资源简介 章节课题 7-3 保护接地与安全用电 课时 2节教 学 目 的 1. 熟练掌握:保护接零的方法。 触电现场的处理方法。 2. 正确理解:保护接地与保护接零连接方式的不同。 3. 一般了解:电力系统的组成。保护接地的的原理,保护接零的应用。电气操作规程。重点难点 重点:安全用电基本常识 难点:保护接地和保护接零的区别与应用教学方法 课堂讲授与练习相结合,综合学生实际,适当处理教材,因材施教,讲解问题时力求清晰明了,注意引导学生对本课程的兴趣和调动学生的学习积极性,并通过练习加深对所学知识的理解与掌握,尽可能达到好的教学效果,以提高学生的理论水平。教具及参考书 1.《电工基础》 李梅主编 机械工业出版社 2.《电工电子技术基础》 王兆义主编 高等教育出版社 3.《电工基础》 谭恩鼎主编 高等教育出版社 4.《电工基础》 薛涛主编 高等教育出版社作业 P208 7-2-4课 后 小 结 1.由发电设备、输配电设备以及用电设备等组成的总体称为电力系统。发电厂的电能经高压输电线输送到用电区,在用电区通过降压变压器将电压降低。 2.触电可分为电伤和电击两种。 为防止触电,可采取保护接地或保护接零措施。 3为了保证人身及设备的安全,国家颁布了一系列规定和规程,工作人员应认真遵守。教学内容 7-3 保护接地与安全用电 教学目的 掌握:保护接零的方法。 触电现场的处理方法 理解:保护接地与保护接零连接方式的不同。 了解:电力系统的组成。保护接地的的原理,保护接零的应用。电气操作规程。 技能要求 掌握:触电现场的处理方法。 了解:保护接零的应用。 教学内容 7.3 保护接地与安全用电 7.3.1 电力系统的组成 电能是由发电厂中的发电机产生的,发电机将其他形式的能转换为电能。发电方式按能源的不同主要分为火力发电、水力发电、风力发电、原子能发电、潮汐发电、天然气发电、地热发电和太阳能发电等。 一般情况下,大的发电厂都建在远离城市的能源附近,所以,发电厂发出的电能还要通过一定距离的输电线路输送到用电户。这就构成了输配电系统。 由发电设备、输配电设备以及用电设备等组成的总体称为电力系统。随着电能用量的不断增大,发电厂的数量和规模也在不断扩大,供电范围也越来越广阔。为了合理利用资源,电力部门把几个地区性的电力系统连接起来组成更大的电力系统,称为联合电力系统。 在电力系统中,联系发电和用电设备的配电系统,称为电力网,简称电网 发电机的输出电压通常是3.15~ 26kV,为了将电能进行远距离输送,并在输送过程中尽量减少线路上的损耗,通常都要采用高压输电。我国现在的交流输电电压有35 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV等多个电压等级。 发电厂的电能经高压输电线输送到用电区,在用电区通过区域变电所的降压变压器将电压降低到6 kV或10 kV。降压后的电能输送到各厂矿或用电区。 如图7-17a所示,将负载连接成一个闭合的三角形,每相负载上所加的电压均为电源的线电压UL 。三角形连接多为对称负载,以下讨论只限于对称负载的情况。 a) 三角形连接图 b) 电路图 图7-17 三相负载的三角形连接电路图教学内容 发电厂的电能经高压输电线输送到用电区,在用电区通过区域变电所的降压变压器将电压降低到6 kV或10 kV。降压后的电能输送到各厂矿或用电区,电能输送到厂矿后,厂矿都要进行变电和配电。配电方式主要有两种,一种是放射式配电,另一种是干线式配电。放射式配电,即每一个独力负载都用单独配电线路供电,这种配电方式的优点是供电可靠、维修方便,某一处发生故障不会影响其他线路,但缺点是线路较复杂,投资也大;干线式配电,是将每个独力负载按其所在的位置一次连接到同一配电干线上,这种方式虽然比较经济,但当干线发生问题时,与之相连接的所有负载都会受到影响。 7.3.2 保护接地和保护接零 1.触电 人体因接触带电体而引起死亡或局部受伤的现象称为触电。按人体受伤害的程度不同,触电可分为电伤和电击两种 图7-21给出了触电的三种情况。图7-21a所示为双线触电,当人体同时接触两根相线时,人体受到的电压为线电压(电压值为380V),是最危险的触电;图7-20b所示为电源中性线接地的单线触电,这时人体受到的电压为相电压(电压值为220V),仍然极为危险;图7-21C所示为电源中性线不接地的单线触电,此时电流通过人体进入大地,再经过其他两相对地电容或绝缘电阻回流到电源,若绝缘不良或对地电容较大时依然有触电的危险。 由图7- 17可见,由于负载对称,各相阻抗相等、性质相同,因此各相负载电流也是对称的,即 I UV = I V W = I WU φU = φV = φW 按图7- 17中给出的电流参考方向,根据基尔霍夫电流定律可写出线电流和相电流瞬时值关系式为 iU = iUV-iWU iV = iVW-iUV iW = iWU-iVW 根据瞬时值关系式可写出矢量表达式为 以线电压为参考矢量,假设负载对称并为感性,作电流矢量图。因为负载上的相电压就是电源的线电压,又已知负载为感性,即各相电流落后相电压(即电源线电压)相位φ。又根据线电流的矢量表达式: , , 作出矢量图如图7-18所示。从图中可见,由于3个相电流分别落后相电压相位φ,因此3个相电流也是互差120o的对称矢量。而3个线电流分别落后3个相电流相位30o,在数值上线电流是相电流的 倍,即IL IP 教学目的 掌握:二极管的基本特性;二极管和三极管器件的外形和电路符号;三极管的电流分配关系。 理解:二极管的伏安特性曲线和主要参数;三极管的放大作用和主要参数。 了解: 三极管场效应管的结构,场效应管的分类。 技能要求 掌握: 万用表判别二极管和三极管的质量和电极的方法。 了解: 场效应管的保存、取用、焊接的操作要领。 教学内容 1.1 晶体二极管 1.1.1半导体的基本知识 1. 什么是半导体 半导体是介于导体和非导体之间的物质(如硅和锗)。与导体和绝缘体具有能或不能传导电流那样非常明显的性质相比,半导体的导电能力则会根据周围状态(或条件)改变其性质。如温度升高,光照增强,掺杂质等均会使半导体的导电能力大为增强。 2. 半导体的分类 纯净的半导体称为本征半导体。在纯净半导体中掺入杂质元素后,使导电性能增强的半导体,称为杂质半导体,根据掺入杂质的不同,可得到二种不同类型的半导体:N型半导体和P型半导体。各种半导体之间的关系如图1.1.1所示。教学内容 2.保护接地和保护接零 正常情况下,电气设备的金属外壳是不带电的,若因绝缘损坏而使带电体接触金属外壳(碰壳),则会使电气设备带电,此时如果有人体接触该设备的金属外壳就可能发生触电事故。为防止此类触电事故发生,可采取保护接地或保护接零措施。 1)保护接地 把电气设备的金属外壳用电阻很小的导线与埋入大地的金属导体连接起来,这种方式称为保护接地,埋入地下的金属导体称为接地体。埋入地下的钢管、建筑物的钢结构和钢筋等,均可作为接地体。接地体的接地电阻越小越好,其值不得超过10Ω 根据规定,在电压低于1000V而中性点不接地的电力网中或在电压高于1000V的电力网中均需采用保护接地。图7-22所示为电动机保护接地的电路。由图可知,电动机采用保护接地后,如果某相绕组因绝缘损坏而碰壳,当人体触及电动机外壳时,人体电阻与接地电阻并联,由于人体电阻远大于接地电阻,所以几乎没有电流通过人体,从而保证了人身安全。相反,若外壳不接地,则电流就要通过人体,再经线路的对地电容或其他漏电途径形成回路,可能引起人身触电 保护接零 把电气设备的金属外壳用电阻很小的导线与电源的中性线可靠地连接起来,称为保护接零,适用于1000V以下的中性点良好接地的三相四线制中,如图7-23所示。采取保护接零的措施后,如果某相绕组因绝缘损坏而碰壳,则相电压被短路,短路电流立即将熔断器熔断,切断该相电源,从而消除了人体触点的危险。 图7-18 对称负载三角形连接时的矢量图 通过以上分析,得出如下结论: 1)各相负载所加电压为电源的线电压。 2)当负载对称时,线电流等于负载相电流的 倍 如果负载对称,同星形连接的情况一样,电路取用的总功率为 P=3PP=3UPIPcosφP=3UL cosφP 即 UL IL cosφP (7-10) 因此,三相对称负载不论作星形连接还是三角形连接,均可用公式(7-10)来计算电路的总功率。 综上所述,三相负载可以连接成星形或三角形,采用哪种接法,应根据负载的额定电压和电源的线电压而定。如果负载的额定电压等于电源的线电压,应接成三角形;如果负载的额定电压等于电源的相电压,应接成星形 例如,我国低压供电制式为线电压380 V,相电压220V。若三相电动机的每相绕组额定电压为380 V,则3个绕组应按三角形连接;如果电动机的每相绕组额定电压为220 V,则3相绕组应按星形连接。当正常运行时应采用三角形连接的三相负载,如果错接成星形 连接,则负载因为输入功率不足而不能正常工作;如果负载运行时应采用星形连接而错接成三角形连接,则负载因为输入过功率而烧毁。这是在电动机连接时要非常注意的问题。 教学目的 掌握:二极管的基本特性;二极管和三极管器件的外形和电路符号;三极管的电流分配关系。 理解:二极管的伏安特性曲线和主要参数;三极管的放大作用和主要参数。 了解: 三极管场效应管的结构,场效应管的分类。 技能要求 掌握: 万用表判别二极管和三极管的质量和电极的方法。 了解: 场效应管的保存、取用、焊接的操作要领。 教学内容 1.1 晶体二极管 1.1.1半导体的基本知识 1. 什么是半导体 半导体是介于导体和非导体之间的物质(如硅和锗)。与导体和绝缘体具有能或不能传导电流那样非常明显的性质相比,半导体的导电能力则会根据周围状态(或条件)改变其性质。如温度升高,光照增强,掺杂质等均会使半导体的导电能力大为增强。 2. 半导体的分类 纯净的半导体称为本征半导体。在纯净半导体中掺入杂质元素后,使导电性能增强的半导体,称为杂质半导体,根据掺入杂质的不同,可得到二种不同类型的半导体:N型半导体和P型半导体。各种半导体之间的关系如图1.1.1所示。教学内容 三孔插座和三极插头 单相电气设备常使用这种插座、插头。图7-24给出了正确的接线方法。当插头插入插座后,通过插座将设备外壳与保护接零(中性线)或保护接地线相连。当设备外壳漏电时人体触及不会有触电危险。这里需要指出的是不允许把接到用电器上的中性线直接和设备的外壳连通,必须由电源单独接一中性线到设备外壳上,否则可能引起触电事故。 安全用电常识 为了保证人身及设备的安全,国家颁布了一系列规定和规程,工作人员应认真遵守。为了避免发生触电事故,在工作中要特别注意以下几点: 1.工作前必须检查工具和防护用具是否完好; 2.任何电气设备未经证明无电时,一律视为有电,不准用手触及; 3.更换熔丝时应先切断电源,切勿带电操作;如确实有必要带电操作,则应采取安全措施,如,站在橡胶板上或穿绝缘靴、带绝缘手套等。操作时应有专人在场进行监护,以防发生事故。熔丝的更换不得擅自加粗,更不能用铜线代替; 2.保护接地和保护接零 正常情况下,电气设备的金属外壳是不带电的,若因绝缘损坏而使带电体接触金属外壳(碰壳),则会使电气设备带电,此时如果有人体接触该设备的金属外壳就可能发生触电事故。为防止此类触电事故发生,可采取保护接地或保护接零措施。 1)保护接地 把电气设备的金属外壳用电阻很小的导线与埋入大地的金属导体连接起来,这种方式称为保护接地,埋入地下的金属导体称为接地体。埋入地下的钢管、建筑物的钢结构和钢筋等,均可作为接地体。接地体的接地电阻越小越好,其值不得超过10Ω 根据规定,在电压低于1000V而中性点不接地的电力网中或在电压高于1000V的电力网中均需采用保护接地。图7-22所示为电动机保护接地的电路。由图可知,电动机采用保护接地后,如果某相绕组因绝缘损坏而碰壳,当人体触及电动机外壳时,人体电阻与接地电阻并联,由于人体电阻远大于接地电阻,所以几乎没有电流通过人体,从而保证了人身安全。相反,若外壳不接地,则电流就要通过人体,再经线路的对地电容或其他漏电途径形成回路,可能引起人身触电 保护接零 把电气设备的金属外壳用电阻很小的导线与电源的中性线可靠地连接起来,称为保护接零,适用于1000V以下的中性点良好接地的三相四线制中,如图7-23所示。采取保护接零的措施后,如果某相绕组因绝缘损坏而碰壳,则相电压被短路,短路电流立即将熔断器熔断,切断该相电源,从而消除了人体触点的危险。 图7-18 对称负载三角形连接时的矢量图 通过以上分析,得出如下结论: 1)各相负载所加电压为电源的线电压。 2)当负载对称时,线电流等于负载相电流的 倍 如果负载对称,同星形连接的情况一样,电路取用的总功率为 P=3PP=3UPIPcosφP=3UL cosφP 即 UL IL cosφP (7-10) 因此,三相对称负载不论作星形连接还是三角形连接,均可用公式(7-10)来计算电路的总功率。 综上所述,三相负载可以连接成星形或三角形,采用哪种接法,应根据负载的额定电压和电源的线电压而定。如果负载的额定电压等于电源的线电压,应接成三角形;如果负载的额定电压等于电源的相电压,应接成星形 例如,我国低压供电制式为线电压380 V,相电压220V。若三相电动机的每相绕组额定电压为380 V,则3个绕组应按三角形连接;如果电动机的每相绕组额定电压为220 V,则3相绕组应按星形连接。当正常运行时应采用三角形连接的三相负载,如果错接成星形 连接,则负载因为输入功率不足而不能正常工作;如果负载运行时应采用星形连接而错接成三角形连接,则负载因为输入过功率而烧毁。这是在电动机连接时要非常注意的问题。 教学目的 掌握:二极管的基本特性;二极管和三极管器件的外形和电路符号;三极管的电流分配关系。 理解:二极管的伏安特性曲线和主要参数;三极管的放大作用和主要参数。 了解: 三极管场效应管的结构,场效应管的分类。 技能要求 掌握: 万用表判别二极管和三极管的质量和电极的方法。 了解: 场效应管的保存、取用、焊接的操作要领。 教学内容 1.1 晶体二极管 1.1.1半导体的基本知识 1. 什么是半导体 半导体是介于导体和非导体之间的物质(如硅和锗)。与导体和绝缘体具有能或不能传导电流那样非常明显的性质相比,半导体的导电能力则会根据周围状态(或条件)改变其性质。如温度升高,光照增强,掺杂质等均会使半导体的导电能力大为增强。 2. 半导体的分类 纯净的半导体称为本征半导体。在纯净半导体中掺入杂质元素后,使导电性能增强的半导体,称为杂质半导体,根据掺入杂质的不同,可得到二种不同类型的半导体:N型半导体和P型半导体。各种半导体之间的关系如图1.1.1所示。教学内容 4.数人进行电工作业时,要有相应的呼答措施,即在接通电源前告知他人,并在确定对方已经知道的情况下才能送电; 5.遇有人触电时,应立即切断电源;对低压电路,如附近无开关,则应尽快的用干燥的木棍、竹竿等绝缘棒打断导线,或用绝缘棒把触电者拨开,切勿亲自用手去接触触电者; 6.电气设备发生火灾时,应先切断电源,并使用1211灭火器或二氧化碳灭火器灭火,严禁用水或泡沫灭火器。 三孔插座和三极插头 单相电气设备常使用这种插座、插头。图7-24给出了正确的接线方法。当插头插入插座后,通过插座将设备外壳与保护接零(中性线)或保护接地线相连。当设备外壳漏电时人体触及不会有触电危险。这里需要指出的是不允许把接到用电器上的中性线直接和设备的外壳连通,必须由电源单独接一中性线到设备外壳上,否则可能引起触电事故。 安全用电常识 为了保证人身及设备的安全,国家颁布了一系列规定和规程,工作人员应认真遵守。为了避免发生触电事故,在工作中要特别注意以下几点: 1.工作前必须检查工具和防护用具是否完好; 2.任何电气设备未经证明无电时,一律视为有电,不准用手触及; 3.更换熔丝时应先切断电源,切勿带电操作;如确实有必要带电操作,则应采取安全措施,如,站在橡胶板上或穿绝缘靴、带绝缘手套等。操作时应有专人在场进行监护,以防发生事故。熔丝的更换不得擅自加粗,更不能用铜线代替; 2.保护接地和保护接零 正常情况下,电气设备的金属外壳是不带电的,若因绝缘损坏而使带电体接触金属外壳(碰壳),则会使电气设备带电,此时如果有人体接触该设备的金属外壳就可能发生触电事故。为防止此类触电事故发生,可采取保护接地或保护接零措施。 1)保护接地 把电气设备的金属外壳用电阻很小的导线与埋入大地的金属导体连接起来,这种方式称为保护接地,埋入地下的金属导体称为接地体。埋入地下的钢管、建筑物的钢结构和钢筋等,均可作为接地体。接地体的接地电阻越小越好,其值不得超过10Ω 根据规定,在电压低于1000V而中性点不接地的电力网中或在电压高于1000V的电力网中均需采用保护接地。图7-22所示为电动机保护接地的电路。由图可知,电动机采用保护接地后,如果某相绕组因绝缘损坏而碰壳,当人体触及电动机外壳时,人体电阻与接地电阻并联,由于人体电阻远大于接地电阻,所以几乎没有电流通过人体,从而保证了人身安全。相反,若外壳不接地,则电流就要通过人体,再经线路的对地电容或其他漏电途径形成回路,可能引起人身触电 保护接零 把电气设备的金属外壳用电阻很小的导线与电源的中性线可靠地连接起来,称为保护接零,适用于1000V以下的中性点良好接地的三相四线制中,如图7-23所示。采取保护接零的措施后,如果某相绕组因绝缘损坏而碰壳,则相电压被短路,短路电流立即将熔断器熔断,切断该相电源,从而消除了人体触点的危险。 图7-18 对称负载三角形连接时的矢量图 通过以上分析,得出如下结论: 1)各相负载所加电压为电源的线电压。 2)当负载对称时,线电流等于负载相电流的 倍 如果负载对称,同星形连接的情况一样,电路取用的总功率为 P=3PP=3UPIPcosφP=3UL cosφP 即 UL IL cosφP (7-10) 因此,三相对称负载不论作星形连接还是三角形连接,均可用公式(7-10)来计算电路的总功率。 综上所述,三相负载可以连接成星形或三角形,采用哪种接法,应根据负载的额定电压和电源的线电压而定。如果负载的额定电压等于电源的线电压,应接成三角形;如果负载的额定电压等于电源的相电压,应接成星形 例如,我国低压供电制式为线电压380 V,相电压220V。若三相电动机的每相绕组额定电压为380 V,则3个绕组应按三角形连接;如果电动机的每相绕组额定电压为220 V,则3相绕组应按星形连接。当正常运行时应采用三角形连接的三相负载,如果错接成星形 连接,则负载因为输入功率不足而不能正常工作;如果负载运行时应采用星形连接而错接成三角形连接,则负载因为输入过功率而烧毁。这是在电动机连接时要非常注意的问题。 教学目的 掌握:二极管的基本特性;二极管和三极管器件的外形和电路符号;三极管的电流分配关系。 理解:二极管的伏安特性曲线和主要参数;三极管的放大作用和主要参数。 了解: 三极管场效应管的结构,场效应管的分类。 技能要求 掌握: 万用表判别二极管和三极管的质量和电极的方法。 了解: 场效应管的保存、取用、焊接的操作要领。 教学内容 1.1 晶体二极管 1.1.1半导体的基本知识 1. 什么是半导体 半导体是介于导体和非导体之间的物质(如硅和锗)。与导体和绝缘体具有能或不能传导电流那样非常明显的性质相比,半导体的导电能力则会根据周围状态(或条件)改变其性质。如温度升高,光照增强,掺杂质等均会使半导体的导电能力大为增强。 2. 半导体的分类 纯净的半导体称为本征半导体。在纯净半导体中掺入杂质元素后,使导电性能增强的半导体,称为杂质半导体,根据掺入杂质的不同,可得到二种不同类型的半导体:N型半导体和P型半导体。各种半导体之间的关系如图1.1.1所示。 展开更多...... 收起↑ 资源预览