電氣消防基本知識-電工學(xué)基礎(chǔ)知識

4.1.3常用電氣儀表的功能與使用

1.常用電氣儀表的分類和工作原理（1）儀表的分類1）按照儀表的工作原理，可分為磁電系儀表、電磁系儀表、電動系儀表、整流系儀表、感應(yīng)系儀表、數(shù)字系儀表等。2）按照儀表的測量內(nèi)容（即測量對象），可分為電壓表、電流表、電能表、功率表、功率因數(shù)表等。3）按照被測電流的性質(zhì)，可分為直流電表（簡稱直流表）和交流電表（簡稱交流表）。除了直流表和交流表以外，還有一種交流直流兩用表。4）按照儀表的安裝方式，可分為安裝式儀表和便攜式儀表。5）按照儀表的使用方式，可分為垂直安裝儀表和水平使用儀表。4.1.3常用電氣儀表的功能與使用

（2）儀表的工作原理儀表的工作原理決定了儀表的性能、適用場合、價格等，是選擇儀表的基本依據(jù)。工作原理不同的儀表，測量原理和測量機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)也不相同。1）磁電系儀表。通電導(dǎo)體在磁場中會因受力而運(yùn)動，而且電流越大，受力也越大。利用這樣一種電磁現(xiàn)象制造的儀表稱為磁電系儀表。2）電磁系儀表。電磁系儀表中，磁場不是由永久磁鐵建立的，而是由通電線圈建立的。線圈中的電流越大，產(chǎn)生的磁場也越強(qiáng)，對鐵的吸引力也越大。3）電動系儀表。電動系儀表可以看成是由磁電系儀表演變而來的。電動系儀表的應(yīng)用不如前面介紹的兩種儀表廣泛，如測量電功率的功率表就屬于電動系儀表。4）整流系儀表。磁電系儀表加裝整流裝置，使得交流電通過整流變成直流電，磁電系儀表也就變成了能夠測量交流量的儀表。這種加上了整流裝置的磁電系儀表稱為整流系儀表。5）感應(yīng)系儀表。常見的電能表即為感應(yīng)系儀表。4.1.3常用電氣儀表的功能與使用

2.儀表的準(zhǔn)確度儀表的準(zhǔn)確度用來說明儀表的準(zhǔn)確程度。儀表的準(zhǔn)確度越高，測量的誤差就越小。通常，儀表的準(zhǔn)確度分成七個等級，分別是0.1級、0.2級、0.5級、1級、1.5級、2.5級、5.0級。數(shù)值越大，測量誤差也越大，準(zhǔn)確度就越低。一般選用1~2.5級儀表。4.1.3常用電氣儀表的功能與使用

3.常用電氣計量儀表（1）電流表用于測量電路中電流的儀表稱為電流表。電流表表盤上注有符號“A”的字樣，電流表有直流和交流的區(qū)別。測量直流電流時，用磁電系電流表；測量交流電流時，用電磁系電流表。在消防設(shè)施巡檢工作中，常接觸到的電流測量儀表是交流電流表。根據(jù)電流表的展現(xiàn)形式，可以分為指針式電流表和數(shù)字式電流表，如圖4-1-23所示。指針式電流表刻度盤上的最大數(shù)值表示它的量程，為充分發(fā)揮儀表的準(zhǔn)確度，應(yīng)合理選用儀表的量程。一般被測量電路的數(shù)據(jù)指示應(yīng)落在儀表最大量程的1/2~2/3范圍內(nèi)，不能超過儀表的最大量程，否則測量誤差較大。4.1.3常用電氣儀表的功能與使用

（2）電壓表用于測量電路中電壓的儀表稱為電壓表，電壓表表盤上注有符號“V”的字樣，電壓表也有直流和交流的區(qū)別。在消防設(shè)施巡檢工作中，常接觸到的電壓測量儀表是交流電壓表。在測量交流電壓時，主要用電磁系和鐵磁系測量儀表。根據(jù)電壓表的展現(xiàn)形式，可以分為指針式電壓表和數(shù)字式電壓表，如圖4-1-24所示。指針式電壓表量程的選擇參照指針式電流表。測量低壓交流電相電壓（不高于220V）時，應(yīng)選用0~200V的電壓表，測量線電壓（380V）時，應(yīng)選用0~380V的電壓表。測量時，電壓表直接并入被測電路中。測量高電壓時，必須使用電壓互感器，且電壓表的量程與互感器二次額定值相符。4.1.3常用電氣儀表的功能與使用

（3）電度表用來測量電能的儀表稱為電度表，又稱電能表。電度表根據(jù)工作原理不同可分為感應(yīng)式電度表和電子式電度表，按照電路的不同可分為直流電度表和交流電度表。交流電度表按相線極數(shù)又可分為單相電度表和三相電度表，家庭中大多數(shù)使用的是單相電度表，如圖4-1-25a所示，三相交流電路中使用的是三相電度表，如圖4-1-25b所示。電度表除了能計量日常生產(chǎn)、生活用電情況以外，還能輔助排查電氣線路故障原因。例如，關(guān)閉整個電氣回路上的負(fù)載后，電度表盤上的數(shù)據(jù)還在增長，則說明電路存在漏電情況。4.1.3常用電氣儀表的功能與使用

4.常用電氣檢修儀表（1）萬用表：1）萬用表介紹。萬用表是一種具有多用途、多量程的測量儀表。萬用表從顯示方式來分，可分為指針式萬用表和數(shù)字式萬用表，如圖4-1-26所示。2）萬用表電氣參數(shù)測量①電流/電壓測量a.明確被測量電路。b.將萬用表擋位撥盤指向電流/電壓擋，并選擇正確的量程范圍。隨后正確接入被測電路進(jìn)行測量，紅表筆與電源正極連接，黑表筆與電源負(fù)極連接，讀取測量數(shù)據(jù)。②萬用表使用注意事項a.接線要正確。b.選擋要準(zhǔn)確。c.不能在擋位撥盤指向“Ω”位置時，測量電壓值或電流值。d.使用萬用表時，要注意插孔旁邊注明的危險標(biāo)記數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)表示該插孔輸入電壓、電流的極限值。4.1.3常用電氣儀表的功能與使用

（2）鉗形電流表1）鉗形電流表用途和組成。鉗形電流表主要用于測量正在運(yùn)行的電氣線路電流。電磁式電流互感器的鉗形電流表能測量交流電流，霍爾電流傳感器的鉗形電流表可以測量交流電流和直流電流。鉗形電流表功能介紹如圖4-1-27所示。2）鉗形電流表電氣參數(shù)測量①交流電路電流的測量。首先，明確被測量電路，確認(rèn)被測電路電流值與鉗形電流表量程相匹配。用右手平握鉗形電流表，扣動鉗口扳機(jī)，鉗口打開，將被測電纜套入電流鉗口中，然后讀取顯示屏電流數(shù)據(jù)。測量完畢，關(guān)閉鉗形電流表電源。4.1.3常用電氣儀表的功能與使用

（5）紅外測溫儀1）紅外測溫儀介紹。紅外測溫原理：一切溫度高于絕對零度的物體都在不停地向周圍空間發(fā)出紅外輻射能量。物體的紅外輻射能量的大小及其波長分布與它的表面溫度有著十分密切的關(guān)系。因此，通過對物體自身輻射的紅外能量的測量，便能準(zhǔn)確地測定它的表面溫度。這種通過紅外能量聚焦在光電探測儀上并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號，經(jīng)過儀器內(nèi)部算法和校正后得出被測目標(biāo)的溫度值的儀器稱為紅外測溫儀，如圖4-1-35所示。2）紅外測溫儀溫度參數(shù)測量。將紅外測溫儀鏡頭正對被測物體，按住開關(guān)將進(jìn)行測量，屏幕上顯示的是被測物體溫度。4.1.3常用電氣儀表的功能與使用

3）紅外測溫儀使用注意事項①測溫范圍是測溫儀最重要的一個性能指標(biāo)，每種型號的紅外測溫儀都有自己特定的測溫范圍。②在進(jìn)行測溫時，被測目標(biāo)面積應(yīng)充滿測溫儀視場。如果目標(biāo)尺寸小于視場，背景輻射能量就會進(jìn)入測溫儀的視場，干擾測溫讀數(shù)，造成誤差。③光學(xué)分辨率由紅外測溫儀到被測物之間的距離D與測量光斑直徑S之比確定。④紅外測溫儀所處的環(huán)境條件對測量結(jié)果有很大影響，如果測溫儀突然暴露在環(huán)境溫差為20℃或更高的情況下，測量數(shù)據(jù)將不準(zhǔn)確，需要對紅外測溫儀進(jìn)行溫度平衡后再取其測量的溫度值。4.1.1電工基礎(chǔ)與電路圖

電力在生活和生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越重要的作用，給人們的生活帶來了極大的便利，成為主要的能源供給方式之一。與之相隨的供用電設(shè)備引起的火災(zāi)也成為火災(zāi)事故之首。因此，電氣消防應(yīng)從弄清電路基礎(chǔ)知識開始。1.電路的概念與組成電路即電流的通路，它是為了某種需要由不同的電氣元件按一定的順序用導(dǎo)線依次連接而成的。根據(jù)電流性質(zhì)的不同，電路有直流電路和交流電路之分。電路的結(jié)構(gòu)根據(jù)所完成的任務(wù)不同而不同，簡單的電路由幾個元件構(gòu)成，復(fù)雜的電路可由成千上萬個元件構(gòu)成。4.1.1電工基礎(chǔ)與電路圖

供配電線路是一種復(fù)雜電路，如圖4-1-1a所示，它的作用是實(shí)現(xiàn)電能的傳輸和轉(zhuǎn)換。圖4-1-1b所示的手電筒電路則為簡單電路，它將電能轉(zhuǎn)換為光能、熱能。電路的另一種作用是傳遞和處理信號，如擴(kuò)音機(jī)，其電路示意圖如圖4-1-1c所示。電路示意圖4.1.1電工基礎(chǔ)與電路圖

電路的基本組成部分是電源、負(fù)載和連接電源與負(fù)載的中間環(huán)節(jié)。（1）電源電源是將其他形式的能量（如化學(xué)能、機(jī)械能等）轉(zhuǎn)換為電能的設(shè)備。電源分為直流電源（DC）和交流電源（AC）兩大類，在電路圖中分別用“-”和“~”表示。常用的直流電源有干電池、蓄電池、直流發(fā)電機(jī)、整流電源等。民用供配電網(wǎng)提供的則是交流電源，由交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生。按照正弦規(guī)律變化的交流電稱為正弦交流電，通常稱為交流電（見圖4-1-3），應(yīng)用交流電的電路也叫交流電路。正弦交流電波形圖4.1.1電工基礎(chǔ)與電路圖

交流電基本物理量包括瞬時值、最大值、有效值、平均值、周期、頻率等。1）瞬時值、最大值①瞬時值。正弦交流電在變化過程中，任一瞬時t所對應(yīng)的交流量的數(shù)值稱為交流電的瞬時值。②最大值。正弦交流電變化一個周期中出現(xiàn)的最大瞬時值，稱為最大值。2）有效值、平均值①有效值。交流電的大小和方向是實(shí)時變化的，通常以熱效應(yīng)等效的直流電大小來表示交流電的大小。②平均值。正弦交流電在一個周期內(nèi)的平均值等于零。通常情況下，平均值是指正弦交流電流或電壓在半個周期內(nèi)的平均值。（3）周期、頻率。正弦交流電是以正弦波規(guī)律變化的，因此把交流電每重復(fù)變化一次所需的時間稱為周期，單位是秒，用字母s表示。交流電在1秒內(nèi)重復(fù)的次數(shù)稱為頻率，單位是赫茲，用字母Hz表示。我國電力系統(tǒng)供配電為正弦交流電，額定頻率為50Hz（稱為工頻）。4.1.1電工基礎(chǔ)與電路圖

（2）負(fù)載負(fù)載是取用電能的設(shè)備，能將電能轉(zhuǎn)換為其他形式的能量（如光能、熱能、機(jī)械能等）?；镜睦硐腚娐吩须娮柙?、電感元件、電容元件。1）電阻。理想電阻元件是指能夠消耗電能的元件，用字母R表示。在一定的溫度下，其電阻值與材料的長度成正比，與材料的電阻率成正比，與材料的截面積成反比。對任一種材料，導(dǎo)電是絕對的，絕緣是相對的。導(dǎo)電能力弱的或幾乎不導(dǎo)電的材料稱為絕緣材料，如橡膠、塑料、陶瓷等。2）電感。理想電感元件是指具有儲存磁場能量這樣一種電磁特性（電感性）的二端元件。當(dāng)交流電流通過電感元件時，電磁感應(yīng)的存在使得電感線圈中自感電動勢與電壓反向。4.1.1電工基礎(chǔ)與電路圖

3）電容理想電容元件是指具有儲存電場能量這樣一種電場特性（電容性）的二端元件。電容器的應(yīng)用十分廣泛，在電力系統(tǒng)中常用它來調(diào)整電壓、改善功率因數(shù)。電容C的單位為法拉（F）。（3）中間環(huán)節(jié)中間環(huán)節(jié)是連接電源與負(fù)載的環(huán)節(jié)，由導(dǎo)線、開關(guān)和實(shí)現(xiàn)控制、測量、保護(hù)等功能的元件構(gòu)成。其中，用來傳輸和分配電能的導(dǎo)線是必不可少的，導(dǎo)線一般用包著絕緣層的銅線或鋁線制成。4.1.1電工基礎(chǔ)與電路圖

2.電路模型與基本定律（1）電路模型實(shí)際電路是由一些按需要起不同作用的電路元件或器件所組成。為了便于對實(shí)際電路進(jìn)行分析和計算，將元件理想化（或稱模型化），即在一定條件下突出其主要的電磁性質(zhì)，忽略其次要因素，把它近似地看作理想電路元件。由一些理想電路元件所組成的電路，就是實(shí)際電路的電路模型。在理想電路元件（通常略去“理想”兩字）中主要有電阻元件、電感元件、電容元件和電源元件等。如手電筒電路對應(yīng)的電路模型，如右圖所示。4.1.1電工基礎(chǔ)與電路圖

（2）電路參考方向1）實(shí)際方向。電流的實(shí)際方向定義為正電荷運(yùn)動的方向；電壓的實(shí)際方向定義為高電位指向低電位的方向；電動勢的實(shí)際方向定義為電源內(nèi)部電位升高的方向，即從電源“-”極指向“+”極，而電源的端電壓是從“+”極指向“-”極，與電動勢方向相反。（3）電路結(jié)構(gòu)名詞1）支路。電路中每一條分支稱為支路，支路中流過的電流稱為支路電流。不含電路元件的支路（僅由導(dǎo)線構(gòu)成）稱為廣義支路。2）節(jié)點(diǎn)。三條或三條以上支路的匯交點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。3）回路。電路中任一閉合路徑稱為回路，回路是由一條或多條支路組成的。4）網(wǎng)孔。網(wǎng)孔是一種特殊回路，在這些回路內(nèi)不含有其他支路或回路。對于平面電路，網(wǎng)孔一定是獨(dú)立回路。4.1.1電工基礎(chǔ)與電路圖

3.電氣圖與常用電氣符號（1）電氣圖的分類為了便于電氣工程實(shí)施過程中各部門之間的溝通與交流，人們常用電氣圖作為信息載體。常用的電氣圖包括電氣原理圖、電氣元件布置圖、電氣安裝接線圖。用圖形符號、文字符號、項目代號等表示電路各個電氣元件之間的關(guān)系和工作原理的圖稱為電氣原理圖。根據(jù)電氣元件的外形，并標(biāo)出各電氣元件的間距尺寸所繪制的圖稱為電氣元件布置圖。根據(jù)電路圖及電氣元件布置圖繪制的表示各電氣設(shè)備、電氣元件之間實(shí)際接線情況的圖稱為電氣安裝接線圖。電氣安裝接線圖主要用于電氣設(shè)備的安裝配線、線路檢查、線路維修和故障處理。在圖中要標(biāo)注出外部接線所需的數(shù)據(jù)。4.1.1電工基礎(chǔ)與電路圖

（2）電氣符號電氣圖中的符號主要包括文字符號、圖形符號和回路標(biāo)號等。1）文字符號。電氣技術(shù)文字符號分為基本文字符號和輔助文字符號兩類。基本文字符號主要表示電氣設(shè)備、裝置和元器件的種類名稱，分為單字母符號和雙字母符號。①單字母符號；②雙字母符號；③輔助文字符號。2）圖形符號。圖形符號是用于圖樣或其他文件，以表示一個設(shè)備或概念的圖形、標(biāo)記或字符，由一般符號、符號要素、限定符號等組成。一般符號指簡單的代表一類元件的符號，符號要素、限定符號是對某一元件的一個說明。3）回路標(biāo)號。電氣設(shè)備的電路圖中，各導(dǎo)線及連接端子都有統(tǒng)一規(guī)定的回路編號和標(biāo)號，以便于分類查找、施工安裝、檢測及維修。4.1.2供配電系統(tǒng)的組成

供配電系統(tǒng)是由電源系統(tǒng)和輸配電系統(tǒng)組成的產(chǎn)生電能并供應(yīng)和輸送給用電設(shè)備的系統(tǒng)。具體來說，供配電系統(tǒng)是由發(fā)電機(jī)、升壓變電站、高壓輸電線路、樞紐/區(qū)域降壓變電站、終端變（配）電站、高壓及低壓配電線路和用電設(shè)備組成。目前，我國的高壓供電線路等級有3kV、6kV、10kV、35kV、110kV、220kV，330kV、500kV、750kV和1000kVo電力系統(tǒng)中電壓等級可分為低壓（1kV以下）、中壓（3~35kV）、高壓（66~220kV）、超高壓（330~750kV）及特高壓（交流1000kV以上，直流±800kV以上。4.1.2供配電系統(tǒng)的組成

1.變電站系統(tǒng)的分類變電站依據(jù)其在電力系統(tǒng)中的地位和作用可劃分為四類。（1）系統(tǒng)樞紐變電站系統(tǒng)樞紐變電站位于電力系統(tǒng)的樞紐點(diǎn)，它的電壓是系統(tǒng)最高輸電電壓，電壓等級一般為220kV及以上。（2）地區(qū)一次變電站地區(qū)一次變電站位于地區(qū)網(wǎng)絡(luò)的樞紐點(diǎn)，是與輸電主網(wǎng)相連的地區(qū)受電端變電站，任務(wù)是直接從主網(wǎng)受電，向本供電區(qū)域供電。（3）地區(qū)二次變電站地區(qū)二次變電站從地區(qū)一次變電站受電，直接向本地區(qū)負(fù)荷供電，電壓等級一般為35kV。（4）終端變電站終端變電站在輸電線路終端，接近負(fù)荷點(diǎn)，經(jīng)降壓后直接向用戶供電。主要電氣設(shè)備有降壓主變壓器和受電、配電設(shè)備及裝置，包括開關(guān)設(shè)備、母線、保護(hù)電器、測量儀表及其他電氣設(shè)備等。4.1.2供配電系統(tǒng)的組成

2.低壓供配電方式低壓供配電系統(tǒng)中，三相交流電多釆用星形接法、三相四線制供電，三相分別稱為U相、V相、W相，如圖4-1-17所示。三相四線制是把發(fā)電機(jī)三個線圈的末端連接在一起，形成一個公共端點(diǎn)（稱中性點(diǎn)），用符號“N”表示。從中性點(diǎn)引出的輸電線稱為中性線。中性線通常與大地相接，并把接地的中性點(diǎn)稱為零點(diǎn)，把接地的中性線稱為零線。從三個線圈始端（U1、V1、W1）引出的輸電線叫作端線或相線，俗稱火線。端線與端線之間的電壓叫作線電壓，端線與中性線之間的電壓叫作相電壓。例如，我國低壓供配電系統(tǒng)的三相四線制的線電壓為380V，相電壓為220V。4.1.2供配電系統(tǒng)的組成

（1）接地形式文字代號的意義TN、TT、IT三種形式均使用兩個字母表示三相電力系統(tǒng)和電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分（即設(shè)備的外殼、底座等）的對地關(guān)系。1）第一個字母表示電力系統(tǒng)的對地關(guān)系。T表示一點(diǎn)直接接地（通常為系統(tǒng)中性點(diǎn)）；I表示不接地（所有帶電部分與地隔離，即絕緣），或通過阻抗（電阻器、電抗器）及等值線路接地。2）第二個字母表示電氣裝置外露可導(dǎo)電部分的對地關(guān)系。T表示設(shè)備外殼接地，它與系統(tǒng)中的其他任何接地點(diǎn)無直接關(guān)系；N表示負(fù)載采用接零保護(hù)。因此，380V低壓配電網(wǎng)按接地方式可分為五類：TT、TN-C、TN-S、TN-C-S、IT。在同一供電系統(tǒng)中采用了保護(hù)接地，就不能同時采用保護(hù)接零，即同一電網(wǎng)中只能采用同一種接地系統(tǒng)。4.1.2供配電系統(tǒng)的組成

（2）各種接地形式的適用條件1）IT系統(tǒng)。電源中性點(diǎn)不接地或通過阻抗（電阻器、電抗器）接地，電氣裝置外露可導(dǎo)電部分單獨(dú)直接接地，或通過保護(hù)導(dǎo)體接到電力系統(tǒng)的接地極上。在電源中性點(diǎn)不接地的配電網(wǎng)中，如果將用電設(shè)備的外殼與大地連接起來，可以有效地減小故障時的觸電危險性。IT系統(tǒng)的適用范圍如下：①只適用于小范圍供電系統(tǒng)。范圍越小，分布電容越小，對地絕緣阻抗越大。且小范圍供電，用電設(shè)備少，出現(xiàn)兩臺設(shè)備同時碰殼（不同相）的可能性小。②適用于供電可靠性要求高的場所。一般用于不允許停電的場所，或者是要求嚴(yán)格連續(xù)供電的地方，例如電力煉鋼廠、大醫(yī)院的手術(shù)室、地下礦井等。③適用于用電環(huán)境很差的場所。如地下礦井內(nèi)供電條件比較差，電纜易受潮。采用IT系統(tǒng)時，即使設(shè)備漏電，對地漏電流較小，不會破壞電源電壓的平衡，比電源中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)更安全。4.1.2供配電系統(tǒng)的組成

2）TT系統(tǒng)。TT方式中電源中性點(diǎn)直接接地，電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分接到在電氣上與電源接地點(diǎn)無關(guān)的獨(dú)立接地極上，如圖4-1-19所示。當(dāng)電氣設(shè)備的金屬外殼帶電時，由于有接地保護(hù)，可以