项目三、家庭用电线路的设计与安装

1、实用电工知识咸阳市技工学校电工教研室咸阳市技工学校电工教研室周景琪主讲周景琪主讲实用电工知识项目三：家庭用电线路的设计与安项目三：家庭用电线路的设计与安装装 一一任务任务1:家庭用电线路的认识家庭用电线路的认识一一一一任务任务2:2:家庭用电线路的设计家庭用电线路的设计 任务任务3:3:家庭用电线路的安装家庭用电线路的安装实用电工知识实用电工知识任务一：认识家用电路任务一：认识家用电路一一子任务子任务1: 两个开关控制一盏灯两个开关控制一盏灯一一一一一一子任务子任务2:电度表的安装及使用电度表的安装及使用任务任务3: 3: 功率的使用功率的使用任务任务4: 4: 日光灯的安装及维修日光灯的安装

2、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，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。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

3、为单或瓦特表。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通常用电动式仪表来测量功率功率表的接线图功率表的接线图 电压线圈电压线圈电流线圈电流线圈ui2 i1=i+*负负载载固定线圈：匝数少，导线粗，固定线圈：匝数少，导线粗，与负载串联，作为电流线圈。与负载串联，作为电流线圈。可动线圈：匝数多，导线细，可动线圈：匝数多，导线细，与负载并联，作为电压线圈。与负载并联，作为电压线圈。实用电工知识电压线圈后接。电压线圈后接。功率表实用电工知识（一）功率表的接

4、线原则（一）功率表的接线原则（1）电流）电流线圈标有线圈标有“* *”号的端应接电源，另一端接负载。号的端应接电源，另一端接负载。功率表（2）电压线圈上标有）电压线圈上标有“* *”号的电压端钮可以接号的电压端钮可以接至电流线圈的任一端，电压至电流线圈的任一端，电压线圈的另一端则跨接至负载线圈的另一端则跨接至负载另一端，即电压线圈另一端，即电压线圈“* *”端有前接和后接之分，如图端有前接和后接之分，如图所示，电压线圈前接。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（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被测电路功率小于功率表量程时，功率

5、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。器与电压互感器扩大其量程，其电路如下图所示。这时电路的功率为这时电路的功率为式中，式中，P被测功率。被测功率。121PkkP P1功率表读数。功率表读数。 k1电流互感器比率。电流互感器比率。k2电压互感器比率。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（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用三

6、个单相功率表测三相四线制电路功率的接线图如图所示。所示。这时电路的总功率为三只功率表读数之和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。示。电路总功率为两只单相功率表读数之和，即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。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如果被测电路的功率因数低于 0.5，就会有一只功率表

7、的读数，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。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）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。电压。三、功率表使用注意事项三、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）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数。不同电流量程

8、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。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在三相三线制中，广泛采用两功率表来测量三相功率。三相功率。AZiAW1W2*BZCZiBiCABC两功率表测量三相功率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。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. 三表法三表法3 32 21 1P PP PP PP P 4. 三相功率表法

9、三相功率表法*三相功率表三相功率表*VWUIUIWUV W读数为三读数为三相总功率相总功率三相功率的测量三相功率的测量实用电工知识三相功率的测量三相功率的测量1 13 3P PP P （三相对称负载）（三相对称负载）两表法测三相功率两表法测三相功率*U W1VWY接接或或接接* W22 21 1P PP PP P ZUZZVWN一表法测三相功率一表法测三相功率* 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：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。分类：单相电度表、三相电度

10、表。规格：规格：2 A、4 A、5 A、10 A、20 A。本节只介绍单相电度表，单相本节只介绍单相电度表，单相电度表外形如图所示。电度表外形如图所示。实用电工知识一、结构及原理一、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。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。磁场力作用下旋转。一套计数机构：可在

11、铝盘的带动下转动，改变电度表面板一套计数机构：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。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。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电度表有四个接线桩，从左

12、到有四个接线桩，从左到右按右按 1、2、3、4 编号编号。直。直接接线方法一般有两种：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。选用时应注意与电器的总电流相适应。（1）按编号按编号 1、3 接进接进线（线（ 1 接相线，接相线，3 接接零线），零线），2、4 接出线（接出线（ 2 接接相线，相线，4 接接零线零线）。）。（2）按编号按编号 1、2 接进接进线（线（ 1 接相线，接相线，2 接零线），接零线），3、4 接出线（接出线（ 3 接相线，接相线，4 接零线）。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，

13、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，及电压线圈的电源端应接在相（火）线上，并靠电源侧。并靠电源侧。实用电工知识实用电工知识三三.相关实践知识相关实践知识实用电工知识图图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，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、

14、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。实用电工知识表.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

15、-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实用电工知识相关理论知识链接：相关理论知识链接：1家庭用电的电源家庭用电的电源问题问题: :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

16、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

17、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。实用电工知识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正弦量变化一次所需的时间（单位：秒）正弦量变化一次所需的时间（单位：秒）频率频率f每秒正弦量变化的次数（单位：每秒正弦量变化的次数（单位： Hz）角频率

18、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。值、幅值和瞬时值是表示正弦量的大小量。瞬时值瞬时值正弦量任意瞬间的值（用正弦量任意瞬间的值（用i、u、e表示）表示）幅幅 值值瞬时值之中的最大值（用瞬时值之中的最大值（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

19、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(幅值幅值)/1.4142)正弦量大小的要素正弦量大小的要素实用电工知识 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）

20、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。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

21、落落后后22it11i2i相相位位领领先先1i021领先领先于于1i2it12021与与1i2i同相位同相位实用电工知识三相交流电路：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实用电工知识例例 已知正弦量的波形图如图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实用电工知识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

22、表示法。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tUum sinmUt 1.2.2相量表示法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

23、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。从而引出向量向量的概念。的概念。实用电工知识IU 、 3）相量符号相量符号 包含包含幅度幅度与与相位相位的的信息。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 、实用电工知识222111 sin2

24、sin2tUutUu1U12U22U 落后于落后于1U1U2U领先领先 落后落后？例例1：将：将 u1、u2 用用相量表示相量表示 相位：相位：幅度：幅度：相量大小相量大小12UU 12设：设：实用电工知识21UUU222111 sin2 sin2tUutUu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：同频率同频率正弦波相加正弦波相加 -平行四边形法则平行四边形法则U22U1U1实用电工知识注意注意 ： 1. 只有正弦量只有正弦量才能用相量表示，非正弦量不可以。才能用相量表示，非正弦量不可以。2. 只有只有同频率同频率的正弦量才能画在一张相量图上，的

25、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。新问题新问题提出：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。故引入故引入相量的复数运算法。相量的复数运算法。 相量相量 复数表示法复数表示法复数运算复数运算 实用电工知识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实用电工知识 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实用电工知识 jeUjbaU在第一象限在第一象限设设a、b为正

26、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实用电工知识解解：A506 .86301003024 .141jIV5 .190110602206021 .311jU例例1:已知已知: : V3314sin1 .311A6314sin4 .141tuti求：求： i 、u 的的相量相量 实用电工知识506 .86301003024 .141jI5 .190110602206021 .311jU2203/UI1006/AV相量图相量图实用电工知识求：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

27、形式为：的正弦电流其相量形式为：A10A601003021jeIIA )306280sin(210A )606280sin(210021titi解解：6280100022fsrad实用电工知识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UeUjbaUjtUum sin TmUt uUu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 照明用的白炽灯是一个电阻性负载照明用

28、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、烘箱等实用电工知识 uiR根据根据 欧姆定律欧姆定律 iRu tItRURuitUusin2sin2sin2 设设则则电阻元件的交流电路实用电工知识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 电阻电路电阻电路中电流、电压的关系中电流、电压的关系4. 相量关系相量关系：设设0UUUI 0RUI 则则 RIU或或实用电工知识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

29、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实用电工知识1. （耗能元件耗能元件）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实用电工知识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实用电工知识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

30、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、变压器等实用电工知识电感电路中电流、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：实用电工知识3. 有效值有效值LIU 感抗感抗（）LXL定义：定义：)90sin(2)90sin(2tUtLIuLXIU 则：则：实用电工知识UI4. 相量关系相量关系)90sin(2tUutIisin20 II设设：9090LIUU)(909090LjjXIeLIULIUIU

31、则：则：实用电工知识感抗（感抗（XL =L ）是频率的函数，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实用电工知识电感电路中的电感电路中的功率功率)90sin(2sin2tUutIitUIttUIuip2sincossin21. 瞬时功率瞬时功率 p ：iuL实用电工知识储存储存能量能量P 0P 0tuiuiuiuiuit实用电工知识 2. 平均功率平均功率 P （有功功率）有功功率）0)2(sin1100dt

32、tIUTdtpTPTT结论：结论：纯电感不消耗能量纯电感不消耗能量，只和电源进行，只和电源进行能量能量 交换交换（能量的吞吐）。（能量的吞吐）。tUIuip2sin实用电工知识3. 3. 无功功率无功功率 QLLXUXIIUQ22Q 的单位：乏、千乏的单位：乏、千乏 ( (varvar、kvarkvar) ) Q 的定义：电感的定义：电感瞬时功率瞬时功率所能达到的所能达到的最大值最大值。用。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实用电工知识基本关系式基本关系式:dtduCi 设设：tUusin2uiC)90sin(2cos2tCUtUCdtdu

33、Ci则：则： 2.32.3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：补偿电容柜实用电工知识 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电容电路电容电路中电流、电压的关系中电流、电压的关系iut90ICUUU实用电工知识3. 有效值有效值或或CUI ICU1 容抗容抗（）CXC1定义：定义：CXIU 则：则：实用电工知识 4. 相量关系相量关系设设：0UU9090CUIIIU)90sin(2tCUitUusin2901CIU则：则：CXI jCIU901实用电工知识E+-CXc1e+-关于容抗的讨

34、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断路断路实用电工知识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实用电工知识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实用电工知识TTtIUTdtPTP0002sin11 2. 平均功率平均功率 PtIUuip2sin实用电工知识瞬时功率达到的最大值（吞吐规模）瞬时

35、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实用电工知识已知：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实用电工知识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相量图相量图实用电工知识R R、L L、C C电路的比较电路的比较电路电

36、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 90LjXIUCjXIU00LXIUI2CXIUI2基本基本关系关系实用电工知识* 电压、电流

37、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）实用电工知识* 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实用电工知识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。RXXRZarctan22 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

38、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。实用电工知识*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称为功率因数功率因数。 功率三角形功率三角形实用电工知识)90sin()1(2)90sin()(2sin2tcItL

39、ItIRutIisin2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实用电工知识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）实用电工知识R-L-C串联交流电路串联交流电路 - - 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

40、电压三角形电压三角形RCL1UUUtg实用电工知识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实用电工知识在正弦交流电路中，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，上面量，上面不能加点不能加点。Z在

41、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实用电工知识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，而而的幅角则为的幅角则为总电压和总电流的相位差。总电压和总电流的相位差。iuIUZ（二）二）（）（）Z和总电流、总电压的关系和总电流、总电压的关系实用电工知识（）（） 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

42、参数决定数决定 RXXtgCLiu1当当 时时， 表示表示 u 领先领先 i 电路呈电路呈感性感性CLXX 0CLXX 0当当 时，时， 表示表示 u 、i同相同相 电路呈电路呈电阻性电阻性CLXX 0当当 时时， 表示表示 u 落后落后 i 电路呈电路呈容性容性阻抗角阻抗角实用电工知识（）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实用电工知识（）（）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CLCLRXXjRIUUUUCLXXjRZZRCLXXXCU

43、RUULUCLUUI实用电工知识（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实用电工知识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 间的关系：间的关系： RUUCLUUCOS- 功率因数功率因数 cosUUR其中：其中：cosUIP 实用电工知识 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

44、量虽然不消耗能量，但存在能量吞吐，但存在能量吞吐， 吞吐的规模吞吐的规模用用无功功率来表示。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实用电工知识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PQS注：注： SU I 用来用来衡量发电机可能提供的最大功衡量发电机可能提供的最大功率率（额定电压（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cosU

45、IP 有功功率有功功率实用电工知识RUUCLUU电压三角形SQP功率三角形CLXXZR阻抗三角形阻抗三角形RLCRULUCUIU实用电工知识（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实用电工知识Z1Z2I2IiU1IiZ1Z2iu1i2iYUYYUI）（21Y1、Y2 - 导纳导纳）（21212111ZZUZUZUIIIY1Y2实用电工知识实用电工知识任务二：家用电路的设计任务二：家用电路的设计一一子任务子任务1: 开关的选择及安装要求开关的选择及安装要求一一一一一一子任务子任务

46、2:电线的选择及安装要求电线的选择及安装要求子任务子任务3: 3: 电度表大小的选择电度表大小的选择任务任务4: 4: 空气开关的选择空气开关的选择实用电工知识家庭用电线路的设计家庭用电线路的设计 问题：家电的功率是多少？导线如何选择？怎样更节能？问题：家电的功率是多少？导线如何选择？怎样更节能？1.家庭用电负荷的计算家庭用电负荷的计算1.1家庭用电负荷的计算家庭用电负荷的计算: 90年代，按每平方米建筑面积年代，按每平方米建筑面积25瓦标准设计供电设瓦标准设计供电设施，两居室用户的用电量不超过施，两居室用户的用电量不超过1400瓦，三居室用户不瓦，三居室用户不超过超过1700瓦。现行国家标准

47、规定，一般两居室住宅用电瓦。现行国家标准规定，一般两居室住宅用电负荷为负荷为4000瓦，进户铜导线截面不应小于瓦，进户铜导线截面不应小于10平方毫米。平方毫米。这满足了大多数住户的要求，但对于电热设备多的住户宜这满足了大多数住户的要求，但对于电热设备多的住户宜按按6kW-12kW/户考虑。户考虑。实用电工知识常用家用电器的容量范围大致如下：常用家用电器的容量范围大致如下： 微波炉为微波炉为600-1500瓦；电饭煲为瓦；电饭煲为5001700瓦；电磁瓦；电磁炉为炉为300瓦瓦1800瓦；电炒锅为瓦；电炒锅为800-2000瓦；电热水器为瓦；电热水器为800-2000瓦；电冰箱为瓦；电冰箱为70

48、250瓦；电暖器为瓦；电暖器为800-2500瓦；电烤箱为瓦；电烤箱为8002000瓦；消毒柜为瓦；消毒柜为600-800瓦；电熨瓦；电熨斗为斗为500-2000瓦；空调器为瓦；空调器为600-5000瓦。瓦。 考虑到远期用电发展，每户的用电量应按最有可能同时考虑到远期用电发展，每户的用电量应按最有可能同时使用的电器最大功率总和计算，所用家用电器的说明书上都使用的电器最大功率总和计算，所用家用电器的说明书上都标有最大功率，可以根据其标有最大功率，可以根据其标注的最大功率，计算出总用电标注的最大功率，计算出总用电量。量。一定要按照电能表的容量来配置家用电器。如果电能表一定要按照电能表的容量来配置

49、家用电器。如果电能表容量小于同时使用的家用电器最大使用容量，则必须更换电容量小于同时使用的家用电器最大使用容量，则必须更换电能表，并同时考虑入户导线的端面积是否符合容量的要求。能表，并同时考虑入户导线的端面积是否符合容量的要求。 实用电工知识1.2导线的选择 进户线是按每户用电量及考虑今后发展的可能性选取的，进户线是按每户用电量及考虑今后发展的可能性选取的，每户用电量为每户用电量为4kW5kW，电表为，电表为5(20)A，进户线为，进户线为BV一一310mm;每户用电量每户用电量6kW8kW，电表为，电表为15(60)A，进户线为进户线为BV一一316mm，每户用电量为，每户用电量为10kW，

50、电表，电表为为20(80)A，进户线为，进户线为BV一一225+116。这样选择既。这样选择既可满足要求又留有一定的裕量。户配电箱各支路导线为：可满足要求又留有一定的裕量。户配电箱各支路导线为：照明回路为照明回路为BV-22.5mm，普通插座回路为，普通插座回路为BV一一32.5mm，厨房回路、空调回路均为，厨房回路、空调回路均为BV一一340 mm。 铜芯线电流密度一般环境下可取铜芯线电流密度一般环境下可取45A/mm。实用电工知识 住宅内常用的电线截面住宅内常用的电线截面1.5m、2.5 m、4 m、6 m、10 m、16 m 、25 m、35 m、50 m等。等。另外住宅电气电路一定选用

51、铜导线，因使用铝导线会埋下另外住宅电气电路一定选用铜导线，因使用铝导线会埋下众多的安全隐患，住宅一旦施工完毕，很难再次更换导线，众多的安全隐患，住宅一旦施工完毕，很难再次更换导线，因此，不安全的隐患会持续多年。因此，不安全的隐患会持续多年。 居民家庭用的保险丝应根据用电容量的大小来选用。如使居民家庭用的保险丝应根据用电容量的大小来选用。如使用容量为用容量为5安的电表时，保险丝应大于安的电表时，保险丝应大于6安小于安小于10安；如安；如使用容量为使用容量为10安的电表时，保险丝应大于安的电表时，保险丝应大于12安小于安小于20安，安，也就是选用的保险丝应是电表容量的也就是选用的保险丝应是电表容量

52、的1.22倍。选用的保倍。选用的保险丝应是符合规定的一根，险丝应是符合规定的一根，而不能以小容量的保险丝多根而不能以小容量的保险丝多根并用，更不能用铜丝代替保险丝使用。并用，更不能用铜丝代替保险丝使用。 实用电工知识 1.3无功功率的补偿 目前市场上的大功率家用电器，大致分为电阻性和电感性两大类。电阻性负载的家用电器以纯电阻为负载参数，电流通过时会转换成光能、热能，如白炽灯、电水壶、电炒锅、电饭煲、电熨斗等。电感性负载的家用电器电能转变为机械能或其他形式的能量，如以电动机作动力的洗衣机、电冰箱、抽油烟机、电风扇、空调器等。 由于感性负载的功率因数有时较低，使家庭用电的总功率因数达不到要求的0.

53、85以上，需进行功率因数的提高，称为无功功率的补偿。 实用电工知识三个问题:（1）什么是功率因数？）什么是功率因数？（2）为什么要提高功率因数？）为什么要提高功率因数？（3）怎么提高功率因数？）怎么提高功率因数？实用电工知识日常生活中很多负载为感性的，其等效电路及相量日常生活中很多负载为感性的，其等效电路及相量关系如下图。关系如下图。 uiRLRuLuCOS I当当U、P 一定时，一定时，希望将希望将 COS 提高提高UIRULUP = PR = UICOS 其中消耗的有功功率为：其中消耗的有功功率为：实用电工知识例例40W白炽灯白炽灯 1COS40W日光灯日光灯 5 . 0COSA364.

54、05 . 022040cosUPI发电与供电发电与供电设备的容量设备的容量要求较大要求较大 供电局一般要求用户的供电局一般要求用户的 ， 否则受处罚。否则受处罚。 85. 0COSA182. 022040UPIcosUIP实用电工知识纯电阻电路纯电阻电路)0( 1COS10COSR-L-C串联电路串联电路)9090(纯电感电路或纯电感电路或纯电容电路纯电容电路0COS)90(电动机电动机 空载空载 满载满载3 . 02 . 0COS9 . 07 . 0COS 日光灯日光灯 （R-L-C串联电路）串联电路）6 . 05 . 0COS常用电路的功率因数常用电路的功率因数实用电工知识提高功率因数的措

55、施提高功率因数的措施:uiRLRuLu并电容并电容C实用电工知识并联电容值的计算并联电容值的计算uiRLRuLuC 设原电路的功率因数为设原电路的功率因数为 cos L，要求补偿到要求补偿到cos 须并联多大电容？（设须并联多大电容？（设 U、P 为已知）为已知）RLICIILU实用电工知识分析依据：补偿前后分析依据：补偿前后 P、U 不变。不变。由相量图可知：由相量图可知：sinsinIIILRLCLRLUIPcoscosUIP CUXUICCsincossincosUPUPCULLRLICIILU实用电工知识)(2tgtgUPCLsincossincosUPUPCULLiuRLRuLuC实

56、用电工知识呈电容性。呈电容性。1cosIURLICI呈电感性呈电感性1cos 0UICIRLI0CIUIRLI问题与讨论问题与讨论 功率因数补偿到什么程度功率因数补偿到什么程度？理论上可以补偿？理论上可以补偿成以下三种情况成以下三种情况:功率因素补偿问题（一）功率因素补偿问题（一）1cos 呈电阻性呈电阻性0实用电工知识结论：结论：在在 角相同的情况下，补偿成容性要求使用的电容角相同的情况下，补偿成容性要求使用的电容容量更大，经济上不合算，容量更大，经济上不合算，所以一般工作在欠补偿状态所以一般工作在欠补偿状态。感性（感性（ 较小）较小）CI容性（容性（ 较大）较大）CIC 较大较大功率因数补

57、偿成感性好，还是容性好？功率因数补偿成感性好，还是容性好？ 一般情况下很难做到完全补偿一般情况下很难做到完全补偿 （即：（即： ）1cos过补偿过补偿欠补偿欠补偿RLIUICIUICIRLI 实用电工知识2.配线结构 住宅小区低压住宅小区低压0.4/0.23kV配电系统。配电系统。低压配电系统，应接线灵活，保护可靠。采用放射式馈电，由配电房低压配电系统，应接线灵活，保护可靠。采用放射式馈电，由配电房引出引出YJV22型电缆埋地敷设到每栋楼。每栋楼在三个单元或以下有一型电缆埋地敷设到每栋楼。每栋楼在三个单元或以下有一个供电电源。若每栋楼有四个单元，则采用两路电源，从两端供电，个供电电源。若每栋楼

58、有四个单元，则采用两路电源，从两端供电，可降低进线电缆截面，减少低压供电线路长度。之所以选用可降低进线电缆截面，减少低压供电线路长度。之所以选用YJV型电型电缆，是由于该型电缆在整个温度范围内有优良的电气性能，具有优异缆，是由于该型电缆在整个温度范围内有优良的电气性能，具有优异的热稳定性和老化稳定性，工作寿命可长达的热稳定性和老化稳定性，工作寿命可长达40年，但价格较高。若用年，但价格较高。若用架空线路，价格虽低，但影响小区的美观。出线开关应选用性能优良、架空线路，价格虽低，但影响小区的美观。出线开关应选用性能优良、质量稳定可靠、经国家认证的名优产品。出线开关的数量应考虑要有质量稳定可靠、经国

59、家认证的名优产品。出线开关的数量应考虑要有一定数量的备用回路。馈电电缆的选择，应考虑负荷、发展、裕量、一定数量的备用回路。馈电电缆的选择，应考虑负荷、发展、裕量、电压等级、敷设方式、环境等因素，还要考虑出线开关与电缆的保护电压等级、敷设方式、环境等因素，还要考虑出线开关与电缆的保护配合。配合。空调用电、照明与插座、厨房和卫生间的电源插座应该分别设置独立空调用电、照明与插座、厨房和卫生间的电源插座应该分别设置独立的回路。的回路。除了空调电源插座外，其他电源插座应加装漏电保护器，卫除了空调电源插座外，其他电源插座应加装漏电保护器，卫生间应作局部等电位连接。生间应作局部等电位连接。实用电工知识2.1

60、照明电路 一般商品房，仅将楼梯间灯具选用带玻璃罩的吸顶式灯具。住户一般商品房，仅将楼梯间灯具选用带玻璃罩的吸顶式灯具。住户内均用普通灯座、吸顶式安装。这样选型是出于住户装修时，将内均用普通灯座、吸顶式安装。这样选型是出于住户装修时，将开发商选用的灯具、开关拆掉，换装上住户自己选用的灯具及开开发商选用的灯具、开关拆掉，换装上住户自己选用的灯具及开关。客厅开关的选择，宜采用多联开关，有条件也可用调光开关关。客厅开关的选择，宜采用多联开关，有条件也可用调光开关或用单联开关及电子开关来控制客厅灯。楼梯间开关用节能延时或用单联开关及电子开关来控制客厅灯。楼梯间开关用节能延时开关，其种类较多，通过几年的使