学习情境2：双联开关控制日光灯电路的制作.doc

学习情境2：双联开关控制日光灯电路的制作学习目标1. 学习日光灯电路2. 认识安全用电的知识3. 认识简单的相量表示法4. 认识单一参数的交流电路5. 会计算简单的RLC串联电路看一看认识日光灯日光灯电路由日光灯管、电感镇流器、启辉器和其他部件组成，图2-1所示为日光灯结构分解和主要元件。日光灯接通单相交流电后，启辉器快速闪光，日光灯管就点亮了，发出明亮的白光。日光灯主要部件的作用如下：日光灯管：用于发出可见光。启辉器：控制灯丝加热时间。电感镇流器：产生比电源电压高得多的电动势。1 知识准备1.1 认识正弦交流电路看一看认识正弦交流电我们的生活用电和工业用电都是正弦交流电，正弦交流电是由发电厂提供的，发电厂有火力发电厂、水力发电厂、核电站和风力发电厂等，如图2-2所示。正弦交流电的波形如图2-3所示。正弦交流电用数学式表示为iImsin(ti) 学一学 正弦交流电路1.正弦交流电的概念如图2-4(a)所示，电压和电流的大小、方向不随时间变化，称之为直流电压或电流。电压和电流的大小、方向随着时间呈周期性变化，称之为交流电压或电流，简称交流电。如图2-4(b)所示，随着时间按正弦规律变化的交流电叫做正弦交流电，正弦交流电压和电流常统称为正弦电量，简称正弦量。随着时间不按正弦规律变化的交流电，统称为非正弦交流电，如图2-4(c)所示为方波交流电。由于正弦电压和电流的方向是周期性变化的，在分析交流电路时，首先用箭头标出u、i的参考方向，当正弦量的实际方向与参考方向一致时其值为正，相应的波形画在横轴上方；若实际方向与参考方向相反，其值为负，相应的波形画在横轴下方。2.正弦交流的基本物理量正弦量的特征表现在变化的快慢、大小及初始值三个方面，它们分别用频率（或周期）、幅值（或有效值）和初始相位来确定，故我们把频率、幅值和初始相位称为正弦量的三要素。（1）正弦量的周期、频率和角频率一个正弦量变化的快慢可以用三种方法表示，它们是周期T、频率f和角频率。 周期: 正弦量变化一次所需的时间称为周期T，单位是秒（S）。 频率: 频率是周期的倒数，即,单位是赫兹(Hz)。 我国和大多数国家都采用50 Hz作为电力标准频率，有的国家（如日本、美国等）采用60 Hz。在不同的应用场合也使用着不同的频率，如音频是20 Hz20KHz，航空工业用的交流电是400 Hz，无线电广播的中波段频率是535KHz1650KHz等。 角频率：表示正弦量在1秒内所变化的电角度，单位是弧度/秒（rad/s）。 因为一周期内正弦量经历了2弧度，所以角频率为例题2-1 已知f50 Hz，试求T和。 解：2f23.1450314 rad/s（2）正弦量的瞬时值、最大值和有效值 正弦量的大小可用瞬时值、最大值和有效值来表示。 瞬时值：正弦量在任一瞬间的值称为瞬时值，用小写字母表示，如电流i，电压u和电动势e。 最大值：正弦量在交变过程中的最大瞬时值称为最大值（或幅值），用带下标“m”的大写字母来表示，如电压幅值Um，电流幅值Im等。 有效值：有效值的确定是根据交流电流和直流电流热 效应相等的原则来规定的，假定在同一电阻上，并且用相等的时间分别通以交流电流i和直流电流I，如果它们产生的总热量相等，我们就说这两个电流量是等效的，则称该直流电流是该交流电流的有效值。 根据上述规定，可得 (2.1)设正弦电流iImsint，则有效值I为: (2.2)由上式可知，正弦交流电的有效值等于振幅（最大值）Im的0.707倍。同理可得正弦交流电压的有效值为： (2.3)正弦交流电动势的有效值为： （2.4）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，如交流电压380V，都是指它的有效值。在交流电路中，用交流电压表、电流表测得的数据均为有效值。 例题2-2 已知正弦交流电电动势为，求该电动势e的最大值、有效值、频率、角频率和周期各为多少？ 解：根据公式eEmsint可得Em311VE0.707 Em220V314 rad/s我国工业和民用交流电源电压的有效值为220V，频率为50 Hz，因而通常将这一交流电压简称为工频电压，频率称为工频。（3）正弦量的相位与相位差 正弦量是随着时间而变化的，要确定一个正弦量还需要知道计时起点（）。所取的计时起点不同，正弦量的初始值（时的值）就不同，到达幅值或某一特定值所需的时间也就不同。正弦量的一般表示形式为： iImsin(t) （2.5）在式中，t称为正弦量的相位角或相位，它反映出正弦量变化的过程。当时的相位角称为初相位角或初相位，用表示。两个同频率正弦量的相位角之差，称为相位角差，用表示（与时间t无关）设第一个正弦量e1的初相为1，第二个正弦e2的初相为2，则这两个正弦量的相位差为：12，并规定：当0时，e1超前于e2，或e2滞后于e1，如图2-5（a）所示。当/2时，e1与e2为正交，如图2-5（b）所示。当0时，e1与e2为同相，如图2-5（c）所示。当时，e1与e2为反相，如图2-5（d）所示。4、正弦量的相量表示我们已经知道，一个正弦量可以用三角函数式或波形图来表示。用三角函数来描述正弦量，如iImsin(t)，是正弦量的基本表示方法。 设一正弦量iImsin(t)，波形如图2-6（b）所示，图2-6(a)是以直角坐标系的O为原点，取有向线段OA的长度等于正弦量的最大值Um，它的初始位置与X轴正方向的夹角等于正弦量的初相，并且以角频率作逆时针方向旋转。由于这一旋转的有向线段具有正弦量的三要素，故可用来表示正弦量。可以看出，有向线段OA每一瞬间在纵轴上的投影即表示相应时刻该正弦量的瞬时值。例如：当t0时, u0Umsin；当tt1时，u1Umsin(t1)。 采用波形图来描述比较直观、形象，但是用这两种方法来分析计算交流电路时，不仅繁琐且作图不便，所以正弦量通常用相量来表示。所谓相量表示，就是用复数来表示同频率的正弦量。正弦交流电用相量表示后，正弦交流电路的分析和计算就可以用复数来进行，直流电路中介绍过的分析方法、基本定律就可以全部应用到正弦交流电路中，这种方法就是向量法。（1）复数的表示形式正弦量可用有向线段表示，而有向线段又可以用复数表示，所以正弦量可用复数表示，如图2-7所示，是把图2-6中t=0时的正弦量的有向线段OA移至由实数轴与虚数轴所组成的复平面里。复数的表示形式有以下4种。1）代数式由图可知，复数可以分为两个部分：实部和虚部，其表达式为Aajb （2.6）其中a为实部，b为虚部在直角坐标系中，以横坐标为实数轴，单位用+1表示；纵坐标为虚数轴，用单位用+表示，这样就组成了一个复平面，任何一个复数都可以在复平面上表示出来。例如，复数A3j2，其实部等于，虚部等于，分别在实轴和虚轴上取个单位和两个单位，复平面上两个坐标的交点就是代表该复数。由此可以知道，有向线段的大小即为复数的模，即： （2.7）2）极坐标表示式 代数式复数Aajb还可以用极坐标的方式来表示，其形式为： Ar （2.8）3）指数表示式 （2.9）4）三角表示式 （2.10）用复数来表示的正弦量称为相量，为了和一般的复数相区别，规定正弦量相量用上方加“”的大写字母来表示。如 例题2-3 分别用直角坐标式、极坐标式、指数式来表示正弦交流电i30sin(t30)A。解：极坐标式：直角坐标式：指数式： （2）用相量求正弦量的和、差、积、商 求两个正弦量的和、差、积、商的规则是：1）相量加减采用代数式。相量的加减与复数的加减求解相同，即实部与实部相加减，虚部与虚部相加减，然后变换成极坐标的形式，再写出瞬时值的形式。2）相量乘除采用极坐标式。相量的乘除与复数的乘除求解相同，即两相量相乘时，模与模相乘，幅角相加。两相量相除时，模与模相除，幅角相减。然后写成瞬时值的形式。例题2-4 有两个正弦量分别是 ； 求ii1i2、ii1i2、ii1i2、ii1i2。解：先写出两个正弦量对应的相量，它们分别是 极坐标形式： 代数式形式： 再分别求它们的和、差、积、商 两个正弦量之和 A 两个正弦量之差 A 两个正弦量之积 A两个正弦量之商 A1.2 RLC串联和并联电路看一看看想电阻、电感、电容元件的电路物理特性电阻元件、电感元件及电容元件是交流电路的基本元件，在电路中表现出不同的物理特性。日常生活中的交流电路都是由这三个元件组合起来的，为了分析这种交流电路，我们先来分析单个元件上电压与电流的关系，能量的转换及储存。表2-1 RLC元件的特性表特性名称电阻R电感L电容C交直流 特性直流特性呈现一定得阻碍作用通直流隔直流交流特性呈现一定得阻碍作用通低频，阻高频通高频，阻低频功率情况耗能元件储能元件储能元件看一看看想 电阻、电感、电容元件交流电路特性1.纯电阻负载电路图2-8(a)为纯电阻负载交流电路。设iImsint，根据欧姆定律,电阻R两端的电压为uiRImRsintUmsint （2.11）上式中看出电阻的电压和电流同频率；电压与电流相位相同。电压、电流的幅值或有效值关系为 UmImR 或 UIR （2.12）电压、电流的相量关系为 或 （2.13）电压、电流的波形图和相量图如图2-8（b）和（c）所示。任意时刻的电压、电流瞬时值之乘积称为瞬时功率p。电阻上消耗的瞬时功率为 （2.14）瞬时功率p的波形图如图2-8（d）所示。由于电压u和电流i同相，即同时为正或同时为负，因此瞬时功率p总是正值，说明电阻在每一瞬间都从电源吸收电能，电阻是耗能元件。 瞬时功率在一个周期内的平均值称为平均功率，用P表示。有 (2.15)可见，电阻消耗的平均功率等于电压和电流有效值的乘积。 2.纯电感负载电路图2-9（a）为纯电感负载交流电路，如果电感L流过电流 ，则 （2.16）可见，电感流过正弦电流i时，其两端的电压u是与电流i频率相同的正弦电压，电压超前电流相位。幅值或有效值的关系为 或 (2.17)相量关系为 或 （2.18）XLL2fL,称为感抗，它是电压、电流的有效值之比，其单位为欧姆（）。感抗XL正比于电流的频率f，频率越高，感抗越大，阻碍高频电流的作用越明显。频率越低，感抗越小，感抗对频率为零的直流电流没有阻碍作用，因此纯电感在直流电路中相当于短路。电压、电流的波形图和相量图如图2-9（b）和（c）所示。纯电感的瞬时功率为 （2.19）瞬时功率p的波形图如图2-9（d）所示。由于电压超前电流/2相位，因此电压u与电流i的瞬时值在第一和第三个1/4周期内同时为正或同时为负，瞬时功率p为正值；在第二和第四个1/4周期内不同时为正或不同时为负，瞬时功率p为负值。在一个周期内，瞬时功率p一半为正、一半为负，说明电感从电源吸收电能和向电源回送电能的量相等，电感是储能元件。显然，纯电感的平均功率为零，即 (2.20)纯电感负载在交流电路中不消耗能量，只是与电源进行能量互换，其互换能量的规模称为无功功率。无功功率等于瞬时功率的幅值，用符号Q表示，单位为乏（var）或千乏（kvar），即 (2.21)与之相区别，平均功率称为有功功率。3.纯电容负载电路 图2-10（a）为纯电容负载交流电路，图中标明了电压、电流的正方向。如果在电容C两端加正弦电压，则 （2.22）可见，电容两端加正弦电压u时，电路中流过的电流i是与外加电压频率相同的正弦电流，电流超前电压/2相位。幅值或有效值的关系为 或 (2.23)相量关系为 或 （2.24）,称为容抗，它是电压、电流的有效值之比，其单位为欧姆()。容抗XC与电流的频率f成反比，频率越高，容抗越小，高频电流通过电容越容易。频率越低，容抗越大，容抗对频率为零的直流电流起“隔直”作用，因此纯电容在直流电路中相当于断路。电压、电流的波形图和相量图如图2-10（b）和（c）所示。纯电容的瞬时功率为 （2.25）瞬时功率p的波形图如图2-10（d）所示。由于电流超前电压/2相位，因此电流i与电压u的瞬时值在第一和第三个1/4周期内同时为正或同时为负，瞬时功率p为正值；在第二和第四个1/4周期内不同时为正或不同时为负，瞬时功率p为负值。在一个周期内，瞬时功率p一半为正、一半为负，说明电容从电源吸收电能和向电源回送电能的量相等，电容是储能元件。显然，纯电容的平均功率为零，即 (2.26)纯电容负载在交流电路中不消耗能量，只是与电源进行能量互换，其互换能量的规模用无功功率来反映，即 (2.27)例题2-5 在一个的纯电容元件两端加上伏的电压，求电容的电流及其有效值、无功功率。解： 容抗 电容的电流 A A电流有效值 A无功功率 Var4.RLC串联交流电路(1)电压与电流的关系由电阻、电感、电容相串联构成的电路叫做RLC串联电路，如图2-11(a)所示。设电路中电流为iImsint，根据基尔霍夫定律定律（KVL），在任一时刻总电压的瞬时值为： uuRuLuC，画出相量图，如图2-11(b)所示，得 (2.28)令，Z称为复阻抗，单位为，其中称为电抗，单位也为。阻抗Z的表示法有代数式、指数式和极坐标式三种，为 （2.29）上式中 ； 阻抗与R和三者的关系可用阻抗三角形表示，如图2-11(d)所示。为复阻抗的模，为阻抗角。由电压相量、及组成的三角形称为电压三角形，如图2-11（c）所示。显然，电压三角形是阻抗三角形各边乘以电流所得。复阻抗的阻抗角即为电压与电流的相位差。求出复阻抗的阻抗角，就可求得该电路电压与电流的相位差。 在电流频率一定时，电压与电流的大小关系、相位关系、电路性质完全由负载的电路参数决定。1）当XLXC时，即UL=UC，则0，电压u与电流i同相位，电路呈电阻性；2）当XLXC时，即ULUC，则0，电压u超前于电流i 相位，电路呈感性；3）当XLXC时，即ULUC，则0，电压u滞后于电流i 相位，电路呈容性。（2）RLC串联电路的功率1）有功功率P：瞬时功率在一个周期内的平均值称为平均功率，为了与无功功率相区别，称平均功率为有功功率。有功功率的单位为瓦特W。PUIcosURII2R (2.30)式中称为电路的功率因数2）无功功率Q：电容或电感元件在交流电路中不消耗能量，只是与电源进行能量互换，其互换能量的规模称为无功功率。无功功率的单位为乏var或千乏kvar。QUIsinUXII2X (2.31)3）视在功率S：电压与电流有效值的乘积称为视在功率，用符号S表示，其标准单位为伏安VA。SUII2Z （2.32） 由三种功率的关系式可知，把阻抗三角形三条边同时乘以I2，就可以得到功率三角形，如图2-11(e)所示。阻抗三角形与功率三角形和电压三角形都是相似三角形。比一比看想 电阻、电感、电容元件伏安关系的比较R、L、C元件伏安关系的相量形式如表2-2所示。表2-2 R、L、C元件伏安关系的相量形式相量形式复阻抗相量图电阻元件电感元件电容元件R、L、C串联电路1.3 电感与电容并联电路 看一看看想 认识电感与电容并联电路电网中大部分的负载是感性负载，在配电线路中并联电容器，可以提高功率因数，降低线路损耗，如图2-12（a）所示。图2-12（b）为计算机电源局部结构图，图中的电容器为高压滤波电容器，电感器在此的作用就是提高功率因数。学一学看想认识电感与电容并联电路1.电压与电流关系在图2-13（a）中，电路中R、L串联支路与R、C支路具有相同的电压，选择正弦电压为参考量，设电压为，则电压相量为。然后求线路总电流，最后由得到瞬时总电流。求线路总电流有三种方法：（1）先计算各支路的复阻抗 式中 式中 然后计算各支路电流，即 再根据基尔霍夫电流定律的相量式求总电流，即 （2）先计算并联电路的等效复阻抗Z 再求总电流，即 （3）借助于相量图求解由于并联电路电压相同，以电压为参考相量，画出电压、电流相量图，如图2-13（b）所示。按照相量图上的矢量关系求解线路总电流。 2.功率因数的提高（1）功率因数低对电路的影响交流电路的有功功率，为电路的功率因数，它与电路的参数有关，纯电阻电路，纯电感和纯电容电路。一般电路中，。目前，在各种用电设备中，除白炽灯、电阻炉丝等少数电阻性负载外，大多数属于电感性负载。例如工农业生产中广泛应用的三相异步电机和日常生活中大量使用的日光灯、电风扇等都属于电感性负载。而且它们的功率因数往往比较低。功率因数低，会引起如下两个问题：1）降低了供电设备的利用率供电设备的额定容量是一定的，其输出的有功功率为，当时，供电设备的利用率最高，一般情况下，越低，则输出的有功功率P越小，而无功功率Q越大，电源与负载交换能量的规模越大，供电设备所提供的能量就越不能充分应用。2）增加了供电设备和线路的损耗负载从电源取用的电流为：，在P和U一定的情况下，越低，就越大，供电设备和输出电路的功率损耗就越大。因此，提高电路的功率因数就可以提高供电设备的利用率和减少供电设备和输出线路的功率损耗，具有非常重要的经济意义。（2）提高功率因数的办法图2-13中所示，当不并接电容支路时，电流为，功率因数为；并接电容支路后，总电流为，功率因数为。由于，所以，功率因数得到提高。如图2-14所示电路，是在感性负载两端并联电容来提高功率因数的电路图与相量图，根据相量图，电容器支路电流大小和总电流及线圈支路电流的关系是，而电容器支路的电流又可以写成 将系统的有功功率P的表达式代人上式则得所以需要并联的电容器的容量为 (2.33) 根据我国有关部门规定，电力用户功率因数不得低于0.9，但是当时，电路发生谐振，在电力电路中，这是不允许的，通常单位用户把功率因数提高到略小于1。1.4 认识日光灯电路看一看日光灯电路图日光灯工作电路图如图2-15所示：学一学 日光灯的工作原理 1.日光灯管日光灯管包括灯脚、灯丝、玻璃管、灯夹、荧光粉涂层，结构如图2-16所示。日光灯怎么会发光呢？原来，日光灯管是内壁涂有荧光粉的玻璃管，两端有钨丝，钨丝上涂有易发射电子的氧化物，玻璃管抽成真空后充入一定量的氩气和少量水银，氩气具有使灯管易发光和保护电极延长灯管寿命的作用。当灯丝导电加热，阴极发射出电子，与惰性气体碰撞而电离，汞汽化为汞蒸汽，在电子撞击和两端电场作用下，汞离子大量电离，正负离子运动形成气体放电，产生紫外线，玻璃管内壁上的荧光粉吸收紫外线的能量后，被激发而放出可见光。2.启辉器启辉器是一只由玻璃管制成的辉光放电管与一只小电容器并联而成（没有电容器也能工作）。 玻璃管制成的辉光放电管内有一个U形双金属片，一个静触片，玻璃管内充有氖气，如图2-17所示。当电路接通，启辉器两端极片得电，击穿惰性气体而导电（辉光放电过程），双金属片发热弯曲而与静触板接通形成闭合电路。此时电流直接经过双金属片与静触片流通，惰性气体失去作用而不放电，双金属片开始冷却，经过18秒的时间，双金属片收缩回原来状态，启辉器停止工作。因此，启动时间主要取决与双金属片的弯度和双金属片的膨胀特性。一般情况下，启辉器应使灯管在8秒内启动工作。3日光灯镇流器如图2-18所示，日光灯镇流器是一个具有铁心的线圈，也称为电感镇流器。在日光灯启动时，它和启辉器配合产生瞬间高压促使灯管导通，管壁荧光粉发光。灯管发光后在电路中起限流作用。当电路中电流突然中断时，使电感镇流器两端产生一个比电源电压高得多的感应电动势，同时与电源电压叠加在灯管两端，使灯管两端电极之间形成一个强电场。4.日光灯点亮的工作过程当电路接通时，电源电压（220V）全部加在启辉器静触片和双金属片两极间，高压产生强电场使氖气放电（红色辉光），使其U形双金属片受热而膨胀与静触极接触，使灯丝、启辉器、镇流器与电源构成一个闭合回路，灯丝流过电流被加热（温度可达8001000度）后产生热电子发射，释放大量电子，致使管内氩气电离，水银蒸发为水银蒸汽，为灯管导通创造了条件。由于启辉器玻璃泡内两电极的接触，电场消失，使氖气停止放电。从而玻璃泡内温度下降, 双金属片因冷却而恢复原来状态,致使启辉电路断开。瞬间，电路中电流突然中断，使镇流器两端产生一个比电源电压高得多的感应电动势，同时与电源电压叠加在灯管两端，使灯管两端电极之间形成一个强电场。灯丝阴极发射的电子，在强电场的作用下，引起管内汞蒸汽电离而形成弧光放电，同时产生大量的紫外线激发管壁的荧光粉而发出可见光。此时，灯管电流在不断增长，是靠镇流器的阻抗将灯管电流限制和稳定在正常工作数值上。 灯管启动后，感应电势消失，是靠电源电压与镇流器维持灯管的正常工作。启辉器在电路中只起控制灯管预热电流的时间和断开电路时使镇流器产生感应电动势的作用。在荧光灯正常工作时，启辉器是停止工作的。想一想如何使用万用表检测日光灯？1.5 室内照明电路安装看一看一想 认识室内照明电路一个简单的照明电路包括电度表；开关、保险、电灯、插座等，如图2-19所示。学一学一想 常用的照明灯具1白炽灯灯具白炽灯灯具由灯泡、灯头、灯罩、灯杆和挂线盒等组成。白炽灯是利用电流通过灯丝电阻的热效应将电能转换成光能和热能。白炽灯泡有插口和螺口两种形式，如图2-20所示。灯泡的主要工作部分是灯丝，由电阻率较高的钨丝制成。为了防止断裂，灯丝绕成螺旋圈式。40 W以下的灯泡内部抽成真空；40 W以上的灯泡在内部抽成真空后充有少量氩气或氮气等气体，以减少钨丝挥发，延长寿命。灯泡通电后，灯丝在高电阻作用下迅速发热发红，直到白炽程度而发光，白炽灯由此得名。2日光灯具日光灯又叫荧光灯，是应用较普通的一种照明工具。日光灯灯具由日光灯管、镇流器和启辉器组成，还包括灯座、灯架等附件。3.灯具附件灯具附件主要有开关、插座、挂线盒等，如图2-21所示。（1）开关：开关是接通或断开照明灯具的器件，按安装形式划分，开关可分为明装式和暗装式两类：明装式有拉线开关和扳把开关（又称平头开关）；暗装式有跷板式和触碰式开关。按结构划分，开关可分为单极开关、三极开关、单控开关、双控开关以及旋转开关等。（2）插座：插座是为移动照明电器、家用电器和其他用电设备提供电源的元件，有明装和暗装之分，按基本结构分为单相双极双孔、单相三极三孔（有一极为保护接零）和三相四极四孔（有一极为保护接零或保护接地）插座等。（3）挂线盒：挂线盒是悬挂吊灯或连接线路的元件，一般有塑料和瓷质两种。4.灯具、开关和插座的安装及维修（1）灯具的安装高度，室外一般不低于3 m，室内一般不低于2.4 m。如遇特殊情况难以达到上述要求时，可采取相应的保护措施或改用36 V安全电压供电。（2）根据不同的安装场所和用途，照明灯具使用的导线最小芯线截面积应符合相关规定。（3）室内照明开关一般安装在门边便于操作的位置上，拉线开关一般离地23 m，跷板暗装开关一般离地1.3 m,，与门框距离一般为150200 mm。（4）明插座的安装高度一般应离地1.4 m，在托儿所、幼儿园、小学校插座一般不低于1.8 m；暗装插座一般应离地300 mm。同一场所安装插座的高度应一致，其高度相差一般应不大于5 mm，几个插座成排安装高度差应不大于2 mm。（5）吊灯灯具质量超过3 Kg时，应预埋吊钩或螺栓；软线吊灯的质量不超过1 Kg，超过1 Kg应加装吊链。5.单联开关与双联开关（1）单联开关：用一只单联开关控制一盏白炽灯的接线电路图如图2-22所示。（2）双联开关：我们用一只单联开关来控制一盏灯，在某些时候会感到不方便，例如在一楼和二楼，无论是装在楼上还是楼下，开灯和关灯都不方便，装在楼下，上楼时开灯方便，到楼上就无法关灯；反之，装在楼上同样不方便。因此，为了方便起见，就在楼上、楼下各装一只双联开关来同时控制楼道口的这盏灯，双联开关有三个接线桩头，其中桩头1为连铜片（简称连片），它就像一个活动的桥梁一样，无论怎样按动开关，连片1总要跟桩头2、3中的一个保持接触，从而达到控制电路通或断的目的。使用双联开关控制一盏白炽灯电路图如2-23所示。1.6 安全用电看一看触电事故是怎样发生的呢？1触电的方式按人体触及带电体的方式和电流流过人体的路径，触电方式分为单相触电、两相触电、跨步电压触电等。 （1）单相触电1）中性点接地电网的单相触电。当人体接触到某一相线路时，人体承受相电压，电流通过人体、大地和中性点所连接的接地装置（或接地体），形成闭合电气回路，触电后果很严重，如图2-24（a）所示。2）中性点不接地电网的单相触电。由于中性点不接地，人体接触到某一相线路时会有两个电气回路的电流流过人体。若线路的绝缘水平比较高，绝缘电阻很大，则流经触电人体的电流就小，从而降低对人的危险性。若线路的绝缘不良，这种触电事故对人的危险仍然很大，如图2-24（b）所示。（2）两相触电人体的不同部位同时到接触两相电源时造成的触电，即为两相触电。如图2-25所示。对于这种情况，无论电网中性点是否接地，人体所承受的电压将是线电压，比单相触电时危险性更大。（3）跨步电压触雷电流入大地或电力线路（特别是高压线）或电气设备发生接地故障时，会以接地点为中心以半球状向大地流散，在地面上形成电位分布，越近接地点电压越高。当人畜跨进这个区域，两脚之间出现的电位差称为跨步电压。在这种电压作用下，电流从接触高电位的脚流进，从接触低电位的脚流出（如图2-23所示），从而形成触电，此类触电为跨步电压触电。学一学一想安全用电知识1触电的种类根据人体触电后电流对人体的伤害程度将触电分为电击和电伤两类。（1）电击：是指电流通过人体时，破坏人的心脏、神经系统、肺部等的正常工作而造成的伤害。它可以使肌肉抽搐，内部组织损伤，造成发热发麻，神经麻痹等，甚至引起昏迷、窒息、心脏停止跳动而死亡。触电死亡大部分事例是由电击造成的。人体触及带电的导线、漏电设备的外壳或其他带电体，以及由于雷击或电容放电，都可能导致电击。（2）电伤：是指电流的热效应、化学效应、机械效应作用对人体造成的局部伤害，它可以是电流通过人体直接引起、也可以是电弧或电火花引起，包括电弧烧伤、烫伤、电烙印、皮肤金属化、电气机械性伤害、电光眼等不同形式的伤害（电工高空作业不小心跌下造成的骨折或跌伤也算作电伤）。其临床表现为头晕、心跳加剧、出冷汗或恶心、呕吐另外在皮肤烧伤处疼痛。2触电的原因（1）缺乏电气基本常识。（2）不了解和不遵守安全规程或操作规定，直接触及或过分靠近电气设备的带电部分。（3）接触到电气设备中因绝缘损坏而带电的金属外壳或与外壳相连接的金属构架等。（4）靠近电气设备的带电部分、绝缘损坏处或带电部分的接地短路处。3.保护接地与保护接零电气设备的金属外壳与大地之间在电气上的可靠连接称为接地。保护接地与保护接零是保障人身安全、防止间接触电的有效措施。如果不采用任何保护措施，当电气设备的绝缘损坏使其金属外壳或金属框架带电、且被人接触到时，电流将在火线、人体、大地、分布电容、零线（或另一火线）、电源的回路中通过，危及人身安全。将电气设备的金属外壳或金属框架接地的措施称为保护接地，如图2-26所示。当电动机的A相绝缘损坏使其金属外壳带电且被人接触到时，则电流将在A相火线、人体与接地体并联电路、大地、B相（或C相）对地之间的分布电容、B相（或C相）火线、电源的回路中通过。由于人体电阻（约1700）远大于接地电阻（小于4），电流主要通过接地体而几乎不通过人体，起到了保障人身安全的作用。保护接地适用于电源中性点不接地的低压供电系统。将电气设备的金属外壳或金属框架接中性线的措施称为保护接零，如图2-27所示。当电动机的A相绕组绝缘损坏而使其金属外壳带电时，电流将在A相电源线、接零保护线、零线、电源的回路中通过而形成A相短路，很大的短路电流使熔断器的熔体熔断、切断电源。保护接零从根本上避免了间接触电事故的发生。4电气安全知识电气安全是指电气产品本身的质量，以及它在安装、使用、维修过程中不发生任何电气事故。电气事故若按发生灾害的形式可以分为人身事故、设备事故、电气火灾和爆炸事故等；如果按发生事故的基本原因又可分为触电事故、雷电和静电事故、射频伤害事故、电路故障。其中以触电事故最为常见。作为电气工作人员应积极宣传安全用电知识，有权制止违章用电。1）严禁采用一线一地、两线一地、三线一地（指大地）安装用电设备和器具。2）严禁在一个插座或灯座上引接功率过大的用电器具或过多的用电器具。3）严禁用金属丝（如铅丝）绑扎电源线。4）不能用潮湿的手去触及开关、插座和灯座等用电装置，更不能用湿抹布去揩抹电气装置和用电器具。5）在搬移可移动电器如电风扇、电视机等时，要先切断电源。6）在潮湿环境中使用移动电器时，一定要采用36V以下的安全低压电源。在金属容器内（如锅炉、蒸发器或管道等）使用移动电器时，必须采用12V安全电源，并应有人在容器外进行监护。7）雷雨天气在室外活动要防止跨步电压触电。5. 电气火灾导致电气火灾的原因复杂所以不可能绝对杜绝电气火灾发生，所以了解一定的消防知识非常重要。电气火灾的特点是着火后电气设备可能是带电的，有些电气设备本身还充满大量的油可能发生喷油甚至爆炸事故。如果发生了火灾，应立即拨打119火警电话报警，同时立刻进行扑救。2 任务实施双联开关控制日光灯电路制作测一测 检测日光灯各元件使用万用表检测日光灯灯管、电感镇流器。1.日光灯灯管检测用万用表电阻挡测量灯管每头的两级，两级导通说明灯丝没有烧坏，是好的。其中有一头或两头都不通则说明灯丝断了，烧坏了。2.电感镇流器检测：用万用表电阻挡测量，如果不通，则说明电感镇流器烧坏了。3.开关检测分别把开关置于通和断的状态，用万用表电阻挡检测开关的通断情况。做一做 双联开关控制日光灯电路制作1.日光灯电路安装（1）根据电路图接线根据电路图核对并理解接线的实际走向，由于日光灯灯管两端各有一段灯丝，电路较复杂。为降低难度，避免出错，在核对接线走向时，建议从相线端进线开始，经镇流器，灯管一端，再经灯管另一端回到电源零线，最后补上启辉器。按此程序核对接线走向，可能不是最佳思维方法，但最易掌握，最不易出错。（2）操作工艺要求1）软导线的剥制和连接灯架内导线留有20cm左右余量；软导线与镇流器引出线的连接接触良好，轻易拉不开，绝缘胶布包缠规范。灯具引出线长度足够（参考值1.5m左右），绞合引出，“相线”端作记号。2）固定灯座支架灯座支架面面相对，垂直安装；用木螺丝紧固后,钻出穿线孔；支架间距适中，与灯管长度配套，余量约35mm。3）固定镇流器镇流器居中安置在灯架内；紧贴木板，用木螺丝紧固。4）固定启辉器座启辉器座可以固定在灯架内或灯架外两侧，便于维修和安装启辉器。（3）使用万用表检测接线（4）通电测试，注意安全用电2.日光灯典型故障的分析与检修在接线基本正确的情况下，按“典型故障”分析的方法来检修，速度快，效率高。日光灯电路不能正常工作的“典型故障”常见有三种。（1）电源“无电”判断电源是否有电，最简便的方法是用测电笔判断相线和零线。但当交流电压低于180伏特时，日光灯较难启动。判断电源是否有电，首先用测电笔判断相线和零线。（2）导体接触不良导体与导体的连接有“点”接触、“线”接触和“面”接触等三种方式，点接触是最不可靠的一种方式。由于灯脚与灯座之间多为“点”接触，是造成接触不良的最主要的原因之一。其次，灯座接线柱处的导线连接质量如果不佳，轻者日久松动，似通非通，将大大缩短灯管的使用寿命，重者灯管不亮。这种原因引起的故障现象一般在短时间内不易发现。再次，启辉器座内铜脚失去弹性，也是引起接触不良的重要原因之一，其直接后果是使启辉器丧失功能。判断接触是否良好，首先用肉眼观察，再次用手试拉导线连接处，不提倡首先使用万用表。（3）零部件质量问题镇流器镇流器内电感线圈若有局部短路，电感量将大为减少，如此时强行启动灯管，由于电流过大而将灯丝烧断，应立即将此镇流器清除。建议在检出同时，把镇流器的引出线齐根剪断，以免别人再次上当使用。灯管 灯管灯丝通断的判断，用万用表直接检测。有经验的电工判断灯丝通断的方法是用手直接摇晃灯管，灯丝断单边时，单边灯丝有时会碰击管壁发出声音来，摇晃灯管的断丝端，仿佛有“弹簧”的感觉；若灯丝齐根断裂，颠倒灯管，能感觉出灯管内有异物。3评分标准及验收检查将安装好的装置接上电源进行通电试验，并按工艺要求和标分标准记录入下表中。表2-3 日光灯安装接线评分标准序号顶目配分评分标准扣分得分1作图10电路画错扣10分符号画错，每处扣5分2元件安装10元件安装布置不合理，每个扣5分元件安装不牢固，每个扣5分3配线工艺30不按电路图接线扣10分布线不符合要求，每根扣5分接头不符合要求,每个扣5分露芯过长或过短，每处扣5分4通电试验40第一次通电不成功扣20分第二次通电不成功扣20分灯具接触不良，每处扣5分5安全文明生产10发生安全事故扣10分工具，材料摆放零乱扣5分浪费材料，工位不清洁扣5分6时间：50min每超过5分钟扣5分7用时8合计想一想1日光灯点亮后，启辉器还会有作用吗？为什么？如果在日光灯点亮前启辉器损坏，此时有何应急措施可以点亮日光灯？2为什么用并联电容的方法提高感性负载的功率因数？串联电容行不行？为什么？请画出电路图。3 能力与知识拓展节能灯的介绍1996年10月我们国家启动了“中国绿色照明工程” ，“中国绿色照明工程”旨在发展和推广高效照明电器产品，节约照明用电，减少环境污染，满足人民群众日益增长的对照明质量、照明环境和减少环境污染的需要，建立一个优质高效、经济舒适、安全可靠、有益环境的照明系统。节能灯就是主要推广项目。看一看 认识节能灯节能灯又称稀土三基色荧光灯，节能灯比白炽灯和普通日光灯的发光效率高得多。如图2-29所示为几种型号的节能灯。节能灯有一体节能灯，就是灯管和电子镇流器做成一体，如图中粗短的节能灯；节能灯也有分体的节能灯，就是灯管和电子镇流器分开，如图中细长的只是灯管，还另外有电子镇流器。学一学 节能灯的介绍1.节能灯的工作原理节能灯的接线图如图2-30所示，图中的电子镇流器也称高频电子镇流器。高频电子镇流器把工频交流电变为高频交流电，对荧光灯实施高频电流预热灯丝，再施以高频高压脉冲起辉灯管，随后以高频常压来保持灯管的正常工作。荧光灯的效率随着频率的升高而呈波浪状曲线提高。由于荧光灯的使用寿命与预热时间、起动次数、灯丝温度等因素密切相关，高频起动时间可控，而且一次性起辉，高频运行时阴极温度较低，这些都可以延长灯管的使用寿命。图2-31所示为高频电子镇流