電工電子技術 課件 項目2 工業(yè)現(xiàn)場應急燈照明電路的設計與調試

項目2工業(yè)現(xiàn)場應急燈照明電路的設計與調試【項目導入】某公司建設廠房施工中，需要架設工業(yè)現(xiàn)場應急燈照明電路，某電氣施工隊承接了該任務，通過工業(yè)現(xiàn)場應急燈照明電路的設計與調試，完成施工項目要求，完成停電能夠啟動應急燈的功能?！緦W習目標】

知識目標：

（1）描述電阻元器件的功能及型號；

（2）列舉電路裝配及電路安裝工藝規(guī)范；

（3）應用安全用電規(guī)范，進行電路檢查、儀器儀表的使用。能力目標：

（1）會識讀電路圖；

（2）在通電前、通電中能使用儀器儀表檢查調試電路，并能排除電路故障；

（3）工作中發(fā)生觸電事故，會切斷電源能急救。素質目標：

（1）樹立成本意識、質量意識、創(chuàng)新意識，養(yǎng)成勇于擔當、團隊合作的職業(yè)素養(yǎng);

（2）初步養(yǎng)成工匠精神、勞動精神、勞模精神，以勞樹德,以勞增智,以勞創(chuàng)新；

（3）通過項目的制作與調試，培養(yǎng)國家意識和愛國情懷，培養(yǎng)學生的時代精神和責任擔當?！卷椖繉嵤?/p>

通過完成本任務，使學生掌握直流電路的基本知識，能運用所學知識進行雙電源供電的直流電路的設計、分析、安裝與調試，并在工作中嚴格按照安全規(guī)范進行操作。任務1工業(yè)現(xiàn)場應急燈照明電路的設計[任務解析]【項目實施】一、電路及其模型二、電路的基本物理量三、基爾霍夫定律四、電阻元件[知識鏈接]任務1工業(yè)現(xiàn)場應急燈照明電路的設計【項目實施】五、電流源與電壓源六、電阻的串并聯(lián)七、電路的分析方法[知識鏈接]任務1工業(yè)現(xiàn)場應急燈照明電路的設計電路及其模型(1)電路電路

為了某種需要而由電源、導線、開關、負載等電氣設備或器件按一定方式連接起來的電流的通路被稱為電路。電路的組成

電源：提供電能的設備，其作用是將非電能轉換成電能，如發(fā)電機、電池；

負載：是用電設備，是電路中的主要耗能器件，負載的作用是將電能轉換成非電能，如電視機、電燈；

中間環(huán)節(jié)：起到對電路控制及連接的作用，如開關和導線。

電路的功能a)實現(xiàn)能量的轉換、分配和傳輸

b)實現(xiàn)信號的傳遞、控制與處理

電路及其模型(2)理想電路元件理想電路元件

有某種確定的電磁性能的理想元件。5種基本的理想電路元件

電阻元件：表示消耗電能的元件；

電感元件：表示產(chǎn)生磁場，儲存磁場能量的元件；

電容元件：表示產(chǎn)生電場，儲存電場能量的元件；

電壓源和電流源：表示將其他形式的能量轉化成電能的元件電路及其模型(3)電路模型電路模型將實際電路用若干個理想電路元件經(jīng)理想導體連接起來所模擬組成的電路稱為實際電路的電路模型。（a）手電筒實際電路圖（b）手電筒的電路模型圖2-1手電筒電路圖電路及其模型(3)電路相關名詞串聯(lián)和并聯(lián)如果電路中有兩個或多個二端元件依次順序相連，并且中間沒有其它分支，這樣的連接方法稱為串聯(lián)；如果電路中有兩個或多個二端元件連接在兩個公共的結點之間，這樣的連接方法稱為并聯(lián)。圖2-2串聯(lián)和并聯(lián)電路及其模型(3)電路相關名詞支路和節(jié)點幾個二端元件串聯(lián)而成的沒有分支的一段電路稱為支路；電路中三條或三條以上的支路相連接的點稱為結點。流過支路的電流稱為支路電流，支路兩端之間的電壓稱為支路電壓。三條支路：元件1、2、3為一條支路，元件4、5、6為一條支路，元件7為一條支路；兩個結點：結點b和結點e；電路及其模型(3)電路相關名詞回路和網(wǎng)孔由幾條支路構成的閉合路徑稱為回路，即回路就是一個閉合的電路；網(wǎng)孔是回路的一種，是未被其它支路分割的單孔回路，即回路內(nèi)部不另含有支路。三個回路：元件1、2、3、7組成一個回路，元件4、5、6、7組成一個回路，元件1、2、3、4、5、6組成一個回路；兩個網(wǎng)孔：元件1、2、3、7組成一個網(wǎng)孔，元件4、5、6、7組成一個網(wǎng)孔。電路的基本物理量電流帶電粒子有規(guī)則的定向運動。(1)電流及其參考方向

電路中的主要物理量有電壓、電流、電荷、磁鏈、能量、電功率等。在線性電路分析中人們主要關心的物理量是電流、電壓和功率。電流強度單位時間內(nèi)通過導體橫截面的電荷量。單位

A（安培）

。方向

規(guī)定正電荷的運動方向為電流的實際方向。電路的基本物理量參考方向

任意假設某一方向作為電流數(shù)值為正的方向。(1)電流及其參考方向實際方向

規(guī)定正電荷的運動方向為電流的實際方向。電流的參考方向與實際方向的關系參考方向的表示

用箭頭表示；用雙下標表示電路的基本物理量(2)電壓、電位、電動勢及參考方向電壓

單位正電荷在電場力的作用下由a點轉移到b點時所做的功，

用

符號表示。電位

單位正電荷在電場力的作用下由a點移至參考點時所做的功,

用

符號表示。實際電壓的方向

電位真正降低的方向。單位

V（安培）

。電位差（電壓降）電路的基本物理量電壓、電動勢的參考方向

(2)電壓、電位、電動勢及參考方向電動勢

將電源力克服電場力把單位正電荷從電源的負極搬運到正極所做的功稱為電源的電動勢，用符號e表示。電動勢的實際方向

電位升高的方向，與電壓實際方向相反。參考方向的表示

用箭頭表示；用正負極表示；用雙下標表示。電路的基本物理量關聯(lián)參考方向

元件的電流參考方向與電壓參考方向是一致的，稱為關聯(lián)參考方向，反之則為非關聯(lián)參考方向。

(2)電壓、電位、電動勢及參考方向+-Riu+-Riu電路的基本物理量電功率

單位時間內(nèi)電場力所做的功，簡稱功率。(3)電功率及電能單位

W（瓦特）

。電路吸收或發(fā)出功率的判斷

電路的基本物理量(3)電功率及電能電路吸收或發(fā)出功率的判斷

表示這部分電路吸收功率；表示這部分電路發(fā)出功率。電路的基本物理量(3)電功率及電能例2-2各元件電流和電壓參考方向如圖所示。已知試求各元件的功率，并指出各元件是吸收功率還是發(fā)出功率、是電源器件還是負載器件，整個電路的總功率是否滿足能量守恒定律？電路的基本物理量(3)電功率及電能解：元件1的電壓和電流是關聯(lián)方向元件2的電壓和電流是關聯(lián)方向元件3的電壓和電流是非關聯(lián)方向元件4的電壓和電流是關聯(lián)方向整個電路的總功率是滿足能量守恒定律。電路的基本物理量(3)電功率及電能電能

從

到

的時間內(nèi)，電路吸收（消耗）的電能。單位

J（焦耳），1KW·h=1度。基爾霍夫定律(1)基爾霍夫電流定律（KCL）基爾霍夫電流定律

集總參數(shù)電路中任一結點，在任意時刻，流入該結點的全部支路電流之和等于流出該結點的全部支路電流之和。

基爾霍夫定律包括基爾霍夫電流定律（KCL）和基爾霍夫電壓定律（KVL）。它反映了電路中所有支路電壓和電流所遵循的基本規(guī)律，是分析集總參數(shù)電路的基本定律?；鶢柣舴蚨膳c元件特性構成了電路分析的基礎?；鶢柣舴蚨?2)基爾霍夫電壓定律（KVL）基爾霍夫電壓定律

集總參數(shù)電路中的任一回路，在任意時刻，沿任一閉合路徑繞行一周，回路上的各支路電壓的代數(shù)和恒等于零。步驟

a)標定各元件電壓的參考方向；b)選定回路繞行方向，順時針或逆時針；c)列寫KVL方程：支路電壓參考方向與回路繞行方向一致時電壓取正號，相反時電壓取負號?；鶢柣舴蚨?2)基爾霍夫電壓定律（KVL）例2-3

如圖所示，所有回路按順時針方向繞行一周，請列出KVL方程。解：對回路Ⅰ列寫KVL方程：

對回路Ⅱ列寫KVL方程：

對回路Ⅲ列寫KVL方程：電阻元件(1)電阻元件的概念電阻元件

是一個二端理想電路元件，對電流呈現(xiàn)阻力的元件。其特性可用u-i平面上的一條曲線來描述。

a)線性時不變電阻b)線性時變電阻c)非線性時不變電阻d)非線性時變電阻電阻元件線性時不變電阻元件

任何時刻端電壓與電流成正比的電阻元件。

(a)線性電阻元件的伏安特性曲線

(b)線性電阻元件的圖形符號(2)線性時不變電阻元件及其定律元件特性VCR（滿足歐姆定律）電導參數(shù)：

西門子電阻參數(shù)：

歐姆

電阻元件功率

(4)線性時不變電阻元件的功率表明：線性電阻元件是一種耗能的無源元件，總是吸收功率的。能量（焦耳定律）

(3)線性時不變電阻元件的短路及開路短路

當電阻值為零時的電路。

Riu+-開路

當電阻值為無窮大時的電路。

電流源與電壓源(1)電流源理想電流源

一個理想二端元件，其輸出電流總能保持定值（或給定的時間函數(shù)），與其端電壓無關。

直流電流源的伏安特性曲線

電路符號

a)電流源輸出電流由電源本身決定，與外電路無關;b)電流源兩端電壓是任意的，由外電路決定。電流源不能開路電流源與電壓源(1)電流源實際直流電源模型

電流源和電阻的并聯(lián)組合電流源的功率

iSiu+-吸收功率發(fā)出功率短路電流開路電壓電流源與電壓源(2)電壓源理想電壓源

一個理想二端元件，其輸出電壓總能保持定值（或給定的時間函數(shù)），與通過它的電流無關。

直流電壓源的伏安特性曲線

電路符號

a)電壓源輸出電壓由電源本身決定，與外電路無關;b)流過電壓源的電流是任意的，由外電路決定。電壓源不能短路電流源與電壓源(2)電壓源實際直流電源模型

電壓源和電阻的串聯(lián)組合電壓源的功率

吸收功率發(fā)出功率uS+-iu+-電阻的串并聯(lián)及混聯(lián)(1)串聯(lián)電阻的計算電阻的串聯(lián)性質a)串聯(lián)電路電流相等（KCL）;b)總電壓等于分電壓之和（KVL）;c)總電阻等于分電阻之和—等效電阻;d)各個串聯(lián)電阻的電壓與電阻值成正比—分壓器。分壓公式電阻的串并聯(lián)及混聯(lián)(2)并聯(lián)電阻的計算電阻的并聯(lián)性質a)并聯(lián)電路電壓相等（KVL）;b)總電流等于分電流之和（KCL）;c)總電導等于分電導之和—等效電導;d)各個并聯(lián)電阻的電流與電導值成正比—分流器。分流公式電阻的串并聯(lián)及混聯(lián)(3)電阻的混聯(lián)（串并聯(lián)）計算步驟a)分析電路，求出串并聯(lián)電阻的總的等效電阻或電導；b)利用歐姆定律求出總端口的電壓與電流；c)利用分壓和分流公式來求解電阻的電流或電壓。支路電流分析法及應用(1)線性電路的一般計算方法

思路：先選擇電路的變量，電壓與電流是電路的基本變量，同時也是分析電路時待求的未知數(shù)，可以選擇支路電流、支路電壓、網(wǎng)孔電流或結點電壓為變量，再根據(jù)KCL、KVL和VCR建立電路的方程，注意方程數(shù)應與變量數(shù)相同，最后再從方程中解出電路的變量。列寫電路方程的最基本方法是支路電流分析法，由支路電流分析法為基礎得到網(wǎng)孔分析法和結點分析法。網(wǎng)孔分析法和結點分析法具有較少變量數(shù)和方程數(shù)易于求解。支路電流分析法及應用(2)支路電流分析法定義

以支路電流或支路電壓作為變量列寫電路方程稱為支路方程。支路分析法就是由支路方程求解電路的方法。對于結點a:a)列寫KCL方程對于結點b:b)列寫KVL方程對左面的網(wǎng)孔列KVL方程:對右面的網(wǎng)孔列KVL方程:支路電流分析法及應用(2)支路電流分析法a)在電路圖中先選定各支路（b個）電流的參考方向,設出各支路電流；支路電流分析法的一般步驟

b)指定參數(shù)結點，對獨立節(jié)點列出(n-1)個KCL方程；c)設定各網(wǎng)孔繞行方向，各網(wǎng)孔繞行方向必須一致,列出b-(n-1)個KVL方程；d)聯(lián)立求解上述b個獨立方程,可得出待求的各支路電流，然后按VCR求各支路的電壓。支路電流分析法及應用(2)支路電流分析法例2-8已知各支路電流的參考方向如圖所示,計算各支路的電流。解：3條支路、2個結點、和2個網(wǎng)孔。由KCL定律可列出b結點電流方程：由KVL定律可列出A、B回路電壓方程分別為：解得：支路電流分析法及應用(2)支路電流分析法例2-9利用支路電流法計算如圖所示電路中各支路的電流。解：6條支路、4個結點、和3個網(wǎng)孔。由KCL定律列出結點a、b、c三個電流方程分別為：支路電流分析法及應用(2)支路電流分析法例2-9利用支路電流法計算如圖所示電路中各支路的電流。由KVL定律列出A回路電壓方程解得：列方程：【項目實施】一、任務說明二、任務評價三、任務結束[任務實施]任務1工業(yè)現(xiàn)場應急燈照明電路的調試任務說明(1)雙電源供電的直流電路的設計

本任務實施以某工廠弱電供電設施需要進行雙電源供電的直流電路的設計、安裝，并根據(jù)任務需要進行通電前、通電中的調試，并能根據(jù)故障進行排故維修。一個實際電源可以用電壓源和電阻串聯(lián)組合來等效電路的模型，也可以用電流源與電阻的并聯(lián)組合來等效電路的模型。任務說明(2)雙電源供電的直流電路的安裝按照如圖所示，進行電路安裝。任務說明(3)雙電源供電的直流電路的調試

通電前，用萬用表檢測線路的通斷；通電后，用萬用表檢測線路的電壓及電流；故障排除，根據(jù)檢測故障問題，進行相應的電路修復，直到符合任務要求。任務評價(1)評價標準任務評價(2)任務能力評價任務評價(3)任務能力總評任務結束按照6s現(xiàn)場管理規(guī)范，清理工作現(xiàn)場，清點作業(yè)工具，擺放到規(guī)定位置?！卷椖繉嵤?/p>

通過完成本任務，使學生掌握安全生產(chǎn)規(guī)范、工業(yè)現(xiàn)場應急燈照明電路的原理及設計方法，充分掌握電氣安全操作、觸電現(xiàn)場的急救、車間應急燈照明的設計。并嚴格按照6s標準進行工作，為更好地掌握維修電工技術打下基礎。任務2工業(yè)現(xiàn)場應急燈照明電路的調試[任務實施]【項目實施】一、常用電子儀器的使用二、疊加定理三、戴維南定理及應用[知識鏈接]任務2工業(yè)現(xiàn)場應急燈照明電路的調試常用電子儀器的使用(1)毫伏表①電源開關指示燈交流毫伏表

路電交流毫伏表是專門用于測量交流電壓的儀表，可以對交流電壓，尤其是小信號交流電壓進行精確的測量。MVT171型毫伏表②電源開關③量程選擇旋鈕④輸入端子⑦UNCAL⑥相對參考控制旋鈕⑧表頭⑨表頭零點調節(jié)位⑤輸入端子常用電子儀器的使用(2)示波器示波器

是一種觀察電信號波形的電子儀器。優(yōu)利德UTD1000C系列手持式數(shù)字存儲示波器常用電子儀器的使用(3)低頻信號發(fā)生器低頻信號發(fā)生器

提供電子測量所需要的各種電信號，即作為電路測試的信號源使用。YB1615P型功率函數(shù)信號發(fā)生器疊加定理(1)疊加定理的概念疊加定理

在線性電路中，當有兩個或兩個以上的獨立電源作用時,則任意支路的電流或電壓，均可認為是電路中各個電源單獨作用而時,在該支路中產(chǎn)生的各電流分量或電壓分量的代數(shù)和。當一個電源單獨作用時，其余電源歸零，這意味著電壓源短路，電流源開路。

理解為

產(chǎn)生的效果之和。疊加定理(1)疊加定理的概念疊加定理

在線性電路中，當有兩個或兩個以上的獨立電源作用時,則任意支路的電流或電壓，均可認為是電路中各個電源單獨作用而時,在該支路中產(chǎn)生的各電流分量或電壓分量的代數(shù)和。單獨作用時的電流單獨作用時的電流單獨作用單獨作用疊加定理(2)疊加定理的注意事項疊加定理的注意事項a)只能用來計算線性電路的電流和電壓,對非線性電路,疊加定理不適用。b)疊加時要注意電流和電壓的參考方向,求其代數(shù)和。c)在進行計算時,電壓源不作用時,就是在該電壓源處用短路代替；電流源不作用時,就是在該電流源處用開路代替。d)不能用疊加定理直接來計算功率。疊加定理(2)疊加定理的注意事項疊加定理的舉例例2-10

已知：R1=12Ω、R2=6Ω、E=9V、Is=3A，利用疊加定理求如圖所示電路中的支路電流I1和I2。解：由電壓源E單獨作用時，解得疊加定理(2)疊加定理的注意事項疊加定理的舉例由電流源IS單獨作用時，解得因此疊加定理(2)疊加定理的注意事項疊加定理的舉例例2-11

如圖所示電路，利用疊加定理求電壓U的值。解：由電壓源E單獨作用時疊加定理(2)疊加定理的注意事項疊加定理的舉例由電流源IS單獨作用時戴維南定理及應用(1)戴維南定理

在實際工程中，常常碰到只需研究某一支路的情況。這時，對于所研究的支路而言，電路的其余部分就變成個了有源二端網(wǎng)絡。這個網(wǎng)絡可以等效為一個電壓源和一個電阻串聯(lián)的形式，使分析和計算得以簡化。戴維南定理及應用(1)戴維南定理戴維南定理

含獨立源的線性二端網(wǎng)絡電路，都可以用一個電壓源和與之串聯(lián)的電阻組成的等效電路所替代；電壓源的電壓等于端口的開路電壓，電阻等于獨立源關閉時端口的輸入電阻。NSabiiabReqUoc+-問題——戴維南等效電壓和電阻，如何求出的？戴維南定理及應用(1)戴維南定理戴維南定理證明

由疊加定理：此關系式恰好與圖（e）電路相同。戴維南定理及應用(2)戴維南定理的應用戴維南定理舉例

例2-13如圖所示為一不平衡電橋電路,求檢流計的電流I。解：開路電壓和等效電阻分別為戴維南定理及應用(3)最大功率的傳輸最大功率傳輸定理

當負載電阻等于負載端看進去的戴維南等效電阻時，傳輸給負載的功率最大。

假設電路的負載可調，且除負載外的整個電路用戴維南（或諾頓）等效電路替代。戴維南定理及應用(3)最大功率的傳輸最大功率傳輸定理舉例

例2-14

求如圖所示電路中RL為何值時能取得最大功率，則該最大功率是多少?解：(１)斷開ＲL支路用疊加定理求Uo。戴維南定理及應用(3)最大功率的傳輸最大功率傳輸定理舉例

例2-14

求如圖所示電路中RL為何值時能取得最大功率，則該最大功率是多少?(2)求R0，將電壓源和電流源均置零。(3)根據(jù)戴維南等效電路和最大功率傳輸定理可求【項目實施】一、任務說明二、任務評價三、任務結束[任務實施]任務2工業(yè)現(xiàn)場應急燈照明電路的調試任務說明(1)識讀電路

本任務以某電子設備廠車間應急燈照明電路需要進行檢修，使學生具備獨立完成通電前、通電中、通電后的檢修方法及排故能力。交流部分構成：220交流電源、繼電器J、開關K、控制芯片LCE和燈1；直流部分構成：直流24V電源、繼電器端子J、開關K’、燈2。任務說明(2)查找故障給應急燈通電，按下開關K，燈1亮，說明交流部分沒有故障。按下開關K’,燈2不亮，簡單判定故障源在這里，先用萬用表打到電阻擋位檢測直流電路的“通與斷”，發(fā)現(xiàn)電路線路接觸不良。重新安裝導線連接元器件，并再次用萬用表檢測，線路電阻值最小，確認故障排除，再次通電，燈2亮，說明故障已經(jīng)排除。(3)恢復供電故障排除，恢復電子設備廠車間應急燈照明。任務評價(1)評價標準任務評價(2)任務能力評價任務評價(3)任務能力總評任務結束按照6s現(xiàn)場管理規(guī)范，清理工作現(xiàn)場，清點作業(yè)工具，擺放到規(guī)定位置?！卷椖繉嵱枴繉嵱栆?/p>

雙電源供電電路的調試一、實訓目的二、實訓準備三、實訓內(nèi)容四、考核標準實訓目的(1)加深對基爾霍夫定律在實踐中的應用。(2)掌握直流電流表的使用以及學會用電流插頭、插座測量各支路電流的方法。(3)熟練掌握檢查、分析電路簡單故障的能力。實訓準備(1)直流數(shù)字電壓表、直流數(shù)字毫安表（根據(jù)型號的不同，EEL—Ⅰ型為單獨的MEL－06組件，其余型號含在主控制屏上）。(2)恒壓源【EEL—Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均含在主控制屏上，根據(jù)用戶的要求，可能有兩種配置（1）＋6V（+5V），＋12V，0～30V可調或（2）雙路0～30V可調?！?。(3)EEL－30組件（含實驗電路）或EEL－53組件。實訓內(nèi)容(1)熟悉電流插頭的結構，將電流插頭的紅接線端插入數(shù)字毫安表的紅（正）接線端，電流插頭的黑接線端插入數(shù)字毫安表的黑（負）接線端。(2)