《电工电子实习》课程基本知识训练.ppt

电工电子实习课程基本知识训练,电气信息工程系电工电子实习课程组 李祖林,第一讲 电工实习基础知识（一）一、安全用电 二、常用电工工具与仪器,一、安 全 用 电,0、安全概述1、人身安全2、设备安全3、电气火灾4、用电安全技术5、电子实训操作安全6、触电急救与电气消防,(1)安全第一,预防为主(2)安全要素：a、安全意识 b、安全技术 c、安全制度(3)安全内容 a、人身和电器设备 b、雷电与静电 c、电磁兼容(4)实习安全 电击 机械损伤 烫伤,ETP,0、安全概述,电击（触电）机械损伤 烫伤 意外事故,实习中的安全,1、人 身 安 全,（一）触电危害 1)电伤 电伤是由于发生触电而导致的人体外表创伤，通常有以下三种：(1)灼伤(2)电烙伤(3)皮肤金属化,2)电击电流通过人体，严重干扰人体正常的生物电流，造成肌肉痉挛(抽筋)。,3)影响触电危险程度的因素(1)电流的大小。,表1-1 电流对人体作用,(2)电流的类型。电流的类型不同对人体的损伤也不同。直流电一般引起电伤，而交流电则电伤与电击同时发生。(3)电流的作用时间。电流对人体的伤害同作用时间密切相关。可以用电流与时间乘积(也称电击强度)来表示电流对人体的危害。(4)人体电阻。,（二）触电原因 人体触电，主要原因有两种：直接或间接接触带电体以及跨步电压。前者又可分为单极接触和双极接触。1)单极接触一般工作和生活场所供电为380V/220V中性点接地系统，当处于地电位的人体接触带电体时，人体承受相电压如图1.1所示。这种接触往往是人们粗心大意、忽视安全造成的。图1.2是几个发生触电事故的实例。,图1.2 触电示例(a)安装错误；(b)带电操作；(c)导线绝缘损伤,图1.3所示为有人在实验室用调压器取得低电压做实验而发生触电。如果碰巧电源插座的零线插到调压器2端，则不会触电，当然这是侥幸的。,图1.3 错误使用自耦调压器(a)错误使用自耦调压器；(b)原理电路,2)双极接触人体同时接触电网的两根相线发生触电，如图1.4所示。这种接触电压高，大都是在带电工作时发生的，而且一般保护措施都不起作用，因而危险极大。3)静电接触在检修电器或科研工作中有时发生电器设备已断开电源，但在接触设备某些部位时发生触电，这在有高压大容量电容器的情况下有一定危险。特别是质量好的电容器能长期储存电荷，容易被忽略。,图1.4 双极接触触电示意图,4)跨步电压 在故障设备附近，例如电线断落在地上，在接地点周围存在电场，当人走进这一区域时，将因跨步电压而使人触电，如图1.5所示。,图1.5 跨步电压使人触电,（三）防止触电 1)安全制度在工厂企业、实验室等用电单位，几乎无一例外地制定有各种各样的安全用电制度。我们一定要记住：在你走进车间、实验室时，千万不要忽略安全用电制度，不管这些制度粗看起来如何“不合理”，如何“妨碍”工作。2)安全措施预防触电的措施很多，这里提出的几条措施都是最基本的安全保障。(1)对正常情况下带电的部分，一定要加绝缘防护，并且置于人不容易碰到的地方。例如输电线、配电盘、电源板等。(2)所有金属外壳的用电器及配电装置都应该装设保护接地或保护接零。对目前大多数工作生活用电系统而言是保护接零。,(3)在所有使用市电场所装设漏电保护器。(4)随时检查所用电器插头、电线，发现破损老化及时更换。(5)手持电动工具尽量使用安全电压工作。我国规定常用安全电压为36 V或24 V，特别危险场所用12 V。,3)安全操作(1)任何情况下检修电路和电器都要确保断开电源，仅仅断开设备上的开关是不够的，还要拔下插头。(2)不要湿手开关、插拔电器。(3)遇到不明情况的电线，先认为它是带电的。(4)尽量养成单手操作电工作业的习惯。(5)不在疲倦、带病等状态下从事电工作业。(6)遇到较大体积的电容器时要先行放电，再进行检修。,4）不速之客 雷电,雷电（thunderbolt）雷电ABC 全球平均每秒有30到近百次雷电。每次雷击所产生的能量大约为55万千瓦小时。根据记录，直击雷电流最大为210KA，而平均都 有30KA 每年全球在雷害事故中的直接经济损失有数十亿美元 据统计，每年有20%-30%的电脑故障的因感应雷引起,趋利避害防雷（建筑、防雷设备与元器件）人身防雷简介 室内三不要（阻止球雷进入室内）不要开门窗 不要摸金属管道或淋浴 不要靠近建筑物的外墙和用电设备以及打电话,室外六不宜 不宜躲在大树下避雨。如果迫不得已需要在大树下停留，也应该与枝叶保持2米以上的距离，双脚并拢并且下蹲。不宜在旷野高举雨伞 等有尖端的物体。不宜进行户外球类活动。不宜在水面或水陆交界处作业。如钓鱼、划船、游泳。不宜停留在建筑物的顶上。不宜进入旷野中临时性的岗亭或棚屋等无防雷设施的低矮建筑物,2.设 备 安 全,（一）设备接电前检查 将用电设备接入电源，这个问题似乎很简单，其实不然。有的数十万元昂贵设备，接上电源一瞬间变成废物；有的设备本身若有故障会引起整个供电网异常，造成难以挽回的损失。因此，建议设备接电前应进行“三查”。(1)查设备铭牌。(2)查环境电源。检查电压、容量是否与设备吻合。(3)查设备本身。检查电源线是否完好，外壳是否可能带电。,图1.6 用万用表检查用电设备,（二）电器设备基本安全防护 所有使用交流电源的电器设备均存在绝缘损坏而漏电的问题。按电工标准将电器设备分为四类，各类电器设备特征及安全防护见表1-3。,表1-3 电器设备分类及基本安全防护,（三）设备使用异常的处理 用电设备在使用中可能发生以下几种异常情况：(1)设备外壳或手持部位有麻电感觉。(2)开机或使用中熔断丝烧断。(3)出现异常声音，如噪声加大，有内部放电声，电机转动声音异常等。(4)异味最常见为塑料味，绝缘漆挥发的气味，甚至烧焦的气味。(5)机内打火，出现烟雾。(6)仪表指示超范围。有些指示仪表数值突变，超出正常范围。,异常情况的处理办法：(1)凡遇上述异常情况之一，应尽快断开电源，拔下电源插头，对设备进行检修。(2)对烧断熔断器的情况，决不允许换上大容量熔断器继续工作，一定要查清原因后再换上同规格熔断器。(3)及时记录异常现象及部位，避免检修时再通电查找。,(4)对有麻电感觉但未造成触电的现象不可忽视。这种情况往往是绝缘受损但未完全损坏，如图1.7所示相当于电路中串联一个大电阻，暂时未造成严重后果，但随着时间推移，绝缘将会逐渐地被完全破坏，电阻R0急剧减小，危险也会增大，因此必须及时检修。,图1.7 设备绝缘受损漏电示意图,注意琳琅满目、无所不在的后面 电气产品安全,1）产品使用安全认证 旧认证标志,新的国家强制性产品认证标志名称为“中国强制认证”(China Compulsory Certlfication)，英文缩写为“CCC”，也可简称“3C”标志。,“S”代表安全认证,3.电 气 火 灾,随着现代电气化日益发展，在火灾总数中，电气火灾所占比例不断上升，而且随着城市化进程，电气火灾损失的严重性也在上升，研究电气火灾原因及其预防意义重大。表1-4是有关电气火灾的基本分析。,表1-4 电气火灾及预防,4.用电安全技术简介,（一）接地和接零保护 1)接地在中性点不接地的配电系统中，电气设备宜采用接地保护。这里的“接地”同电子电路中简称的“接地”(在电子电路中“接地”是指接公共参考电位“零点”)不是一个概念，这里是真正的接大地。即将电气设备的某一部分与大地土壤作良好的电气连接，一般通过金属接地体并保证接地电阻小于4。接地保护原理如图1.8所示。如没有接地保护，则流过人体电流为,式中，Ir为流过人体电流，U为相电压，Rr为人体电阻，Z为相线对地阻抗。当接上保护地线时，相当于给人体电阻并上一个接地电阻Rg，此时流过人体的电流为,由于RgRr，故可有效保护人身安全。由此也可看出，接地电阻越小，保护越好，这就是为什么在接地保护中总要强调接地电阻要小的缘故。,图1.8 接地保护示意图,2)接零保护对变压器中性点接地系统(现在普遍采用电压为380 V/220 V三相四线制电网)来说，采用外壳接地已不足以保证安全。参考图1.8，因人体电阻Rr远大于设备接地电阻Rg，所以人体受到的电压就是相线与外壳短路时，外壳的对地电压Ua，而Ua取决于下式：,式中，R0为工作接地的接地电阻；Rg为保护接地的接地电阻；Ua为相电压。如果R04，Rg4，U220V，则Ua110V，这个电压对人来说是不安全的。因此，在这种系统中，应采用保护接零，即将金属外壳与电网零线相接。一旦相线碰到外壳即可形成与零线之间的短路，产生很大的电流，使熔断器或过流开关断开，切断电流，因而可防止电击危险。,这种采用保护接零的供电系统，除工作接地外，还必须有重复接地保护，如图1.9所示。图1.10表示民用220 V供电系统的保护零线和工作零线。在一定距离和分支系统中，必须采用重复接地，这些属于电工安装中的安全规则，电源线必须严格按有关规定制作。,图1.9 重复接地,图1.10 单相三线制用电器接线,应注意的是这种系统中的保护接零必须是接到保护零线上，而不能接到工作零线上。保护零线同工作零线，虽然它们对地的电压都是零伏，但保护零线上是不能接熔断器和开关的，而工作零线上则根据需要可接熔断器及开关。这对有爆炸、火灾危险的工作场所为减轻过负荷的危险是必要的。图1.11所示为室内有保护零线时，用电器外壳采用保护接零的接法。,（二）漏电保护开关 漏电保护开关也叫触电保护开关，是一种切断保护型的安全技术，它比保护接地或保护接零更灵敏，更有效。漏电保护开关有电压型和电流型两种，其工作原理有共同性，即都可把它看作是一种灵敏继电器，如图1.12所示，检测器JC控制开关S的通断。对电流型则检测漏电流，超过安全值即控制S动作切断电源。当电器正常工作时，流经零序互感器的电流大小相等，方向相反，检测输出为零，开关闭合电路正常工作。当电器发生漏电时，漏电流不通过零线，零序互感器检测到不平衡电流并达到一定数值时，通过放大器输出信号将开关切断。,图1.13中按钮与电阻组成检测电路，选择电阻使此支路电流为最小动作电流，即可测试开关是否正常。按国家标准规定，电流型漏电保护开关电流时间乘积为不少于30 mAs。实际产品一般额定动作电流为30 mA，动作时间为0.1 s。如果是在潮湿等恶劣环境下，可选取动作电流更小的规格。另外还有一个额定不动作电流，一般取5 mA，这是因为用电线路和电器都不可避免地存在着微量漏电。选择漏电保护开关更要注重产品质量。一般来说，经国家电工产品认证委员会认证，带有安全标志的产品是可信的。,（三）过限保护 1)过压保护装置过压保护装备有集成过压保护器和瞬变电压抑制器。(1)集成过压保护器是一种安全限压自控部件，其工作原理如图1.14所示，使用时并联于电源电路中。当电源正常工作时功率开关断开。一旦设备电源失常或失效超过保护阈值，采样放大电路将使功率开关闭合、电源短路，使熔断器断开，保护设备免受损失。,(2)瞬变电压抑制器(TVP)是一种类似稳压管特性的二端器件，但比稳压管响应快，功率大，能“吸收”高达数千瓦的浪涌功率。TVP特性曲线如图1.15(a)所示，正向特性类似二极管，反向特性在UB处发生“雪崩”效应，响应时间达1012 s。将两只TVP管反向串接即可具有“双极”特性，可用于交流电路，如图1.15(b)所示。选择合适的TVP就可保护设备不受电网或意外事故产生的高压危害。,图1.15 TVP特性及电路接法(a)TVP 特性；(b)TVP的电路接法,2)温度保护装置电器温度超过设计标准是造成绝缘失效，引起漏电、火灾的关键。温度保护装置除传统的温度继电器外，还有一种新型有效而且经济实用的元件热熔断器。其外形如同一只电阻器，可以串接在电路，置于任何需要控制温度的部位，正常工作时相当于一只阻值很小的电阻，一旦电器温升超过阈值，立即熔断从而切断电源回路。,3)过流保护装置用于过电流保护的装置和元件主要有熔断丝、电子继电器及聚合开关，它们串接在电源回路中以防止意外电流超限。熔断器用途最普遍，主要特点是简单、价廉。不足之处是反应速度慢而且不能自动恢复。电子继电器过流开关，也称电子熔断丝，反应速度快、可自行恢复，但较复杂，成本高，在普通电器中难以推广。,（四）智能保护图1.16是计算机智能保护系统示意图。各种监测装置和传感器(声、光、烟雾、位置、红外线等)将采集到的信息经过接口电路输入到计算机，进行智能处理，一旦发生事故或有事故预兆时，通过计算机判断及时发出处理指命，例如切断事故发生地点的电源或者总电源，启动自动消防灭火系统，发出事故警报等等，并根据事故情况自动通知消防或急救部门。保护系统可将事故消灭在萌芽状态或使损失减至最小，同时记录事故详细资料。,图1.16 计算机智能保护系统,5.电子实训操作安全,（一）用电安全 尽管电子装接工作通常称为“弱电”工作，但实际工作中免不了接触“强电”。一般常用的电动工具(例如电烙铁、电钻、电热风机等)、仪器设备和制作装置大部分需要接市电才能工作，因此用电安全是电子装接工作的首要关注点。实践证明以下三点是安全用电的基本保证。1)安全用电观念 增强安全用电的观念是安全的根本保证。任何制度，任何措施，都是由人来贯彻执行的，忽视安全是最危险的隐患。2)基本安全措施 工作场所的基本安全措施是保证安全的物质基础。,3)养成安全操作习惯 习惯是一种下意识的、不经思索的行为方式，安全操作习惯可以经过培养逐步形成，并使操作者终身受益。主要安全操作习惯有：(1)人体触及任何电气装置和设备时先断开电源。断开电源一般指真正脱离电源系统(例如拔下电源插头，断开刀闸开关或断开电源连接)，而不仅是断开设备电源开关。(2)测试、装接电力线路采用单手操作。(3)触及电路的任何金属部分之前都应进行安全测试。,（二）机械损伤 电子实习工作中机械损伤比在机械加工中要少得多，但是如果放松警惕、违犯安全规程仍然存在一定危险。例如，戴手套或者披散长发操作钻床是违犯安全规程的，实践中曾发生手臂和头发被高速旋转的钻具卷入、造成严重伤害的事故。再如，使用螺丝刀紧固螺钉可能打滑伤及自己的手；剪断印制板上元件引线时，线段飞射打伤眼睛等事故都曾发生。而这些事故只要严格遵守安全制度和操作规程，树立牢固的安全保护意识，是完全可以避免的。,（三）防止烫伤 烫伤在电子装接工作中是频繁发生的一种安全事故，这种烫伤一般不会造成严重后果，但也会给操作者造成伤害。只要注意操作安全，烫伤完全可以避免。造成烫伤的原因及防止措施如下：(1)接触过热固体，常见有下列两类造成烫伤的固体。电烙铁和电热风枪。,电路中发热元器件，如变压器、功率器件、电阻、散热片等。,(2)过热液体烫伤。(3)电弧烫伤。电弧温度可达数千摄氏度，对人体损伤极为严重。电弧烧伤常发生在操作电气设备过程中，例如图1.17所示较大功率电器不通过启动装置而直接接到刀闸开关上，当操作者用手去断开刀闸时，由于电路感应电动势(特别是电感性负载，例如电机、变压器等)在刀闸开关之间可产生数千甚至上万伏高电压，因此击穿空气而产生的强烈电弧烧伤操作者。,图1.17 电弧烧伤,（四）电子产品对环境的污染,废弃产品 减少污染源 金属/塑料 解决 一次性产品的利弊 回收利用电池污染,我们只有一个地球,（五）静电（静电放电-Electro Static Discharge）静电ABC 电压十几伏直到几千伏，最高达几万伏。静电危害 对人体伤害 诱发早搏；持久的静电导致皮肤病，影响人的机体生理平衡，干扰人的生物电等。有害的相互作用：例如印刷中纸张吸附等。放电火花：引发火灾、爆炸等事故。对电子设备及电子制造过程击穿电子 元器件，造成元器件、零部件直到整机失效。静电利用静电除尘、静电复印、静电喷涂（漆、塑等）、静电植绒等。,防静电 少穿化纤类衣物，家中不要用化纤类地毯，室内保持一定的湿度。电子制造，防静电技术环境、设备、实施、工具、材料等手段和措施。,（六）电磁污染,1）电磁干扰 EMI(electromagnetic interference),2）电磁辐射EMR 微波炉效应50%的能量 对健康影响 生物电流 细胞突变,6.触电急救与电气消防,（一）触电急救 发生触电事故，千万不要惊慌失措，必须用最快的速度使触电者脱离电源。要记住当触电者未脱离电源前本身就是带电体，同样会使抢救者触电。脱离电源最有效的措施是拉闸或拔出电源插头，如果一时找不到或来不及找的情况下可用绝缘物(如带绝缘柄的工具、木棒、塑料管等)移开或切断电源线。关键是：一要快，二要不使自己触电。一两秒的迟缓都可能造成无可挽救的后果。脱离电源后如果病人呼吸、心跳尚存，应尽快送医院抢救。若心跳停止应采用人工心脏挤压法维持血液循环；若呼吸停止应立即做口对口的人工呼吸。若心跳、呼吸全停，则应同时采用上述两个方法，并向医院告急求救。,（二）电气消防(1)发现电子装置、电气设备、电缆等冒烟起火，要尽快切断电源(拉开总开关或失火电路开关)。(2)使用砂土、二氧化碳或四氯化碳等不导电灭火介质，忌用泡沫或水进行灭火。(3)灭火时不可将身体或灭火工具触及导线和电气设备。,二、常用工具与仪器,1、工具钢丝钳:钢丝钳又称为钳子钢丝钳的用途是夹持或折断金属薄板以及切断金属丝（导线）。尖嘴钳：头部尖细，适应于狭小的工作空间或带电操作低压电气设备；尖嘴钳也可用来剪断细小的金属丝。它适应于电气仪表制做或维修。电工刀：适用于电工在装配维修工作中割削导线绝缘外皮，以及割削木桩和割断绳索等。,螺丝刀：又称“起子”,螺钉旋具等。其头部形状有一字形和十字形两种。剥线钳：用来剥削截面积6mm2以下塑料或橡胶绝缘导线的绝缘层，由钳口和手柄两部分组成。低压验电器又称试电笔，是检验导线、电器和电气设备是否带电的一种常用工具。冲击钻：是一种旋转带冲击的电钻，一般为可调式。电烙铁：用于电子电路焊接，分内热式电烙铁外热式电烙铁，吸锡烙铁。,(a)内热式,(b)外热式,(C)焊接辅助工具,2、仪器直流稳压电源具有稳压、稳流、波纹小、输出调节分辨率高等功能，双路跟踪功能，串联跟踪可以产生64V电压。,图6.1 YBl731型直流稳压电源面板图,图6.2 YB1600系列函数信号发生器前面板,函数发生器是一种高精度信号源，具有数字频率计、计数器及电压显示功能，能产生正弦波、方波和三角波信号。,晶体管毫伏表用于测量交流电压有效值，交流毫伏表轻盈小巧，具有测量精度高、频率特性好、频率范围广、电压测量范围大等特点。,示波器示波器的种类很多，但一般可分为两大类：模拟示波器和数字存储示波器，测量电压、频率。,万用表 能分别测量交直流电压、直流电流、电阻及音频电平，适宜于无线电、电讯及电工事业单位作一般测量之用。,兆欧表 也称摇表、高阻计或绝缘电阻测量仪，能测量电气设备绝缘电阻和导体的绝缘性能，适宜于电工事业单位作一般测量之用。,钳形电流表不须断开电路，能测量大的工频交流电流，适宜企业、电工事业单位作一般测量之用。,接地电阻测量仪：又称接地摇表，测量电气系统、避雷系统等接地电阻和土壤电阻率。功率表：电力表或瓦特表，测量电路功率。电度表：火表，计量电能的仪表，分有功和无功表，结构主要有二组线圈：电流线圈和电压线圈,END,