电气消防基础知识

电气消防基础知识第一节电工学基础一、直流电路(一)电路和电流1．电路电流所流过的路径叫做电路。在电路中，电荷只是一种转换和传输能量的媒介物，本身并不产生或消耗任何能量。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。2．电流电荷有规则的定向移动称为电流。电流分交流电流和直流电流两大类。凡方向不随时间变化的电流称为直流电流。凡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。I=Q/t（5-1）式中：I——电流强度，单位为安培(A)；Q——电量，单位为库仑(C)；t——时间，单位为秒(s)。(二)电压、电位和电动势1．电压电压又称电压差，是衡量电场力做功大小的物理量，用U表示.当电动机的电源电压降到额定电压70％以下时，会导致电动机不能起动或使正在运转的电动机停转，欠压运行对电动机的正常工作是很不利的，因此，应防止电动机欠压运行。电场力将电荷从A点移到B点所做的功WAB和电量q的比值称为电压。UAB=WAB/q（5-2）电压不但有大小而且有方向。电压总是对电路中的两点而言，因而用双下标表示，其中前一个下标代表正电荷运动的起点，后一个下标表示正电荷运动的终点，电压的方向则由起点指向终点。在电路图中，电压的方向也称做电压的极性，用“＋、－”两个符号表示。2．电位电路中某点相对于参考点的电压称为该点的电位，单位为伏特，用V表示。电路中a、b两点间的电位之差，称为该两点的电位差(电压)，即Uab=Ua–Ub（5-3）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=WAB/q（5-4）注意：对于一个电源来说，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。(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。通常所说的用电，就是指取用电荷所携带的能量。在时间t内，外电路取用的电能表示为：Wt=UIt（5-5）2．电功率在某段时间内，电路中产生或损耗的电能与该段时间的比称为电功率，用字母P表示：P=W/t（5-6）式中：P——电功率（W）。(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，用字母R或r表示。单位是欧姆，简称欧，用字母Ω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，导体的电阻取决于导体的材料。当导体两端的电压是1伏特，导体内通过的电流是1安培时，这段导体的电阻就是1欧姆。2．欧姆定律(1)一段电路的欧姆定律一段均匀电路的欧姆定律可表示为：UAB=IR（5-7）(五)串并联电路1．串联电路(1)串联电路的含义串联电路是指把几个导体元件依次首尾相连的方式。串联电路的基本特征是只有一条支路，电流依次通过每一个组成元件，如图5-3所示。(2)串联电路的特点串联电路有如下特点：①流过每个电阻的电流相等；②总电压(串联电路两端的电压)等于分电压(每个电阻两端的电压)之和，即U=Ul+U2+…+Un③总电阻等于分电阻之和，即R=R1+R2+…+Rn④各电阻分得的电压与其阻值成正比；⑤各电阻分得的功率与其阻值成正比。串联电路的开关在任何位置都能控制整个电路，即其作用与所在的位置无关。2．并联电路(1)并联电路的含义并联电路是指在电路中，把几个元件的一端连在一起，另一端也连在一起，然后把两端接入电路的方式，如图5-4所示。(2)并联电路的特点并联电路有如下特点：①电路有若干条通路；②干路开关控制所有的用电器，支路开关控制所在支路的用电器；③各用电器相互无影响；④并联电路中，每一元件两端的电压U都是相同的；⑤总电阻及与所有元件电阻的关系为：1/R=1/Rl+1/R2+…+1/Rn并联电路可将一个用电器独立完成工作，并联电路各处电流加起来等于总电流，由此可见，并联电路中电流消耗大。(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功，促使导体分子的热运动加剧，从而将电能变成热能，使导体的温度升高。电流流过导体产生的热量，与电流强度的平方、导体的电阻及通电时间成正比，称为焦耳—楞次定律。可用式5—9表示：Q=I2Rt(5—9)式中：Q一电阻产生的热量，J。利用电流能使导体发热的特点，人们发明制造了白炽灯、电热毯、电焊及电路中的熔断丝等。电流的热效应也有不利的一面，如电气设备中导线都有一定电阻，在通电时电气设备的温度就会升高。温度太高，会加速绝缘材料的老化变质，如橡皮硬化，绝缘纸、纱带烧焦，漆包线的漆层脱落等，因而引起漏电或线圈短路，甚至引发火灾，烧坏设备。二、交流电大小和方向随时间作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。人们常在平面直角坐标系中用图形表示电压、电流、电动势随时间的变化规律，这种图形成为波形图。交流电又分为正弦交流电和非正弦交流电。如图5-5所示。(一)交流电的周期、频率1．周期正弦量变化一次所需的时间(s)称为周期T2．频率交流电每秒内变化的次数称为频率f，单位是赫兹(Hz)。频率是周期的倒数，即：（5—10）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。交流电的有效值是根据它的热效应确定的。交流电流i通过电阻及在一个周期内所产生的热量和直流电流i通过同一电阻R在相同时间内所产生的热量相等，则这个直流电流i的数值叫做交流电流i的有效值。通常所说交流电的大小是指它们的有效值。交流电流表、交流电压表的读数指的是有效值；交流电器铭牌上的额定电流、额定电压或电动势的数值如无特别说明，均指有效值。通常说市电的电压是220V，就是说它的有效值为220V。四、常用电工仪表在建筑消防设施的管理中，电工仪表起着十分重要的作用。电路中电压的高低、电流的强弱、电阻的大小等，都需要用电工仪表来测量。电工仪表按用途分类：①电压表、②电流表、③功率表等。对仪表的灵敏度要求是合适为好。(一)电压表测量电路电压的仪表叫做电压表，也称为伏特表。电压表有交流和直流的区别，不过它们的接线方法都是与被测量的电路并联1．电压表的连接方式要测哪一个元件或哪一段电路两端的电压，就将电压表并联在这个元件或这段电路两端。2．电压表“+”、“–”接线柱的连接让电流从“+”接线柱流进电压表，从“–”接线柱流出电压表。如果将+、–接线柱接反，将使电压表指针反偏，造成碰弯指针等损坏电压表的事故。电压表的零刻度通常也在表盘左侧。测量直流电压和直流电流时，注意“＋”“－”极性，不要接错。3．电压表量程的选择电压表的量程，就是电压表所能测量的电压的最大值，待测电压值不能超过电压表的量程，并且尽量使读数准确。4．电压表的示数读取电压表使用前要调零，即在接入电压表之前，检查其指针是否对齐表盘上的“0”刻度，若有偏差，应调节表盘上的凋零旋钮，使指针指零刻度。(二)电流表电流表(又称安培表)是测量电流强度的仪表。测量电路电流的仪表叫做电流表。一般在表盘上注有符号“A”的字样，标尺上的数字表明它的最大量限。当测量低于1A的电流时，用以mA作单位的电流表，叫做毫安表，表盘上注有符号“mA”的字样。当测量高于1000A的电流时，用以kA作单位的电流表，叫做千安表，表盘上注有符号“kA‘’的字样。电流表也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串联。电流表根据电流种类而分为直流表、交流表和交直流两用表等三种。1．电流表的使用方法电流表一定要串联在电路中。电流表的“+”“–”接线柱接法要正确。2．电流表的量程和读取根据所使用的量程确认刻度盘上每一大格和小格各表示的电流值。用0—0．6A量程时，每大格是0．2A，每小格是0．02A，用0—3A时，每大格是1A，每小格是0．1A。电流表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，读数时应使视线与刻度面垂直。(三)万用表万用表是电子测量中最常用的工具，它能测量电流、电压、电阻，有的还可以测量三极管的放大倍数，频率、电容值、分贝值等，具有用途多、量程广、使用方便等优点。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。2．万用表测量电阻先将表棒搭在一起短路，使指针向右偏转，随即调整“n”调零旋钮，使指针恰好指到0。然后将两根表棒分别接触被测电阻或电路两端，读出指针在欧姆刻度线(第一条线)上的读数，再乘以该挡标的数字，就是所测电阻的阻值。3．万用表测量直流电压首先估计一下被测电压的大小，然后将转换开关拨至适当的V量程，将正表棒接被测电压“+”端，负表棒接被测量电压“–”端。然后根据该挡量程数字，来读出被测电压的大小。4．万用表测量直流电流先估计一下被测电流的大小，然后将转换开关拨至合适的mA量程，再把万用表串接在电路中。5．万用表测量交流电压测交流电压的方法与测量直流电压相似，所不同的是因交流电没有正、负之分，所以测量交流时，表棒也就不需分正、负。读数方法与上述的测量直流电压的读法一样，只是数字应看标有交流符号“AC'’的刻度线上的指针位置。6．万用表使用注意事项(1)测量电流与电压不能旋错挡位。(2)测量直流电压和直流电流时，注意“+”“–”极性，不要接错。(3)如果不知道被测电压或电流的大小，应先用最高档，而后再选用合适的档位来测试，以免表针偏转过度而损坏表头。所选用的挡位愈靠近被测值，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的两端或两支表棒的金属部分，以免人体电阻与被测电阻并联，使测量结果不准确。(5)测量电阻时，如将两支表棒短接，调“零欧姆”旋钮至最大，指针仍然达不到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，不要旋在电阻挡，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，严重时甚至会损坏表头。最好将档位旋至交流电压最高档，避免因使用不当而损坏第二节电气防火由于电气方面原因产生火源而引起火灾，称为电气火灾。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，称为电气防火。导致电气火灾的原因有许多，如过载、短路、接触不良、电弧火花、漏电、雷电或静电等都能引起火灾。从电气防火角度看，电气火灾大都是因电气线路和设备的安装或使用不当、电器产品质量差、雷击或静电以及管理不善等造成的。一、过载过载是指电气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)造成过载的原因(1)设计、安装时选型不正确，使电气设备的额定容量小于实际负载容量。(2)设备或导线随意装接，增加负荷，造成超载负荷运行。(3)检修、维护不及时，使设备或导线长期处于带病运行状态。(二)防止过载的措施(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。(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截面，线路负荷要留有余地。(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。二、短路、电弧和火花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)在某一点相碰或相接，引起电器回路中电流突然增大的现象，称为短路。①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。②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