DB-DX05 安全用電實(shí)訓(xùn)裝置 安全隔離變壓器的認(rèn)識(shí)及安全原理實(shí)驗(yàn)
1、目的
通過實(shí)驗(yàn)，簡單認(rèn)識(shí)安全隔離變壓器工作原理，了解安全變壓器如何做到安全。學(xué)會(huì)安全變壓器工作方法。
2、實(shí)訓(xùn)設(shè)備
實(shí)訓(xùn)掛箱一安全隔離變壓器單元、實(shí)訓(xùn)掛箱二三相負(fù)載、實(shí)訓(xùn)掛箱四低壓供電模擬系統(tǒng)等，聯(lián)接導(dǎo)線若干。
3、工作原理
隔離是指變壓器原副邊繞線圈之間是電絕緣的。變壓器的隔離是隔離原副邊繞線圈各自的電流。隔離有很多種，對于低壓常見的變壓器主要是金屬繞線圈外面敷上絕緣漆，然后原副邊繞線圈繞在一閘鐵心上組成一個(gè)變壓器。這種變壓器的繞線圈使用的導(dǎo)線很多人就叫其“漆包線”。原因就是那層絕緣漆。這時(shí)原副邊就是靠那層漆絕緣的，即隔離的。
隔離變壓器的原理和普通變壓器的原理是一樣的。都是利用電磁感應(yīng)原理。隔離變壓器一般是指1：1的變壓器。由于次級不和地相連。次級任一根線與地之間沒有電位差。使用安全。常用作維修電源。隔離變壓器不全是1：1變壓器。控制變壓器和電子管設(shè)備的電源也是隔離變壓器。如電子管擴(kuò)音機(jī)，電子管收音機(jī)和示波器和車床控制變壓器等電源都是隔離變壓器。如為了安全維修彩電常用1：1的離變壓器。隔離變壓器是使用比較多的，在空調(diào)中也是使用的。
隔離變壓器有隔離分布式系統(tǒng)的作用,通常采用降壓變壓器以降低進(jìn)線電壓.任何用于控制器的隔離變壓器必須有足夠的功率以勝任其負(fù)載,功率額定值通常以伏安VA表示.
如圖 隔離變壓器
3、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容
（1）將實(shí)訓(xùn)掛箱一安全隔離變壓器輸出端AC220V接入實(shí)訓(xùn)掛箱四低壓模擬供電系統(tǒng)L、N端。
（2）將實(shí)訓(xùn)掛箱四低壓模擬供電系統(tǒng)L1、N1端接入實(shí)訓(xùn)掛箱二三相負(fù)載其中任意一項(xiàng)負(fù)載相線跟零線端。
（3）將實(shí)訓(xùn)掛箱四低壓模擬供電系統(tǒng)L1端通過交流毫安表一端接入滑動(dòng)變阻器然后接到實(shí)驗(yàn)臺(tái)PE端。
4、實(shí)訓(xùn)總結(jié)
接好線后，合上隔離變壓器開關(guān)，三相負(fù)載端開關(guān)，并調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，觀測交流毫安表示數(shù)，并總結(jié)隔離變壓器安全供電原理。
實(shí)驗(yàn)二 特低安全電壓的認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)
1、目的
通過實(shí)驗(yàn)，簡單認(rèn)識(shí)特低安全變壓器工作原理，了解特低安全變壓器如何做到安全。學(xué)會(huì)安全變壓器工作方法。
2、實(shí)訓(xùn)設(shè)備
實(shí)訓(xùn)掛箱一安全隔離變壓器單元、實(shí)訓(xùn)掛箱五模擬人體電阻單元等，萬用表、聯(lián)接導(dǎo)線若干。
3、工作原理
按照人體的最小電阻(800~1000Ω)和工頻致命電流(30~50mA)，可求得對人的最小危險(xiǎn)電壓為24~50V，據(jù)此我國規(guī)定的安全電壓為42、36、24、12、6V五個(gè)等級供不同場合選用。凡是裸露的帶電設(shè)備和移動(dòng)的電氣用具都應(yīng)使用安全電壓。在一般建筑物中可使用36V或24V；在特別危險(xiǎn)的生產(chǎn)場地，如潮濕、有輻射性氣體或有導(dǎo)電塵埃及能導(dǎo)電的地面和狹窄的工作場所等，則要用12V和6V的安全電壓。安全電壓的電源必須采用獨(dú)立的雙繞組隔離變壓器，嚴(yán)禁用自耦變壓器提供電壓。
當(dāng)前“安全電壓”的上限值定為交流有效值50V，而不是習(xí)慣上的36V呢，國際上普遍采用24V。在能源日益緊張的情況下，國際上很注重節(jié)能，國際標(biāo)準(zhǔn)中的“安全特低電壓”的值有逐步提高的趨勢。如1980年出版的IEC92—101出版物（“船用電氣設(shè)備。通用要求”）中已將這個(gè)值提高到55V。我國現(xiàn)在也把降低能源消耗，提高經(jīng)濟(jì)效益作為經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的一個(gè)指導(dǎo)方針。因此，在保證安全的前提下，適當(dāng)提高電源電壓，將有利于降低能源消耗，提高設(shè)備出力，提高工作效率。同時(shí)，這樣做也有利于提高我國機(jī)電產(chǎn)品在國際市場上的競爭能力。總之，這樣做對國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)是有利的。
從電生理效應(yīng)上考慮，把36V提高到50V也是可行的。因?yàn)閺碾娚硇?yīng)角度看，36V與50V處在同一生理效應(yīng)區(qū)域內(nèi)，所以36V與50V雖然有數(shù)量上的差別，但在電生理效應(yīng)上并沒有質(zhì)的差別。當(dāng)人體直接接觸36V與50V電壓時(shí)，都有一定的危險(xiǎn)，都是處在痙攣閾（能引起肢體、肌肉痙攣的界線）以上，致顫閾（能引起致死的心室纖維性顫動(dòng)的界限）以下這個(gè)區(qū)域內(nèi)。
概括據(jù)IECTC64（See）309號(hào)文件所提供的曲線（見下圖），11mA至38mA的電流當(dāng)接觸時(shí)間超過10s時(shí)，都會(huì)引起非致命性的病生理效應(yīng)。這里說的“非致命性”，是指短時(shí)間接觸而言。當(dāng)人觸電后，若由于痙攣而不能自主擺脫電源時(shí)，就會(huì)造成長時(shí)間接觸，就有可能發(fā)生生命危險(xiǎn)。長時(shí)間觸電的安全閾值要比短時(shí)間的低得多。從我們和北京農(nóng)業(yè)大學(xué)獸醫(yī)系協(xié)作進(jìn)行的電擊動(dòng)物實(shí)驗(yàn)來看，這個(gè)閾值比國外某些文獻(xiàn)推斷的還要低。我們做了十頭豬和十頭羊的電擊實(shí)驗(yàn)。當(dāng)電擊的豬的時(shí)間控制在15s以內(nèi)時(shí)，盡管電壓加到50V，電流有的達(dá)到了126mA，仍無一例死亡；但當(dāng)電擊時(shí)間延長到30s時(shí)，電壓加到42V便開始有死亡的，電壓加到50V，幾乎全部死亡。（注：在實(shí)驗(yàn)條件下，動(dòng)物的體電阻只有幾百歐姆，比人體正常電阻要小得多）。
注：1．為無反應(yīng)區(qū)
2．為無有害生理反應(yīng)區(qū)（即感知電流區(qū)）。
3． 為非致命的病生理效應(yīng)區(qū)（會(huì)發(fā)生痙攣、呼吸困難、血壓升高，心臟機(jī)能紊亂等反應(yīng)）
4． 為可能發(fā)生致命的心室顫動(dòng)和嚴(yán)重?zé)齻奈ｋU(xiǎn)區(qū)。
過去大家往往把36V當(dāng)作人身長時(shí)間直接接觸也不會(huì)有危險(xiǎn)的電壓，實(shí)際上這是一種誤解。36V的規(guī)定是從蘇聯(lián)引進(jìn)的，但在蘇聯(lián)，對36V的接觸也是有時(shí)間限制的。由蘇聯(lián)國家科委和全蘇工會(huì)中央理事會(huì)所屬的勞動(dòng)保護(hù)科學(xué)部電氣安全小組起草的《人身允許接觸電壓和人體允許電流暫行規(guī)程》中，就規(guī)定36V的允許持續(xù)時(shí)間是3~10s。因此，把36V作為安全電壓是有條件的，而不是無條件的；是相對安全，而不是絕對安全。
我們定的上限值50V，并不是單純的一個(gè)電壓數(shù)值，它還附有“由特定電源供電”這個(gè)重要前提。這個(gè)“特定電源”就是“獨(dú)立電源”或是安全隔離變壓器等隔離電源。這個(gè)前提本身就是一項(xiàng)重要的防觸電措施，而過去的36V安全電壓并沒有這種明確規(guī)定。這次從電壓的絕對值來看是提高了，似乎危險(xiǎn)性增強(qiáng)了。但從整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來看，除去規(guī)定了電壓值以外，還對電源和電路提出了要求，還規(guī)定了設(shè)備的額定電壓值超過交流有效值24V時(shí)，必須采取防直接接觸帶電體的保護(hù)措施。所以，其安全程度不是降低，而是提高了。
據(jù)IES有關(guān)資料反映，多年來一直未收到過各成員國有關(guān)50V以下工頻電的觸電死亡事例。我們國內(nèi)也沒有這樣的事例，從我們收集到的電擊死亡事故中，電壓最低的是70V（電焊機(jī)空載時(shí)的電壓）。紹興漓渚鐵礦1980年曾發(fā)生過一起“36V”觸電死亡事故，但從我們調(diào)查獲得的原始資料來分析，其中疑點(diǎn)很多，尚不能結(jié)論為36V觸電死亡。我國葛洲壩水利樞紐工程使用了上千臺(tái)42V（200Hz）的混凝土振動(dòng)器，工地的環(huán)境條件是較差的，但從1976年起到1981年8月我們?nèi)フ{(diào)查時(shí)為止，并未發(fā)生一例死亡事故。這就可以說明，符合一定條件的交流42V的電氣設(shè)備，是可以保障人身安全的。
3、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容
（1）通過實(shí)訓(xùn)掛機(jī)一上面特低安全變壓器輸出不同電壓，使用萬用表進(jìn)行測量。
（2）將特低安全電壓輸出至實(shí)訓(xùn)掛箱五模擬人體電阻單元中500、1000歐電阻，并測量并記錄電流，并與上表中曲線確定人體反應(yīng)曲線區(qū)域。
4、實(shí)訓(xùn)總結(jié)
特低安全電壓不僅僅是電壓等級數(shù)值上要求，同時(shí)必須滿足 “由特定電源供電”這個(gè)重要前提，在兩種防觸電措施同時(shí)滿足情況下，確保安全用電。
