电工电子第十四章

1、第十四章第十四章 供用电技术简介供用电技术简介 v14.1 发电、输电与配电发电、输电与配电 v14.2 常用照明电路常用照明电路 v14.3 光纤传输光纤传输 v14.4 安全用电安全用电 v14.5 节约用电节约用电 14.1 发电、输电与配电发电、输电与配电 图图14-1 电力系统组成框图电力系统组成框图 电能的生产与其它商品生产不同，即必须产、供、用 三者同时进行并保持相互平衡，因此供电与用电是两个紧 密结合，不可分割的环节。 一、电能的产生一、电能的产生 发电方式按能源的不同，主要分: 为火力发电、水力发电和原子能发电。 1火力发电 火力发电主要是利用煤、石油或天然气燃烧后发生的 热

2、量来加热水，使水变成高温高压蒸汽推动汽轮机旋转， 最终带动三相发电机。 发电厂的优点是建厂投资少、速度快。缺点是消耗大 量的燃料，发电成本高，环境污染较严重，目前我国约有 70%以上的电力仍靠火力发电 . 2水力发电 水力发电站是以水流的落差来推动水轮机旋转并带 动发电机发电。 虽然水电厂的投资较大，建设时间长，但因节约能 源和环保故成本较火力发电低。此外水力发电还可以和 水利枢纽工程结合，收到综合利用的效果。 3原子能发电 原子能发电厂基本与火力发电厂相同，只是以原子 核裂变时释放出的巨大能量来加热水代替煤的燃烧。 除了上述三种发电方式外，还可利用风力、潮汐、 太阳能、地热等来发电。 二、电

3、能的输送与分配二、电能的输送与分配 图图14-2 发电、输电和配电系统简图发电、输电和配电系统简图 电力系统中的变压器一次侧电压为电网额定电压，而 二次侧电压应比电网高5%10%。 14.2 常用照明电路常用照明电路 常见的照明电光源可分为两大类：热辐射光源和气 体放电光源。 热辐射光源是指某一金属通过电流时被燃至白炽状 态而发光，普通白炽灯和卤钨灯就属于这一类。 气体放电光源是指借助气体或金属蒸汽放电过程中 激发荧光材料而发光，荧光灯、高压汞灯、高压钠灯、 节能灯、霓虹灯、红外线灯和紫外线灯都属于该类。 一、白炽灯一、白炽灯 1普通白炽灯的构造 白炽灯俗称灯泡。1879年爱迪生发明了第一只可

4、用的 炭丝白炽灯。现代白炽灯的灯丝由钨金属制成。白炽灯灯 头有卡口式和螺旋式两种 . a） b） 图图14-3 a）卡口式）卡口式 b）螺口式）螺口式 白炽灯消耗的电能绝大部分以热能的形式散失掉，只 有7%8%的电能转变成光能，所以其发光效率低。为了 能使灯丝温度尽可能高而获得较大的光效率，通常将钨丝 制成单螺旋或双螺旋状。 2卤钨灯 卤钨灯发光原理与普通白炽相同，都是热辐射光源， 其外形有单端灯脚和双端灯脚两种。 图图14-4 双端灯脚卤钨灯结构图双端灯脚卤钨灯结构图 卤钨灯按充入卤素的不同分为碘钨灯和溴钨灯，其性 能较普通白炽灯有很大的改进。 普通白炽灯的钨丝蒸发后会积聚在灯泡内壁使玻璃壳

5、 发黑，降低了透光性，从而导致发光效率低。而对于碘钨 灯，当灯丝处于白炽发光状态时，碘和灯丝蒸发出来的钨 生成挥发性的碘化钨并扩散，使灯丝周围形成一层碘化钨 蒸汽云，蒸汽云在靠近灯丝的高温（1450以上）处又分 解成碘和钨，钨留在灯丝上，而碘又回到温度较低的位置， 与蒸发出来的钨又生成碘化钨，依次循环，从而提高发光 效率和灯丝寿命。 3常用白炽灯电路 1）一只开关控制一盏灯 为了安全，电灯的开关，螺口灯头的顶部电极都应 装在火线上。 图图14-5 白炽灯的接线白炽灯的接线 2）一盏灯的两地控制 在楼梯上下、走廊两端等需要的两个地方同时控制一 盏灯，且互不影响，可选择双联开关。在接线时应注意，

6、火线、地线应接在双联开关的动触头上。 a） b） 图图14-6 双联开关的接线双联开关的接线 a）电源接通）电源接通 b）电源断开）电源断开 二、气体放电光源二、气体放电光源 1日光灯 日光灯也称荧光灯，是一种低压汞放电灯具。日光灯 由镇流器、启辉器和灯管组成，为了提高功率因数，可以 加装电容器。 镇流器是一只带有铁心的电感线圈。它的作用有两个： 一是与启辉器配合产生瞬间高压使灯管内汞蒸汽电离；二 是日光灯正常工作后起限制灯管电流的作用。 启辉器是一个充有氖气的密封玻璃壳，内装有一个静 触片和U型动触片。当外加电压较低时，启辉器处于断开 状态；当电压高于150V时，启辉器内产生辉光放电。启 辉

7、器的两端常并有一只电容器，用以防止启辉器两触片由 闭合变为断开时产生的电火花。 a） b） 荧光灯比白炽灯寿命 长，发光效率高，但存在 频闪现象，易使人发生错 觉。 图图14-7 荧光灯电路图荧光灯电路图 a）荧光灯管）荧光灯管 b）电路图）电路图 图图14-8 电子镇流器荧光灯电路电子镇流器荧光灯电路 a） b） 图图14-9 节能灯外形节能灯外形 a）SL型型 b）H型型 2高压汞灯 高压汞灯也称为高压 水银灯。 图图14-10 高压汞灯高压汞灯 高压汞灯发光效率 高、功率较大，起动时 间长，适用于不经常开 灯的地方，如大中型厂 房、船厂、道路、运动 场等场地照明。 3高压钠灯 图图14-

8、11 高压钠灯高压钠灯 a）结构图）结构图 b）内启动）内启动 c）外启动）外启动 高压钠灯透雾性强，适用 于道路、港口、广场等照明。 14.3 光纤传输光纤传输 现在，光纤每千米的损耗已减小到零点几分贝甚至更 少。由于光纤的传输损耗低，信息容量大，抗电磁干扰能 力强、尺寸小、重量轻，有利于敷设和运输等优点，使得 光纤在通信、传感以及其它领域得到了广泛的应用。 一、光纤的结构一、光纤的结构 光纤是光导纤维的简 称，是用石英玻璃拉成的 纤维丝。 图图14-12 光纤的结构光纤的结构 其中纤芯、包层是用来传送光频电磁波的介质，护套 只起保护作用。 光纤的结构包括纤芯、包层和护套. 图图14-13

9、光缆的基本结构光缆的基本结构 a）层绞式）层绞式 b）单位式）单位式 c）带状）带状 d）骨架式）骨架式 二、光纤的工作原理二、光纤的工作原理 光纤是利用光的全反射原理来传输光线的。纤芯折射 率总要比包层的扩散率高。因此，光线在光纤芯与包层界 面上产生全反射，形成了光纤中传播的光。 光波在纤维内成“之”字形路径向前传播，能高效率地 传送光信号 图图14-14 光在光纤中的传播光在光纤中的传播 三、光纤的应用三、光纤的应用 光纤的应用很广泛，特别是在光纤通信和光纤传感方面。 光纤通信所采取的方式是光电型的，而不是全光型。即 首先把电信号调制到光波上，被调制的光波通过光纤传输到 接收地，通过解调再

10、恢复成电信号。 图图14-15 光纤通信系统原理方框图光纤通信系统原理方框图 14.4 安全用电安全用电 一、触电一、触电 触电是指由于人体与带电体的意外接触，而使人体 承受过高的电压，以致引起死亡或局部受伤的现象。 触电依伤害程度不同分为“电伤”和“电击”两种。 a） b） c） 图图14-16 触电方式触电方式 a）单相触电）单相触电 b）两相触电）两相触电 c）跨步触电）跨步触电 触电方式: 在三相四线制供电系统中，中性点通过专用的接地体 接地。当人体触及任何一根裸导线或绝缘失效的导线时， 人体就会通过电流，其大小为 m P RR U I 0 式中UP为相电压有效值，R0为接地电阻，其值

11、一般为4欧以下， Rm为人体电阻（约为几百到几千欧），当出汗或受潮时其电阻值会 显著减少。在最不利的情况下人体电阻约为1K，此时UP若为220V， 通过人体的交流电流将达到0.22A。然而，当人体通过的交流电流的 有效值超过1mA时，人体就会有轻微麻感；当其有效值超过10mA时， 触电人就不易自己脱离电源，当超过50mA以上时，在1S内人会因 心脏停止跳动而死亡。 我国规定特别危险环境中使用的手持电动工具应采用 42V安全电压；有电击危险的环境中使用的手持照明灯和 局部照明灯采用36V或24V安全电压；金属容器内，特别 潮湿处等特别环境中使用的手持照明灯应采用12V安全电 压；水下作业应采用6

12、V安全电压。 二、用电设备的接地与接零二、用电设备的接地与接零 电气设备的金属外壳必须采取保护接地或保护接零 的措施。 1保护接地 变压器中性点不直接接地的电网中，一切电气设备 （如电动机、变压器、照明灯具等）的金属外壳通过很 小的电阻与大地可靠连接起来，这种接地方法称为保护 接地。 图图14-17 保护接地原理保护接地原理 2保护接零 在1KV以下变压器中性点直接接地的电力网中，一 切电气设备的金属外壳应与电网零干线可靠连接，这种 连接方法称为保护接零。 另外，在同一电力网中，绝不允许一部分电气设备 保护接零，另一部分设备保护接地。 图图14-18 保护接零原理保护接零原理 三、家庭安全用电

13、常识三、家庭安全用电常识 1在任何情况下，均不能用手鉴定接线端裸导线是否 有电。 2家用电器的保险丝禁用铜丝代替，禁止用一般胶布 或药用胶布代替电工胶布。 3常用电器的控制开关应接在火线上，这样开关断电 后，电器不会有电压。 4家用电器的外壳应良好的接零，因此单相家用电器 应使用三孔插座和三柱插头，其外形如图14-19所示。 图图14-19 三孔插座与三脚插头三孔插座与三脚插头 a） b） 图图14-20 家用电器外壳接零家用电器外壳接零 a）不正确）不正确 b）正确）正确 5当发生电气火灾时，首先应切断电源，然后灭火。在 切断电源前严禁用水或一般酸性泡沫灭火器来灭火， 只能用二氧化碳、二氟一

14、氯、一溴甲烷（即1211）、 二氟二溴式干粉灭火器。在灭火器材不足的情况下， 可借助细砂子，细土灭火。 四、触电急救四、触电急救 1尽快脱离电源 2现场急救 触电人神志清醒，但有些心慌、四肢发麻、全身无力；或触电 人一度昏迷且已清醒过来，应使触电人安静休息，不要走动， 严密观察，必要时送医院诊治。 触电人已失去知觉，但心脏仍在跳动，还有呼吸，应使触电人 在空气清新和地方舒适、安静地平躺，保持呼吸通畅，并迅速 请医生现场诊治。 如果触电人失去知觉，呼吸停止，但心脏仍在跳动，应立即进 行人工呼吸，并及时请医生到现场。 触电人呼吸和心脏跳动完全停止，应立即进行人工呼吸和心胸 外挤压急救等，并迅速请医生到现场。 人工呼吸和心胸挤压的操作方法包括俯卧压背法，仰卧牵臂法，口对口 人工吹气法，胸外心脏挤压法。下面只介绍简单易行、效果较好的“口对口 吹气法”和“胸外挤压心脏法”两种方法。 图图14-21 口对口人工呼吸法口对口人工呼吸法 a）清理口腔阻塞）清理口腔阻塞 b）鼻孔朝天头后仰）鼻孔朝天头后仰 c）贴嘴吹气胸扩张）贴嘴吹气胸扩张 d）放开喉鼻好换气）放开喉鼻好换气 图图14-22 胸外挤压法胸外挤压法 a）中指对凹膛当胸）中指对凹膛当胸手掌手掌