第二章-交流电路资料.ppt

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1、第二章第二章 交流电路交流电路学习目标学习目标学习目标学习目标1了解什么是交流电2掌握交流电的三要素3了解交流电路中电阻、电容和电感的特性学习要求学习要求学习要求学习要求应知：交流电的概念；交流与直流的关系与区别；电感、电容元件与电阻 元件的区别。应会：用万用表测量交流电路中的电压、电流；用欧姆定律和基尔霍夫定 律分析电路中元件的电压、电流及电阻的关系。第一节第一节 正弦交流电路正弦交流电路一、什么是交流电一、什么是交流电 大小和方向随时间改变的电压或电流统称交流电，其波形如图大小和方向随时间改变的电压或电流统称交流电，其波形如图2-12-1所示。如果电压和电流的方向是按照正弦规律周期性变化的

2、，就称所示。如果电压和电流的方向是按照正弦规律周期性变化的，就称为正弦交流电。在电路图上所标的方向是指它们的参考方向。为正弦交流电。在电路图上所标的方向是指它们的参考方向。提示：提示：汽车电汽车电路都是直流电路，路都是直流电路，但是汽车交流发电但是汽车交流发电机产生的电流，在机产生的电流，在没有整流之前是交没有整流之前是交流电流。在汽车维流电流。在汽车维修企业中，许多大修企业中，许多大型汽车维修检测设备是用交流电作为电源的。型汽车维修检测设备是用交流电作为电源的。交流电路中，有用直流电路的概念无法理解和分析的物理现交流电路中，有用直流电路的概念无法理解和分析的物理现象，因此，在学习时必须建立交

3、流的概念，否则容易引起错误。象，因此，在学习时必须建立交流的概念，否则容易引起错误。二、正弦交流电的三要素二、正弦交流电的三要素 一个正弦量可以由频率一个正弦量可以由频率(或周期或周期)、幅值、幅值(或有效值或有效值)和初相位三和初相位三个特征或要素来确定。个特征或要素来确定。1 1频率与周期频率与周期 正弦量变化一次所需的时间称为周期正弦量变化一次所需的时间称为周期(T)(T)。每秒内变化的次数称为。每秒内变化的次数称为频率频率(f)(f)，它的单位是赫兹，它的单位是赫兹 (Hz)(Hz)。频率是周期的倒数，即。频率是周期的倒数，即 f=1/Tf=1/T我国和大多数国家都采用我国和大多数国家

4、都采用50Hz50Hz作为电力标准频率，有些国家作为电力标准频率，有些国家(如如美国、日本等美国、日本等)采用采用60Hz60Hz。这种频率在工业上应用广泛，习惯上也称。这种频率在工业上应用广泛，习惯上也称为工频。通常的交流电动机和照明设备都采用这种频率。为工频。通常的交流电动机和照明设备都采用这种频率。正弦量变化的快慢除用周期和频率表示外，还可用角频率来表正弦量变化的快慢除用周期和频率表示外，还可用角频率来表示。因为一周期内经历了示。因为一周期内经历了2 rad2 rad，所以角频率为，所以角频率为=2/T=2f=2/T=2f它的单位是弧度秒它的单位是弧度秒(rad(rads)s)。2 2幅

5、值与有效值幅值与有效值 正弦量在任一瞬间的值称为瞬时值，用小写字母来表示，如正弦量在任一瞬间的值称为瞬时值，用小写字母来表示，如i i、u u及及e e分别表示电流、电压及电动势的瞬时值。瞬时值中最大的值，称分别表示电流、电压及电动势的瞬时值。瞬时值中最大的值，称为幅值或最大值，用带下标为幅值或最大值，用带下标m m的大写字母来表示，如的大写字母来表示，如ImIm、UmUm及及EmEm分别分别表示电流、电压及电动势的幅值。它的数学表达式为表示电流、电压及电动势的幅值。它的数学表达式为i=Ii=Im msin(t)sin(t)正弦电流、电压和电动势的大小往往不是用它们的幅值，而是用有效值正弦电流

6、、电压和电动势的大小往往不是用它们的幅值，而是用有效值来计量的。来计量的。有效值是通过电流的热效应来规定的，无论交流还是直流，只要它们在有效值是通过电流的热效应来规定的，无论交流还是直流，只要它们在相等的时间内通过同一电阻并且两者产生的热效应相等，就把它们看作是相相等的时间内通过同一电阻并且两者产生的热效应相等，就把它们看作是相等的。就是说，在相等的时间内，如果某交流电流和直流电流分别通过同样等的。就是说，在相等的时间内，如果某交流电流和直流电流分别通过同样大小的电阻，产生的热量相等，那么这个周期性变化的电流大小的电阻，产生的热量相等，那么这个周期性变化的电流i i的有效值在数的有效值在数值上

7、就等于这个直流电流。根据上述，可得值上就等于这个直流电流。根据上述，可得 由此可得出周期电流的有效值由此可得出周期电流的有效值 电流为正弦量时电流为正弦量时,即即i=Ii=Im msin(t),sin(t),则则 因为因为提示：提示：有效值都用大写字母表示，和表示直流的字母一样。一般所有效值都用大写字母表示，和表示直流的字母一样。一般所 讲的正弦电压或电流的大小，例如交流电压讲的正弦电压或电流的大小，例如交流电压380V380V或或220V220V，都，都 是指它的有效值。一般交流电流表和电压表的刻度也是根据是指它的有效值。一般交流电流表和电压表的刻度也是根据 有效值来确定的。有效值来确定的。

8、3 3初相位初相位 正弦量是随时间而周期性变化的，正弦量所取的计时起点不同，正弦量是随时间而周期性变化的，正弦量所取的计时起点不同，正弦量的初始值就不同，到达幅值或某一特定值所需的时间也就不正弦量的初始值就不同，到达幅值或某一特定值所需的时间也就不同。同。正弦量可用下式表示为其波形如图正弦量可用下式表示为其波形如图2-22-2所示。所示。上式中的角度称为正弦量的相位角或相位，它反映出正弦量变化的进程。当相位角随时间连续变化时，正弦量的瞬时值随之连续变化，当t=0时的相位角称为初相位角或初相位。提示：提示：在一个正弦交流电路中，电压在一个正弦交流电路中，电压u u和电流和电流i i的频率是相同的

9、，初的频率是相同的，初 相位不一定相同。相位不一定相同。进一步：进一步：两个同频率正弦量的相位角之差或初相位角之差，称为相两个同频率正弦量的相位角之差或初相位角之差，称为相 位角差或相位差。当两个同频率正弦量的计时起点改变位角差或相位差。当两个同频率正弦量的计时起点改变 时，它们的相位和初相位不同，所以它们的变化步调是不时，它们的相位和初相位不同，所以它们的变化步调是不 一致的，即不是同时到达正的幅值或零值。一般称为相位一致的，即不是同时到达正的幅值或零值。一般称为相位 超前或者滞后。超前或者滞后。三、交流电路中电阻、电感、电容的特性三、交流电路中电阻、电感、电容的特性 1 1电阻元件的交流电

10、路电阻元件的交流电路 图图2-32-3是一个线性是一个线性电阻元件的交流电路。电阻元件的交流电路。在电阻元件的交流电路在电阻元件的交流电路中，电流和电压是同相中，电流和电压是同相的。电压和电流的参考的。电压和电流的参考方向是关联参考方方向是关联参考方向。两者的关系由欧姆向。两者的关系由欧姆定律确定，即定律确定，即 u=iRu=iR 由此可知，在电阻元件电路中，电压幅值由此可知，在电阻元件电路中，电压幅值(或有效值或有效值)与电流幅与电流幅值值(或有效值或有效值)的比值，就是电阻的比值，就是电阻R R。知道了电压与电流的变化规律和相互关系后，便可计算出电路知道了电压与电流的变化规律和相互关系后，

11、便可计算出电路中的功率。中的功率。在任意瞬间，电压瞬时值与电流瞬时值的乘积，称为瞬时功在任意瞬间，电压瞬时值与电流瞬时值的乘积，称为瞬时功率，用小写字母率，用小写字母p p代表，即代表，即 p=ui p=ui 提示：提示：由于在电阻元件的交流电路中由于在电阻元件的交流电路中u u与与i i同相，它们同时为同相，它们同时为正，同时为负，所以瞬时功率总是正值，即正，同时为负，所以瞬时功率总是正值，即p0p0。瞬时功率为正，这。瞬时功率为正，这表示外电路从电源取用能量，即电阻元件从电源取用电能而转换为表示外电路从电源取用能量，即电阻元件从电源取用电能而转换为热能。热能。操作：操作：用万用表检测。通过

12、一个接到频率为用万用表检测。通过一个接到频率为50Hz50Hz，电压有效值，电压有效值为为10V10V的正弦电源上的的正弦电源上的10001000的电阻元件的电流，与保持电压值不的电阻元件的电流，与保持电压值不变，而电源频率改变为变，而电源频率改变为500Hz500Hz时通过的电流是相等的时通过的电流是相等的(交流电源由信交流电源由信号发生器提供号发生器提供)。2 2电感元件的交流电路电感元件的交流电路 图图2-42-4是一个线性电感元件的交流电路。是一个线性电感元件的交流电路。当电感线圈中通过交流电流i时，产生自感电动势e，设电流为参考正弦量，根据基尔霍夫电压定律得出，电压也是一个同频率的正

13、弦量。在电感元件电路中，在相位上电流比电压滞后90。在电感元件电路中，电压幅值在电感元件电路中，电压幅值(或有效值或有效值)与电流幅值与电流幅值(或有效值或有效值)的比值为的比值为LL，它的单位为欧姆。，它的单位为欧姆。为角频率，为角频率，L L为电感量。当电压为电感量。当电压一定时，一定时，L L愈大，则电流愈小，对交流电流起阻碍作用。愈大，则电流愈小，对交流电流起阻碍作用。感抗感抗XLXL与电感与电感L L、频率、频率?厂成正比。因此，电感线圈对高频电流厂成正比。因此，电感线圈对高频电流的阻碍作用很大，而对直流则可视作短路。的阻碍作用很大，而对直流则可视作短路。提示：提示：感抗只是电压与电

14、流幅值或有效值之比，而不是它们的感抗只是电压与电流幅值或有效值之比，而不是它们的瞬时值之比，这与电阻电路不一样。在这里电压与电流之间成导数瞬时值之比，这与电阻电路不一样。在这里电压与电流之间成导数的关系，而不是成正比关系。的关系，而不是成正比关系。提示：提示：纯电感交流电路中，电压超前电流，其相位差为正，电纯电感交流电路中，电压超前电流，其相位差为正，电路为电感性。路为电感性。进一步：进一步：电感元件的交流电路中，没有能量消耗，只有电源与电感元件的交流电路中，没有能量消耗，只有电源与电感元件间的能量互换，电感元件交流电路的瞬时功率为电感元件间的能量互换，电感元件交流电路的瞬时功率为p=uip=

15、ui。操作：操作：用万用表检测。把一个用万用表检测。把一个0.1H0.1H的电感元件接到频率为的电感元件接到频率为50Hz50Hz，电压有效值为，电压有效值为10V10V的正弦电源上，该元件通过的电流，与保持的正弦电源上，该元件通过的电流，与保持电压值不变，而电源频率改变为电压值不变，而电源频率改变为500Hz500Hz时通过的电流将不一样。在电时通过的电流将不一样。在电压有效值一定时，频率愈高，通过电感元件的电流有效值愈小。压有效值一定时，频率愈高，通过电感元件的电流有效值愈小。3 3电容元件的交流电路电容元件的交流电路 图图2-52-5是一个线性电容元件的交流电路，电流是一个线性电容元件的

16、交流电路，电流i i和电压和电压u u的参考方向的参考方向如图中所示。如图中所示。如果在电容器的两端加一正弦电压如果在电容器的两端加一正弦电压u=Umsin(t)u=Umsin(t)，则电流，则电流i i也是一也是一个同频率的正弦量。在电容元件电路中，在相位上电流比电压超前个同频率的正弦量。在电容元件电路中，在相位上电流比电压超前9090。在电容元件电路中，电容对电流变化起阻碍作用所以称为容在电容元件电路中，电容对电流变化起阻碍作用所以称为容抗，用抗，用XcXc代表。容抗代表。容抗XcXc与电容与电容C C、电流的频率、电流的频率?成反比。所以电容元成反比。所以电容元件对高频电流所呈现的容抗很

17、小，可视作短路；而对直流所呈现的件对高频电流所呈现的容抗很小，可视作短路；而对直流所呈现的容抗很大，可视作开路，电容元件有隔断直流的作用。容抗很大，可视作开路，电容元件有隔断直流的作用。提示：提示：我们规定：当电流比电压滞后时，其相位差我们规定：当电流比电压滞后时，其相位差为正；当为正；当电流比电压超前时，其相位差电流比电压超前时，其相位差为负。这样规定便于说明电路是电为负。这样规定便于说明电路是电感性的还是电容性的。纯电容交流电路中，电流超前电压，其相位感性的还是电容性的。纯电容交流电路中，电流超前电压，其相位差差为负，电路为电容性。为负，电路为电容性。进一步：进一步：电容元件不消耗能量，在

18、电源与电容元件之间只发生电容元件不消耗能量，在电源与电容元件之间只发生能量的互换。能量的互换。操作：操作：用万用表检测。一个用万用表检测。一个25pF25pF的电容元件接到频率为的电容元件接到频率为50Hz50Hz，电压有效值为电压有效值为10V10V的正弦电源上，通过的电流，与保持电压值不变，的正弦电源上，通过的电流，与保持电压值不变，而电源频率改为而电源频率改为500Hz500Hz时通过的电流不一样。当电压有效值一定时，时通过的电流不一样。当电压有效值一定时，频率愈高，则通过电容元件的电流有效值愈大。频率愈高，则通过电容元件的电流有效值愈大。第二节 三相电路学习目标学习目标1 1了解什么是

19、三相交流电源了解什么是三相交流电源2 2掌握三相交流电源的星形联结掌握三相交流电源的星形联结3 3了解三相交流电路中负载的连接方法（星形联结和三角形联结）了解三相交流电路中负载的连接方法（星形联结和三角形联结）学习要求学习要求应知：应知：三相交流电源的概念和基本特性；三相交流电源的供电方三相交流电源的概念和基本特性；三相交流电源的供电方 式，三相三线与三相四线供电的使用要求。式，三相三线与三相四线供电的使用要求。应会：应会：三相负载的连接方法。三相负载的连接方法。三相电路在汽车本身的用处并不多，但是在汽车维修检测企三相电路在汽车本身的用处并不多，但是在汽车维修检测企业中应用很普遍。电力电源一业

20、中应用很普遍。电力电源一般采用三相制。用电方面最主要的负载是交流电动机，大型汽车维般采用三相制。用电方面最主要的负载是交流电动机，大型汽车维修检测设备多数是由交流电动机驱动的，而交流电动机多数是三相修检测设备多数是由交流电动机驱动的，而交流电动机多数是三相的。的。一、三相交流电源一、三相交流电源1 1结构原理结构原理 图图2-62-6是三相交流发电机的原理图。它的主要组成部分是电枢是三相交流发电机的原理图。它的主要组成部分是电枢和磁极。和磁极。电枢是固定的，也称为定子。定子铁心的内圆周表面有槽，用电枢是固定的，也称为定子。定子铁心的内圆周表面有槽，用以放置三相电枢绕组。每以放置三相电枢绕组。每

21、相绕组都是相同的，如图相绕组都是相同的，如图2-72-7所示。它们的始端所示。它们的始端(头头)标以标以U1U1、V1V1、W1W1，末端，末端(尾尾)标以标以U2U2、V2V2、W2W2。每个绕。每个绕组的两边放置在相应的定组的两边放置在相应的定子铁心的槽内。但要求绕子铁心的槽内。但要求绕组的始端之间或末端之间组的始端之间或末端之间都彼此相隔都彼此相隔120120。磁极是转动的，也称为转子。转子铁心上绕有励磁绕组，用直磁极是转动的，也称为转子。转子铁心上绕有励磁绕组，用直流励磁。选择合适的极面形状和励磁绕组的布置情况，可使空气隙流励磁。选择合适的极面形状和励磁绕组的布置情况，可使空气隙中的磁

22、感应强度按正弦规律分布。中的磁感应强度按正弦规律分布。当转子由原动机带动，并匀速转动时，则每相绕组依次切割磁当转子由原动机带动，并匀速转动时，则每相绕组依次切割磁感线，产生电动势，因而在三相绕组上得出频率相同、幅值相等、感线，产生电动势，因而在三相绕组上得出频率相同、幅值相等、相位互差相位互差120120。的三相对称正弦电压，即。的三相对称正弦电压，即 提示：提示：三相交流电出现正幅值三相交流电出现正幅值(或相应零值或相应零值)的顺序称为相序。的顺序称为相序。进一步：进一步：发电和输配电一般都采用三相制。发电和输配电一般都采用三相制。2 2三相电源的连接方法三相电源的连接方法 发电机三相绕组的

23、接法通常如图发电机三相绕组的接法通常如图2 27 7所示，即将三个末端连在所示，即将三个末端连在一起，这一连接点称为中性点或零点，用一起，这一连接点称为中性点或零点，用N N表示，这种连接法称为星表示，这种连接法称为星形联结。从中性点引出的导线称为中性线或零线。从始端形联结。从中性点引出的导线称为中性线或零线。从始端UlUl、VlVl、W1W1引出的三根导线称为相线或端线，俗称火线。引出的三根导线称为相线或端线，俗称火线。在图在图2-82-8中，每相始端与末端间的电压，即相线与中性线间的电中，每相始端与末端间的电压，即相线与中性线间的电压，称为相电压，其有效值一般用压，称为相电压，其有效值一般

24、用UpUp，表示。而任意两始端间的电，表示。而任意两始端间的电压，即两相线间的电压，称为线电压，其有效值一般用压，即两相线间的电压，称为线电压，其有效值一般用UIUI表示。相表示。相电压和线电压的参考方向如图中所示。电压和线电压的参考方向如图中所示。提示：提示：当发电机的绕组星形联结时，线电压与相电压频率相同，都当发电机的绕组星形联结时，线电压与相电压频率相同，都 是三相对称电压。相电压和线电压显然是不相等的，它们大是三相对称电压。相电压和线电压显然是不相等的，它们大 小的关系是，线电压是相应相电压的小的关系是，线电压是相应相电压的3 3倍。在相位上，线电倍。在相位上，线电 压比相应的相电压超

25、前压比相应的相电压超前3030。进一步：进一步：发电机发电机(或变压器或变压器)的绕组星形联结时，可引出四根导线叫的绕组星形联结时，可引出四根导线叫 三相四线制，这样就可给负载提供两种电压。通常在低压三相四线制，这样就可给负载提供两种电压。通常在低压 配电系统中相电压为配电系统中相电压为220V220V，线电压为，线电压为380V380V。如负载对称如负载对称(此时中性线中没有电流此时中性线中没有电流)，不一定都引出中性线，不一定都引出中性线，这种连接方法叫三相三线制。发电机这种连接方法叫三相三线制。发电机(或变压器或变压器)的绕组星形联结时的绕组星形联结时通常采用三相三线制。通常采用三相三线

26、制。二、三相电路中负载的连接二、三相电路中负载的连接 三相电路中负载的连接方法有两种，即星形联结和三角形联三相电路中负载的连接方法有两种，即星形联结和三角形联结。结。1 1星形联结星形联结(1)(1)三相四线制三相四线制图图2-92-9是三相四线制电路，设线电压为是三相四线制电路，设线电压为380V380V。照明负载。照明负载(220V(220V，单相，单相负载负载)比较均匀地分配在各相之中，接在相线与中性线之间，三相电比较均匀地分配在各相之中，接在相线与中性线之间，三相电动机接在三根相线上。动机接在三根相线上。三相电路中的电流也有相电流与线电流之分。每相负载中的电流称为相电流，每根相线中的电

27、流称为线电流。在负载为星形联结时，相电流等于线电流。电源相电压为每相负载电压，每相负载中的电流可分别求出。提示：提示：各相负载的电压与电流之间的相位差分剐为各相负载的电压与电流之间的相位差分剐为3030。，线电流是。，线电流是 相电流的相电流的3 3倍，电路中负载对称是指各项阻抗相等倍，电路中负载对称是指各项阻抗相等(阻抗模阻抗模 和相位角相等和相位角相等)。电压和电流的相量图如图电压和电流的相量图如图2-102-10所示。所示。(2)(2)三相三线制三相三线制 在三相电压对称的情况下，若负载也对称，那么负载相电流也在三相电压对称的情况下，若负载也对称，那么负载相电流也是对称的，此时中性线中没

28、有电流通过，这时中性线就不需要了，是对称的，此时中性线中没有电流通过，这时中性线就不需要了，这就是如图这就是如图2-112-11所示的三相三线制电路。因为生产上的三相负载所示的三相三线制电路。因为生产上的三相负载(通通常所见的是三相电动机常所见的是三相电动机)一般都是对称的，所以三相三线制电路的应一般都是对称的，所以三相三线制电路的应用极为广泛。用极为广泛。提示：提示：负载不对称而又没有中性线时，负载的相电压就不对称。当负载不对称而又没有中性线时，负载的相电压就不对称。当 负载的相电压不对称时，势必引起有的相电压过高，高于负负载的相电压不对称时，势必引起有的相电压过高，高于负 载的额定电压；有

29、的相电压过低，低于负载的额定电压，这载的额定电压；有的相电压过低，低于负载的额定电压，这 都是不容许的，三相负载的相电压必须对称。都是不容许的，三相负载的相电压必须对称。进一步：进一步：中性线的作用是使星形联结的不对称负载的相电压对称。中性线的作用是使星形联结的不对称负载的相电压对称。为了保证负载的柑电压对称，就不应让中性线断开。因为了保证负载的柑电压对称，就不应让中性线断开。因 此，中性线此，中性线(指干线指干线)内绝不允许接入熔断器或闸刀开关。内绝不允许接入熔断器或闸刀开关。操作：操作：课后观察电动机线圈的连接。课后观察电动机线圈的连接。2 2三角形联结三角形联结 负载三角形联结的三相电路

30、可用图负载三角形联结的三相电路可用图2-122-12所示的电路来表示。所示的电路来表示。电压和电流的参考方向都已在图中标出。因为各相负载都直接电压和电流的参考方向都已在图中标出。因为各相负载都直接接在电源的线电压上，所以负载的相电压与电源的线电压相等。因接在电源的线电压上，所以负载的相电压与电源的线电压相等。因此，不论负载对称与否，其相电压总是对称的。对称负载三角形联此，不论负载对称与否，其相电压总是对称的。对称负载三角形联结时电压与电流的相量图如图结时电压与电流的相量图如图2-132-13所示。所示。提示：提示：负载三角形联结时，相电流和线电流是不一样的。线电负载三角形联结时，相电流和线电流

31、是不一样的。线电流是相电流的流是相电流的3 3倍，在相位上线电流比相应的相电流滞后倍，在相位上线电流比相应的相电流滞后3030。进一步：进一步：三相电动机的绕组可以采用星形联结，也可以采用三角形三相电动机的绕组可以采用星形联结，也可以采用三角形 联结，而照明负载一般采用星形联结联结，而照明负载一般采用星形联结(具有中性线具有中性线)。操作：操作：课后观察家用电表的连接线路。课后观察家用电表的连接线路。第二节 安全用电常识学习目标学习目标1 1了解发电和输电的基本原理了解发电和输电的基本原理2 2了解电流会对人体造成的伤害了解电流会对人体造成的伤害3 3了解触电的方式和类型了解触电的方式和类型4

32、 4掌握保护接地和保护接零的连接方法掌握保护接地和保护接零的连接方法5 5掌握安全使用汽车蓄电池的注意事项掌握安全使用汽车蓄电池的注意事项学习要求学习要求应知：应知：发电和输电的基本原理；电流会对人体造成的伤害；触电的发电和输电的基本原理；电流会对人体造成的伤害；触电的方式和类型。方式和类型。应会：应会：保护接地和保护接零的连接方法；安全使用汽车蓄电池。保护接地和保护接零的连接方法；安全使用汽车蓄电池。一、发电、输电概述一、发电、输电概述 发电厂按其所利用的能源种类，可分发电厂按其所利用的能源种类，可分为水力、火力、风力、核能、太阳能、沼为水力、火力、风力、核能、太阳能、沼气等。气等。国产三相

33、同步发电机的电压等级有国产三相同步发电机的电压等级有400V400V230V230V和和3.15kV3.15kV、6.3kV6.3kV、10.5kV10.5kV、13.8kV13.8kV、15.75kV15.75kV及及18kV18kV等多种。等多种。大中型发电厂大多建在产煤地区或水大中型发电厂大多建在产煤地区或水力资源丰富的地区附近，距离用电地区往力资源丰富的地区附近，距离用电地区往往是几十公里、几百公里以至上千公里以往是几十公里、几百公里以至上千公里以上。所以，发电厂生产的电能要用高压输上。所以，发电厂生产的电能要用高压输电线输送到用电地区，然后再降压分配给电线输送到用电地区，然后再降压分

34、配给各用户。电能从发电厂传输到用户要通过各用户。电能从发电厂传输到用户要通过导线系统，该系统称为电力网。导线系统，该系统称为电力网。送电距离愈远，要求输电线的电压愈送电距离愈远，要求输电线的电压愈高。我国国家标准中规定输电线的额定电高。我国国家标准中规定输电线的额定电压为压为35kV35kV、110kV110kV、220kV220kV、330kV330kV、500kV500kV。如图。如图2-142-14所示为输电线路的示意所示为输电线路的示意图。图。由输电线末端的变电所将电能分配给各工业企业和城市。企业由输电线末端的变电所将电能分配给各工业企业和城市。企业设有中央变电所和车间变电所设有中央变

35、电所和车间变电所(小规模的企业往往只有一个变电小规模的企业往往只有一个变电所所)。中央变电所接受送来的电能，然后分配到各车间，再由车间变。中央变电所接受送来的电能，然后分配到各车间，再由车间变电所或配电箱电所或配电箱(配电屏配电屏)将电能分配给各用电设备。从车间变电所或将电能分配给各用电设备。从车间变电所或配电箱配电箱(配电屏配电屏)到用电设备的低压配电线路的连接方式主要有放射到用电设备的低压配电线路的连接方式主要有放射式和树干式两种，如图式和树干式两种，如图2-152-15所示。当负载点比较分散而各个负载点所示。当负载点比较分散而各个负载点又具有相当大的集中负载时，通常采用这种线路。又具有相

36、当大的集中负载时，通常采用这种线路。提示：提示：除交流输电外，还有直流除交流输电外，还有直流(三相交流经三相半导体整流器变换三相交流经三相半导体整流器变换 为直流为直流)输电，直流输电的能耗较小，无线电干扰较小，输电输电，直流输电的能耗较小，无线电干扰较小，输电 线路造价也较低。线路造价也较低。进一步：进一步：高压配电线路的额定电压有高压配电线路的额定电压有3kV3kV、6kV6kV和和10kV10kV三种。低压配三种。低压配 电线路的额定电压是电线路的额定电压是380V380V220V220V。用电设备的额定电压大。用电设备的额定电压大 多是多是220V220V和和380V380V，大功率电

37、动机的电压是，大功率电动机的电压是3000V3000V和和6000V6000V，机床局部照明的电压是机床局部照明的电压是36V36V。二、电流对人体的危害二、电流对人体的危害 由于不慎触及带电体，产生触电事故，会使人体受到各种不同由于不慎触及带电体，产生触电事故，会使人体受到各种不同的伤害。根据伤害性质可分为电击和电伤两种。电击是指电流通过的伤害。根据伤害性质可分为电击和电伤两种。电击是指电流通过人体，使内部器官组织受到损伤，如果受害者不能迅速摆脱带电人体，使内部器官组织受到损伤，如果受害者不能迅速摆脱带电体，则最后会造成死亡事故。电伤是指在电弧作用下或熔丝熔断体，则最后会造成死亡事故。电伤是

38、指在电弧作用下或熔丝熔断时，对人体外部的伤害，一般会造成烧伤、金属溅伤等。时，对人体外部的伤害，一般会造成烧伤、金属溅伤等。提示：提示：电击所引起的伤害程度与人体电阻的大小有关，人体的电击所引起的伤害程度与人体电阻的大小有关，人体的 电阻愈大，通过的电流愈小，伤害程度也就愈轻；通过人体电阻愈大，通过的电流愈小，伤害程度也就愈轻；通过人体 的电流越大，流通时间愈长，伤害愈严重。的电流越大，流通时间愈长，伤害愈严重。进一步：进一步：一般情况下，当皮肤角质外层完好，并且很干燥时，人体一般情况下，当皮肤角质外层完好，并且很干燥时，人体 电阻大约为电阻大约为1010100k100k。当角质外层破坏时，人

39、体电阻通。当角质外层破坏时，人体电阻通 常会降到常会降到80080010001000。通过人体的电流在通过人体的电流在O.05AO.05A以上时，就有生命危险。一般条件下，以上时，就有生命危险。一般条件下，接触接触36V36V以下的电压时，通过人体的电流不会超过以下的电压时，通过人体的电流不会超过0.05A0.05A，所以把，所以把36V36V的电压作为安全电压。如果在潮湿的环境，安全电压还要规定得低的电压作为安全电压。如果在潮湿的环境，安全电压还要规定得低一些，通常是一些，通常是24V24V和和12V12V。操作：操作：用万用表的电阻挡测量人自身的电阻。用万用表的电阻挡测量人自身的电阻。三、

40、触电方式1 1接触正常带电体接触正常带电体(1)(1)电源中性点接地的单相触电电源中性点接地的单相触电如图如图2-162-16所示。这时人体处于相电压之下，危险性较大。如果所示。这时人体处于相电压之下，危险性较大。如果人体与地面的绝缘较好，危险性可以大大减小。人体与地面的绝缘较好，危险性可以大大减小。(2)(2)电源中性点不接地的单相触电电源中性点不接地的单相触电 如图如图2-172-17所示。这种触电也有危险。乍看起来，似乎电源中性所示。这种触电也有危险。乍看起来，似乎电源中性点不接地时，不能构成电流通过人体的回路。其实不然，要考虑到点不接地时，不能构成电流通过人体的回路。其实不然，要考虑到

41、导线与地面间的绝缘可能不良，甚至有一相接地，在这种情况下人导线与地面间的绝缘可能不良，甚至有一相接地，在这种情况下人体中就有电流通过。体中就有电流通过。提示：提示：在交流的情况下，导线与地面间存在的电容也可构成电流的在交流的情况下，导线与地面间存在的电容也可构成电流的 通路。通路。(3)(3)两相触电两相触电这种情况最为危险，因为人体处于线电压之下，但这种情况较这种情况最为危险，因为人体处于线电压之下，但这种情况较少。少。2 2接触正常情况下应不带电的金属体接触正常情况下应不带电的金属体接触正常情况下应不带电的金属体部分是触电的另一种情形。接触正常情况下应不带电的金属体部分是触电的另一种情形。

42、例如，电机的外壳本来是不带电的，但由于绕组绝缘损坏，而与外例如，电机的外壳本来是不带电的，但由于绕组绝缘损坏，而与外壳接触，使它也带电。人手触及带电的电机壳接触，使它也带电。人手触及带电的电机(或其他电气设备或其他电气设备)外外壳，相当于单相触电。大多数触电事故属于这一种。壳，相当于单相触电。大多数触电事故属于这一种。提示：提示：为了防止接触正常情况下应不带电金属体的触电事故，对电为了防止接触正常情况下应不带电金属体的触电事故，对电 气设备常采用保护接地和保护接零气设备常采用保护接地和保护接零(接中性线接中性线)的保护装置。的保护装置。四、接地和接零四、接地和接零 在低压配电系统中，电源在低压

43、配电系统中，电源(变压器变压器)中性点有接地和不接地两中性点有接地和不接地两种。接地的目的出于电力系统运行和安全的需要，这种接地称为工种。接地的目的出于电力系统运行和安全的需要，这种接地称为工作接地，例如三相四线制电源中性点的接地作接地，例如三相四线制电源中性点的接地。在低压配电系统电源中性点不接地的情况下，采用保护接地；在低压配电系统电源中性点不接地的情况下，采用保护接地；在中性点接地的情况下，则采用保护接零。在中性点接地的情况下，则采用保护接零。1 1保护接地保护接地 保护接地就是在低压配电系统电源中性点不接地的情况下，将保护接地就是在低压配电系统电源中性点不接地的情况下，将电气设备的金属

44、外壳电气设备的金属外壳(正常情况下是不带电的正常情况下是不带电的)接地，图接地，图2-18(a)2-18(a)所示所示是电动机的保护接地，可分两种情况来分析。是电动机的保护接地，可分两种情况来分析。(1)(1)当电动机某一相绕组的绝缘损坏使外壳带电，并且外壳未接当电动机某一相绕组的绝缘损坏使外壳带电，并且外壳未接地的情况下，人体触及外壳，相当于单相触电，这时接地电流地的情况下，人体触及外壳，相当于单相触电，这时接地电流(经过经过故障点流人地中的电流故障点流人地中的电流)的大小决定于人体电阻和绝缘电阻。当系统的大小决定于人体电阻和绝缘电阻。当系统的绝缘性能下降时，就有触电的危险。的绝缘性能下降时

45、，就有触电的危险。(2)(2)当电动机某一相绕组的绝缘损坏，使外壳带电，并且外壳接当电动机某一相绕组的绝缘损坏，使外壳带电，并且外壳接地的情况下，人体触及外壳地的情况下，人体触及外壳时，由于人体的电阻与接地时，由于人体的电阻与接地电阻并联，而通常人体电阻电阻并联，而通常人体电阻远大于接地电阻，所以通过远大于接地电阻，所以通过人体的电流很小，不会有危人体的电流很小，不会有危险。这就是保护接地保证人险。这就是保护接地保证人身安全的作用。身安全的作用。2 2保护接零保护接零 保护接零就是在中性点接地情况下，将电气设备的金属外壳接到中性线保护接零就是在中性点接地情况下，将电气设备的金属外壳接到中性线(

46、零线零线)上，图上，图2-18(b)2-18(b)所示的是电动机的保护接零。当电动机某一相绕组的所示的是电动机的保护接零。当电动机某一相绕组的绝缘损坏而与外壳相接时，就形成单相短路，迅速将这一相中的熔丝熔断，绝缘损坏而与外壳相接时，就形成单相短路，迅速将这一相中的熔丝熔断，因而外壳便不再带电。即使在熔丝熔断前，人体触及外壳，但由于人体电阻因而外壳便不再带电。即使在熔丝熔断前，人体触及外壳，但由于人体电阻远大于线路电阻，所以通过人体的电流也是极为微小的。远大于线路电阻，所以通过人体的电流也是极为微小的。提示：提示：在三相四线制系统中，由于负载往往不对称，中性线中有电流，因而在三相四线制系统中，由

47、于负载往往不对称，中性线中有电流，因而 中性线对地电压不为零，距电源越远，电压越高。但一般在安全值以中性线对地电压不为零，距电源越远，电压越高。但一般在安全值以 下，无危险性。下，无危险性。进一步：进一步：为了确保设备外壳对地电压为零，专设保护中性线为了确保设备外壳对地电压为零，专设保护中性线PEPE，如图，如图2-192-19所所 示，工作中性线在建筑物入口处要接地，进户后再另设保护中性示，工作中性线在建筑物入口处要接地，进户后再另设保护中性 线，这样就成为三相五线制。所有的接零设备都要通过三孔插座接线，这样就成为三相五线制。所有的接零设备都要通过三孔插座接 到保护中性线上。在正常工作时，工

48、作中性线中有电流，保护中性到保护中性线上。在正常工作时，工作中性线中有电流，保护中性 线中不应有电流。线中不应有电流。图图2-192-19中中(a)(a)所示是正确的连接。当绝缘损坏，外壳带电时，短路电流所示是正确的连接。当绝缘损坏，外壳带电时，短路电流经过保护中性线，将熔断器熔断，切断电源，消除触电事故。用户在使用日经过保护中性线，将熔断器熔断，切断电源，消除触电事故。用户在使用日常电器常电器(如手电钻、电冰箱、洗衣机、台式电扇等如手电钻、电冰箱、洗衣机、台式电扇等)时，忽视外壳的接零保时，忽视外壳的接零保护，插上单相电源就用，这是十分不安全的；护，插上单相电源就用，这是十分不安全的；(b)

49、(b)是不正确的连接，因为如是不正确的连接，因为如果在果在“”处断开，绝缘损坏后外壳带电，将会发生触电事故；处断开，绝缘损坏后外壳带电，将会发生触电事故；(c)(c)这种连这种连接十接十分不安全，一旦绝缘损坏，外壳就带电。分不安全，一旦绝缘损坏，外壳就带电。更进一步：更进一步：汽车用电安全主汽车用电安全主要与维护蓄电池时的安全有要与维护蓄电池时的安全有关，着手维护蓄电池或在蓄关，着手维护蓄电池或在蓄电池旁边作业之前，必须掌电池旁边作业之前，必须掌握安全预防措施。握安全预防措施。连接蓄电连接蓄电池电缆时要注意极性，不能池电缆时要注意极性，不能接反；拆蓄电池电缆时要先拆负极(搭铁)电缆；接蓄电池电

50、缆时要后接负极电缆；严禁在蓄电池附近进行电焊或气焊作业(蓄电池充、放电过程中，会析出易爆的氢气)；严禁在蓄电池附近吸烟；蓄电池充电场所要有良好的通风，充电器接通后就不要再拆、接充电器的连接导线；维护蓄电池时，不要戴首饰或手表，这些东西都是良导电体，若不小心将蓄电池正极桩与搭铁连上，电流流过它们，会造成严重灼伤；千万不可在蓄电池上方传递工具，如碰巧跌落在两极桩上，造成蓄电池短路会引起爆炸。操作：检查手电钻、电冰箱、洗衣机、台式电扇等身边的电器是否采用了外壳接地的接零保护，请根据实际情况采取相应的安全措施。课后实习 参观汽修企业的供电方式和设备一、主要内容及目的一、主要内容及目的1 1熟悉汽修企业