电气消防基础知识(培训版).ppt
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1、第五章 电气消防基础知识,基础点:1、电工学基础;2、电气线路、设备防火;3、雷电、静电防火。重难点:1.掌握有关直流电路的基本定义;2.掌握有关交流电路的基本定义;3熟悉使用电工仪表(万用表);4.掌握安全用电常识,教学内容,教学目标,通过本章教学,使培训对象能够了解和熟悉:1、直流电路的基本知识;2、能够正确操作和维护电工仪表;3、懂得用电工学基础知识分析预防消防电气火灾的原理.,教学方式,理论教学:除一般常规课堂教学方式外,采用案例分析、讨论等方式。,第一节 电工学基础,知识目标:电路是电工技术和电子技术的主要研究对象。本节的主要内容包括3个方面:直流电路、交流电和常用电工仪表。这些是电
2、工学的基础知识,只有牢固地掌握它们,才能更好的学习理解后续各章节的内容。学习目标:1.了解电路的基本组成和各部分的作用。2.理解电流、电位、电压、电能、电功率、电动势、电阻等基本物理量的含义和串并联电路的基本模型 3.掌握欧姆定律,了解电流热效应的含义。4.能熟练正确选择和使用电工仪表。,一、直流电路(一)电路和电流1.电路电流所流过的 路径叫电路。电路所完成的任务是多种多样的,所以电路的形式,复杂程度各不相同,但电路一般是由电源、负载、连接导线和控制设备四个基本部分组成。理想电路元件和电路模型,闭合,电路一般有通路、断路和短路三种状态。,2.电流电荷有规则的定向运动称为电流。对于恒定电流来说
3、,若以 Q 表示在时间 t 内通过导体截面上的总电量,则电流强度I就可用下式表示:I=Q/t(5-1)式中:I-电流强度,简称安,A;Q-电量,C;t-时间,s。电流分脉动、交流和直流电流三大类。凡方向不随时间变化的电流称为直流电流,而大小和方向都不随时间变化的电流称为稳恒电流。凡大小和方向都随时间变化的电流称为交流电流。,(二)电压、电位和电动势1.电压电压又称电位差,是衡量电场力做功大小的物理量,用U表示,其大小为电场力将电荷从A点移动到 B 点所做的功 WAB 和电量 q 的比值:UAB=WAB/q(5-2)电压不但有大小而且有方向。电路中的任意两点之间的电压方向可以通过设定参考方向,若
4、计算为正值则表明设定方向和实际方向一致,若为负值则表明设定方向和实际方向相反。,2.电位电路中某点相对于参考点的电压称为该点的电位,用 V 表示,单位为伏特(V)。例如,在电路中参考点电位为Uo,A点电位为Ua,B 点电位 Ub,则A,B 两点间的电位差,称为该两点的电位差(电压),即 Uab=(Ua-Uo)-(Ub-Uo)=Ua-Ub(5-3)所以,电压的大小和参考点的位置无关。,3.电动势电源的电动势指电源力移送单位正电荷从负极到正极的过程中所做的功,用 E 表示,即 E=W/q(5-4)对任一个电源来说,在外部不接负载时,电源两端电压大小等于电源电动势的大小,但方向相反。,电压、电位、电
5、动势三者之间的关系和联系,(三)电能和电功率1.电能在电路中,电荷只是一种转换和传输能量的媒介物,电荷本身并不产生或消耗任何能量。通常所说用电,就是指取用电荷所携带的能量,即电流通过负载时做的功。在时间 t 内,外电路取用的电能表示为:WL=Ua=UIt(5-5)补充:电荷在内电路中移动时把一部分能量变成不能利用的热能,称为内电路的能耗损失。WO=WS+WL=(E-U)It式中:E电子电能,J。E-U 称为电源内部电压降,通常用 UO 表示。通过换算,可得电路的电压平衡方式式,即电动势等于外电路上的总电压降与电源内部电压降之和。E=U+UO,2.电功率电流在单位时间内所做的功叫电功率。在某段时
6、间内,电路中产生或损耗的电能与该段时间的比称为电功率,用 P 表示:P=W/t(5-6)式中:P-电功率,单位 W。补充:通过换算,可分别求得负载取用的电功率、内部损耗的功率,进而求得功率平衡方程式:P 电源=P 负载+P 损耗,(四)电阻和欧姆定律1.电阻电阻是反映导体对电流起阻碍作用大小的一个物理量,单位是欧姆,简称欧,用字母表示。导体的电阻是客观存在的,即使没有加上电压,导体仍然有电阻。导体的电阻决定于材料的性质,几何尺寸和导体的温度等因素。当导体两端的电压是 1V,导体内通过的电流是 1A 时,这段导体的电阻就是1,即 1欧姆=1伏特/1安培,2.欧姆定律(1)一段电路的欧姆定律 通过
7、计算,一段均匀电路的欧姆定律可表示为:UAB=IR(5-7)具体应用时,如果电流的流向未给出或暂时无法判断时,可以先任意假定一个电流流向,倘使根据这个假定的流向算出的电流是负值,表明电流时间的流向与假定的流向相反。,(2)全电路欧姆定律全电路就是含电源的闭合直流电路。图 5-2 表示一个简单的全电路。全电路欧姆定律表示:在一个闭合电路中,电流强度与电动势成正比,与整个电路的电阻成反比。其数字表达式为:I=E/(R+r)(5-8),(五)串并联电路,1.串联电路,(1)导体元件依次首尾相连的方式。(2)流过每个电阻的电流都相等。(3)总电压、电阻等于分电压、电阻之和。(4)各电阻分得的电压、功率
8、与其阻值成正比。,2.并联电路,(1)导体元件一端连在一起,另一端也连在一起。(2)每一元件两端的电压都相等。(3)总电阻的倒数等于各电阻倒数之和。(4)各电阻分得的电流、功率与其阻值成反比。,(六)电流的热效应电流通过导体会产生热,这种现象称为电流的热效应。电流通过导体时,克服导体电阻的阻碍作用而对电阻做了功,促使导体分子的热运动加剧,从而将电能变热能,使导体的温度升高。在某段时间里,电阻产生的热量表示为:Q=I2Rt(5-9)式中:Q-电阻产生的热量,单位 J。此公式称为焦耳-楞次定律。表述为:电流流过导体产生的热量,与电流的平方、导体的电阻及通过时间成正比。,二、交流电大小和方向随时间做
9、周期性变化的电动势、电压和电流分别称为交变电动势、交变电压、和交变电流,统称为交流电。交流电又分为正弦交 流电和非正弦交流电。会区分各不同的交流电。,(一)交流电的周期、频率和角频率1.周期正弦量变化一次所需的时间(秒)称为周期 T2.频率交流电每秒内变化的次数称为频率 f,单位赫兹(Hz),频率是周期的倒数,即:f=1/T在我国和大多数国家都采用 50HZ 作为电力标准频率,习惯上称为工频。周期和频率都是反映交流电变化快慢的物理量。周期越短,频率就越高,交流电变化就越快。3.角频率角频率是指交流电在1秒内变化的电角度。若交流电1秒内变化了 f 次,则可得角频率与频率的关系式为=2 f=2/T
10、,O,(二)瞬时值、最大值和有效值1.瞬时值交流电在某一时刻的大小称为交流电的瞬时值。用小写字母 e,u,i 表示2.最大值最大的瞬时值(包括)正负,称为最大值,也称为幅值。它表征交流电的变化范围。用 Em,Um,Im 表示。,3.有效值交流电的有效值是根据它的热效应确定的。交流电 i 通过电阻 R 在一个周期内所产生的热量和直流电流第一通过同一电阻 R 在相同时间内产生的热量相等,则这个直流电流的数值叫做交流电流 i 的有效值。I=Im/=0.707 Im U=Um/=0.707 Um E=Em/=0.707 Em通常所说交流电的大小都是指他们的有效值;例如市电电压 220V、表的读数、额定
11、值等均指其有效值。,(四)交流电的三要素交流电的交变情况主要取决于三个方面:交变的快慢由角频率、周期或者频率来表示;交变的幅度由幅值表示;交变的起点由初相位来表示。最大值、角频率(或者频率、周期)和初相位称为正弦交流电的三要素。对于任何一个正弦交流电,只要知道这三要素,就可以写出其表达式,画出其波形图,正弦交流电的情况就能完全确定下来。,0,i,u,U/I,Um,Im,交流电小结,电工仪表主要是用来测量电路中电压的高低、电流的强弱、电阻的大小等,然后根据数值来了解它们在电路中的情况。因此正确使用常用仪表,是建(构)筑物消防员必须掌握的知识。电气测量仪表按用途分类,有电压表、电流表、功率表等。,
12、三、常用电工仪表,补充常用电工仪表的符号和意义,(一)电压表,电压表也称为伏特表。注意 mV,V,kV的量程。电压表有交流和直流的区别,但它们的接线方法都是与被测量的电路并联。,要测量一个元件或一段电路两端的电压,把电压表并联在其两端,因为在并联电路中各支路两端的电压相等。电压表的示数即为与之并联部分的待测电压。如果将电压表串联在某一电路中,相当于把电压表接入电路中的某一点,而这一点是不存在电压的。,1.电压表的连接方式,2.电压表“+”、”接线柱的连接,让电流从“+”流入,“”流出。电压表指针的偏转方向与通过其中的电流方向密切有关。如果将接线拄接反,将使指针反偏,造成碰弯指针等损坏电压表的事
13、故。,在使用电压表前应先估算其值选择合适量程,若无法估算应采用试触法。同时还应注意测量值的准确度问题,在不超过量程的前提下,用量程越小的电压表测量准确读越高。电压表直接并联在电源两极所测量的读数就是其提供的电压。,3.电压表量程的选择,4.电压表的示数读取,电压表使用前要调零,使指针与表盘上的“0”刻度对齐,若有偏差,调节调零按钮归零。注意查清电压表的测量,待指针稳定后再行读取,同时写出正确的电压单位。,电流表也称为安培表。注意mA,A,kA的量程。电流表有交流,直流和交直流两用等三种,但它们的接线方式都是与被测量的电路串联。,(二)电流表,1.电流表的使用方法电流表一定要串联在电路中。接线拄
14、的“+”、“”要正确连接。电流表指针的偏转方向与通过其中的电流方向密切有关。如果将接线拄接反,将使指针反偏,造成碰弯指针等损坏电压表的事故。另外绝对不允许不经过用电器而将电流表直接连到电源的两极上,否则会烧坏。2.电流表的量程和读取电流表的所测电流值等于大格的电流值加上小格的格数乘以每小格所表示的电流值。读数时应使视线和刻度面垂直。,(三)万用表1.万用表的工作原理万用表的基本原理是利用一只灵敏的磁电式直流电流表(微安表)做表头。当微小电流通过表头,就会有电流指示。但表头不能通过大电流,所以必须在表头上并联与串联一些电阻进行分流或降压,从而测出电路中的电流、电压和电阻。万用表的表头为磁电系测量
15、机构,它只能通过直流,利用二极管将交流变为直流,从而实现交流电的测量。,首先调零,将表棒短路,使指针向右偏转,随即调整“”调零旋钮,使指针恰好指到 0。测量时应选择适当的欧姆档。读数为欧姆刻度线上的读数乘以档标数字,注意单位。每次换档,都应重新将表棒短接,重新调整指针到零位,才能测准。,2.万用表测量电阻,3.万用表测量直流电压,首先估算,然后将转换开关拨至合适的直流电流直流档。注意正负端的连接。测量值的大小是指针所指的数字与该档量程数字来读取。,(1)测量电流与电压不能旋错档位。如果误将电阻档或电流档去测电压,就极易烧坏表。万用表不用时,最好将档位旋至交流电压最高档,避免因使用不当而损坏。(
16、2)测量直流电压和直流电流时,注意“+”“”极性,不要接错。,6.万用表使用注意事项(A),(3)如果不知道被测电压或电流的大小,应先用最高档,而后再选用合适档位来测量,以免表针偏转过度而损坏表头。所选用的档位愈靠近被测值,测量的数值就愈准确。(4)测量电阻时,不要用手触及元件的裸体两端,以免人体电阻与被测电阻并联,使测量结果不准确。,6.万用表使用注意事项(B),(5)测量电阻时,如将表棒短接,调零旋钮至最大,指针仍达不到 0 点,这种现象通常是由于表内电池电压不足造成的,应换上新电池方能准确测量。(6)万用表不用时,不要旋在电阻档,因为内有电池,如不小心易使两根表棒相碰短路,不仅耗费电池,
17、严重时甚至会损坏表头。,6.万用表使用注意事项(C),1.电路、电流、电压、电位、电动势的概念。2.串联电路和并联电路的特点。3.周期和频率、最大值和有效值之间的表达公式。4.使用万用表的注意事项。,第一节小结总结,随堂练习题,第 二 节 电 气 防 火,一、电气火灾发生的特点1、电气火灾的时间特点 许多电气火灾发生在节假日或夜间。2、电气火灾的季节性特点 一般电气火灾容易发生在夏、冬季节。3、自然灾害引起的电气火灾 飓风、龙卷风、暴风骤雨、山洪、地震和地滑等自然灾害。,电气火灾发生的特点,引起火灾原因有多种,如放火、电气、生产作业、玩火、吸烟等等,从历年发生的火灾来看,电气原因引起的火灾一直
18、占多数,因此在火灾预防方面重点讲述电气火灾,电气防火概念及研究内容,1、电气防火:是指为了抑制电气火源的产生而采取的各种技术措施和安全管理措施。2、研究内容:研究电气火灾形成机理及电气安全防火设施,防止电气火灾事故的发生。,42,二、电气火灾原因分析1、电气火灾:由于电气方面原因(如过载、短路、漏电、电火花或电弧)等产生火源而引起的火灾。2、电气火灾原因,43,是物体中正负电荷处于平衡状态或静止状态下的电,过载是指电气线路设备和电气线路在运行中超过安全载流量或额定值。过载使导体中的电能转变成热能,当导体和绝缘物局部过热,达到一定温度时,就会引起火灾。,一、过载,(1)设计、安装时选型不正确,使
19、电气设备的额度容量小于实际负载容量。(2)设备或导线随意装接,增加负荷,造成超载运行。(3)检修、维护不及时,使设备或导线长期处于带病运行状态。,(一)造成过载的原因,(1)低压配电装置不能超负荷运行,其电压、电流 指示值应在正常范围。(2)正确选用和安装过载保护装置。(3)电开关和插座应选用合格产品,并不能超负荷使用。,(二)防止过载的措施(A),(二)防止过载的措施(B),(4)正确选用不同规格的电线电缆,要根据使用负荷正确选择导线的载面。(5)对于需用电动机的场合,要正确选型,避免“小马拉大车”导致过载。,短路是电气设备最严重的一种故障状态。相线与相线,相线与零线(或地线)在某一点相碰或
20、相接,引起电器回路中电流突然增大的现象,称为短路。,二、短路、电弧和火花,短路时,在短路点或导线连接松动的电气接头处,会产生电弧或火花。电弧温度很高,可达6000以上,不但可引燃它本身的绝缘材料,还可将它附近的可燃材料、蒸气和粉尘引燃。熔断器熔断时,也能产生电弧。电弧还可能由于接地装置不良或电气设备与接地装置间距过小,过电压时击穿空气引起。切断或接通大电流电路时,或大截面熔断器熔断时,也能产生电弧。,(1)电气设备的使用和安装与使用环境不符,致使其绝缘在高温、潮湿、酸碱环境条件下受到破坏。(2)电气设备使用时间过长,超过使用寿命,致使绝缘老化或受损脱落。(3)金属等导电物质或鼠、蛇等小动物,跨
21、越在输电裸线的两线之间或相对地之间。,(一)造成短路的原因(A),(一)造成短路的原因(B),(4)电导线由于拖拉、摩擦、挤压、长期接触尖硬物体等,绝缘层造成机械损伤。(5)过电压使绝缘层击穿。(6)错误操作或电源投向故障线路。(7)恶劣天气,如大风暴雨造成线路金属性连接。,(1)电气线路应选用绝缘线缆。(2)确保电气线路的安装施工质量和加强日常安全检查,注意电气线路的线间、线与其他物体间保持一定安全间距,并防止导线机械性损伤导致绝缘性能降低。(3)低压配电装置和大负荷开关安装灭弧装置,如灭弧栅、灭弧触头、灭弧罩、灭弧绝缘板等。,(二)防止短路的措施(A),(二)防止短路的措施(B),(4)配
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