物联网安装调试与运维(初级)
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1.1.4 知识提炼

1.1.4.1 安全用电

安全用电是研究如何预防用电事故及保障人身和设备安全的一门学问。安全用电包括供电系统的安全、用电设备的安全及人身安全三个方面,它们之间又是紧密联系的。

人体是可以导电的,人体导电情况与季节、环境以及人自身的情绪、部位等因素有关。同时,人体的导电情况还会随着加在人体上的电压增大而减小。

人的身体能导电,大地也能导电,如果人的身体碰到带电的物体,电流就会通过人体传入大地,因而引起触电。但是,如果人的身体与大地之间有了绝缘,电流就不能构成回路,人就不会触电了。

想一想

人为什么会触电?触电的原理是什么?


1.触电类型

触电可分为直接接触触电和间接接触触电。

直接接触触电又分为低压触电(单线触电、双线触电)和高压触电(高压电弧触电、跨步电压触电)。

2.影响触电危害程度的因素

触电时电流对人体的伤害程度跟电流的大小、电流持续时间的长短、电压大小、电流频率高低、通过人体的路径、人体自身状况等因素有关。

1)电流大小的影响

电流的大小直接影响人体触电所受伤害的程度。不同的电流会引起人体不同的反应。根据人体对电流的反应,习惯上将触电电流分为感觉电流、摆脱电流、致命电流。

感觉电流是指人体能够感觉到的最小电流。实验表明,成年男性的平均感觉电流约为1.1mA,成年女性约为0.7mA。

摆脱电流是指大于感觉电流,但人可以摆脱掉的最大电流。实验表明,成年男性的平均摆脱电流约为16mA,成年女性约为10mA。

致命电流是指大于摆脱电流,能够致人于死地的最小电流。实验表明,当通过人体的电流达到50mA以上时,心脏会停止跳动,可能导致死亡。

2)电流持续时间对人体的影响

人体触电时间越长,电流对人体产生的热伤害、化学伤害及生理伤害越严重。一般情况下,由于人体发热、出汗和电流对人体组织的电解作用,电流通过人体的时间越长,人体电阻降低得越多,这时在电源电压一定的条件下,会使电流增大,从而加快对人体组织的破坏。

3)电流流经路径的影响

电流流过人体的路径,也是影响人体触电严重程度的重要因素之一。电流通过头部可使人昏迷;通过脊髓可能导致瘫痪;通过心脏会造成心跳停止,血液循环中断;通过呼吸系统会造成窒息。因此,从左手到胸部是最危险的电流路径,从手到手和从手到脚是次危险的电流路径,从脚到脚是危险性较小的电流路径。

4)人体电阻的影响

在一定电压作用下,流过人体的电流与人体电阻成反比。因此,人体电阻是影响人体触电后果的另一因素。人体电阻由表面电阻和体积电阻构成。表面电阻即人体皮肤电阻,对人体电阻起主要作用。有关研究结果表明,人体电阻一般在1000~3000Ω。

人体皮肤电阻与皮肤状态有关,随条件不同在很大范围内浮动变化。例如,皮肤在干燥、洁净、无破损的情况下,电阻可高达几万欧,而潮湿的皮肤,其电阻可能在1000Ω以下。同时,人体电阻还与皮肤的粗糙程度有关。

5)电流频率的影响

研究表明,人体触电的危害程度与触电电流频率有关。一般来说,频率在25~300Hz的电流对人体的伤害程度最为严重,低于或高于此频率段的电流对人体的伤害程度明显减轻。如在高频情况下,人体能够承受更大的电流。目前,医疗上采用20kHz以上的高频电流对病人进行治疗。

6)人体状况的影响

电流对人体的伤害作用与性别、年龄、身体及精神状态有很大的关系。一般地,女性比男性对电流更敏感,小孩比大人对电流更敏感。

想一想

人触电会直接死亡吗?发生触电需要具备哪些环境或条件?

影响流过人体的电流大小的决定因素是什么?

人体能够承受的安全电流是多少?


3.安全电压

交流工频安全电压的上限值在任何情况下,两导体间或任一导体与地之间都不得超过50V。我国的安全电压的额定值为36V、24V、12V、6V。例如,手提照明灯、危险环境的携带式电动工具,都应采用36V安全电压;金属容器内、隧道内、矿井内等工作场合,狭窄、潮湿、行动不便及周围有大面积接地导体的环境,应采用24V或12V安全电压,以防止因触电而造成的人身伤害。

1.1.4.2 万用表及使用方法

1.认识万用表

万用表是一种多功能、多量程的便携式电工电子仪表。一般的万用表可以测量直流电流、直流电压、交流电压和电阻等,有些万用表还可测量电容、电感、功率、晶体管共射极直流放大系数(hFE)等。常见的万用表有数字式和指针式,图1-31(a)为数字式,图1-31(b)为指针式。

图1-31 数字式和指针式万用表

1)指针式万用表

指针式万用表的结构主要由表头、转换开关(又称选择开关)、测量线路等三部分组成。表头是测量的显示装置,如图1-32所示,指针式万用表的表头实际上是一个灵敏电流计;转换开关是选择被测电量的种类和量程或倍率的开关;测量线路是将不同性质和大小的被测电量转换为表头所能接受的直流电流。

图1-32 指针式万用表表头

测量时,指针式万用表应水平放置,调节“机械调零”螺丝,使指针指示在零位;红表笔插入“+”插孔,黑表笔插入“-”插孔,具体使用方法见表1-2。

表1-2 万用表各类测量项目的测量方法

续表

2)数字式万用表

数字式万用表是一种多用途电子测量仪器,一般能够测电流、电压、电阻、二极管和三极管,有的还能测电感、电容值等。与指针式万用表相比数字式万用表读取精度更高。

数字式万用表按量程转换方式可分为手动量程数字式万用表和自动量程数字式万用表;按功能可分为普通型万用表和智能型万用表;按形状大小可分为袖珍型万用表和台式万用表。数字式万用表的类型和款式很多,但测量原理基本相同,测量方法大同小异。

数字式万用表面板一般包括显示屏、电源开关、功能开关、数据保持开关、电压电流插孔、接地插孔、功能量限开关等。通用的数字式万用表面板如图1-33所示。

图1-33 数字式万用表面板

2.用万用表测电压

本任务使用数字式万用表测量实训架输入电压。由于实训架的供电系统要与市电连接,因此要用数字式万用表测量交流电压,具体操作步骤如下。

步骤1:将红表笔(正极)插入“VΩ”插孔,黑表(负极)笔插入“COM”插孔。

步骤2:将万用表挡位拨至“V~”,根据常识日常使用的市电电压是交流220V,万用表应选择比220V高的量程,所以将挡位拨至交流750V。

注:不能估计所测电压值大小时,将挡位先调到最大量程,再逐步递减挡位选择合适的量程。

步骤3:将万用表红、黑表笔分别碰触开关电源输入端接线端子的“L”与“N”端。由于交流电不分正负极,所以不需要区分红、黑表笔。

注:在测量高电压时,要特别注意避免触电。

使用数字式万用表测量开关电源的输出电压,具体操作步骤如下。

步骤1:将红表笔插入“VΩ”插孔,黑表笔插入“COM”插孔。

步骤2:查看到开关电源标称输出电压为12V,故应选择直流电压挡的20V量程。

步骤3:直流电压有正负极之分,测量时应将万用表红表笔与开关电源输出接线端子的“V+”连接,黑表笔与开关电源输出接线端子的“V-”连接。

步骤4:如果红、黑表笔与开关电源输出端连接,得出的数据前面带有“-”,说明所测的电压极性与实际的红、黑表笔极性相反。

实验结果表明:量程越小,示数就越精确,直至超出量程范围。测量时请根据自己的精确度需要,选择合适的量程。

3.万用表测导线通断

测导线的通断是数字式万用表经常用到的一种功能。有时候,一根导线内部出现断线,从外表是很难分辨出来的,而往往是这样的故障让设备调试与维修陷入僵局,需要借助数字式万用表来测量相关导线是否属于正常状态,具体操作步骤如下。

步骤1:将红表笔插入“mA”插孔,黑表笔插入“COM”插孔。

步骤2:将功能开关置于挡位,将红、黑表笔对碰一下,查看显示屏的数值是否会变成“1”,万用表的蜂鸣器是否会发出蜂鸣声,这样操作可以判断表笔是否接触良好,万用表挡位是否正常。

步骤3:将红表笔与被测导线一端接触,黑表笔与被测导线另外一端连接,如果万用表发出蜂鸣声,说明导线正常,反之则表明导线有故障。

4.万用表使用注意事项

步骤1:接通电源,如果电池电压不足,“”符号将显示在显示屏上,这时需更换电池;如果显示屏上没有显示“”,则表明万用表可以正常工作。

步骤2:检查后盖是否盖好,没盖好前严禁使用,有电击危险。

步骤3:测试笔插孔旁边的“”符号表示输入电压或电流不应超过指示值,这是为了使万用表内部线路免受损伤。以UT56数字式万用表为例,左侧“”标志表明“A”插孔的输入电流不应超过20A,右侧闪电符号表明“VΩ”插孔的输入电压不应超过直流1000V、交流750V,如图1-34所示。

步骤4:测试之前,功能量限开关应置于需要的量限。以VC890C+数字式万用表为例,功能量限开关的功能挡位分为直流电压挡、交流电压挡、三极管参数测试挡、交流电流挡、直流电流挡、电容值测试挡、温度测试挡、二极管及电路通断测试挡、电阻值测试挡,如图1-35所示。

图1-34 输入电流、电压注意点

图1-35 挡位分布

步骤5:在测量电压和电流时,严禁在测量的过程中,转换功能量限开关挡位。

步骤6:测量高于60V直流、30V交流的电压时,务必小心,切记手指不要超过表笔挡手部分,如图1-36所示。

图1-36 表笔挡手

步骤7:测量完毕应关断电源,长期不用应取出电池。

1.1.4.3 压接冷压接线端子

1.常见冷压接线端子

接线端子是使用机械零件将电路连接在一起的装置,它可将两段导线连接在一起,或将电线连接到电气终端上。目前市面上有数百种接线端子,常见的冷压接线端子如图1-37所示。

利用工具使接线端子中的一片金属或者两者共同变形来达到固定导线的目的,这个变形过程称为压线。图1-38所示金属已变形,将电线线芯夹住并固定。

图1-37 常见的冷压接线端子

图1-38 压线

为了将接线端子压接到导线上,需要使用压线钳使线芯和接线端子的筒体形成冷焊接。错误使用工具会影响压线效果,会在导线芯和连接部位间留下气穴,而气穴会吸收水分,导致腐蚀、电阻增加产生热量,最终导致连接被破坏。

2.压线钳

常见的压线钳如图1-39所示。图1-39(a)所示的压线钳有一个内置的棘轮,当按下把手时,它会使用棘轮转动以防止钳口向上打开。当施加足够的压力时,棘轮将脱开并释放压线部分,确保了足够的压力。这种类型的压线钳还具有宽的底座以覆盖连接部位更多的表面区域。图1-39(b)所示的压线钳可以达到近乎相同的效果,但它要求用户操作更加仔细。这种压线钳的结构通常不那么坚固,压接时必须注意确保钳口在接线端子上正确排列,压线时若未能对准接线端子将导致不理想的压接连接;随着时间的推移,正常使用时的磨损和撕裂也会导致钳口分离而不能完全闭合。

图1-39 压线钳

3.冷压接

冷压接时,首先要为冷压接线端子选择正确尺寸的导线,剥去导线绝缘层,让裸露的导线长度等于接线端子上金属筒的长度。如果剥离的导线与插入筒体金属部分相匹配,没有什么空余空间,说明冷压接线端子尺寸合适,如图1-40(a)所示;如果导线与筒体不匹配,或过于松动,则说明选择的导线或接线端子尺寸错误。插入导线直到导线上的绝缘层接触到金属筒末端,如图1-40(b)所示。再将导线和端子放进压线钳中,端子绝缘层的颜色要与压接工具上的颜色相匹配,如端子绝缘层为红色,请使用压线钳上红点标记的点,接线端子应该水平放置,筒体朝上。然后,将压线钳钳口垂直于端子并放置在筒体上,下压压线钳。压接完成后,成品如图1-40(c)所示。试着将导线和端子拉开,成功的冷压接线端子不容易被拉开,如果轻易就能被拉开,说明压接不成功。

图1-40 压接冷压接线端子

单股导线与冷压接线端子压接会在电线上产生薄弱点,由于导线与端子不一致,从而导致断裂,因此压接连接松动的可能性更大。如果必须使用实芯电线,需在电线轻压接后再焊接。

4.常见错误压线

几种常见的错误压线如图1-41所示。图1-41(a)中冷压接线端子对于导线而言规格太小,导致导线无法全部塞入冷压接线端子;图1-41(b)中冷压接线端子露出的导线过长,与导线不应超出筒体外部的要求不符,出现这种情况建议修剪导线;图1-41(c)所对应的接线端子剥离的绝缘部分过多,容易产生安全隐患。

图1-41 常见的错误压线

1.1.4.4 “7S”管理

职业素养是人类在社会活动中需要遵守的行为规范。个体行为的总合构成了自身的职业素养,职业素养是内涵,个体行为是外在表象。目前很多大企业均在积极探索“7S”管理,所谓“7S”管理即整理、整顿、清扫、清洁、素养、安全和节约,如图1-42所示。因为整理、整顿、清扫、清洁及素养是日语外来词,这些词在罗马文拼写中,第一个字母都为S,所以日本人称之为“5S”。之后加入的安全和节约,在英语中这两个单词的首字母也是S,所以也就有了“7S”管理。

图1-42 “7S”管理

1.整理

整理是指将要与不要的人、事、物分开,再将不需要的人、事、物加以处理,这是开始改善生产现场的第一步。其要点是对生产现场摆放和停滞的各种物品进行分类,区分什么是现场需要的,什么是现场不需要的;其次,对于现场不需要的物品,诸如用剩的材料、多余的半成品、切下的料头、切屑、垃圾、废品、多余的工具、报废的设备、工人的个人生活用品等,要坚决清理出生产现场。这项工作的重点在于坚决把现场不需要的东西清理掉。因此,对于车间里各个工位或设备的前后、通道左右、厂房上下、工具箱内外,以及车间的各个死角,都要彻底搜寻和清理,达到现场无不用之物。坚决做好这一步,是树立好作风的开始。正如日本某公司提出的口号:效率和安全始于整理。

整理活动的目的:增加作业面积、保证物流畅通、防止误用等。

2.整顿

整顿是指把需要的人、事、物加以定量、定位。通过上一步的整理后,对生产现场需要留下的物品进行科学合理的布置和摆放,以便用最快的速度取得所需之物,在最有效的规章、制度和最简捷的流程下完成作业。

整顿活动的目的:使工作场所整洁明了,一目了然,减少取放物品的时间,提高工作效率,保持井井有条的工作秩序。

3.清扫

清扫是指把工作场所打扫干净,设备异常时马上修理,使之恢复正常。生产现场在生产过程中会产生灰尘、油污、铁屑、垃圾等,从而使现场变脏。脏的现场会使设备精度降低,故障多发,影响产品质量,使安全事故防不胜防;脏的现场更会影响人们的工作情绪,使人不愿久留。因此,必须通过清扫活动来清除那些脏物,创建一个明快、舒畅的工作环境。

清扫活动的目的:使员工保持一个良好的工作情绪,并保证产品品质的稳定,最终达到企业生产零故障和零损耗。

4.清洁

清洁是指整理、整顿、清扫之后要认真维护,使现场保持最佳状态。清洁,是对前三项活动的坚持与深入,从而消除发生安全事故的根源。创造一个良好的工作环境,也能使职工愉快地工作。

清洁活动的目的:使整理、整顿和清扫工作成为一种惯例和制度,是标准化的基础,也是一个企业形成企业文化的开始。

5.素养

素养即平素的修养。努力提高人员的素养,养成严格遵守规章制度的习惯和作风,这是“7S”活动的核心。没有人员素质的提高,各项活动就不能顺利开展,即使开展了也坚持不了多久。所以,抓“7S”活动,要始终着眼于提高人的素质。通过素养的培养,引导员工自觉遵守规章制度,养成良好的工作习惯。

6.安全

安全是指清除隐患,排除险情,预防事故的发生。保障员工的人身安全,保证生产的连续、安全、正常进行,同时减少因安全事故带来的经济损失。

7.节约

节约是指对时间、空间、能源等方面的合理利用,以发挥它们的最大效能,从而创造一个高效率的、物尽其用的工作场所。

实施“7S”管理时应该秉持三个观念:以自己就是主人的心态对待企业的资源;能用的东西尽可能利用;切勿随意丢弃,丢弃前要思考其剩余的使用价值。

节约是对整理工作的补充和指导。在我国,由于资源相对不足,勤俭节约的精神更应该在企业中贯彻落实。