正弦交流電(燈光9)

交流電基本知識(shí)

和燈光供電系統(tǒng)

中國(guó)傳媒大學(xué)金洪海

E-mail:jhh@本講主要內(nèi)容一、電功率、歐姆定律和簡(jiǎn)單電路計(jì)算二、正弦交流電的基本知識(shí)三、三相交流簡(jiǎn)介四、舞臺(tái)燈光供電系統(tǒng)五、安全用電常識(shí)復(fù)習(xí)幾個(gè)基本概念直流電交流電電流電壓電阻1.電功率和計(jì)算舉例

電功率的定義：電流在1秒鐘內(nèi)所做的功。P為功率，單位為瓦特（W）電流在一段時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一電路，電場(chǎng)力所做的功，稱(chēng)為電功，單位是焦耳（J）。時(shí)間，單位為秒（S）一、電功率、歐姆定律和簡(jiǎn)單電路計(jì)算電路中的功率公式也可以變成電壓與電流的乘積形式。UI根據(jù)國(guó)際單位制，電壓?jiǎn)挝粸榉兀╒），電流單位為安培（A），功率單位為瓦特（W），也可以用千瓦（kW)或(mW)表示。實(shí)例：一只回光燈功率2KW，2個(gè)小時(shí)消耗的電功和耗電量各是多少？解：4K焦?fàn)柡?度額定功率實(shí)驗(yàn)表明，用電器實(shí)際消耗的功率隨著加在它兩端的電壓而改變，既然如此，我們就不能泛泛地說(shuō)一個(gè)用電器的功率是多大，而要指明電壓。用電器正常工作時(shí)的電壓叫做額定電壓，用電器在額定電壓下的功率叫做額定功率

電功率的應(yīng)用舉例現(xiàn)有40W的節(jié)能燈兩盞,25W的白熾燈兩盞，150W的電燈一盞,650W的電動(dòng)機(jī)一臺(tái)，電能表允許通過(guò)的最大電流為5A。電器可以同時(shí)使用嗎?若再增加一個(gè)700W的電器設(shè)備,可以同時(shí)使用嗎？為什么？若再增加700W的電器設(shè)備＜5A＞5A可以同時(shí)使用不可以同時(shí)使用2.歐姆定律

（1）部分電路歐姆定律

歐姆定律：流過(guò)電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比。

或U=IRAV+-abRIU歐姆定律可用下式表示：(2)全電路歐姆定律EIR全電路歐姆定律ROU+-電路電流電源電動(dòng)勢(shì)電源的內(nèi)阻負(fù)載電阻EIRR0U+-3.簡(jiǎn)單直流電路的計(jì)算

(1)電阻串聯(lián)電路串聯(lián)的概念UR1R2U1U2+-+-+-I電阻串聯(lián)串聯(lián)電路的特點(diǎn)UR1R2U1U2+-+-+-I①串聯(lián)電路中,流過(guò)各電阻的電流I相等。②串聯(lián)電路中,U=U1+U2。③串聯(lián)電路中,R=R1+R2。(4)串聯(lián)電路中,各電阻兩端電壓U1、U2與總電壓U的關(guān)系：分壓公式串聯(lián)電路中,各電阻消耗的功率：UR1R2U1U2+-+-+-I例1：有人打算將110V100W和110V40W的兩只白熾燈串聯(lián)后接在220V的電源上使用，是否可以？為什么？解：設(shè)100W和40W的白熾燈兩端電阻分別為R1和R2，根據(jù)功率公式：得：<110V>110V100W的白熾燈亮度不足。40W的白熾燈會(huì)燒毀。220VR1R2U1U2+-+-+-I例2：一只110V8W的電燈，現(xiàn)在要接到380V的電源上，問(wèn)需要串多大的電阻？該電阻的瓦數(shù)有多大？解：根據(jù)功率公式：(2)電阻并聯(lián)電路并聯(lián)的概念UR1R2I1I2I

電阻并聯(lián)支路并聯(lián)電路的特點(diǎn)①并聯(lián)電路中,各電阻的電壓U相等。②并聯(lián)電路中,I=I1+I2。③并聯(lián)電路中,等效R為：④并聯(lián)電路中,流過(guò)各電阻的電流I1、I2與總電流I的關(guān)系：UR1R2I1I2I

分流公式并聯(lián)電路中,各電阻消耗的功率：總功率：例3：小鳥(niǎo)站在電線上為什么不會(huì)被電死？

交流電，簡(jiǎn)稱(chēng)“交流”。一般指大小和方向隨時(shí)間作周期性變化的電壓或電流。它的最基本的形式是正弦電壓或電流。二、正弦交流電的基本知識(shí)Tt正弦周期電壓u1.正弦交流電的幾個(gè)概念(1)瞬時(shí)值；正弦交流電在任一瞬時(shí)的值。正弦交流電波形Ti(2)有效值；電流的有效值是從電流的熱效應(yīng)來(lái)規(guī)定的。不論是周期變化的電流還是直流，只要它們?cè)谙嗟鹊臅r(shí)間內(nèi)通過(guò)同一電阻而兩者的熱效應(yīng)相等，就把它們的安培值看作是相等的。就是說(shuō)，某一周期電流（i）通過(guò)電阻（R）在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量，和另一個(gè)直流電流（I）通過(guò)同樣大小的電阻在相等的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，那么這個(gè)周期電流的有效值就等于這個(gè)直流電流。交流電通過(guò)某電阻在一周期內(nèi)產(chǎn)生焦耳熱，與某恒定電流通過(guò)同一電阻在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱相等，恒定電流的值就是該交流電的有效值。用大寫(xiě)字母U或I表示電壓或電流。(3)正弦交流電的三要素:

①振幅；

②頻率；

③初相位。正弦交流電三要素i②頻率和角頻率頻率表示1秒內(nèi)交流電循環(huán)變化的次數(shù)。①振幅振幅在交流電中常稱(chēng)為峰值，表示交流電隨時(shí)間變化的最大幅度。頻率的單位是赫茲(Hz)交流電每1秒所經(jīng)歷的電角度叫角頻率，用ω表示。單位：弧度/秒（rad/s）③初相位和相位初相位則決定了交流電簡(jiǎn)諧量在初始時(shí)刻的狀態(tài)，即初始時(shí)刻交流電量值的大小、極性的正負(fù)和變化的趨勢(shì)。例4：解：能產(chǎn)生幅值相等、頻率相等、相位互差120°電勢(shì)的發(fā)電機(jī)稱(chēng)為三相發(fā)電機(jī)；以三相發(fā)電機(jī)作為電源，稱(chēng)為三相電源；以三相電源供電的電路，稱(chēng)為三相電路；

U、V、W稱(chēng)為三相，相與相之間的電壓是線電壓，電壓為380V；相與中性線之間稱(chēng)為相電壓，電壓是220V。三、三相交流簡(jiǎn)介1.三相交流電概述目前有以下幾種叫法三相電的顏色A相為黃色，B相為綠色，C相為紅色。L1、L2、L3順序都是一樣的A、B、CU、V、W三相電壓波形圖Um

0u2.三相電源的接法（1）Y形連接（2）形連接三相電源的兩種接法相電壓相量圖3.三相電路常用名詞(1)相電壓用相量圖求線電壓(2)線電壓線電壓與相電壓的關(guān)系為：通常低壓配電系統(tǒng)中的相電壓為220V，則線電壓為：線電壓(相電壓)4.三相負(fù)載的接法Y-Y連接三相四線系統(tǒng)ZUZWZVuUuWuV三相電路的星形-星形聯(lián)結(jié)端線(火線、相線)對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載電路中線（零線、地線）ZUZWZVUUUWUV例5：對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載電流相量三相對(duì)稱(chēng)負(fù)載電流相量圖ZUZWZVUUUWUV對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載電路可以省略中性線。不對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載電路中性線不能夠省略ZUZWZVUUUWUVZWUUUWUV例6：求下圖相電流和中型線電流。ZU=10ΩZV=10ΩZW=20Ω220V220V220V注意：

在三相四線供電系統(tǒng)中，采用的中性線線徑較大，并且在中性線上不允許接入開(kāi)關(guān)或保險(xiǎn)絲，嚴(yán)禁中性線開(kāi)路。目前燈光供電系統(tǒng)采用三相五線制供電。5.配電系統(tǒng)保護(hù)接地配電系統(tǒng)共有TN、TT和IT三種形式。意義：第一個(gè)字母表示電力系統(tǒng)對(duì)地的關(guān)系，即：T表示電路系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地；I表示所有帶電部分與地絕緣，或一點(diǎn)經(jīng)阻抗接地；第二個(gè)字母表示裝置的外露可導(dǎo)電部分對(duì)地的關(guān)系，即：T表示外露可導(dǎo)電部分對(duì)地直接連接，此接地點(diǎn)與電力系統(tǒng)的接地點(diǎn)無(wú)關(guān);N表示外露可導(dǎo)電部分通過(guò)保護(hù)線與電力系統(tǒng)的接地點(diǎn)直接連接。TN—S系統(tǒng)整個(gè)系統(tǒng)的中性線與保護(hù)線是分開(kāi)的（即通常所說(shuō)的三相五線制系統(tǒng)）。這種系統(tǒng)的保護(hù)性能最可靠，優(yōu)先推薦采用。四、舞臺(tái)燈光供電系統(tǒng)舞臺(tái)燈光照明系統(tǒng)的組成1.常用的幾種開(kāi)關(guān)類(lèi)電器刀開(kāi)關(guān)又叫閘刀開(kāi)關(guān)，一般用于不頻繁操作的低壓電路中，用作接通和切斷電源，或用來(lái)將電路與電源隔離，有時(shí)也用來(lái)控制小容量電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)與停機(jī)。刀開(kāi)關(guān)由閘刀（動(dòng)觸點(diǎn)）、靜插座（靜觸點(diǎn)）、手柄和絕緣底板等組成。(1)刀開(kāi)關(guān)刀開(kāi)關(guān)的外形和符號(hào)外形符號(hào)刀開(kāi)關(guān)額定電壓通常為250V和500V，額定電流在1500A下。

安裝刀開(kāi)關(guān)時(shí)，電源線應(yīng)接在靜觸點(diǎn)上，負(fù)荷線接在與閘刀相連的端子上。每個(gè)閘刀的下面與保險(xiǎn)絲相連。在閘刀開(kāi)關(guān)中、當(dāng)閘刀與夾座合上時(shí)，電源接通。當(dāng)閘刀與夾座分開(kāi)時(shí)，電源切斷。閘刀屬于電器中的動(dòng)觸頭，而夾座則屬于電器中的靜觸頭。電器中的動(dòng)、靜觸頭是接通或切斷電源的觸點(diǎn)。一般規(guī)定電源線接靜觸頭，負(fù)載線接動(dòng)觸頭。在垂直安裝時(shí)，手柄向上合為接通電源，向下拉為斷開(kāi)電源，不能反裝。刀開(kāi)關(guān)的選用主要考慮回路額定電壓、長(zhǎng)期工作電流以及短路電流所產(chǎn)生的動(dòng)熱穩(wěn)定性等因素。刀開(kāi)關(guān)的額定電流應(yīng)大于其所控制的最大負(fù)荷電流。特點(diǎn)：電阻大、熔點(diǎn)低特別提醒：*選擇合適的保險(xiǎn)絲*不能用銅絲、鐵絲代替保險(xiǎn)絲（2）

熔斷器熔斷器由熔體和安裝裝置組成，熔體由熔點(diǎn)較低的金屬如鉛銻合金等制成。熔斷器是一種最簡(jiǎn)單的保護(hù)電器，它可以實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)。熔斷器類(lèi)型：（1）瓷插式熔斷器（2）螺旋式熔斷器（3）封閉式熔斷器（4）填充料式熔斷器①瓷插式熔斷器1-動(dòng)觸點(diǎn)2-熔體3-瓷插件4-靜觸點(diǎn)5-瓷座②螺旋式熔斷器1-底座2-熔體3-瓷帽螺旋式熔斷器內(nèi)部結(jié)構(gòu)③封閉式熔斷器1-銅圈2-熔斷管3-管帽4-插座5-特殊墊圈6-熔體7-熔片其它幾種封閉式熔斷器外形④填充料式熔斷器1-瓷底座2-彈簧片3-管體4-絕緣手柄5-熔體（3）

按鈕按鈕開(kāi)關(guān)一般由按鈕帽、恢復(fù)彈簧、橋式動(dòng)觸頭、靜觸頭和外殼等組成。按鈕開(kāi)關(guān)根據(jù)靜態(tài)時(shí)觸頭的分合狀況，分為三種：常開(kāi)按鈕（啟動(dòng)按鈕）、常閉按鈕（停止按鈕）以及復(fù)合按鈕（常開(kāi)、常閉組合為一體的按鈕）。按鈕外形按鈕的觸點(diǎn)分常閉觸點(diǎn)（動(dòng)斷觸點(diǎn)）和常開(kāi)觸點(diǎn)（動(dòng)合觸點(diǎn)）兩種。常閉觸點(diǎn)是按鈕未按下時(shí)閉合、按下后斷開(kāi)的觸點(diǎn)。常開(kāi)觸點(diǎn)是按鈕未按下時(shí)斷開(kāi)、按下后閉合的觸點(diǎn)。按鈕按下時(shí)，常閉觸點(diǎn)先斷開(kāi)，然后常開(kāi)觸點(diǎn)閉合；松開(kāi)后，依靠復(fù)位彈簧使觸點(diǎn)恢復(fù)到原來(lái)的位置。其它幾種按鈕自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)又稱(chēng)自動(dòng)空氣斷路器，是低壓配電網(wǎng)絡(luò)和電力拖動(dòng)系統(tǒng)中非常重要的一種電器，它集控制和多種保護(hù)功能于一身。除了能完成接觸和分?jǐn)嚯娐吠?，尚能?duì)電路或電器設(shè)備發(fā)生的短路．嚴(yán)重過(guò)載及欠電壓等進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)也可以用于不頻繁啟動(dòng)的電器設(shè)備。（4）自動(dòng)開(kāi)關(guān)自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)外形2.導(dǎo)線和電纜的選擇與敷設(shè)（1）電氣線路裝置的基本要求安全可靠經(jīng)濟(jì)便利美觀

①燈光控制系統(tǒng)必須絕對(duì)保證會(huì)議、演出活動(dòng)安全;

②線路的敷設(shè)科學(xué)合理，管線選型、配套施工必須符合國(guó)家相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范;

③采用成熟技術(shù)，成熟產(chǎn)品、最新工藝，使燈光控制系統(tǒng)功能具有實(shí)用性、技術(shù)先進(jìn)性、操作可靠性、維修方便性;

④燈光系統(tǒng)設(shè)備的選用必須考慮整體投資的經(jīng)濟(jì)性，所選的燈光設(shè)備具最大的性能價(jià)格比;

⑤所選燈光系統(tǒng)設(shè)備必須同時(shí)兼顧到國(guó)內(nèi)、外演出團(tuán)體和燈光師使用習(xí)慣；系統(tǒng)能兼容和接入所有廠家和不同通訊協(xié)議的各種燈光控制設(shè)備;

⑥按照“留有余量”的原則，配備所有燈光設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，使禮堂或劇場(chǎng)的燈光系統(tǒng)為將來(lái)技術(shù)發(fā)展提供可升級(jí)和擴(kuò)展的平臺(tái)。（2）導(dǎo)線的選擇

①第一個(gè)字母“B”表示布線。

②第二個(gè)字母“X”表示橡皮絕緣，“V”表示聚氯乙烯型料絕緣線。

③第三個(gè)字母“V”表示塑料護(hù)套。

④型號(hào)中不帶“L”為銅線，帶“L”為鋁線BX、BLX、BXF、BLXF、BXR、BV、BLV、BVR單芯橡皮、聚氯乙烯絕緣電線連續(xù)負(fù)荷流量（A）（空氣中）,環(huán)境溫度正25度：

1平方——19A

1.5平方——24A

2.5平方——32A

4平方——42A

6平方——55A

10平方——75A銅線在不同溫度下的線徑和所能承受的最大電流鋁芯絕緣導(dǎo)線載流量與截面的倍數(shù)關(guān)系導(dǎo)線截面(mm2)

1

1.5

2.5

4

6

10

16

25

35

50

70

95

120載流是截面倍數(shù)9876543.532.5載流量(A)9142332426080100123150210238300二點(diǎn)五下乘以九，往上減一順號(hào)走。三十五乘三點(diǎn)五，雙雙成組減點(diǎn)五。條件有變加折算，高溫九折銅升級(jí)。①燈光照明供電應(yīng)與擴(kuò)聲系統(tǒng)的供電分開(kāi)，電源要經(jīng)穩(wěn)壓設(shè)備處理。②燈光照明系