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第一节
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一、电压单位
电压的大小是以伏特(V)为单位,简称伏,常用的单位还有千伏(kV)、毫伏(mV)、微伏(μV)等。它们之间的换算关系是:
1kV=1000V 1V=1000mV 1mV=1000μV
二、电压的分类
电压可分为直流电压和交流电压;高电压、低电压和安全电压。
交流电也称“交变电流”,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流。我国交流电供电的标准频率规定为50Hz(赫兹),日本、欧美等国家和地区为60Hz。 直流电是指方向一定而大小不变的电流, 人们使用的手电筒和拖拉机、汽车上的电池都是直流电。
高低压的区别是以电气设备的对地电压值为依据的。对地电压高于250V的为高压;对地电压小于250V的为低压。
其中安全电压指人体较长时间接触而不致发生触电危险的电压。电压按照国家标准GB 3805—83安全电压规定,为了防止触电事故而采用的,由特定电源供电的电压系列。我国对工频安全电压根据使用环境规定了以下五个等级,即42V、36V、24V、12V以及6V。
三、了解人们日常常见的电器设备的电压值
电视信号在天线上感应的电压约为0.1mV。
维持人体生物电流的电压约为1mV。
碱性电池标称电压为1.5V。
电子手表用氧化银电池两极间的电压为1.5V。
一节蓄电池电压为2V。
手持移动电话的电池两极间的电压为3.6V。
对人体安全的电压干燥情况下不高于36V。
家庭电路的电压为220V(日本和一些欧洲国家的家用电压为110V)。
动力电路电压为380V。
无轨电车电源的电压为直流550~600V。
地铁电压为直流815V。
列车上方电网电压为1500V。
电视机显像管的工作电压为10kV以上。
发生闪电的云层间电压可达10 3 kV。
干电池两级间的电压为1.5V。
四、电路的连接与电压的关系
由于电路中各种电器设备的连接方法不同,各负载两端(元件)的电压也不一样。
在串联电路中:将电路元件(如电阻、电容、电感、电池等)逐个顺次首尾相连接,串联电路两端总电压等于各负载(元件)电路两端电压的和,如图1-4(a)所示。电源串联等于电压相加, 人们日常用的手电筒就是电压的串联,1.5V的电池4个串联得到6V的电压,手电筒就很亮,如图1-4(b)所示。
公式: U 总 = U 1 + U 2 + U 3 。

图1-4 串联电路电压
在并联电路中:并联就是首与首、尾与尾相接连起来并与电源的正负极相连,并联电路各支路两端电压相等,且等于电源电压, 如图1-5(a)所示。电源并联时总电压不变但输出能力增倍,如图1-5(b)所示。
公式: U 总 = U 1 = U 2 = U 3

图1-5 并联电路电压
五、电压偏高的危害
电器设备应当在额定的电压范围内使用,如果电压偏高,对于电器设备的使用是不利的。
(1)偏高的工作电压将直接影响灯泡和其他电器的使用寿命 如果普通灯泡的工作电压升高5%,则它的寿命将缩短一半;反过来,若电压降低到额定值的95%,则平均寿命将延长一倍。
偏高的工作电压,将使灯泡和镇流器的耗电明显升高。从高压钠灯的工作情况来看,当工作电压上升至额定电压的1.1倍时,光通量将升至额定值的1.35倍,其功耗将增至额定值的1.3倍。
偏高的工作电压同样对电动机、变压器类的用电设备的使用寿命及工作性能带来诸多不良影响。对于电机类设备,由于其自身损耗几乎与其工作电压的平方成正比,偏高的工作电压将使电机的损耗显著上升,电机发热严重,长时间工作将直接影响电机的正常使用寿命,同时还会使电机的运行噪声增加,整体工作效率下降。
(2)居民用电量大幅增加 电压高于标准值,对于电饭锅、电水壶等短时使用的热功率性电器来说,影响不大,因为电压高造成的功率加大体现为完成任务时间缩短,不会造成用电量加大,但对于电视、电脑、洗衣机、电压力锅等以时间为主要计量单位的电器来说,由于这些电器并非始终工作在额定功率,电压升高,会导致其实际功率加大,就意味着用电量大幅增加,这就是很多住户在搬入新小区后感觉用电量增加的主要原因。
(3)设备损坏可能性加大,跳闸次数增多 大多数民用电器(特别是笔记本电脑等高科技产品)的用电最高电压标准是240V,部分宽电压机型耐压强度为250V,235V作为标准电压输送,遇到电网电压波动时,极易超过240V,特别是在高温、高湿的情况下,容易产生电弧放电,部分合格电器有可能出现漏电跳闸现象,这也是许多新建小区频繁跳闸的一个主要原因;质量不合格的产品则可能被击穿烧毁,严重的甚至引发火灾。电压越高,家用电器漏电的可能性越大。
(4)家用电器失去保修服务 各种家用电器的产品“三包”政策中都明确规定,因电压过高而导致的产品损坏(一般表现为电容击穿或起火冒烟),不属于保修范围。这就意味着在电压过高的情况下,一旦发生电器损坏,所有损失只能由用户个人承担。
六、电压偏低的危害
(1)烧坏电机 电压降低超过10%时,将使电动机的电流过大,线圈的温度过高,严重时会使电动机拖不动机械(如风机、水泵等)而停止运转或无法启动,甚至烧坏电动机。
(2)电灯发暗 电压降低5%,普通电灯的照度降低18%;电压降低10%,则照度降低约35%。
(3)增大线损 在输送一定电力时,电压降低,电流增大,线损也相应增大。以最高负荷为100万千瓦的电力系统为例,每年线损电量增大约5000万千瓦时。
(4)送变电设备能力减低 例如电压降低到额定值的80%时,变压器和线路输送的有功负荷只有额定容量的64%。
(5)发电机有功出力降低 当电网电压过低而迫使发电机电压降低10%~16%时,发电机的有功和无功出力将减少10%~15%。如发电机无功负荷较多,将进一步减少有功负荷的能力。
(6)造成电压崩溃和大面积停电事故 在电网枢纽变电站和受电地区的电压降低到额定电压的70%左右时就可能发生电压崩溃事故,即送电线路负荷稍有增加,受电地区电压下降,进一步造成线路负荷增加。如此形成恶性循环,只能甩去大量负荷,造成大面积停电事故。