11建筑电气基本知识

首先介绍建筑电气基本概念、建筑电气范围及强电和弱电的基本概念。介绍交流电、正弦交流电、交流电的三要素等基本概念，阐述正弦交流电的表示方法，介绍交流电路组成元件及各元件性能，介绍交流电路功率因素含意及提高功率因素的方法。内容提要：第一章建筑电气基本知识一、建筑电气概述建筑电气工程是研究电能和电信号在建筑物中输送、分配和应用的科学。如：配电柜、配电箱、控制箱照明电器、动力设备控制等如：通信系统、火灾自动报警系统CATV系统、安全防范系统第一节概述1.建筑电气工程2.建筑电气工程的意义（1）电能和电信号易产生、输送和分配，易于转换和应用；（2）能为人们提供舒适、便利、安全的建筑环境。二、强电和弱电基本概念★强电工程工程把电能引入建筑物，进行电能再分配并通过用电设备将电能转换成机械能、热能和光能等。★弱电工程工程是实现建筑物内部以及内部和外部间的信息交换、信息传递及信息控制等。从电压等级上划分，强电一般是110V以上，而弱电一般是60V以下。三、强电工程和弱电工程涉及范围★强电动力工程照明工程变配电工程防雷接地工程及其他用电力工程★弱电通信与计算机网络CATV电视与卫星电视闭路电视和监控系统安全防范系统电话通信系统火灾自动报警系统公共广播系统四、本课程学习方法1、以课堂听课为主，参考资料为辅；有些内容需记笔记2、以识读建筑电气施工图为主，从平面到系统；3、实用为主，理论和原理为辅；4、自觉、自助学习为主，教师指导为辅；5、自助完成作业；6、充分讨论，加深理解，掌握要点。第二节交流电基本概念建筑电气工程的主要功能之一是输送电能、分配电能和应用电能，而电能的应用形式主要是交流电。一、交流电交流电是指大小和方向随时间周期性（正弦规律）变化的电压或电流。以交流电的形式产生电能或供给电能的设备称为交流电源。由交流电源、用电设备和连接导线组成的电流流通路径称为交流电路。二、三相交流电路由于三相交流电在生产、输送和应用等方面有很多优点，因此建筑物中的供电、配电和用电均是组成三相交流电路来进行。三相交流电路中的电源有三个，每一个电源称为一相电源，一般称为A、B、C三相电源。三相电源向外供电是采用三相三线制、三相四线制或三相五线(增加一条接地保护线)的形式。所谓三相四线制就是三根相线(火线)一条中性线（零线）的供电体制。三、三相交流电源1.三相交流电的产生三相交流电由三相交流发电机产生。发电原理动画三相发电机的每一相绕组都可以看做是一个独立的单相电源分别向负载供电。这种供电方式需用六根输电线，既不经济也体现不出三相交流电的优点。因此，发电机三相定子绕组都是在内部采用星形(Y形)或三角形(△形)两种连接方式向外输电。2.三相电源的星形连接如下页所示，将发电机三个线圈的末端X、Y、Z连接在一起，这个连接点N称为中性点，自该点引出的导线叫中性线，中性线通常与大地相连，此时又称零线。从三相线圈的首端A、B、C分别引出三根导线统称为相线(俗称火线)。这种具有中线的三相供电方式称为三相四线制，而无中线只引出3根相线的供电方式称为三相三线制三相四线制供电的特点是可以提供给用电设备（负载）两种电压。一种称为相电压，即相(火)线与零线之间的电压，共有三个，分别用uA、uB、uC表示。另一种称为线电压，即相线与相线之间的电压，也有三个，分别用uAB，uBC，uCA表示。由于发电机三个线圈中产生的三个相电动势为对称的，因此，三个相电压、三个线电压也是对称的，可以证明U线＝U相。3三相电源的星形(Y形)连接的比较多，优点是可以同时得到两种不同等级的电压向三相用电设备和单相用电设备供电。四、三相负载的星形连接三相负载指使用三相交流电源的用电设备，例如三相电动机、三相电热炉，也可以是几个使用单相电源的用电设备的组合，例如三个或四个灯泡等。但是对于众多的单相用电设备的组合，往往要求尽量均衡地分配在三根相线上。三相负载也必须采用一定的连接方式接入三相电源，才能体现三相电源供电的优越性。三相负载也有两种连接方法，即星形连接和三角形连接。建筑物中的大量用电设备是采用星形连接的方式接入三相电源的。1.三相不对称负载的星形连接在三相负载中，如每一相负载的大小相等、性质相同，则称其为三相对称负载；否则，就为三相不对称负载。三相不对称负载使得三根相线上的电流不相等。因此要使多余的电流往中线上流，故一定要有中线。对于三相四线制供电，三相负载作星形连接有中线时，各相负载两端的电压分别等于电源的相电压。由于有中线，各相负载与电源独自构成回路，互不干扰。2.三相对称负载的星形连接三相对称负载使得三根相线上的电流相等，无多余的电流往中线上流，故不需要有中线。第三节交流电路负载及负载性能交流电路负载有阻性负载、感性负载和容性负载等。一、理想负载1．电阻元件电阻元件是一种消耗电能的元件。欧姆定律:关联方向：u=Ri非关联方向时：u=－Ri功率：2．电感元件电感元件是一种能够贮存磁场能量的元件。+　　u－iL如右图所示：特点：只有电感上的电流变化时，电感两端才有电压。在直流电路中，电感上即使有电流通过，但ｕ＝０，相当于短路。在交流电路中的阻值：LfLXL2存储能量：2L21LiW3．电容元件电容元件是一种能够贮存电场能量的元件。如右图所示：iC+　　u－特点：只有电容上的电压变化时，电容两端才有电流。在直流电路中，电容上即使有电压，但ｉ＝０，相当于开路，即电容具有隔直作用。在交流电路中的阻值：CfCXC121存储能量：2C21CuW二、实际负载实际电路中理想负载基本不存在，而往往是在负载性质展现出呈阻性负载、呈感性负载和呈容性负载，我们统一称这些负载为阻抗，用“Z”表示，具体如下：1、阻性负载负载在电路中呈现电阻性质如：白炽灯2、感性负载负载在电路中呈现感性性质如：日光灯、电扇等3、感性负载负载在电路中呈现容性性质如：电容器、同步电动机等实际电路中，是多种特性的负载串、并联而成，我们称之为：阻性、感性和容性只对负载的两端在电路中呈现的性质而言。例如：日光灯用电路来表示，实际是电阻和电感的串联电路。RL电阻R代表灯管线圈L代表镇流器第四节建筑电气工程图基本知识一、建筑电气工程图概述建筑电气工程图是用于工程建设的电气图，它是建筑电气工程安装施工的主要依据，也是电气安装工程预算计价的主要依据。建筑电气工程图必须按照国家制订和颁布的电气制图标准来绘制。1.电气图的表达形式国标GB6988《电气制图》规定电气图的表达形式分为4种：（1）图图是用图示法的各种表达形式的统称。图示法的常见表达形式为：投影法图形符号表格建筑施工图采用的是投影法电气施工图中的设备采用的是图形法各种施工图中的各类表格（2）简图简图是“用图形符号、带注释的围框或简化外形表示系统或设备中各组成部分之间相互系及其连接关系的一种图。在不致引起混淆时，简图也可简称为“图”。应该说明的是，“简图”是技术术语，简图是电气图的主要表达形式。在电气图中的大多数图种，如系统图、电路图和接线图等都属于简图。（3）表图表图是表示两个以上变量之间关系的一种图。表图所表示的内容和方法都不同于简图。例如经常碰到的电流波形图、电压时序图都属于表图之列。（4）表格表格是“把数据按纵横排列的一种表达形式，用以说明系统、成套装置或设备中各组成部分的相互关系或连接关系，或者用以提供工作参数。表格也可简称“表”。表格可以作为图的补充，也可以用来代替某种图。例如主要设备材料表、接线表等。2.电气图的种类及用途(1)种类GB6988《电气制图》规定电气图的种类经过综合和统一，按照用途划分为15种。即：数据单、系统图或框图、功能图、逻辑图、功能表图、电路图、等效电路图、端子功能图、程序图、设备元件表、接线图或接线表、单元接线图或单元接线表、互连接线图或互连接线表；位置简图或位置图、端子接线图或端子接线表。后来又增加电缆配置图或电缆配置表，故现在实际分为16种。建筑电气工程中常见的只是其中的部分种类。(2)系统图或框图用符号或带注释的框概略表示系统或分系统的基本组成、相互关系及其主要特征的一种简图。其用途是：为进一步绘制其他种类的电气图或编制详细的技术文件提供依据；供操作和维修时参考。系统图的规模有大有小，一个变配电所的系图规模一般都比较大，一个住宅楼的系统图就比较简单。如下页图是某住宅楼照明配电系统图。从系统图中所表达的内容，可以了解到A栋2单元3层楼的电度表箱共有2户，电表箱的进线为3相5线，其中的L1（A）相与电度表连接，经过1个40A的漏电保护自动开关再通过3根(相线L1、零线N和接地保护线PE)1Omm2的BV型号导线进入户内，户内也有一个配电箱，又分成5个回路经自动开关向用户的电气设备配电。(3)位置简图或位置图表示成套装置、设备或装置中各个项目的位置的一种简图或图。位置简图是用图形符号绘制的图。其作用是表示一个区域或一个建筑物内成套电气装置中的元件和连接布线。而位置图则是用投影法绘制的图，根据描述对象的不同，它可以用来表示一个地理区域、一个建筑物或一个设备中的各个项目的位置。在建筑电气工程中所常见的“照明平面布置图”或“动力平面布置图”等均属于位置简图或位置图。例如下页图就是某住户照明配电平面布置图。照明配电平面布置图中所表达下列内容：用户的配电情况，灯具、开关、插座的安装位置情况配电导线的走向等平面布置图能反映安装位置，但不能反映安装高度，安装高度一般通过说明或文字标注进行了解，还需了解建筑结构，因导线的走向和布置与建筑结构密切相关。平面布置图的识读方法是课程的重点之一，将在后面详细介绍。(4)电路图用图形符号按工作顺序排列，表述电路、设备或成套装置的基本组成和连接关系，不考虑其实际位置的一种简图。作用是：理解电路、设备或成套装置及其组成部分的工作原理；分析和计算电路特性；为测试和寻找故障提供信息；作为编制接线图的依据。电路图形式如下页。在建筑电气工程中，这种电路图常用于说明某种设备的控制原理。3.电气图用图形符号图形符号是用于电气图或其他文件中表示一个设备或概念的一种图形、记号或符号，是电气技术领域中最基本的工程语言。简图主要是用图形符号绘制的，因此，对于图形符号，我们不仅要熟悉它，还要熟练地应用它。二、建筑电气工程图的特点建筑电气工程图是建筑电气工程进行安装施工和确定工程造价的主要依据之一，它具有电气图共有的特点。1.建筑电气工程图大多是采用统一的图形符号并加注文字符号绘制出来的，属于简图之列。2.图中的任何电路都必须构成其闭合回路。3.电路中的电气设备、元件等，彼此之间都是通过导线将其连接起来构成一个整体的。4、建筑电气施工是与主体工程和其它安装工程相互配合的，故建筑电气施工图不能与其它施工图发生冲突