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1、热烈欢迎各位同仁参加取证学习,1,2020/7/22,2,焊接与热切割作业,河北省特种作业人员安全技术 培训考核系列教材,2020/7/22,第三章 焊接、切割安全用电,第一节 焊接、切割用电基本知识,3,2020/7/22,一、基本概念 (一)电荷的电场 失去电子或得到电子的物体就带有正电荷或负电荷，带有电荷的物体称为带电体。在电荷的周围存在着电场，引进电场中的电荷将受到电场力的作用。,第一节 焊接、切割用电基本知识,电场强度和电位是表征静电场中各点性质的两个基本物理量。电场中某点的电场强度即是单位正电荷在该点所受到的作用力。电场强度的单位是牛顿库伦(NC)。电场中某点的电位是指在电场中将单
2、位正电荷从该点移至电位参考点的电场力所作的功。电位的常用单位是伏特(V)或毫伏(mV)，即1V1000mV。电场中某两点之间的电位差称为这两点之间的电压或电压降。电压的单位与电位的单位相同。,第一节 焊接、切割用电基本知识,电流所流经的路径即电路。电路由电源、连接导线、开关电器、负载及其它辅助设备组成。电源是提供电能的设备，电源的功能是把非电能转换为电能，如电池把化学能转换为电能，发电机把机械能转换为电能等。如电炉把电能转变为热能，电动机把电能转变为机械能等。照明器具、家用电器、机床等是最常见的负载。开关电器是负载的控制设备，如刀开关、断路器、电磁开关、减压起动器等都属于开关电器。连接导线把电
3、源、负载和其它设备连接成一个闭合回路，连接导线的作用是传输电能或传送电讯号。,第一节 焊接、切割用电基本知识,图31 简单电路 1电源；2开关；3连接导线；4负载,图31(a)是最简单电路的实物接线图，图31(b)是与其相应的电路图。,第一节 焊接、切割用电基本知识,(四)电阻和电阻率 当电流通过导体时，由于自由电子在运动中不断与导体内伪原子、分子发生碰撞，就会受到一定的阻力。导体对电流的这种阻力叫做电阻，用R表示。 电阻的单位是欧姆()，大电阻常用千欧(k)或兆欧(M)做单位。,第一节 焊接、切割用电基本知识,导体存在电阻是一个客观现象，那么导体电阻的大小与哪些因素有关呢?实验证明，导体电阻
4、与导体长度成正比，与导体载面积成反比，还与导体的材料有关，可按下式计算。,式中 R导体电阻()； L导体长度(m)； S导体截面(m2)； 电阻率(m)。,第一节 焊接、切割用电基本知识,（五）导体与绝缘体 物体按其导电性能大致可分为导体、绝缘体和半导体三类，各种材料的导电性能可以用电阻率或电导率表示。 导体具有良好的导电性能，即是电导率大，电阻率小的材料。导体材料的电阻率一般在10-810-6范围内，金属材料大部分为良导体，如银、铜和铝等。,通常将电阻率极大，导电能力非常差，电流几乎不能通过的物体称为绝缘体。绝缘体电阻率一般在1061016范围内，所以一般认为绝缘体是不能导电的。电工中常用的
5、绝缘材料有橡胶、塑料、云母、陶瓷、油类、石棉及干燥的木材等。,表 31 几种常用电工材料的电阻率,由表31可见，银、铜、铝的电阻率较小，它们都具有良好的导电性能。由于银较贵重，不宜大量使用，因此应用较广泛的导电材料是铜和铝。如高压输电线大都采用钢芯铝绞线。,(八)欧姆定律 欧姆定律是表示电路中电压、电流和电阻这三个基本物理量之间关系的定律。定律指出，在一段电路中，流过电阻及的电流I与加在电阻上的电压U成正比，而与这段电路的电阻成反比。即：,式中 U电路上的电压，V； I流经电路的电流，A； R电路的电阻，。,从欧姆定律可知，在电路中如果电压保持不变，电阻越小则电流越大；而电阻越大则电流越小。当
6、电阻趋近于零时，电流很大，这种电路状态称为短路；当电阻趋近于无穷大时，电流几乎为零，这种电路状态称为开路。,第一节 焊接、切割用电基本知识,二、交流电 (一)正弦交流电 生产和生活中使用的交流电大部分都是正弦交流电。其特点是电流和电压的大小、方向随时间接正弦函数的规律变化。以电压为例，图32所示的正弦交流电可以表示为： uUmsin(2ft+)Umsin(t+),式中 u时刻t的电压瞬时值，V； Um电压的最大值，V； f频率，Hz； t时间，S； 初相位，rad； 角频率， 2f，rads。,图32 正弦交流电,第一节 焊接、切割用电基本知识,(二)电磁感应 电磁感应现象就是电产生磁、磁产生
7、电的现象。电磁感应技术在变压器、电动机、电度表、无线电设备等电气设备中得到了广泛的应用。,1电流的磁场 磁场是一种看不见的、没有不可进入性的空间。磁场的表现之一是引进场域内的磁针发生偏转和取向。表现之二是引进场域内的电流受到力的作用。,第一节 焊接、切割用电基本知识,磁场的强弱是用引进场域内的电流(运动电荷)所受到作用力的大小来衡量的，这一物理量叫做磁感应强度。磁感应强度用召表示，其单位是特斯拉(T)或韦伯米2 (Wbm2)。磁场是有方向的场，因为磁感应强度与磁场前进方向上某一面积的乘积叫做磁通，所以，磁感应强度也叫做磁通密度。即,式中, 磁通，Wb； S 面积，m2。,磁场可由永久磁铁产生，
8、可由电流产生，也可由变化的电场产生。在电气设备中，最常见到的是由电流产生的磁场。,第一节 焊接、切割用电基本知识,2电磁感应 导线切割磁场时，导线中将产生感应电动势。感应电动势的大小为： eBlv,式中 e感应电动势，V； B磁感应强度，T； l导线长度，m； v垂直磁场的切割速度，ms。,如有闭合回路，导线或线圈中的感应电动势将产生感应电流。感应电流所产生的磁场总是阻碍其周围磁场变化的，这一规律叫做楞次定律。,3通电导体在磁场受到的电磁力 载流导体在磁场中将受到的磁场力的作用。力的大小与磁感应强度、流经导体的电流、导体的长度成正比。即 FBIl,式中 F导体受到的作用力，N； B磁感应强度，
9、T； I流经导体的电流，A； l导体长度；m。,第一节 焊接、切割用电基本知识,第二节 焊接与切割设备的安全用电要求,（一）安全电压 从保护人身安全的意义来说，可以称人体持续接触而不会使人直接致死或致残的电压为安全电压。但电气安全技术所规范的安全电压是为防止触电事故而采用的特定电源供电的电压系列。这一定义的内涵有三：一是采用安全电压可防止触电事故的发生；二是安全电压必须由特定的电源供电；三是安全电压有一系列的数值，各适用于一定的用电环境。根据不同的环境，正确选用相应额定值的安全电压作为供电电压，对于那些人们需要经常接触和操作的移动式或携带式用电器具(如行灯、手电钻等)来说，是一项防止触电伤亡事
10、故的重要技术措施。,第二节 焊接与切割设备的安全用电要求,1、安全电压值 安全电压值的规定是以通过人体的电流(不超过安全电流)与人体电阻的乘积为依据的，即； UsIsR,式中 Us安全电压(V)； Is安全电流(A)； R人体电阻(n)。,由于安全电流与通电持续时间有很大的关系，且因人而异，而人体电阻又是非线性电阻，其阻值随施于人体的电压而明显下降，而且还与皮肤干湿状况、工作场所的环境条件(干湿、脏洁情况)等诸多因素有关，因此，在理论上安全电压不是个确定数值。,第二节 焊接与切割设备的安全用电要求,但是，我们仍可以在一定的条件下对安全电压值做出一般性的标准规定。例如日本电气协会技术调查委员会、
11、国际电工委员会(IEC)制定的标准以及我国颁布的低压电路接地保护导则都对安全电压系列的上项值作出同样的规定：即人体在状态正常、手脚皮肤干燥的情况下，在接触电压后有较大危险性的场所，可取安全电流Is=30mA，人体电阻Rb1700，相应的工频安全电压上限值UsIsRb003170050V。该导则还给出了人体浸于水中和显著淋湿状态下的安全电压分别为25V和25V(见表32)。,2020/7/22,21,表32 不同接触状态下的安全电压值,2020/7/22,22,各国对安全电压的规定不尽相同，安全电压等级及选用举例如表33所示。表中所列安全电压空载上限值是考虑到负荷变小或空载时安全变压器的电压将升
12、高，若变压器空载电压超过所规定的上限值，即使其额定电压符合规定，仍不能认为符合上述国家标准。,表33 安全电压等级及选用举例,第二节 焊接与切割设备的安全用电要求,2、安全电压的选用 安全电压等级的选用必须考虑用电场所和用电器具对安全的影响。由于目前现场极少使用42V和6V这两个电压等级，所以，现场选用安全电压的依据是：凡高度不足25m的照明装置、机床局部照明灯具、移动行灯、手持电动工具(如手电钻)以及潮湿场所的电气设备，其安全电压可采用36V。凡工作地点狭窄、工作人员活动困难、周围有大面积接地导体或金属结构(如在金属容器内)，因而存在高度触电危险的环境以及特别潮湿的场所，则应采用12V为安全
13、电压。,第二节 焊接与切割设备的安全用电要求,三、安全电流 通过人体的电流越大，人体的生理反应越强烈，对人体的伤害就越大。按照人体对电流的生理反应强弱和电流对人体的伤害程度，可将电流大致分为感知电流、摆脱电流和致命电流三级。,1、感知电流是指能引起人体感觉但无危害生理反应的最小电流值； 2、摆脱电流是指人触电后能自主摆脱电源而无病理性危害的最大电流； 3、致命电流是指能引起心室颤动而危及生命的最小电流。,上述这几种电流的数值与触电对象的性别、年龄以及触电时间等因素有关。实验表明，当工频电流通过人体时，成年男性的平均感知电流为1mA，摆脱电流为10mA，致命电流为50mA(通电时间在1s以上时)
14、。在一般情况下，可取30mA为安全电流，即以30mA为人体所能忍受而无致命危险的最大电流。但在有高度触电危险的场所，应取10mA为安全电流；而在空中或水面触电时，考虑到人受电击后有可能会因痉挛而摔死或淹死，则应取5mA作为安全电流。,第二节 焊接与切割设备的安全用电要求,四、弧焊电源的保护接零与接地装置 无论是焊条电弧焊、氩弧焊还是二氧化碳气体保护焊等，所有各种电焊工艺的交流弧焊机电源，都必须采取保护接地或接零装置。在电网为三相四线制中性点接地的供电系统中，弧焊电源必须装设保护接零装置，在三相三线制对地绝缘的供电系统中，弧焊电源必须装设保护接地装置。,第二节 焊接与切割设备的安全用电要求,第二
15、节 焊接与切割设备的安全用电要求,（一）弧焊电源保护性接零装置 1.弧焊电源保护接零的必要性 首先让我们来分析在三相四线制中性点接地供电系统上的电焊设备，不采取保护接零措施的危险性。,一般生产车间使用的380V低压电网路为三相四线制，零线接地，若设备不接零线，当一相碰壳后又和人体接触时通过人体的漏电电流Ir就会超过安全电流，但该电流又不足以切断焊机的熔断器,第二节 焊接与切割设备的安全用电要求,图35 弧焊电源不接零危险性示意图,2.弧焊电源保护接零原理,第二节 焊接与切割设备的安全用电要求,长时间存在触电将会造成死亡。焊机采用保护性接零后可避免人体触电，保护性接零的原理如图36所示。用导线的
16、一端接到零线上，一旦焊机因绝缘损坏导电体接触到外壳时，绝缘损坏的一相就与零线短路，产生强大的短路电流，使该相保险丝熔断，外壳带电现象立刻终止，起到了保护作用。,第二节 焊接与切割设备的安全用电要求,图36 焊机保护性接零原理图,第二节 焊接与切割设备的安全用电要求,（二）对焊接切割设备的保护接地 在不接地的低压系统中，当一相碰壳时，人体接触带电设备有电流Ib经过人体、电网对地绝缘电阻RT、漏电电阻形成回路，如图37所示。若电网对地绝缘很好的话，电阻RT非常大，漏电流很小，危险性不大，但是当电网绝缘性能下降时，对地电压可能上升到危险程度。为了确保安全，采取接地措施，如图38所示。,第二节 焊接与切割设备的安全用电要求,图37 焊机不接地危险示意图,第二节 焊接与切割设备的安全用电要求,图38 焊机的保护性接地示意图,第二节 焊接与切割设备的安全用电要求,（三）焊接切割设备保护接零和保护接地的安全要求 (1)在低压系统中，焊机的接地电阻R，不得大于4。 (2)焊机的接地电阻可用打入
