电工电子设计性实验报告

广东石油化工学院电工电子实验中心

题目 家庭照明电路设计

班级

学号

姓名

指导教师 张锋

时间 2013.3.10

电工电子技术课程设计任务书

姓名： 班级 ： 指导老师： 张锋

目录

一、 设计目的

二、家庭照明电路组成部分的功能和安装要求

三、设计的总体思路

四、电路功能框图

五、安装用电路元器件以及预算

六、施工要求

七、设计总结

家庭照明电路设计

一．设计目的

1、理解家庭电路的基本原理，巩固和加深在电路课程中所学的理论知识和实践技能。

2、学会如何查找资料并加以分析和利用。

3、学会如何绘出一般家庭照明电路的平面图并且分析其构成和换算价值。

4、掌握平面图的正确设计和应用。

5、认真做好计划书，培养严谨的科学态度和作风，提高自身的实践能力。

二、家庭照明电路组成部分的功能和安装要求

家庭照明电路组成部分主要包括电能表、闸刀、 空气开关、导线（包括火线和零线）、熔断器、电灯开关、电灯和插座这几部分。

1、电能表

电能表的作用是测量电路消耗了多少电能，计量每单位消耗的电能值，也就是度或者千瓦时，电能表常见的有感应式机械电度表和电子式电能表。

感应式机械电度表其工作原理为：根据电磁感应原理，电表通电时，在电流线圈和电压线圈产生电磁场，在铝盘上形成转动力矩，通过传动齿轮带动计度器计数，电流电压越大，转矩越大，计数越快，用电越多。铝盘的转动力矩与负载的有功功率成正比。

电子式电度表是利用电子电路/芯片来测量电能；用分压电阻或电压互感器将电压信号变成可用于电子测量的小信号，用分流器或电流互感器将电流信号变成可用于电子测量的小信号，利用专用的电能测量芯片将变换好的电压、电流信号进行模拟或数字乘法，并对电能进行累计，然后输出频率与电能成正比的脉冲信号；脉冲信号驱动步进马达带动机械计度器显示，或送微计算机处理后进行数码显示。

在安装电能表时，进户电源线在允许的范围内线径越大越好，有条件建议使用单相电缆。必须安装在户外。进户电源线必须套绝缘管。下列场合不允许安装电能表， 在易燃易爆的危险场所；有腐蚀性气体或高温的危险场所； 有磁场影响及多灰尘的地方。

2、闸刀

闸刀开关是一种手动配电电器。主要用来隔离电源或手动接通与断开交直流电路，也可用于不频繁的接通与分断额定电流以下的负载，如小型电动机、电炉等。闸刀刀开关是最经济但技术指标偏低的一种刀开关。闸刀开关也称开启式负荷开关。

使用闸刀开关时应注意要将它垂直的安装在控制屏或开关扳上，不可随意搁置；进线座应在上方，接线时不能把它与出线座搞反，否则在更换熔丝时将会发生触电事故；更换熔丝必须先拉开闸刀，并换上与原用熔丝规格相同的新熔丝，同时还要防止新熔丝受到机械损伤；若胶盖和瓷底座损坏或胶盖失落，闸刀开关就不可再使用，以防止安全事故。

3、漏电开关

漏电保护主要作用是解决漏电问题（相线流出多少电流，中性线就要回来多少电流，一旦有电流缺失，比如人体触电，电流通过人体流到地上的时候，一般超过30毫安，漏电保护器就会工作，切断电源，从而杜绝了电流对人体伤害），但是一般专用的漏电保护开关是不起过载保护用的（现在大多带过载保护）。当电流超过一定的电流的时候自身会发热，（利用双金属片受热弯曲的道理）导致开关里面的脱扣装置脱扣，从而切断电源，保护电路不因过大的电流而烧毁！同时也起到保护电路的作用。

漏电开关的动作原理是：在一个铁芯上有两个组：一个输入电流绕组和一个输出电流绕组，当无漏电时，输入电流和输出电流相等，在铁芯上二磁通的矢量和为零，就不会在第三个绕组上感应出电势，否则第三绕组上就会感应电压形成，经放大去推动执行机构，使开关跳闸。

在安装空气开关时，要搞清楚入线是不是三相电路。如果确定是两相的,就应该零线接零线，地线接外壳，火线随便接一个就可以了。现在一般家用空开都是导轨式安装，开关下部有一个拉片，插上螺刀向下扳一下就能从导轨上取下，要把连线拆除。带电拆除时，要请有经验的电工来做。

4、电线

照明电路里的两根电线，一根叫火线，一般为红色或黄色或绿色；另一根则叫零线，一般为蓝色或黄色；此外还有地线，一般为黄绿色或黑色。

在连接导线时千万不要将零线端和定位用的地线端连在一起，因为有的设备采用二线插头，如果设备的电源火线、零线接反或使用中插错位置，必将造成

火线、零线短路，烧坏设备，造成不可弥补的损失。因此，即使家里或单位的三线插座中没有接地，也最好使用三线电源插头和三线插座。交流电源线分为零线和火线。零线总是与大地的电位相等（但并不是说大地的电位就一定低），火线与零线保持呈正弦振荡式的压差。因为人在自然状态下与大地是零电位差的，所以一般情况下，人接触零线是不会被电击的。用电器把外壳与地线连接（接地）就可以保护人不触电，就是这个原因。所以，火线与零线接反，会埋下用电安全隐患，一般要严格区分。 5、熔断器

熔断器也被称为保险丝，它是一种安装在电路中，保证电路安全运行的电器元件。熔断器其实就是一种短路保护器，广泛用于配电系统和控制系统，主要进行短路保护或严重过载保护。

在使用熔断器时要注意，熔断器的保护特性应与被保护对象的过载特性相适应，考虑到可能出现的短路电流，选用相应分断能力的熔断器；熔断器的额定电压要适应线路电压等级，熔断器的额定电流要大于或等于熔体额定电流；线路中各级熔断器熔体额定电流要相应配合，保持前一级熔体额定电流必须大于下一级熔体额定电流；熔断器的熔体要按要求使用相配合的熔体，不允许随意加大熔体或用其他导体代替熔体。

6、电灯开关

开关的词语解释为开启和关闭。它还是指一个可以使电路、使电流中断或使其流到其他电路的电子元件。最常见的开关地让人操作的机电设备，其中有一个或数个电子接点。接点的“闭合”表示电子接点导通，允许电流通过；开关的“开路”表示电子接点形成开路，不允许电流通过。

按其控制方式可分为单控开关、双控开关、多控开关和延时开关。家居常用开关多为单控开关和双控开关。单控开关相对简单，一个开关控制一个或一组用电器，而与其它线路上的用电器无关。而双控开关能在两个不同位置控制同一个用电器，在某些场所（如步行楼梯间内，酒店等）特别实用。

现家用电灯开关大多是墙壁开关，墙壁开关就是安装在墙壁上使用的电器开关，是一种家居装饰功能用品，是用来接通和断开电路使用的家用电器 。

开关上有三个孔的那是可以用于接双连控制的开关，如果不接双连控制，就是这个开关来控制灯，那接法是：电源火线接开关的两边的任意一个接线端，开

关中间的接线端是接到通往灯上的“火线控制”（输出）线，电路的零线是直接接到灯上的另外一个接点上的，不由开关控制。家用的照明灯开关内是不能接零线的，如果接零线，那会在关了开关后灯上仍然有电，如果是火线和零线都进入开关，那在开关闭合时将发生线路短路现象，发生危险。

7、电灯

照明电光源一般分为白炽灯、气体放电灯和其他电光源三大类。家庭常用的电灯为白炽灯。普通白炽灯即一般常用的白炽灯泡特点：显色性好（Ra＝100）、开灯即亮、可连续调光、结构简单、价格低廉，但寿命短、光效低。白炽灯是将电能转化为光能的，以提供照明的设备。其工作原理是：电流通过灯丝时产生热量，螺旋状的灯丝不断将热量聚集，使得灯丝的温度达2000摄氏度以上，灯丝在处于白炽状态时，就象烧红了的铁能发光一样而发出光来。灯丝的温度越高，发出的光就越亮。故称之为白炽灯。

灯具安装最基本的要求是必须牢固。室内安装壁灯、床头灯、台灯、落地灯、镜前灯等灯具时，高度低于24m及以下的，灯具的金属外壳均应接地可以保证使用安全。卫生间及厨房装矮脚灯头时，宜采用瓷螺口矮脚灯头。螺口灯头的接线、相线（开关线）应接在中心触点端子上，零线接在螺纹端子上。台灯等带开关的灯头，为了安全，开头手柄不应有裸露的金属部分。装饰吊平顶安装各类灯具时，应按灯具安装说明的要求进行安装。灯具重量大于3kg时，应采用预埋吊钩或从屋顶用膨胀螺栓直接固定支吊架安装（不能用吊平顶吊龙骨支架安装灯具）。从灯头箱盒引出的导线应用软管保护至灯位，防止导线裸露在平顶内。吊顶或护墙板内的暗线必须有阻燃套管保护。 8、插座

插座是我们接触频繁的电路终端，插座电路用漏电保护开关的话，最大限度上保证了人体安全！而且插座线路都分几路走线，一旦一路有问题，其他电路上的插座都还可以正常工作！照明线路一旦有问题的话，我们接在插座上的台灯或落地灯，都还能正常工作，不会让屋里漆黑一片，给照明电路的检修还能提供方便！

安装插座时应尽量靠墙边，插座有两孔插座和三孔插座之分，按照施工规范的要求，必须是左零右相上地（三孔）。在装修过程中，插座的数量、位置、高度以及承载电流大小等诸多因素都需要根据今后的使用仔细考虑，以免使用中不

顺手甚至出危险。另外，插座的安装位置也很重要。一般情况下，插座尽可能靠墙边安装，如果插座的位置留得不当，就有可能与后期的家具摆放或者电脑安装发生冲突。同一房间内的开关、插座距地面高度一致，落地插座距地面高度为350mm，开关距地面高度在1150—1300mm为宜，边缘距门框的距离为150—200mm。插座要选用插头和插座的连接点是螺纹端子的，而且要有软线固定部件，这样可以防止意外拉动造成连线被拉出插头或插座。

三、设计的总体思路

在我设计的照明线路中首先要考虑的事安全方面，各部分的安装必须达到它的安装要求，其次我会考虑它的美观程度以及性价比，所购买的原件外观得体的条件下它的价格和质量也要令人满意。

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。

主卧室：布5只路线，电视线，2电源线，照明线，空调线。床的左右边均有五线口插座，右边插座上附有卧室吊灯开关，吊灯采用双控开关，另一个开关则附在卧室门旁边，在床的左上方有一三线口插座，用于空调。在床的正对方向有电视插座，并预留DVD插座

副卧室：布三只线路，电源线，空调线，照明线，其中照明灯为双线控制，床头左侧和门内侧各有一控制开关

卫生间和主卧卫生间：布电源线和照明线，

餐厅：布两只线，电源线和照明线。预留冰箱插座、饮水机插座。

客厅：布五只线，电源线，照明线，空调线，电视线，电话线，客厅吊灯有三种模式 1 每次开灯自动进入省电模式，每次点亮四分之一，关灯后再次开启点亮另四分之一，循环。 2 普通模式，每次点亮二分之一，3 读书模式，全部点亮。在客厅沙发上方附吊灯开关和壁灯开关，沙发左侧安装电话，沙发对面为电视，预留电视、DVD、音响插座。客厅应至少有4个电源线口。

走廊：布两只线，电源线，照明线，门口内侧预留对讲机或门铃线口。 书房：布三只线，电源线，照明线，网线。

阳台：布两只线，电源线，照明线，其中照明灯为自动控制：白天不亮，晚上感应到人自动点亮，离去后自动熄灭。预留洗衣机插座。

四、电路的功能框图

设计的家庭照明电路和插座布线安装图以及部分功能框图如下所示：

设计的家庭照明电路和

房间的双控开关如下图

电能表与闸刀的连线如下图：

光线感应开关电路图如下所示

五、安装用电路元器件以及预算

我们在选购电器时候，应该首先考虑它的质量，稳定的使用时间，其次考虑它的价值是否适当。，、不允许选用淘汰品种和禁用的元器件。最大限度地压缩元器件的品种、型号、规格和生产厂家。未经设计定型的元器件不能在可靠性要求高的电子设备研制产品中正式使用。优先选用有良好的技术服务、供货及时、价格合理的生产厂家的元器件，产品中关键的元器件要对元器件生产方进行质量

认定。收集相似设备元器件现场使用的失效率数据，优先选用高可靠元器件，淘汰失效率高的元器件，尽量提高装机元器件的复用率。 比如选择灯具的时候我们需要注意下诉几点：

1．购买节能灯要首选为“CQC”标记，有该标记的产品说明该产品是经中国

质量认证中心认可，符合中国质量认证中心规定的安全要求，是对节能灯安全指标的验证;同时要有“节”字标记，其说明该产品经中标中心认可了的，也是节能灯指标安全指标的认证。 购买时要确认产品包装完整，标志齐全是没有错的。 2了解节能灯的型号，如某节能灯产品标明型号为：

YPZ230/9-3U·RR·D6500K，其中YPZ代表普通照明用自镇流荧光灯（节能灯），230/9表示额定电压230V、额定功率9W，3U表示灯的结构（由3个U形灯管组成），RR表示灯的发光颜色，D表示电子式自镇流，6500K表示相关色温或用中文表示成日光色。 3．要注意钨丝灯泡功率，大部分厂商会在包装上列出产品本身的功率及对照的光度相类似的钨丝灯泡功率。照明效果相同的情况下，节能灯的功率为白炽灯的六分之一。比如“15W→75W”的标志，一般指灯的实际功率为15W，可发出与一个75W钨丝灯泡相类似的光度。

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预算：

电能表：69*1=69（元）

漏电开关：103.4*1=103.4（元）

开关插座：8*8.8+17.8*6+65*1=242.4（元）

灯具：1299.0*1+8*15+499*1+368*1+6*190=3426（元）

电线：2*289.00+2*239.00+2*146.00=1348（元）

总计：69+103.4+242.4+3426+1348=5188.8（元）

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六、绘制完整的电路原理图：

完整的电路原理图如下图所示

七，总结

在此次设计中，我第一次体验了自己做一次设计师的感觉，在查阅资料以及学习如何设计一个房间的过程中，我惊讶的发现，原来光是其中的部分我们需要了解的就有很多内容，有很多内容需要我们去学习。通过这次设计课程，我充分明白了有很多知识并不在我们的课本上但是同样需要我们去了解，只有了解了这些内容才能更加符合时代的要求，具有更强大的竞争力，能够更好的工作。 这次课程设计是对我们综合素质的一次锻炼，在此次课程设计中，我不仅学会了一部分电工知识，同时也认识了自己以前没见过的一部分电子元件，也知道了部分电子元件的安装方法，而且通过与同学的互相探讨，相互交流，增强了自己的学习能力，沟通能力，总的来说，此次课程设计是一次很好的锻炼，它加强了我许多方面的能力，对于以后的工作生活有着很积极的影响。

参考文献：

百度文库 华强电子网 电子元件技术网

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