电工电子技术 课件 项目2 工业现场应急灯照明电路的设计与调试

项目2工业现场应急灯照明电路的设计与调试【项目导入】某公司建设厂房施工中，需要架设工业现场应急灯照明电路，某电气施工队承接了该任务，通过工业现场应急灯照明电路的设计与调试，完成施工项目要求，完成停电能够启动应急灯的功能。【学习目标】

知识目标：

（1）描述电阻元器件的功能及型号；

（2）列举电路装配及电路安装工艺规范；

（3）应用安全用电规范，进行电路检查、仪器仪表的使用。能力目标：

（1）会识读电路图；

（2）在通电前、通电中能使用仪器仪表检查调试电路，并能排除电路故障；

（3）工作中发生触电事故，会切断电源能急救。素质目标：

（1）树立成本意识、质量意识、创新意识，养成勇于担当、团队合作的职业素养;

（2）初步养成工匠精神、劳动精神、劳模精神，以劳树德,以劳增智,以劳创新；

（3）通过项目的制作与调试，培养国家意识和爱国情怀，培养学生的时代精神和责任担当。【项目实施】

通过完成本任务，使学生掌握直流电路的基本知识，能运用所学知识进行双电源供电的直流电路的设计、分析、安装与调试，并在工作中严格按照安全规范进行操作。任务1工业现场应急灯照明电路的设计[任务解析]【项目实施】一、电路及其模型二、电路的基本物理量三、基尔霍夫定律四、电阻元件[知识链接]任务1工业现场应急灯照明电路的设计【项目实施】五、电流源与电压源六、电阻的串并联七、电路的分析方法[知识链接]任务1工业现场应急灯照明电路的设计电路及其模型(1)电路电路

为了某种需要而由电源、导线、开关、负载等电气设备或器件按一定方式连接起来的电流的通路被称为电路。电路的组成

电源：提供电能的设备，其作用是将非电能转换成电能，如发电机、电池；

负载：是用电设备，是电路中的主要耗能器件，负载的作用是将电能转换成非电能，如电视机、电灯；

中间环节：起到对电路控制及连接的作用，如开关和导线。

电路的功能a)实现能量的转换、分配和传输

b)实现信号的传递、控制与处理

电路及其模型(2)理想电路元件理想电路元件

有某种确定的电磁性能的理想元件。5种基本的理想电路元件

电阻元件：表示消耗电能的元件；

电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量的元件；

电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件；

电压源和电流源：表示将其他形式的能量转化成电能的元件电路及其模型(3)电路模型电路模型将实际电路用若干个理想电路元件经理想导体连接起来所模拟组成的电路称为实际电路的电路模型。（a）手电筒实际电路图（b）手电筒的电路模型图2-1手电筒电路图电路及其模型(3)电路相关名词串联和并联如果电路中有两个或多个二端元件依次顺序相连，并且中间没有其它分支，这样的连接方法称为串联；如果电路中有两个或多个二端元件连接在两个公共的结点之间，这样的连接方法称为并联。图2-2串联和并联电路及其模型(3)电路相关名词支路和节点几个二端元件串联而成的没有分支的一段电路称为支路；电路中三条或三条以上的支路相连接的点称为结点。流过支路的电流称为支路电流，支路两端之间的电压称为支路电压。三条支路：元件1、2、3为一条支路，元件4、5、6为一条支路，元件7为一条支路；两个结点：结点b和结点e；电路及其模型(3)电路相关名词回路和网孔由几条支路构成的闭合路径称为回路，即回路就是一个闭合的电路；网孔是回路的一种，是未被其它支路分割的单孔回路，即回路内部不另含有支路。三个回路：元件1、2、3、7组成一个回路，元件4、5、6、7组成一个回路，元件1、2、3、4、5、6组成一个回路；两个网孔：元件1、2、3、7组成一个网孔，元件4、5、6、7组成一个网孔。电路的基本物理量电流带电粒子有规则的定向运动。(1)电流及其参考方向

电路中的主要物理量有电压、电流、电荷、磁链、能量、电功率等。在线性电路分析中人们主要关心的物理量是电流、电压和功率。电流强度单位时间内通过导体横截面的电荷量。单位

A（安培）

。方向

规定正电荷的运动方向为电流的实际方向。电路的基本物理量参考方向

任意假设某一方向作为电流数值为正的方向。(1)电流及其参考方向实际方向

规定正电荷的运动方向为电流的实际方向。电流的参考方向与实际方向的关系参考方向的表示

用箭头表示；用双下标表示电路的基本物理量(2)电压、电位、电动势及参考方向电压

单位正电荷在电场力的作用下由a点转移到b点时所做的功，

用

符号表示。电位

单位正电荷在电场力的作用下由a点移至参考点时所做的功,

用

符号表示。实际电压的方向

电位真正降低的方向。单位

V（安培）

。电位差（电压降）电路的基本物理量电压、电动势的参考方向

(2)电压、电位、电动势及参考方向电动势

将电源力克服电场力把单位正电荷从电源的负极搬运到正极所做的功称为电源的电动势，用符号e表示。电动势的实际方向

电位升高的方向，与电压实际方向相反。参考方向的表示

用箭头表示；用正负极表示；用双下标表示。电路的基本物理量关联参考方向

元件的电流参考方向与电压参考方向是一致的，称为关联参考方向，反之则为非关联参考方向。

(2)电压、电位、电动势及参考方向+-Riu+-Riu电路的基本物理量电功率

单位时间内电场力所做的功，简称功率。(3)电功率及电能单位

W（瓦特）

。电路吸收或发出功率的判断

电路的基本物理量(3)电功率及电能电路吸收或发出功率的判断

表示这部分电路吸收功率；表示这部分电路发出功率。电路的基本物理量(3)电功率及电能例2-2各元件电流和电压参考方向如图所示。已知试求各元件的功率，并指出各元件是吸收功率还是发出功率、是电源器件还是负载器件，整个电路的总功率是否满足能量守恒定律？电路的基本物理量(3)电功率及电能解：元件1的电压和电流是关联方向元件2的电压和电流是关联方向元件3的电压和电流是非关联方向元件4的电压和电流是关联方向整个电路的总功率是满足能量守恒定律。电路的基本物理量(3)电功率及电能电能

从

到

的时间内，电路吸收（消耗）的电能。单位

J（焦耳），1KW·h=1度。基尔霍夫定律(1)基尔霍夫电流定律（KCL）基尔霍夫电流定律

集总参数电路中任一结点，在任意时刻，流入该结点的全部支路电流之和等于流出该结点的全部支路电流之和。

基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律（KVL）。它反映了电路中所有支路电压和电流所遵循的基本规律，是分析集总参数电路的基本定律。基尔霍夫定律与元件特性构成了电路分析的基础。基尔霍夫定律(2)基尔霍夫电压定律（KVL）基尔霍夫电压定律

集总参数电路中的任一回路，在任意时刻，沿任一闭合路径绕行一周，回路上的各支路电压的代数和恒等于零。步骤

a)标定各元件电压的参考方向；b)选定回路绕行方向，顺时针或逆时针；c)列写KVL方程：支路电压参考方向与回路绕行方向一致时电压取正号，相反时电压取负号。基尔霍夫定律(2)基尔霍夫电压定律（KVL）例2-3

如图所示，所有回路按顺时针方向绕行一周，请列出KVL方程。解：对回路Ⅰ列写KVL方程：

对回路Ⅱ列写KVL方程：

对回路Ⅲ列写KVL方程：电阻元件(1)电阻元件的概念电阻元件

是一个二端理想电路元件，对电流呈现阻力的元件。其特性可用u-i平面上的一条曲线来描述。

a)线性时不变电阻b)线性时变电阻c)非线性时不变电阻d)非线性时变电阻电阻元件线性时不变电阻元件

任何时刻端电压与电流成正比的电阻元件。

(a)线性电阻元件的伏安特性曲线

(b)线性电阻元件的图形符号(2)线性时不变电阻元件及其定律元件特性VCR（满足欧姆定律）电导参数：

西门子电阻参数：

欧姆

电阻元件功率

(4)线性时不变电阻元件的功率表明：线性电阻元件是一种耗能的无源元件，总是吸收功率的。能量（焦耳定律）

(3)线性时不变电阻元件的短路及开路短路

当电阻值为零时的电路。

Riu+-开路

当电阻值为无穷大时的电路。

电流源与电压源(1)电流源理想电流源

一个理想二端元件，其输出电流总能保持定值（或给定的时间函数），与其端电压无关。

直流电流源的伏安特性曲线

电路符号

a)电流源输出电流由电源本身决定，与外电路无关;b)电流源两端电压是任意的，由外电路决定。电流源不能开路电流源与电压源(1)电流源实际直流电源模型

电流源和电阻的并联组合电流源的功率

iSiu+-吸收功率发出功率短路电流开路电压电流源与电压源(2)电压源理想电压源

一个理想二端元件，其输出电压总能保持定值（或给定的时间函数），与通过它的电流无关。

直流电压源的伏安特性曲线

电路符号

a)电压源输出电压由电源本身决定，与外电路无关;b)流过电压源的电流是任意的，由外电路决定。电压源不能短路电流源与电压源(2)电压源实际直流电源模型

电压源和电阻的串联组合电压源的功率

吸收功率发出功率uS+-iu+-电阻的串并联及混联(1)串联电阻的计算电阻的串联性质a)串联电路电流相等（KCL）;b)总电压等于分电压之和（KVL）;c)总电阻等于分电阻之和—等效电阻;d)各个串联电阻的电压与电阻值成正比—分压器。分压公式电阻的串并联及混联(2)并联电阻的计算电阻的并联性质a)并联电路电压相等（KVL）;b)总电流等于分电流之和（KCL）;c)总电导等于分电导之和—等效电导;d)各个并联电阻的电流与电导值成正比—分流器。分流公式电阻的串并联及混联(3)电阻的混联（串并联）计算步骤a)分析电路，求出串并联电阻的总的等效电阻或电导；b)利用欧姆定律求出总端口的电压与电流；c)利用分压和分流公式来求解电阻的电流或电压。支路电流分析法及应用(1)线性电路的一般计算方法

思路：先选择电路的变量，电压与电流是电路的基本变量，同时也是分析电路时待求的未知数，可以选择支路电流、支路电压、网孔电流或结点电压为变量，再根据KCL、KVL和VCR建立电路的方程，注意方程数应与变量数相同，最后再从方程中解出电路的变量。列写电路方程的最基本方法是支路电流分析法，由支路电流分析法为基础得到网孔分析法和结点分析法。网孔分析法和结点分析法具有较少变量数和方程数易于求解。支路电流分析法及应用(2)支路电流分析法定义

以支路电流或支路电压作为变量列写电路方程称为支路方程。支路分析法就是由支路方程求解电路的方法。对于结点a:a)列写KCL方程对于结点b:b)列写KVL方程对左面的网孔列KVL方程:对右面的网孔列KVL方程:支路电流分析法及应用(2)支路电流分析法a)在电路图中先选定各支路（b个）电流的参考方向,设出各支路电流；支路电流分析法的一般步骤

b)指定参数结点，对独立节点列出(n-1)个KCL方程；c)设定各网孔绕行方向，各网孔绕行方向必须一致,列出b-(n-1)个KVL方程；d)联立求解上述b个独立方程,可得出待求的各支路电流，然后按VCR求各支路的电压。支路电流分析法及应用(2)支路电流分析法例2-8已知各支路电流的参考方向如图所示,计算各支路的电流。解：3条支路、2个结点、和2个网孔。由KCL定律可列出b结点电流方程：由KVL定律可列出A、B回路电压方程分别为：解得：支路电流分析法及应用(2)支路电流分析法例2-9利用支路电流法计算如图所示电路中各支路的电流。解：6条支路、4个结点、和3个网孔。由KCL定律列出结点a、b、c三个电流方程分别为：支路电流分析法及应用(2)支路电流分析法例2-9利用支路电流法计算如图所示电路中各支路的电流。由KVL定律列出A回路电压方程解得：列方程：【项目实施】一、任务说明二、任务评价三、任务结束[任务实施]任务1工业现场应急灯照明电路的调试任务说明(1)双电源供电的直流电路的设计

本任务实施以某工厂弱电供电设施需要进行双电源供电的直流电路的设计、安装，并根据任务需要进行通电前、通电中的调试，并能根据故障进行排故维修。一个实际电源可以用电压源和电阻串联组合来等效电路的模型，也可以用电流源与电阻的并联组合来等效电路的模型。任务说明(2)双电源供电的直流电路的安装按照如图所示，进行电路安装。任务说明(3)双电源供电的直流电路的调试

通电前，用万用表检测线路的通断；通电后，用万用表检测线路的电压及电流；故障排除，根据检测故障问题，进行相应的电路修复，直到符合任务要求。任务评价(1)评价标准任务评价(2)任务能力评价任务评价(3)任务能力总评任务结束按照6s现场管理规范，清理工作现场，清点作业工具，摆放到规定位置。【项目实施】

通过完成本任务，使学生掌握安全生产规范、工业现场应急灯照明电路的原理及设计方法，充分掌握电气安全操作、触电现场的急救、车间应急灯照明的设计。并严格按照6s标准进行工作，为更好地掌握维修电工技术打下基础。任务2工业现场应急灯照明电路的调试[任务实施]【项目实施】一、常用电子仪器的使用二、叠加定理三、戴维南定理及应用[知识链接]任务2工业现场应急灯照明电路的调试常用电子仪器的使用(1)毫伏表①电源开关指示灯交流毫伏表

路电交流毫伏表是专门用于测量交流电压的仪表，可以对交流电压，尤其是小信号交流电压进行精确的测量。MVT171型毫伏表②电源开关③量程选择旋钮④输入端子⑦UNCAL⑥相对参考控制旋钮⑧表头⑨表头零点调节位⑤输入端子常用电子仪器的使用(2)示波器示波器

是一种观察电信号波形的电子仪器。优利德UTD1000C系列手持式数字存储示波器常用电子仪器的使用(3)低频信号发生器低频信号发生器

提供电子测量所需要的各种电信号，即作为电路测试的信号源使用。YB1615P型功率函数信号发生器叠加定理(1)叠加定理的概念叠加定理

在线性电路中，当有两个或两个以上的独立电源作用时,则任意支路的电流或电压，均可认为是电路中各个电源单独作用而时,在该支路中产生的各电流分量或电压分量的代数和。当一个电源单独作用时，其余电源归零，这意味着电压源短路，电流源开路。

理解为

产生的效果之和。叠加定理(1)叠加定理的概念叠加定理

在线性电路中，当有两个或两个以上的独立电源作用时,则任意支路的电流或电压，均可认为是电路中各个电源单独作用而时,在该支路中产生的各电流分量或电压分量的代数和。单独作用时的电流单独作用时的电流单独作用单独作用叠加定理(2)叠加定理的注意事项叠加定理的注意事项a)只能用来计算线性电路的电流和电压,对非线性电路,叠加定理不适用。b)叠加时要注意电流和电压的参考方向,求其代数和。c)在进行计算时,电压源不作用时,就是在该电压源处用短路代替；电流源不作用时,就是在该电流源处用开路代替。d)不能用叠加定理直接来计算功率。叠加定理(2)叠加定理的注意事项叠加定理的举例例2-10

已知：R1=12Ω、R2=6Ω、E=9V、Is=3A，利用叠加定理求如图所示电路中的支路电流I1和I2。解：由电压源E单独作用时，解得叠加定理(2)叠加定理的注意事项叠加定理的举例由电流源IS单独作用时，解得因此叠加定理(2)叠加定理的注意事项叠加定理的举例例2-11

如图所示电路，利用叠加定理求电压U的值。解：由电压源E单独作用时叠加定理(2)叠加定理的注意事项叠加定理的举例由电流源IS单独作用时戴维南定理及应用(1)戴维南定理

在实际工程中，常常碰到只需研究某一支路的情况。这时，对于所研究的支路而言，电路的其余部分就变成个了有源二端网络。这个网络可以等效为一个电压源和一个电阻串联的形式，使分析和计算得以简化。戴维南定理及应用(1)戴维南定理戴维南定理

含独立源的线性二端网络电路，都可以用一个电压源和与之串联的电阻组成的等效电路所替代；电压源的电压等于端口的开路电压，电阻等于独立源关闭时端口的输入电阻。NSabiiabReqUoc+-问题——戴维南等效电压和电阻，如何求出的？戴维南定理及应用(1)戴维南定理戴维南定理证明

由叠加定理：此关系式恰好与图（e）电路相同。戴维南定理及应用(2)戴维南定理的应用戴维南定理举例

例2-13如图所示为一不平衡电桥电路,求检流计的电流I。解：开路电压和等效电阻分别为戴维南定理及应用(3)最大功率的传输最大功率传输定理

当负载电阻等于负载端看进去的戴维南等效电阻时，传输给负载的功率最大。

假设电路的负载可调，且除负载外的整个电路用戴维南（或诺顿）等效电路替代。戴维南定理及应用(3)最大功率的传输最大功率传输定理举例

例2-14

求如图所示电路中RL为何值时能取得最大功率，则该最大功率是多少?解：(１)断开ＲL支路用叠加定理求Uo。戴维南定理及应用(3)最大功率的传输最大功率传输定理举例

例2-14

求如图所示电路中RL为何值时能取得最大功率，则该最大功率是多少?(2)求R0，将电压源和电流源均置零。(3)根据戴维南等效电路和最大功率传输定理可求【项目实施】一、任务说明二、任务评价三、任务结束[任务实施]任务2工业现场应急灯照明电路的调试任务说明(1)识读电路

本任务以某电子设备厂车间应急灯照明电路需要进行检修，使学生具备独立完成通电前、通电中、通电后的检修方法及排故能力。交流部分构成：220交流电源、继电器J、开关K、控制芯片LCE和灯1；直流部分构成：直流24V电源、继电器端子J、开关K’、灯2。任务说明(2)查找故障给应急灯通电，按下开关K，灯1亮，说明交流部分没有故障。按下开关K’,灯2不亮，简单判定故障源在这里，先用万用表打到电阻挡位检测直流电路的“通与断”，发现电路线路接触不良。重新安装导线连接元器件，并再次用万用表检测，线路电阻值最小，确认故障排除，再次通电，灯2亮，说明故障已经排除。(3)恢复供电故障排除，恢复电子设备厂车间应急灯照明。任务评价(1)评价标准任务评价(2)任务能力评价任务评价(3)任务能力总评任务结束按照6s现场管理规范，清理工作现场，清点作业工具，摆放到规定位置。【项目实训】实训一

双电源供电电路的调试一、实训目的二、实训准备三、实训内容四、考核标准实训目的(1)加深对基尔霍夫定律在实践中的应用。(2)掌握直流电流表的使用以及学会用电流插头、插座测量各支路电流的方法。(3)熟练掌握检查、分析电路简单故障的能力。实训准备(1)直流数字电压表、直流数字毫安表（根据型号的不同，EEL—Ⅰ型为单独的MEL－06组件，其余型号含在主控制屏上）。(2)恒压源【EEL—Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均含在主控制屏上，根据用户的要求，可能有两种配置（1）＋6V（+5V），＋12V，0～30V可调或（2）双路0～30V可调。】。(3)EEL－30组件（含实验电路）或EEL－53组件。实训内容(1)熟悉电流插头的结构，将电流插头的红接线端插入数字毫安表的红（正）接线端，电流插头的黑接线端插入数字毫安表的黑（负）接线端。(2)