正弦交流電(燈光9)

交流電基本知識

和燈光供電系統(tǒng)

中國傳媒大學(xué)金洪海

E-mail:jhh@本講主要內(nèi)容一、電功率、歐姆定律和簡單電路計算二、正弦交流電的基本知識三、三相交流簡介四、舞臺燈光供電系統(tǒng)五、安全用電常識復(fù)習(xí)幾個基本概念直流電交流電電流電壓電阻1.電功率和計算舉例

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）電流在一段時間內(nèi)通過某一電路，電場力所做的功，稱為電功，單位是焦耳（J）。時間，單位為秒（S）一、電功率、歐姆定律和簡單電路計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)國際單位制，電壓單位為伏特（V），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。實例：一只回光燈功率2KW，2個小時消耗的電功和耗電量各是多少？解：4K焦?fàn)柡?度額定功率實驗表明，用電器實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一個用電器的功率是多大，而要指明電壓。用電器正常工作時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的電動機一臺，電能表允許通過的最大電流為5A。電器可以同時使用嗎?若再增加一個700W的電器設(shè)備,可以同時使用嗎？為什么？若再增加700W的電器設(shè)備＜5A＞5A可以同時使用不可以同時使用2.歐姆定律

（1）部分電路歐姆定律

歐姆定律：流過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+-電路電流電源電動勢電源的內(nèi)阻負(fù)載電阻EIRR0U+-3.簡單直流電路的計算

(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UR1R2U1U2+-+-+-I①串聯(lián)電路中,流過各電阻的電流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的白熾燈會燒毀。220VR1R2U1U2+-+-+-I例2：一只110V8W的電燈，現(xiàn)在要接到380V的電源上，問需要串多大的電阻？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：小鳥站在電線上為什么不會被電死？

交流電，簡稱“交流”。一般指大小和方向隨時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Tt正弦周期電壓u1.正弦交流電的幾個概念(1)瞬時值；正弦交流電在任一瞬時的值。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)來規(guī)定的。不論是周期變化的電流還是直流，只要它們在相等的時間內(nèi)通過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，某一周期電流（i）通過電阻（R）在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量，和另一個直流電流（I）通過同樣大小的電阻在相等的時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，那么這個周期電流的有效值就等于這個直流電流。交流電通過某電阻在一周期內(nèi)產(chǎn)生焦耳熱，與某恒定電流通過同一電阻在相同時間內(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為峰值，表示交流電隨時間變化的最大幅度。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諧量在初始時刻的狀態(tài)，即初始時刻交流電量值的大小、極性的正負(fù)和變化的趨勢。例4：解：能產(chǎn)生幅值相等、頻率相等、相位互差120°電勢的發(fā)電機稱為三相發(fā)電機；以三相發(fā)電機作為電源，稱為三相電源；以三相電源供電的電路，稱為三相電路；

U、V、W稱為三相，相與相之間的電壓是線電壓，電壓為380V；相與中性線之間稱為相電壓，電壓是220V。三、三相交流簡介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)對稱三相負(fù)載電路中線（零線、地線）ZUZWZVUUUWUV例5：對稱三相負(fù)載電流相量三相對稱負(fù)載電流相量圖ZUZWZVUUUWUV對稱三相負(fù)載電路可以省略中性線。不對稱三相負(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關(guān)或保險絲，嚴(yán)禁中性線開路。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：第一個字母表示電力系統(tǒng)對地的關(guān)系，即：T表示電路系統(tǒng)中性點直接接地；I表示所有帶電部分與地絕緣，或一點經(jīng)阻抗接地；第二個字母表示裝置的外露可導(dǎo)電部分對地的關(guān)系，即：T表示外露可導(dǎo)電部分對地直接連接，此接地點與電力系統(tǒng)的接地點無關(guān);N表示外露可導(dǎo)電部分通過保護(hù)線與電力系統(tǒng)的接地點直接連接。TN—S系統(tǒng)整個系統(tǒng)的中性線與保護(hù)線是分開的（即通常所說的三相五線制系統(tǒng)）。這種系統(tǒng)的保護(hù)性能最可靠，優(yōu)先推薦采用。四、舞臺燈光供電系統(tǒng)舞臺燈光照明系統(tǒng)的組成1.常用的幾種開關(guān)類電器刀開關(guān)又叫閘刀開關(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，或用來將電路與電源隔離，有時也用來控制小容量電動機的直接起動與停機。刀開關(guān)由閘刀（動觸點）、靜插座（靜觸點）、手柄和絕緣底板等組成。(1)刀開關(guān)刀開關(guān)的外形和符號外形符號刀開關(guān)額定電壓通常為250V和500V，額定電流在1500A下。

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

熔斷器熔斷器由熔體和安裝裝置組成，熔體由熔點較低的金屬如鉛銻合金等制成。熔斷器是一種最簡單的保護(hù)電器，它可以實現(xiàn)短路保護(hù)。熔斷器類型：（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-動觸點2-熔體3-瓷插件4-靜觸點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）

按鈕按鈕開關(guān)一般由按鈕帽、恢復(fù)彈簧、橋式動觸頭、靜觸頭和外殼等組成。按鈕開關(guān)根據(jù)靜態(tài)時觸頭的分合狀況，分為三種：常開按鈕（啟動按鈕）、常閉按鈕（停止按鈕）以及復(fù)合按鈕（常開、常閉組合為一體的按鈕）。按鈕外形按鈕的觸點分常閉觸點（動斷觸點）和常開觸點（動合觸點）兩種。常閉觸點是按鈕未按下時閉合、按下后斷開的觸點。常開觸點是按鈕未按下時斷開、按下后閉合的觸點。按鈕按下時，常閉觸點先斷開，然后常開觸點閉合；松開后，依靠復(fù)位彈簧使觸點恢復(fù)到原來的位置。其它幾種按鈕自動空氣開關(guān)又稱自動空氣斷路器，是低壓配電網(wǎng)絡(luò)和電力拖動系統(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)嚯娐吠猓心軐﹄娐坊螂娖髟O(shè)備發(fā)生的短路．嚴(yán)重過載及欠電壓等進(jìn)行保護(hù)，同時也可以用于不頻繁啟動的電器設(shè)備。（4）自動開關(guān)自動空氣開關(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)濟便利美觀

①燈光控制系統(tǒng)必須絕對保證會議、演出活動安全;

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)濟性，所選的燈光設(shè)備具最大的性能價格比;

⑤所選燈光系統(tǒng)設(shè)備必須同時兼顧到國內(nèi)、外演出團體和燈光師使用習(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，使禮堂或劇場的燈光系統(tǒng)為將來技術(shù)發(fā)展提供可升級和擴展的平臺。（2）導(dǎo)線的選擇

①第一個字母“B”表示布線。

②第二個字母“X”表示橡皮絕緣，“V”表示聚氯乙烯型料絕緣線。

③第三個字母“V”表示塑料護(hù)套。

④型號中不帶“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)9142332426080100123150210238300二點五下乘以九，往上減一順號走。三十五乘三點五，雙雙成組減點五。條件有變加折算，高溫九折銅升級。①燈光照明供電應(yīng)與擴聲系統(tǒng)的供電分開，電源要經(jīng)穩(wěn)壓設(shè)備處理。②燈光照明系