1多媒體教案北京出版社電工電子技術與技能第5章常用電器

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返回主頁5.1變壓器5.3常用電器5.2照明電器

5.4實訓家用配電板的安裝3

常用電器正以前所未有的速度發展著，種類繁多、款式各異，讓人目不暇接。常用電器有變壓器、接觸器、刀開關等工業用電器，也有家庭常用的一些為生活提供便利的用電設備，如電視機、空調、電冰箱、洗衣機、照明燈具、各種小家電等等。變壓器吊燈電磁爐45.1變壓器

5.1.1變壓器的用途及類型

變壓器的用途變壓器在電子產品中是十分常用的元器件。變壓器是一種常用的電器設備。無論在電力設備，還是在各種電子設備中都有極其廣泛的應用。在不同的應用環境下，變壓器有不同的作用，在電力系統中變壓器用于電力輸送及變換，在電路中變壓器主要用來提升或降低交流電壓、匹配阻抗。安全隔離等5

變壓器的種類

變壓器按用途可以分為：配電變壓器、電力變壓器、全密封變壓器、組合式變壓器、干式變壓器、單相變壓器、三相變壓器等。

變壓器按照繞組數可以分為:雙繞組、三繞組、多繞組變壓器和自耦變壓器等。

變壓器按照相數可以分為:單相變壓器、三相變壓器、多相變壓器。三相變壓器單相變壓器5.1.1變壓器的用途及類型

6變壓器的結構

變壓器是由鐵心和繞組組成。如圖所示為單相雙繞組變壓器結構示意圖及電氣符號。原繞組接電源的繞組，又稱為一次繞組、原邊或一次側，其匝數N1；副繞組接負載的繞組，又稱為二次繞組、副邊或二次側，其匝數N2。5.1.2變壓器的結構與額定值原繞組副繞組繞組鐵心7變壓器的額定值

生產廠家根據國家技術標準，為用戶提供了變壓器的允許工作數據，稱為額定值。它們通常標注在變壓器的鉻牌上，故也稱為銘牌值。5.1.2變壓器的結構與額定值8變壓器的額定值額定電壓根據變壓器的絕緣強度和允許溫升所規定的電壓值。一次繞組額定電壓是指原邊電源電壓的有效值。二次繞組額定電壓是指當一次繞組加額定電壓時，二次繞組空載時電壓的有效值。單位為伏（V）或千伏（kV）。額定電流根據變壓器絕緣材料規定的發熱溫度而允許長期通過的最大電流。單位為伏（A）或千伏（kA）。5.1.2變壓器的結構與額定值9變壓器的額定值額定容量是指二次側輸出的額定視在功率，單位是VA或kVA。由于變壓器的效率很高，所以通常原、副邊的額定容量設計得相等。額定頻率f是指加在變壓器一次繞組上的電壓的允許頻率。我國規定的標準頻率(工頻)為50Hz。溫升是指變壓器在額定運行情況時,允許超出周圍環境溫度的數值，它取決于變壓器所用絕緣材料的等級。5.1.2變壓器的結構與額定值10

變壓器是利用電磁感應的原理來改變交流電壓的裝置，當一交流電經過其中之一組線圈時，與另一組線圈就會感應出具有相同頻率的交流電壓，從而實現提升或降低電壓的作用。

5.1.3變壓器的工作原理單相變壓器+–+–一次繞組N1二次繞組N2鐵心11

電壓變換變壓器的一次電壓、二次電壓與相應的匝數N1、N2有什么關系呢？想一想讓我們做個小實驗。將J2423型可拆變壓器的線圈按下表中匝數連接，一次繞組（1400匝）接調壓器，二次繞組（400匝）并接電壓表，測量結果如表所示。項目一次繞組N1二次繞組N2一次電壓二次電壓降壓0-400T0-200T50V25.5V升壓0-400T0-800T50V97.5V變壓器電壓變換表5.1.3變壓器的工作原理12

從表中數據可得到電壓變換公式：

式中n

為變壓器的電壓比，亦稱為變壓器的匝數比。當N2>N1時，U2>U1，二次側電壓升高，這種變壓器稱為升壓變壓器。當N1>N2時，U1>U2，二次側電壓降低，這種變壓器稱為降壓變壓器。忽略了一、二次繞組的電阻和各種電磁能量損失稱為理想變壓器。

電壓變換5.1.3變壓器的工作原理13將變壓器的一次繞組接到直流電源上，二次繞組接一小燈泡，燈泡能亮嗎？

電壓變換思考題實驗告訴我們，小燈泡不能亮，因為變壓器只能轉換交流電。5.1.3變壓器的工作原理14

電流變換一次繞組電流I1和二次繞組的電流I2與它們的匝數成反比。對于理想變壓器，輸入的電功率I1U1等于輸出的電功率I2U2，即，由電壓變換可得出：對于降壓變壓器，高壓側的匝數多而通過電流小，可用較細導線；低壓側匝數少而通過電流大，需用較粗導線。5.1.3變壓器的工作原理15

變壓器的效率變壓器的效率η是變壓器的輸出功率P1和輸入功率P2的比值，變壓器的損耗，主要包括銅損和鐵損。銅損是指變壓器線圈電阻所引起的，與負載有關，與負載電流平方成正比。變壓器的鐵損即鐵心的損耗，包括磁滯損耗和渦流損耗，與負載無關。變壓器作為一種靜止的交流電能轉換裝置，其能量轉換的效率是非常高的。中、小型變壓器在95%以上，大型變壓器在99%以上。5.1.3變壓器的工作原理16白熾燈5.2照明電器5.2.1傳統照明燈具白熾燈是歷史最悠久的燈，結構簡單、價格低廉、使用方便、顯色性好；但發熱大、發光效率較低、使用壽命較短。如果電源電壓增加5%，燈的壽命將縮短50%。白熾燈應用很普遍，適用于需要調光、要求顯色性高、迅速點燃、頻繁開關及需要避免對測試設備產生高頻干擾的地方和屏蔽室等。白熾燈17鹵鎢燈

5.2.1傳統照明燈具鹵鎢燈是在白熾燈燈泡中充入含有鹵族元素（碘化物）的惰性氣體，利用鹵鎢循環原理來提高燈的發光效率和使用壽命。顯色性特別好，而且體積小易于裝飾，倍受人們青睞和廣泛使用。應用于照明、汽車、攝影、儀器等場合，但其耐震性較差，應注意防震。如圖5所示為超市用的照明鹵鎢燈。鹵鎢燈18熒光燈

5.2.1傳統照明燈具鹵熒光燈包括普通日光燈和緊湊型熒光燈。日常用的護眼燈就是把普通日光燈低頻閃改為高頻閃，將燈管的亮滅閃爍加快到每秒幾千次甚至幾萬次，超過人眼的神經反應速度，使眼睛感覺不到燈光的頻閃變化，因此對眼睛有一定的保護作用。護眼燈195.2.1傳統照明燈具衛生間選用緊湊型熒光燈還是白熾燈好呢？想一想用白熾燈好。因為在頻繁啟動時緊湊型熒光燈使用壽命會大大縮短。20放電燈5.2.1傳統照明燈具放電燈包括低壓鈉燈、高壓鈉燈、高壓汞燈、金屬鹵化物燈等。.高壓鈉燈

高壓鈉燈是利用高壓鈉蒸氣放電發光的電光源。主要用于道路照明、泛光照明、廣場照明、工業照明等。低壓鈉燈是利用低壓鈉蒸氣放電發光的電光源。低壓鈉燈具有發光效率特高、壽命長、光通維持率高、透霧性強等特點，用于隧道、港口、碼頭、礦場等照明。21放電燈5.2.1傳統照明燈具高壓汞燈是利用放電時產生高氣壓獲得可見光的電光源。所示為自鎮流器熒光高壓汞燈，其特點是光色好，不需要附加鎮流器，可直接與白熾燈泡互換使用。適用于室內外照明。.高壓汞燈

22放電燈5.2.1傳統照明燈具.

金屬鹵化物燈金屬鹵化物燈是在高壓汞燈的基礎上添加金屬鹵化物，使金屬原子或分子參與放電而發光的電光源。金屬鹵化物具有壽命長、光效高、顯色性好等特點。用于商業照明、體育館照明及道路照明等。23節能燈5.2.2新型照明燈具

我國現在已經能生產高壓鈉燈、低壓鈉燈、金屬鹵化物燈、細管徑熒光燈、緊湊型熒光燈、環型熒光燈等六大類高效節能電光源。節能熒光燈與白熾燈相比，在達到同樣光能輸出的前提下，只需耗費普通白熾燈用電量的1/5至1/4，從而可以節約大量的照明電能和費用，因此被稱為節能燈。24發光二極管（LED）5.2.2新型照明燈具

發光二極管廣泛應用于辦公室、大型超市、公共汽車、倉庫、商店櫥窗等。

大功率LED用于道路照明。LED日光燈

LED路燈

255.2.2新型照明燈具我們學習了很多的照明燈具，如何合理選用呢？想一想根據燈具的使用環境，選用高效節能照明燈具，如熒光燈適合于辦公室；在不同的場所選用適合的電光源；充分利用自然光。26常用燈具在相同光能輸出條件下功率對比可知，半導體燈最節能。想一想在相同光能輸出的前提下，白熾燈、節能燈、半導體燈誰更節能？5.2.2新型照明燈具低壓電器用途

5.3常用電器5.3.1低壓電器種類與用途

低壓電器通常是指工作在交流電壓1200V或直流電壓1500V以下的電器。低壓電器用于對電路進行接通、分斷，對電路參數進行變換，以實現對電路或用電設備的控制、調節、切換、檢測和保護等作用。285.3.1低壓電器種類與用途

低壓電器種類低壓電器種類繁多，按其在所處電氣線路中的地位和作用分為低壓配電電器和低壓控制電器兩大類。低壓配電電器包括刀開關、轉換開關、熔斷器和自動開關。低壓控制電器包括接觸器、繼電器、起動器、主領器、控制器、電阻器、變阻器和電磁鐵等。295.3.2熔斷器熔斷器的結構熔斷器主要由金屬熔體、連接熔體的觸頭裝置和外殼組成。熔體是熔斷器的核心部件，一般由鉛、鉛錫合金、鋅、鋁、銅等金屬材料制成，要求其熔點低、導電性能好、不易氧化和易于加工。金屬熔體觸頭裝置外殼熔斷器的電器符號305.3.2熔斷器熔斷器的工作原理及應用場合熔斷器廣泛應用于低壓配電系統和控制系統及用電設備中，作為短路和過載保護。使用時，將熔斷器串聯于被保護電路中，當過載或短路電流通過熔體時，熔體自身將發熱而熔斷，從而對電力系統、各種電氣設備及家用電器起到保護作用。315.3.2熔斷器低壓熔斷器的選用

熔斷器的額定電壓大于或等于被保護線路的額定電壓。熔斷器的額定電流應根據被保護線路或設備的額定電流選擇。熔斷器額定分斷電流應大于電路中可能出現的最大故障電流。熔斷器的選用時還應根據使用環境和負載性質進行選擇。325.3.3電源開關

刀開關

刀開關又稱閘刀開關，在電路中用來隔離電源，以確保電路和設備維修的安全；不頻繁地接通和分斷容量不大的低壓電路或直接啟動小容量電機。開關的電器符號閘刀開關閘刀的極數有單極、雙極和三極三種。常用的刀開關有HD型單投刀開關、HS型雙投刀開關等。33刀開關的選用

刀開關選用時其額定電流一般應大于或等于所分斷電路中各個負載額定電流的總和。5.3.3電源開關

對于電動機負載，應考慮其啟動電流。34低壓斷路器低壓斷路器又稱自動空氣開關。在電路正常工作條件下用作線路的不頻繁接通和分斷，并在電路發生過載、短路及失壓時能自動分斷電路。5.3.3電源開關

DW45斷路器DZ20斷路器35塑料外殼式斷路器一般選用原則斷路器的額定工作電壓大于或等于線路額定電壓。5.3.3電源開關

斷路器的額定電流大于或等于線路負載電流，斷路器的額定短路通斷能力大于或等于線路中可能出現的最大短路電流(按有效值計算)。36交流接觸器交流接觸器是一種自動的電磁開關，用于頻繁地接通或斷開大電流電路的主電器，并可實現遠距離控制。如電動機、電熱設備、電焊機等設備的控制。它利用主觸點來開閉電路，用輔助觸點來執行控制指令。5.3.4接觸器與熱繼電器交流接觸器的用途

交流接觸器37交流接觸器主要由電磁系統、觸點系統、滅弧系統及其它部分組成。如圖交流接觸器結構圖和電器符號。5.3.4接觸器與熱繼電器交流接觸器的結構及電氣符號

接觸器結構接觸器電氣符號交流接觸器38交流接觸器當線圈通電時，靜鐵心產生電磁吸力，將動鐵心吸合，由于觸頭系統是與動鐵心聯動的，因此動鐵心帶動三條動觸片同時運行，主觸點和動合輔助觸點閉合，動斷輔助觸點斷開。從而接通電源和控制回路。當線圈斷電時吸力消失，動鐵心聯動部分依靠彈簧的反作用力而分離,使各觸頭恢復到原來的狀態。

5.3.4接觸器與熱繼電器交流接觸器的工作原理交流接觸器39交流接觸器選用時接觸器的主觸點的額定電壓應大于或等于控制電路的額定電壓。5.3.4接觸器與熱繼電器交流接觸器的選用原則接觸器的主觸點的額定電流應大于或等于被控設備的額定電流。控制電動機的接觸器還應考慮電動機的起動電流。交流接觸器40熱繼電器熱繼電器是利用電流的熱效應原理來切斷電路的保護電器，主要用于電動機或其他負載的過載保護以及三相電動機的缺相運行保護。5.3.4接觸器與熱繼電器熱繼電器的組成及用途

熱繼電器熱繼電器電氣符號熱繼電器主要由雙金屬片、加熱元件、觸點系統等組成。41熱繼電器的額定電流按被保護電動機的額定電流選用，即加熱元件的額定電流應接近或略大于電動機額定電流。5.3.4接觸器與熱繼電器熱繼電器的選用原則對于星形接法的電動機選用兩相結構的熱繼電器，而對于三角形接法的電動機則選用三相結構或三相結構帶斷相保護的熱繼電器。熱繼電器42主令電器是接通或斷開控制電路，以發出控制指令或作程序控制的開關電器。5.3.5主令電器按其作用可以分為控制按鈕、行程開關、萬能轉換開關、主令控制器等。主令電器所轉換的電路是控制電路，其觸頭工作電流很小。43按鈕

按鈕是一種手動控制器，通常用來接通或斷開電流較小的電路。按鈕的觸頭只能短時通過5A及以下的電流。按鈕不宜直接控制主電路的通斷。5.3.5主令電器按鈕熱繼電器電氣符號44在很多的地方有不同顏色的按鈕，你知道它們各有什么含義和作用嗎？想一想按鈕5.3.5主令電器為避免發生誤操作，生產中將按鈕用不同的顏色和符號標志其功能及作用。起動按鈕為綠色；停止按鈕為紅色；起動和停止交替動作的按鈕為黑色、白色或灰色；點動按鈕為黑色；復位按鈕為藍色，若換具有停止作用時用紅色；對系統進行干預，如循環中途停止等用黃色。45行程開關行程開關又稱限位開關，是靠生產機械的某些運動部件與它的傳動部位發生碰撞，使其觸頭通斷從而限制生產機械的行程、位置或改變其運行狀態。。5.3.5主令電器行程開關46在當你打開冰箱時，冰箱里面的燈就會亮了，而關上門燈又熄滅了。為什么呢？想一想行程開關5.3.5主令電器冰箱門框上裝了行程開關，門壓緊時行程開關斷開燈的電路，門一開行程開關閉合電路接通，燈點亮。47單相電度表又名電能表俗稱火表，它的規格多用其工作電流表示，常用的有3A、5A、10A、20A等，它是累計記錄用戶一段時間內消耗電能多少的儀表。5.4實訓家用配電板的安裝單相電度表用途5.4.1單相電度表電能表電度表面板上裝有機械式計數器，右起最后一位數字為十分位小數，在這個數字左面，從右到左依次是個位、十位、百位和千位，電度表裝好后應記下原有的底數，作計量用電的起點。電業部門抄計用電度數時，一般都以整數為準。余下的小數與下月一起累計。

單相電度表讀數48一般家庭用電量不大，電度表可直接接在線路上，單相電度表接線盒里共有四個接線樁，從左至右1、2、3、4編號。直接接線方法（1）按編號1、3接進線（1接火線，3接零線），2、4接出線（2接火線，4接零線），接線位置如圖所示。由于有些電度表的接線方法特殊，在具體接線時，應以電度表接線盒蓋內側的線路圖為準。電能表接線圖單相電度表接線5.4.1單相電度表49單相電度表的選用應注意與家庭全部用電器的總電流相適應。在220V電壓下，可根據公式P＝UI，計算出不同規格的電度表可裝接用電器的最大總功率。單相電度表選用5.4.1單相電度表目前，隨著單片機技術的發展，一種多功能數字化智能電度表已經開始應用，它具有電能計數、數字顯示、電路保護、用電收費等功能。由于其使用方便，節省人力，將會普及使用。50家用配電板用厚度為15－20mm的松木做成。板后四周加框邊，以容納導線，各元件間的距離具體參見下表。配電板的制作5.4.2配電板的安裝配電板上各器件間距離51照明配電板結構比較簡單，電度表一般裝在板面的左邊或上方，閘刀裝在右邊或下方板面器件的安裝位置圖5.4.2配電板的安裝52在配電板上要按預先的設計進行安裝，元器件安裝位置必須正確，傾斜度不超過1.50－50，同類元器件安裝方向必須保持一致；元器件安裝牢固，稍加用力搖晃無松動感；電度表與地面垂直，否則將影響電度表計數的準確性；文明安裝、小心謹慎，不得損傷、損壞器材。元器件安裝工藝要求5.4.2配電板的安裝53照圖施工，配線完整、正確，不得多配、少配或錯配。線路敷設工藝要求5.4.2配電板的安裝在有主電路又有輔助電路的配電板上敷線，兩種電路必須選用不同色的線以示區別。配線長短適度，線頭在接線樁上壓接時不得壓住絕緣層，壓接后裸線部分不得大于1mm。線頭壓接牢固，稍用力拉扯不應有松動感。走線橫平豎直，分布均勻。54線路敷設工藝要求5.4.2配電板的安裝轉角圓成90度，彎曲部分自然圓滑，弧度全電路保持一致；轉角控制在90度±2度以內。長線沉底，走線成束。同一平面內不允許有交叉線。必須交叉時應在交叉點架空跨越，兩線間距不小于2mm。對螺旋式熔斷器接線時，中心接片接電源，螺口接片接負載。配電板應安裝在不易受振動的建筑物上，板的下緣離地面1.5－1.7m。55習題參考答案：思考題：1.1變壓器原、副邊沒有電氣上的直接聯系，那么電能的傳輸又是如何實現的？

變壓器原、副邊沒有電氣上的直接聯系，電能的傳輸是通過磁的耦合實現的。1.2常用照明