正弦交流电(灯光9)

交流电基本知识

和灯光供电系统

中国传媒大学金洪海

E-mail:jhh@本讲主要内容一、电功率、欧姆定律和简单电路计算二、正弦交流电的基本知识三、三相交流简介四、舞台灯光供电系统五、安全用电常识复习几个基本概念直流电交流电电流电压电阻1.电功率和计算举例

电功率的定义：电流在1秒钟内所做的功。P为功率，单位为瓦特（W）电流在一段时间内通过某一电路，电场力所做的功，称为电功，单位是焦耳（J）。时间，单位为秒（S）一、电功率、欧姆定律和简单电路计算电路中的功率公式也可以变成电压与电流的乘积形式。UI根据国际单位制，电压单位为伏特（V），电流单位为安培（A），功率单位为瓦特（W），也可以用千瓦（kW)或(mW)表示。实例：一只回光灯功率2KW，2个小时消耗的电功和耗电量各是多少？解：4K焦尔和4度额定功率实验表明，用电器实际消耗的功率随着加在它两端的电压而改变，既然如此，我们就不能泛泛地说一个用电器的功率是多大，而要指明电压。用电器正常工作时的电压叫做额定电压，用电器在额定电压下的功率叫做额定功率

电功率的应用举例现有40W的节能灯两盏,25W的白炽灯两盏，150W的电灯一盏,650W的电动机一台，电能表允许通过的最大电流为5A。电器可以同时使用吗?若再增加一个700W的电器设备,可以同时使用吗？为什么？若再增加700W的电器设备＜5A＞5A可以同时使用不可以同时使用2.欧姆定律

（1）部分电路欧姆定律

欧姆定律：流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。

或U=IRAV+-abRIU欧姆定律可用下式表示：(2)全电路欧姆定律EIR全电路欧姆定律ROU+-电路电流电源电动势电源的内阻负载电阻EIRR0U+-3.简单直流电路的计算

(1)电阻串联电路串联的概念UR1R2U1U2+-+-+-I电阻串联串联电路的特点UR1R2U1U2+-+-+-I①串联电路中,流过各电阻的电流I相等。②串联电路中,U=U1+U2。③串联电路中,R=R1+R2。(4)串联电路中,各电阻两端电压U1、U2与总电压U的关系：分压公式串联电路中,各电阻消耗的功率：UR1R2U1U2+-+-+-I例1：有人打算将110V100W和110V40W的两只白炽灯串联后接在220V的电源上使用，是否可以？为什么？解：设100W和40W的白炽灯两端电阻分别为R1和R2，根据功率公式：得：<110V>110V100W的白炽灯亮度不足。40W的白炽灯会烧毁。220VR1R2U1U2+-+-+-I例2：一只110V8W的电灯，现在要接到380V的电源上，问需要串多大的电阻？该电阻的瓦数有多大？解：根据功率公式：(2)电阻并联电路并联的概念UR1R2I1I2I

电阻并联支路并联电路的特点①并联电路中,各电阻的电压U相等。②并联电路中,I=I1+I2。③并联电路中,等效R为：④并联电路中,流过各电阻的电流I1、I2与总电流I的关系：UR1R2I1I2I

分流公式并联电路中,各电阻消耗的功率：总功率：例3：小鸟站在电线上为什么不会被电死？

交流电，简称“交流”。一般指大小和方向随时间作周期性变化的电压或电流。它的最基本的形式是正弦电压或电流。二、正弦交流电的基本知识Tt正弦周期电压u1.正弦交流电的几个概念(1)瞬时值；正弦交流电在任一瞬时的值。正弦交流电波形Ti(2)有效值；电流的有效值是从电流的热效应来规定的。不论是周期变化的电流还是直流，只要它们在相等的时间内通过同一电阻而两者的热效应相等，就把它们的安培值看作是相等的。就是说，某一周期电流（i）通过电阻（R）在一个周期内产生的热量，和另一个直流电流（I）通过同样大小的电阻在相等的时间内产生的热量相等，那么这个周期电流的有效值就等于这个直流电流。交流电通过某电阻在一周期内产生焦耳热，与某恒定电流通过同一电阻在相同时间内产生的焦耳热相等，恒定电流的值就是该交流电的有效值。用大写字母U或I表示电压或电流。(3)正弦交流电的三要素:

①振幅；

②频率；

③初相位。正弦交流电三要素i②频率和角频率频率表示1秒内交流电循环变化的次数。①振幅振幅在交流电中常称为峰值，表示交流电随时间变化的最大幅度。频率的单位是赫兹(Hz)交流电每1秒所经历的电角度叫角频率，用ω表示。单位：弧度/秒（rad/s）③初相位和相位初相位则决定了交流电简谐量在初始时刻的状态，即初始时刻交流电量值的大小、极性的正负和变化的趋势。例4：解：能产生幅值相等、频率相等、相位互差120°电势的发电机称为三相发电机；以三相发电机作为电源，称为三相电源；以三相电源供电的电路，称为三相电路；

U、V、W称为三相，相与相之间的电压是线电压，电压为380V；相与中性线之间称为相电压，电压是220V。三、三相交流简介1.三相交流电概述目前有以下几种叫法三相电的颜色A相为黄色，B相为绿色，C相为红色。L1、L2、L3顺序都是一样的A、B、CU、V、W三相电压波形图Um

0u2.三相电源的接法（1）Y形连接（2）形连接三相电源的两种接法相电压相量图3.三相电路常用名词(1)相电压用相量图求线电压(2)线电压线电压与相电压的关系为：通常低压配电系统中的相电压为220V，则线电压为：线电压(相电压)4.三相负载的接法Y-Y连接三相四线系统ZUZWZVuUuWuV三相电路的星形-星形联结端线(火线、相线)对称三相负载电路中线（零线、地线）ZUZWZVUUUWUV例5：对称三相负载电流相量三相对称负载电流相量图ZUZWZVUUUWUV对称三相负载电路可以省略中性线。不对称三相负载电路中性线不能够省略ZUZWZVUUUWUVZWUUUWUV例6：求下图相电流和中型线电流。ZU=10ΩZV=10ΩZW=20Ω220V220V220V注意：

在三相四线供电系统中，采用的中性线线径较大，并且在中性线上不允许接入开关或保险丝，严禁中性线开路。目前灯光供电系统采用三相五线制供电。5.配电系统保护接地配电系统共有TN、TT和IT三种形式。意义：第一个字母表示电力系统对地的关系，即：T表示电路系统中性点直接接地；I表示所有带电部分与地绝缘，或一点经阻抗接地；第二个字母表示装置的外露可导电部分对地的关系，即：T表示外露可导电部分对地直接连接，此接地点与电力系统的接地点无关;N表示外露可导电部分通过保护线与电力系统的接地点直接连接。TN—S系统整个系统的中性线与保护线是分开的（即通常所说的三相五线制系统）。这种系统的保护性能最可靠，优先推荐采用。四、舞台灯光供电系统舞台灯光照明系统的组成1.常用的几种开关类电器刀开关又叫闸刀开关，一般用于不频繁操作的低压电路中，用作接通和切断电源，或用来将电路与电源隔离，有时也用来控制小容量电动机的直接起动与停机。刀开关由闸刀（动触点）、静插座（静触点）、手柄和绝缘底板等组成。(1)刀开关刀开关的外形和符号外形符号刀开关额定电压通常为250V和500V，额定电流在1500A下。

安装刀开关时，电源线应接在静触点上，负荷线接在与闸刀相连的端子上。每个闸刀的下面与保险丝相连。在闸刀开关中、当闸刀与夹座合上时，电源接通。当闸刀与夹座分开时，电源切断。闸刀属于电器中的动触头，而夹座则属于电器中的静触头。电器中的动、静触头是接通或切断电源的触点。一般规定电源线接静触头，负载线接动触头。在垂直安装时，手柄向上合为接通电源，向下拉为断开电源，不能反装。刀开关的选用主要考虑回路额定电压、长期工作电流以及短路电流所产生的动热稳定性等因素。刀开关的额定电流应大于其所控制的最大负荷电流。特点：电阻大、熔点低特别提醒：*选择合适的保险丝*不能用铜丝、铁丝代替保险丝（2）

熔断器熔断器由熔体和安装装置组成，熔体由熔点较低的金属如铅锑合金等制成。熔断器是一种最简单的保护电器，它可以实现短路保护。熔断器类型：（1）瓷插式熔断器（2）螺旋式熔断器（3）封闭式熔断器（4）填充料式熔断器①瓷插式熔断器1-动触点2-熔体3-瓷插件4-静触点5-瓷座②螺旋式熔断器1-底座2-熔体3-瓷帽螺旋式熔断器内部结构③封闭式熔断器1-铜圈2-熔断管3-管帽4-插座5-特殊垫圈6-熔体7-熔片其它几种封闭式熔断器外形④填充料式熔断器1-瓷底座2-弹簧片3-管体4-绝缘手柄5-熔体（3）

按钮按钮开关一般由按钮帽、恢复弹簧、桥式动触头、静触头和外壳等组成。按钮开关根据静态时触头的分合状况，分为三种：常开按钮（启动按钮）、常闭按钮（停止按钮）以及复合按钮（常开、常闭组合为一体的按钮）。按钮外形按钮的触点分常闭触点（动断触点）和常开触点（动合触点）两种。常闭触点是按钮未按下时闭合、按下后断开的触点。常开触点是按钮未按下时断开、按下后闭合的触点。按钮按下时，常闭触点先断开，然后常开触点闭合；松开后，依靠复位弹簧使触点恢复到原来的位置。其它几种按钮自动空气开关又称自动空气断路器，是低压配电网络和电力拖动系统中非常重要的一种电器，它集控制和多种保护功能于一身。除了能完成接触和分断电路外，尚能对电路或电器设备发生的短路．严重过载及欠电压等进行保护，同时也可以用于不频繁启动的电器设备。（4）自动开关自动空气开关外形2.导线和电缆的选择与敷设（1）电气线路装置的基本要求安全可靠经济便利美观

①灯光控制系统必须绝对保证会议、演出活动安全;

②线路的敷设科学合理，管线选型、配套施工必须符合国家相关行业标准或规范;

③采用成熟技术，成熟产品、最新工艺，使灯光控制系统功能具有实用性、技术先进性、操作可靠性、维修方便性;

④灯光系统设备的选用必须考虑整体投资的经济性，所选的灯光设备具最大的性能价格比;

⑤所选灯光系统设备必须同时兼顾到国内、外演出团体和灯光师使用习惯；系统能兼容和接入所有厂家和不同通讯协议的各种灯光控制设备;

⑥按照“留有余量”的原则，配备所有灯光设备和网络设备，使礼堂或剧场的灯光系统为将来技术发展提供可升级和扩展的平台。（2）导线的选择

①第一个字母“B”表示布线。

②第二个字母“X”表示橡皮绝缘，“V”表示聚氯乙烯型料绝缘线。

③第三个字母“V”表示塑料护套。

④型号中不带“L”为铜线，带“L”为铝线BX、BLX、BXF、BLXF、BXR、BV、BLV、BVR单芯橡皮、聚氯乙烯绝缘电线连续负荷流量（A）（空气中）,环境温度正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铜线在不同温度下的线径和所能承受的最大电流铝芯绝缘导线载流量与截面的倍数关系导线截面(mm2)

1

1.5

2.5

4

6

10

16

25

35

50

70

95

120载流是截面倍数9876543.532.5载流量(A)9142332426080100123150210238300二点五下乘以九，往上减一顺号走。三十五乘三点五，双双成组减点五。条件有变加折算，高温九折铜升级。①灯光照明供电应与扩声系统的供电分开，电源要经稳压设备处理。②灯光照明系