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1、建筑电气工程识图基本知识电气工程识图与施工工艺主编赵宏家主讲1、建筑电气工程识图基本知识绪论一.为什么学为今后能进行电气工程的工程量计算而学,为电气工程计价奠定基础。二.学什么学习建筑工程中的强电工程图的识读和弱电工程图的识读与施工方法强电主要指供配电.电气照明和动力设备(电动机)等的线路施工方法.弱电主要指电视.电话.计算机.火灾报警等的信号线路施工方法。三.怎样学要有想象力和建立立体概念.要结合实际工程学1、建筑电气工程识图基本知识1.建筑电气工程识图基本知识1.1交流电的基本知识1.2建筑电气工程识图基本知识1.3低压配电系统的接地及安全(用电)1、建筑电气工程识图基本知识基本要求:了解单相交流电的特点、交流电的相量分析法、三相交流电源的星形连接、三相交流电源的相电压和线电压关系、低压配电系统的防触电形式、接地装置和等电位联接;熟悉三相负载平衡和三相负载不平衡时中性线电流的大小、电气图的特点、电气工程图的种类、低压配电系统的接地形式;掌握照明工程图导线数量分析方法。难点:交流电的相量分析法、三相负载平衡和三相负载不平衡时中性线的电流大小、照明工程图导线数量分析方法。重点:三相负载平衡和三相负载不平衡时的电流大小;电气图的特点、电气工程图的种类;照明工程图导线数量分析方法。本章导读1.建筑电气工程识图基本知识1、建筑电气工程识图基本知识•建筑电气工程的主要功能是输送和分配电能、应用电能和传递信息,为人们提供舒适、便利、安全的建筑环境。电能的应用主要是交流电(工频强电),信息传递主要是高频弱电或直流电。•本章主要介绍交流电的基本知识、建筑电气工程图的特点和低压配电系统的接地及安全。1、建筑电气工程识图基本知识由于三相交流电在生产、输送和应用等方面有很多优点,因此交流电力系统都是采用:1.1交流电的基本知识所谓三相四线制就是3条相线(火线)1条中性线(零线)的供电体制。三相四线制或三相五线制配电。三相三线制供电3条相线(火线)三相五线制:在三相四线制的基础上,再增加一条接地保护线(PE线).1、建筑电气工程识图基本知识3条相线的正弦交流电具有:频率相同、幅值相等、相位互差120°而单相交流电就是三相交流电路中的一相,因此三相交流电路可视为3个特殊的单相电路组合。这样的正弦交流电压(电流、电动势),称为三相对称电压(电流、电动势)。0uAuCuBt120o120o120o1、建筑电气工程识图基本知识三相交流发电机工作原理示意图SNAzBxyCAxxyz+++---ABCuAuBuC0uAuCuBt120o120o120oA相线圈1、建筑电气工程识图基本知识1)交流电的概念图1.1正弦交变电流1.1.1单相交流电表达式1、建筑电气工程识图基本知识ImTψi=Imsin(ωt+ψ)t(ωt)i0描述正弦量变化快慢2)正弦交流电的特征量正弦量及其三要素(1)周期与频率T周期正弦量完成一个循环所需要的时间f频率正弦量一秒钟完成的循环次数。ω角频率正弦量一秒钟走过的电角度。f=1/T,ω=2πf我国工业用电频率为50Hz、周期0.02s、角频率314rad/sIm振幅ω(f)角频率ψ初相角2π1、建筑电气工程识图基本知识(2)相位和初相位ImTψt(ωt)i0i=Imsin(ωt+ψ)ψ——初相角,决定正弦量起始位置。ωt+ψ相位初相角交流电变化总的电角度。(3)同频率正弦量的相位差1、建筑电气工程识图基本知识图1.3正弦量的相位差同相i1超前i2一个φ角反相1、建筑电气工程识图基本知识•2、交流电的有效值•如果某个交流电i和某个直流电I,在相同负载、相同时间内作功相等,则I称作i的有效值。它们之间的关系为:2IImTtiTI02d1说某照明灯两端电压为220V,电流为0.5A,均指有效值。将i=Imsin(ωt+ψ)代入上式可得:1、建筑电气工程识图基本知识4)相量的概念与正弦量的相量表示法与三角函数表达式和波形图一样,利用复平面上的旋转向量可以完整地体现正弦量的3个特征量。例如有一个正弦量:图1.4旋转向量与正弦量的关系+j+iiωtφ1、建筑电气工程识图基本知识我们主要关心幅值(或有效值)相量,故相量可不必旋转。只在复平面上画出t=0时的幅值(或有效值)和初相的相量。如下图图1.5正弦量的相量图为了与空间向量有别,把正弦电压、电流的幅值相量用,表示,有效值相量用,表示。例如:相量表示法1、建筑电气工程识图基本知识有效值相量的复数表达式为幅值相量的复数表达式为相量表示法u1、建筑电气工程识图基本知识1.1.2单一参数的交流电路1)纯电阻电路(1)电压与电流的关系Rui设电压则电流相位关系:电压与电流同相位0==φφiuφ-1、建筑电气工程识图基本知识数值关系(2)电阻上的功率RUIRUImm••••==或①瞬时功率:在电阻上任意瞬间所消耗的功率称为瞬时功率,它等于此时电压瞬时值和电流瞬时值的乘积,即:1、建筑电气工程识图基本知识uipR=tωtωIUmmsin•sin=tωIUmmsin2=)2cos(2=tωIUmm-1)2cos(=tωUI-1)22+=πtωUI-UIsin(1、建筑电气工程识图基本知识•②平均功率(也称有功功率):因RUI纯电阻电路平均(有功)功率的计算可按直流电路进行。1、建筑电气工程识图基本知识•2)纯电感电路图1.7纯电感电路及其相量图和波形图1、建筑电气工程识图基本知识设E•(1)电压与电流的关系相位关系:电压超前电流900900dtdiLeudttdLIm)sin(tLImcos)2sin(tLIm2-iu1、建筑电气工程识图基本知识数值关系)2sin(tLuImXL=ωL=2πfL---电感阻抗(简称感抗),单位欧姆(Ω)。f=0(直流)时,XL=0,说明电感原件相当于短路。f→∞时,XL→∞,近乎开路,说明电感具有高频扼流作用。1、建筑电气工程识图基本知识•(2)电感线圈的功率瞬时功率有功功率无功功率(不做功功率)无功功率的单位:乏(Var)、千乏(kVar)。1、建筑电气工程识图基本知识3)纯电容电路(1)电压与电流的关系设dtduCi=dttωdCUmsin=tωCωUmcos=)2+sin(=πtωCωUm相位关系:电流超前电压9009001、建筑电气工程识图基本知识图1.8纯电容电路及其相量图和波形图1、建筑电气工程识图基本知识数值关系(2)电容上的功率tωtωuiIUpmmccos•sin==)29.1(2sin=tωUI瞬时功率)2sin(tCiUm1、建筑电气工程识图基本知识有功功率无功功率无功功率的单位:乏(Var)、千乏(kVar)。1、建筑电气工程识图基本知识图1.10RLC串联电路和相量图1.1.3RLC的串联交流电路1)电压与电流的关系uuuCLRu++=瞬时电压相量电压1、建筑电气工程识图基本知识1、建筑电气工程识图基本知识为了便于记忆,用一直角三角形表示以上各量的关系,如图1.11(a)所示。电抗φRXXXLC-=|Z|阻抗UR阻抗3角形该直角三角形称为阻抗三角形。因为电阻、电抗、阻抗都不是正弦交变的电量,所以阻抗三角形不应画成相量。将电压三角形各边同除以I。UZIUUUULXC-=RIURXXXCL1、建筑电气工程识图基本知识•2)电路的功率•(1)瞬时功率图1.12RLC交流电路的瞬时功率1、建筑电气工程识图基本知识(2)平均功率单位:瓦、千瓦(3)无功功率和视在功率图1.12RLC交流电路的瞬时功率单位:乏(Var)、千乏(kVar)。1、建筑电气工程识图基本知识功率三角形无功功率有功P=URIQQQLC-=视在S=UI功率3角形单位:伏安(VA)、千伏安(kVA)。将电压三角形各边同乘以I。1、建筑电气工程识图基本知识1.1.4三相交流电路三相(较单相)的优越性:•发电方面——三相发电机体积小。•输电方面——三相输电节省材料。•用电方面——三相电动机结构简单、体积小、运行特性好。AzBxyCSNAXBYCZ1、建筑电气工程识图基本知识1)三相交流电源什么是三相对称电动势?大小相等频率相同相位互差120o三个条件的正弦电动势的组合,称为三相对称电动势。三相交流发电机由定子和转子(电枢)组成。满足(1)三相对称电动势的产生1、建筑电气工程识图基本知识SNAzBxyCAx0uAuCuBt120o120o120o瞬时表达式设uA=Umsin(ωt)则uB=Umsin(ωt-120O)uC=Umsin(ωt+120O)xyz+++---ABCuAuBuC1、建筑电气工程识图基本知识图1.15三相电动势相量图1、建筑电气工程识图基本知识三相电源的联接(星形Y和三角形△)1.星形连接将三个电源的末端x,y,z接在一起,由始端A,B,C向外供电的连接方式,称为星形联接方式。电源的中性点、中性线、相线;电源的零点、零线、火线。相电压(火-零)uAuBuc,其有效值UP几个有关概念线电压(火-火)uABuBCuCA,其有效值Ul线-相电压的关系plUU32.三角形连接(略)1、建筑电气工程识图基本知识图1.17星形连接时线电压与相电压的相量图1、建筑电气工程识图基本知识相位上线电压超前对应相电压300。3数值上线电压是相电压1.732倍,3相电压220V;线电压是381V1、建筑电气工程识图基本知识2)三相负载的星形连接(1)三相不对称负载的星形连接三相不对称负载的星形连接必须有中线。电路的计算按单相电路进行。1、建筑电气工程识图基本知识•总的视在功率一般1、建筑电气工程识图基本知识解:设,VaU0∠0220=•VbU0120-∠220=•VcU0∠120220=,•AzUIIaaAa036.9-∠∠∠22=9.36100220===00•••AzUIIbBBb0120-∠∠12-∠22=0100220===00•••AzUIIcCCc0173-∠∠53.1∠1244=50220===00•••AIIIIcba0144-∠86.45=++=••••0中线电流比任一相电流都大,中线不能断,故中线上不能安装保险和开关1、建筑电气工程识图基本知识解:•例1.2已知Za=8+j6Ω,Zb=10Ω,Zc=3+j4Ω,Y接380/220V,3相4线制的电网中。求各线、相电流,中线电流,负载消耗的功率(设)VaU00•220=∠Za=8+j6Ω=10∟36.90ΩZb=10∟00ΩZc=3+j4Ω=5∟53.10Ω1、建筑电气工程识图基本知识三相总功率Pa=UaIacosφa=220×22cos36.90=3872WPb=UbIbcosφb=220×22cos00=4840WPc=UcIccosφc=220×44cos53.10=5812WP=Pa+Pb+Pc=14.5245812kW1、建筑电气工程识图基本知识•(2)三相对称负载的星形连接只计算一相,其他相对应写出三相总功率1、建筑电气工程识图基本知识图1.23三相对称感性负载相量图三相对称负载的线电流、相电流对称。1、建筑电气工程识图基本知识图1.24三相对称负载的星形连接1、建筑电气工程识图基本知识1、建筑电气工程识图基本知识•例1.4有一Y接3相对称负载,各相Z=8+j6Ω,Zb=10Ω,Zc=3+j4Ω,Y接380V三相电源上。求各相、线电流,中线电流及负载消耗的功率(设)解:已知,则Z=8+j6Ω=10∟36.90ΩAzUIIaaAa066.9-∠∠∠322=9.36100220===00•••VaU00•380=∠AzUIIbBBb0186.9-∠∠36.915-∠22=100220===00•••AIICc00053.112066.9-∠22=)+(∠22==••AIIIIcba0=++=••••0VUA0030-30-∠∠∠220=30380=0•VUB0150-∠220=•VUB090∠220=•A01.17322=∠•Ia三相负载消耗的总功率kWCOSPpllIU584.1110822380331、建筑电
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