1、任务一单相交流电的测量图5-1常见的交流电压波形大多数正弦交流电是由交流发电机产生的。图5-2交流发电机示意图1.交流电的产生2.正弦交流电的三要素正弦交流电的大小习惯上我们以t作为横坐标,以交流电的大小作为纵坐标画成波形图,如图5-3所示。图5-3正弦交流电的波形图(2)正弦交流电的变化速度频率是表示交流电随时间变化快慢的物理量。(3)正弦交流电的变化起点前面在讲述正弦交流电动势的产生时,是假设线圈开始转动的瞬时,线圈平面与磁力线平面重合。图5-4交流电的初相位(4)正弦交流电的有效值在电工技术中,经常要利用交流电的热效应和机械效应等。(5)正弦交流电的相位差两个同频率的交流电的相位之差叫相
2、位差,用字母表示,即图5-5交流电的相位差3.正弦交流电的三种表示法为了便于研究交流电,常采用解析式、波形图和相量图来描述正弦交流电。(1)解析法表达交流电随时间变化规律的数学表达式称为解析式,正弦交流电动势、电压、电流的一般解析式为(2)波形图法用波形图来表示正弦交流电的方法称为波形图表示法。图5-6正弦交流电的波形图图5-7相量表示法(3)相量图法相量图也称向量图。图5-8相量的加法解:根据题意,可以绘出如图5-8所示的相量图。i=i1+i2=5sin(314t+66.9)1.实训目标学会正确使用示波器测量各种电压波形。2.实训器材亚龙YL-135电子工艺实训考核装置一套、万用表一块、YB
3、4325双踪示波器一台、电工工具一套。由于YB4325双踪示波器面板上开关、按钮较多,实验前请按表5-1设置仪器的开关及控制旋钮或按键。3.实训内容表5-1示波器开关及控制旋钮的初始位置表5-1示波器开关及控制旋钮的初始位置表5-2示波器自校波形记录表表5-3交流电压波形记录表表5-4直流电压波形记录表示波器使用图5-9YB4325双踪示波器面板(1)荧光屏荧光屏是示波管的显示部分。(2)示波管和电源系统电源(Power)。(3)垂直偏转因数和水平偏转因数垂直偏转因数选择(VOLTS/DIV)和微调。(4)输入通道和输入耦合选择输入通道选择。(5)触发被测信号从Y轴输入后,一部分送到示波管的Y
4、轴偏转板上,驱动光点在荧光屏上按比例沿垂直方向移动;另一部分分流到X轴偏转系统产生触发脉冲,触发扫描发生器,产生重复的锯齿波电压加到示波管的X偏转板上,使光点沿水平方向移动,两者合一,光点在荧光屏上描绘出的图形就是被测信号图形。(6)扫描方式(SweepMode)扫描有自动(Auto)、常态(Norm)和单次(Single)三种扫描方式。任务二单相交流电路的测量1.纯电阻电路由白炽灯、电烙铁、电阻器等组成的交流电路都可近似看成是纯电阻电路。图5-10纯电阻电路(1)电流与电压的相位关系设加在电阻两端的电压为(2)电压与电流的频率关系由上面分析可知,电流与电压频率相同。(3)电流与电压的数量关系
5、由电阻两端的电压公式可知,通过电阻的最大电流为(4)功率在任一瞬间,电阻中电流瞬时值与同一瞬间的电阻两端电压的瞬时值的乘积,称为电阻的瞬时功率,用pR表示,即2.纯电感电路由电阻很小的电感线圈组成的交流电路,可近似地看成是纯电感电路,图5-11a所示为由一个线圈构成的纯电感电路。图5-11纯电感电路(1)电流与电压的相位关系当纯电感电路中有交变电流i通过时,根据电磁感应定律,线圈L上将产生自感电动势,电流变化在前,感应电动势产生在后。(2)电压与电流的频率关系由上面分析可知,电流与电压频率相同。(3)电流与电压的数量关系同样,由上面分析可知(4)功率电压瞬时值和电流瞬时值的乘积称为瞬时功率,即
6、(2)接到1000Hz的电源上时因为XL=2fL=210000.148803.纯电容电路由漏电流很小的电容器组成的交流电路,可近似地看成是纯电容电路,图5-12a所示为由一个电容构成的纯电容电路。图5-12纯电容电路(1)电压与电流的频率关系由上面分析可知,电流与电压频率相同。(2)电流与电压的数量关系同样,由上面分析可知(3)功率电压瞬时值和电流瞬时值的乘积称为瞬时功率,即4.RL串联电路在实际生产、生活中。(1)电流与电压的相位关系RL串联电路如图5-13a所示,图5-13b是RL串联电路电压、电流的向量图。图5-13RL串联电路(2)电压与电流的频率关系电流与电压频率相同。(3)电流与电
7、压的数量关系由向量图可以看出、构成一个直角三角形,总电压有效值并不等于电阻、电感上电压有效值的代数和,而是电阻、电感电压的相量和,即图5-14RL串联电路阻抗三角形图5-15RL串联电路功率三角形实际的交流电路中,有时RLC会同时出现,在分析问题时是否和直流电路一样呢?图5-16RLC串联电路5.RLC串联电路(1)电压与电流的关系如图5-16所示电路。图5-17RLC串联电路电压电流相量图1.实训目标学会正确使用示波器测量相位差。2.实训器材亚龙YL-135电子工艺实训考核装置一套、万用表一块、YB4325双踪示波器一台、电工工具一套,3k电阻、1F电容各一。3.实训内容本实训的内容是电阻电
8、容串联电路的测量,电路原理图如图5-18所示。图5-18电阻电容串联电路的测量表5-6电源电压、电容电压波形记录表表5-7电阻电压波形记录表表5-8交流电路测量自评互评表表5-8交流电路测量自评互评表图5-19迈克尔法拉第任务三三相交流电的测量图5-20三相交流发电机示意图1.三相交流电的产生三相交流电是由三相交流发电机产生的。2.三相交流电动势的表示方法(1)瞬时值表达式以A相电压作参考正弦量,则三相交流电动势的瞬时值表达式为(2)波形图和相量图对称三相电源电动势的波形图和相量图分别如图5-21所示。图5-21三相电源电动势的波形图和相量图a)波形图b)相量图3.三相电源的特征(1)三相电源
9、电动势由图5-21b的相量图可见,对称三相电动势在任一瞬时的代数和或相量和为零,即4.对称三相交流电源的连接对称三相交流电源的连接方式有两种,即星形联结和三角形联结,如图5-22所示。图5-22对称三相交流电源的星形联结与三角形联结(1)三相交流电源的星形联结由三相绕组的始端引出的三根输出线,称为相线(俗称火线)。(2)三相交流电源的三角形联结若将三相绕组中A相绕组的末端与B相绕组的首端,B相绕组的末端与C相的首端,C相绕组的末端与A相的首端依次相连接,则可以变成图5-22b的形式。5.三相负载的连接方法负载和电源一样也有单相和三相之分。(1)三相对称负载的联结如图5-23a所示,将三相负载Z
10、A、ZB、ZC的一端连接在一起,并与电源的中性线相连接,而各负载的另一端分别接在三相电源的端线上,这种接法即称为联结。图5-23三相对称负载的联结(2)三相不对称负载的联结。图5-24三相不对称负载的联结(1)中性线断开时,A相负载开路,B相和C相负载电压的变化。(2)中性线断开时,A相负载短路,B相和C相负载电压的变化。解:1)中性线断开,A相负载断开时,ZB、ZC串联后接在UBC上。图5-25三相负载的联结(3)三相负载的联结三相负载也可以连接成三角形接法。1.实训目标会按照电气原理图完成三相照明电路的安装。2.实训器材亚龙YL-135电子工艺实训考核装置一套、万用表一块、电工工具一套,白
11、炽灯6个,导线若干。3.实训内容本实训分为对称三相负载的联结、联结与不对称负载的联结两个小步骤。步骤一、对称三相负载的联结、联结电气原理图如图5-26所示。图5-26对称三相负载的联结和联结图5-27对称三相负载的、实物联结表5-9三相对称负载电路测量步骤二、不对称三相负载的联结电气原理图如图5-28所示。图5-28不对称三相负载的联结图5-29不对称三相负载的实物联结表5-10三相不对称负载电路测量图5-30相序的判定电路任务四基本照明电路的安装1.白炽灯(1)白炽灯的基本性能白炽灯是靠钨丝(灯丝)通过电流加热到白炽状态从而引起热辐射发光。图5-31白炽灯(2)白炽灯电路常见故障的排除方法白
12、炽灯电路常见故障的排除方法见表5-12。表5-12白炽灯电路常见故障的排除方法表5-12白炽灯电路常见故障的排除方法2.荧光灯(1)荧光灯的发光原理荧光灯又称日光灯,它是利用汞蒸气在外加电压作用下产生弧光放电,发出少量的可见光和大量的紫外线,紫外线又激励灯管内壁涂覆的荧光粉,使之发光。(2)荧光灯的结构荧光灯主要由灯管、镇流器、辉光启动器、灯架和灯座等部件组成。图5-32荧光灯灯管结构图5-33电抗型镇流器图5-34电子镇流器图5-35辉光启动器a)辉光启动器结构b)辉光启动器外观图5-36荧光灯座a)开启式b)插入式图5-37开启式灯座的使用(3)荧光灯的工作原理荧光灯的工作原理如图5-38
13、所示,当线路接通电源,合上开关S后,由于灯管尚未放电导通,电源电压绝大部分都加在辉光启动器上。图5-38荧光灯的工作原理荧光灯常见故障的排除方法见表5-13。(4)荧光灯常见故障的排除方法表5-13荧光灯常见故障的排除方法表5-13荧光灯常见故障的排除方法表5-13荧光灯常见故障的排除方法3.常用照明灯具开关(1)开关的种类按使用结构分为单联开关和双联开关。图5-39开关a)拉线开关b)顶装式拉线开关c)防水式拉线开关d)平开关e)暗装开关f)台灯开关(2)开关的常见故障及排除开关的常见故障及排除方法见表5-14。表5-14开关的常见故障及排除方法表5-14开关的常见故障及排除方法(1)插座的
14、种类插座种类繁多,功能各异,按使用要求,有带开关和不带开关的双眼、三眼、四眼插座,如图5-40所示。4.插座图5-40插座a)单相双孔插座b)单相三孔插座c)单相五孔插座d)三相四孔插座(2)插座的常见故障及排除方法插座的常见故障及排除方法见表5-15。表5-15插座的常见故障及排除方法表5-15插座的常见故障及排除方法表5-15插座的常见故障及排除方法5.灯座灯座又称灯头,品种较多,常用的灯座如图5-41所示。图5-41灯座a)插口吊灯座b)插口平灯座c)螺口吊灯座d)螺口平灯座e)防水螺口吊灯座f)防水螺口平灯座1.实训目标了解常用白炽灯、灯座、开关的种类和电气符号,了解开关的内部结构和连
15、接法。2.实训器材实训器材见表5-16。表5-16照明电路安装实训器材3.实训内容本实训分为插座及单联开关控制一盏白炽灯电路安装、双联开关控制一盏白炽灯电路安装、单联开关控制荧光灯电路安装。(1)一个开关控制一盏白炽灯电路安装在照明电路中,用一只开关控制一盏灯或一组灯的控制方式称为单灯单控照明电路,它是应用最广泛图5-42一个开关控制一盏白炽灯电路图5-43白炽灯及灯座接线a)卡口式b)螺旋式图5-44插座插孔极性连接法注意:根据标准规定,相线(火线)是红色线,零线(中性线)是黑色线,接地线是黄绿双色线。单相电源插座接线口诀:插座电压符合要求,用试电笔实验是否符合“左零右相”的基本原则;用万用
16、表交流电压挡测量插座电压是否正常(将万用表打到交流250V电压挡)。5)清理现场。(2)双联开关控制一盏白炽灯电路安装识读电路图。图5-45双联开关控制一盏白炽灯电路图5-46双联开关控制一盏白炽灯实物按动开关,观察白炽灯是否发光正常、有无异常现象、能否实现两处开关的双联控制。5)清理现场。(3)单联开关控制荧光灯电路安装识读电路图。图5-47荧光灯的接线图图5-48荧光灯电路实物表5-17荧光灯电路测量结果记录表节能灯图5-49节能灯(1)结构组成节能灯由灯头、灯壳、镇流器、灯管4大部分组成:(2)外形规格节能灯因灯管外形不同,主要为U型管、螺旋管、直管型还有莲花型、梅花型、佛手型等。(3)
17、工作原理节能灯是一种紧凑型、自带镇流器的荧光灯,节能灯点燃时首先经过电子镇流器给灯管灯丝加热,灯丝开端发射电子(由于在灯丝上涂了一些电子粉),电子碰撞充装在灯管内的氩原子,氩原子碰撞后取得了能量又撞击内部的汞原子,汞原子在吸收能量后跃迁产生电离,灯管内构成等离子态。(4)利弊分析节能灯启动慢。图5-50LED灯(1)基本结构晶片的一端附在一个支架上,一端是负极,另一端连接电源的正极,使整个晶片被环氧树脂封装起来,起到保护内部芯线的作用。(2)工作原理半导体晶片由两部分组成,一部分是P型半导体,在它里面空穴占主导地位,另一端是N型半导体,在这边主要是电子。(3)LED灯与普通灯的区别优点:任务五
18、家用配电板的安装1.电度表用来测量电路中消耗电能的仪表叫作电度表,也称为电能表,俗称火表。图5-51电度表a)包度表外观b)电度表内部结构表5-19单相电度表额定电流与可用负载对照表一般家庭用电量不大,电度表可直接接在线路上,单相电度表接线盒里共有四个接线桩,从左至右1、2、3、4编号,如图5-52所示。直接接线方法一般有为:按编号1、3接进线(1接相线,3接零线),2、4接出线(2接相线,4接零线)。由于有些电度表的接线方法特殊,单相电度表接线图在具体接线时,应以电度表接线盒盖内侧的线路图为准。单相电度表的选用应注意与家庭全部用电器的总电流相适应。在220V电压下,可根据公式P=UI,计算出
19、不同规格的电度表可装接用电器的最大总功率。目前,随着单片机技术的发展,一种多功能数字化智能电度表已经开始应用,它具有电能计数、数字显示、电路保护、用电收费等功能。图5-52单相电度表接线2.刀开关在家用配电板上,刀开关主要用于控制用户电路的通断。3.熔断器熔断器是根据电流超过规定值一段时间后,以其自身产生的热量使熔体熔化,从而使电路断开;运用这种原理制成的一种电流保护器。图5-53刀开关图5-54插入式熔断器表5-20常用铝锡合金熔丝的规格1.实训目标知道单相电度表的图形符号、铭牌参数意义、计量单位和正确读法。2.实训器材表5-21家用配电板安装实训器材3.实训内容本实训为配电板安装。(1)识
20、读电路图家用配电板电路如图5-55所示。图5-55家用配电板电路图5-56家用配电板实物(2)配电板的制作家用配电板用厚度为1520mm的松木做成。(3)板面器件的安排照明配电板结构比较简单,电度表一般装在板面的左边或上方。(4)板面器材的安装按照表5-22的要求将电度表、开关、熔断器位置确定之后,用铅笔做上记号,并在穿线的位置钻孔,然后用木螺钉将这些元件固定在已确定的位置上,按图5-55所示进行接线。表5-22配电板上各元件间距离(5)通电运行1)自检电路。(6)清理现场实训结束后,收拾好工具、仪表,整理实训台。断路器断路器是低压配电网络和电力拖动系统中非常重要的一种电器,它集控制和多种保护功能于一身。(1)断路器的特点断路器具有操作安全、使用方便、工作可靠、安装简单、动作后(如短路故障排除后)不需要更换元件(如熔体)等优点。(2)断路器的分类按极数分:单极、两极和三极。(3)断路器的结构原理以DZ5-20型断路器为例,其外形和结构如图5-57所示。图5-57DZ5-20型断路器和结构原理图(4)断路器的选用原则断路器的额定工作电压线路额定电压。
