电工电子技术与技能项目6用电技术及常用电器.ppt

LOGO,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Company Logo,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Company Logo,项目6 用电技术及常用电器,任务6.1 电力供电与节约用电,任务6.2 用电保护,任务6.3 安装照明灯具,任务6.4 认识变压器,任务6.5 认识交流电动机,任务6.6 认识常用低压电器,任务6.7 拓展与训练,项目6 用电技术及常用电器,任务6.1 电力供电与节约用电,1.电能的特点,电能具有以下几个方面的特点:,（1）便于转换。电能可以很方便地由其他形式的能源(如热能、水的位能、各种动能、太阳能、原子能等)转换而成。同时，电能也很容易转换成其他形式的能量。,（2）便于输送。电能可以通过输电线很方便且经济、高效地输送到远方。,项目6 用电技术及常用电器,（3）便于控制和测量。电能可实现远距离、精确控制和测量，实现生产高度的自动化。,（4）电能的生产、输送和使用比较经济、高效、清洁、污染少，有利于节能和保护环境。,2.电力的生产,（1）火力发电,火力发电的基本原理是通过煤、石油和天然气等燃料燃烧来加热水，产生高温高压的蒸汽，再用蒸汽来推动汽轮机旋转并带动三相交流同步发电机发电。,项目6 用电技术及常用电器,火力发电的优点是建设电厂的投资较少，建厂速度快;缺点是耗能大、发电成本高且对环境污染较严重。目前我国仍以火力发电为主。,（2）水力发电,水力发电的基本原理是利用水的落差和流量去推动水轮机旋转并带动发电机发电。其优点是发电成本低，环境污染小。但由于水力发电的条件是要集中大量的水并形成水位的落差，所以受自然条件影响较大，建设电厂的投资较大且建厂速度慢。,项目6 用电技术及常用电器,项目6 用电技术及常用电器,3.电力的输送和分配,为了供电的安全、连续、可靠和经济，将各类发电厂的发电机、变电所、输电线、配电设备和用电设备联系起来组成一个整体，这个整体就称为电力系统。,项目6 用电技术及常用电器,通常，将35 kV以上的高压线路称为送电线路，10 kV以下的称为配电线路，10 kV以上的称为高压配电线路，1200 V以下的称为低压配电线路。,4.节约用电,节约用电的主要途径包括技术改造和科学管理两个方面，例如:（1）合理使用电气设备;（2）更新低效率的旧型号供用电设备;（3）提高用电线路的功率因数;（4）革新挖潜，改造生产工艺和设备;（5）降低供电线路的损耗;（6）节约空调和照明用电,.,项目6 用电技术及常用电器,2.保护接零,在电源中性点已接地的三相四线制供电系统中，将电气设备的金属外壳与电源中性(零)线相连，这种方法称为保护接零。,项目6 用电技术及常用电器,当采用保护接零时，电源中性线绝不允许断开，否则保护失效。因此，除了电源中性线上不允许安装开关、熔断器外，在实际应用中，用户端往往将电源中性线再重复接地，以防中性线断开。重复接地电阻R0一般小于10。重复接地线将起到把漏电电流导入大地的作用。,对于单相用电设备，一般采用三脚插头和三眼插座，其中一个孔为接零保护线，对应的插头上的插脚稍长于另外两个电源插脚。,项目6 用电技术及常用电器,3.加装漏电保护器,漏电保护器又称触电保安器或漏电开关，是用来防止人身触电和设备事故的主要技术装置。在连接电源与用电设备的线路中，当线路或用电设备对地产生的漏电电流达到一定数值时，通过保护器内的特殊装置检取漏电信号并经过,放大去驱动开关而达到断开,电源的目的。,项目6 用电技术及常用电器,白炽灯具有结构简单、使用可靠、安装维修方便、价格低廉、光色柔和、可适用于各种场所等优点;但发光效率低，寿命短，其寿命通常只有1000 h左右;白炽灯因节能效果差，正逐步被新型节能照明光源所替换。,项目6 用电技术及常用电器,（2）荧光灯,荧光灯是一种低压汞放电灯具，因为荧光灯发出的光接近于自然光，因此也称日光灯。实际上荧光灯有日光色、冷白色和暖白色3种。其管形除了直管形外还可以制成环形和U形等各种形状，如图6-8所示。,项目6 用电技术及常用电器,（3）碘钨灯,碘钨灯是将碘充到石英灯管中，把蒸发出来的钨原子重新回到钨丝上，这不仅控制了灯丝的升华，而且可以大幅度提高灯丝的温度，发出与日光相似的光，如图6-9所示。碘钨灯具有亮度高、寿命长等特点，碘钨灯的亮度大约是普通白炽灯的5倍。,项目6 用电技术及常用电器,（4）高压汞灯,高压汞灯俗称称水银灯，如图6-l0所示，使用寿命是白炽灯的2.5-5倍，发光效率是白炽灯的3倍，耐振耐热性能好，线路简单，安装维修方便。其缺点是造价高，起动时间长，对电压波动适应能力差。,项目6 用电技术及常用电器,（5）高压钠灯和其他气体放电光源,高压钠灯的结构与高压汞灯基本相同，如图6-11所示。高压钠灯利用高压的钠蒸气放电发光，其发光效率比高压汞灯还高一倍，但起动时间也较长。,此外，还有各种用于特殊用途的气体放电光源，如用于广告和装饰的霓虹灯，用于消毒的紫外线灯和作为热源的红外线灯等。,项目6 用电技术及常用电器,2.新型电光源,（1）三基色节能荧光灯,三基色节能荧光灯是一种高效、节能、舒适、亮丽、长寿的新型电光源。三基色节能荧光灯的发光效率可比普通荧光灯提高30%左右。而且光色柔和、显色性好、体积小、造型别致，其外形有直管形、单U形、双U形、2D形、H形等。,项目6 用电技术及常用电器,（2）LED灯,LED灯采用半导体发光二极管器件作为电光源，。LED灯显示效果好，可以频繁快速开关，使用直流低电压驱动。特别适用于应急灯、显示屏，楼梯灯、指示灯、装饰灯等场合。白光LED照明的耗电量仅为相同亮度白炽灯的10%-20%。LED照明光源体积小、重量轻、方向性好，并可耐各种恶劣条件。,项目6 用电技术及常用电器,2.变压器的基本结构,变压器由铁心和绕组两部分组成，如图6-15所示。,(1）铁心,铁心构成电磁感应所需要的磁路。为了减小涡流损耗，铁心常用磁导率高而又相互绝缘的硅钢片相叠合而成。通信变压器的铁心用铝合金、铁氧体或其他磁性材料制成。,项目6 用电技术及常用电器,（2）绕组,变压器的绕组用绝缘良好的漆包线、纱包线或丝包线绕成。变压器工作时与负载相互连接的绕组称为二次绕组，与电源连接的绕组称为一次绕组。漆包线等绝缘良好的导线在铁心上每绕一圈称一匝，绕线匝数一般用字母N或n表示。一次和二次绕组的匝数一般分别和。这个符号也有两个线圈，其上的垂直线 表示铁心。变压器一次和二次电压的有 效值分别记为和，电流有效值分别记为和。,项目6 用电技术及常用电器,3.变压器的基本工作原理,如图6-17所示，当交流电通过变压器一次绕组时，由于铁心是导磁的，就在铁心内产生交变的磁感线。这变化的磁感线通过两边的线圈，就在两个线圈中都产生感应电动势，而且它的频率等于一次绕组中的电流频率。,图6-17 变压器原理,简单地说，交流电流产生交变磁场，交变磁场感应出交变电压。,项目6 用电技术及常用电器,设一次绕组的匝数为,N1,，二次绕组的臣数为,N2,，磁通为 ，根据法拉第电磁感应定律在变压器一次、二次绕组上的电动势分别为,因此，,忽略线圈内阻可得,式中，,K,为变压器的匝数比或变压比。,项目6 用电技术及常用电器,如果一次绕组的匝数是二次绕组的几倍，那么它的电压就是二次绕组电压的几倍;反之，如果二次绕组的匝数是一次绕组的几倍，那么它的电压就是一次绕组电压的几倍。因此，变压器一次、二次绕组的电压比等于它们的匝数比。,如果,N1N2,，,KN2,，,K1,，电压下降，称为降压变压器;,N1=N2,，,K=1,称为隔离变压器。,项目6 用电技术及常用电器,(3)变换交流阻抗,变压器负载运行时，设变压器一次绕组输入阻抗为,Z1,二次绕组负载阻抗为,Z2,，即,说明变压器二次绕组接上负载时，相当于一次绕组上接一个的负载。变压器变换阻抗的特性在电子技术中常用来实现阻抗匹配使负载阻抗和信号源内阻相等，从而使负载获得最大功率。比如在学校的广播设备中，常用变压器使功放与高音扬声器(俗称高音喇叭)阻抗匹配，使高音扬声器发出的声音最大。,项目6 用电技术及常用电器,任务6.5 认识交流电动机,电机是机械能与电能相互转换的机械。将电能转换为机械能的电机称为电动机，将机械能转换为电能的电机称为发电机。,根据电动机所使用的电源种类不同可分为交流电动机和直流电动机两大类。交流电动机按使用的电源相数分为单相电动机和三相电动机两种，三相和单相电动机又分为同步电动机和异步电动机两种。,项目6 用电技术及常用电器项目6 用电技术及常用电器,从目前来看，应用最广泛的电动机依次为三相异步电动机、单相异步电动机和直流电动机。,1.三相异步电动机的基本结构,三相异步电动机的结构示意图如图6-20所示，由定子和转子两个部分组成。,图6-21 三相异步电动的实物展开图,项目6 用电技术及常用电器,（1）定子部分,它是异步电动机固定不动的部分。异步电动机的定子由机座、定子铁心和装在铁心线槽中的定子绕组等组成。,机座是电动机的外壳，起支撑作用。,定子铁心安装在机座内，由,0.5 mm厚的硅钢片叠成。,项目6 用电技术及常用电器,（2）转子部分,转子是电动机的旋转部件，它由转轴、转子铁心、转子绕组等构成。,图6-23 绕线转子结构示意图,图6-24 笼型电动机的转子绕组,图6-25 三相异步电动机符号,项目6 用电技术及常用电器,2.三相异步电动机的工作原理,三相异步电动机的转动原理建立在电磁感应和电磁力的基础上。当电动机定子三相绕组按要求连接好后，接入三相对称电源，三相绕组内通入互相对称电流，这时在电动机定子与转子中的气隙内产生一个旋转磁场。旋转磁场与转子产生相对运动，转子切割磁感线在转子绕组内产生感应电动势，转子绕组闭合后在转子绕组内出现感应电流，旋转磁场与感应电流相互作用所产生的电磁转矩使电动机运转起来。,项目6 用电技术及常用电器,（1）旋转磁场的产生,图6-20所示为三相异步电动机，定子绕组是由空间相隔1200的3个绕组组成的，将这3个绕组按要求连接成星形或三角形后接入三相电源，如图6-26所示。绕组内通入三相电流，电流的参考方向如图中箭头所示。,项目6 用电技术及常用电器,（2）旋转磁场的转向,如果将三相电动机定子绕组接至电源的3根导线中的任意两根对调，此时三相绕组通入电流后产生的旋转磁场仍然是一对磁极，但是它的旋转方向改变了，变为顺时针方向旋转。因此，要使电动机的转动方向改变，只要将电动机接到电源的3根线中的任意两根交换即可。,项目6 用电技术及常用电器,任务6.6 认识常用低压电器,低压电器是工作在交流电压1000 V或直流电压1200 V及其以下，用来对供、用电系统进行开关、控制、保护和调节的电器。,1.刀开关,刀开关是结构最简单、应用最广泛的一种手动电器，是低压供配电系统和控制系统中最常用的配电电器。在电力拖动控制线路中最常用的是由刀开关与熔断器组合而成的负荷开关。,项目6 用电技术及常用电器,2.熔断器,熔断器是低压配电网络和电力拖动系统中最常用的安全保护电器，主要用作短路保护。,熔断器主要由熔体和安装熔体的熔管和熔座组成。熔断器的文字符号为FU。,项目6 用电技术及常用电器,（1）插入式(瓷插式)熔断器,这是一种最常见的熔断器，其系列代号为RC，结构如图6-29(a)所示。其结构由瓷底座、瓷插件、动触点、静触点及熔体等部件组成，熔体装在瓷插件两端的动触点上，中间经过凸起部分。当熔体熔断时，所产生的电弧被凸起部分隔开，使其迅速熄灭。更换熔体时可拔出瓷插件，使用方便。其缺点是动、静触点间容易接触不良，特别是装在振动的机械上容易松脱，造成电动机断相运行;而且不方便观察熔体是否已熔断。,项目6 用电技术及常用电器,（2）螺旋式熔断器,螺旋式熔断器，由熔管及其支持件(瓷底座、瓷套和带螺纹的瓷帽)组成。熔体装在熔管内并填满灭弧用的石英砂，熔管上端的色点是熔断的标志，熔体熔断后，色标脱落，需要更换熔管。在装接时，注意将熔管的色点向上，以便观察。同时注意将电源进线接瓷底座的下接线端，负荷线接与金属螺纹壳相连的上接线端。其系列代号为RL，常用的有RLl、RL6、RL7等系列。,项目6 用电技术及常用电器,3.接触器,接触器是一种自动控制电器，它可以用作频繁地远距离接通或切断交直流电路及大容量控制电路。接触器的主要控制对象是电动机，也可用作控制其他电力负载，如电焊机、电阻炉等。,项目6 用电技术及常用电器,接触器的触点又分为主触点和辅助触点。主触点一般为三极动合触点，可通过的电流较大，用于通断三相负载的主电路。辅助触点有动合和动断触点，用于通断电流较小的控制电路。由于主触点通过的电流较大，一般配有灭弧罩，在切断电路时产生的电弧在灭弧罩内被分割、冷却而迅速熄灭。,目前常用的国产型号的交流接触器有CJ10、CJ12、CJ20系列产品。型号的含义是:C表示接触器，J表示交流，数字为产品序列代号，短杠后的数字则表示主触点的额定电流。,项目6 用电技术及常用电器,交流接触器当电磁线圈通电后，产生的电磁吸力将内部动铁心往下吸，带动动触点向下运动，使动断触点(未通电时闭合，通电后断开的触点)断开、动合触点(未通电时断开，通电后闭合的触点)闭合，从而分断和接通电路。当线圈断电时，动铁心在复位弹簧的作用下向上弹回原位，动断触点重新接通、动合触点重新断开。由此可见，接触器实际上是一个电磁开关，它由电磁线圈电路控制开关(触点系统)的动作。,项目6 用电技术及常用电器,4.热继电器,热继电器是对电动机和其他用电设备进行过载保护的控制电器。热继电器的文字符号为FR。,项目6 用电技术及常用电器,热继电器主要部分由热元件、触点、动作机构、复位按钮和整定电流调节装置等组成。热继电器的动断触点串联在被保护的二次电路(又称控制电路)中，它的热元件由阻值不大的电热丝或电阻片绕成。如果电路或设备工作正常，通过热元件的电流未超过允许值，则热元件温度不高，不会使内部机构动作，热继电器处于正常工作状态使线路导通。热继电器动作后，一般不能立即自动复位，待电流恢复正常、内部机构复原，再按动复位按钮，才能使动断触点回到闭合状态。,项目6 用电技术及常用电器,5.按钮开关,按钮开关也称为控制按钮或按钮。作为一种典型的主令电器，按钮主要用于发出控制指令，接通和分断控制电路。按钮的文字符号是SB，其外形、内部结构和原理及图形符号如图。,项目6 用电技术及常用电器,6.断路器,低压断路器又称空气断路器或自动空气开关，是一种重要的控制和保护电器，它相当于刀开关、熔断器、热继电器和欠电压继电器的组合。主要用于交直流低压电网和电力拖动系统中，既可手动又可电动分合电路。它集控制和多种保护功能于一体，对电路或用电设备实现过载、短路和欠电压等保护，也可以用于不频繁地转换电路及起动电动机。断路器的文字符号为QF。,项目6 用电技术及常用电器,低压断路器主要由触点、灭弧系统和各种脱扣器三部分组成。断路器的主触点串联在主电路中，在合闸后，内部机构使主触点闭合，电路正常工作。扳动手柄于分的位置(或按下分的按钮)，内部机构使主触点断开，切断电路电源。,项目6 用电技术及常用电器,7.行程开关,行程开关也称位置开关或限位开关。行程开关的文字符号为SQ。其特点是触点的动作不靠手，而是利用机械运动部件的碰撞使触点动作来实现接通或断开控制电路。它将机械位移转变为电信号来控制机械部件运动的位置，主要用于控制机械部件的运动方向、行程距离和位置保护。,项目6 用电技术及常用电器,8.时间继电器,时间继电器是利用电磁原理或机械动作原理实现触点延时闭合或延时断开的自动控制电器。其文字符号为KT。时间继电器种类较多，有电磁式、电动式、空气阻尼式、晶体管式等几种。,项目6 用电技术及常用电器,任务6.7 拓展与训练,6.7.1 单相变压器的简单测试,1.变压器的结构,单相变压器的结构主要由铁心和绕组组成。,铁心是变压器的磁路部分，是器身的骨架。为了提高铁心的导磁能力，减少铁心内部的涡流损耗和磁滞损耗，铁心一般用0.35 mm厚表面绝缘的硅钢片叠压而成。变压器根据铁心的位置不同，可分为心式变压器和壳式变压器两类。,项目6 用电技术及常用电器,绕组是变压器的电路部分，小型变压器一般采用漆包圆铜线绕制，容量稍大的变压器则用扁铜线或扁铝线绕制。变压器中接电源的绕组称一次绕组(初级绕组、原绕组或原边);接负载的绕组称为二次绕组(次级绕组、副绕组或副边)。,每个变压器都有铭牌，它是了解和使用变压器的依据。铭牌上记载了变压器的型号及各种额定数据。,项目6 用电技术及常用电器,2.单相变压器的同名端,变压器的同名端是指当铁心中磁通变化时，变压器各绕组所产生的感应电动势极性相同的端。,变压器的同名端由绕组的绕向决定，同名端在电路图中常用或*表示。,在使用变压器时，无论是将两个绕组串联还是并联，都要注意绕组极性的正确连接，否则会造成严重后果。如不知道绕组的同名端，就要用实验方法来进行测定。,项目6 用电技术及常用电器,(1)交流法,将两个绕组1、2端和3、4端的任意两端连接在一起，如图6-40（a）所示。在任意一个绕组的两端加一个合适的交流低电压，分别测出,U1,、,U2,、,U3,，如果,U3=U1-U2,则1和3是同名端;若,U3=U1+U2,，则1和4是同名端。,(2)直流法,将任意一个绕组通过开关S接一个1.5V的电池，另一绕组通过万用表的50 mA挡构成闭合回路，如图所示连接。当开关S闭合瞬间，若毫安表正向偏转，则1和3是同名端;若毫安表反向偏转，则1和4是同名端。,项目6 用电技术及常用电器,3.变压器一次、二次绕组直流电阻的检测,先用万用表初测一次、二次绕组直流电阻值的大体范围，然后用单臂电桥准确测量，将所测结果记录。,项目6 用电技术及常用电器,4.变压器绝缘电阻的检测,用兆欧表检测各绕组的对地绝缘电阻(绕组对铁心)和绕组之间的绝缘电阻，将所测阻值记录在表6-2中。,项目6 用电技术及常用电器,5.测试空载电流和空载输出电压,将自藕调压器T1、待测变压器T2、电流表、电压表、功率表、开关及负载电阻按图6-41所示测试电路进行连接。,项目6 用电技术及常用电器,闭合S1，调节自藕调压器T1，向待测变压器输入220V交流电压。分断S2，使变压器处于空载状态，将电流表Al所示空载电流数记录在表6-3中，算出它与额定电流的比值。同时在电压表V2上读出空载输出电压，并记入该表中，算出它与额定电压的比值。,项目6 用电技术及常用电器,6.变压器额定输出电压、额定输入、输出电流及电压调整率的测试,在上述测试电路中，闭合S2使变压器带额定负载，调节调压器Tl，并微调，使电压表V1读数为220V，电流表Al读数为额定输入电流，记录V1、V2，A1、A2的读数。空载输出电压与额定输出电压之差与空载输出电压的比值称为电压调整率。,项目6 用电技术及常用电器,7.变压器空载损耗的测试,在上述测试电路中，断开待测变压器T2的a、b两点，闭合S1，调节T1使其输出220 V电压，此时功率表W读数为V1表线圈和W表电压线圈损耗功率。将待测变压器接入a、b两点，仍使S2分断，重调Tl，使Vl读数为220 V，这时W读数则为变压器空载损耗功率与V1、W两只表损耗功率之和。将这些数值记录在表6-5中，即可算出该变压器的空载损耗功率,项目6 用电技术及常用电器,8.变压器同名端测试,(1)交流法测定变压器的同名端 把变压器两个绕组按图6-43所示电路连接，并将自藕调压器手柄置于0位;闭合开关S，调节自藕调压器手柄，给单相变压器1，2端加上一个较低的交流电压，使V1的读数约在60-80 V左右，此时分别测量的值，记录在表6-6中，并根据原理判定变压器的同名端。,项目6 用电技术及常用电器,(2)直流法验证变压器的同名端 用交流法测定变压器的同名端后，该判定结论是否正确可用直流法加以验证。将变压器的两个绕组按图6-40(b)所示电路连接，在开关S闭合的瞬间，观察毫安表指针的偏转方向，验证交流法判定的变压器同名端的结论是否正确，并记录在表6-6中。,项目6 用电技术及常用电器,谢谢！,