家庭用电线路教学目标

1、家庭用电线路教学目标模块模块1家庭用电线路家庭用电线路 一、教学目标一、教学目标终极教学目标：能对家庭用电电路进行设计、终极教学目标：能对家庭用电电路进行设计、安装。安装。促成教学目标：促成教学目标：1.能根据实际要求设计出电路图能根据实际要求设计出电路图2.能根据电路图正确地选择测试仪器、元器能根据电路图正确地选择测试仪器、元器件及线材件及线材3.能正确进行装接能正确进行装接家庭用电线路教学目标二.工作任务设计、安装家庭用电电路设计、安装家庭用电电路家庭用电线路教学目标三三.相关实践知识相关实践知识家庭用电线路教学目标图图2.1 两室一厅配电接线图两室一厅配电接线图说明：按一定比例制作模型，

2、元器件按实际规格选用：合计说明：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、卧室五间小屋，分别为客厅、卧室1和和2、卫生间、厨房。六路配、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。备用。初步建立感性认识。家庭用电线路教学目标表.元器件名细表 序序号号名称名称规格规格要求要求1电度表电度表单相电子式电度表单相电子式电度表DDS106 型（长寿命型）型（长寿命型）或或DDSY106型（预付费型（预付费型）型）设计使用功率设计使用功率11.5kw2漏电断路器漏电断路器或断

3、路器或断路器DZ47LEDZ47LEC45N/1P16A除两路空调外，其余均须除两路空调外，其余均须有漏电保护有漏电保护3灯开关灯开关按钮式按钮式4插座插座空调插座空调插座15A-20厨房插座厨房插座20A热水器插热水器插10A-15A其余插座其余插座10A空调插座距地面空调插座距地面1.8m厨房插座距地面厨房插座距地面1.3m热水器插座距地面热水器插座距地面2.2m其余插座距地面其余插座距地面0.3m家庭用电线路教学目标5照明灯照明灯客厅客厅 有有LED变色的吊变色的吊灯灯卧室卧室 荧光吸顶灯荧光吸顶灯厨房和卫生间厨房和卫生间 防水灯防水灯照明灯功率照明灯功率20-40w6吊扇吊扇悬挂式吊扇

4、悬挂式吊扇功率功率20 w7调速器调速器简易调速器简易调速器8导线导线进线进线BV-2 216+116+16DG326DG32支线支线BV-3 32.5DG202.5DG20家庭用电线路教学目标1.元器件知识 问题:家用电路是由开关、断路器、灯具等元器件组成，这些元器件的结构和基本原理是怎样的？1.1漏电断路器近年来，大量的家用电器进入家庭，人们与电接触的机会越来越多，为了人身与设备安全，漏电断路器作为一项有效的电气安全技术装置已经被广泛使用。根据医学研究，当人体接触50Hz的交流电、触电电流在30mA及以下时，可以承受几分钟的时间。这就界定了人体触电安全电流，为设计和选用漏电保护装置提供了科

5、学依据。因此，在移动电器、潮湿场所的电器所在的电源支路设置漏电断路器，是防止间接接触触电的有效措施。在国家标准 中明确除空调电源插座外，其他电源插座回路应设置漏电保护装置。其漏电动作电流为30mA，动作时间为0.1s。家庭用电线路教学目标图2.24 DZ47LE漏电断路器原理图 目前，在住宅电气线路中漏电保护开关的型号众多，但基本原理大致相同。现以德力西生产的DZ47LE的漏电断路器为例，分析其工作原理。从图2.24中可知，此漏电断路器由小型断路器和漏电控制器(电子线路部分)组合而成。电流互感器TA其环状铁心上绕有二次线圈。电源相线经开关QF后与零线从TA中穿过，构成一次线圈。TA的作用是反映

6、漏电电流信号的，构成漏电控制器的检测部分；VT为单向晶闸管，与整流桥构成漏电控制器的比较部分；L为电感线圈，是漏电控制器的执行元件。按钮SB与电阻R1为漏电断路器的试验装置。RV为压敏电阻。 家庭用电线路教学目标工作过程工作过程在正常情况下，漏电断路器所控制的电路没有人身触电及漏电接地等故障时，TA中相线和零线中电流相量为零，TA的二次线圈没有感应电势输出，漏电断路器的比较控制部分及执行元件不工作。当电路中发生触电和漏电故障，相线对地产生漏电电流，导致TA中相线和零线中电流大小不同，因而TA中存在一定大小的磁通，其二次线圈输出一感应电势，加在VT的控制极上，当其值大于VT控制极触发电压时，VT

7、导通，电感线圈L中有直流电流流过，产生磁通吸引衔铁，带动脱口装置使QF跳闸，负载侧线路断电，达到安全保护的目的。当按下SB使，TA中仅相线有电流流过而零线没有，同样使TA二次线圈输出感应电势，QF跳闸。RV的作用是当回路中发生过压故障时，对后续线路及设备进行保护。同时，漏电断路器对线路中的过载和短路也能起保护作用。家庭用电线路教学目标1.2开关与插座开关与插座灯开关的分类，按装置方式分为：明装式开关、暗转式开关、悬灯开关的分类，按装置方式分为：明装式开关、暗转式开关、悬挂式开关、附装式开关；按操作方法分为：翘板式开关、倒板式挂式开关、附装式开关；按操作方法分为：翘板式开关、倒板式开关、拉线式开

8、关、按钮式开关、推移式开关、旋转式开关、触开关、拉线式开关、按钮式开关、推移式开关、旋转式开关、触摸式开关等；按接通方法分为：单联、双联、双控、双路等。部摸式开关等；按接通方法分为：单联、双联、双控、双路等。部分样图如下。分样图如下。 多功能三极插座多功能三极插座 二位二极扁圆插座二位二极扁圆插座 二极带多功能插座二极带多功能插座双联电视插座双联电视插座 触摸延时开关触摸延时开关 声光控延时开关声光控延时开关 调光开关调光开关 插卡取电节能开关插卡取电节能开关 门铃开关门铃开关家庭用电线路教学目标1.3照明灯具照明灯具照明灯具有白炽灯、荧光灯、高压汞灯、高压钠灯和金照明灯具有白炽灯、荧光灯、高

9、压汞灯、高压钠灯和金属卤化物灯等，按其发光原理又分为热辐射光源和气体属卤化物灯等，按其发光原理又分为热辐射光源和气体放电光源两大类，如图放电光源两大类，如图2.25所示。部分样图见课本。所示。部分样图见课本。 家庭用电线路教学目标LED在照明工程中的应用在照明工程中的应用 过去过去10年来，年来，LED在颜色种类、亮度和功率都发生了极大的变化。在颜色种类、亮度和功率都发生了极大的变化。LED以其令人惊叹而欣喜的应用在城市室内外照明中发挥着传统以其令人惊叹而欣喜的应用在城市室内外照明中发挥着传统光源无可比拟的作用。光源无可比拟的作用。LED寿命长达寿命长达10万小时，意味着每天工作万小时，意味着

10、每天工作8小时，可以有小时，可以有35年免维护的理论保障。低压运行，几乎可达到年免维护的理论保障。低压运行，几乎可达到100%的光输出，调光时低到零输出，可以组合出成千上万种光的光输出，调光时低到零输出，可以组合出成千上万种光色，而发光面积可以很小，能制作成色，而发光面积可以很小，能制作成1平方毫米。经过二次光学平方毫米。经过二次光学设计，照明灯具达到理想的光强分布。快速发展的设计，照明灯具达到理想的光强分布。快速发展的LED技术将为技术将为照明设计与应用带来崭新的可能性，这是许多传统光源所不可能照明设计与应用带来崭新的可能性，这是许多传统光源所不可能实现的。实现的。LED灯家庭用电线路教学目

11、标 今天似乎全世界的目光都聚焦在今天似乎全世界的目光都聚焦在LED这个新型的这个新型的光源上，被誉为光源上，被誉为21世纪的绿色照明产品，甚至人们世纪的绿色照明产品，甚至人们预言未来会大部分取代传统的光源。因为它具有寿预言未来会大部分取代传统的光源。因为它具有寿命长、启动时间短、结构牢固、节能、薄型灯具、命长、启动时间短、结构牢固、节能、薄型灯具、灯具材料选择范围大、不需要加发射器、低压、没灯具材料选择范围大、不需要加发射器、低压、没有紫外辐射、尤其在公共环境中使用更加安全等特有紫外辐射、尤其在公共环境中使用更加安全等特点。再加上点。再加上LED光源的生产可实现无汞化，对环境保光源的生产可实现

12、无汞化，对环境保护和节约能源更具有重要意义。传统的护和节约能源更具有重要意义。传统的LED主要用于主要用于信号显示领域、建筑物航空障碍灯、航标灯、汽车信号显示领域、建筑物航空障碍灯、航标灯、汽车信号灯、仪表背光照明，如今娱乐、建筑物室内外、信号灯、仪表背光照明，如今娱乐、建筑物室内外、城市美化、景观照明中应用也越来越广泛。城市美化、景观照明中应用也越来越广泛。 （1）LED的特点的特点家庭用电线路教学目标（2）LED在照明工程中的应用方向在照明工程中的应用方向 建筑物外观照明建筑物外观照明 ；景观照明；景观照明 ；标识与指；标识与指示性照明示性照明 ；室内空间展示照明；室内空间展示照明 ；娱乐

13、场所及；娱乐场所及舞台照明等。世界上目前最有影响的舞台照明等。世界上目前最有影响的LED显示显示屏，当属美国曼哈顿时代广场纽约证券交易所，屏，当属美国曼哈顿时代广场纽约证券交易所，总计使用了只总计使用了只LED，面积为，面积为10736平方英尺。平方英尺。屏幕可以划分成多个画面，而同时显示，将华屏幕可以划分成多个画面，而同时显示，将华尔街股市的行情一目了然呈现在公众面前。尔街股市的行情一目了然呈现在公众面前。家庭用电线路教学目标（3）LED产品研发亟待解决的问题产品研发亟待解决的问题 LED是是21世纪最具发展前景的高技术照明领域。作为世纪最具发展前景的高技术照明领域。作为新型高效固体光源，具

14、有寿命长、节能、环保等显著新型高效固体光源，具有寿命长、节能、环保等显著优点，将是人类照明史上继白炽灯、荧光灯、高压气优点，将是人类照明史上继白炽灯、荧光灯、高压气体放电灯的又一次飞跃。因此，在目前的情况下，对体放电灯的又一次飞跃。因此，在目前的情况下，对LED照明产品开发与设计寄予以下希望：照明产品开发与设计寄予以下希望：A、 满足人们对照明的个性化需求满足人们对照明的个性化需求 LED的模块化，为照明设计带来了便利，通过设计的模块化，为照明设计带来了便利，通过设计者充分合理的布局，使者充分合理的布局，使LED处于良好的工作状态。处于良好的工作状态。LED的产品在满足个性化照明方面是传统光源

15、相形见绌的，的产品在满足个性化照明方面是传统光源相形见绌的，LED产品形制的多样化将达到前所未有的程度。产品形制的多样化将达到前所未有的程度。B、面发光、面发光LED产品考虑建筑的模数化产品考虑建筑的模数化 面发光的面发光的LED必须与城市设计和建筑设计相结合，必须与城市设计和建筑设计相结合，才能满足设计者的需求。例如作为地面铺装的夜间装才能满足设计者的需求。例如作为地面铺装的夜间装饰，产品的尺寸与地砖的尺寸相协调，即符合模数的饰，产品的尺寸与地砖的尺寸相协调，即符合模数的要求等。要求等。 家庭用电线路教学目标C、小功率、小功率LED灯具设计灯具设计 城市夜景照明追求的不是亮度，而是艺术的创意

16、设计，小功率的城市夜景照明追求的不是亮度，而是艺术的创意设计，小功率的LED产品应该能够找到他的用武之地。发光角度小的产品应该能够找到他的用武之地。发光角度小的LED方向性方向性强，可作局部重点照明。问题是要给设计师提供足够大的选择范强，可作局部重点照明。问题是要给设计师提供足够大的选择范围，外观上也应有美观的要求。可以肯定地说，围，外观上也应有美观的要求。可以肯定地说，LED将会在未来将会在未来引领照明的时尚与潮流。引领照明的时尚与潮流。D、大功率、高光效、高显色性的白光、大功率、高光效、高显色性的白光LED照明产品研发照明产品研发 LED在照明领域的使用目前还受到技术水平和价格的限制，目在

17、照明领域的使用目前还受到技术水平和价格的限制，目前我国前我国LED在照明领域应用的困难是在照明领域应用的困难是LED白光光效不高白光光效不高（20Lm/W左右），功率不大（几十豪瓦至一瓦）、价格贵。但左右），功率不大（几十豪瓦至一瓦）、价格贵。但是白光是白光LED的发展前景看好，发光效率将达到的发展前景看好，发光效率将达到125Lm/W，单颗，单颗的输出功率达到的输出功率达到10W，大功率、高亮度，大功率、高亮度LED集成封装技术的研究，集成封装技术的研究，包括驱动电路及特种灯具的开发，无疑是包括驱动电路及特种灯具的开发，无疑是LED最终走入照明领域最终走入照明领域的关键。一旦光效和价格问题得

18、到解决，的关键。一旦光效和价格问题得到解决，LED将是未来照明的主将是未来照明的主体。体。家庭用电线路教学目标2.测试仪表 问题：家庭用电器的安装、检测、调试和维护经常要用到仪表，这些仪表如何使用？2.1电度表 能够测量用电多少的仪表叫电能表，又称电度表。当你打开电灯或其他用电器时，电能表里的圆盘便转起来，数字窗里的读数也慢慢增加。月底的时候查看电能表里的数字，就能知道本月使用了多少电。 单相电子式电度表DDS106型 单相预付费电度表 家庭用电线路教学目标2.2万用表万用表 高精度数字万用表2.3兆欧表兆欧表兆欧表 家庭用电线路教学目标四四. .相关理论知识相关理论知识1家庭用电的电源家庭用

19、电的电源问题问题: :模块一中的交流电模块一中的交流电, ,也就是我们生活中的交流电，是怎样的也就是我们生活中的交流电，是怎样的电源电源? ?它的大小、方向又是如何变化的？它的大小、方向又是如何变化的？1.1正弦交流电正弦交流电 1.1.1正弦电压与电流的参考方向正弦电压与电流的参考方向:交流电压的交流电压的极性和电流的方向本是随时间而交变的，而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。在图正半周时的方向。在图2.2中，在电压中，在

20、电压u 的正的正半周时，上端为正，电位高；下端为负，电半周时，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。向相反，故为负值。 图图2.2 正弦交流电的方向正弦交流电的方向 电网电压和正弦信号发生器电网电压和正弦信号发生器输出电压的正弦波形可用示输出电压的正弦波形可用示波器观察。波器观察。家庭用电线路教学目标1.1.2正弦量的三要素正弦量的三要素 1)正弦量正弦量快慢的要

21、素：频率快慢的要素：频率f、周期、周期T和角频率和角频率表示正弦量变化的快表示正弦量变化的快慢。慢。例如，已知例如，已知f=1000 Hz，则，则周期周期T正正弦量变化一次所需的时间（单位：秒）弦量变化一次所需的时间（单位：秒）频率频率f每每秒正弦量变化的次数（单位：秒正弦量变化的次数（单位： Hz）角频率角频率 ：每秒正弦量转过的弧度（一个周期的弧度为：每秒正弦量转过的弧度（一个周期的弧度为2）关系：关系：f=1/T中国电力标准频率：中国电力标准频率：50 Hz、美国：、美国：60 Hz家庭用电线路教学目标 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、由于正弦量的平均值为零，需

22、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。幅值和瞬时值是表示正弦量的大小量。瞬时值瞬时值正正弦量任意瞬间的值（用弦量任意瞬间的值（用i、u、e表示）表示）幅幅 值值瞬时值瞬时值之中的最大值（用之中的最大值（用Im、Um、Em表示）表示）有效值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。应观点引出的。 有效值为：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）。（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：对正弦量来讲：I (有效值有效值)=I m(幅

23、值幅值)/1.4142)正弦量大小的要素正弦量大小的要素家庭用电线路教学目标 t+ ：正弦波的相位角或相位；：正弦波的相位角或相位； ： t = 0 时的相位，称为初相位或初相角。时的相位，称为初相位或初相角。初相位是指计时起点初相位是指计时起点O与周波起点与周波起点A（或（或B）的关系。计时起点（）的关系。计时起点（t=0）取得不同，初相位也就不同。取得不同，初相位也就不同。例如在图例如在图2.3中给出了初相位为（中给出了初相位为（-120）和（）和（+120）两个例子。）两个例子。 图图2.3 正弦量的初相位正弦量的初相位 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两个

24、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。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、初相位正弦量位置的要素：相位、初相位家庭用电线路教学目标两种正弦信号的相位关系两种正弦信号的相位关系同同相相位位212i1i12t021 落后于落后于2i1i相相位位落落后后22it11i2i相相位位领领先先1i021领先领先于于1i2it12021与与1i2i同相位同相位家庭用电线路教学目标三相交流电路：三种电压初相位各差三相交流电路：三种电压初相位各差120。BuCuAu t家庭用电线路教学目标例例 已知正弦量的波形图如图

25、已知正弦量的波形图如图2.3所示，所示， 试写出正弦量的解析式。试写出正弦量的解析式。 VtuVtu)6sin(250)3sin(20021家庭用电线路教学目标1.2正弦交流电的相量表示法正弦交流电的相量表示法1.2.1 正弦波的表示方法：正弦波的表示方法：波形图波形图it 瞬时值表达式瞬时值表达式301000sinti相量相量前两种不便于运算，重点介绍相量表示法。前两种不便于运算，重点介绍相量表示法。家庭用电线路教学目标概念概念 ：一个正弦量的瞬时值可以用一个旋转的有向线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。段在纵轴上的投影值来表示。 矢量长度矢量长度 = mU矢

26、量与横轴夹角矢量与横轴夹角 = 初相位初相位矢量以角速度矢量以角速度 按逆时针方向旋转按逆时针方向旋转tUumsinmUt 1.2.2相量表示法相量表示法家庭用电线路教学目标一个正弦量由幅值、初相位和频率三个要素来确定。但一个正弦量由幅值、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频率是已知的工频50HZ，可不必考虑。因此，一个正，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。向量的概念。家庭用电线路教学目标I

27、U、 3）相量符号相量符号 包含幅度与相位的信息。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描述正弦量的有向线段称为相量 。若。若其其 幅度用最大值表示幅度用最大值表示 ，则用符号：，则用符号：mmIU、相量的书写方式相量的书写方式2）在实际应用中，幅度更多采用有效值，则用符号：在实际应用中，幅度更多采用有效值，则用符号：IU、家庭用电线路教学目标222111sin2sin2tUutUu1U12U22U 落后于落后于1U1U2U领先领先 落后落后？例例1：将：将 u1、u2 用相量表示用相量表示 相位：相位：幅度：相量大小幅度：相量大小12UU 12设：设：家庭用电线路教学目标21

28、UUU222111sin2sin2tUutUu同频率正弦波的同频率正弦波的相量画在一起，相量画在一起，构成相量图。构成相量图。例例2：同频率正弦波相加：同频率正弦波相加 -平行四边形法则平行四边形法则U22U1U1家庭用电线路教学目标注意注意 ： 1. 只有正弦量才能用相量表示，非正弦量不可以。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，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。不同频率不行。新问题提出：新问题提出： 平行四边形法则可以用于相量运算，但不方便。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。故引入相量的

29、复数运算法。 相量相量 复数表示法复数表示法复数运算复数运算 家庭用电线路教学目标sincosjUUjbaU相量的复数表示相量的复数表示abUUj+1将复数将复数U放到复平面上，可如下表示：放到复平面上，可如下表示：abtgbaU122家庭用电线路教学目标 UeUjUjbaUj)sin(cos代数式代数式 指数式指数式 极坐标形式极坐标形式abUU家庭用电线路教学目标 jeUjbaU在第一象限在第一象限设设a、b为正实数为正实数jeUjbaU在第二象限在第二象限jeUjbaU在第三象限在第三象限在第四象限在第四象限jeUjbaU家庭用电线路教学目标解解：A506 .86301003024 .1

30、41jIV5 .190110602206021 .311jU例例1:已知已知: : V3314sin1 .311A6314sin4 .141tuti求：求： i 、u 的的相量相量 家庭用电线路教学目标506 .86301003024 .141jI5 .190110602206021 .311jU2203/UI1006/AV相量图相量图家庭用电线路教学目标求：求：21ii 、例例2：两个频率都为两个频率都为 1000 Hz 的正弦电流其相量形式为：的正弦电流其相量形式为：A10A601003021jeIIA)306280sin(210A)606280sin(210021titi解解：62801

31、00022fsrad家庭用电线路教学目标正弦波的四种表示法正弦波的四种表示法波形图波形图瞬时值瞬时值相量图相量图复数复数符号法符号法UeUjbaUjtUumsin TmUt uUu家庭用电线路教学目标正弦量的文字符号 瞬时值有效值幅值有效值相量幅值相量电压uU电流iI家庭用电线路教学目标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 照明用的白炽灯是一个电阻性负载照明用的白炽灯是一个电阻性负载R 电炉、电饭锅、电热水器、烘箱等电炉、电饭锅、电热水器、烘箱等家庭用电线路教学目标 uiR根据根据 欧姆定律欧姆

32、定律 iRu tItRURuitUusin2sin2sin2 设设则则电阻元件的交流电路家庭用电线路教学目标tItRURuitUusin2sin2sin21. 频率相同频率相同2. 相位相同相位相同3. 有效值关系有效值关系：IRU 电阻电路中电流、电压的关系电阻电路中电流、电压的关系4. 相量关系相量关系：设设0UUUI0RUI 则则 RIU或或家庭用电线路教学目标电阻电路中的功率电阻电路中的功率)(sin2)(sin2tUutIiRuiRiup/22 uiR1. 瞬时功率瞬时功率 p：瞬时电压与瞬时电流的乘积：瞬时电压与瞬时电流的乘积小写小写家庭用电线路教学目标1. （耗能元件）（耗能元件

33、）0p结论：结论：2. 随时间变化随时间变化p22iu 、3. 与与 成比例成比例pRuiRiup/22tuipt家庭用电线路教学目标TTdtiuTdtpTP00112. 平均功率（有功功率）平均功率（有功功率）P P：一个周期内的平均值：一个周期内的平均值 UIdttUITdttUITTT002)2cos1 (1sin21大写大写IUP家庭用电线路教学目标dtdiLu 基本基本关系式关系式：iuLtIisin2设设)90sin(2)90sin(2cos2tUtLItLIdtdiLu则则2.22.2电感元件的交流电路电感元件的交流电路感性负载：空调、电动机、变压器等感性负载：空调、电动机、变压

34、器等家庭用电线路教学目标电感电路中电流、电压的关系电感电路中电流、电压的关系 1. 频率相同频率相同 2. 相位相差相位相差 90 （u 领先领先 i 90 ）)90sin(2)90sin(2tUtLIutIisin2iut90UILII设：设：家庭用电线路教学目标3. 有效值有效值LIU 感抗感抗（）LXL定义：定义：)90sin(2)90sin(2tUtLIuLXIU 则：则：家庭用电线路教学目标UI4. 相量关系相量关系)90sin(2tUutIisin20 II设设：9090LIUU)(909090LjjXIeLIULIUIU则：则：家庭用电线路教学目标感抗（感抗（XL =L ）是频率

35、的函数，是频率的函数， 表示电感电路中电表示电感电路中电压、电流有效值之间的关系，且只对正弦波有效压、电流有效值之间的关系，且只对正弦波有效。XLLLXIU = 0 时时XL = 0关于感抗的讨论关于感抗的讨论e+_LR直流直流E+_R家庭用电线路教学目标电感电路中的功率电感电路中的功率)90sin(2sin2tUutIitUIttUIuip2sincossin21. 瞬时功率瞬时功率 p ：iuL家庭用电线路教学目标储存储存能量能量P 0P 0tuiuiuiuiuit家庭用电线路教学目标 2. 平均功率平均功率 P （有功功率）（有功功率）0)2(sin1100dttIUTdtpTPTT结论

36、：纯电感不消耗能量，只和电源进行能量结论：纯电感不消耗能量，只和电源进行能量 交换（能量的吞吐）。交换（能量的吞吐）。tUIuip2sin家庭用电线路教学目标3. 3. 无功功率无功功率 QLLXUXIIUQ22Q 的单位：乏、千乏的单位：乏、千乏 (var(var、kvar) kvar) Q 的定义：电感瞬时功率所能达到的最大值。用的定义：电感瞬时功率所能达到的最大值。用 以衡量电感电路中能量交换的规模。以衡量电感电路中能量交换的规模。tUIuip2sin家庭用电线路教学目标基本关系式基本关系式:dtduCi 设设：tUusin2uiC)90sin(2cos2tCUtUCdtduCi则：则：

37、 2.3 2.3电容元件的交流电路电容元件的交流电路容性负载：补偿电容柜容性负载：补偿电容柜家庭用电线路教学目标 1. 频率相同频率相同2. 相位相差相位相差 90 （u 落后落后 i 90 ）)90sin(2tCUitUusin2电容电路中电流、电压的关系电容电路中电流、电压的关系iut90ICUUU家庭用电线路教学目标3. 有效值有效值或或CUIICU1 容抗容抗（）CXC1定义：定义：CXIU 则：则：家庭用电线路教学目标 4. 相量关系相量关系设设：0UU9090CUIIIU)90sin(2tCUitUusin2901CIU则：则：CXI jCIU901家庭用电线路教学目标E+-CXc

38、1e+-关于容抗的讨论关于容抗的讨论直流直流 是频率的函数，是频率的函数， 表示电容表示电容电路中电压、电流有效值之间的关系，且只对正弦电路中电压、电流有效值之间的关系，且只对正弦波有效波有效。容抗容抗）（CXC10 时时 cXC断路断路家庭用电线路教学目标电容电路中的功率电容电路中的功率ui)90sin(2sin2tUutIitIUuip2sin1. 瞬时功率瞬时功率 p家庭用电线路教学目标tIUuip2sin充电充电p放电放电放电放电P 0储存储存能量能量uiuiuiuiiutt家庭用电线路教学目标TTtIUTdtPTP0002sin11 2. 平均功率平均功率 PtIUuip2sin家庭

39、用电线路教学目标瞬时功率达到的最大值（吞吐规模）瞬时功率达到的最大值（吞吐规模）3. 无功功率无功功率 Q（电容性无功取负值）（电容性无功取负值）UIQtUIp2sin家庭用电线路教学目标已知：已知： C 1F)6314sin(27 .70tu求：求：I 、i例例uiC解：解：318010314116CXC电流有效值电流有效值mA2.2231807 .70CXUI求电容电路中的电流求电容电路中的电流家庭用电线路教学目标mA)3314sin(2 .222)26314sin(2 .222tti瞬时值瞬时值i 领先于领先于 u 90电流有效值电流有效值mA2.2231807 .70CXUIUI63相

40、量图相量图家庭用电线路教学目标R R、L L、C C电路的比较电路的比较电路电路参数参数电路图电路图（正方向）（正方向）复数复数阻抗阻抗电压、电流关系电压、电流关系瞬时值瞬时值有效值有效值相量图相量图相量式相量式功率功率有功功率有功功率 无功功率无功功率RiuiRuR设设则则tUusin2tIisin2IRU RIUUIu、 i 同相同相UI0LiudtdiLu CiudtduCi LjjXLcjCjjXC11设设则则tIisin2)90sin(2tLIu设设则则tUusin2)90sin(12tCUiLXIXULLCXIXUCC1UIu领先领先 i 90UIu落后落后i 90LjXIUCjX

41、IU00LXIUI2CXIUI2基本基本关系关系家庭用电线路教学目标* 电压、电流瞬时值的关系符合欧姆定律、克氏定律。电压、电流瞬时值的关系符合欧姆定律、克氏定律。dtdiLiRuuuLRuLiuRuRL2.42.4简单正弦交流电路的关系简单正弦交流电路的关系( (以以R-LR-L电路为例）电路为例）家庭用电线路教学目标* 电流、电压相量符合相量形式的欧姆定律、克氏定律电流、电压相量符合相量形式的欧姆定律、克氏定律UILURU)LLRLLRjXRIUUUjXIURIU（、RLIURULU家庭用电线路教学目标RX| Z |Z为阻抗由电阻R和电抗X合成， 它们之间符合阻抗三角形的关系。RXXRZa

42、rctan22 电压有效值与电流有效值的关系： 阻抗三角形阻抗三角形电压三角形电压三角形*阻抗三角形、电压三角形阻抗三角形、电压三角形电感性负载的特点是总电压的相位超前电流一个角度。可以通过示波器观察电压与电流的相位关系。家庭用电线路教学目标*功率三角形及功率因数功率三角形及功率因数电阻R: 消耗的有功功率P= IR 或 P=URI 单位为瓦（W）。电感L: 纯电感是不消耗能量的，所以电感上的P=0；电感上的无功功率为Q=IXL ， 单位为乏（VAR）。 S为视在功率：S=IU （VA）可见S一定时，角的大小直接影响到有功功率与无功功率的大小的分配，为此把它称为功率因数角，而COS称为功率因数

43、功率因数。 功率三角形功率三角形家庭用电线路教学目标)90sin()1(2)90sin()(2sin2tcItLItIRutIisin2若若则则CLRuuuu电流、电压的关系：电流、电压的关系：uRLCRuLuCui（一）（一）2.5R-L-C2.5R-L-C串联正弦交流电路串联正弦交流电路家庭用电线路教学目标CLCLXXjRIjXIjXIRIU总电压与总电流总电压与总电流的关系式的关系式CLRUUUU相量方程式：相量方程式：则则CCLLRjXIUjXIURIU相量模型相量模型RLCRULUCUIU0II设设（参考相量）（参考相量）家庭用电线路教学目标R-L-C串联交流电路串联交流电路 - -

44、 相量图相量图先画出参先画出参考相量考相量CLXXjRIU相量表达式：相量表达式：CLUURLCRULUCUIUCUULUIRU电压三角形电压三角形RCL1UUUtg家庭用电线路教学目标Z：复数阻抗：复数阻抗实部为阻实部为阻虚部为抗虚部为抗容抗容抗感抗感抗CLXXjRIUCLXXjRZ令令则则ZIUR-L-C串联交流电路中的串联交流电路中的 复数形式欧姆定律复数形式欧姆定律复数形式的复数形式的欧姆定律欧姆定律RLCRULUCUIU家庭用电线路教学目标在正弦交流电路中，只要物理量用相量表示在正弦交流电路中，只要物理量用相量表示, 元件参数用复数阻抗表示，则电路方程式的形元件参数用复数阻抗表示，则

45、电路方程式的形式与直流电路相似。式与直流电路相似。 是一个复数，但并不是正弦交流是一个复数，但并不是正弦交流量，上面不能加点。量，上面不能加点。Z在方程式中只在方程式中只是一个运算工具是一个运算工具。 Z Z说明：说明：CLXXjRZ ZIU RLCRULUCUIU家庭用电线路教学目标关于复数阻抗关于复数阻抗 Z Z 的讨论的讨论iuiuIUZIUIUZZIU由复数形式的欧姆定律由复数形式的欧姆定律可得：可得：结论：结论：的模为电路总电压和总电流有效值之比，的模为电路总电压和总电流有效值之比，而而的幅角则为总电压和总电流的相位差。的幅角则为总电压和总电流的相位差。iuIUZ（二）（二）（）（）

46、Z和总电流、总电压的关系和总电流、总电压的关系家庭用电线路教学目标（）（） Z Z 和电路性质的关系和电路性质的关系CLXXjRZZ一定时电一定时电路性质由参路性质由参数决定数决定 RXXtgCLiu1当当 时时， 表示表示 u 领先领先 i 电路呈感性电路呈感性CLXX 0CLXX 0当当 时，时， 表示表示 u 、i同相同相 电路呈电阻性电路呈电阻性CLXX 0当当 时时， 表示表示 u 落后落后 i 电路呈容性电路呈容性阻抗角阻抗角家庭用电线路教学目标（）阻抗（）阻抗（Z Z）三角形）三角形RXXtgXXRZCLCL122)(ZXXjRZCL)(ZRCLXXX阻抗阻抗三角形三角形家庭用电

47、线路教学目标（）（）阻抗三角形和电压三角形的关系阻抗三角形和电压三角形的关系电压三电压三角形角形阻抗三阻抗三角形角形相相似似CLCLRXXjRIUUUUCLXXjRZZRCLXXXCURUULUCLUUI家庭用电线路教学目标（三）（三）R、L、C 串联电路中的功率计算串联电路中的功率计算CLRpppiup1. 瞬时功率瞬时功率 2. 平均功率平均功率 P （有功功率）（有功功率） RIIUPdtpppTpdtTPRRTCLRT200)(11uRLCRuLuCui家庭用电线路教学目标总电压总电压总电流总电流u 与与 i 的夹角的夹角IUPR平均功率平均功率P与总电压与总电压U、总电流、总电流 I

48、 间的关系：间的关系： RUUCLUUCOS- 功率因数功率因数 cosUUR其中：其中：cosUIP 家庭用电线路教学目标 在在 R、L、C 串联的电路中，串联的电路中，储能元件储能元件 R、L、C 虽然不消耗能量虽然不消耗能量，但存在能量吞吐，但存在能量吞吐， 吞吐的规模用吞吐的规模用无功功率来表示。其大小为：无功功率来表示。其大小为： sinIUIUUIUIUQQQCLCLCL）（）（3. 无功功率无功功率 Q：RUUCLUU家庭用电线路教学目标4. 视在功率视在功率 S： 电路中总电压与总电流有效值的乘积。电路中总电压与总电流有效值的乘积。UIS 单位：伏安、千伏安单位：伏安、千伏安P

49、QS注：注： SU I 用来衡量发电机可能提供的最大功用来衡量发电机可能提供的最大功率（额定电压率（额定电压额定电流）额定电流） 视在功率视在功率UIS 5. 功率三角形：功率三角形：sinUIQ 无功功率无功功率cosUIP 有功功率有功功率家庭用电线路教学目标RUUCLUU电压三角形SQP功率三角形CLXXZR阻抗三角形阻抗三角形RLCRULUCUIU家庭用电线路教学目标（一）（一） 简单串并联电路简单串并联电路Z1Z2IiUoUoiOuUZZZU212iZ1Z2iuou2.62.6简单的正弦交流电路分析简单的正弦交流电路分析家庭用电线路教学目标Z1Z2I2IiU1IiZ1Z2iu1i2i

50、YUYYUI）（21Y1、Y2 - 导纳导纳）（21212111ZZUZUZUIIIY1Y2家庭用电线路教学目标五.相关的扩展知识问题：当我们使用的功率较大，或在工程中使用问题：当我们使用的功率较大，或在工程中使用的动力电一般是三相交流电路，它又是什么电的动力电一般是三相交流电路，它又是什么电源？与单相交流电又有什么联系？源？与单相交流电又有什么联系？家庭用电线路教学目标1.1.三相电源三相电源三相电动势的特征：三相电动势的特征： 大小相等，频率相同，相位互差大小相等，频率相同，相位互差120240sin120sinsintEetEetEemZCmYBmXA)120sin(tEm家庭用电线路教

51、学目标AEBECE三相电动势的相量关系：三相电动势的相量关系：0CBAEEE1201200EEEEEECBAEm BeAeCe t家庭用电线路教学目标1.1 1.1 三相交流电源的联接三相交流电源的联接（1）星形（）星形（Y）接法）接法Ce（中线）（中线）（火线）（火线）（火线）（火线）（火线）（火线）ceBeAXYCBZNAe三相四线三相四线制供电制供电火线（相线）火线（相线）:ABC中线（零线）：中线（零线）：N家庭用电线路教学目标 三相电源三相电源星形接法的两组电压星形接法的两组电压相电压相电压：火线对零线间的电压。火线对零线间的电压。2401200PCPBPAUUUUUUCeceBeA

52、CBNAe120 120 120 AUBUCUAuBuCu家庭用电线路教学目标线电压线电压：火线与火线间的电压。火线与火线间的电压。ACCACBBCBAABUUUUUUUUUABuBCuCAuCABN家庭用电线路教学目标线电压和相电压的关系线电压和相电压的关系BUBUABUAUCU30 BABAABUUUUU303AABUU家庭用电线路教学目标303303CACCABCBBCUUUUUUUU 同同理：理：BUAUCUABUBCUCAU30 30 30 家庭用电线路教学目标CZCABYBCAXABUUUUUUplUU（2）三角形（）三角形（）接法）接法ACAuAXYCBZABuBCuBC特点：特

53、点：线电压线电压=相电压相电压家庭用电线路教学目标短路短路+E三个电源串接三个电源串接能否造成短路？能否造成短路？直流电源行吗？直流电源行吗？AAeCeBeXYZBC问题讨论问题讨论1+-EEE直流电源串接不行，直流电源串接不行，三相交流电源可以，三相交流电源可以， 为什么？为什么？家庭用电线路教学目标EmAeBeCe三相交流电源中三个电源可以串接的原因在于：三相交流电源中三个电源可以串接的原因在于： 三个电源的电压任何瞬间相加均为零。三个电源的电压任何瞬间相加均为零。家庭用电线路教学目标我们学校使用的电是什么样的交流电?问题讨论问题讨论2家庭用电线路教学目标100星形接法星形接法ACB NZ

54、ZZ三角形接法三角形接法ACBZZZ2. 2. 三相负载三相负载家庭用电线路教学目标AiCiBiaicibi相电流相电流(负载上的电流负载上的电流)：cbaIII、线电流线电流(火线上的电流火线上的电流)：CBAIII、2.1 负载星形（负载星形（Y）联接的三相电路）联接的三相电路ACBNZZZAuBuCuNi家庭用电线路教学目标lpII cCbBaAIIIIIIAiCiBiaicibi星形接法特点:相电流=线电流* cbaNIIIINI: 中线电流中线电流ACBNZZZNiN家庭用电线路教学目标*线电压线电压=相电压相电压 3, 线电压领先于相电压线电压领先于相电压30。ACBNZZZAUA

55、BUCUBUCAUBCU303303CCABBCUUUU303AABUUBUAUCUABUBCUCAU30 30 30 家庭用电线路教学目标0CBANIIII)(ZZZZCBA负载对称时负载对称时问题及讨论问题及讨论零线是否可零线是否可以取消？以取消？答：三相负载完全对称时，零线可以取消。答：三相负载完全对称时，零线可以取消。供电方式为三相三线制。供电方式为三相三线制。ceACBZZZCeBeAe家庭用电线路教学目标应用实例应用实例-照明电路照明电路ACB.一层楼一层楼二层楼二层楼三层楼三层楼N 正确接法正确接法:每层楼的灯相互并每层楼的灯相互并联联,然后分别接至然后分别接至各相电压上。设电各

56、相电压上。设电源电压为：源电压为：V220380PlUU则每盏灯上都可得到额定的工作电压则每盏灯上都可得到额定的工作电压220V。家庭用电线路教学目标照明电路的一般画法照明电路的一般画法零线上不能加零线上不能加刀闸和保险刀闸和保险ABCN. . . . . . .一一层层二二层层三三层层家庭用电线路教学目标讨论讨论照明电路能否采用三相三线制照明电路能否采用三相三线制供电方式？供电方式？ACB.一层楼一层楼二层楼二层楼三层楼三层楼N不加零线不加零线会不会出会不会出现问题现问题?家庭用电线路教学目标 设线电压为设线电压为380V。A相断开后，相断开后，B、C 两相两相串连，电压串连，电压UBC （380V）加在加在B、C负载上。如果负载上。如果两相负载对称，则每相负两相负载对称，则每相负载上的电压为载上的电压为190V。问题问题1：若一楼全部断开，二、三楼仍然接通：若一楼全部断开，二、三楼仍然接通, 情况如何情况如何?ACB.一层楼一层楼二层楼二层楼三层楼三层楼分析：分析：结果：二、三楼电灯全部变暗，不能正常工作。结果