电工电子技术课程设计--家庭模拟电路设计.doc

_电工电子技术课程设计题目 班级 学号 姓名 指导教师 时间 目录1、总体方案与原理说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 (一)原理与介绍. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 （二）设计总体思路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62、进户线单元电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73、漏电开关1电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .94、漏电开关2电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .95、漏电开关3电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106、总体电路原理图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .107、总体电路原理相关说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118、元件清单. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .129、参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1310、总结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14一、总体方案与原理说明随着人们赋予家居越来越详细的功能及美观舒适的要求，家居装潢中的电器设计与安装就变得尤为重要。我们家是12年前建的房子，比较老了，电路设计比较保守，已经不太适应新时代的要求了，所以我根据所学的电工知识，模拟了设计了一下我们家的新型电路。（一）原理说明1.分户箱主开关家庭或类似场所使用的分户箱，主开关要求同时具有短路保护过载保护及欠压保护功能，因此主开关必不可少，同时，当发生电器故障时，只要断开主开关，用户端就与电源切断，为检修人员提供了安全保障。2.分路控制随着家庭电器的普及，住宅电路分路控制十分重要，一般在设计院出的图纸已经把每户住宅内的各种电器分为5路，即照明、厨房插座、卫生间插座、空调插座及其他插座。为了保证家庭用电安全，对人手很容易初级的家用电器的电源应具有漏电保护功能。通常，固定照明器具因人手触及不到，其电源回路可不加漏电保护，但如果是高度低于2.5米的壁灯，则要接在其它插座回路中，同时回路中要有接地线。插座回路除挂壁式空调插座外，都应该带有漏电保护。3.电路改装（1）装修时，如果需要调整插座座位置或增减插座数量，则必须做到，先断开某一回路，然后用电笔检查哪些插座不带电，根据这些不带电插座的功能，在分户箱的次回路漏电断路器上贴上次回路的名称。如果要调整插座位置会增减插座数量，则必须从此回路中的插座接引出导线。注意不要漏掉接地线（2）接引出的导线必须保证截面不小于2.5平方毫米，应选用有一点品牌的制造商生产的导线，并且合格证俱全。绝缘层薄厚不均匀和表面有气孔、疙瘩的导线不能采用。每卷100m的导线其长度允许误差为2m（3）电线不准直接敷设在墙内，必须用电线保护管加以保护。有规定：潮湿场所和直埋于地下的电线保护管，应采用厚壁钢管或防液型可绕金属电线保护管；干燥场所的电线保护管宜用薄壁钢管或可绕金属电线保护管；塑料管不应敷设在高温和易受机器损伤的场所，保护电线用的塑料管及其配件必须有阻燃标记和制造厂标；金属软管应敷设在不易受机器损伤的干燥场所，且不应直埋于地下或混凝土中。（4）卫生间所以插座距离淋浴喷头的水平距离不应小于600cm，且要采用带安全门的插座，且要采用带安全门的插座，而化妆镜旁的插座一般用于电吹风或电动剃须刀用电，最好采用自带安全变压装置的防水插座。4.家庭用电绝大多数为单相进户进每个家庭的线为三根：相线、中性线和接地线、导线颜色：相线未黄（或红、绿），中性线为淡蓝、接地线为绿/黄双色线。这三根线进住户配电箱后，其出线的颜色在家庭装潢中应根据标准选用。由住户配电箱引出的接地线，必须采用绿/黄双色线。个性线的颜色必须采用淡蓝色，相线和进线颜色可一致，也可选用几种色线，以区别不同的输出回路。例如进线为黄线，出线有四个回路，可全部用黄色导线，也可以用黄、绿、红三种颜色的导线，以便在检查线路时，可迅速查出故障线路。5.电能表：其作用是测量用户在一定时间内消耗的电能，装在干路上，电能表的铭牌标有额定电压U和正常工作电流I，家庭电路中正常工作时用电器最大总功率P=UI,中国家庭电路电压为220V。三相四线制有功电能表的额定电压一般为220V，额定电流有1.5A,3A,5A,6A,10A,15A,20A,25A,30A,40A,60A等数种，其中额定电流为5A的可经电流互感器接入电路；三相三线有功电能表的额定电压（线电压）一般为380V，额定电流有1.5A,3A,5A,6A,10A,15A,20A25A,30A,40A,60A等数种，其中额定电流为5A的可经电流互感器接入电路。6.闸刀开关(空气开关)：其作用是控制整个家庭电路的通断，装在干路上，安装闸刀开关时，上端为静触头接输入导线，切不可倒装。 空气开关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。除了能完成接触和分断电路外，尚能对电路或电气设备发生的短路严重过载及欠电压等进行保护，同时也可以用于不频繁地启动电动机。7.保险丝：是由电阻率大、熔点低的铅锑合金制成的；由于电流的热效应，当电路中的电流过大时能自动熔断而切断电路，起到保护作用；保险丝应串联在电路中，绝对不允许使用铁丝、铜丝代替保险丝；保险丝的选择原则是保险丝的额定电流等于或稍大于电路中最大正常工作电流。 8.插座：给可移动的家用电器供电，插座应并联在电路中，三孔插座中一个孔应接地（规范插座左接零线，右接火线） 9.开关：可以控制所在支路的通断，开关应和被控制的用电器串联。其种类很多，选择时应从实用、质量、美观、价格等几个方面加以考虑。 (1)拉线开关。有暗式和明式两种，暗式用于暗配管，明式用于明配管或护套线敷设的场所。家庭装演中，拉线开关局限于卫生间和厨房中使用，其目的是确保湿手操作开关时的安全性。拉线开关的拉线，在开关内直接与相线接触，因此拉线的抗潮性和绝缘要好，现在普遍采用尼龙绳拉线。由于拉线开关影响美观、维修不方便等原因，因此社会需求量逐年减少，在潮湿场所往往被防雨开关代替。(2)扳动开关。有明装和暗装两种，这种开关的特点是分、合位置明显，人若无意触碰开关也不会产生误动作。由于扳动开关体积大，外形不美观，在家庭装潢中很少采用。(3)跷板开关。其体积比扳动开关小，操作亦比扳动开关轻巧，家庭装潢中用得很普遍。这种类型的开关由于受到用户的欢迎，故生产厂极多，不同厂家的产品价格相差很大，质量也有很大的差别。选购时首先要考虑质量，其次再考虑价格。质量的好坏可从开关活动是否轻巧、接触是否可靠、面板是否光洁等来衡量。跷板开关的接线端子，有螺丝外露和不外露两种，当然选购螺丝不外露的开关更安全。(4)钮子开关。它的特点是在各种照明开关中体积最小，可把多至五只开关组合在一块面板上，操作十分方。家庭装潢中必须选择质量可靠的钮子开关。高档的钮于开关，采用纯银触点、银铜复合跷板、可避免因电弧产生氧化而造成接触不良，因此性能可靠。(5)防雨开关。在浴室中，由于环境潮湿，为了用电安全，可用防雨开关取代拉线开关；在厨房中用湿手操作开关也是难免的，如果采用防雨开关就很安全。家庭用的防雨开关，其是在钮子开关外加一个防水软塑料罩。目前市场上还有一种新颖的防雨开关，其触点全部密封在硬塑料罩内，在塑料罩外面利用活动的两块磁铁来吸合罩内的磁铁，以带动触点的分、合，操作十分灵活。家庭装潢中还有触摸开关、声控开关等，这里不作介绍了。选用开关时，每户应选用同一系列的产品。10.用电器：直接使用电能工作的器件，各个用电器应并联接入电路。 电灯接入电路时灯座两个接线柱一个接零线、一个接火线，控制电灯的开关一定要安装在灯座与火线的连线上，这也是为了安全。螺旋套应该与零线连接。 11.注意有金属外壳用电器应用三孔插座,以防触电事故.不可倒接。12.电气插座宜选用防护型，其配置不应少于以下规定：(1)单人卧室设单相两极和单相三极组合插座二只，单相三极空调插座一只；(2)起居室、双人卧室和主卧室设单相两极和单相三极组合插座三只，单相三极空调插座一只；(3)厨房设单相两极和单相三极组合插座及单相三极带开关插座各一只，并在排油烟器高度附近处设单相三极插座一只；(4)卫生间设单相两极和单相三极组合插座一只，因为洗衣机在卫生间，所以应增加单相三极带开关插座一只，卫生间插座应采用防溅式。（二）设计的总体思路  家庭电路设计最重要的考虑的安全的考虑，无论什么时候都需要把安全放在第一位。家庭电路设计可分为2类：强电（220v电器用电）和弱电（电话、电脑、有线电视等数据线），我国电压是220v。如果弱电电器需要使用的话，可以选用220转110v的专用插座，这种插座可以方便的将220v的交流电转换为110v电。但是，在我国电器市场里，一般的弱电电器都都带有变压器，无需安装专门的转换插座。首先要了解一下自己住宅的额定功率，以便选择合适大小的电表，推荐20A或更大的，因为现在家电功率都比较大，所以还是大点好。在住宅的墙壁留的电源插座需要有足够的数量，最好是在每面墙都留好1-2只插座，另外还需要考虑插座的兼容性问题，有方的，有圆的，最好选用国标和美标通用型的，另外为了防止小孩子玩耍时触电，最好选用防触电型的插座。还有一点需要注意的是，在设计好管线走向后应及时把图纸保存好，以备日后修理时使用。布置室内照明应满足一定的要求：保证照度均匀，尽量减少眩光和暗影，力求经济合理，满足局部的要求。卧室：布3支路线：包括照明线、普通电源线、大功率电源线。床头柜的上方预留电源线口，并采用5孔插线板带开关为宜，可以减少床头灯没开关的麻烦。在电线盒旁另加装一个开关。写字台或电脑台上方应安装电源线。照明灯光采用单头和灯管，采用单联开关。采用双控开关更适宜，一个安装在卧室门外侧，另一个开关安装在床头柜上侧或床边较易操作部位。阳台：布2支路线：包括普通电源线和照明线，电灯开关选单联开关。厨房：布3支路线：包括照明线和普通电源线和大功率电源线。切菜的地方可以安个小灯，以免光线不足，造成事故。还有微波炉、电饭煲、消毒碗柜和电冰箱等的大功率插座也要预留。餐厅：布2支路线：包括电源线、照明线。阳台：布2支线路：包括电源线、照明线。卫生间：布2支线路：电源线和照明线，洗衣机的电源插座要预留。客厅：布4支路线：包括电源线、照明线、电视线和电话线、。在沙发的边沿处欲留电话线口。在户门内侧欲留对讲器或门铃线口。饮水机、空调、电视机和DVD等设备预留电源口，客厅至少应留5源线口。二、单元电路分析1.进户线单元电路分析根据我们家家庭需要及国家标准，我准备设计成三回路设计，就是在总空气开关出线的时候出三根火线一根零线，地线是从房子地基铁网引出的。三根火线分别用在三个方面的用电器用的，不同火线的大小不同所承受的共率是不同的，这是为了用电的安全，家里的零线和地线都是一根通用的，这是为了安全又节省。三根火线分别是2.5平方线，4平方线和6平方线。2.5平方线是用以电灯的照明的因为总的照明电灯都开的功率少于1500瓦；4平方线是用以普通插座的，因为普通插座是用以电视机电风扇电脑等等少于1000瓦的用电器的；而6平方线是用以大功率的用电器的，例如：空调，电饭煲，电池炉，热水器。这样明确地分开了强电线路、中电线路、弱电线路，可以保证每条回路都安全可以大大的降低出现超负荷用电的危险。漏电开关1，引出2.5平方线，连接整个房子的照明电路。漏电开关2，引出4平方线，连接整个房子的普通电路，适用于普通插座。漏电开关3，引出6平方线，控制这个房子的大功率电路，适用于大功率电器。经过进户线的连接后，分开三个漏电开关控制整个房子的电路以及保护人体。其中这三个开关控制的电路也各有不同。 这次设计中，我考虑到家庭环境的实用性和个人爱好，计划选择一个600w左右的大吊灯挂大厅上，呈现出潮流时代风采，然后在大厅配上节能高亮LED光管，使平时不用吊灯也能有足够的光亮，再配备一盏小灯泡在大厅，光线就足矣了。每个房间我都设计了一条LED节能高亮光管和一盏小灯，能够给予足够的光线。卫生巾考虑的潮湿等问题，我准备选择一盏天花灯。再者说到餐厅，我配备一套壁灯，温馨的光线与美味的食物交相辉映，让人胃口大开。2.漏电开关电路1漏电开关1，控制了整个房子的照明电路如图1.3.漏电开关电路2漏电开关2所控制的电路，控制整个房子的普通插座，如图2.3.漏电开关电路3漏电开关3所控制的电路，控制着整个房子的大功率电器。如图上面的图都是每个漏电开关各控制的电路总概览。三、总体电路原理相关说明1.照明电路原理图 图中为一款较为普通的照明及插座电路图，简单的电路可以节约装修时的费用，更为将来的改造提供一个良好的基础。此类电路采用单开孔控制，因为主要用于面积较小的地方，所以才用这一类的电路更为方便。此次设计是新的家庭照明电路设计，因此电路原理图中只用灯泡等价于各种电器。由图可知，所有用电器的开关都是连接火线，用电器连接零线；火线和零线之间带有保险丝，当电压过大的时候，保险丝会融化掉，起到防火作用。2.大功率插座电路原理图此类电路主要是用于大型用电器的插座方面。插座引入了一条底线，用以保护人体不受电的伤害。电流总会选择电阻最小的电路流过。人体在干燥状态下一般带有10003000欧姆的电阻（在潮湿的状态下为500欧姆），而地线与大地直接相连，电阻几乎可以忽略。所以电流就会选择地线流过，从而达到保护人体安全的目的。目前应用于住宅的电能表有 5(20)、5(30)和 10(40) A 等，按其负载范围、功率因数 085 计算，分别可带 37、56 和 75k W。进线断路器的整定值决定了住户可以用多大用电负荷，在装有上述容量的电表时， 其相应进线断路器整定值分别为 20、 和 40A 时， 32 才能带动上述负荷。 当负荷超过时， 进线断路器跳闸，住户内所有电源都会断掉。同样，当断路器电流整定为 16A 时，如 果负荷超过 3kW， 也会出现跳闸断电， 所以不能将大容量用电负荷集中装于一条文路上。 出线回路的数量也很重要，在照明、插座和空调三个支路的基础上，当住户家用电器较 多时，增加厨房、电热水器等支路也是必要的。除空调外的插座支路应装有漏电保护装置，用于住宅的漏电开关动作电流 30mA，动作时间 01s，是为了保证人身安全而选择的。正常情况下，三相负荷电流和对地漏电流基本平衡，流过互感器一次线圈电流的相量和约为零，即由它在铁芯中产生的总磁通为零，零序互感器二次线圈无输出。当发生触电时，触电电流通过大地成回路，亦即产生了零序电流。这个电流不经过互感器一次线圈流回，破坏了平衡，于是铁芯中便有零序磁通，使二次线圈输出信号。这个信号经过放大、比较元件判断，如达到预定动作值，即发执行信号给执行元件动作掉闸，切断电源。在整个家庭电路中，导线间和导线对地间的绝缘电阻不得低于 05M。插座安装高度低于 18m 时应采用带安全门的 插座。在有可能使用移动式家用电器的场所，必须采用带有保护线触头(三孔)的插座。 潮湿场所应采用密闭型或保护型带有保护线触头(三孔)的插座。对于插接电源时有触电 危险的家用电器(如洗衣机等)应采用带开关能断开电源的插座面板。开关面板：开关面板板把开关的数量取决于照明控制的分路，照明控制的分路要符合使用和节电要求。选择开关面板时，要试试开关的手感和声音， 要注意厂家承诺的开关次数，还要注意是否容易附着灰尘和便于清洁。应注意的是，空调等大功率电器都要单独走线，而且现在一般的通讯线也要走暗线，走暗线时通信线不仅不能和电源线的管路一起走，并且还要保持50厘米以上的间距，否则会产生电磁干扰。四、原件清单与选用前期计划于设计基本准备完毕，现在就可以开始选材以及施工了。因为这次模拟设计电路要适合新时代的要求，更新12年前的家庭电器，所以我选择了上网查询各种电器的性价比。准备了一份比较合理的采购单。（1）首先是家居电线的采购，根据上网查询得知，电线每盘价格如下电线数量（盘）总价BVR2.5平方毫米3199*3BVR4平方毫米2340*2BVR6平方毫米1500*1（2）电线采购完毕后，再来是采购家用小功率插座和大功率插座还有电灯泡与电光管和各种灯具的选材了。根据我所设计的平面图，家里一共需要空气开关1个，漏电开关3个，需要灯泡6个，需要光管4条，需要大厅吊灯1个，餐厅壁灯1个，厕所顶灯1个，需要大功率插座6个，普通插座15个，电器数量总价绿景日光管 led节能灯管490*4欧莱特 美式田园水晶灯饰客厅吊灯1600欧式简约水晶餐厅壁灯1180飞利浦节能灯2U 14W节能灯泡 615*6西门子断路器 空气开关 绿色系列 2P63A 总开关 5SJ6563-7CR 1100西门子漏电保护器家用漏电开关 3150*3西门子开关插座 SIEMENS 远景系列雅白五孔插座 5UB0106-1CC11510*15西门子开关插座 25A大功率640*6LED吸顶灯 LED节能灯具 天花灯 155*1根据淘宝网上所得的资料，初步预算总价为 4002元。参考文献：（1）室内配线与照明 中国电力出版社2004年版 刘震 佘伯山主编（2）家庭电工百科 科学出版社2004年版 【日】欧姆社主编（3）实用电工电路图集 中国电力出版社2004年版 王敏、马云华、蔡玲主编（4）电工学（少学时）(第二版) 高等教育出版社 唐介主编总结大二上学期，我们在李进昌老师的指导下学习了电工学这门课程，想不到大二下学期的第一周，我们就要开始做电工的课程设计了。由于我们还没有学习过CAD，所以做课程设计做起来简直就是丈二的和尚，摸不着头脑。起初几天，我们都在找认识的同学取经，看有没有相近的课程设计借来参考下，谁知道同学们都没有。然后我们宿舍便组队去图书馆借书回来看，上网查阅相关资料，着手准备课程设计。找了很久，终于找到了“Microsoft Visio 绘图”这款绘图软件，可以让我们这些没有学过CAD的同学懂得画皮毛的电路图。通过这次课程设计，锻炼了我们同学之间的互相钻研的精神，也要我们懂得了查找资料的重要性。我也深深地懂得了知识不仅仅是课本上的知识那么简单，更多的需要我们博览群书，刻苦研究。从这次设计中，我学到了很多课本上学不到的知识，让我更加珍惜剩下的大学时光。14_