电工基础第九章电子教案

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课 题 第五章 电器及用电技术 第一节 电光转换电器 第二节 电热转换电器
课 型 新课 授课班级
授课时数
2
教学目标
1．熟悉常用电光源的种类。

2．了解各种光电转换电器。

3．了解各种电热转换电器。

教学重点
1．光电转换电器。

2．电热转换电器。

教学难点
电－光、光－电转换电器的工作原理。

学情分析
教学效果
教后记
新课
Ａ、引入
电能之所以成为当今人类社会所利用的最主要的能源，其主要原因
之一就是电能容易转换成其他形式的能源而便于人们利用。

B、新授课
第一节电光转换电器
电光转换电器最主要最普遍的是各种电光源。

目前常用电光源可分为热辐射光源和
气体放电光源两大类。

一、热辐射光源
热辐射光源结构简单，所需附件较少，价格便宜，缺点是电源被动对其寿命和发光
效率影响很大。

热幅射光源主要有白炽灯和卤钨灯（包括碘钨灯和溴钨灯）。

1．白炽灯
白炽灯的灯丝是由钨丝制成的，绕成单旋或双螺旋状，通过电流灯丝被加热达
3 600 ℃左右的白炽灯状态而发光。

白炽灯常用的有插口和螺口两种，如图所示。

使用时应注意将相线接到螺口灯泡顶
部的电极上，并选用与电源电压相符的白炽灯。

2．卤钨灯
卤钨灯的发光原理与白炽灯相同。

二、气体放电光源
气体放电光源是利用气体放电辐射发光的原理，相对于热辐射而言，气体放电发光
效率较高，寿命长，受电源电压波动的影响较大；但缺点是控制电路较复杂，件多，价
格相对较高。

1．荧光灯
荧光灯是一种低压汞放电灯具，其灯管两端有一个密封的电极（见下图），灯管内
充有低压汞蒸气及少量帮助启燃的氩气，灯管内壁涂有一层荧光粉。

当灯管通电灯丝加
热到一定温度时发射电子，电子在电场的作用下逐渐达到高速碰撞汞原子，使其电离产
（结合生
活实例讲
解）
（讲解发
光原理和
其优缺点）
（实物展
示）
（对比热
辐射光源
进行介绍）
（结合实
物或图片
讲解）
125
生紫外线，紫外线激励管壁上的荧光粉使之发出大量可见光。

因为荧光灯发出的光接近
于自然光，因此也称为日光灯。

与白炽灯相比较，荧光灯发光效率高（比白炽灯高5倍）且寿命长，缺点是功率因
数较低，还存在频闪效应（即灯光随电流的周期性变化而频繁闪烁），容易使人产生错
觉。

2．高压汞灯
高压汞灯也称为高压水银灯，其原理与荧光灯相同，结构如图所示。

高压汞灯在工作时第一主电极与辅助电极间先行放电，使内层石英放电管内汞气
化，而后第一、第二主电极之间弧光放电，辐射大量紫外线，致使外层玻璃泡内壁上的
荧光粉受激发发出可见光。

高压汞灯发光效率高，功率较大，所以适用于大面积的室外
（如广场）照明。

缺点是起动时间较长。

3．高压钠灯和其他气体放电光源
高压钠灯的结构与高压汞灯基本相同，如图所示。

高压钠灯利用高气压的钠蒸气放
电发光，其发光效率比高压汞灯还高一倍，便起动的时间也较长。

（提示学
生注意）
（结合图
片简要介
绍原理注
意各光源
特点）
126
127
第二节 电热转换电器
按照电能转换为热能的形式，可分为电阻加热、电弧加热、微波加热、远红外加热和感应加热五种类型。

一、电阻加热电器
1．电阻炉 电阻炉的基本原理是使电流通过炉内的电阻元件而产生热能。

常用的有箱式和井式两类，按其工作温度又可分为高温、中温和低温炉三种。

图示为RJX 型箱式电阻炉。

2．电饭锅 原理：
电路中有两个温控开关：S1为磁钢限温器开关，其控制温度为103 ℃ ± 2 ℃ ；S2为双金属片温控开关，控制温度为70 ℃ ± 5 ℃。

当接通电源后，按下S1，加热板通电发热，锅内的温度上升。

当上升到70 ℃ 时，S2断开，但由于S1仍闭合，所以锅内温度继续上升直至水沸腾开始煮饭。

当锅内水被煮干时，S1断开，煮饭过程结束。

当锅内温度低于70℃ 时，S2又闭合，接通加热板；当超过70℃ 时S2又断开，如反复以实现保温的作用。

（举例说明）
（参照电路图和生活实例讲解）
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二、电弧加热电器
电弧加热是利用电极与电极（或电极与工件）之间产生放电，使空气电离形成电弧发出高温来加热物体，常见的有电弧焊机。

交流弧焊机实际上是一台结构特殊的降压变压器，变压器的铁心分为固定铁心和活动铁心两部分，固定铁心上绕有一次和二次绕组，活动铁心装在固定铁心中间的螺杆上，可以用摇动手轮来调节，从而调节固定铁心中的磁通以调节焊接电流，以适合不同焊接工件和焊条的焊接要求。

三、微波加热电器
波长在厘米波段的电磁波称为微波，微波具有遇金属反射，遇绝缘材料可透过，遇水或含水材料则吸收并转化为热能的特性。

微波加热电器中家用微波炉是最常见的。

微波炉内的磁控管产生2 450 MHz 的微波，经波导管传输到炉腔内，再通过炉腔反射，激励食物中的水分子以每秒24.5亿次的频率高速振动，相互磨擦产生高热以煮熟或加热食物。

微波炉内的玻璃转盘在食物加热过程中不断转动，以使食物加热均匀。

微波加热具有加热速度快、效率高，由于物体从内部加热而受热均匀、表层过热危险小等特点。

（与电阻
比较）
（按图简要说明）
四、远红外加热电器
波长在3 ~ 15μ m的电磁波称为远红外线。

远红外线穿透力强、加热迅速且均匀，所以是一种高效节能的加热技术。

石英电暖器是一种家庭常用的远红外加热电器，由石英管产远红外线，经反射罩反射后照射在人体或物体上，利用人体或物体对远红外线较强的吸收功能，达到取暖加热的效果。

五、感应加热电器
在交流铁心线圈中通入交变的电流，则在铁心中产生交变磁场，使铁心磁化并感应出涡流，导致涡流损耗和磁滞损耗，会使铁心发热。

利用这一原理，将电能转换成热能，制成感应加热电器。

感应加热包括工频（交流电流频率为50 Hz）、中频（几百赫至几十千赫）、超音频（10 ~ 50 Hz）、高频（101 ~ 400 kHz）、超高频（1 ~ 100 M Hz）五种。

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练习
1．常用电光源可分为光源和光源两大类。

2．微波具有遇材料反射，遇材料可透过，遇材料则被吸收并转化为热能的特性。

小结
1．电能是人类利用的主要的能源，人类利用电能都是把电能转换成其他形式的能源，包括机械能、热能、光能和化学能等。

2．光电转换电器主要是照明电器，常用电光源可分为热辐射光源和气体放电光源两大类。

热辐射光源主要有白炽灯和卤钨灯；气体放电光源包括荧光灯、高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯。

3．电热转换电器可分为电阻加热电器、电弧加热电器、微波加热电器、远红外加热电器、感应加热电器等五种类型。

布置作业习题
5 - 1（1、2、3）5 - 3（1、2、3、4）、5 - 4（1、2、3）
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课 题 第五章 电器及用电技术 第三节 其他日用电器
课 型 新课 授课班级
授课时数
2
教学目标
1．掌握电冰箱和空调器制冷原理。

2．掌握各种电冰箱的结构。

3．掌握各种空调器的结构。

教学重点
1．各种电冰箱的结构。

2．各种空调器的结构。

教学难点
电冰箱与空调器的分类与结构。

学情分析
教学效果
教后记
新课
Ａ、引入
前面我们学习了多种电－光、光－电转换电器，现在来学习日常生活中常用的电冰箱和空调器的基本结构和工作原理。

B、新授课
第三节其他日用电器
本节简单介绍两种用电能进行制冷的日用电器——电冰箱和空调器。

一、电冰箱和空调器制冷系统原理简介
电冰箱和空调器的共同点是都有一个制冷系统，
如图所示。

目前一般采用的是蒸汽压缩式制冷方式。

蒸汽压缩式制冷有压缩、冷凝、节流、蒸发四个过程，
形成一个循环。

1．压缩
压缩机将气态的制冷剂（如氟利昂）吸入汽缸内，
并将其压缩成高温高压的蒸汽排至冷凝器。

2．冷凝
制冷剂的蒸汽在冷凝器冷却后变回液态，再经过毛细管节流器降压后，进入蒸发器。

3．节流
在蒸发器内，液态的制冷剂迅速沸腾而成为低压低温的蒸汽，同时在蒸发沸腾的过程中大量吸收热量，达到制冷的目的。

4．蒸发
经过蒸发器的气态制冷剂又被压缩机抽走并压缩，从而进入下一个循环。

二、电冰箱
1．电冰箱的分类
电冰箱是冷藏、冷藏冷冻箱的总称。

电冰箱的主要用途是冷藏或冷冻食品、饮料，在医疗和科研单位也用作保存药品、血浆和疫苗等。

电冰箱也有多种分类方法，主要有：
（1）按用途分类，可分为冷藏箱（单门电冰箱）、冷藏冷冻箱（双门和多门电冰箱）和冷冻箱（电冰柜）三类。

（2）按冷却方式分类，可分为直冷式、间冷式和间冷、直冷混合式电冰箱三类。

（3）按制冷原理分类，可分为压缩式、吸收式和半导体式三大类。

2．单门直冷式电冰箱的结构
单门直冷式电冰箱的结构示意图如图所示。

单门直冷式电冰箱只有一个门，箱内只有一个蒸发器，安装在上部，蒸发器内为冷冻室，蒸发器下部容积较大的空间为冷藏室，
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依靠冷气下沉热气上升形成箱内空气的自然对流进行冷却。

3．双门直冷式电冰箱的结构
双门直冷式电冰箱有两个门，冷冻室和冷藏室相互分开，因此有两个蒸发器，两个蒸发器直接相连，冷藏室采用盘管式蒸发器，如上图所示。

4．双门间冷式电冰箱的结构
这种电冰箱采用一个翅片盘管式蒸发器，多数是水平地安装在冷冻室和冷藏室的夹层中，利用小型电风扇将蒸发器周围的冷空气吹入冷冻室和冷藏室，形成箱内冷空气的强制对流循环，以达到制冷效果，如图所示。

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5．电冰箱电路
直冷式双门电冰箱的压缩机电动机采用电阻起动单相异步电动机，其起动绕组在起动后由起动器断开。

起动器有重锤式起动器和PTC元件起动器两种，重锤式起动器是一个欠电流继电器，电动机起动是的大电流使其触点闭合，随着转速的上升电流下降，其触点断开，电动机起动绕组断电，如图所示。

压缩机电动机由温度控制器控制，因此温度控制器是电冰箱控制电路的一个核心元件。

温度控制器由感温筒、伸缩囊、反力弹簧和调节旋钮等组成，如图所示。

除霜电热器用于除去蒸发器上的结霜，当温控器触点闭合接通电动机时，除霜电热器不能工作；若电动机的绕组断线，除霜电热器也不能通电。

三、空调器
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1．空调器的分类
（1）按功能可分为单冷型和冷热型两种，冷热型双包括热泵型、电热型和热泵辅助电热型三种。

（2）按结构可分为窗式（整体式）、分体式和柜式三种。

（3）按制冷原理可分为全压蒸气压缩式和热管式两种，以前者居多。

2．普通冷风型窗式空调器的结构
普通冷风型窗式空调器主要由制冷系统、空气循环系统、电气控制系统等几部分组成，如图所示。

（1）空调器制冷系统的结构与原理和前面介绍的电冰箱制冷系统基本相同，所不同的是空调器是要形成室内、外的热换，还要有室内、外的通风系统。

（2）室内空气循环系统的作用是将室内空气经过滤网除尘后，送入蒸发器冷却，冷却后的冷空气再由离心风扇通过风道和出风口送入内。

（3）室外空气循环系统的作用是将室外的空气从空调器两侧的百叶窗吸入，经轴流风扇吹向冷凝器，使冷凝器冷却，热空气则从空调器后部排出。

3．热泵式冷热型窗式空调器
热泵式冷热型窗式空调器的结构如图所示。

这种空调器与单冷式空调器不同，它既可以制冷又可以供暖，而且制冷与制热共用一套循环系统，其原理是：加了一个能使制冷剂双向流动的电磁阀。

在制冷时，低压制冷剂进入室内热器（蒸发器），空调器向内送冷风，此时与单冷式空调一样；在制热时，由电磁阀改变制冷剂的流向，使高压制冷剂进入内换热器，则空调器向内送热风。

4．壁挂式分体空调器
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分体空调器的结构分为室内、室外机组两部分。

一般家庭常用的壁挂式分体空调器结构示意图如图所示。

分体式空调器的室内、室外机组与窗式空调器的室内、室外部分其结构与原理都基本一样，只是规格较大一此。

5．窗式空调器控制电路
窗式空调器制冷部分与电冰箱电路基本相同，如图所示。

风扇电动机采用变极调速，有高、低两挡转速。

窗式空调器的控制开关有4组触点、5个挡位，图中每条竖画的虚线表示一个挡位，每个黑点表示在该挡位对应的触点接通。

当控制开关置于“停”挡时，4组触点均断开；当置于“强风”挡时，仅触点1、2接通，风扇电动机高速绕组通电，而压缩机电动机没有通电，此时空调器没有制冷；当开关置于“强冷”挡时，触点1、2、4接通，风扇电动机与“强风”挡相同，同时压缩机电动机通电运行，在制冷状态下室内、外不连通。

在“弱风”和“弱冷”两挡的的工作状态可类推。

6．分体式空调器控制电路
分体式空调器现大多数采用微处理器控制和遥控方式。

由于采用分体结构，室内和室个都有单独的风扇电动机。

步进电动机是用于控制室内机冷风出口的导几板的角度，以调节吹风的方向，如图所示。

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练习
1．蒸汽压缩式制冷方式的一个循环包括有、、和共四个过程。

2．热泵式冷热型空调器既可以制冷，又可以。

小结
1．电冰箱和空调器制冷系统原理：蒸汽压缩式制冷有压缩、冷凝、节流、蒸发四个过程，形成一个循环。

2．电冰箱分类
（1）按用途分类，可分为冷藏箱（单门电冰箱）、冷藏冷冻箱（双门和多门电冰箱）和冷冻箱（电冰柜）三类。

（2）按冷却方式分类，可分为直冷式、间冷式和间冷、直冷混合式电冰箱三类。

（3）按制冷原理分类，可分为压缩式、吸收式和半导体式三大类。

布置作业习题
5-1（5）、5-4（7）
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课 题 第五章 电器及用电技术 第四节 安全用电 第五节 节约用电
课 型 新课 授课班级
授课时数
2
教学目标
1．了解人体触电的基本知识。

2．掌握常用的安全防护措施。

3．掌握触电的救护知识。

4．了解电气火灾的扑救常识。

教学重点
1．常用的安全防护措施。

2．触电的救护知识。

教学难点
人体触电后人工急救方法。

学情分析
教学效果
教后记
139
新课
Ａ、引入
现在，因为触电而受到伤害甚至失去生命的事情在我们身边越来越普遍，那么要怎样避免呢？
B、新授课
第四节安全用电
一、人体触电的基本知识
1．触电事故发生的一般规格
（1）在触电事故中低压交流电是主要的，其中又以250 V以下的占绝大多数，而380 V的触电事故较少。

（2）在多雨、潮湿的夏、秋两季触电事故发生较多。

（3）在设备陈旧老化的施工现场易发生触电事故。

（4）在缺乏安全常识及没有执行安全工作制作制度时，也易发生触电事故。

2．电流伤害人体的因素
（1）电流的大小
触电时，流过人体的电流强度是造成损伤的直接因素。

（2）电压的高低
人体接触的电压越高，流过人体的电流越大，对人体的危害越严重。

（3）频率的高低
实践证明，40 ~ 60Hz的交流电对人最危险，随着频率的增高，触电危险程度将下降。

高频电流不仅不会伤害人体，还能用于治疗疾病。

（4）时间的长短
技术上常用触电电流与触电持续时间的乘积来衡量电流对人体的伤害程度。

（5）不同路径
电流通过头部可使人昏迷，通过脊髓可能导致肢体瘫痪，通过心脏可造成心跳停止、血液循环中断，通过呼吸系统会造成窒息。

（6）人体状况
人的性别、健康状况、精神面貌等与触电伤害程度有着密切关系。

女性比男性触电伤害程度约严重30% ，小孩与成人相比，触电伤害程度也要严重得多。

（7）人体电阻的大小
人体电阻越大，受电流伤害越轻。

3．触电方式
（1）单相触电
人体直接接触带电体的一相时，就形成带电体、人体、大地构成的回路，这样造成的触电称为单相触电。

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（2）两相触电
人体的两个不同部位同时接触两相电源带电体而引起的触电称为两相触电。

（3）跨步电压触电
当导线断落在地上时，会在导线周围形成强电场，此时如果走近导线，两脚之间就形成跨步电压，从而造成触电。

二、常用安全防护措施
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要防止触电，采取的措施大致有：
（1）在思想上高度重视，加强安全用电教育，严格遵守安全操作规程。

（2）在电气系统正常运行情况下，要设置绝缘栏、绝缘防护罩、箱匣、避雷等隔离措施，防止人与带电体接触。

（3）在电气系统可能发生事故的情况下，要做好自动断电的防护措施。

①保护接地，就是把在故障情况下可能出现危险的对地电压的金属部分同大地紧密地连接在一起。

②保护接零，就是把电气设备在正常情况下不带电的金属部分与电网的零线紧密地连接起来。

③工作接地属于正常接地的一种技术措施，工作接地有两种情况：一是利用大地作为导线的接地，在正常情况下有电流通过；另一种是消除设备的导电部分对地电压的升高，维持系统安全运行的接地，在正常情况下没有电流或只有很小的不平衡电流通过。

④重复接地，指的是将零线上一处或多处通过接地装置与大地再连接的措施。

（4）为了防止错误操作，违章操作，维护电气系统的正常安全运行，应制定行之有效的各种安全管理制度和安全用电规则。

三、触电的救护知识
抢救首先是要使触电者脱离电源，其次是迅速对症救治。

1．断开电源
（1）若离电源开关或插头等较近时，应该首先拔下电源插头、拉断电源开关、用绝缘性能完好的电工钳等切断电线。

（2）若开关离触电地点较远，应用干木棒、竹竿等挑开触电者身上的电线或带电体。

（3）站在干燥的木板等绝缘体上将触电者拉离带电体。

2．现场救护方法
（1）当触电者脱离电源后，应将他移至安静、空气流通的地方把他的衣领、裤带等解开，使触电者保持呼吸畅通。

（2）如果被教者已失去知觉，但有心跳、呼吸，则应使用其安静休息，并立即请
医生前来救治，同时要严密观察，随时做好人工急救的准备。

（3）如果被救者的呼吸、心脏已经停止，应立即进行人工呼吸和胸外心脏挤压抢救，直到医生到来为止。

3．人工急救方法
（1）口对口人工呼吸法
①使触电才仰卧，松开其衣领、裤带，清理口腔内异物，使头部后仰。

②救护者一手捏紧触电者鼻孔，另一只手掰开触电者口腔。

③救护者作深吸气后，紧贴触电者往嘴里吹气。

④松开触电者鼻、嘴，让其自行呼气约3 s。

⑤此过程做到至触电者能自主呼吸为止。

（2）胸外心脏挤压法
①同人工呼吸①
②两手相叠，手掌根部置触电者胸骨的下1/3部位。

③靠体重下压，使其下3 cm左右。

④迅速放开，让其胸廓自行弹起。

⑤重复进行，直至触电者的心跳、呼吸恢复。

四、电气火灾的扑救常识
1．电气火灾原因
（1）过载：由于长时间过载，使电气设备过热，以至产生火灾。

（2）安装不合理，维护不及时，使用不当等造成设备短路或导线断裂，产生电弧而引起火灾。

（3）不按电气操作规程进行操作，在电压线附近或易爆物品附近从事带电弧火花
143
144
的操作等。

2．扑救方法
（1）当电气设备发生火灾时，首先要切断电源。

只有确实无法断开电源时，才允许带电来火。

在带电灭火时，可用以下一些特殊的办法：
① 用干燥的黄沙灭火，用于带油的电气火灾。

② 用不导电的灭火剂灭火，如二氧化碳灭火剂、四氯化碳灭火剂、1211灭火剂和干粉灭火剂等。

③ 注意灭火机的机体、喷嘴及人体都要与带电体保持一距离，灭火人员应穿绝缘靴，戴绝缘手套，有条件的还要穿绝缘服等。

④ 用喷雾水枪灭火，因喷雾水枪喷出的是不导电的雾状水流，但不能用泡沫灭火剂或直流水枪灭火。

（2）当电源切断以后，电气火灾的扑救方法与一般的火灾扑求相同。

第五节 节约用电
我国的电力生产飞速发展，电力供求的矛盾有所缓解。

但是随着国民经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，电力供求矛盾仍然是一个长期存在的问题，仍然需要采取开发与节约并重的方针。

节约用电的主要途径包括技术改造和科学管理两个方面，具体有：
1．合理使用电气设备。

（1）合理使用电动机和变压器。

（2）更新淘汰低效率的旧型号供用电设备。

2．提高用电功率因数。

3．革新挖潜，改造生产工艺和设备。

4．降低供电线路的损耗。

5．节约空调和照明用电。

6．推广节电新技术。

练习
小结 1．解决能源问题有两个途径：一是开源，开发现在使用的能源和开发可替代的能源。

二是节能，主要领先技术创新和知识更新。

2．掌握安全用电知识，是学习电工技术的一个重要方面。

布置作业
习题 3-3、3-5。