家庭配電線路的分析與設(shè)計(jì)【工程內(nèi)容】正弦交流電的三要素，相位差，正弦交流電的表示方法；單一參數(shù)交流電路中的電壓與電流關(guān)系；功率和能量轉(zhuǎn)換；RLC組合電路中的電壓與電流關(guān)系；功率和能量轉(zhuǎn)換；提高交流電路功率因數(shù)的方法；交流電路中的諧振現(xiàn)象；三相對稱電動勢的產(chǎn)生及三相電源星形連接時(shí)的線電壓與相電壓關(guān)系；三相負(fù)載的星形連接和三角形連接時(shí)的線電壓與相電壓關(guān)系，線電流與相電流的關(guān)系；三相電路的功率；家庭配電線路的分析與設(shè)計(jì)。【工程知識目標(biāo)】理解交流電的根本概念，正弦交流電的三要素；掌握正弦交流電最大值與有效值的關(guān)系；掌握正弦交流電的三角函數(shù)、波形圖及相量表示法，會用相量圖分析正弦交流電路。掌握單一參數(shù)交流電路中的電壓與電流的關(guān)系和功率計(jì)算，了解能量轉(zhuǎn)換。掌握RLC串聯(lián)電路中的電壓與電流關(guān)系和功率計(jì)算，了解能量轉(zhuǎn)換。掌握感性負(fù)載與電容器并聯(lián)電器電路的分析，掌握正弦交流電路中提高功率因數(shù)的意義和方法；了解諧振電路的條件和特征；了解三相對稱電動勢的產(chǎn)生，掌握三相電源星形連接時(shí)的相電壓與線電壓之間的關(guān)系；掌握三相對稱負(fù)載星形和三角形連接時(shí)計(jì)算(包括相電壓、線電壓、相電流、線電流和三相電功率)；理解三相四線制電路中中線的作用；能正確地把負(fù)載接入三相電源；熟悉有關(guān)電氣符號，掌握電氣原理圖的讀識方法，熟悉配電板(箱)線路中常用器件的作用、根本原理及使用知識，了解國家關(guān)于室內(nèi)配線的有關(guān)規(guī)定，掌握室內(nèi)配線的一般要求和工序；熟悉槽板、線管、護(hù)套線的安裝要求。【工程能力目標(biāo)】會分析簡單及較復(fù)雜的交流電路，并能進(jìn)行測試；會進(jìn)行白熾燈照明電路、電感式鎮(zhèn)流器日光燈電路的安裝、檢測與維修；能按照操作標(biāo)準(zhǔn)完成導(dǎo)線、線管的敷設(shè)，線管的連接，線管與配電箱的連接。會正確選用配電板(箱)器件；能正確地設(shè)計(jì)、安裝家用配電線路。任務(wù)1正弦交流電的認(rèn)識與測試〖任務(wù)描述〗在生產(chǎn)和生活中所用的電路幾乎都是正弦交流電路。正弦交流電路是指含有正弦電源(鼓勵(lì))而且電路各局部所產(chǎn)生的電壓和電流(響應(yīng))均隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的電路。本任務(wù)學(xué)習(xí)正弦交流電的根本概念，正弦交流電的三要素、相位差，正弦交流電的表示方法及正弦交流電的測試。〖任務(wù)目標(biāo)〗理解交流電的根本概念，正弦交流電的三要素；掌握正弦交流電最大值與有效值的關(guān)系，正弦交流電的三角函數(shù)、波形圖及相量圖示表示方法。1.正弦交流電的根本知識2.正弦交流電的三要素和相位差(1)正弦交流電的三要素eiRLtiOTTt2t1i2i1圖3.2正弦交流電流變化曲線tiOImωt0ωt(2)正弦交流電的有效值

=(2)正弦交流電的有效值例3.1，，求(1)電壓、電流的有效值及相位差；(2)假設(shè)以電壓u為參考量，重新寫出電壓和電流的瞬時(shí)值表達(dá)式。解(1)電壓、電流有效值為ωtu、iuiu=iOiωtu、iuOu、ituiuiO(2)假設(shè)以電壓為參考量u＝0o，那么i＝90o，那么3.正弦電量的相量圖示法〖實(shí)踐操作〗1.實(shí)踐操作的內(nèi)容2.實(shí)踐操作的要求3.設(shè)備器材4.實(shí)踐操作的步驟5.本卷須知6.評分標(biāo)準(zhǔn)300450+1IU圖3.4

電流、電壓的相量圖任務(wù)3.2單一元件交流電路的分析與測試〖任務(wù)描述〗電阻、電感、電容單個(gè)元件組成的正弦交流電路，是最簡單的交流電路，它們在交流電路中的特性是分析實(shí)際交流電路的根底。本任務(wù)學(xué)習(xí)單一元件交流電路中的電壓與電流的關(guān)系，功率、能量轉(zhuǎn)換及電路測試。〖任務(wù)目標(biāo)〗了解純電阻、純電感、純電容電路中的能量轉(zhuǎn)換。掌握電壓與電流關(guān)系，能較熟練地畫出相應(yīng)的相量圖，掌握單一元件電路中的功率計(jì)算。1.純電阻電路(1)電壓與電流的關(guān)系(2)功率

=IU(c)電流、電壓的相量圖iuR(a)電路圖Ppωtu

iuiOωtO(d)功率波形圖(b)電流、電壓的波形圖例3.2有一個(gè)電阻R＝20Ω，加在其上電壓u＝200sin(314t＋30o)V，試求：(1)流過電阻電流的最大值和有效值，寫出瞬時(shí)值表達(dá)式；(2)計(jì)算電阻一小時(shí)所消耗的電能。解(1)〔2〕(2)W＝Pt＝I2Rt＝7.072×20×10-3×1＝1.0(kWh)2.純電感交流電路(1)電壓與電流的關(guān)系

＝Umsin(ωt＋90o)

XL＝ωL＝2πfL

Um＝ImXL或U＝IXL

(2)功率

(c)電流、電壓的相量圖UI(a)電路圖ueLiLωtui、pi+-i+-i+-i+-i放能儲能儲能放能uO(b)電壓、電流和功率波形圖pT例3.3有一個(gè)電感線圈L＝50mH，接在電壓V的電源上，(1)流過該電感的電流i；(2)畫出電流、電壓的相量圖；(3)求電路的無功功率。解(1)感抗(Ω)電流有效值(A)由于純電感電路中電流滯后電壓90o，所以，電流瞬時(shí)值表達(dá)式為A(2)電壓、電流的相量圖如圖3.8所示。(3)電路的無功功率

3.純電容交流電路(1)電壓與電流的關(guān)系

(c)電流、電壓的相量圖UIui、p+-i-+i+-i-+i放電(b)電壓、電流和功率的波形圖充電充電放電uO++++----ωti－－++Tp(a)電路圖uiC(2)功率

例3.4有一電容元件C＝39.5μF，接在頻率為50Hz、電壓有效值為220V的正弦電源上，試求：(1)電容的容抗；(2)電容的無功功率QC。解(1)容抗

(Ω)(2)電流的有效值為

(A)

電容的無功功率〖實(shí)踐操作〗1.實(shí)踐操作的內(nèi)容2.實(shí)踐操作的要求3.設(shè)備器材4.實(shí)踐操作的步驟5.本卷須知6.評分標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)3.3熒光電路照明電路的分析與安裝測試〖任務(wù)描述〗實(shí)際的電路元件不可能是單一參數(shù)的“純〞電路元件，如一個(gè)線圈既含有電感也含有電阻，一個(gè)電容器一般既含有電容又含有電阻等，所以實(shí)際的電路元件可以等效為電阻、電感、電容的不同組合。本任務(wù)學(xué)習(xí)RLC串聯(lián)交流電路中的電壓與電流的關(guān)系，功率和能量轉(zhuǎn)換，RLC串聯(lián)諧振電路；感性負(fù)載與電容器并聯(lián)交流電路中的電壓與電流的關(guān)系，功率和能量轉(zhuǎn)換；熒光燈照明電路的安裝與測試。〖任務(wù)目標(biāo)〗了解RLC串聯(lián)交流電路中的能量轉(zhuǎn)換，串聯(lián)諧振的條件及特點(diǎn)；感性負(fù)載與電容器并聯(lián)交流電路中的能量轉(zhuǎn)換。掌握RLC串聯(lián)交流電路中、感性負(fù)載與電容器并聯(lián)交流電路中的電壓與電流關(guān)系，能較熟練地畫出相應(yīng)的相量圖，學(xué)會用相量分析較復(fù)雜的交流電路，掌握RLC串聯(lián)交流電路中的功率計(jì)算。掌握感性負(fù)載與電容并聯(lián)交流電路中的功率計(jì)算及提高電路功率因數(shù)的意義和方法。1.RLC串聯(lián)電路(1)電壓與電流關(guān)系iRLCuuRuLuCUUX=UL+UCIULUCUCURURUX=UL+UCURXZ圖3.12阻抗三角形U=URULUCIUULUCURUxULI(2)功率Q＝QL－QC＝I2XL－I2XC＝IUL－IUC＝I(UL－UC)

PQSRX│Z│UX=UL+UCURUPQS例3.5電阻R＝22Ω，電感L＝0.6H的線圈與電容C＝63.7μF串聯(lián)后，接到220V、50Hz的交流電源上。求電路中的電流、電路功率因數(shù)、有功功率、無功功率和視在功率。解先求感抗、容抗、阻抗電流的有效值電路的功率因數(shù)

有功功率無功功率視在功率(3)串聯(lián)諧振電路

2.感性負(fù)載與電容器并聯(lián)電路(1)感性負(fù)載與電容器并聯(lián)電路中的電壓、電流

iCui1iCRL

1I1UIICIC(2)感性負(fù)載與電容器并聯(lián)電路中的功率

P＝UIcos＝UI1cos1

Q＝QL－QC＝＝UIsin1(3)并聯(lián)諧振電路(4)功率因數(shù)的提高

①電源容量不能得到充分利用PN＝

UNINcos＝SNcos

②增加線路和發(fā)電機(jī)繞組的功率損耗例3.6有一臺發(fā)電機(jī)的額定容量SN＝10kV·A，額定電壓UN＝220V，角頻率ω＝314rad/s，給一負(fù)載供電，該負(fù)載的有功功率P＝5kW，功率因數(shù)cos1＝0.5。試求：(1)該負(fù)載所需的電流值，該負(fù)載是否超載？(2)在負(fù)載不變的情況下，將一個(gè)電容器與負(fù)載并聯(lián)，使供電系統(tǒng)的功率因數(shù)提高到0.85，問需要并聯(lián)多大的電容值？此時(shí)線路電流是多少？解

(1)負(fù)載電流發(fā)電機(jī)的額定電流可見，發(fā)電機(jī)正好滿載。(2)由式(3.33)計(jì)算并聯(lián)電容器的電容值當(dāng)cos1＝0.5時(shí)，tan1＝1.732當(dāng)cos＝0.85時(shí)，tan＝0.62故并聯(lián)電容器后線路的電流并聯(lián)電容器后線路的電流由45.45A下降到26.7A，發(fā)電設(shè)備還可多并聯(lián)負(fù)載。〖實(shí)踐操作〗1.實(shí)踐操作的內(nèi)容2.實(shí)踐操作的要求3.設(shè)備器材4.熒光燈電路的有關(guān)說明(1)熒光燈電路的結(jié)構(gòu)(2)熒光燈的工作原理5.實(shí)踐操作的步驟(1)RLC串聯(lián)電路的測試(2)串聯(lián)諧振電路的測試(3)熒光燈電路的連接和觀測6.本卷須知7.考核標(biāo)準(zhǔn)鎮(zhèn)流器**~220VuiC1F/2.2F/4.7F450V啟輝器中線端線i1u1iC燈管Wu2FUFUS任務(wù)3.4三相交流電路的分析與安裝測試〖任務(wù)描述〗三相制供電比單相制供電更有優(yōu)越性，例如，三相交流發(fā)電機(jī)比同樣尺寸的單相發(fā)電機(jī)輸出功率大；在相同條件下輸送同樣大的功率，三相輸電線比單相輸電線節(jié)省材料。因此，電力系統(tǒng)廣泛采用三相制供電。本任務(wù)研究三相對稱電動勢的產(chǎn)生、三相電源的連接及三相電源的測試。三相負(fù)載的星形連接、三角形連接電路中的線電壓與相電壓關(guān)系、線電流與相電流的關(guān)系，三相電功率及測試。〖任務(wù)目標(biāo)〗了解三相對稱電動勢的產(chǎn)生，掌握三相電源星形連接時(shí)線電壓與相電壓之間的關(guān)系，三相對稱負(fù)載作星形和三角形連接時(shí)的計(jì)算(包括相電壓、線電壓、相電流、線電流和三相電功率)，理解三相四線制電路的中線作用，能正確地把三相負(fù)載接入三相電源。1.三相對稱電動勢的產(chǎn)生

U1NW1SV2W2V1U2nEV120o120oEUEW120oeeUeVeWEmO

ωt2.三相電源的連接(1)星形連接(Y形)線電壓與相電壓的大小關(guān)系所以，在電路對稱的情況下線電壓和相電壓存在如下關(guān)系：UU＝UV＝UW，UUV＝UVW＝UWU三相電源的星形連接

uWUuVWuUVuWuVuUV1U1W1UNVWW2U2V230o30o30oUVWUWU－UW－UUUUV－UVUUUWUV(2)三角形連接(Δ)

UUV＝UVW，UVW＝UWU，UWU＝UUVUVWU1U2V1V2W2W1uUVuVWuWU2.三相負(fù)載的連接

三相電路的負(fù)載由三局部組成，其中每一局部稱為一相負(fù)載。假設(shè)三相負(fù)載阻抗相同(即阻抗值相等，阻抗角相同，或表示為且U＝V＝W)，那么稱為對稱三相負(fù)載，否那么為不對稱負(fù)載。三相負(fù)載的連接方式有兩種：星形(Y)連接和三角形(Δ)連接。(1)三相負(fù)載的星形(Y)連接

①三相對稱負(fù)載的星形連接iUiNiViWUNVWZUZVZWiUNiVNiWNUUUWUVIWIUIV(2)三相負(fù)載的三角形(?)連接

①三相對稱負(fù)載的三角形連接UVWiWUiUViVWuUViUiViWuVWWZUZVZWUViU＝iUV－iWU，iV＝iVW－iUV，iW＝iWU－iVW由于三相相電壓對稱、相電流對稱，那么線電流也對稱，線電流在相位上落后對應(yīng)的相電流30°，并且相電流的有效值IP和線電流有效值IL的關(guān)系為

30oUWUIUVUVWUUVIWUIVWIWIVIU－IVW－IUV－IWU②三相不對稱負(fù)載的三角形連接在三相電路中，電源電壓對稱，負(fù)載不對稱，各相相電流可分成三個(gè)單相電流分別計(jì)算，線電流要根據(jù)基爾霍夫電流定律進(jìn)行相量計(jì)算。應(yīng)當(dāng)注意，由于三相負(fù)載不對稱，那么相電流不對稱，線電流也不對稱。例3.8有一臺三相交流電動機(jī)，每相繞組的等效電阻R＝6Ω，感抗XL＝8Ω，連成三角形，接在線電壓UL＝380V的三相電源上，試求電動機(jī)的相電流和線電流。3.三相電路的功率

三相電路無論是星形連接還是三角形連接，也無論是對稱負(fù)載還是不對稱負(fù)載，三相電路的有功功率都等于各相有功功率之和，即P＝PU＋PV＋PW＝UUIUcosφU＋UVIVcosφV＋UWIWcosφW當(dāng)對稱負(fù)載作丫形連接時(shí)，

當(dāng)對稱負(fù)載作Δ形連接時(shí)，

三相對稱負(fù)載無論是Y形連接或?形連接有功功率表達(dá)式為

同理，三相電路的無功功率也等于各相無功功率之和，即對于三相對稱負(fù)載，三相電路的無功功率表達(dá)式為三相電路的視在功率為在對稱三相負(fù)載電路中，視在功率為例3.9三相對稱負(fù)載，每相負(fù)載的電阻R＝6Ω，感抗XL＝8Ω，接入380V的三相三線制電源。試比較星形和三角形兩種連接時(shí)消耗的三相電功率。任務(wù)3.5家庭配電線路的設(shè)計(jì)

〖任務(wù)描述〗在家庭配電線路安裝時(shí)，需要進(jìn)行室內(nèi)配線、燈具、開關(guān)及插座的設(shè)計(jì)和安裝，以確保生活用電的平安。本任務(wù)學(xué)習(xí)室內(nèi)配線的根本要求和工序；護(hù)套線配線、線管配線和線槽配線的操作方法和根本要求；家庭兩室一廳的配電線路的設(shè)計(jì)。〖任務(wù)目標(biāo)〗了解國家關(guān)于室內(nèi)配線的有關(guān)規(guī)定；掌握室內(nèi)配線的一般要求和工序；熟悉槽板、線管、護(hù)套線的安裝要求。能按照操作標(biāo)準(zhǔn)完成導(dǎo)線、線管的敷設(shè)；線管的連接；線管與配電箱的連接；學(xué)會安裝照明燈具、開關(guān)、插座等電氣元件；學(xué)會使用常用電工工具。1.室內(nèi)配線的根本要求和工序(1)室內(nèi)配線的根本要求①配線時(shí)要求導(dǎo)線額定電壓應(yīng)大于線路的工作電壓，導(dǎo)線絕緣強(qiáng)度應(yīng)符合線路安裝方式和敷設(shè)條件，導(dǎo)線截面應(yīng)滿足供電負(fù)荷和機(jī)械強(qiáng)度要求。②接頭的質(zhì)量是造成線路故障和事故的主要因素之一，所以配線時(shí)應(yīng)盡量減少導(dǎo)線接頭。③明線敷設(shè)要保持水平和垂直。④絕緣導(dǎo)線穿越樓板時(shí)，應(yīng)將導(dǎo)線穿入鋼管或硬塑料管內(nèi)保護(hù)。⑤導(dǎo)線穿墻時(shí)，應(yīng)加裝保護(hù)管(瓷管、塑料管、竹管或鋼管)。⑥導(dǎo)線通過建筑物的伸縮縫或沉降縫時(shí)，敷設(shè)導(dǎo)線應(yīng)稍有余量。⑦導(dǎo)線相互交叉時(shí)，為防止相互碰觸，應(yīng)在每根導(dǎo)線上加套絕緣管，并將套管在導(dǎo)線上固定牢靠。⑧為確保平安，室內(nèi)外電氣管線和配電設(shè)備與各種管道間以及與建筑物、地面間的最小允許距離應(yīng)滿足一定要求。(2)室內(nèi)配線的工序①首先熟悉設(shè)計(jì)施工圖，做好預(yù)留預(yù)埋工作(其主要內(nèi)容有：電源引入方式的預(yù)備預(yù)埋位置；電源引入配電箱的路徑；垂直引上、引下以及水平穿越梁、柱、墻等的位置和預(yù)埋保護(hù)管)。②按設(shè)計(jì)施工圖確定燈具、插座、開關(guān)、配電箱及電氣設(shè)備的準(zhǔn)確位置，并沿建筑物確定導(dǎo)線敷設(shè)的路徑。③在土建粉刷前，將配線中所有的固定點(diǎn)打好眼孔，將預(yù)埋件埋齊，并檢查有無遺漏和錯(cuò)位。④裝設(shè)絕緣支承物、線夾或線管及開關(guān)箱、盒。⑤敷設(shè)導(dǎo)線。⑥連接導(dǎo)線。⑦將導(dǎo)線出線端與電器件及設(shè)備連接。⑧檢驗(yàn)工程是否符合設(shè)計(jì)和安裝工藝要求。2.配線方法

(1)塑料護(hù)套線配線方法

①劃線定位。②鑿眼并安裝木榫。③固定鋁片線卡。④敷設(shè)導(dǎo)線。⑤鋁片線卡的夾持。塑料護(hù)套線配線的要求是：護(hù)套線的接頭應(yīng)在開關(guān)、燈頭盒和插座等外，必要時(shí)可裝接線盒，使其整齊美觀；導(dǎo)線穿墻和樓板時(shí)，應(yīng)穿保護(hù)管，其凸出墻面距離約為3~10mm；與各種管道緊貼交叉時(shí)，應(yīng)加裝保護(hù)套；當(dāng)護(hù)套線暗設(shè)在空心樓板孔內(nèi)時(shí)，應(yīng)將板孔內(nèi)去除干凈、中間不允許有接頭；塑料護(hù)套線轉(zhuǎn)彎時(shí)，轉(zhuǎn)彎角度要大，以免損傷導(dǎo)線，轉(zhuǎn)彎前后應(yīng)各有用一個(gè)鋁片線卡夾住(2)線管配線方法

把絕緣導(dǎo)線穿在管內(nèi)配線稱為線管配線。線管配線有明配和暗配兩種，明配是把線管敷設(shè)在墻上以及其它明露處，要配置得橫平豎直，要求管距短，彎頭小。暗配是將線管置于墻等建筑物內(nèi)部，線管較長。線管配線的方法如下。①線管選擇。②落料。③彎管。④鋸管。⑤套絲。⑥線管連接。⑦線管的接地。⑧線管的固定。⑨掃管穿線。(3)槽板配線方法

常用的槽板有木槽和塑