电气设计论文范例6篇

电气设计论文

电气设计论文范文1

1、交流接触器的结构与参数

一般使用中要求交流接触器装置结构紧凑,使用方便,动静触头的磁吹装置良好,灭弧效果好,最好达到零飞弧,温升小。按照灭弧方式分为空气式和真空式,按照操动方式分为电磁式、气动式和电磁气动式。

接触器额定电压参数分为高压和低压,低压一般为380V,500V,660V,1140V等。

电流按型式分为交流、直流。电流参数有额定工作电流、约定发热电流、接通电流及分断电流、辅助触头的约定发热电流及接触器的短时耐受电流等。一般接触器型号参数给出的是约定发热电流,约定发热电流对应的额定工作电流有好几个。比如CJ20-63,主触头的额定工作电流分为63A,40A,型号参数中63指的是约定发热电流,它和接触器的外壳绝缘结构有关,而额定工作电流和选定的负载电流、电压等级有关。

交流接触器线圈按照电压分为36、127、220、380V等。接触器的极数分为2、3、4、5极等。辅助触头根据常开常闭各有几对,根据控制需要选择。

其他参数还有接通、分断次数、机械寿命、电寿命、最大允许操作频率、最大允许接线线径以及外形尺寸和安装尺寸等。接触器的分类见表1

表1常用接触器类型

使用类别代号适用典型负载举例典型设备

AC-1无感或微感负载,电阻性负载电阻炉,加热器等

AC-2绕线式感应电动机的启动、分断起重机,压缩机,提升机等

AC-3笼型感应电动机的启动、分断风机,泵等

AC-4笼型感应电动机的启动、反接制动或密接通断电动机风机,泵,机床等

AC-5a放电灯的通断高压气体放电灯如汞灯、卤素灯等

AC-5b白炽灯的通断白炽灯

AC-6a变压器的通断电焊机

AC-6b电容器的通断电容器

AC-7a家用电器和类似用途的低感负载微波炉、烘手机等

AC-7b家用的电动机负载电冰箱、洗衣机等电源通断

AC-8a具有手动复位过载脱扣器的密封制冷压缩机的电动机压缩机

AC-8b具有手动复位过载脱扣器的密封制冷压缩机的电动机压缩机

2、交流接触器的选用原则

接触器作为通断负载电源的设备,接触器的选用应按满足被控制设备的要求进行,除额定工作电压与被控设备的额定工作电压相同外,被控设备的负载功率、使用类别、控制方式、操作频率、工作寿命、安装方式、安装尺寸以及经济性是选择的依据。选用原则如下:

(1)交流接触器的电压等级要和负载相同,选用的接触器类型要和负载相适应。

(2)负载的计算电流要符合接触器的容量等级,即计算电流小于等于接触器的额定工作电流。接触器的接通电流大于负载的启动电流,分断电流大于负载运行时分断需要电流,负载的计算电流要考虑实际工作环境和工况,对于启动时间长的负载,半小时峰值电流不能超过约定发热电流。

(3)按短时的动、热稳定校验。线路的三相短路电流不应超过接触器允许的动、热稳定电流,当使用接触器断开短路电流时,还应校验接触器的分断能力。

(4)接触器吸引线圈的额定电压、电流及辅助触头的数量、电流容量应满足控制回路接线要求。要考虑接在接触器控制回路的线路长度,一般推荐的操作电压值,接触器要能够在85~110%的额定电压值下工作。如果线路过长,由于电压降太大,接触器线圈对合闸指令有可能不起反映;由于线路电容太大,可能对跳闸指令不起作用。

(5)根据操作次数校验接触器所允许的操作频率。如果操作频率超过规定值,额定电流应该加大一倍。

(6)短路保护元件参数应该和接触器参数配合选用。选用时可参见样本手册,样本手册一般给出的是接触器和熔断器的配合表。

接触器和空气断路器的配合要根据空气断路器的过载系数和短路保护电流系数来决定。接触器的约定发热电流应小于空气断路器的过载电流,接触器的接通、断开电流应小于断路器的短路保护电流,这样断路器才能保护接触器。实际中接触器在一个电压等级下约定发热电流和额定工作电流比值在1~1.38之间,而断路器的反时限过载系数参数比较多,不同类型断路器不一样,所以两者间配合很难有一个标准,不能形成配合表,需要实际核算。

(7)接触器和其它元器件的安装距离要符合相关国标、规范,要考虑维修和走线距离。

3、不同负载下交流接触器的选用

为了使接触器不会发生触头粘连烧蚀,延长接触器寿命,接触器要躲过负载启动最大电流,还要考虑到启动时间的长短等不利因数,因此要对接触器通断运行的负载进行分析,根据负载电气特点和此电力系统的实际情况,对不同的负载启停电流进行计算校合。

3.1控制电热设备用交流接触器的选用

这类设备有电阻炉、调温设备等,其电热元件负载中用的绕线电阻元件,接通电流可达额定电流的1.4倍,如果考虑到电源电压升高等,电流还会变大。此类负载的电流波动范围很小,按使用类别属于AC-1,操作也不频繁,选用接触器时只要按照接触器的额定工作电流Ith等于或大于电热设备的工作电流1.2倍即可。

3.2控制照明设备用的接触器的选用

照明设备的种类很多,不同类型的照明设备、启动电流和启动时间也不一样。此类负载使用类别为AC-5a或AC-5b.如果启动时间很短,可选择其发热电流Ith等于照明设备工作电流1.1倍。启动时间较长以及功率因数较低,可选择其发热电流Ith比照明设备工作电流大一些。表2为不同照明设备用接触器选用原则。

3.3控制电焊变压器用接触器的选用

当接通低压变压器负载时,变压器因为二次侧的电极短路而出现短时的陡峭大电流,在一次侧出现较大电流,可达额定电流的15~20倍,它与变压器的绕组布置及铁心特性有关。当电焊机频繁地产生突发性的强电流,从而使变压器的初级侧的开关承受巨大的应力和电流,所以必须按照变压器的额定功率下电极短路时一次侧的短路电流及焊接频率来选择接触器,即接通电流大于二次侧短路时一次侧电流。此类负载使用类别为AC-6a.

3.4电动机用接触器的选用

电动机用接触器根据电动机使用情况及电动机类别可分别选用AC-2~4,对于启动电流在6倍额定电流,分断电流为额定电流下可选用AC-3,如风机水泵等,可采用查表法及选用曲线法,根据样本及手册选用,不用再计算。

绕线式电动机接通电流及分断电流都是2.5倍额定电流,一般启动时在转子中串入电阻以限制启动电流,增加启动转矩,使用类别AC-2,可选用转动式接触器。

当电动机处于点动、需反向运转及制动时,接通电流为6Ie,使用类别为AC-4,它比AC-3严酷的多。可根据使用类别AC-4下列出电流大小计算电动机的功率。公式如下:

Pe=3UeIeCOS¢η,

Ue:电动机额定电流,Ie:电动机额定电压,COS¢:功率因数,η:电动机效率。

如果允许触头寿命短,AC-4电流可适当加大,在很低的通断频率下改为AC-3类。

根据电动机保护配合的要求,堵转电流以下电流应该由控制电器接通和分断。大多数Y系列电动机的堵转电流≤7Ie,因此选择接触器时要考虑分、合堵转电流。规范规定:电动机运行在AC-3下,接触器额定电流不大于630A时,接触器应当能承受8倍额定电流至少10秒。

对于一般设备用电动机,工作电流小于额定电流,启动电流虽然达到额定电流的4~7倍,但时间短,对接触器的触头损伤不大,接触器在设计时已考虑此因数,一般选用触头容量大于电动机额定容量的1.25倍即可。对于在特殊情况下工作的电动机要根据实际工况考虑。如电动葫芦属于冲击性负载,重载启停频繁,反接制动等,所以计算工作电流要乘以相应倍数,由于重载启停频繁,选用4倍电动机额定电流,通常重载下反接制动电流为启动电流2倍,所以对于此工况要选用8倍额定电流。

3.5电容器用接触器选用

电容器接通时电容器产生瞬态充电过程,出现很大的合闸涌流,同时伴随着很高的电流频率振荡,此电流由电网电压、电容器的容量和电路中的电抗决定(即与此馈电变压器和连接导线有关),因此触头闭合过程中可能烧蚀严重,应当按计算出的电容器电路中最大稳态电流和实际电力系统中接通时可能产生的最大涌流峰值进行选择,这样才能保证正确安全的操作使用。

选用普通型交流接触器要考虑接通电容器组时的涌流倍数、电网容量、变压器、回路及开关设备的阻抗、并联电容器组放电状态以及合闸相角等,一般达到50至100额定电流,计算时比较烦琐,可以参见文献1.

如果电容器组没有放电装置,可选用带强制泄放电阻电路的专用接触器,如ABB公司的B25C、B275C系列。国产的CJ19系列切换电容器接触器专为电容器而设计,也采用了串联电阻抑制涌流的措施。

选用时参见样本,而且还要考虑无功补偿装置标准中的规定。电容器投入瞬间产生的涌流峰值应限制在电容器组额定电流的20倍以下(JB7113-1993低压并联电容器装置规定);还应考虑最大稳态电流下电容器运行,电容器组运行时的谐波电压加上高达1.1倍额定工作时的工频过电压,会产生较大的电流。电容器组电路中的设备器件应能在额定频率、额定正弦电压所产生的均方根值不超过1.3倍额定电流下连续运行,由于实际电容器的电容值可能达到额定电容值1.1倍,故此电流可达1.43倍额定电流,因此选择接触器的额定发热电流应不小于此最大稳态电流。

4、有特殊要求情况下交流接触器的选用

4.1、防晃电型交流接触器

电力系统由于雷击、短路后重合闸以及单相人为短时故障接地后自动恢复等原因使供电系统晃电,晃电时间一般在几秒以下。

在有连续性生产要求的情况下,工艺上不允许设备在电源短时中断(晃电)就造成设备跳闸停电,可以采用新型电控设备:FS系列防晃电交流接触器。

FS系列防晃电接触器不依赖辅助工作电源,不依赖辅助机械装置,具有体积小、可靠性高,它采用强力吸合装置,双绕组线圈,接触器在吸合释放时无有害抖动,避免了电网失压时触头抖动引起的燃弧熔焊,因此减少了触头磨损。接触器线圈带有储能机构,当晃电发生时,接触器线圈延迟释放,其辅助触点延迟发出断开的控制信号,由此躲开晃电时间,晃电时间由负载性质和断电长短决定,接触器延时时间可调。

4.2、节能型交流接触器

交流接触器的节电是指采用各种节电技术来降低操作电磁系统吸持时所消耗的有功、无功功率。交流接触器的操作电磁系统一般采用交流控制电源,我国现有63A以上交流接触器,在吸持时所消耗的有功功率在数十瓦至几百瓦之间,无功功率在数十乏至几百乏之间,一般所耗有功功率铁芯约占65~75%,短路环约占25~30%,线圈约占3~5%,所以可以将交流吸持电流改为直流吸持,或者采用机械结构吸持、限电流吸持等方法,可以节省铁芯及短路环中所占的大部分功率损耗,还可消除、降低噪声,改善环境。

根据原理一般分为三大类:节电器、节点线圈、节电型交流接触器。

电磁系统采用节电装置,使电磁无噪声及温升低,并解决了使用节电装置有释放延时的缺点,如国产的CJ40系列。

4.3带有附加功能的交流接触器

电子技术的应用可以很方便的在接触器中增添主电路保护功能,如欠、过电压保护,断相保护、漏电保护等。电动机烧毁事故中,接触器一相接触不良的占11%,所以选择带有断相保护的断路器、接触器等电气器件也是十分必要的。

接触器加辅助模块可以满足一些特殊要求。加机械连锁可以构成可逆接触器,实现电动机正反可逆旋转,或者两个接触器加机械连锁实现主电路电气互锁,可用于变频器的变频/工频切换;加气延时头和辅助触头组可以实现电动机星-三角启动;加空气延时头可以构成延时接触器。

可以选用交流接触器的电磁线圈做电动机的低电压保护,其控制回路宜由电动机主回路供电,如由其他电源供电,则主回路失压时,应自动断开控制电源。

5、交流接触器的安装

交流接触器的吸合、断开时振动比较大,在安装时尽量不要和振动要求比较严格的电气设备安装在一个柜子里,否则要采用防震措施,一般尽量安装在柜子下部。交流接触器的安装环境要符合产品要求,安装尺寸应该符合电气安全距离、接线规程,而且要检修方便。

电气设计论文范文2

1.1气压传感器的结构设计

压阻效应于1865年由LordKelvin首先发现,现在这个原理广泛应用于传感器原理中。当传感器薄膜结构上的压敏电阻受到外界压力作用时会产生形变,使电阻率发生变化从而引起电信号的改变,这就是压阻式压力传感器的工作原理。由此可见,压敏电阻的变化与受到的压力大小和压阻系数有关。本文中的气压传感器是基于硅的压阻效应设计的,制备的气压传感器芯片结构截面图。传感器结构由一个单晶硅弹性薄膜和集成在膜上的4个压敏电阻组成,4个电阻形成了惠斯通电桥结构,当有气压作用在弹性膜上时电桥会产生一个与所施加压力成线性比例关系的电压输出信号。

1.2气压传感器制作工艺流程

整个流程主要是采用硅表面微加工工艺。与传统的压阻式压力传感器的加工方法相比,该工艺流程采用了外延单晶硅硅膜的工艺进行真空腔密封,这种方法可以克服传统的湿法刻蚀工艺的缺点,加工出的单晶硅膜具有很好的机械性能。①首先,对硅衬底采用各向异性干法刻蚀,刻蚀出一道道约5μm深的浅槽。然后采用各向同性干法刻蚀,使浅槽下方形成一个连通的腔。②采用外延工艺,在衬底上进行单晶硅外延,并利用外延的硅材料将浅槽完全封住,从而在下面形成一个接近真空的密封腔。外延工艺如下:温度为1135℃,采用的是H2,PH3等气体,外延时的真空度为80torr。③在对外延硅层的局部区域进行小剂量硼离子注入。该部工艺主要是为了制作压敏电阻,压敏电阻主要位于膜四边的中央。④对局部区域进行大剂量硼离子注入。该步工艺主要是要实现压敏电阻条之间的欧姆连接,并为压敏电阻的引出做准备。⑤在硅片表面生长一层氧化层及氮化层,用作绝缘介质层。⑥对氧化层和氮化层光刻并图形化,形成接触孔。⑦溅射金属层并光刻图形化,形成引线及压焊块。

2测试电路设计

此压阻式气压传感器,压敏电阻初始电阻值为163Ω,满量程输出电阻变化最大为9Ω,针对此微小阻值变化量,本文中设计了一款专用接口测试电路。该测试电路主要包括STM32系列单片机及ADS1247模/数转换模块和液晶显示模块。电路应用时将惠斯通电桥输出节点与测试电路连接起来,通过硬件和软件的结合实现外界气压信号的检测并转化为数字电信号进行输出,读数在LCD显示屏上进行显示,测试电路板的说明如图4所示,针对部分重要模块的电路设计在下文说明。

2.1电源电路设计

测试系统中需要用到3.3V和5V两种电压(选用的STM32单片机规定工作电压为2.0V~3.6V,ADS1247数/模转换模块模拟电源部分供电电压为5V),根据测试电路元件的需求,采用国产LM2940-5和LM1117-3.3两个稳压模块来进行电源供电的设计。

2.2ADS1247模/数转换电路设计

ADS1247是TI公司推出的一种高性能、高精度的24位模拟数字转换器。ADS1247单片集成一个单周期低通数字滤波器和一个内部时钟、一个精密(ΔΣ)ADC与一个单周期低通数字滤波器和一个内部时钟。内置10mA低漂移电源参考和两个可编程电流型数字模拟转换器(DAC)。通过程序设置,在输出电压裕度内,DACS可为外部提供多种强度的电流,分别为50μA、100μA、250μA、500μA、750μA、1000μA、1500μA。除此之外,ADS1247还具有一个可编程放大器(PGA),放大倍数可设置为1倍、2倍、4倍、8倍、16倍、32倍、64倍、128倍。

3气压传感器性能测试分析

气压传感器作为一种高空探测的工具,它的性能好坏直接影响到高空探测的准确性,针对本传感器结构进行测试并从数据中对气压传感器的灵敏度、线性度、测试精度进行了分析及拟合修正。

4结束与讨论

电气设计论文范文3

摘要:随着人民生活水平的提高和科学技术的发展,住宅楼电气的设计建设也应跟上时代的步伐。简述现代住宅楼电设计中应注意的几个问题。

关键词:住宅;电气设计;方向

随着我国社会经济的发展,人民生活水平的极大提高,各类家用电器逐渐增多,特别是空调、大荧屏彩电等大功率电器进入普通家庭,使住宅设计由原来纯照明向多功能的方向发展。

1住宅用电负荷的预测

住宅面积分为三类:小型住宅60m2以下,中型住宅60~100m2,大型住宅100m2以上。一般小型住宅照明用电负荷500W,娱乐用电(包括电视机、音响、电脑等)负荷950W,厨房用电(包括电饭煲、电热开水器等)负荷3500W,卫生间用电(洗衣机、排气扇)负荷1170W,空调用电负荷2250W,综合上述各类用电负荷共8370W,中型住宅乘1.3系数10881W,大型住宅乘2.6系数21762W。根据统计调查,一般住宅用电负荷的高峰期是夏天晚饭后的时间,这时用电负荷有:电视、电冰箱、电热开水器、消毒碗柜、电脑、空调,共有住宅用电负荷的40%,查设计手册得需要系数0.4~0.6,所以根据实际情况,我们设计时取0.4系数便可以,则小型住宅负荷计算取3.5kW,中型住宅负荷计算取4.5kW,大型住宅负荷计算取8.5kW即可。

2住宅的电源与配电系统

一般住宅供电由小区变配电所引入,应采用三相四线(TN-C系统),经重复接地后进入单元总电表开关箱,改成三相五线制(TN-S系统)后再放射到各用户,配电箱中应有短路、过载、漏电保护,断路器应选用能同时切断相线——中性线的断路器。住宅用电负荷计量应采用一户一表制,建议将单元总开关及分户电能表集中设置以便管理。户内配电系统:随着家用电器的增多,为避免电气线路过载和降低谐波电压的影响,户内配电系统应采用多回路形式,至少应设照明回路、一般插座回路和空调回路,如实际需要也可将厨房和淋浴室设为单独回路。此外考虑到家庭办公和信息化的发展,还应增加一条专用回路。

3导线及电器设备的选择

室内外导线及电器设备的选择合理与否,直接关系到住宅用电的安全及经济效益,因而必须在工程设计中合理选用导线和有关电器设备。

3.1导线的选择

导线的选择主要是确定导线的型号和规格,其原则是既能保证配电的质量与安全又能节省材料,做到既经济又合理。其中导线型号应按使用工作电压及敷设环境来选择;导线的规格(导线截面)可按下列要求进行选择:

(1)有足够的机械强度。为防止出现断线事故,导线必须有足够的机械强度,一般照明回路计算电流较小时(<10A),其导线都应按机械强度选择。

(2)能确保导线安全运行。选择导线时应保证其安全电流大于长期最大负载电流,同时应注意以下几点:

a.在选择进户线及干线截面时应留有适当余量;

b.单相制中的中性线应与相线截面相同;

c.三相四线制中的中性线载流量不应小于线路中的最大不平衡负荷电流。用于接中性线保护的中性线,其电导不应小于该线路相线电导的50%,气体放电灯的照明线路因受三次谐波电流的影响,其中性线截面应按最大一相电流选用。

(3)能确保电压质量。对于住宅建筑来说,电源引入端至负荷末端的线路电压损失不应大于2.5%,如线路电压损失值大于规定电压损失允许值,应加大导线截面以保证线路的电压质量。

总之,在选择导线时要考虑实际使用及未来发展需要,适当留有余量,减少电压损失,保证导线使用的安全可靠和经济有效。

3.2电器设备的选择

电器设备主要指电源配电箱、电表、控制开关、漏电保护开关及电源插座等。电器设备的选择合理与否直接影响工程的质量。选用时应根据住宅的负荷情况、安装要求、使用环境、设备的工作电压和工作电流等合理选择电器设备的型号规格,注意设备的容量等级宁大勿小,但又要避免选得过大造成浪费,一般来说在计算工作电流的基础上选大一级即可。为确保其质量,应选用符合国际电工委员会IEC标准和国内GB、JB有关行业标准,并具有产品质量认可证书的电器产品。总之,电器设备的选择尽可能做到安全可靠和经济合理。

4防雷与接地

4.1防雷内容与措施

防雷内容一般可分为:防直击雷,防感应雷及防高电位入侵三个内容。就防直击雷而言,一般是在屋面易受雷击部位安装接闪器,然后通过引下线与接地电阻很小的接地装置可靠连接,安装时要注意屋面突出的金属部件与避雷针、带、网应全部可靠连接。目前一般利用屋面板钢筋作为避雷网,柱主钢筋作为引下线,基础钢筋作为接地装置,这是较为实用经济的作法。为了防止感应雷和高电位入侵的危害,可在电缆进出户处将绝缘子的铁脚支架可靠接地,同时安装避雷器或其它型式的过电压保护器。此外要强调进行等电位联结,也就是在设计施工中要把建筑物内、附近的所有金属物用电气的方法连接起来使整座建筑物空间成为一个良好的等电位体,这样能有效地降低建筑物内部和附近不同金属部件间的电位差,从而避免内部的设备被高电位反击和人被雷击的事故。

4.2安全接地的形式与要求

在住宅电气设计建设中为确保电器设备和人身安全务必做好用电系统的安全接地。目前我国的住宅配电系统方式一般有三种:TT、TN-C-S和TN-S系统,在进行设计施工时可根据实际情况选择接地系统。以下着重谈谈住宅配电系统中的保护接地。

在中性点不接地的低压供电系统中,电气设备必须保护接地,接地电阻R≤4Ω。在中性点直接接地的低压供电系统中既可采用保护接地,也可采用保护接中性线。为确保接中性线保护系统的安全可靠,必须将中性线干线或支线的终端再次接地,这称为重复接地。重复接地有以下作用:增大流过线路保护装置的电流使其加速动作,从而减轻或避免事故的发生;设置重复接地后可降低漏电设备的对地电压,减少触电的危险程度。为确保接中性线保护的安全可靠,按规定必须做到以下几点:(1)重复接地的接地电阻必须小于10Ω;(2)保护接中性线的其电导不得小于线路中相线电导的一半;(3)在任何情况下,同一供电系统中不可一部分电气设备采用“保护接地”,另一部份采用“保护接中性线”;(4)用于接中性线保护的中性线不能安装带熔丝的开关或熔断器。

此外,随着家用电器的增多及智能化的发展,应作好防静电接地和屏蔽接地工作。

5消防系统

大型现代住宅中由于电气设备越多就越容易发生火灾,因此应安装完善的消防系统。大型现代住宅在电气消防方面应做到以下几点:

(1)供电电源应采用两路方式,一路为市电电源,另一路为应急电源;

(2)有应急照明系统;

(3)应用手动响鸣火警警报系统,如可能,可加装火灾自动报警系统;

(4)开关和导线应选用符合防火规范的开关和阻燃型的电线电缆。

6智能化发展

电气设计论文范文4

1.工程概况及设计要求

某机关办公大楼,总面积21000m2,高60m,地面15层,地下1层,属一类高层建筑。按甲方提出的要求,需做到方案合理、技术先进、运行可靠、满足相关规范的要求,还要简捷实用、便于操作、管理和维护,减少综合投资。

2.负荷计算和估算

广州市越秀建筑设计院主要进行本工程的一次设计,二次装修部分由专业装饰设计公司完成。这

就要求一次设计时预留供电电源,既要符合实际情况,又要留有发展变化的余地。本大楼内部功能分为:一般办公室、区领导办公室、大会议室、展厅、大堂、多功能厅(礼堂)、信息中心(计算机中心)、通讯中心(电话总机)、制水中心、空调机房、水泵房等。

在一般办公区按50~60W/m2考虑,在特殊办公区按50~80W/m2考虑。对于上述特殊装修场所,设计估算参数如下表所示。

电力负荷一般由各专业提供技术要求及负荷大小。总电力负荷需用系数Ks为0.75,功率因数0.8,总照明负荷需用系数Ks为0.85,功率因数0.8.

2.1三相负荷计算方法:

将三相用电设备的设备容量乘以一个需用系数Kx,得有功计算负荷,即:

Pjs=Kx•Ps(kW)

无功计算负荷Qjs确定:

Qjs=Pis•tgΦ(kVar)

最后,确定视在计算负荷Sjs:

Sjs=Pjs2+Qjs2(kVA)或Sjs=Pjs/cosΦ(kVA)

计算电流为:

Ijs=Pjs/3UecosΦ。(Ue三相设备的额定电压kV)

2.2单相负荷确定:

尽量将各单相负荷逐相均匀分配,以减少不平衡。计算时,当回路中的单相负荷的总容量小于该回路三相对称负荷的总容量的15%时,全部负荷按三相对称负荷计算,当超过15%时,应将单相负荷换算为等效三相负荷,再同三相负荷相加,功率及电流计算公式同上。

3.10kV供电系统

根据《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)9.1.1条规定,一类高层建筑中的消防水泵、防排烟设施、消防电梯、应急照明及消防用电按一级负荷要求供电。

按《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T16-92)3.1条规定,省部级办公建筑的客梯电力、主要的办公室、会议室照明属二级负荷。本办公大楼属一级负荷供电,通过传统的几种供电方案比较,选定了下面的供电方案。

即由不同区域变电站引来两路10kV电源,10kV系统设计为单母线分段,中间有联络柜,正常工作时,两路电源同时供电,互为备用,一路电源故障时,另一路电源供全部负荷。这样做既方便检修又可达到供电要求。此方案表面上符合供电要求,但实际很难做到,因为,国内各地区的大电网都是并网的,电力网内的各种故障均可能引起全部电源进线同时失去电源。多年来的实际运行经验表明,很多电气故障难以限制在某一范围内部,因此,即使设计中采用了两路市政电源,也很难保证一级负荷的供电要求。所以,为保证一级负荷别重要的负荷,必须增设应急电源柴油发电机作为第三备用电源。

4.220/380V配电系统

本建筑配电电压为交流220/380V,联结形式采用TN-S系统。

结合工程实际情况,通过负荷计算,考虑到空调用电负荷占建筑物总用电量的50%,耗电量很大。因此,空调系统合理的配电与控制方式,很大程度上决定了整个大楼的经济运行情况。设计时,选用一台1250kVA变压器供中央空调用电,照明及其它动力负荷。选用另一台1250kVA变压器,两个供电系统之间采用分段母线联络,在不使用空调的季节,可将空调变压器退出,减少变压器功耗,达到节电效果。同时,该变压器可作为另一台变压器检修时的备用设备。

4.1照明及其它动力配电系统。

办公楼的配电系统主要由配电变压器、低压主开关柜、垂直干线、各楼层的配电箱和其后的分支电路组成,变压器低压侧出线经低压主开关柜中的母线接至垂直干线,1~15层照明负荷采用额定截流量为1250A的密集型母线槽做主干线,各楼层设母线插接箱,由插接箱引至各楼层总配电箱,由总箱引至各室末端配电箱。末端配电箱是按照办公室的不同功能来分设的,目的是便于管理、检修。地下室其它动力设备,如水泵、电梯、风机等由低压配电屏单回路放射式配电,这些重要动力负荷要求在末端配电箱设双电源自动转化装置,使供电更可靠、更安全。

4.2空调机组的配电及控制系统。

4.2.1空调机组的配电

从变电所低压引一路电源至地下室机房控制中心配电屏,此段线路采用额定量为2000A的封闭式母线槽。主机、冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔等外部设备均采用独立回路供电,即放射式供电方式。保证了供电的可靠性。而首层以上空调机组(指风机弯管新风机)采用树干式配电,用一根ZR-VV3×95+1×50的电力电缆,引至电缆分接盒,由此引至楼层空调配电箱。

4.2.2空调机组的控制方式

分手动和自动两种控制方式。手动控制时,制冷机与外部设备以及外部设备之间无电气连锁关系,各设备均可单独启动和停止,此时,制冷机由内部保护电路进行保护,此种状态主要是为了机组的调试和维修。自动控制时,各设备之间有连锁关系,机组的启动顺序:冷却塔风机—冷却水泵—冷冻水泵—主机。停机时顺序与启动时相反,按照这个要求,设计空调系统的二次控制回路,在火灾自动报警方面,空调系统与火警信号也要求有连锁控制,当确定有火警发生时,消防值班室发出信号切断空调机的总电源,并将开关动作信号反馈回消防控制中心。

5.采光与照明标准。

为了减少动力设备用电对照明线路电压波动的影响,照明用电与动力用电线路尽量分开供给,本楼设有一般照明和应急照明。

5.1办公室照明设计

利用天然采光与人工照明相结合的方法,在天气允许条件下,充分依靠天然采光以节约能源,当阴雨天气时,工作面的照度不够,则利用人工照明,按《民用建筑电气设计规范》规定,办公室的一般照明照度的均匀度,按最低照度(100Lx)与平均照度之比确定,平均均匀度应在0.7以上,最低均匀度不得低于0.3.工作面上有无眩光,是衡量采光与照明质量的重要内容,按《民用建筑电气设计规范》,办公室工作面上可以有轻微眩光。为防止天然采光产生的眩光,按功能要求选好采光口的方向,采用减少窗亮度和提高背景亮度,这也是控制不舒适眩光指数的有效措施。而避免人工照明所产生的眩光,要选好灯具,着重处理好背景亮度。搞好灯具布置,灯具布置间距宜不大于所选灯具的最大允许距离比,选用半间接型照明灯具。本方案选用格栅高光效荧光灯,从而限制了眩光,满足了照明的照度、色温、显色指数,达到了节能效果。

5.2应急照明设置

地下室车库、电梯间、楼梯间、公共通信和主要出入口等场所设应急疏散指示照明及楼层指示灯,它们在正常及事故时均点燃。应急疏散、楼层指示灯均自带蓄电池。应急供电时间不少于20分钟。

地下室、电梯间、重要办公室(区长、副区长)、重要会议室(常务、纪委)、大堂、礼堂、变配电房、主机房、消防控制中心、水泵房、电梯机房、电话总机、信息中心,这些场所均设应急照明及工作照明,应急照明分别占工作照明的25%~100%。

5.3特殊场所照明

对于有特殊要求的场所,如大楼外墙,节日彩光等设有泛光照明和特殊照明,设计时按估算负荷预留电源。

6.防雷与安全

防雷设计按二类防雷建筑物处理,利用建筑物金属构件作防雷装置。屋面敷设避雷带,共用天线用避雷针保护,利用建筑物结构钢筋作引下线,并利用混凝土基础钢筋作自然接地体。为防侧击雷,从30m以上,每三层设均压环,所有金属门窗、建筑玻璃幕墙均应与作防雷引下线的钢筋连通。为了保证建筑物外立面的效果,所有防雷装置均采用暗装作法。

防雷接地、变压器中性点接地,电气安全接地以及其它需要接地的设备,弱电设备采用共用接地,共用接地体的接地电阻应小于1Ω。这样既保证了人身和设备的安全,也减少了由不合理接地引起的干扰。

为了保证人身设备的用电安全,设计要求建筑物内作总等电位联结。在地下室安装一总等电位联结端子箱,把总水管、煤气管、空调立管等所有进出建筑物的金属体及建筑物的金属构件等与电位联结端子箱连通。

电气设计论文范文5

建筑电气节能设计在我国建筑工程中具有重要意义,且开展建筑电气节能设计需遵守以下基本原则:第一,建筑电气节能设计必须要遵守相关的国家节能标准。建筑电气工程建设中,不能为了节能而加大建筑及其运行费用的投资,而是要确保建筑工程投资可通过节能方式在短期内得以回收。具体地说,同未进行节能设计的相关建筑相比,采用建筑电气节能设计的一些建筑的总体费用要低,且能源消耗也要被大大减少。第二,建筑电气节能设计一定要采用先进的施工工艺及设备,以降低能耗。人流量相对较大的一些场所,比如超市、商场等,其照明设备的用电量非常大,那么普通的照明设备很难满足其照明需求。因此,在建筑电气节能设计中,必须要引进比较先进的节能照明设备及其施工工艺,以更好地节约能源。第三,建筑电气节能设计中,需尽量减少电力使用及供应中的浪费。建筑电气建设中,各施工单位一定要提前开展相关的调查研究工作,合理分析建筑用电浪费的根本原因,并有效采取针对性较强的处理措施,以设计合理的节能方案。通常来说,造成用电浪费的主要原因是电力传输中的损耗及变压器功率的损耗,所以,建筑电气节能设计中需制定相关的节电措施。第四,建筑电气节能设计所用的相关电气设施材料一定要符合建筑使用要求。相关的电气设施不仅要满足建筑照明的基本要求,还需满足建筑住户的卫生环保及舒适要求。具体地说,建筑电气节能设计中,设计人员不仅要使用、选择具有节能作用的建筑材料,还要全面分析、考察建筑的整体状况,以确保安装的建筑电气线路安全、科学、准确无误,且要其安全通道要畅通无阻。而诸如儿童游乐场等特殊场所,需根据其特殊需要及实际需求开展建筑电气节能设计;一些演艺场馆则需结合艺术表演的音响、灯光等需求开展相关的照明节能设计。

2目前我国建筑电气节能设计中存在的一些问题

目前,人们对于电气节能设计越来越关注,并广泛应用到建筑工程中。但建筑电气节能设计中仍存在一些问题:第一,缺少相关的规章制度,且强制性要求较低。人们虽已明白节能设计特别重要,但较低的强制性要求,使得大部分施工单位进行电气节能设计时,具有较强的随意性及主观性,以致建筑电气工程的施工质量好坏不一,甚至具有安全隐患。所以,要制定并完善电气节能设计的相关规章制度,并根据不同建筑物确立不同的节能目标,以便于建筑电气节能设计得以有效管理与控制。第二,很多施工单位仍然在电气节能设计中使用禁用产品。部分节能产品在实际的应用中,并不能满足国家的节能标准,且会增加电气使用过程中的费用,但有些施工单位依然使用这些违禁产品。所以,我国要加大相关部门的检查及监督力度,以促进电气节能效果的提高。第三,电气的相关设计人员往往忽略人们的节能要求。很多设计人员在建筑电气施工中,并未落实电气的节能原则,使得电气不能充分发挥其节能作用。所以,建筑电气的设计人员需了解人们的节能要求,并按照建筑的能源管理及运行要求,设计能大大降低电能消耗的相关施工方案。

3我国建筑电气节能设计的措施

3.1建筑电气节能设计中有效运用智能建筑设计理念

在科学技术飞速发展的今天,很多新技术被广泛应用到建筑工程中。智能建筑不仅能达到节能减排的目的,还能高效的实现建筑的智能化,也就是说,智能建筑是统一整合公共安全系统、建筑设备管理系统以及信息化应用系统,并充分发挥他们的功能作用,以最大限度地实现节能减排目标。通常来说,智能建筑具有高度集成的信息化系统,这种系统不仅可满足人们对建筑的安全、舒适要求,还可在不断优化耗能电气设备过程中,实现降低电能消耗的目标。而且,智能化系统可自动调节、感知室内的用电载荷,为电气设备的安全运行提供了保障。

3.2高度重视空调用电节能设计

由于人们生活水平的提高,空调逐渐变成了家庭日常生活的必需品,特别是夏天,人们的主要用电就是空调用电。所以,建筑电气的节能设计中,尤其要高度重视相关的空调系统设计。通常,民用建筑空调系统包括分体式空调系统、中央空调系统等,中央空调往往利用自控系统有效控制电能消耗,以便于节能减排;而安装的居民住宅空调的插座通常较高,使得电源得不到及时切除,那么电能消耗就比较大。因此,空调的节能设计中,可为空调设计控制开关,以便于空调得不到长时间使用时,能及时关掉空调电源,这既保证了空调的使用安全,其节能效果也比较显著。办公建筑中使用的分体空调,常和照明系统使用同一个配电箱,所以,要想关掉空调的电源,则需关掉空调在各层配电箱处的电源回路,而工作人员往往不会严格遵守相关的节能要求,使得空调一直处在待机状态,这就造成电能浪费。所以,建筑电气节能设计中,为达到节能减排的目的,要为空调设计专属的控制配电用电设备,以便于管理,且能大大降低电能消耗。

3.3有效利用高效节能光源

光源在很多建筑中会造成较大的能源消耗。所以,第一,灯具配光的选择要科学、合理,尽量保证选择的灯管具有使用寿命长、光效及显色指数较高等特点,这样才能满足节能环保的设计要求。此外,尽量在建筑的走廊、门厅等部位选择一些自然光或其他光源,以利于降低电能消耗。第二,选择的电气附件及节能灯具要具有高效性特点,确保选择的节能灯具可满足日常生活的需求,且易于维护、安装,而选择的诸如电感镇流器等节能灯具附件,既可大大降低电压的相关损耗,还可减少电路功率,以达到节能照明的效果。除此以外,还要充分考虑节能照明的其他措施,比如,不断改进灯具的相关控制方式等,这就可通过电路及供电系统的合理设计进行改进,这种方法可减少电能的损耗,而且操作起来也比较简单方便。

4结语

电气设计论文范文6

照明节能就是在不降低照明质量的前提下,充分利用自然光的同时,选择发光效率高、视觉舒适,使用寿命长的灯具。

1.1采用高效节能光源

白炽灯过去用得最广泛,因为它价格低廉,安装维护简单,它的致命弱点是发光效率太低,因此,目前常被各种发光效率高、光色好,显色性能优异的新光源代替。低压钠灯和高压钠灯的发光效率高,但由于色温低,颜色偏暖,显色指数在40~60之间,颜色失真度大,只能用在路灯或广场照明显色指数在60的高显色性钠灯可与汞灯组成混光照明灯,用于工厂或体育馆的照明。发光效率很高的金属卤化物灯,三基色荧光灯及稀土金属荧光灯,由于色温范围广,3200K~4000K,光色选择性好,显色指数又高,可达80~95,颜色失真度小,尤其金属卤化物灯对人的皮肤显色性特别好,因此广泛用于商场、展厅、车站的候车室,航空港的候机楼以及舞台的灯光照明。荧光灯是大范围照明所普遍采用的光源。因其发光效率高、显色性好是一种冷光源,而与之配套的电感镇流器(如40W荧光灯)所消耗的功率竟有8W之多,而且对电压要求高,质量稍差的电感镇流器噪音大,功率因数只有0.5,所以在大量采用荧光灯的场所,如果不配置电容补偿器,就使得配电设备的效率降低。而电子镇流器比电感镇流器节能20%,功率因数达0.9以上。其节约的电能是相当可观的。但在选择电子镇流器时,要注意产品的性能,有的产品为了降低造价取消防电磁干扰滤波器;降低谐波含量修正电路及软启动电路,看似售价低,若大量集中使用这种产品,会造成相互之间由于浪涌电流的冲击,烧坏器件。而谐波含量不合要求,会造成中性线过热引起火灾。因此绝不能选用功能不完善的产品,否则,达不到节能的效果,还增加了投资。

1.2电路控制方式节电

对于长期需要开停,但又要按人流的多少自动调整照度的场合,在增加投资不多的情况下,对荧光灯可利用调电后的方式,固定几级调节,如北京地铁采用澳大利亚的调光设备就是如此。对于住宅楼、办公楼等公共楼梯间、楼道等应采用光感应延时开关,这不仅节约了电能,而且大大延长了灯泡的寿命。实践证明,住宅楼梯间灯采用了以上开关后,更换灯泡的周期大大延长,而且灯泡容量受开关的控制也不会过大,杜绝了以往楼梯间使用大容量灯泡昼夜长明的浪费现象。

2.电力变压器的正确选择

变压器的损耗包括空载损耗和负载损耗,即Pb=P0+B2Pk,式中Pb为变压器的有功损耗,P0为变压器的空载损耗,Pk为变压器的有载损耗,B为变压器的负载率。P0又称铁损,它是由铁芯涡流损耗及漏磁损耗组成,是固定不变的部分,它的大小取决于矽钢片的性能及铁芯制造工艺。所以变压器应选用节能型的,如S9、SL9及SC8型等油浸变压器及干式变压器。Pk

是功率传输的损耗,即变压器的线损,它决定于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小,与负载率B的平方成正比。当B=50%时变压器的能耗最小。此时,仅仅是为了节能而没有考虑经济价值。其实变压器实际运行的负荷率是很不均匀的,根据《变压器允许过负荷系数的负荷率最大负荷持续时间关系曲线》可求得变压器的过负荷系数,所以在确定变压器容量时,可按80%的负荷率选择。若变压器选择容量过大,长期低于经济运行的负荷率,会造成有功损耗的上升,因为其铁损并没有减少。相反,容量过大,铁损增大。为减小变压器损耗,当容量大而需要选用多台变压器时,在合理分配负荷的情况下,尽可能减少变压器的台数,选用大容量的变压器。例如需装机容量为2000kVA,可选二台1000kVA,不选4台500kVA。

3.减少线路上的电能损耗

低压线路截面选择的一般原则是按发热条件、机械强度、电压损失,并按热稳定校核其最小截面,当线路较长时,电压损失较大,这时主要依*电压损失的计算选择截面。因为线路上的电流是不能改变的,要减少线路的损耗,只有减少线路电阻。线路电阻R=LSQ,即与线路电阻电导率Q成正比,与线路截面积S成反比,与线路的长度成正比。因此,减少线路的损耗应从以下几方面考虑。

(1)应选用电导率Q较小的材质作导线,一般选择铜芯线。

(2)减小导线的长度,首先线路尽可能走直线,少走弯路,以减少导线长度;其次低压线路应不走或少走回头路,以减少来回线路上的电能损失;第三,变压器尽量接近负荷中心,以减少供电距离。

(3)适当增大导线的截面,对于比较长的线路,除满足载流量、热稳定、保护的配合及电压损失所选定的截面外,可适当再加大一级导线的截面,这样可以延长导线的使用寿命,减少线路的损耗,减少火灾危险,而且提高了供电质量,并为负荷的发展留有余地。

4.提高系统的功率因数

线路上传输的功率分为有功功率和无功功率,有功功率是满足建筑物功能所必需的,因此是不可变的,系统中的用电设备如电动机、变压器、气体放电灯中的整流器都具有电感,会产生滞后的无功,这就需要从系统中引入超前的无功相抵消,这时无功在线路上就产生了有功损耗,怎样使这部分损耗降到最低呢?可以采取以下措施。

(1)提高设备的自然功率因数,以减少对超前无功的需求,可采用功率因数较高的电动机,电感镇流器的气体放电灯加装电容器。

(2)在机旁就地安装无功补偿装置,功率因数提高后可大大降低线路中的损耗,提高电网及配电线路的输送能力,达到节电节能的目的。