家庭电路设计(DOC)

家庭照明电路设计

姓名：杨光辉

学号：2011173124

班级：2011级机电一体化

呼伦贝尔学院工程技术学院

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、电路布线施工图及及电路原理图

1. 阳台灯的自动控制系统

2.电机控制电路系统

3. 客厅灯电路系统

4.自来水开关控制系统

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、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1、电能表线（包括火线和零线）、熔断器、电灯开关、电灯和插座这几部分。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。

漏电保护器工作原理：正常工作时电路中除了工作电流外没有漏电流通过漏电保护器，此时流过零序互感器(检测互感器)的电流大小相等，方向相反，总和为零，互感器铁芯中感应磁通也等于零，二次绕组无输出，自动开关保持在接通状态，漏电保护器处于正常运行。当被保护电器与线路发生漏电或有人触电时，就有一个接地故障电流，使流过检测互感器内电流量和不为零，互感器铁芯中感应出现磁通，其二次绕组有感应电流产生，经放大后输出，使漏电脱扣器动作推动自动开关跳闸达到漏电保护的目的。

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。火线和零线的区别在于它们对地的电压不同：火线的对地电压等于220V；零线的对地的电压等于零（它本身跟大地相连接在一起的）。所以当人的一部分碰上了火线，另一部分站在地上，人的这两个部分之间的电压等于220V，就有触电的危险了。反之人即使用手去抓零线，如果人是站在地上的话，由于零线的对地的电压等于零，所以人的身体各部分之间的电压等于零，人就没有触电的危险。

火线是照明电路里的对地电压等于220V的线，用家用试电笔可以测试出来。零线是变压器中性点引出的线路，与相线构成回路对用电设备进行供电，通常情况下，零线在变压器中性点处与地线重复接地，起到双重保护作用。接地是电器设备安全技术中最重要的工作，应该认真对待。那种不加考虑随意接地的做法常常会给计算机设备造成不良的后果，严重时会烧毁整个设备应用系统，甚至造成人身伤害。正确接地可提高整个系统的抗干扰能力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。

熔断器以金属导体作为熔体而分断电路的电器，串联于电路中，当过载或短路电流通过熔体时，熔体自身将发热而熔断，从而对电力系统、各种电工设备以及家用电器都起到了一定的保护作用。具有反时延特性，当过载电流小时，熔断时间长；过载电流大时，熔断时间短。因此，在一定过载电流范围内至电流恢复正常，熔断器不会熔断，可以继续使用。熔断器主要由熔体、外壳和支座3 部分组成，其中熔体是控制熔断特性的关键元件。

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半米，开关距地面高度在1.1~1.3米为宜，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

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。

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：

房间的双控开关电路图如图所示：

电能表与闸刀的接线：

总体电路原理图：

客厅：24平方米。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6个插座。

卧室：21平方米。布3支路线：包括电源线、照明线、床头灯.。

床头柜的上方预留电源线口。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：宽1米。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：20平方米。布2支路线：包括2电源线和2照明线。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：20平方米。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：8平方米。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。

1. 阳台灯的自动控制系统

这里所剖析的声光控开关，灵敏度高，电路简单，元件少，而且容易装。该电路由四个与非门IC（TC4011BP）、光敏电阻（R9）、电容式话筒（R10）、单向可控硅（D7）等元件组成，电路原理如图所示：

200V市电经D6、R8、C3组成的半波整流电路，在C3上得到电压供R10。白天，R9受光照射电阻约十几K；UIA 1、2脚处于低电平，3脚输出高电平，D1导通；让（1）的13脚呈高电平，则UID的11脚输出低电平，使可控硅D7无触发电平而截止，使DS无回路而不亮。到了夜晚光线变暗时，光敏电阻R9的阻

值变大（约1M左右）而使UIA的1、2脚呈高电平，3脚输出低电平而使D1反向截止，（1）13相当于空脚（呈高电平），11脚输出低电平，D7无触发电平，灯泡无回路还是不亮。当有脚步声或声音信号到来时，将使R10产生一个信号电平，经C1耦合给UIC8、9脚（此时两脚呈高电平），10脚输出低电平，则UID 的13脚为低电平，由于此时UIB5、6脚相接过R6到地而呈低电平，4脚输出高电平，UID12脚为高电平，所以UID11脚输出高电平，D7得到足够的触发电平而导通；灯泡的回路为D5、D7、D2而导通点亮。声音信号是个瞬间信号，在UID11脚与UIB5、6脚之间接一个电解电容（C4），当UID11脚输出高电平的同时也给C4充电，使UIB5、6脚电压更低。而电容两端的电压不能突变，还让11脚处于高电平。这时C4经R7、D7、R6放电。当放到电平不能满足可控硅的触发电平时，D7截止而使灯泡的回路断开，灯泡熄灭。

4.自来水开关控制系统

工作原理：电路如图所示。IC1与W1、C1等组成频率约为30～50KHz的脉冲振荡器，驱动红外发光二极管D1发出调制红外光。当有人洗手或盛水接近水龙头时，由D1发出的红外线被人体反射回来一部分，被BG接收，并通过运放IC2放大后输入到音频译码器LM567的输入端第3脚，经IC3进行识别译码后使其第8脚输出低电平，继电器J吸合，常开触点JH接通电磁阀电源，电磁阀打开，水龙头自动流水。人体离开水龙头后，BG失去红外信号，电路又恢复到一般等待工作状态。

图中主回路采用两个接触器，即正转接触器KM1和反转接触器KM2。当接触器KM1的三对主触头接通时，三相电源的相序按U―V―W接入电动机。当接触器KM1的三对主触头断开，接触器KM2的三对主触头接通时，三相电源的相序按W―V―U接入电动机，电动机就向相反方向转动。电路要求接触器KM1和接触器KM2不能同时接通电源，否则它们的主触头将同时闭合，造成U、W两相电源短路。为此在KM1和KM2线圈各自支路中相互串联对方的一对辅助常闭触头，以保证接触器KM1和KM2不会同时接通电源，KM1和KM2的这两对辅助常闭触头在线路中所起的作用称为联锁或互锁作用，这两正向启动过程对辅助常闭触头就叫联锁或互锁触头.

正向启动过程:按下起动按钮SB2，接触器KM1线圈通电，与SB2并联的KM1的辅

助常开触点闭合，以保证KMl线圈持续通电，串联在电动机回路中的KM1的主触点持续闭合，电动机连续正向运转。

停止过程:按下停止按钮SB1，接触器KMl线圈断电，与SB2并联的KM1的辅助触

点断开，以保证KMl线圈持续失电，串联在电动机回路中的KMl的主触点持续断开，切断电动机定子电源，电动机停转。

反向起动过程:按下起动按钮SB3，接触器KM2线圈通电，与SB3并联的KM2的辅

助常开触点闭合，以保证KM2线圈持续通电，串联在电动机回路中的KM2的主触点持续闭合，电动机连续反向运转。

五、安装用电路元器件以及预算

在选购电路元器件时要注意元器件的技术条件、技术性能、质量等级等是否满足电子设备的要求。优先选用经实践证明质量稳定、可靠性高、有发展前途的标准元器件，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，并进行认定，尽量作到定点供应。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。

所选用的电路元器件及灯具：（数据来自于淘宝网）

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：预算：

电能表：1*83.00=83.00（元）漏电开关：1*139=139.00（元）开关插座：7*8.8=61.6（元）插座：13*36=468（元）开关：8*8.80=70.40（元）大厅顶灯：1*499.00=499.00（元）荧光灯：8*18=144（元）感应灯：4*40=160（元）电线：2*289.00+2*239.00+2*146.00=1348（元）合计：

83+139+61.6+468+70.4+499+144+160+1348=2973

六、施工要求：

布线时应注意，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。布线时，执行强电走上，弱电在下，横平竖直，避免交叉，美观实用的原则。开槽深度应一致， PVC管直径+10MM。电源线配线时，所用导线截面积应满足用电设备的最大输出功率。照明1.5平方，插座2.5平方，柜机4.0平方，进户线10.0平方。暗线

敷设必须配阻燃PVC管。插座用SG20管，照明用SG16管。当管线长度超过15m或有两个直角弯时，增设拉线盒。天棚上的灯具位设拉线盒固定。PVC管应用管卡固定。PVC管接头均用配套接头，用PVC胶水粘牢，弯头均用弹簧弯曲。暗盒，拉线盒与PVC管用锣接固定。PVC管安装好后，统一穿电线，同一回路电线应穿入同一根管内，但管内总根数不应超过8根，电线总截面积（包括绝缘外皮）不超过管内截面积的40电源线与通讯线不得穿入同一根管内。电源线及插座与电视线及插座的水平间距不应小于500mm。电线与暖气、热水、煤气管之间

的平行距离不应小于300mm，交叉距离不应小于100mm。穿入配管导线的接头设在接线盒内，线头要留有余量150MM，接头搭接应牢固，绝缘带包缠应均匀紧密。安装电源插座时，面向插座的左侧接零线（N），右侧应接相线（L），中间上方应接保护地线（PE）。保护地线为2.5平方的双色软线。当吊灯自重在3kg及以上时，应先在顶板上安装后置埋件，然后将灯具固定在后置埋件上。严禁安装在木楔、木砖上。连接开关、螺口灯具导线时，相线应先接开关，开关引出的相线应接在灯中心的端子上，零线应接在螺纹的端于上。导线间和导线对地间电阻必须大于0.5MΩ。电源插座底边距地宜为300mm，平开关板底边距地宜为1300mm。挂壁空调插座的高度1900MM。脱排插座高2100MM，厨房插座高950MM，挂式消毒柜1900MM，洗衣机1000MM。电视机650MM。同一室内的电源、电话、电视等插座面板应在同一水平标高上，高差应小于5mm.。每户应设置强弱电箱，配电箱内应设动作电流30MA的漏电保护器，分数路经过控开后，分别控制照明，空调，插座等。控开的工作电流应与终端电器的最大工作电流相匹配，一般情况下，照明10A，插座16A，柜式空调20A，进户40-60A。.安装开关，面板，插座及灯具时应注意清洁，宜安排在最后一涂乳胶漆之前。

七、设计总结

经历的这次课程的设计，我深深知道动手能力的重要。一开始老师发下题目来的时候。我在想，这样的题目怎么搞啊。还要室内设计。这不是赶鸭子上架吗。心里挺不满的。后来用电脑查到人家的设计的时候就感觉很有意思。虽然设计得不好，很多原理都是网上找回来的，但经过这次的图纸的设计与布局。我又学到了一个新的知道。也增强了自己动手去实践，去查阅资料的能力，扩展了自己的知识视野。完成了整个设计电路之后还是有很多不满意的地方，还要继续去努力更改和学习。但我相信只要努力，一切都会变得简单。参考文献：唐介——电工学（少学时）久久建筑网：https://www.360docs.net/doc/1610265481.html,/

豆丁网 https://www.360docs.net/doc/1610265481.html,/p-20624183000.html

百度https://www.360docs.net/doc/1610265481.html,/40/viewspace-136621.html

天工网：https://www.360docs.net/doc/1610265481.html,/cad_list/list6-2.htm