报警器的制作.ppt
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1、项目一项目一 报警器的制作报警器的制作本项目教学内容本项目教学内容一、工业用电与安全用电一、工业用电与安全用电二、电工测量(常用电工仪表的使二、电工测量(常用电工仪表的使用)用)三、报警器的制作(实验)三、报警器的制作(实验)四、四、电路的基本概念和定律电路的基本概念和定律五、电路的等效变换五、电路的等效变换六、线性电路的基本定理与基本分六、线性电路的基本定理与基本分析方法析方法七、七、Multisim软件学习与实验验证软件学习与实验验证(实验)(实验)教学知识点教学知识点1一、电一、电力系统力系统二、工业企业配电二、工业企业配电三、安全用电三、安全用电教学知识点教学知识点1 1教学要求:教学
2、要求:教学要求:教学要求:1 1.了解工业企业供配电的基本知识了解工业企业供配电的基本知识了解工业企业供配电的基本知识了解工业企业供配电的基本知识;2 2.了解安全用电的基本常识。了解安全用电的基本常识。了解安全用电的基本常识。了解安全用电的基本常识。1 电力系统电力系统1.11.1 电力系统概述电力系统概述电力系统概述电力系统概述 电力是现代工业的主要动力,在各行各业中都得到了广泛电力是现代工业的主要动力,在各行各业中都得到了广泛的应用。电力系统是发电厂、的应用。电力系统是发电厂、变电站、配电所直到各个用户等变电站、配电所直到各个用户等环节所组成的电能生产消费系统。环节所组成的电能生产消费系
3、统。由发电厂、电力网和电能用户组成的一个集发电、输由发电厂、电力网和电能用户组成的一个集发电、输由发电厂、电力网和电能用户组成的一个集发电、输由发电厂、电力网和电能用户组成的一个集发电、输送电、变配电和用电的整体称为电力系统。送电、变配电和用电的整体称为电力系统。送电、变配电和用电的整体称为电力系统。送电、变配电和用电的整体称为电力系统。项目一项目一 报警器的制作报警器的制作电力系统示意图电力系统示意图2.2.输电输电输电输电 输电就是将电能输送到用电地区或直接输送到大型用电输电就是将电能输送到用电地区或直接输送到大型用电户。户。输电网是由输电网是由 35 kV 及以上的输电线路与其相连接的变
4、电及以上的输电线路与其相连接的变电所组成,它是电力系统的主要网络。输电是联系发电厂和用所组成,它是电力系统的主要网络。输电是联系发电厂和用户的中间环节。户的中间环节。输电过程中输电过程中,一般将一般将发电机组发出的发电机组发出的 610kV 电压经升压变电压经升压变压器压器变为变为 35 500kV 高压高压,通过输电线可远距离将电能传送,通过输电线可远距离将电能传送到到各用户各用户,再利用降压变压器将再利用降压变压器将35kV 高压高压变为变为 610kV 高压高压。项目一项目一 报警器的制作报警器的制作发电机组发出的电压一般为发电机组发出的电压一般为 6 10 kV。发电是将水力、火力、风
5、力、核能和沼气等非电能转换成发电是将水力、火力、风力、核能和沼气等非电能转换成电能的过程。我国以水利和火力发电为主,近年来也在发展风电能的过程。我国以水利和火力发电为主,近年来也在发展风力发电、核能发电等。力发电、核能发电等。1.1.发电发电发电发电3.3.配电配电配电配电 配电是由配电是由 10kV 级以下的配电线路和配电级以下的配电线路和配电(降降压压)变压器所组成。变压器所组成。它的作用是将电能降为它的作用是将电能降为 380/220V 低压再分配到各个用户的用电设备低压再分配到各个用户的用电设备。电力网的电压等级电力网的电压等级高压:高压:高压:高压:1kV 1kV 及以上的电压称为高
6、压。及以上的电压称为高压。及以上的电压称为高压。及以上的电压称为高压。有有1,3,6,10,35,110,330,550kV 等。等。低压:低压:低压:低压:1kV 1kV 及以下的电压称为低压。及以下的电压称为低压。及以下的电压称为低压。及以下的电压称为低压。有有220,380V。安全电压:安全电压:安全电压:安全电压:36V36V以下的电压称为低压。以下的电压称为低压。以下的电压称为低压。以下的电压称为低压。我国规定的安全电压等级有:我国规定的安全电压等级有:12V、24V、36V等。等。项目一项目一 报警器的制作报警器的制作 利用输电线路把一个个独立运行的分散在各地的利用输电线路把一个个
7、独立运行的分散在各地的发电厂联接成一个整体电网,然后由电网向所覆盖的发电厂联接成一个整体电网,然后由电网向所覆盖的地区范围内所有用户供电,就构成了具有现代意义的地区范围内所有用户供电,就构成了具有现代意义的电力系统电力系统 我国目前已有华东、华北、华中、东北、西北、我国目前已有华东、华北、华中、东北、西北、南方等地区性电网。南方等地区性电网。4.4.电力系统与交流输电电力系统与交流输电电力系统与交流输电电力系统与交流输电跳转跳转 送电距离愈远,要求输电线的电压愈高。我国国送电距离愈远,要求输电线的电压愈高。我国国家标准中规定输电线的额定电压为家标准中规定输电线的额定电压为 35 kV、110
8、kV、220 kV、330 kV、500 kV、750 kV、1000kV。项目一项目一 报警器的制作报警器的制作交流输电线路一例交流输电线路一例 市市区区一一般般输输电电电电压压为为 10 kV 左左右右,通通常常需需要要设设置置降降压压变变电电所所,经经配配电电变变压压器器将将电电压压降降为为 380/220 V,再再引引出出若若干干条条供供电电线线到到各各用用电电点点的的配配电电箱箱上上,配配电电箱箱将将电电能能分分配配给给各各用用电电设设备。备。项目一项目一 报警器的制作报警器的制作5.5.直流输电直流输电直流输电直流输电 直流输电能耗小,无线电干扰小,输电线路造价直流输电能耗小,无线
9、电干扰小,输电线路造价较低,但逆变和整流部分较复杂。从三峡到华东地区较低,但逆变和整流部分较复杂。从三峡到华东地区和华南地区已建有和华南地区已建有 50 104 V的直流输电线路。的直流输电线路。除交流输电外,还有直流输电除交流输电外,还有直流输电。其结构原理图如。其结构原理图如图所示。图所示。项目一项目一 报警器的制作报警器的制作2 工业企业配电工业企业配电2.1 低压配电线路的结构低压配电线路的结构 低压配电线路是由配电室低压配电线路是由配电室(配电箱配电箱)、低压线路、低压线路、用电线路组成。用电线路组成。通常一个通常一个低压配电线路低压配电线路的的容量容量在几十千伏安到几在几十千伏安到
10、几百千伏安的范围百千伏安的范围,负责几十个用户的供电。为了合理负责几十个用户的供电。为了合理地分配电能,有效的管理线路,提高线路的可靠性,地分配电能,有效的管理线路,提高线路的可靠性,一般都采用分级供电的方式。一般都采用分级供电的方式。即按照用户地域或空间的即按照用户地域或空间的分布,将用户划分成供电区和片,通过干线、支线向片分布,将用户划分成供电区和片,通过干线、支线向片、区供电。整个供电线路形成一个分级的网状结构。、区供电。整个供电线路形成一个分级的网状结构。项目一项目一 报警器的制作报警器的制作2.1 低压配电线路的结构低压配电线路的结构 从车间变电所或配电箱到用电设备线路属于低压从车间
11、变电所或配电箱到用电设备线路属于低压配电线路。其联接方式主要是配电线路。其联接方式主要是放射式放射式和和树干式树干式两种。两种。低压供电系统的两种接线方式低压供电系统的两种接线方式1.1.放射式供电线路放射式供电线路放射式供电线路放射式供电线路 特点特点:供电可靠性高,便于操供电可靠性高,便于操作和维护。但配电导线用量作和维护。但配电导线用量大,投资高。大,投资高。适用场合:适用场合:负载点比较分散,而每个点的用电量又较大,变负载点比较分散,而每个点的用电量又较大,变电所又居于各负载点的中央。电所又居于各负载点的中央。项目一项目一 报警器的制作报警器的制作 适用场合适用场合适用场合适用场合:负
12、载比较集中,各负载点位于变电所负载比较集中,各负载点位于变电所或配电箱的同一侧时或配电箱的同一侧时,如图如图(a)所示。所示。负载比较均匀地分布负载比较均匀地分布在一条线上在一条线上,如图如图(b)所示。所示。2.2.树干式供电线路树干式供电线路树干式供电线路树干式供电线路 特点特点:供电可靠性差。但配电导线用量小,投资供电可靠性差。但配电导线用量小,投资费用低,接线灵活性大。费用低,接线灵活性大。项目一项目一 报警器的制作报警器的制作某校实验楼树形供电线路示意图某校实验楼树形供电线路示意图项目一项目一 报警器的制作报警器的制作3 安全用电安全用电 在生产中,不仅要提高劳动生产率,减轻繁重的体
13、在生产中,不仅要提高劳动生产率,减轻繁重的体力劳动,而且要尽一切可能保护劳动者的人身安全。力劳动,而且要尽一切可能保护劳动者的人身安全。以下介绍安全用电的几个问题。以下介绍安全用电的几个问题。3.1 电流对人体的危害电流对人体的危害 人体触电时,电流对人体会造成两种伤害:人体触电时,电流对人体会造成两种伤害:电击:电击:电击:电击:是指电流通过人体,影响呼吸系统、心脏和神经系是指电流通过人体,影响呼吸系统、心脏和神经系统,造成人体内部组织的破坏乃至死亡。它多发生在对地电统,造成人体内部组织的破坏乃至死亡。它多发生在对地电压为压为220V的低压线路或带电设备上。的低压线路或带电设备上。电伤:电伤
14、:电伤:电伤:是指在电弧作用下或熔断丝熔断时,对人体外部是指在电弧作用下或熔断丝熔断时,对人体外部的伤害,如皮肤局部发红、起泡、烧焦或组织破坏,严重时的伤害,如皮肤局部发红、起泡、烧焦或组织破坏,严重时也可危及人命。它多发生在也可危及人命。它多发生在1000V及及1000V以上的高压带电体以上的高压带电体上,它的危险虽不像电击那样严重,但也不容忽视。上,它的危险虽不像电击那样严重,但也不容忽视。项目一项目一 报警器的制作报警器的制作1.1.人体电阻的大小人体电阻的大小人体电阻的大小人体电阻的大小 人体电阻因人而异,通常为人体电阻因人而异,通常为 104 105 ,当角质外,当角质外 层破坏时,
15、则降到层破坏时,则降到8001000。3.3.电流的大小电流的大小电流的大小电流的大小 人体允许的人体允许的安全电流安全电流:30mAS 工频危险电流工频危险电流:50mA2.2.电流通过时间的长短电流通过时间的长短电流通过时间的长短电流通过时间的长短 电流通过人体的时间愈长,则伤害愈大。电流通过人体的时间愈长,则伤害愈大。触电电压越高,通过人体的电流越大就越危险。触电电压越高,通过人体的电流越大就越危险。因此,安全电压通常规定为因此,安全电压通常规定为36 V。但在潮湿地面和。但在潮湿地面和能导电的厂房,安全电压则规定为能导电的厂房,安全电压则规定为24V或或12V。工厂进。工厂进行设备检修
16、使用的手灯及机床照明都采用安全电压。行设备检修使用的手灯及机床照明都采用安全电压。项目一项目一 报警器的制作报警器的制作 电电击所击所引起的伤害程度与下列因素有关:引起的伤害程度与下列因素有关:电流的路径通过心脏会导致神经失常、心跳停止、电流的路径通过心脏会导致神经失常、心跳停止、血液循环中断,危险性最大。其中电流的流经从左手血液循环中断,危险性最大。其中电流的流经从左手(或右手或右手)到胸部的危险最高。到胸部的危险最高。电流频率在电流频率在40Hz 60Hz对人体的伤害最大对人体的伤害最大。实践证明,直流电对血液有分解作用,而高频电流实践证明,直流电对血液有分解作用,而高频电流不仅没有危害还
17、可以用于医疗保健等。不仅没有危害还可以用于医疗保健等。4.4.电流频率电流频率电流频率电流频率项目一项目一 报警器的制作报警器的制作3.2 触电方式触电方式1.1.接触正常带电体接触正常带电体接触正常带电体接触正常带电体(1)电源中性点接地的单相触电电源中性点接地的单相触电通过人体电流通过人体电流通过人体电流通过人体电流:式中式中:UP:电源相电压电源相电压(220V)Ro:接地电阻接地电阻 4 Rb:人体电阻人体电阻 1000 这时人体处于相电压下,危险较大。这时人体处于相电压下,危险较大。项目一项目一 报警器的制作报警器的制作(2)(2)电源中性点不接地系统的单相触电电源中性点不接地系统的
18、单相触电电源中性点不接地系统的单相触电电源中性点不接地系统的单相触电R对地绝对地绝缘电阻缘电阻Ib 人体接触某一相时,通过人体的电流取决于人体电人体接触某一相时,通过人体的电流取决于人体电阻阻Rb与输电线对地绝缘电阻与输电线对地绝缘电阻R 的大小。的大小。若输电线绝缘良好,绝缘电阻若输电线绝缘良好,绝缘电阻R 较大较大,对人体的对人体的危害性就减小。危害性就减小。但导线与地面间的绝缘可能不良但导线与地面间的绝缘可能不良(R 较小较小),甚至甚至有一相接地,这时人体中就有电流通过。有一相接地,这时人体中就有电流通过。项目一项目一 报警器的制作报警器的制作(3)双相触电双相触电双相触电双相触电触电
19、后果更为严重触电后果更为严重触电后果更为严重触电后果更为严重通过人体的电流:通过人体的电流:通过人体的电流:通过人体的电流:2.2.接触正常不带电的金属体接触正常不带电的金属体接触正常不带电的金属体接触正常不带电的金属体 当电气设备内部绝缘损坏而与外壳接触,将使其当电气设备内部绝缘损坏而与外壳接触,将使其外壳带电。当人触及带电设备的外壳时,相当于单外壳带电。当人触及带电设备的外壳时,相当于单相触电。大多数触电事故属于这一种。相触电。大多数触电事故属于这一种。这时人体处于线电压下这时人体处于线电压下Ib项目一项目一 报警器的制作报警器的制作3.3.跨步电压触电跨步电压触电跨步电压触电跨步电压触电
20、U电位分布电位分布接地点接地点20m0.8m跨步电压跨步电压 在高压输电线断在高压输电线断线落地时,有强大线落地时,有强大的电流流入大地,的电流流入大地,在接地点周围产生在接地点周围产生电压降。如图所示。电压降。如图所示。当人体接近接地点时,两脚之间承受跨步电压而触当人体接近接地点时,两脚之间承受跨步电压而触电。跨步电压的大小与人和接地点距离,两脚之间的电。跨步电压的大小与人和接地点距离,两脚之间的跨距,接地电流大小等因素有关。跨距,接地电流大小等因素有关。双脚跨步双脚跨步 一般在一般在20m之外,跨步电压就降为零。如果误入接之外,跨步电压就降为零。如果误入接地点附近,应双脚并拢或单脚跳出危险
21、区。地点附近,应双脚并拢或单脚跳出危险区。项目一项目一 报警器的制作报警器的制作3.3 接地和接零接地和接零 为了人身安全和电力系统工作的需要,要求电气为了人身安全和电力系统工作的需要,要求电气设备采取接地措施。按接地目的的不同,主要分为设备采取接地措施。按接地目的的不同,主要分为工作接地、保护接地和保护接零。工作接地、保护接地和保护接零。1.1.工作接地工作接地工作接地工作接地即将中性点接地。即将中性点接地。目的:目的:(1)降低触电电压降低触电电压(2)迅速切断故障迅速切断故障 在中性点接地的系统中,一相接地后的电流较大,在中性点接地的系统中,一相接地后的电流较大,保护装置迅速动作,断开故
22、障点。保护装置迅速动作,断开故障点。(3)降低电气设备对地的绝缘水平降低电气设备对地的绝缘水平项目一项目一 报警器的制作报警器的制作2.2.保护接地保护接地保护接地保护接地 当电气设备内部绝缘损坏发生一相碰壳时:由于当电气设备内部绝缘损坏发生一相碰壳时:由于外壳带电外壳带电,当人触及外壳当人触及外壳,接地电流接地电流 Ie 将经过人体入将经过人体入地后地后,再经其它两相对地绝缘电阻再经其它两相对地绝缘电阻R 及分布电容及分布电容C 回到电源。当回到电源。当R 值较低、值较低、C 较大时,较大时,Ib 将达到将达到或超过危险值。或超过危险值。电气设备外壳未装保护接地时电气设备外壳未装保护接地时电
23、气设备外壳未装保护接地时电气设备外壳未装保护接地时项目一项目一 报警器的制作报警器的制作电气设备外壳有保护接地时电气设备外壳有保护接地时通过人体的电流:通过人体的电流:R Rb b与与与与R Ro o并联,且并联,且并联,且并联,且 R Rb b R Ro o 通过人体的电流可减小到安全值以内。通过人体的电流可减小到安全值以内。通过人体的电流可减小到安全值以内。通过人体的电流可减小到安全值以内。利用接地利用接地装置的分流装置的分流作用来减少作用来减少通过人体的通过人体的电流。电流。保护接地:保护接地:保护接地:保护接地:将电气设备的金属外壳将电气设备的金属外壳(正常情况下是正常情况下是不带电的
24、不带电的)接地。接地。用于中性点不接地的低压系统用于中性点不接地的低压系统 分布电容分布电容R0IbIeI0项目一项目一 报警器的制作报警器的制作 3.3.保护接零保护接零保护接零保护接零(用于(用于(用于(用于 380V/220V 380V/220V 三相四线制系统)三相四线制系统)三相四线制系统)三相四线制系统)将电气设备的外壳可将电气设备的外壳可将电气设备的外壳可将电气设备的外壳可靠地接到零线上。靠地接到零线上。靠地接到零线上。靠地接到零线上。当电气设备绝缘损坏造当电气设备绝缘损坏造成一相碰壳,该相电源短成一相碰壳,该相电源短路,其短路电流使保护设路,其短路电流使保护设备动作,将故障设备
25、从电备动作,将故障设备从电源切除,防止人身触电。源切除,防止人身触电。把电源碰壳,变成单相短路,使保护设备能迅速可把电源碰壳,变成单相短路,使保护设备能迅速可把电源碰壳,变成单相短路,使保护设备能迅速可把电源碰壳,变成单相短路,使保护设备能迅速可靠地动作,切断电源。靠地动作,切断电源。靠地动作,切断电源。靠地动作,切断电源。项目一项目一 报警器的制作报警器的制作保护接地和保护接零同时使用时保护接地和保护接零同时使用时保护接地和保护接零同时使用时保护接地和保护接零同时使用时当当当当A A相绝缘损坏碰壳时,相绝缘损坏碰壳时,相绝缘损坏碰壳时,相绝缘损坏碰壳时,接地电流接地电流接地电流接地电流式中式
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