快被广泛采 用，成为又一种重要的照明光源。 随后电能用于耗电较

6、小的收音机、电视机、洗衣机等家用电器，此为电能在家庭生活中应用的第一阶段； 第二阶段发展到使用耗电较多的电冰箱、厨房用电炉、电热水器和空调设备等； 第三阶段发展到电气采暖和家庭生活全面电气化。,在电气设备走入千家万户的同时，也走进了各厂矿企业。从19世纪80年代开始，电力驱动逐渐进入交通运输部门。 1879年西门子和哈尔斯克在柏林工业博览会上展出了第一条小型电车轨道，到1899、1900、1902年，伦敦、巴黎、柏林先后建成了第一条电气化地下铁道。 1912年，瑞士第一批电力牵引火车开始行驶。除城市电车外，1887、1908年首次出现了电动矿用机车和电动运输车。,1.3 工业用电,1894年，

7、美国的一家棉花加工厂首先实现了电气化，其供电系统全部用交流电。 20世纪初，所有新建工厂都使用电动机为动力。从1899年到1909年的10年是实现工业电气化的转折点。 10年间电动机产量增长了216%，而工业用电动机却猛增了584%。 同时，交流电动机成了工业电动机中的主力。1899年仅有1/5的工业电动机是交流机，到1909年交流机已超过了一半。 事实上将电能转化为各种机械能的功臣当属“电动机”，正因为有了电动机，才使我们的生活发生了翻天覆地的变化。,此外，电力不仅作为最主要的动力被广泛运用于加工工业，而且由于电力的应用导致了一系列新的加工工艺的发展，如电镀、电焊、电加工等等，为加工工业增添

8、了许多重要手段。 照明技术和动力技术的发展及普及对强大电源提出了新的需求，正是由于电能的广泛应用促进了发电和输变电以及电源技术的发展。,回顾电力技术发展史，从1875年建成第一座发电厂至今只有100多年的历史，从1832年制成第一台发电机至今也仅有一个半世纪。在此期间，电力技术和电力生产取得了历史性的重要成就：发电机组容量和电厂规模从小到大，技术参数和自动化水平不断提高；发电能源由单一进而多样化；输电电压等级不断提高，输电距离不断延长；从弧立供电发展到联合为电网，电网的规模日益扩大。 最早爱迪生分散供电，在1881年250盏灯的发电厂。,1.4 电力生产,1882年，美，纽约，6台总660Kw

9、正规发电厂； 1982年，日，鹿岛发电厂，440万Kw（4台60万Kw ，2台100万Kw ），烧油；加拿大 400万Kw，烧煤。 水电1260万Kw（巴西、乌拉圭合建伊泰普水电站）。 我国三峡工程水电站共装机26台，单机容量70万千瓦，总容量1820万千瓦，年平均发电量达847亿千瓦时，可替代4000万吨原煤的火力发电，可为华东、华中以及华南等地区提供可靠、廉价、清洁的能源。,相对于火电、核电而言，水电是清洁、安全、不会枯竭的能源。台机组的电量相当于十个大亚湾核电站，十个装机容量万千瓦的大型火电厂。为此，每年可减少煤耗万吨、少排放二氧化硫万吨，一氧化碳万吨和大量工业废水。“长江滚滚向东流，流

10、的都是煤和油”，清洁安全的水电可以让我们的天更蓝、水更碧、空气更清新。目前，中国人均用电量只有1000千瓦时左右，只相当于世界平均用电水平的一半，远远低于发达国家人均用电2万千瓦时的水平。,1.5 电子技术,1895年，意大利人马可尼又在有线电话的基础上发明了无线通讯。 1906年，加拿大在美工作的物理学家费森登发明了无线电广播，使人们第一次听到用电磁波传来的音乐和新闻，到20世纪30年代初，无线电广播系统已覆盖全球绝大部分地方。,1925年英国发明家贝尔德发明了电视机，实现了利用电磁波传递视频信号的梦想。今天世界上至少有几亿台电话、电视，通讯技术也从有线发展为无线，从模拟发展为数字，而这些正

11、是根源于人们对电和电磁波的早期探索。 今后随着电子技术的迅速发展，无论是发电、输电、配电，还是电能的利用技术都将会在继承中得到发展，在应用中日趋完善。面对信息化浪潮，走过百年历史、使生活变得绚丽多彩的电气工业依旧焕发出旺盛的生命力。,第二、三 章 思考题,1.常用电路是由哪三部分组成的？ 2.电路的功能是什么？ 3.正弦量电量的三要素是什么？ 4.正弦交流电的优越性有哪些？ 5.什么是三相对称电压？ 6.什么是三相电压的相电压？什么是三相电压的线电压?（相线之间的电压。）相电压和线电压的大小是什么关系？,第二章 电路模型,2.1.基本物理量 2.2.电路模型 2.3. 电气设备的额定值及电路的

12、工作状态,第二章 电路模型,电是一种能量。它不是凭空产生的，而是由其他能量，比如水能、热能、机械能、原子能等转换来的。 2.1.1.电压和电位 电路中某点的电位定义为单位正电荷由该点移至参考点电场力所做的功。 电路中a、b点两点间的电压定义为单位正电荷由a点移至b点电场力所做的功。电路中a、b点两点间的电压等于a、b两点的电位差。Uab=Va-Vb。 电压也叫电位差，它和水位差的意思是一样的。水面的高低差别叫水位差或水压，水位差越大，水流越急，越远，越快。电位的高低差，叫电位差或电压，电压越高，电流传送就越远。单位：V（伏）、KV、mV。,2.1. 基本物理量,2.1.2.电流 ：电荷的定向移

13、动形成电流。电流大小：单位时间内通过导体截面的电量。水在水管里流动叫水流，电在电线（导电体）里流动叫电流。也就是电能沿着传电的物体朝着一定方向有规律的流动，是看不见，摸(不)得着的。电流速度每秒30万公里。（但电子在导体中的速度是很慢的）。单位：A（安培）、mA、A、KA。 大写 I 表示直流电流；小写 i 表示电流的一般符号。,2.1.3.电功率:即电场力做功的速率，用p表示。 电功率的计算：当电流与电压方向一致时，一段电路（或元件）吸收的功率为： p=ui 或 P= UI 当电流与电压方向相反时，释放的功率为： p=-ui 或 P= -UI 单位：W（瓦特）、KW、mW 、MW。,2.1.

14、4.导体：电流可以通过的物体，也就是能传电的东西，都叫做导体。各种金属都是良导体。有些液体象日常用的水能传电，含有水分的物体也能传电，人的身体也能传电，大地也能传电，各种动物、植物都能传电，所有这些都是导体。 单位：（欧姆）、K 、M 。 2.1.5.绝缘体：凡是不容易传电的物体，都叫绝缘体。比如塑料、橡胶、陶瓷、玻璃、胶木、干燥的空气和木头、干燥的棉布等，都不传电，所有这些都是绝缘体。 绝缘电阻： M 。,2.2 电路模型,2.2.1 电路的组成,将非电能转换成电能的电气设备。如电池、发电机等 。,电源：,将电能转换成非电能的电气设备。如灯泡、电动机等。,负载：,联接电源（或信号源）和负载的

15、元件。如导线、开关、保护设备等 ，其作用是传输和分配电能。,中间环节：,把其它形式的信息转化为电信号的元件（或设备）。,信号源：,2.2.2 电路模型,将一些电气设备或元器件，依所要完成的功能，按一定方式组成的整体称为电路。,电路：,由理想电路元件组成的电路。,电路模型：,2.2.3 电路的功能,a.实现电能的传输和转换,b.信息的传递和处理信号,2.2.4 欧姆定理,2.2.5 电阻元件及功率计算 电阻元件是一种消耗电能的元件。,单位：W（瓦特）、KW、mW 、MW。,电感元件是一种能够贮存磁场能量的元件，是实际电感器的理想化模型。,2.2.6 电感元件,伏安关系：,只有电感上的电流变化时，

16、电感两端才有电压。 在直流电路中，电感上即使有电流通过，但 ，相当于短路。,称为电感元件的电感，单位是亨利（）。,存储能量：,符号：,2.2.7电容元件,电容元件是一种能够贮存电场能量的元件， 是实际电容器的理想化模型。,伏安关系：,只有电容上的电压变化时，电容两端才有电流。 在直流电路中，电容上即使有电压，但， 相当于开路，即 电容具有隔直作用。,C称为电容元件的电容，单位是法拉（F）。,存储能量：,符号：,2.3 电气设备的额定值及电路的 工作状态,2.3.1 电气设备的额定值,额定值是制造厂为了使产品能在给定的工作条件下 正常运行而规定的正常容许值。额定值有额定电压 UN与额定电流IN或

17、额定功率PN 。必须注意的是， 电气设备或元件的电压、电流和功率的实际值不一 定等于它们的额定值。,2.3.2 电路的工作状态,1、负载状态,P=UI：电源输出的功率 PS=USI：电源产生的功率 P=I2R0：内阻消耗的功率,2、空载状态,3、短路状态,第三章 交流电,3.1 交流电的概念 目前实际使用的交流电为正弦交流电。,在电路中电动势的大小与方向均随时间按正弦规律变化，由此产生的电流、电压大小和方向也是正弦的，这样的电路称为正弦交流电路。,3.2. 正弦量的三要素,为正弦电流的最大值,正弦量三要素之一 - 幅度,有效值概念,若购得一台最高耐压为 300V 的电器，是否可用于 220V

18、的线路上?,该用电器最高耐压低于电源电压的最大值，所以不能用。,描述变化周期的几种方法 1. 周期 T：变化一周所需的时间 ； 单位：秒，毫秒,正弦量 三要素之二 - 角频率,3. 角频率 ： 每秒变化的弧度； 单位：弧度/秒,2. 频率 f：每秒变化的次数 ；单位：赫兹，千赫兹 .,正弦量 三要素之三 - 初相位,： t = 0 时的相位，称为初相位或初相角。,说明： 给出了观察正弦量的起点或参考点，,常用于描述多个正弦量相互间的关系。,：正弦量的相位角或相位,* 电网频率： 中国 50 Hz 美国 、日本 60 Hz,小常识,* 有线通讯频率：300 - 5000 Hz,* 无线通讯频率：

19、 30 kHz - 3104 MHz,实训 一,1电阻器的识别,第一部分： 用字母表示产品的名称。 R电阻器 W电位器,第二部分 ：用字母表示产品的材料。 I玻璃釉膜 N无机实芯 S有机实芯 T碳膜 Y氧化膜 H合成膜 J金属膜 X线绕,电阻器的识别,第三部分： 一般用数字表示分类，个别类型也用字母表示。 1、2普通 3超高频 4高阻 5高温 7精密 8高压 9特特 G大功耗 T可调 D多圈 W微调 第四部分： 用数字表示序号，以区别产品外形尺寸和性能指标。,标志方法,色环表示法：用不同颜色的色环涂在电阻器上来表示电阻器的阻值和偏差，各种颜色所代表的具体意义,色环标志表,颜色,代表意义,有效数

20、字,乘数（数量级）,允许偏差（%）,银,金,黑,棕,红,橙,黄,绿,蓝,紫,灰,白,无,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10-2,10-1,100,101,102,103,104,105,106,107,108,109,10,5,1,2,0.5,0.25,0.1,20,+50 20,3.3. 三相交流电,相线：A、B、C；中线：N。 相电压UP ：相线与中线间的电压。 线电压UL ：相线之间的电压。,常用低压供电系统： UP =220V、 UL=380V,即：,生活（照明）用电一般使用单相电源，即将负载连接到一根相线和中线上；,三相功率（如电动机等对称负载）：,Il：线电流；cos：负

21、载（设备）的功率因数。,三相电压是“三相对称电压”：三相电压大小相等、频率相同、相位分别相差1200 。,4.2.电流对人体的危害 4.3.触电及其防护,第四章 安全用电常识,4.1.电气事故概述,第四章 思考题,1.简述电流通过人体后会给人体造成什么伤害？ 2.电流对人体的伤害程度与哪些因素有关？ 3.人体对工频交流电源触电的安全值是什么？ 4.触电的类型有哪些？ 5.防止触电的技术措施有哪些？ 6.什么叫做安全电压，我国规定工频安全有效值是哪些？ 7.什么叫保护接地？ 8.什么叫保护接零？ 9.简述人工呼吸法的要点。 10.简述胸外按压法的要点。,1.触电事故； 2.雷电事故； 3.静电事

22、故； 4.电磁辐射事故； 5.电气火灾。,第四章 安全用电常识,4.1.电气事故概述,4.2.电流对人体的危害,电流通过人体后，能使肌肉收缩产生运动，造成机械性损伤，电流产生的热效应和化学效应可引起一系列急骤的病理变化，使肌体遭受严重的损害，特别是电流流经心脏，对心脏损害极为严重。极小的电流可引起心室纤维性颤动，导致死亡。 肌肉收缩产生的运动一般可使人摆脱电源。 电击伤对人体的伤害程度与电流的种类、大小、途径、接触部位、持续时间、人体健康状态、精神状态等都有关系。,1）通过人体的电流越大，对人体的影响也越大，因此，接触的电压越高，对人体的损伤也就越大。一般将36伏以下的电压作为安全电压。但在特

23、别潮湿的环境中即便接触36伏的电源也有生命危险，所以在这种场所，要用24、12伏安全电压。,2）交流电对人体的损害作用比直流电大，不同频率的交流电对人体影响也不同。 人体对工频交流电要比直流电敏感得多，接触直流电时，其强度达250毫安有时也不引起特殊的损伤，而接触50赫交流电时只要有50毫安的电流通过人体，如持续数十秒，便可引起心脏心室纤维性颤动，击导致死亡。 交流电中28-300赫的电流对人体损害最大，极易引起心室纤维性颤动，20000赫以上的交流电对人体影响较小，故可用来作为理疗之用。,我们平时采用的工频交流电源为50赫，从设计电气设备角度考虑是比较合理的，然而50赫的电流对人体损害是较严

24、重的，故一定要提高警惕，搞好安全用电工作。 3）电流持续时间与损伤程度有密切关系,通电时间短，对肌体的影响小；通电时间长，对肌体损伤就大，危险性也增大，特别是电流持续流过人体的时间超过人的心脏博动周期时对心脏的威胁很大，极易产生心室纤维性颤动。 对工频交流电源有：Q=50mAS 作为安全值，这是根据大量数据得来的。 一般漏电保护开关参数：额定漏电动作电流：30mA，分断时间：小于0.1s，即Q=3mAS。,4）通过人体的电流途径不同时，对人体的伤害情况也不同。通过心脏、肺和中枢神经系统的电流强度越大，其后果也就越严重。 由于身体的不同部位触及带电体，所以通过人体的电流途径均不相同，因此流经身体

25、各部位的电流强度也不同，对人体的损害程序也就不一样。 通过人体的总电流，强度虽然相等，但电流途径不同，其后果也不相同。 实际上，大脑最为娇嫩。爱迪生实验。,5）电流对心脏影响最大。（脑最大） 6）主观效应对触电危险有显著影响。 7）几个数据（有分散性） 感知电流：男：1.1mA、女：0.7mA；直流：5mA。（50%左右） 摆脱电流：男：16mA、女：10mA；直流：50mA。 致命电流：男：30mA。 安全电流：交流10mA，直流50mA。,1）触电的类型： 一般按接触电源时情况不同，常分为两相触电，单相触电和“跨步电压”触电。 a.单相触电 人在火线与地之间构成通路。,4.3.触电及其防护

26、,触电电流约为：220V/1K=220mA。远大于30mA， Q=50mAS，可见0.227S即有危险！,b.两相触电 人在火线之间构成通路。触电电流约为：3800V/1K=380mA。,c.“跨步电压”触电。,越靠近电线着地点， 跨步电压越高，20m后认为电压为零。 人的跨步：约0.8m， 牛、羊等：1.2m； 若接地电压220V，则人触电电压数十伏，潮湿时有危险； 若接地电压10KV，则人触电电压500V，相当危险！跨步电压触电（动画）.asf,a事故原因大多是由于缺乏安全用电知识或不遵守安全技术要求，违章作业所致。 b触电事故的发生有明显的季节性。一年中春、冬两季触电事故较少，夏秋两季，

27、特别是六、七、八 、九四个月中，触电事故特别多。 其主要原因不外乎气候炎热，多雷雨，空气中湿度大，这些因素降低了电气设备的绝缘性能，人体也因炎热多汗，皮肤接触电阻变小，衣着单薄，身体暴露部分较多，大大增加了触电的可能性，一旦发生触电时，便有较大强度的电源通过人体，产生严重后果。,2）.触电事故的特点：,c.低压工频电源的触电事故较多。据统计，此类 电源所引起的事故占总数90以上。低压设备较高压设备应用广泛，人们接触的机会较多，加上220380 伏的交流电源习惯称其为“低压”，好多人不够重视，丧失警惕，因此容易引起触电事故。小城镇及农村较多。 d.电工杆上作业、或线路维修有两相触电； e.居民区

28、（小城镇）较多单相触电； f.农村“跨步电压”触电及雷电事故较多。,3）发生触电时应采取哪些救护措施？ 发生触电事故时，在保证救护者本身安全的同时，必须首先设法使触电者迅速脱离电源，然后进行以下抢救工作。 （1） 解开妨碍触电者呼吸的紧身衣服。 （2） 检查触电者的口腔，清理口腔的粘液，如有假牙，则取下。 （3） 立即就地进行抢救，如呼吸停止，采用口对口人工呼吸法抢救，若心脏停止跳动或不规则颤动，可进行人工胸外挤压法抢救。决不能无故中断。,第一步：呼吸、心跳情况的判定,触电伤员如意识丧失，应在10s内，用看、听、试的方法判定伤员呼吸心跳情况。 1）看。看伤员的胸部、腹部有无起伏动作； 2）听。

29、用耳临近伤员的口鼻处，听有无呼气声音； 3）试。试测口鼻有无呼气的气流，再用两手指轻试一侧（左或右）喉结旁陷处的静脉有无搏动。 若看、听、试结果既无呼吸有无颈动脉搏动，可判定呼吸心跳停止。,第二步：心肺复苏法,触电伤员呼吸和心跳均停止时，应立即按心肺复苏法支持的三项基本措施，正确进行就地抢救。 心脏挤压4次，再人工呼吸一次。心脏挤压约每分钟60次，人工呼吸每分钟约14-16次。必须连续进行，不得间断。 1）通畅气道； 2）口对口（鼻）人工呼吸： 救护者作深呼吸后，一手捏紧触电人的鼻孔，另一手扶着触电人的下颌，紧贴触电者的嘴吹气约2秒钟；然后立即离开触电人的嘴，放开捏紧的鼻孔，让触电人自动呼气3

30、秒钟。观察触电人的胸部的膨胀情况，以胸部略有起伏为宜。吹气太多，容易把肺泡吹破。若触电人的嘴不易掰开，可捏紧嘴，往鼻孔吹气。对成年人每分钟吹气约14-16次；对儿童吹气约18-24次，且不必捏紧鼻子。,3）胸外按压（人工循环）： 使触电人仰卧，保持呼吸道畅通。背部着地处应平整稳 固。救护人在触电人一边，两手交叉相叠，掌根放在触 电人心窝稍高点的地方，即两乳头间略下一点，胸骨下 三分之一处。3）救护人的肘关节伸直，适当用力,带有 冲击性地压触电人的胸骨（对准脊椎骨从上向下用力）。对成年人可压下34厘米，对儿童只用一只手，用力要 小些，压下深度要浅些。挤压后，掌根要迅速放松但不 离开胸膛，使触电人

31、的胸骨复位。,第三步：抢救过程中的再判定,按压吹气1min后（相当于单人抢救时做了4个15：2压吹循环），应用看、听、试方法在57s时间内完成对伤员呼吸和心跳是否恢复的再判定。 若判定颈动脉已有搏动但无呼吸，则暂停胸外按压，而再进行2次口对口人工呼吸，接着每5s吹气一次（即每分钟12次）。如脉搏和呼吸均未恢复，则继续坚持心肺复苏法抢救。 在抢救过程中，要每隔数分钟再判定一次，每次判定时间均不超过57s。在医务人员未接替抢救前，现场抢救人员不得放弃现场抢救。,如果现场除救护者之外，还有第二人在场，则还应立即进行以下工作： a .提供急救用的工具和设备。 b .劝退现场闲杂人员。 c .保持现场有

32、足够的照明和保持空气流通。 d .向领导报告，并请医生前来抢救。 实验研究和统计表明，如果从触电后1分钟开始救治，则90%可以救活；如果从触电后6分钟开始抢救，则仅有10%的救活机会；而从触电后12分钟开始抢救，则救活的可能性极小。因此当发现有人触电时，应争分夺秒，采用一切可能的办法。,4）防止触电的技术措施 防止触电的技术措施有：（1）绝缘、屏护和间距，（2）接地和接零，（3）漏电保护，（4）采用安全电压，（5）加强绝缘。 绝缘，屏护和间距是最为常见的安全措施 它是防止人体触及或过分接近带电体造成触电事故以及防止短路、故障接地等电气事故的主要安全措施。绝缘：就是用绝缘物把带电体封闭起来。瓷、

33、玻璃、云母、橡胶、木材、胶木、塑料、布、纸和矿物油等都是常用的绝缘材料。应当注意，很多绝缘材料受潮后会丧失绝缘性能或在强电场作用下，会遭到破坏，丧失绝缘性能。,屏护：即采用遮拦、护罩、护盖箱匣等把带电体同外界隔绝开来。 电器开关的可动部分一般不能使用绝缘，而需要屏护。高压设备不论是否有绝缘，均应采取屏护。这样不仅可防止触电，还可防止电弧伤人。高压电弧触电.swf 间距：就是保证必要的安全距离。间距除用于防止触电或过分接近带电体外，还能起到防止火灾、防止混线、方便操作的作用。在低压工作中，最小检修距离不应小于0.1米。,5）接地和接零,接地：指电气设备等与大地的直接连接。电气装置或电气线路带电部

34、分的某点与大地连接、电气装置或其它装置正常时不带电部分某点与大地的人为连接都叫接地。接地分为正常接地和故障接地。 正常接地：即人为接地。 故障接地：即电气装置或电气线路的带电部分与大地之间意外的连接。 保护接地：为了防止电气设备外露的不带电导体意外带电造成危险，将该电气设备经保护接地线与深埋在地下的接地体紧密连接起来的做法叫保护接地。,由于绝缘破坏或其它原因而可能呈现危险电压的金属部分，都应采取保护接地措施。如电机、变压器、开关设备、照明器具及其它电气设备的金属外壳都应予以接地。一般低压系统中，保护接电电阻应小于4欧姆。 保护接零：就是把电气设备在正常情况下不带电的的金属部分与电网的零线紧密地

35、连接起来（如图） 。应当注意的是，在三相四线制的电力系统中，通常是把电气设备的金属外壳同时接地、接零，这就是所谓的重复接地保护措施，但还应该注意，零线回路中不允许装设熔断器和开关。,6）装设漏电保护装置,为了保证在故障情况下人身和设备的安全，应尽量装设漏电流动作保护器。它可以在设备及线路漏电时通过保护装置的检测机构取得异常信号，经中间机构转换和传递，然后促使执行机构动作，自动切断电源来起保护作用。,7）采用安全电压,这是用于小型电气设备或小容量电气线路的安全措施。根据欧姆定律，电压越大，电流也就越大。因此，可以把可能加在人身上的电压限制在某一范围内，使得在这种电压下，通过人体的电流不超过允许范

36、围，这一电压就叫做安全电压。 安全电压的工频有效值不超过50伏，直流不超过120伏。我国规定工频有效值的等级为42付，36伏，24伏，12伏和6伏。,凡手提照明灯、危险环境下的携带式电动工具、高度不足2.5米的一般照明灯，如果没有特殊安全结构或安全措施，应采用42伏或36伏安全电压。 凡金属容器内、隧道内、矿井内等工作地点狭窄、行动不便、以及周围有大面积接地导体的环境，使用手提照明灯时应采用12伏安全电压。,8）加强绝缘,加强绝缘就是采用双重绝缘或另加总体绝缘，即保护绝缘体以防止通常绝缘损坏后的触电。,9）为防止触电，应该做到：,a.不得随便乱动或私自修理车间内的电气设备。 b.经常接触和使用

37、的配电箱、配电板、闸刀开关、按钮开头、插座、插销以及导线等，必须保持完好、安全，不得有破损或将带电部分裸露出来。 c.不得用铜丝等代替保险丝，并保持闸刀开关、磁力开关等盖面完整，以防短路时发生电弧或保险丝熔断飞溅作人。 d.经常检查电气设备的保护接地、接零装置，保证连接牢固。,e.在使用手电钻、电砂轮等手持电动工具时，必须安装漏电保护器，工具外壳进行防护性接地或接零，并要防止移动工具时，导线被拉断。操作时应戴好绝缘手套并站在绝缘板上。 f.在移动电风扇、照明灯、电焊机等电气设备时，必须先切断电源，并保护好导线，以免磨损或拉断。 g.在雷雨天，不要走进高压电杆、铁塔、避雷针的接地导线周围20米之

38、内。当遇到高压线断落时，周围10米之内，禁止人员入内；若已经在10米范围之内，应单足或并足跳出危险区。 h.对设备进行维修时，一定要切断电源，并在明显处放置“禁止合闸 有人工作”的警示牌。,第五章 雷电事故,5.1.雷电理论 5.2.雷电的危害性 5.2.1.直击雷 5.2.2.雷电感应 5.2.3.雷电侵入波 5.3.预防雷电灾害的措施 5.4. 防雷新技术 5.5. 雷电小常识,第五章思考题,1.雷电的特点是什么？ 2.雷电的放电机理是什么？ 3.什么是雷击的选择性？ 4.雷电一般有哪几类？ 5.简述直击雷特点和破坏作用。 6.什么是雷电感应？ 7.防御直击雷的措施是什么？ 8.简述常用的

39、接闪装置的结构特点及工作原理？ 9.简述人身防雷的措施。,第五章 雷电事故,雷电是自然界中雷云之间或是雷云与大地之间的一种放电现象。其特点是电压很高、电流很大、能量释放时间短，具有很大的危害性。雷电会造成电力系统大面积停电、森林大面积烧毁、建筑物毁坏、油库爆炸起火、通讯系统瘫痪以及家电设备损坏还可直接伤害人畜等等。,1）.从富兰克林的费城引雷实验说起,故事发生在1752年7月。一个闷热的傍晚，北美费城郊外，乌云像一顶大黑帽似的向大地铺 盖而来，云层中不时闪烁着“银蛇”般的电光，传来阵阵沉闷的雷声。就在这大雷雨将要来 临的时候，一个中年人带着他的儿子向旷野奔去。只见父亲手里拿着一只丝绸做的风筝，

40、儿 子手攥一卷放风筝的麻线，抬头望着乌云密布的天空，选择迎风的方向奔跑着，放起风筝来 。,这父子俩是谁，为什么要在这雷雨天放风筝呢?原来为父的叫本杰明富兰克林，他原在印 刷厂当徒工，因从小爱学习，爱科学，进入40岁的时候，受莱顿瓶发明的影响，开始做电学 的研究实验。通过多年的实验，他要证明天空中的闪电和莱顿瓶里的放电是一回事。 为了证实 这一想法，他请20岁的儿子威廉来帮助放风筝，冒险进行向天空取“天电”的科学实验。 富兰克林特制了一个风筝，它顶部安插一根削尖的金属杆，放风筝的麻线末端缚着一把铜钥匙，铜钥匙上再系一条绸带，用来作捏手的绳带。,富兰克林的设想是，当大雨淋湿放风筝的麻 线时，麻线就

41、变成了导电体，这样，金属杆就会将从云层采集到的电荷沿着湿漉漉的麻线传到铜钥匙上。 富兰克林的风筝在摇晃中升起，渐渐地越升越高，钻入了云层。在一阵电闪雷鸣之后。豆大 的雨珠倾盆而下，富兰克林父子赶紧躲进了小木栅，一面保护着干燥的绸带，避免被雨淋湿 ，一面紧张地注视着天空的变化。,突然威廉大叫起来：“爸爸，快看!”他顺着儿子的手指 望去，只见淋湿的麻线上一下子竖起了毛茸茸的纤维来。这时富兰克林赶紧将一只手捏成拳 头，用手背小心翼翼地去靠近那把铜钥匙。只听“噼啪”一响，一串蓝色的电火花跳了出来 ，他的手顿时一阵发麻。“哈，哈，我捉到了天电啦!”富兰克林兴奋地大喊起来。他连忙 叫儿子拿来事先准备好的莱

42、顿瓶，接到钥匙上，把“天电”储存在瓶里。果然，这瓶里储存 的电也有电火花，可以点燃酒精灯，还可以做各种电学实验。这就是著名的费城实验。,2）.避雷针的发明,雷电之神，在古希腊神话中被尊崇为人类的主宰宙斯。富兰克林的实验揭开了雷电的奥秘：它是自然界里一种大规模的放电现象。据科学家统计，地球表面平均每秒钟有100多次 闪电。雷电所产生的电压可高达数千万伏，电流可高达数十万安，它击毁建筑，杀毙人畜，千百年来曾给人类带来巨大的危害。 费城引雷实验成功给富兰克林以新的启迪：既然风筝上 的尖金属杆能将云层上的电引下来，那么，把尖金属杆安置在建筑物的房顶上，再用导线连接起来，直通到地下，将云层上带的电引到地

43、下去，岂不就可以避免雷电的毁坏了吗?,1754年，富兰克林去作了一根3米长、带尖端的细铁棒，安装在自家的烟囱顶上，下端拴着 一根金属线，再把金属线沿着楼梯引到楼底的一个水泵上。这个水泵是与大地连在一起的。 为了能观察到金属线上电流流过，他把通过房间的那段金属线分成两股，两股线相隔一段距离，各挂一个小铃。当电流流过导线时，两股导线受力便引起小铃晃荡，发出叮叮当当的响声。一天下午，雷声隆隆，电光闪闪，富兰克林呆在房间里紧张地注视着那对小铃铛。每当 天空出现一道强烈的闪电，那对小铃铛就不住地晃荡，发出清脆悦耳的声响。富兰克林笑了 ，他知道雷电已被引向地下，可避免建筑物再遭雷击。他把这引雷的尖铁棒叫做

44、避雷针。,富兰克林发明的避雷针，是利用尖端放电来中和雷云中的电荷，但一根尖端铁棒中和电流有限，很难驱散巨大的雷电云和建筑物周围的静电荷。,5.1.雷电理论,(1).雷云结构和雷电的放电机理 雷云的典型结构是中部有强烈的上升气流，在这种气流的作用下，带正电的冰晶与带负电的水滴开始分离，形成一部分带正电荷，一部分带负电荷的雷云。由于异性电荷的不断积累，不同极性的云块之间电场强度不断增大，当某处雷电的电场强度超过空气可能承受的击穿强度时，就形成了云间放电。不同极性的电荷通过一定的电离通道互相中和，产生强烈的光和热，所发出的强光，称之为“闪“，所发出的热，使附近的空气突然膨胀，发出霹雳的轰鸣，称之为“

45、雷“。雷电,由于雷云负电荷的感应，使附近地面积聚正电荷，从而使地面与雷云之间形成强大的电场。当某处积聚的电荷密度很大，造成电场强度达到雷云与地面之间空气游离的临界值时，就为雷云对地放电的发展创造了条件。雷云对地放电打到地面上的闪电即为“落雷“。如果落雷击中人员、建筑物、机电设备和森林树木而造成的危害，这种现象称为“雷击事故“。,(2).雷电活动强度 雷电活动的强度是因地区而异的，有的地区强，有的地区弱，某一地区的雷电活动强度通常用“年平均雷电日“这一数字表示。我国年平均雷电日分布大致可划分4个区域。年平均雷电日这一数字只能给人们提供某一地区雷电活动的大概情况，雷电活动的强弱程度与落雷概率是两个

46、不同的概念。事实上，即使是在同一地区，雷电活动也是有所不同的，有些地方受局部气象条件的影响，雷电活动可能比邻近地区强得多。,(3).雷击的选择性 雷害事故的统计资料说明，雷击的地点和建筑物遭受雷击的部位是有一定规律的，这个规律称为“雷击的选择性“。 地面上建筑物的性质和形状对雷电的发展是有影响的，当地面上电场不断增强时，在高大建筑物的尖顶和边缘上电场强度最大，构成雷电发展的良好条件。在旷野中，即使建筑物并不很高，但是由于它比较孤立、突出，因而较容易遭受雷击。金属结构的建筑物或内部有大型或大量金属物体的厂房，由于具有良好的导电性能，也较易遭受雷击。,5.2.雷电的危害性,根据雷电的产生和造成危害

47、的不同特点，一般将雷电分为直击雷、感应雷、球形雷和雷电侵入波等几种。其中雷电感应和雷电侵入波是造成雷电危害的主要原因。一般人们对部分设施直击的防范针对性较强，而对感应雷和雷电侵入波的防范却考虑得不够全面，措施上不尽完善，特别是目前大量的通讯系统、家用电器、电脑网络和其它控制设备等采用集成电路和高灵敏度的电子元器件，难以承受雷电造成突发的强磁场或雷电波的侵害，致使遭受雷击危害较为普遍。这里就以雷电感应和雷电侵入波为例，分析其危害原理。,5.2.1.直击雷,雷直接击在建筑物上发生热效应作用和电动力作用。 （1）雷电流高压效应会产生高达数万伏甚至数十万伏的冲击电压，如此巨大的电压瞬间冲击电气设备，足

48、以击穿绝缘使设备发生短路，导致燃烧、爆炸等直接灾害。 （2）雷电流高热效应会放出几十至上千安的强大电流，并产生大量热能，在雷击点的热量会很高，可导致金属熔化，引发火灾和爆炸。 （3）雷电流机械效应主要表现为被雷击物体发生爆炸、扭曲、崩溃、撕裂等现象导致财产损失和人员伤亡。,5.2.2.雷电感应,雷电感应是由于雷电流的强大电场和磁场变化产生的静电感应和电磁感应造成的。 静电感应。当建筑物顶部或其他导体处于雷云与大地间所形成的电场中，建筑物顶部或导体上就会积聚与雷云下部电荷极性相反的大量电荷。雷云放电后，云与大地间的电场突然消失，建筑物顶部或导体上的电荷来不及立即流散，因而产生很高的对地电位，这个

49、对地电位差称为“静电感应电压“。当雷云与放电体间的电场强度超过两者之间空气的击穿强度时，雷云对放电体产生放电，正负电荷在电路中猛烈地中和，而楼顶的感应电荷却不能以相应的速度流散，于是将会产生高达几十kV的感应电压。如果楼顶不采取良好的接地，室内的设备即有可能因感应电压而受损。,雷击时，除建筑物产生很高的感应电压外，在输电线路、通讯线路上同样会发生这种现象。由于感应电压，与雷云极性相反的电荷聚积到一段线路上，成为束缚电荷。当雷云对放电体放电时，雷电通道中的电荷猛烈中和，线路上的束缚电荷变为自由电荷，向导线两边流动，形成感应过电压波。据有关资料介绍，高压输电线路上的感应过电压可达300400kV；一般配电线路和通讯线路，虽然悬挂高度较低，漏电较大，但感应过电压仍可达几十kV。,电磁感应。 由于雷电流具有极大的幅值和陡度，在放电通道周围的空间里，会产生强大的变化电磁场。处在这一电磁场中的导体会感应出较大的电动势。如果回路中有些地方接触不良，就会产生局部发热或放电。电磁感应现象还可以使构成闭合回