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 2013.03.10

目录

（1）设计的目的。

（2）所设计产品的功能、要求。（3）设计的总体思路。

（4）电路的功能框图。

（5）绘制完整的电路原理图。（6）元件清单及预算

( 7 ) 参考文献

（8）总结。

前言

家庭照明电路的设计是现代民用建筑不可缺少的环节，它不仅是新时代大众有关建筑美的体现，更是居住居民居住环境安全的保障。家庭照明电路设计的科学与不科学，美观与不美观，温馨与不温馨直接影响到我们的生活质量、身体健康。所以说家庭照明电路的设计在民用建筑中占非常重要分量。

本次课程设计的目的就是让我们理解家庭照明电路的基本原理，熟悉家庭供电线路的设计和安装工作，试着去规划与改善我们家庭电路设计，并且巩固和加深在电路课程中所学的理论知识和实践技能。

在本次课程设计中我们将遇到设计家庭照明电路的问题，需要我们自己独立去解决。以一边设计，一边学习的形式，让我们在工作中学习查阅各种电器的功能、性能、优缺点；学习查阅各种电路相关手册的知识；学会分析与解决设计安装家庭照明电路将要出现的问题。并且在自己所学习的电工知识的基础上，寻求新的突破。

设计电路只是我们课程设计的一部分，把电路用仿真软件仿真设计我们家庭的平面图也是我们此次设计非常重要的一部分。这部分将会把我们带入安装家庭照明电路的每个环节。让我们从零距离去理解家庭照明电路，更加细腻的去熟悉各种电子元件。

最后，认真撰写总结报告，也是我们本次课程设计的非常重要的一部分，本次家庭照明电路的课程设计将培养我们严谨的作风与科学的态度，锻炼我们的团队精神和合作意思，提高从社会中学习，从实践中求证的能力。所以说本次课程设计意义非凡，我们必须尽我们最大努力去做到做到最好。

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、学会查阅相关手册和资料，了解照明电灯的相关知识，培养独立分析与解决问题的能力。

3、掌握常用电子电路的一般设计方法，学会使用常用电子元器件,正确开绘

制电路图。

4、掌握平面图的正规设计与应用。

5、认真写好总结报告，培养严谨的作风与科学态度，提高我们从实践中提

高的能力。

二、所设计产品的功能、要求

（一）原理说明

1.分户箱主开关

家庭电路的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

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：①是由电阻率大、熔点低的铅锑合金制成的；②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；③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；④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，其结构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结构新颖的防雨开关，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，。选用开关时，每户应选用同一系列的产品。

（6）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。

空气开关是一种只要电路中电流过大就会自动断开的开关。他在家庭电路中的主要作用是做电路保护，如果有空气开关串联的电路发生短路，或是瞬间电流过大，空气开关就会自动跳闸了，起到保护电路，杜绝危险的作用。因为短路可能造成设备损坏，火灾，甚至是人员伤亡，而电流过大，可能会熔断导线，然后发生危险。

空气开关的原理图

当线路发生一般性过载时，过载电流虽不能使电磁脱扣器动作，但能使热元件产生一定热量，促使双金属片受热向上弯曲，推动杠杆使搭钩与锁扣脱开，将主触头分断，切断电源。当线路发生短路或严重过载电流时，短路电流超过瞬时脱扣整定电流值，电磁脱扣器产生足够大的吸力，将衔铁吸合并撞击并使搭钩绕转轴座向上转动与锁扣脱开。

开关的脱扣机构是一套连杆装置。当主触点通过操作机构闭合后，就被锁钩锁在合闸的位置。如果电路中发生故障，则有关的脱扣器将产生作用使脱扣机构中的锁钩脱开，于是主触点在释放弹簧的作用下迅速分断。在正常情况下，过电流脱扣器的衔铁是释放着的；一旦发生严重过载或短路故障时，与主电路串联的线圈就将产生较强的电磁吸力把衔铁往下吸引而顶开锁钩，使主触点断开。欠压脱扣器的工作恰恰相反，在电压正常时，电磁吸力吸住衔铁，主触点才得以闭合。一旦电压严重下降或断电时，衔铁就被释放而使主触点断开。当电源电压恢复正常时，必须重新合闸后才能工作，实现了失压保护。

过热保护

用到热胀冷缩的原理。U代表电压 I代表电流 R代表电阻。它们之间的关系是 U=I*R，当家中的用电器过多（相当于电阻并联），会导致路端电阻减少。但电压是保持在220V的稳定电压，所以根据 U=I*R 可知电流变大，电流的增大会产生大量的热，同时空气开关中的空气也开始膨胀。因为在有限的空间里空气膨胀带来一种推力，当推力达到足够大时会把开关推成断路。就是我们说的跳闸了。

过流保护

当线路发生短路或严重过载电流时，短路电流超过瞬时脱扣整定电流值，电磁脱扣器产生足够大的吸力，将衔铁吸合并撞击杠杆，使搭钩绕转轴座向上转动与锁扣脱开，锁扣在反力弹簧的作用下将三副主触头分断，切断电源。

欠压保护

电压正常时，电磁吸力吸住衔铁，主触头闭合。电压严重下降或断电时，电磁吸力释放，衔铁在弹簧力的作用下向上并撞击杠杆，使搭钩绕转轴座向上转动与锁扣脱开，锁扣在反力弹簧的作用下将三副主触头分断，切断电源

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.自动感应龙头是经过红外线反射的原理，当手放在水龙头的感应区域内，红外线发射管发出的红外光经过人体的手反射到红外接收管，将处理后的信号发送到脉冲电磁阀来控制出水系统。当手离开水龙头的感应区域内，红外光就没有反射，电磁阀自动关闭，水也就自动关闭。

产品种类：

（1）红外线感应水龙头：红外线自动感应水龙头分为一体式自动感应水龙头和分式自动感应水龙头两种。主要区别就是一体式自动感应水龙头控制部分全部集中在一个龙头体内，无需安装分体式的控制盒。一体式还分为单冷型和冷热水型。前者是只出冷水。后者是冷热水混合，无需像分体式感应水龙头一样需要安装冷热混水阀。只需直接接入冷水和热水即可，利用龙头体上的冷热调温阀即可调节水温。相对优点是体积小，功能强大，安装方便。

（2）触摸式自动感应水龙头：只需人体轻轻触碰龙头体，即可达到自动感应出水的效果，产品无需安装感应电眼。采用的是近距离触摸芯片技术。

此产品目前主要应用于碗盆清洁器具用。但是产品技术还不完善，经常出现误感应的情况。

（3）另外还有光控自动感应技术、人体感应技术等等

（4）产品按使用场所有不同功用，普通感应水龙头就是手来出水，手离开后停止出水。医用和厨房用感应龙头则使用的是二次感应技术，采用的是手感应一次出水，手再次感应方可停止出水。满足一次性需要大量水而无需人的手一直在等待的缺点。

产品优点：

节水：人体进入感应范围水即出，人体离开感应范围水即停，节水效果显著可达40%。

卫生：开关水由感应器自动完成，无需接触洗手器，可有效避免细菌交叉感染。

电源可选：机器可选择交流电或干电池两种供电方式。

智能冲水：内置电脑控制，不同的使用频率，自动设置适合的冲水时段。过滤网：进水口处内置不锈钢过滤网防止杂质或沙石进入阀体造成感应不出水现象。

品质：产品

通过国家卫生设备与家电类常规性能和安全性试验。符合CJ/T194-2004标准要求

省电：机器使用4节5号碱性电池供电

维护方便：内设水量调节阀及过滤网，无需专业人员即可轻松维护。

超时保护：设有1分钟超时保护功能，以免因障碍物长时间在感应范围内，造成资源浪费。

自动调节：机器控制线路超微型设计，内置微电脑控制，根据工作环境自动设定感应距离。

感应水龙头故障分析与解决[1]

13.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。

三、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10A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：包括电源线、照明线、空调线.。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。

走廊：布2支路线：包括电源线和照明线，电灯开关选单联开关。

厨房：布2支路线：包括2电源线和2照明线。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电源插座也要预留。

餐厅：布3支路线：包括电源线、照明线、空调线。

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，电热水器和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个电源线口。

四、电路布线施工图以及电路原理图

施工前要充分考虑各功能区域所需的电器及照明设备，并以此为据粗略计算每路电线相应匹配的线材截面积。应尽量采用优质的铜芯护套及安装线盒，以免老化和折断，造成面板安装困难。；各种灯具、开关、插座等要定出坐标和高度，已确定线路的走向和分支汇合。电线要选用不同颜色，以便识别不同的回路；最好将电源线外穿阻燃管材后再敷设。在可燃结构的顶棚外应设置电源开关，供必要时切断电源之用。所有导线的接头都应在接线盒内；室内线路每一分路总量不应超过3000瓦，每一单线回路的负荷电流应控制在适当的范围。

照明电路布线图： 上

T P TV B

卧室

4卧室

3

卧室2卧室

1

大厅餐厅厨房

220V 壁灯顶灯

底座

开关火线零线4m 4m 5m

4m

5m 5m 4m 4m 5m 2.5m

插座安装布线图：

上

T

P

TV 卧室

4卧室

3

卧室2

卧室

1

大厅

餐厅厨房

220V 壁灯顶灯

底座

插座开关

火线房间的双控开关电路图如图所示：

此电路，开关安装在火线进口处，在开关内即使接线有错，也不会发生短路、烧断保险丝。另外，灯熄灭时，灯泡处于开路状态。灯座与火线脱离，换灯泡安全。在维修中，手误接触开关中的接线柱，也不易发生触电事故。故此电路比较安全，符合安全规范。

五、绘制完整的电路原理图

走廊大厅房间1房间2房间3房间4卫生

间

楼梯餐厅厨房

电度表漏电开关

火线

零线

220V

40W40W20W20W20W20W20W20W20W

六、元件清单及预算

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

所选用的电路元器件及灯具：

属性名称品牌型号外观数量单价

（元）

漏电开关西门

子

5SU9356-1CR20白色 1 168 开关插座正泰7-E204雅白 4 20 插座西门

子

5UB0106 1CC1雅白10 8.8

开关西门

子

5TA0 114-1CC1雅白8 13.66 大厅顶灯阳光MX719白色 1 310.8

荧光灯飞利

浦

t5暖白8 19.5

进户线用6平方的线，每个空调、电热水器都要布4平方专线；墙壁电源插座用2.5平方线，照明电路干线用1.5平方线。插座线与照明线按房间分开，为以后维护方便。为了方便，房间装双控开关。厨房和卫生间将来都是用电大户，要布专线；布线时要做到强弱分开、穿管整齐，还要布地线，这很重要。

所选用的电线：

规格品牌型号外观单价（元）数量（卷）6平方多通BV 6平方红色269.5 1(100m) 6平方多通BV 6平方蓝色269.5 1(100m)

2.5平方多通ZB-BV 2.5平

方

红色268 1(100m)

2.5平方多通ZB-BV 2.5平

方

蓝色268 1(100m)

1.5平方多通

ZB-BV 1.5平

方

红色168 1(100m)

1.5平方多通

ZB-BV 1.5平

方

蓝色168 1(100m)

总预算：2479.08元

七、参考文献

1．《农村电工技能》电子工业出版社

2.《实用灯光控制电路300例》中国电力出版社

3．《家庭电路知识总结》康万胜

4.广电电器网资料阅览室

八、总结

虽然本次实验老师给我们一周的时间，但是由于设计的难度，我们没有办法在一周之内按时完成。回想一下，刚拿到设计简要的时候，真的有点无从下手，但是，还是咬咬牙，决定做下去。

设计的时候，碰到很多困难。首先，我们没有做过类似于如此大工程的设计，就不知道如何写设计大纲；其次是对于电路作图软件的不熟悉，可以说要做好这次课程设计，必须学会电路作图软件的使用。没有指导，没有经验，我们一起胡

乱跌跌撞撞的学，虽然到最后还是不是很会用，但是还是勉强的将就着用了。最后是，要做市场调查。各种电器，、电线、安装电路要使用的开关等，都需要我们寻找相关的型号，价格，虽然难度不大，但是工程量大，需要我们很多的时间。

这次课程设计虽然中途我们累过、烦过、纠结过，甚至有时候想要放弃过，但是我们始终都坚持下来了。从中我们学到了很多，除了有关电工方面的各种知识外，我们还学会了做事情要有耐心，坚持才是胜利的道理。最后谢谢老师们的辛勤工作！

课程设计是对我们的一次综合能力的培养和训练，在整个设计过程中充分调动我们的主观能动性，深入细致的认真观察实践，自己的设计能力得到提高。我不仅学会了一些关于电工的基本知识，而且还学会了许多电器元件的功能和安装方法。通过跟同学们共同学习、探讨有关电工方面的知识，对家庭电路有了更进一步的了解。使我们不仅在自己的专业上有了突破，也锻炼了我们们的学习和认知能力。总体来说，这次实习对我们以后的工作道路起着很重要的作用。