项目三、家庭用电线路的设计与安装

实用电工知识江西工业工程职业技术学院应用电子系林梅实用电工知识项目三：家庭用电线路的设计与安装一任务1:家庭用电线路的认识一一任务2:家庭用电线路的设计任务3:家庭用电线路的安装实用电工知识实用电工知识任务一：认识家用电路一子任务1:两个开关控制一盏灯一一一子任务2:电度表的安装及使用任务3:功率的使用任务4:日光灯的安装及维修实用电工知识实用电工知识实用电工知识一、基本结构功率表大多采用电动式仪表的测量机构。它与电动式电压表和电流表在结构上的区别是：其固定线圈和可动线圈不是串联成一条支路，而是将固定线圈与负载串联，称为电流线圈，可动线圈串联后与负载并联，称为电压线圈。功率表用于测量直流电路和交流电路的功率，又称电力表或瓦特表。在交流电路中，由于测量电流的相数不同又分为单相功率表和三相功率表。功率表实用电工知识功率的测量单相交流和直流功率的测量通常用电动式仪表来测量功率功率表的接线图电压线圈电流线圈ui2i1=i+–**负载固定线圈：匝数少，导线粗，与负载串联，作为电流线圈。可动线圈：匝数多，导线细，与负载并联，作为电压线圈。实用电工知识电压线圈后接。功率表实用电工知识（一）功率表的接线原则（1）电流线圈标有“*”号的端应接电源，另一端接负载。功率表（2）电压线圈上标有“*”号的电压端钮可以接至电流线圈的任一端，电压线圈的另一端则跨接至负载另一端，即电压线圈“*”端有前接和后接之分，如图所示，电压线圈前接。实用电工知识（二）测单相电路功率时的接法被测电路功率小于功率表量程时，功率表可直接按上图接入电路。若被测电路功率大于功率表量程，必须加接电流互感器与电压互感器扩大其量程，其电路如下图所示。这时电路的功率为式中，P——被测功率。121PkkPP1——功率表读数。k1——电流互感器比率。k2——电压互感器比率。实用电工知识（三）测三相电路功率时的接法功率表1．用三个单相功率表测三相四线制电路的功率用三个单相功率表测三相四线制电路功率的接线图如图所示。这时电路的总功率为三只功率表读数之和。实用电工知识功率表2．用两只单相功率表测三相三线制电路的功率用两只单相功率表测三相三线制电路功率的接线图如图所示。电路总功率为两只单相功率表读数之和，即21PPP此电路也可用于测量完全对称的三相四线制电路的功率。如果被测电路的功率因数低于0.5，就会有一只功率表的读数为负值（指针反偏），这时可将显示负数功率表的电流线圈接头反接即可。实用电工知识（1）选用功率表时应注意功率表的电流量程应大于被测电路的最大工作电流，电压量程也应大于被测电路的最高工作电压。三、功率表使用注意事项（2）功率表的表盘刻度只标明分格数，往往不标明瓦特数。不同电流量程和电压量程的功率表，每个分所代表瓦数不一样，在测量时，应将指针所示分格数乘上分格常数，才能得到被测电路的实际功率。实用电工知识功率的测量在三相三线制中，广泛采用两功率表来测量三相功率。AZiAW1W2****BZCZiBiCABC两功率表测量三相功率可见，三相功率可用两个功率表来测量。实用电工知识ZUUZVZWVWN*W1**W2**W3*3.三表法321PPPP4.三相功率表法*三相功率表*VWUIUIWUVW读数为三相总功率三相功率的测量实用电工知识三相功率的测量13PP（三相对称负载）两表法测三相功率**UW1VWY接或Δ接**W221PPPZUZZVWN一表法测三相功率*W1*实用电工知识•子项目三电度表的使用实用电工知识实用电工知识电度表：用于测量负载在一定时间内所耗电能的仪表。电度表及电能的测量分类：单相电度表、三相电度表。规格：2A、4A、5A、10A、20A。本节只介绍单相电度表，单相电度表外形如图所示。实用电工知识一、结构及原理两个电磁铁：一个线圈匝数多、线径小，与被测电路并联称为电压线圈；另一个线圈匝数少、线径大，与被测电路串联称为电流线圈。电度表及电能的测量一个铝盘：在电磁铁中因电磁感应产生感应电流，因而在磁场力作用下旋转。一套计数机构：可在铝盘的带动下转动，改变电度表面板上的读数。电路中负载越大，电流越大，铝盘旋转越快，单位时间内读数越大。实用电工知识在电度表面板上方有一个长方形的窗口，窗口内装有机械式计数器，从左到右依次为千、百、十、个和十分位，如下图所示。两次读数之差即为所用电的度数。二、电度表读数电度表及电能的测量实用电工知识实用电工知识电度表有四个接线桩，从左到右按1、2、3、4编号。直接接线方法一般有两种：三、电度表的接线四、电度表的选用选用时应注意与电器的总电流相适应。（1）按编号1、3接进线（1接相线，3接零线），2、4接出线（2接相线，4接零线）。（2）按编号1、2接进线（1接相线，2接零线），3、4接出线（3接相线，4接零线）。实用电工知识**相线中性线入入出出单相电度表接线时，电流线圈与负载串联，电压线圈与负载并联。单相电度表共有四根连接导线，两根输入，两根输出。电流线圈及电压线圈的电源端应接在相（火）线上，并靠电源侧。实用电工知识实用电工知识三.相关实践知识实用电工知识图2.1两室一厅配电接线图说明：按一定比例制作模型，元器件按实际规格选用：合计五间小屋，分别为客厅、卧室1和2、卫生间、厨房。六路配线为：照明及吊扇、插座、客厅空调、卧室空调、热水器和备用。初步建立感性认识。实用电工知识表２.１元器件名细表序号名称规格要求1电度表单相电子式电度表DDS106型（长寿命型）或DDSY106型（预付费型）设计使用功率11.5kw2漏电断路器或断路器DZ47LEC45N/1P16A除两路空调外，其余均须有漏电保护3灯开关按钮式4插座空调插座15A-20厨房插座20A热水器插10A-15A其余插座10A空调插座距地面1.8m厨房插座距地面1.3m热水器插座距地面2.2m其余插座距地面0.3m实用电工知识相关理论知识链接：1．家庭用电的电源问题:模块一中的交流电,也就是我们生活中的交流电，是怎样的电源?它的大小、方向又是如何变化的？1.1正弦交流电1.1.1正弦电压与电流的参考方向:交流电压的极性和电流的方向本是随时间而交变的，而在电路图上只能标出一个方向，这就是参考方向。电压和电流的参考方向是代表它们在正半周时的方向。在图2.2中，在电压u的正半周时，上端为正，电位高；下端为负，电位低。这时电压的参考方向与其实际方向—致，故电压为正值。在电压的负半周时，变为上负下正，这时它的参考方向与其实际方向相反，故为负值。图2.2正弦交流电的方向电网电压和正弦信号发生器输出电压的正弦波形可用示波器观察。实用电工知识1.1.2正弦量的三要素1)正弦量快慢的要素：频率f、周期T和角频率ω表示正弦量变化的快慢。例如，已知f=1000Hz，则周期T—正弦量变化一次所需的时间（单位：秒）频率f—每秒正弦量变化的次数（单位：Hz）角频率：每秒正弦量转过的弧度（一个周期的弧度为2∏）关系：f=1/T中国电力标准频率：50Hz、美国：60Hz实用电工知识由于正弦量的平均值为零，需引入衡量其大小的物理量。有效值、幅值和瞬时值是表示正弦量的大小量。瞬时值—正弦量任意瞬间的值（用i、u、e表示）幅值—瞬时值之中的最大值（用Im、Um、Em表示）有效值—交流电流的有效值是从交流电流与直流电流具有相等的热效应观点引出的。有效值为：（这个式子适用于任何周期性变化量，但不能用于非周期量）。对正弦量来讲：I(有效值)=Im(幅值)/1.4142)正弦量大小的要素实用电工知识ωt+Φ：正弦波的相位角或相位；Φ：t=0时的相位，称为初相位或初相角。初相位是指计时起点O与周波起点A（或B）的关系。计时起点（t=0）取得不同，初相位也就不同。例如在图2.3中给出了初相位为（-120°）和（+120°）两个例子。图2.3正弦量的初相位两个同频率正弦量的初相位之差，称为相位差。它是不随计时起点而变的。比较两个正弦量的相位，有超前和滞后等。3)正弦量位置的要素：相位、初相位实用电工知识两种正弦信号的相位关系同相位212i1i12t021落后于2i1i相位落后22it11i2i相位领先1i021领先于1i2it12021与1i2i同相位实用电工知识三相交流电路：三种电压初相位各差120°。BuCuAut实用电工知识例２．１已知正弦量的波形图如图2.3所示，试写出正弦量的解析式。VtuVtu)6sin(250)3sin(20021实用电工知识1.2正弦交流电的相量表示法1.2.1正弦波的表示方法：波形图it瞬时值表达式301000sinti相量前两种不便于运算，重点介绍相量表示法。实用电工知识概念：一个正弦量的瞬时值可以用一个旋转的有向线段在纵轴上的投影值来表示。矢量长度=mU矢量与横轴夹角=初相位ω矢量以角速度按逆时针方向旋转tUumsinmUtω1.2.2相量表示法实用电工知识一个正弦量由幅值、初相位和频率三个要素来确定。但在家庭用电中，我们总是用的同一频率的交流电源，且频率是已知的工频50HZ，可不必考虑。因此，一个正弦量由幅值（或有效值）和初相位就可确定。从而引出向量的概念。实用电工知识IU、3）相量符号包含幅度与相位的信息。1）描述正弦量的有向线段称为相量。若其幅度用最大值表示，则用符号：mmIU、相量的书写方式2）在实际应用中，幅度更多采用有效值，则用符号：IU、实用电工知识222111sin2sin2tUutUu1U12U22U落后于1U1U2U领先落后？例1：将u1、u2用相量表示相位：幅度：相量大小12UU12设：实用电工知识21UUU222111sin2sin2tUutUu同频率正弦波的相量画在一起，构成相量图。例2：同频率正弦波相加--平行四边形法则U22U1U1实用电工知识注意：1.只有正弦量才能用相量表示，非正弦量不可以。2.只有同频率的正弦量才能画在一张相量图上，不同频率不行。新问题提出：平行四边形法则可以用于相量运算，但不方便。故引入相量的复数运算法。相量复数表示法复数运算实用电工知识sincosjUUjbaU相量的复数表示abUUj+1将复数U放到复平面上，可如下表示：abtgbaU122实用电工知识UeUjUjbaUj)sin(cos代数式指数式极坐标形式abUU实用电工知识jeUjbaU在第一象限设a、b为正实数jeUjbaU在第二象限jeUjbaU在第三象限在第四象限jeUjbaU实用电工知识解：A506.86301003024.141jIV5.190110602206021.311jU例1:已知:V3314sin1.311A6314sin4.141tuti求：i、u的相量实用电工知识506.86301003024.141jI5.190110602206021.311jU2203/UI1006/AV相量图实用电工知识求：21ii、例2：两个频率都为1000Hz的正弦电流其相量形式为：A10A601003021jeIIA)306280sin(210A)606280sin(210021titi解：6280100022fsrad实用电工知识正弦波的四种表示法波形图瞬时值相量图复数符号法UeUjbaUjtUumsinTmUtuUu实用电工知识正弦量的文字符号瞬时值有效值幅值有效值相量幅值相量电压uU电流iI实用电工知识2.家庭用电的负载问题:我们生活中的用电器就是电源的负载，负载有哪些种类，各种间有什么区别？2.1电阻性负载:图2.6白炽灯电路照明用的