谈谈家用电器的用电常识

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为了将发电厂送出的交流电输送到远处且尽量减少传输过程中的损耗,一般来说总是以高电压输送,到达用电地点后再用变压器逐级变为适合用户需要的低电压。一般的工业用电多为三相380伏,而居民用电多为单相220伏。

交流电有单相电和三相电。单相电就是使用两根供电线传送的单路交流电,如居民用的电灯、电扇等家用电器都是使用的单相交流电。而三相电实际上就是三组单相交流电,三组电流的性质完全一样,只是各组电流的相位不同,见图1。其中,A曲线是从零开始,而B曲线和C曲线相位比A曲线在时间上要分别滞后120°和240°,也就是说,图1所示的A、B、C三种交流电的相位各相差120°。

图1
图1 🔍原图 (436×393)

由于三组交流电的相位不同,所以不能共用一对导线来传送,最基本的方法是用分开的三对导线来传送。如果我们把这三组供电线中各取上一根当作共用线使用,每组的另一根线分开使用,那么只需要四根导线就可以供三相电流了。通常,我们把这根共用线叫做中性线(俗称零线),其他三根三相输出线叫做相线(俗称火线)。由于三相交流电各相的相位相互差120°,如果每一相的负荷电流相等,通过数学计算表明,流经共用中性线的三相电流之和将等于零。这时,即使不接中性线,也不影响三相供电,即使三相的负荷不相等,中性线里也只有少量的不平衡电流通过。

为了兼顾工业用电和民用供电,城市供电系统采用三相四线制供电方式。即除了有三根相线(每两根相线之间的电压为380伏)的供电线路以外,还要送出一根中性线,中性线与相线之间的电压都是220伏。为了安全供电,应尽量降低每根供电线的对地电压,使它们都不超过220伏。所以,一般规定要把中性线接地,这样就可使三根相线对地的电压都是220伏。如果不把中性线接地,家用电器和工业马达也可照常工作,但是各条导线的对地电压不固定,通常叫做“浮置”。一但偶然有一个用户把一根相线接地,则其他两根相线对地电压就会上升到380伏,这比220伏的电压可就危险多了。为了确保各相对地电压不大于220伏,一般都在供电变压器的次级输出点把中性线接地。

日常我们在马路旁的电灯杆上见到的低压供电线路是装在四线担上的四根供电线路,就是三相四线制的供电线路。四根线中有三根是相线,一根是中性线。架线的规律是:线担外侧的两根导线是相线,内侧两根导线中有一根是中性线,另一根是相线。鉴别哪一根是中性线很方便,只要沿着线路连续地观察几家用户,看看中间的两根导线中哪一根是每户都引入的,则那一根就是中性线,见图2。在家庭中若想判别哪根是中性线,则可用氖灯测电笔分别碰触两条线,使氛灯发亮的那一根是“火线”,而氖灯不亮的那一根是中性线。

图2
图2 🔍原图 (1070×579)

家用电器的用电常识

随着人民生活的日益提高,家用电器的需求量越来越大。但家用电器大多是使用220伏的交流电源,虽然比工业用电电压较低,但仍然对人身有生命危险,这一点是绝对不能忽视的。

我们知道,在家用电器内部需要有220伏的高电压,以便使它具有应有的功能。但是其外壳是不容带电的,不容许带有高于地电位的电压。这就需要很好地考虑家用电器的接地问题。

可能有的同志会问:供电部门送到居民用户的两根单相电源线中,不是有一根中性线吗?那不就是接地线吗。回答是否定的。在两根单相电源线中,虽有一根是中性线,它是在供电变压器的接出地点接通到地的,见图3。不能认为它就是接地线,这种“地”线是不安全的。这是由于在三相负荷不平衡时,中性线内将有电流流过,有电流就会在线路电阻上产生压降。因此,中性线到达用户家中时,对地电位就不一定是零,而是随负荷的不平衡电流而变化,往往可以在用户家中用电表测量出一定的交流电压来。因此用户不要随便碰触其中的任意一根电线。

图3
图3 🔍原图 (1146×395)

为便于理解,我们可先不考虑户外供电的全部供电线路,而只考虑两根单相供电线路进入用户住宅的情况,见图4。图中将带有220伏高压的火(相)线用波纹状线表示,以利于辨认。该图所示属正常情况,民用供电线在通过电表以后,在相线和中性线上各装有一根保险熔丝,通常把相线熔丝电流用小些,使得在过负荷时,根线保险丝先熔断,这样整个室内供电系统就不带危险电压了。甲灯开关断开,灯未点亮;乙灯开关接通,乙灯点亮,丙是三线安全插座,顶端接安全保护地线。

图4
图4 🔍原图 (1262×765)

图5线路所示为通过电表以后的中性线保险丝BX\(_{零}\)熔断及安全插座保护地线接错(即未接专用安全保护地线,而与中性线相接)的情况。但因这时甲、乙两盏电灯皆未接通点亮,电具也未接入安全插座,使得火线电压只在火线上存在,未能到达中性线上。因此,即使是中性线保险丝熔断了,安全插座保护地线接错了,也还未出现什么危险情况。

图5
图5 🔍原图 (1200×763)

如果此时把图5中的甲灯或乙灯开关合上,或是将电具接入三线插座,则由于中性线保险丝BX\(_{零}\)熔断,不能构成电流通路,故电灯不会点亮。可是220伏的高电压却会通过电灯泡内部灯丝接到用户零线上,使室内零线及安全插座的三个插孔均带有220伏的高电压,见图6。这时由于在插座上接入电风扇,则因三脚插座顶部的保护地线接点与零线相接,使电风扇外壳带有220伏的高电压。如果用户触到电风扇外壳,就有触电危险。因此保护地线与电厂中性线相接是很危险的。此外,不仅是接中性线的保险丝熔断有危险,电线杆上外线中的中性线意外地被刮断或被扯断时,也会有上述危险现象,只要用户启用任一电灯或电具时,220伏的高压就有可能通过电灯或电具而使室内的中性线带上火线电压,造成危害。但如果三芯插座上的保护地线接头是按规定连接在专用安全地线上的,就不会发生电具外壳带电的危险了。但仍要注意,此时室内零线还会通过电灯与火线连在一起,所以不能去触碰。

图6
图6 🔍原图 (1212×749)

电灯开关必须接在火线上,如果将电灯开关误接到中性线上,当开关闭合(接通)用电时,室内的中性线处在零电位。而当开关断开时,在开关以后的中性线也会带有危险的高电位。

需要说明的是,保护地线只是起安全保护作用,不能把它当作供电线路来使用,使其通过较大的电流。它的功能是把电具外壳的轻度漏电直接对地短接,使外壳对地处在零电位,以保证用户碰触电具外壳时,不会麻手触电。我们知道,人身是经不起大电流通过的,通常漏电电流接近1毫安时,触及到后就会有麻手的感觉,如果有50毫安的电流通过全身,就会危及生命。因人体电阻的在5千欧姆左右,50×5000×1/1000=250伏,因此二百多伏的电压对人体来说是危险电压。若经劳动出汗以后,人体电阻还会降低,这就更容易招致触电危险。

由上分析不难看出,考虑到用户的用电安全,家用电器多使用三线插头和插座,常见的有圆柱形和扁平形两种。不管哪一种,它们都有一个共同的特点,就是其中的一根插脚较长较粗,或处于特殊的位置,这根插脚是接安全地线的。而其他两根插脚都细些短些。这一设计特点是使电具的处壳只能与安全地线连接。并使其他两根供电的电源线正确连接到电源上。

如果我们打开三线插座的上盖,就可以看到插座内三个弹片接线螺钉旁分别标有接地符号、N及L,见图7(a)。上方的接地符号意思是接大地的接地端,左方的N意思是接中性线,右方的L意思是接相线。插头插座的连接法如图7(b)所示。在联接供电设备时,都应按这一规律接线,这样就不容易发生意外的事故了。如果不按上述规定操作或在插座内把地线与中性线相连,这就有可能造成触电事故。

图7
图7 🔍原图 (772×335)
图8
图8 🔍原图 (616×801)

为了配合使用三线安全插头和插座,电器用具的电源线一般也是使用三股线平行或互相绞合。三根芯线多用三种颜色来区分,通常接金属外壳的安全地线用黑色或深灰色。不一定以颜色作绝对可靠的标准,弄不清楚时,最好用电表测量一下,哪根线和外壳相通,则应接到地线端子。应当注意,如果在三线插座上没有安装地线,那么宁可把这根外壳接地线空着不用。也不要胡乱地接到一根电源线上去。

在一部分新建的楼房中,设计和施工单位考虑了用电器的接地问题,设置了接地线和三芯插座,这样就比较安全。然而在一些旧楼房或平房中,没有很好地解决接地问题,是否可以考虑安装触电保安器,但一定要选用质量好的产品,且应按使用说明接入线路。住平房的同志,也可将一根扁铁条(或较粗的圆铁棒)垂直打入附近比较阴湿的地下,在铁条上端作一个六毫米的螺孔,旋入一只六角螺丝钉,便于用来连接地线。但应说明,接触一定要良好,使接地电阻小到0.2欧姆以下。应当特别注意,煤气管道不能用作地线,这可能会因电线接触点的火花而引起煤气爆炸事故。取暖的暖气管道也不适宜用作地线,否则因接地不可靠容易发生事故。(罗凌霄)