作者：韩雪涛
出版社：电子工业出版社
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微视频全图讲解装修电工试读：
前言
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编者▶▶第1章装修电工电路基础1.1 直流供电与交流供电1.1.1 直流供电
直流供电是装修电工领域中最基本、最简单的供电方式。直流供电是指采用直流电实现供电的方式。
直流电的电流方向固定不变。电流的大小和方向都不变为“恒流电”。一般由电池、蓄电瓶等产生的电流为直流，即电流方向不随时间变化，记为“DC”或“dc”，如图1-1所示。图1-1 电流与直流电的含义和特点
直流电源作用的电路被称为直流电路，主要是由直流电源、负载构成的闭合电路。一般将可提供直流电的装置称为直流电源，是一种形成并保持电路中恒定直流的供电装置，如干电池、蓄电池、直流发电机等。直流电源有正、负两极。当直流电源为电路供电时，直流电源能够使电路两端保持恒定的电位差，在电路中形成由直流电源正极经负载（如直流电动机、灯泡、发光二极管等）回到负极的直流电流，如图1-2所示。图1-2 典型直流电路的特点
在生活和生产中，由电池供电的电器都采用直流供电方式，如低压小功率照明、直流电动机等。还有许多电器利用交流—直流变换器，将交流变成直流后再为电器供电。直流供电根据直流电源的类型不同，主要有电池直接供电、交流—直流变换电路供电两种方式，如图1-3所示。图1-3 直流供电的两种方式
干电池、蓄电池都是家庭最常见的直流电源，由这类电池供电是直流电路最直接的供电方式。
装有直流电动机的小型电器产品、小灯泡、指示灯及大多电工用仪表类设备（万用表、钳形表等）都采用这种供电方式。图1-4为采用直接直流供电方式的典型电路。图1-4 采用直接直流供电方式的典型电路
在家用电子产品中，一般都连接220V交流电源，而电路中的单元电路及功能部件多需要直流方式供电，因此，若想使家用电子产品各电路及功能部件正常工作，首先就需要通过交直流变换电路将输入的220V交流电压变换成直流电压。
图1-5为采用间接直流供电方式的典型电路。图1-5 采用间接直流供电方式的典型电路
图1-5中，输入侧为交流供电，输出侧为直流输出，电路功能如图1-6所示，具体过程如下：交流输入电路将输入的220V交流经变压器降压后，在变压器的次级绕组上得到8V交流电压。降压变压器次级输出的交流8V电压送入桥式整流堆DB1的上下两个引脚中，经整流后，由桥式整流堆左右引脚输出直流-10V电压。
在桥式整流堆DB1后连接滤波电容C1，用于将桥式整流堆输出的-10V脉动直流电压平滑滤波。
电路中，V1、VS和RL构成稳压电路，V2和偏置元件为输出检测和保护电路。当稳压电路正常工作时，V2发射极电压等于输出端电压。基极电压由U经R2和R3分压获得，发射极电压低于基极电压，i发射结反偏使V2截止，保护不起作用。当负载短路时，V2的发射极接地，发射结转为正偏，V2立即导通，由于R2取值小，因此V2一旦导通，很快就进入饱和，集—射极饱和压降近似为零，使V1基—射极之间的电压也近似为零，V1截止，起到保护调整管V1的作用。由于V1截止，对U无影响，因而也间接保护整流电源。一旦故障被排除，i电路即可恢复正常。图1-6 间接直流供电方式典型电路的功能框图1.1.2 单相交流供电
单相交流供电是装修电工领域用电中最常见的一种电流形式。交流电（Alternating Current，AC）一般是指大小和方向随时间做周期性变化的电流。交流电是由交流发电机产生的，主要有单相交流电和多相交流电，如图1-7所示。图1-7 交流电的含义和特点
家庭中所使用的单相交流电往往是三相电源分配过来的。
供配电系统送来的电源由三根相线（火线）和一根零线（又称中性线）构成。三根相线两两之间的电压为380V，每根相线与零线之间的电压为220V。三相交流电源可以分成三组单相交流电供用户使用，如图1-8所示。图1-8 家庭用单相交流电的来源
单相交流电只具有单一的交流电压，电流和电压都按一定的频率随时间变化。我国公共用电统一标准为220V、50Hz单相交流电。交流220V电压是指相线（火线）对零线的电压。
在我国，家庭照明、家用电器用电基本上都是单相交流电。
在单相交流供电系统中，根据线路接线方式不同，有单相两线式、单相三线式两种方式。
1单相两线式交流供电方式
单相两线式是指仅由一根相线（L）和一根零线（N）构成，通过两根线获取220V单相电压，为用电设备供电。
一般的家庭照明支路和两孔插座多采用单相两线式供电方式，如图1-9所示。图1-9 家庭照明支路和两孔插座的供电方式
2单相三线式交流供电方式
单相三线式是在单相两线式的基础上添加一根地线，即由一根相线、一根零线和一根地线构成。其中，地线与相线之间的电压为220V，零线（中性线N）与相线（L）之间的电压为220V。由于不同接地点存在一定的电位差，因而零线与地线之间可能有一定的电压。
在家庭用电中，空调器支路、厨房支路、卫生间支路、插座支路多采用单相三线式供电方式，如图1-10所示。图1-10 家庭三相插座的交流供电方式1.1.3 三相交流供电
三相交流供电是指采用三相交流电为电源的供电方式。通常，把三相电源线路中的电压和电流统称为三相交流电，由三根线传输，三根线之间的电压大小相等，均为380 V，频率相同，均为50 Hz。
三相交流供电是大部分电力传输，即供电系统、工业和大功率电力设备所需要的供电方式，如图1-11所示。图1-11 三相交流供电方式的应用
三相交流电是由三个频率相同、电动势振幅相等、相位互差120°的交流电源组成的一种电力系统，如图1-12所示。图1-12 三相交流电的产生
在三相交流供电系统中，根据线路接线方式不同，主要有三相三线式、三相四线式及三相五线式三种供电方式。三相三线式交流电路是由三根相线组成的交流电路；三相四线式交流电路是由三根相线和一根零线组成的交流电路；三相五线式交流电路是由三根相线、一根零线和一根地线组成的交流电路。
1三相三线式交流供电方式
三相三线式是指供电线路由三根相线构成，每根相线之间的电压为380V，额定电压为380V的电气设备可直接连接在相线上，如图1-13所示。这种供电方式多用在电能的传输系统中。图1-13 三相三线式交流供电方式
2三相四线式交流供电方式
三相四线式与三相三线式供电方法的不同是在配电系统中多引出一根零线。接上零线的电气设备在工作时，电流经过电气设备做功，没有做功的电流经零线回到电厂，对电气设备起到保护作用，常用于380/220V低压动力与照明混合供电，如图1-14所示。图1-14 三相四线式交流供电方式
3三相五线式交流供电方式
在三相四线式供电系统中，把零线的两个作用分开，即一根线作为工作零线（N），另一根线作为保护零线（PE或地线），这样的供电接线方式被称为三相五线式供电方式，如图1-15所示。图1-15 三相五线式交流供电方式
在三相四线式供电方式中，单相回路存在较大的安全缺陷。单相两线式供电方式的最大缺陷是在电气设备的外壳碰触相线时，直接将220V相电压施加给此时正巧触摸电气设备的人，从而发生触电事故。
把接外壳的保护线PE和中性线N并联合用一根是极不安全的，如图1-16所示，建筑物配电线路的接头松脱、导线断线等，很可能造成A点处开路，此时，其中一台设备的开关接通后，在A点后面的所有中性线上将出现相电压，相电压又被设备接地引至所有插入插座的用电设备外壳上，而且其后的设备即使并未开启，外壳上也有220V电压，这是十分危险的。在三相五线式供电方式中，只有当保护线断开，而且又有一台设备发生相线碰触外壳时才会出现与前述类似情况的事故，极大地降低了事故出现的可能性。图1-16 三相四线式与三相五线式供电回路安全性比较
保护线PE和中性线N并联合用一根，当合用的这根线出现断线时，在断线处后面所有电气设备的外壳或底座无法与大地连接，一旦内部相线出现碰壳情况，则断线处后面零线和与其相连电气设备的外壳都将带有等于相电压的对地电压，极易发生触电事故，如图1-17所示。图1-17 不安全的接线方式
三相五线式供电方式被称为TN-S系统，即我国目前常用的三相五线制系统。在该系统中，所有用电设备的外壳或正常不带电的金属部分通过专门设置的保护线PE连接到电源中性点上，如图1-18所示。中性线N和保护线PE是分开的，N与PE线在系统中性点分开后，不能再有任何电气设备连接。图1-18 三相五线式供电方式的保护接地1.2 家庭供配电线路与照明线路1.2.1 室外供配电线路
室外供配电线路就是将外部高压干线送来的高压电，经总变配电室降压后，由低压干线分配给小区内各楼宇低压支路送入低压配电柜，再经低压配电柜分配给楼内各配电箱，最终为楼宇各动力设备、照明系统、安防系统等提供电力，满足人们生活的用电需要。
图1-19为典型室外供配电系统结构示意图。图1-19 典型室外供配电系统结构示意图
图1-20为典型室外供配电系统线路图。图1-20 典型室外供配电系统线路图
高压配电线路经电源进线口WL后，送入小区低压配电室的电力变压器T中，降压后输出380/220V电压，经小区内总断路器QF1后送到母线W1上。每一路均安装有一只三相电度表，用于计量每栋楼的用电总量，经母线W1后分为多个支路，每一个支路可作为一个单独的低压供电线路使用。其中，一个支路低压加到母线W2上，分三路分别为小区中的一号楼～三号楼供电。
由于每栋楼有16层，除住户用电外，还包括电梯用电、公共照明用电及供水系统的水泵用电等，因此小区中的配电柜将供电线路送到楼内配电间后分为19个支路。16个支路分别为各层住户供电，另外3个支路分别为电梯控制室、公共照明配电箱及水泵控制室供电。
可以看到，室外供配电线路主要由总配电室、低压配电柜、楼内配电箱及相应的高低压线路等部分构成。
1总配电室
总配电室是用来放置变配电设备的专用房间，需要建在指定的安装位置，便于为小区各单元楼供电。总配电室的主要功能是将高压三相6.6～10kV的电源经内部变配电设备变为三相380V电压和单相220V电压送往低压配电柜内，是室外供配电线路中必不可少的设备，如图1-21所示。图1-21 典型室外供配电系统中的总配电室
总配电室的电力变压器（10kV/400V）、高压断路器、高压隔离开关、电压互感器、高压补偿电容器、避雷器如图1-22所示。这些部件配合实现高压输配电，最终转换为室外供配电线路所需要的交流电压（220V/380V）。图1-22 总配电室中的主要组成部件
2低压配电柜
低压配电柜安装在小区每栋住宅楼附近，主要是将小区总配电室输出的交流低压分配到楼宇内的用电设备，包括监测用电流表、电压表、总断路器、分路断路器、电流互感器、状态指示灯等，如图1-23所示。图1-23 典型室外供配电系统中的低压配电柜
3楼内配电箱
低压配电柜分配出的交流电压送至楼内各种配电箱，包括楼道照明配电箱、动力（电梯、水泵）配电箱、消防设备配电箱及住户用电配电箱等，如图1-24所示。这些配电箱用于输送电源至用电设备。图1-24 室外供配电系统中的楼内配电箱1.2.2 室内供配电线路
室内供配电线路是为室内用电设备提供电能的系统，主要由电度表、漏电保护器、断路器（空气开关）等供配电设备构成。这些器件和设备根据功能和安装要求分别安装在配电箱和配电盘中，如图1-25所示。图1-25 典型室内供配电系统结构示意图
图1-26为典型室内供配电系统的线路关系。图1-26 典型室内供配电系统的线路关系
室内供配电线路将交流220V市电电压送入用户配电箱中。闭合总断路器QF1，交流220V经电度表Wh、总断路器QF1后送入室内配电盘中。
闭合带漏电保护器的总断路器QF2，交流220V电压经QF2分为多个支路。第一个支路经一只双进双出的断路器（空气开关）后作为室内照明线路。第二至第四个支路分别经一只单进单出的断路器（空气开关）后作为室内用电设备及厨房中的插座线路。第五个支路经一只单进单出的断路器（空气开关）后单独作为空调器的供电线路。1.2.3 室内照明线路
室内照明线路是指应用在室内场合，在室内自然光线不足的情况下可创造明亮环境的照明线路。照明线路依靠开关、电子元件等控制部件控制照明灯具，进而完成对照明灯具数量、亮度、开关状态及时间的控制。
图1-27为室内照明线路的结构组成。
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