1、学习情境2 一般照明电路的安装与维修学习情境2.1 白炽灯电路的安装与故障排除第一部分 基础知识第二部分 拓展学习第三部分 技能实训学习情境2.2 日光灯照明电路的设计与制作第一部分 基础知识第二部分 技能实训学习情境学习情境2.1 白炽灯电路的安装与故障排除白炽灯电路的安装与故障排除学习目标学习目标1.会使用交流电压表、交流电流表、功率表、电度表进行参数测量。2.能够分析白炽灯照明电路。3.熟悉常用照明灯具、开关及插座的安装原则和要求。4.会安装常用照明灯具、开关及插座。5.会修复常用照明灯具的故障。工作任务工作任务设计、安装并检修一卧室内白炽灯照明电路。要求：(1)卧室有顶灯。顶灯要求双控
2、，即在门口和床头都可控制其亮灭。(2)床头两边各有一三孔插座，插座不受开关控制。(3)有一壁灯，开关单控。第一部分第一部分 基础知识基础知识知识链接一知识链接一 单相交流电单相交流电在日常生活、生产中，正弦交流电的应用最为广泛。所谓交流电，是指大小和方向随时间按确定规律变化的电流或电压。我们常用的交流电是按正弦规律变化的，称为正弦交流电，简称交流电，用符号 或 AC表示。交流电又有单相交流电与三相交流电之分。家庭用电一般为单相交流电，电压为220 V；工矿企业用电或动力电多数为三相交流电，电压为380 V。在此只对单相交流电进行分析。图2-1所示为一单相正弦交流电流。单相交流电的表示方法一般有
3、三种:波形表示法、解析式表示法和相量表示法。图2-1 正弦交流电电流波形1.波形表示法波形表示法区别不同的正弦量需要从它们变化的幅度、变化的快慢、变化的先后三方面考虑。1)变化的幅度图2-1为正弦交流电电流波形，Im称为幅值或最大值，是波形的最高点，反映了正弦量变化的幅度。通常用大写字母加下标m表示，如Em、Um、Im。2)变化的快慢是正弦量单位时间内变化的弧度数，称为角频率，单位为弧度/秒(rad/s)，反映了正弦量变化的快慢。T为正弦量变化一周所需要的时间，称为周期，单位为秒(s)。正弦量在单位时间内变化的次数称为频率，用 f 表示，单位为s1,又称为赫兹(Hz)。我国和世界上大多数国家电
4、力工业的标准频率为 50 Hz，此频率又称为工频频率，美国、日本等少数国家的工频为 60 Hz。频率与周期的关系为(2-1)Tf1角频率与周期及频率的关系为(2-2)fT22由于T、f、之间具有一一对应关系，所以正弦量变化的快慢可用周期、频率或角频率之中的任意一个参数来描述。3)变化的先后正弦交流电在变化时，任意时刻正弦符号后的角度，称为正弦交流电的相位。t=0时的相位叫初相位，一般用来表示。在图2-1所示的电流波形图中，i即为交流电流的初相位。初相位是正弦量的起始相位角度，一般用不大于180的角表示，即|180。若波形起始点在纵轴的左侧，角为正；在纵轴右侧时，角为负。一个正弦量与时间的函数关
5、系可用它的频率、初相位和振幅三个量表示，这三个量称为正弦量的三要素。4)相位关系两个同频率正弦量的相位关系是应用交流电时常用到的一个概念，相位间的关系可以用波形图表示，如图2-2所示，共有四种：(1)同相关系：u与i同相，见图2-2(a)。(2)超前、滞后关系：u超前i，或i滞后u，见图2-2(b)。(3)反相关系：u超前或滞后i 180，见图2-2(c)。(4)正交关系：u超前或滞后i 90，见图2-2(d)。图2-2 四种相位关系2 解析式表示法解析式表示法1)正弦量解析表达式图2-1所示的正弦交流电电流波形可用解析式表示为i=Im sin(t+i)(2-3)一个单相正弦交流电电压形式的解
6、析式为u=Um sin(t+u)该解析式可以很明确地表达出正弦交流电的三要素。2)从解析式看相位关系通过解析式也可以判断两个同频率正弦量的相位关系。对以上所列的两个同频率正弦量，电流的相位是t+i，电压的相位是t+u，其差值称为相位差，用 j 表示，即j=(t+i)(t+u)=iu，说明相位差等于初相位之差。如果iu0，称电流相位超前电压相位。如果iu0，称电流相位滞后电压相位。如果iu=0，称这两个正弦量同相。如果iu=180，称这两个正弦量反相。如果iu=90，称这两个正弦量正交。3)交流电流有效值让交流电流 i 和直流电流I分别通过两个阻值相等的电阻R，如果在相同的时间T内，两个电阻消耗
7、的能量相等，则称该直流电流 I 的 值为交流电流 i 的有效值。正弦交流电有效值和其最大值之间的关系为m2,UUII2m交流电流的解析式也可用有效值表示为2 sin()iiIt所有交流用电设备铭牌上标注的额定电压、额定电流都是有效值。用交流电流表和电压表测出的值也是有效值。3.相量表示法相量表示法相量表示法涉及到复数的计算，所以先简单介绍复数知识。1)复数及其运算(1)复数的概念。复数是数学中的一个定义，可用复平面上的有向线段来表示。该有向线段的长度称为复数的模，模总是取正值。该有向线段与实轴正方向的夹角称为复数的辐角，图2-3所示为复数A。复数A可表示为代数、三角函数、指数和极坐标4种形式。
8、图2-3 复数A代数形式：A=a+jb三角函数形式：A=r cos+jr sin指数形式：A=rej极坐标形式：A=r其中 22barabarctg(2)复数的运算法则。设两复数为A=a1+jb1=r11B=a2+jb2=r22 复数相等条件：实部和虚部分别相等(或模和辐角分别相等)。若a1=a2，b1=b2，则A=B。加减运算：实部和实部相加(减)，虚部和虚部相加(减)。AB=(a1a2)+j(b1b2)乘法运算：模和模相乘，辐角和辐角相加。AB=r1ej1r2ej2=r1r2ej(1+2)=r1r2(1+2)除法运算：模和模相除，辐角和辐角相减。)(eee2121)j(21j2j12121
9、rrrrrrBA在复数的运算中，加减一般用直角坐标或三角函数形式进行，乘除一般用指数形式或极坐标形式进行。2)相量(1)相量的概念。正弦量除了用波形图及瞬时表达式表示外，还可用一个与之相应的复数表示。专门用来表示正弦量的复数称为相量。相量表示法就是用一个与正弦量一一对应的相量来表示正弦量。此相量的模是正弦量的最大值或有效值，此相量的辐角表示正弦量的初相位。例如：2 sin()iiIt对应的相量为iII(2)相量图。将同频率正弦量的相量画在复平面上，所得的图叫做相量图。一般在进行电路分析计算时，用相量图进行定性辅助分析。画法：把正弦量的模值用一有向线段表示，从实轴+1开始，辐角为正，逆时针到达辐
10、角角度画有向线段；辐角为负，顺时针到达辐角角度画有向线段。同一量纲的相量采用相同的比例尺寸。同频率正弦量加减法的计算平行四边形法则：正弦量和的相量等于各正弦量相量的和。若正弦量i1、i2的相量分别为、，则ii1i2的相量为。按照这一定理可进行同频率正弦量的加减运算。通常用相量图可直接求出总电流的相量，再根据相量和正弦的对应关系求取正弦量。在作图时，要求有向线段和辐角按同一比例精确画出，最后得出的结果才准确。21III1I2I(3)相量图法的计算步骤。根据瞬时值表达式写出对应的相量形式。根据相量形式在复平面上画出各自的相量图。按平行四边形法则进行加减计算，计算后得出总电流的相量值。把总电流换成瞬
11、时值表达式。例例2-1 已知i1100 sin(t45)A，i260 sin(t30)A。试求总电流ii1i2，并作出相量图。解解：由于正弦电流i1和i2的频率相同，因此可用相量求解。(1)先做有效值相量：22A451001IA30602I(2)用相量法求出和电流的有效值相量,相量图如图2-4所示。30604510021IIIA4.18129图2-4 例2-1图(3)将电流的有效值相量变换成电流的瞬时值表达式:A)4.18sin(2129ti知识链接二知识链接二 纯电阻交流电路分析纯电阻交流电路分析日常用电过程中，白炽灯、电烙铁、电炉等实际用电设备其电感很小，可忽略不计，它们都可看成纯电阻元件
12、，这些用电设备的电路就可近似为纯电阻电路。1.纯电阻电路的电压与电流关系纯电阻电路的电压与电流关系如图2-5(a)所示，对于电阻元件R，通过的交流电流为i，其两端的电压为u，则电阻元件的电压、电流关系为u=Ri (2-4a)正弦量三要素的对应关系如下：Um=RIm：纯电阻电路中电压、电流的最大值与有效值之间的关系满足欧姆定律。同频率：同一个电路中的电压、电流是同频率的正弦量。i=u：纯电阻电路中电压、电流的变化是同步的关系。电阻元件电压电流之间的相量关系式为(2-4b)IRUR式中：电阻元件的电压相量，单位为伏特(V)；电阻元件的电流相量，单位为安培(A)；R电阻元件的阻值，单位为欧姆()。纯
13、电阻电路的电压、电流波形如图2-5(b)所示，相量图如图2-5(c)所示。RUI图2-5 纯电阻交流电路2.纯电阻电路的功率纯电阻电路的功率纯电阻元件在使用过程中将电能转换成热能。这个过程是不可逆的。电气设备的单位时间能量转换能力用有功功率来衡量。有功功率也称平均功率，是指在交流电路中，用电设备在一个周期内的瞬时功率平均值，反映电气设备单位时间内消耗电能的多少。其国际标准单位为瓦，常用单位还有千瓦。对任何一个纯电阻的电气设备，其有功功率由下式决定：(2-5)RIRUUIP22式中：P用电设备的有功功率，单位为瓦特(W);U用电设备两端的电压有效值，单位为伏特(V)；I用电设备上流过电流有效值，
14、单位为安培(A)；R用电设备的阻值，单位为欧姆()。知识链接三知识链接三 功率表的选择与使用功率表的选择与使用1)功率表功率表用以测量线路、设备的功率。直流电路功率：P=UI交流电路功率：PUI cosj式中：U、I为负载电压和电流，对于交流，U、I分别指电压、电流的有效值；j为电流与电压之间的相位差，cos j为功率因数。电功率由电路中的电压和电流决定，因此用来测量电功率的仪表必须具有两个线圈，一个用来反映电压，一个用来反映电流，如图2-6所示。其固定线圈导线较粗、匝数较少，称为电流线圈；其可动线圈导线较细、匝数较多，并串有一定的分压电阻，称为电压线圈。测量时电流线圈要与被测电路串联，电压线
15、圈要与被测电路并联。图2-6 单相功率表原理示意图测量直流电路功率时，功率表指针的偏转角度取决于负载电流和电压的大小，测量交流电路时，其指针的偏转与负载电压、负载电流和功率因数成正比。2)功率表的选择(1)功率表类型选择。测直流或单相负载的功率可用单相功率表，测三相负载的功率既可用单相功率表也可用三相功率表。(2)功率表量程选择。保证所选的电流、电压量程分别大于被测电路的工作电流和电压。保证所选功率量程大于被测电路的功率。3)功率表的使用功率表接线时，电流线圈应与负载串联，电压线圈应与负载并联。电压和电流线圈各有一个接线端标有“*”号(称为发电机端，有的功率表标为“”)，接线时标有“*”号的电
16、流端必须接至电源的一端，而另一电流端则接至负载端。标有“*”号的电压端可接电流端的任一端，而另一电压端则并联至负载的另一端。通常在不同情况下采用不同的连接方式。(1)当负载电阻远大于功率表电流线圈电阻时，接线应如图2-7(a)所示，称为“前接法”，其测量结果较接近实际值。(2)当负载电阻远小于功率表电压线圈电阻时，接线应如图2-7(b)所示，称为“后接法”，其测量结果较接近实际值。若接线正确，而功率表反偏，表明该电路向外输出功率，这时应将电流端换接一下。有些功率表装了“换向开关”，则转换换向开关即可。图2-7 功率表接线方式功率表一般做成多量程，通常有两个电流量程，两个或三个电压量程，通过选用
17、不同的电流、电压量程，可获得不同的功率量程。例如D9-W14型功率表的额定值为5 A/10 A和150 V/300 V，那么功率量程可以有四种：5 A、150 V量程：功率量程为 250 W。5 A、300 V量程：功率量程为1500 W。10 A、150 V量程：功率量程为1500 W。10 A、300 V量程：功率量程为3000 W。图2-8 单相功率表的接法示例4)功率表的读数图2-8为单相功率表的接法。功率表的表盘一般为小格，可根据测量时的满量程算出每一小格所代表的功率。测量过程中，读出指针偏转的格数，用每一小格所代表的功率乘以指针偏转格数，即为被测功率。功率表的表盘一般按额定电压与额
18、定电流相乘，并使功率因数cosj1来标值。如电压量程为300 V、电流量程为5 A的功率表，表盘的满刻度值为300511500 W。还有功率因数为 0.1的低功率因数功率表，其满刻度值为30050.1=150 W。2.数字式单相功率表的使用数字式单相功率表的使用数字式单相功率表是通过数字面板直接显示功率测量值的，如图2-9所示。使用功率表时要为其提供电源，一般为交流220 V。测功率时，电流输入端串接在电路中，根据电流大小，选择5 A、1 A或其他量程；电压输入端并接在电路中。图2-9 数字式单相功率表面板图知识链接四知识链接四 单相电能表单相电能表 电能表是用来测量电路消耗电能的仪表，俗称电
19、度表、火表。单相电度表是专门为家庭使用而设计的。1.单相电度表的选择与使用单相电度表的选择与使用 1)电度表的分类按电度表的结构和工作原理，可将其分为感应式(机械式)、静止式(电子式)和机电一体式(混合式)电度表。按电度表接入电源的性质，可将其分为交流表和直流表。按电度表安装接线方式，可分为直接接入式电度表和间接接入式电度表。家用照明中的电度表通常采用直接接入方式。按用电设备的不同，电度表又分为单相电度表和三相电度表。电度表的准确等级有0.2、0.5、1.0、2.0等系列。常用单相电度表如图2-10所示。图2-10 常用单相电度表照明用电属于单相交流电，而电子式电度表具有测量准确度高，自身能耗
20、低，使用寿命长，便于实现自动化管理等特点，目前得到了广泛应用。在此，我们以DDS106单相电子式电度表为例来介绍相关知识。2)DDS106单相电度表(1)电度表型号的意义。电度表型号命名规则如下：DDS106表示设计序号为106的单相电子式电度表，它采用电子线路实现电能的计量与检测，主要用来测量电压为220 V，频率为50 Hz的单相交流电的有功电能。DDS106具有精度高、灵敏度高、可靠性高、负荷宽、功耗低、体积小、重量轻、便于安装和管理等特点。DDS106采用无线抄表方式，可实现无线抄表及功能设置。(2)单相电度表的基本工作原理。DDS106单相电子式电度表由电压线圈、电流线圈、计数装置、
21、控制装置、接线端子、支架及外壳组成。当把电能表接入被测电路时，电流线圈和电压线圈中就有交变电流流过，这两个交变电流分别在它们的铁芯中产生交变的磁通；交变磁通穿过铝盘，在铝盘中感应出涡流；涡流又在磁场中受到力的作用，从而使铝盘得到转矩(主动力矩)而转动。负载消耗的功率越大，通过电流线圈的电流越大，铝盘中感应出的涡流也越大，使铝盘转动的力矩就越大，即转矩的大小跟负载消耗的功率成正比。功率越大，转矩越大，铝盘转动也就越快。铝盘转动时，又受到永久磁铁产生的制动力矩的作用，制动力矩与主动力矩方向相反；制动力矩的大小与铝盘的转速成正比，铝盘转动得越快，制动力矩也越大。当主动力矩与制动力矩达到暂时平衡时，铝
22、盘将匀速转动。负载所消耗的电能与铝盘的转数成正比。铝盘转动时，带动计数器，把所消耗的电能指示出来。以上所述就是电度表工作的简单过程。(3)单相电度表的规格。单相电度表的规格很多，不同厂家有不同的产品，但其工作原理是一样的。图2-11所示为DDS106系列中的一块电度表的规格。图2-11 单相电子式电度表DDS106主要技术指标：标定电流(5 A)：指电度表能在长时间内正常运行的基本电流。额定最大电流(20 A)：指电度表能保证准确度技术指标的最大电流值。额定电压(AC 220 V)：指电压线圈的额定工作电压。准确度等级(1.0级)：电度表标有的标志，代表电能表的准确度为1%，或称1级表。符合G
23、B/T 17215-2002。电度表常数(3200 imp/kWh)：电度表记录的电能与计数脉冲数之间关系的比例数，单位为imp/kWh。额定频率：50 Hz。(4)单相电度表的选用。电度表在出厂前经检验合格，加铅封，即可安装使用。应根据被测对象合理选择电度表，若电度表选得太大，使用时计量不准；反之，若电度表选得太小，又容易烧坏电度表。正确选用电度表的基本原则是：电流量程的选择应使线路常用负载电流等于或接近铭牌上的标定电流。负载的最小电流不应低于电度表标定电流的10%。负载的用电量要在电度表额定值的10以上，以免影响计量的准确度。选用电度表要留有适当的富裕容量。一般选用的电度表容量要比被测对象
24、正常使用的容量大23倍。2.单相电度表的接线单相电度表的接线单相电度表的一种接线方式如图2-12所示，电源火线进电度表1接线端子，从2接线端子出来后接负载。电源零线进电度表3接线端子，从4接线端子出来后接负载的另一端。具体使用电度表时，可以按照电度表铭牌上的接线图进行接线。图2-12 电度表的外形图与接线图知识链接五知识链接五 室内白炽灯照明电路室内白炽灯照明电路1.设计室内白炽灯照明电路设计室内白炽灯照明电路照明灯为人们生活、学习、工作提供了各种各样的可见光源。白炽灯照明是一种常见的照明形式，由于其结构简单、使用方便、价格低廉，因此得到了广泛的应用。白炽灯照明电路由电源、电度表、总控开关、导
25、线、灯开关、插座和照明灯具组成。图2-13所示是一个典型的白炽灯照明用电系统的实例。1)照明电源家用电气设备一般是单相设备，其电源由户外低压电力网供电，电网进入用户的连接导线叫做进户线。白炽灯照明系统的进户线有三根：用L标记的叫火线，用N标记的叫零线，L线与N线宜采用不同的颜色(N线一般采用淡蓝色)，火线与零线之间的电压为交流220 V。另外还有一根是保护线，又称为PE线，采用绿、黄双色绝缘层，用以连接用电器金属外壳，平时无电流通过。当用电设备发生意外时会流过故障电流，从而起到保护作用。图2-13中虚线所示即为PE线。图2-13 白炽灯照明用电系统2)电度表单相电度表用来计量用电多少。选择单相
26、电度表时，应考虑照明灯具和其他家用电器的耗电量，单相电度表的额定电流应大于室内所有用电器具的总电流。例如，若照明灯具、彩色电视机、电冰箱等电气设备的总功率为350 W，则可选用额定电流为2 A的单相电度表，它能提供的供电功率为额定电流与额定电压的乘积，即440 W，可满足用电设备的需要；若家中安装了耗电量较大的空调器或电热器具，应选用额定电流为10 A或20 A的单相电度表。3)配电箱照明配电箱的作用是对整个电路的电气设备进行控制和保护。配电箱中有一个带漏电保护的总开关。在紧急事故或修理电路时只需把总开关关掉，就能切断所有电路。家庭电路中各用电器都是并联连接的，每一个用电回路称为一条支路。在配
27、电箱中还设置了各支路开关，用来对各用电支路进行控制，如照明分路开关、空调开关、热水器开关等。(1)低压断路器。低压断路器又称自动开关或空气开关，其作用是控制用电回路的通断和在用电回路发生短路、过载故障时，及时切断用电回路，有效保证用电设备的安全性。白炽灯回路可以选用DZ型塑料外壳式断路器。低压断路器如图2-14所示。图2-14 低压断路器低压断路器有单极、两极、三极、四极之分(1P、2P等)。所谓“极”，即一个开关同时控制几条电路。常说的单极开关就是指仅通过控制火线的通断来实现电路的闭合与断开。两极开关则同时控制火线与零线的通断来实现电路的闭合与断开，关断后电路中不会有任何电流，常用于安全系数
28、要求极高的场所，价格较单极开关要高出很多。在配电箱中，通常会设置总开关和分路开关，总开关一般选用带有漏电保护模块的2P开关，分路开关常选用1P开关。开关的工作电流均应等于或大于所分断的负载电流。安装低压断路器时应注意：低压断路器一般应垂直安装。低压断路器必须符合上进下出的原则，无特殊情况不允许倒进线，以免发生触电事故。低压断路器上、下、左、右的距离应满足有关规定，以便于散热，保证开关的正常工作。(2)漏电保护器。在用电过程中，人体触及带电体或设备绝缘老化时，电流会经人体流入大地，这部分电流称为漏电电流。由于漏电流很小，一般的保护装置不会动作而切断电源，这使得在用电过程中存在触电的危险。为了防止
29、由于电气设备和电气线路漏电引起的触电事故，及时切断发生单相接地短路的故障线路，防止因漏电引起的火灾事故，通常在配电箱中安装漏电保护器。漏电保护器在用电设备漏电时能有效防止触电事故的发生。一般情况下，家庭的配电装置上安装的漏电保护器称为末级保护，要求选用快速动作型漏电保护器，其额定漏电动作电流不大于30 mA。当用电回路中的漏电电流达到30 mA时，漏电保护器会发出信号使低压断路器动作，切断电源，其动作时间只有0.1 s。也就是说，即便发生了触电，在0.1 s以内电源就会切断，因此不可能造成严重的触电事故。漏电保护器的出现对预防各类事故的发生、及时切断电源、保护设备和人身安全提供了可靠而有效的技
30、术手段。在照明电路中，一般使用带漏电保护模块的低压断路器。在照明电路中安装漏电保护器时应注意：正常工作电流的火线和零线应接入漏电保护器，而PE线绝不能接入漏电保护器。在使用漏电保护器时，用电设备侧的零线与PE线也不可接错，若误把PE线当N线用，则漏电保护器无法合闸。漏电测试按钮应每月测试一次，以检验漏电保护器的功能。当图2-14所示的“测试按钮”按下时，断路器应跳闸。2P带漏电保护模块的低压断路器的符号如图2-15所示。图2-15 低压断路器图形符号(3)电度表与断路器的连接。配电箱中电度表与总开关、分路开关之间的连接如图2-16所示。图2-16 电度表与低压断路器连接单相电度表共有四个接线端
31、，从左至右分别为：电度表进火线、电度表出火线、电度表进零线、电度表出零线。电源通过电度表后进入总开关。总开关是一个2P开关，通断时，同时控制L线和N线，总开关还带有漏电保护模块。分路开关是一个1P开关，通断时，仅控制L线。负载接在分路开关的L线与总开关的N线之间。4)白炽灯照明电路在照明线路中，用一个开关来控制一只或一组灯的控制方式称为一控一照明线路，这种线路在照明线路中应用最为广泛，适用于分散就近控制。(1)照明开关。照明开关是在照明电路中用来隔离电源或按规定能在电路中接通或断开电路的装置，如图2-17所示。图2-17 照明开关常用的开关按应用结构可分为单联开关和双联开关，“联”是指同一个开
32、关面板上有几个开关按钮。开关按控点又可分为单控开关和双控开关，“控”是指开关按钮的控制方式。单控开关指一盏灯只由一个开关来控制；双控开关指一盏灯由两个开关来控制(可以在不同的地方控制同一盏灯，比如卧室进门一个，床头一个，同时控制卧室灯)。同规格的双控开关会比单控开关价格高一些。在照明电路设计中，一般卧室里用的开关都是双控的，客厅、厨房、卫生间、阳台、过道、玄关这些地方用单控开关就够了。单联开关共有两个接线端，分别接进线和出线。在拉动或按动开关按钮时，接通或断开照明电路。为了安全用电，单联开关要接在火线上。单联开关在电路中的符号为 ，单联开关的接线方式如图2-18所示。双联开关有三个接线端，其中
33、一个为公共端。双联开关的连接方式是：一个双控开关的公共端接火线，另一个双控开关的公共端接灯；用两根导线把一个双控开关上的其他两个端子分别接到另一个双控开关上对应的那两个端子上即可。双联开关在电路中的符号为。双联开关的接线方式如图2-19所示。图2-18 单联开关的接线方式图2-19 双联开关的接线方式照明开关的选用要点：根据用电设备电压类别(直流或交流)、额定电压和最高工作电压、额定电流选用。根据用电设备功能要求、安装方式及接地结构选用。根据用电设备使用环境(户内、户外及防护等级)选用。根据建筑设计时面板样式、颜色和装饰要求选用。(2)白炽灯。白炽灯泡发光效率较低，寿命也不长，但光色较受欢迎。
34、白炽灯由灯泡和灯座两部分构成。图2-20所示为白炽灯泡的结构。图2-20 白炽灯泡的结构白炽灯泡为热辐射光源，是靠电流加热灯丝至白炽状态而发光的。白炽灯灯泡分为普通照明灯泡和低压照明灯泡两种，具体规格按其额定工作电压分为6 V、12 V、24 V、36 V、110 V和220 V六种，其中36 V及其以下的属于低压安全灯泡，功率一般不超过100 W，用于局部照明和携带照明。普通灯泡额定电压一般为220 V，功率为101000 W，灯头有卡口和螺口之分，其中100 W以上者一般采用瓷质螺纹灯口，用于常规照明。螺口式灯头在电接触和散热方面要比卡口式灯头好得多。在安装灯泡时，注意灯泡的额定工作电压与
35、线路电压必须一致。白炽灯泡由玻璃泡壳、灯丝、支架、引线、灯头等组成。在非充气式灯泡中，玻璃泡内抽成真空；而在充气式灯泡中，玻璃泡内抽成真空后再充入惰性气体。白炽灯泡使用时安装在灯座上。灯座又称灯头，品种繁多，常用的灯座如图2-21所示，可按使用场所进行选择。白炽灯在电路中的符号为。照明电路的连接规则是：火线进开关，从开关出来后接到白炽灯座的一个接线端；零线直接接入灯座的另一个接线端。对常用的螺口灯座(头)，从安全用电的角度来讲，要求火线先接开关，然后才接到螺口灯座中心弹簧片的接线桩上；零线直接接到螺口灯座螺纹的接线桩上。图2-21 常用灯座(3)插座。插座是供移动电器设备如台灯、电风扇、电视机
36、、洗衣机及电动机等连接电源用的。插座的种类很多，按安装位置分，有明插座和暗插座；按电源相数分，有单相插座和三相插座；按插孔数分，有两孔插座和三孔插座。目前新型的多用组合插座或接线板更是品种繁多，将两孔与三孔、插座与开关、开关与安全保护等合理地组合在一起，既安全又美观，在家庭和宾馆得到了广泛应用。单相两孔插座水平安装时为左零右火，垂直安装时为上火下零；单相三孔扁插座是左零右火上接地，不得将PE线孔装在下方或横装。插座的容量应与用电设备的负荷相适应，每一插座只允许接一个用电器。1 kW以上的用电设备其插座前应加装开关控制。插座安装的技术要求如下：凡携带式或移动式电器用插座，单相应用三孔插座，三相用
37、四孔插座，其接地孔应与接地线或零线接牢。明装插座离地面的高度应不低于1.3 m，一般为1.51.8 m；暗装插座允许低装，但距地面高度不低于0.3 m。儿童活动场所应采用安全插座，采用普通插座时，安全高度不应低于1.8 m。在特别潮湿的场所不应安装插座。安装插座时，其插孔的接法是左零右火上接地。选用插座时应注意其额定值须与通过的电器和线路的电流值相匹配，如果过载，极易引发事故。(4)照明电路的设计。一个开关控制一盏灯的电路。电路如图2-22所示。用两只双联开关在两地控制一盏灯。有时为了方便，需要在两地控制一盏灯。例如楼梯上使用的照明灯，要求在楼上、楼下都能控制其亮、灭。用两只双联开关可以实现在
38、两地控制同一盏灯，如图2-23所示。图2-22 一个开关控制一盏灯线路图2-23 用两只双联开关在两地控制一盏灯 一控一灯一插座的电路。一个开关控制一盏灯，插座不受开关控制，如图2-24所示。图2-24 一控一灯一插座电路 二灯二控(一单联一双联)一插座综合电路设计。一个单联开关控制一盏灯，两个双联开关控制另一盏灯，一个插座不受开关控制，如图2-25所示。图2-25 二灯二控一插座电路2.白炽灯照明电路的安装与检修白炽灯照明电路的安装与检修1)白炽灯照明电路的安装(1)木台的安装。安装木台时，应先在准备安装挂线盒的地方打孔，预埋木枕或膨胀螺栓，然后在木台底面用电工刀刻两条槽，在木台中间钻3个小
39、孔，最后将两根电源线端头分别嵌入圆木的两条槽内，并从两边小孔穿出，通过中间小孔用木螺钉将圆木固定在木枕上。(2)挂线盒的安装。将木台上的电源线从挂线盒底座孔中穿出，用木螺钉将挂线盒固定在木台上，然后将电源线剥去2 mm左右的绝缘层，分别旋紧在挂线盒接线柱上，并从挂线盒的接线柱上引出软线。软线的另一端接到灯座上，如图2-26(a)所示。由于挂线螺钉不能承担灯具的自重，因此在挂线盒内应将软线打个线结，使线结卡在盒盖和线孔处，打结的方法如图2-26(b)所示。图2-26 挂线盒的安装(3)灯座的安装。旋下灯头盖，将软线下端穿入灯头盖中心孔，在离线头30 mm处照上述方法打一个结，然后把两个线头分别接
40、在灯头的接线柱上并旋紧灯头盖。如果是螺口灯头，火线应接在与中心铜片相连的接线柱上，否则易发生触电事故。(4)开关的安装。开关不能安装在零线上，必须安装在灯具电源侧的火线上，确保开关断开时灯具不带电。开关的安装分明、暗两种方式。明开关安装时，应先敷设线路，然后在装开关处打好木枕，固定木台，并在木台上装好开关底座，然后接线。暗开关安装时，先将开关盒按施工图要求位置预埋在墙内，开关盒外口应与墙的粉刷层在同一平面上，然后在预埋的暗管内穿线，再根据开关板的结构接线，最后将开关板用木螺钉固定在开关盒上。安装扳动式开关时，无论明装或暗装，都应装成扳柄向上扳时电路接通，扳柄向下扳时电路断开。安装拉线开关时，应
41、使拉线自然下垂，方向与拉向保持一致，否则容易磨断拉线。(5)插座的安装。安装插座时，插线孔必须按一定顺序排列。对于单相两孔插座，在两孔垂直排列时，火线在上孔，零线在下孔；水平排列时，火线在右孔，零线在左孔。对于单相三孔插座，PE线在上孔，火线在右孔，零线在左孔。电源电压不同的邻近插座，安装完毕后都要有明显的标志，以便使用时识别。2)照明电路的检修与故障排除照明电路在运行中，会因为各种原因而出现故障，如线路老化、电器设备故障(开关、灯座、灯泡、插座)等。白炽灯电路常见的故障现象有：(1)短路：指电流不经过用电设备而直接构成回路，也叫碰线。(2)断路：指线路中导线断开或接触不良，使电流不能形成回路
42、。(3)漏电：指部分电流没有经过用电设备而白白漏跑。发生漏电时,往往耗电量有不同程度的增加,并且随着漏电程度的增大,还可能出现类似过载和短路的故障,如保险丝经常熔断、漏电保护器频繁动作及导线、用电设备过热等现象。白炽灯照明电路比较简单，故障率也很低，常见故障及处理方法如表2-1所示。第二部分第二部分 拓展学习拓展学习安全用电知识之安全用电知识之 触电与触电防护触电与触电防护1 触电触电触电是指电流通过人体的现象。触电现象发生时，会导致人体受伤甚至死亡，所以，在实际用电过程中，应避免发生触电现象。1)触电事故种类按照触电事故的构成方式，触电事故可分为电击和电伤。(1)电击。电击是电流对人体内部组
43、织的伤害，是最危险的一种伤害，绝大多数(约85以上)触电死亡事故都是由电击造成的。电击的主要特征有：伤害人体内部。在人体的外表没有显著的痕迹。致命电流较小。按照发生电击时电气设备的状态，电击可分为直接接触电击和间接接触电击。直接接触电击是触及设备和线路正常运行时的带电体而发生的触电现象。间接接触电击是触及正常状态下不带电，而当设备或线路故障时意外带电的导体发生的触电现象。(2)电伤。电伤是由电流的热效应、化学效应、机械效应等对人造成的伤害。触电伤亡事故中，尽管大约85以上的触电死亡事故是电击造成的，但其中大约70含有电伤成分。电伤的主要表现形式有：电烧伤：电流的热效应造成的伤害，分为电流灼伤和
44、电弧烧伤。皮肤金属化：在电弧高温的作用下，金属熔化、汽化，金属微粒渗入皮肤，使皮肤粗糙而张紧的伤害。皮肤金属化多与电弧烧伤同时发生。电烙印：在人体与带电体接触的部位留下的永久性斑痕。斑痕处皮肤失去原有弹性和色泽，表皮坏死，失去知觉。机械性损伤：电流作用于人体时，由于中枢神经反射和肌肉强烈收缩等作用而导致的机体组织断裂、骨折等伤害。电光眼：发生弧光放电时，红外线、可见光、紫外线对眼睛的伤害。电光眼表现为角膜炎或结膜炎。2)触电事故方式按照人体触及带电体的方式和电流流过人体的途径，电击可分为单相触电、两相触电和跨步电压触电。(1)单相触电。当人体直接碰触带电设备其中的一相时，电流通过人体流入大地，
45、这种触电现象称为单相触电，如图2-27所示。对于高压带电体，人体虽未直接接触，但由于超过了安全距离，高电压对人体放电，造成单相接地而引起的触电，也属于单相触电。图2-27 单相、两相触电示意图(2)两相触电。人体同时接触带电设备或线路中的两相导体，或在高压系统中，人体同时接近不同相的两相带电导体，而发生电弧放电，电流从一相导体通过人体流入另一相导体，构成一个闭合回路，这种触电方式称为两相触电，如图2-27所示。发生两相触电时，作用于人体上的电压等于线电压，这种触电是最危险的。(3)跨步电压触电。当电气设备发生接地故障时，接地电流通过接地体向大地流散，在地面上形成以接地体为圆心，半径为20 m的
46、带电区域，在此带电区域内，接地体对地电位最高，离圆心越远，电位越低。人或动物在此带电区域内行走时，两脚之间会形成电位差，这个电位差叫做跨步电压。由跨步电压引起的触电现象称为跨步电压触电，如图2-28所示。图2-28 跨步电压触电示意图下列情况和部位可能发生跨步电压电击：带电导体，特别是高压导体故障接地处，流散电流在地面各点产生的电位差造成跨步电压电击。接地装置流过故障电流时，流散电流在附近地面各点产生的电位差造成跨步电压电击。正常时有较大工作电流流过的接地装置附近，流散电流在地面各点产生的电位差造成跨步电压电击。防雷装置受到雷击时，极大的流散电流在其接地装置附近地面各点产生的电位差造成跨步电压
47、电击。高大设施或高大树木遭受雷击时，极大的流散电流在附近地面各点产生的电位差造成跨步电压电击。跨步电压的大小受接地电流大小、鞋和地面特征、两脚之间的跨距、两脚的方位以及离接地点的远近等很多因素的影响。人的跨距一般按0.8 m考虑。由于跨步电压受很多因素的影响以及由于地面电位分布的复杂性，几个人在同一地带(如同一棵大树下或同一故障接地点附近)遭到跨步电压电击时，完全可能出现截然不同的后果。3)触电事故的一般规律(1)触电事故季节性明显。每年二、三季度事故多。特别是在69月，触电事故最为集中。因为这一时期天气炎热、人体衣着单薄并且多汗，触电危险性较大；同时这段时间多雨、潮湿，地面导电性增强，容易构
48、成电击电流的回路，而且电气设备的绝缘电阻降低，容易漏电。(2)低压设备触电事故多。低压触电事故远远多于高压触电事故。其主要原因是低压设备远远多于高压设备，与之接触的人远比与高压设备接触的人多得多，而且人们都比较缺乏电气安全知识。例如：低压架空线路断线后不停电用手去拾火线；用手摸破损的胶盖刀闸等。(3)携带式设备和移动式设备触电事故多。携带式设备和移动式设备与人体接触比较紧密，不但接触电阻小，而且一旦触电就难以摆脱电源；另一方面，这些设备需要经常移动，工作条件差，设备和电源线都容易发生故障或损坏。(4)电气连接部位触电事故多。在用电过程中，电路连接点由于机械牢固性较差、接触电阻较大、绝缘强度较低
49、以及可能发生化学反应的缘故，成为用电过程中最易出问题的地方，由此导致的电气连接部位触电事故相对也较多。(5)错误操作和违章作业造成的触电事故多。大量统计资料表明，85以上的触电事故是由于错误操作和违章作业造成的。其主要原因是由于安全教育不够、安全制度不严和安全措施不完善、操作者素质不高等。例如：带电接照明灯具，带电修理电动工具，用湿手拧灯泡等。(6)不同年龄段的人员触电事故不同。由于中青年工人、非专业电工、合同工和临时工是电气设备的主要操作者和使用者，并且在实际使用中经验不足，又比较缺乏电气安全知识，以致这个年龄段的人员触电事故发生较多。2.决定触电伤害程度的因素决定触电伤害程度的因素电流通过
50、人体后，能使肌肉收缩动作，造成机械性损伤，电流产生的热效应和化学效应可引起一系列急剧的病理变化，使肌体遭受严重的损害，特别是电流流经心脏，对心脏损害极为严重。极小的电流就可引起心室纤维性颤动，导致死亡。决定触电伤害程度的因素主要有以下几个方面。1)触电电流的大小通过人体的电流越大，对人体的影响也越大。通过人体的电流大小取决于触电电压和人体电阻。因此，接触的电压越高，对人体的损害也就越大。一般将50 V以下的电压作为安全电压，但在特别潮湿的环境中要用12 V安全电压。2)触电电流的种类触电现象发生时，触电电流的种类直接影响着触电后果。通过实践验证，交流电对人体的损害作用比直流电的大，特别是工频交
