电气设计论文篇（1）

笔者曾于一九九八年参观了上海、大连等地的各类冷库，总体上说北方冷库大部分年代久远，存在过剩状况，投资建设万吨级大规模冷库的几乎没有了，而在南方，中小型冷库即百吨、千吨级冷库数量反而有所增长。但与国外经济发达国家相比，无论观念上还是设备配置上均有很大差距。国外经济发达国家很少建多层冷库，一般为单层库，目的是为了缩短运货时间，月台为封闭式月台，以防止冷藏链断开，影响货物（特别是食品）的质量，库房内部自动化程度高，货架可调，制冷机组与冷间一对一设置，便于温度控制。而在国内，由于占地限制、冷藏车规格不统一和国内自控产品质量较差等等因素的制约，冷库多为多层结构、敞开式月台、设备以手动和半自动控制为主。以下将围绕新出版的《冷库设计规范》GB50072－2001（以下简称新规范）谈谈自己对冷库电气设计的体会和一些个人的看法。

一.氨机房环境归类

氨气属弱腐蚀性介质，比空气轻，当大气相对湿度较高时对电气设备及管线有明显的腐蚀。氨气的爆炸极限为15.5%~27%。根据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058－92中的第2.2.1条，氨机房的爆炸性气体环境危险区域划分为2区，另根据《建筑设计防火规范》GBJ16-87中的第3.1.1条，氨机房的火灾危险性分类为乙类。因而在氨机房的设计中要考虑机房的通风和设备的防腐防爆。

二.氨机房电气设备的布置

氨机房控制室的设置，在新规范中是作为减少工人接触噪声时间的措施之一，并在第4.7.4条的条文说明中指出，控制室应视作氨机房本身的一个组成部分，笔者认为这种提法欠妥。因为新规范第7.2.2条中提到在正常运行中会产生火花的动力启动控制设备不应布置在氨机房中，按照新规范的上述解释，这些启动设备就必须在控制室以外的房间设置，从实际工艺操作和维护的角度上看显然不合理，并给设计造成了困难。控制室应视作氨机房不可缺少的附属用房，它在氨机房电气设备的防腐防爆中所起的作用不可低估，与氨机房的工艺要求也密切相关，它不能简单地归属于氨机房范畴，也不能独立于氨机房而存在。

《建筑设计防火规范》GBJ16-87中第3.4.9条规定乙类厂房的分控制室可毗邻外墙设置，并应用耐火极限不低于3h的非燃烧体墙与其它部分隔开，第3.2.7条及相应条文说明中也指出氨机房的配电所为观察设备、仪表运转情况，允许在配电所的防火墙上设置非燃烧体的密封固定窗。笔者认为氨气是一种具有强烈刺激性气味的气体，泄漏时易被发现，一般聚集于机房上部，而机房通风状态良好，有人值班，当机房内设置氨气浓度测量装置使空气中氨气最高浓度不超过爆炸下限值10%时，氨机房也可划为非爆炸危险区域(详《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92中第2.2.2条规定)。结合上述规范规定和工艺上观察与操作方面的要求，笔者一般将氨机房控制室设在氨机房和变配电房之间，以达到操作与配线方便的目的，室内设有直通室外的疏散门，在控制室与氨机房之间的防火墙上设置非燃烧体的密封固定观察窗以及开向氨机房的带自闭器的防火门。氨机房内除必须就地安装的电气设备(如照明灯具、液位计、压力表、断水继电器和氨机紧急停车按钮)外，其余动力控制启动设备、灯具开关、呼叫设备及铜接点易受氨气腐蚀的温度遥测、记录仪表等均设在控制室内。这样既便于设备维护，也满足了工艺对氨机房操作上的要求。

三.负荷等级

新规范考虑到降低停电时的经济损失，对于公称体积超过2500m3的冷库均要求按二级负荷供电，自备电源必须满足冷库保温的需要。氨机房防爆事故排风机、电梯、消防水泵等等均归属于冷库的二级负荷。且电梯与消防水泵不应与其它负荷共用同一路电源。此外还规定，当冷库采用双电源供电时，消防水泵应双路供电，末端自投，在这点上笔者有不同看法。

冷库常采用自备发电机作为二级负荷的备用电源。根据供电部门的规定，由供电局单一电源供电，另有自备发电机作为备用电源者，均称为双电源用户。因此，采用自备发电机作为备用电源的冷库，消防泵均得采用末端电源自投，尽管提高了消防泵供电线路的可靠性，但对于电源末端互投量不多的冷库工程，既增加了配电系统的复杂程度，也造成配电回路、配电设备及建筑面积上的浪费。

冷库由于种种客观因素的限制，一般不超过24米，为单、多层工业建筑，冷库内不存在一级负荷。根据《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92以及《建筑设计防火规范》GBJ16-87中的相应规定及条文说明，对这类型建筑的消防用电设备仅要求采用单独的供电回路，自成体系，当火灾发生时切断生产、生活用电后，仍能保证消防用电。所以本人认为，冷库消防水泵采用单独回路供电就可以了。新规范在这点上并未作详细解释，也许编制者有其它方面的考虑。

四.冷库照明及线路敷设

冷库建筑与其它建筑的不同主要体现在设备房和冷间，设备房是冷库的中枢。停电保温时除一部分氨机停机外，其余设备几乎都处于运行投入状态，所以设备房照明应按二级负荷考虑。而且设备房在停电时要进行倒闸操作和阀门操作，需适当设置自带电池的灯具，应急时间不少于30min。氨机房层高较高，照度为50~75Lx，新规范要求采用防爆荧光灯，操作平台处可选择防爆白炽灯。氨机房内照明线路采用截面不小于1.5m2的铜芯绝缘电线，根据以往腐蚀性环境中线路敷设经验，一般不采用暗配线，而是穿钢管明敷，这样便于管线维护。

冷库冷间低温潮湿，照度要求不低于20LX，采用防潮型白炽灯具，外壳防护等级为IP54。由于目前国内冷库冷间内自动化程度不高，工作人员在融霜及堆货时有触及灯具的可能，为了提高人身安全，也为了不影响货物的质量，冷间内灯具必须加防护罩，且应布置在顶排管的两侧。冷间内灯具控制开关集中装于该冷间门外远离门口的干燥场所，以避开进出货时内外空气冷热交换而产生的凝水。由于橡皮绝缘电线电缆耐低温性能好，温度低于0℃的冷间内电气线路必须采用铜芯耐低温橡皮绝缘电缆明敷，湿度高于0℃的冷间，如果线路明敷设，可采用铜芯全塑电缆，如果穿管暗敷，必须采用铜芯橡皮绝缘电线，穿线管两端要密封。

五.SELV回路在冷库中的应用

冷库冷间与一般的潮湿环境不同，温度低于0℃的冷间，内部金属构件如顶排管、支架等等容易结霜，温度高于0℃的冷间由于贮存品种的要求往往湿度较高容易凝水，而且还不能完全保证工人工作时不触及灯具，所以这种场所应属于有特殊触电危险的用电场所。新规范参照《工业企业照明设计标准》GB50034中第7.0.2条规定冷间内灯具安装高度等于或低于2.2米时，应采用AC24V安全电压（SELV）供电，笔者还是建议这种场所照明均采用AC24V电压供电为妥。

SELV回路IEC标准中对它的全称尚无定论，这里暂且称为安全特低电压回路，它是电源隔离回路中的一种。电源隔离常用在电击危险性大的潮湿场所，与IT系统相似，易混淆。它与IT系统不同之处主要在于回路中设备的外壳不接地，其原因有二，一是为了减少触电机会（如图一），设备接地后假如回路中有一相碰壳，这时只要操作人员无意中接触到另一相就会造成触电；二是为了避免高电位的引入。电源隔离回路仅要求在有多台设备时设备之间作不接地的等电位联结，以防止两台设备不同相碰壳时造成的触电危险。由于电源隔离回路不要求保证供电的不间断，故也不必像IT系统那样装设绝缘监察器。在我国，电气产品的额定值在干燥场所规定为36V，潮湿场所为24V，水下为12V及6V，所以像冷库冷间这样的场所采用24伏电压供电是十分必要的。

新规范中将采用的24V电压称为安全电压，既然是安全电压，其电源（包括变压器）就必须符合安全电源的要求。只有采用双重绝缘或有接地金属屏蔽层的安全变压器，才能符合安全电源的要求，这在《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92中第14.3.9条已有规定，同时还必须满足第14.3.5要求，即SELV回路及回路上设备外露可导电部分禁止直接或间接接地，这点上与新规范中规定的灯具金属外壳均应接保护线（PE线）有矛盾。

采用SELV回路，除要求采用防直接接触带电体的保护措施外，还要求回路和用电设备导电外壳与有接地设备及金属构件之间的绝缘性能要好，在冷库冷间这样的特殊环境中要做到比较困难。这问题还有待解决。目前，也有些地方采用普通变压器以获得50V以下的电压，但这种回路已不能称为安全超低压回路，可以看成是“功能性超低压回路”，在IEC标准中，将它称为PELV回路。它需要采用其它措施来保证用电安全（如图二），它要求变压器二次侧应进行接地，且一次侧应装设具有自动切断电源的保护，这样当回路中一相碰壳时会形成短路，由一次侧保护电器切断电源。在实际运用中，笔者还是认为冷间内采用功能性超低压供电比较容易实现，应该是可行的，但是这与新规范要求不一致。

六.其它

1.冷库的呼叫系统

冷库的呼叫系统是为了防止人员被误关在冷间内而设置的，其控制原理包括呼叫、呼叫确认、呼叫回应和呼叫解除几个部分，由于篇幅所限，就不多做说明。新规范中没有要求冷库必需装设呼叫系统。由于现在的冷藏门有较大改进，在库内可以方便地将门开启，因而设计人员可根据需要进行设计。但如果有安装呼叫系统，冷间内门上方要设置常明灯。

2.货梯电源

电气设计论文篇（2）

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

电气设计论文篇（3）

弱电部分主要内容包括：有线电视、公共广播系统及综合布线系统的设计。

消防部分主要报警系统、联动系统的设计等。

本次设计完成图纸共18幅，绘图采用AUTOCAD软件绘制。

本电气设计为毕业设计，其目的是通过设计实践，综合运用所学知识，理论联系实际，锻炼独立分析和解决建筑电气设计问题的能力，为未来的工作奠定坚实的基础。

Abstract ：This thesis mainly explains the electrical design basis ,principle, methods and the conclusion of the design choice in each system in the design of certain office building. The thesis includes six Chapters. previous four Chapters are mostly about the design of the forceful electric power Part ；Chapter 5 and 6 are mostly about the design of the light current and fire-fighting.

The part of the forceful electric power mainly including: the distribution system of the low voltage, lighting system and rounding for lightening systematical compose ，among others include load calculation, illumination calculation .

The part of the light current mainly including: CATV, Public Broadcasting System, Closed Circuit Monitoring TV and Premises Distribution System and so on.

The part of the fire-fighting mainly including:the design of the warning system and linked system etc.

The design adds up to 34 electric charts. Including 17 graphics for the forceful electric power parts ,9 graphics for the light current parts and 7 graphics for the fire-fighting parts. All drawn by AUTOCAD.

This electrical design of the office building is a graduation design，The purpose of this design is to give us a chance of synthetical usage of the knowledge we have learned. Besides, it can train our ability to analyze and solve practical problems in Construct electricity in dependently so that the theory is connected with practice and a solid base is made in favor of future work.

目 录

一．绪论 6

1.1．建筑电气概况 6 1.3设计内容 6

二．配电系统设计 9

2.1负荷分级 9

2.1.1一级负荷 9 2.1.3三级负荷 9

2.2负荷的供电要求 9

2.2.1一级负荷的供电要求 9

2.2.2二级负荷的供电要求 9

2.2.3三级负荷的供电要求 10

2.3本工程的负荷分级及供电要求 10

2.3.1本工程的负荷分级 10

2.3.2本工程负荷的供电要求 10

2.4负荷计算 10

2.4.1负荷计算的内容 10

2.4.2负荷计算的方法 10

2.4.3负荷计算的公式 11

2.4.4负荷计算表 11

2.5变（配）电所所址选择,结构型式 11

2.5.1变（配）电所所址选择 11

2.5.2变（配）电所结构型式 12

2.6变压器类型,台数,容量选择 12 2.6.2变压器台数选择 12

2.6.3变压器容量选择 12

2.7配电方式 12 2.7.2低压配电方式 12

2.8电缆选择及敷设 13

2.8.1电缆选择的原则 13

2.8.2电缆选择的结果 13

三．照明系统设计 14

3.1总则 14

3.2照明光源选择 14

3.3照明灯具选择 14

3.4照度和照明方式选择 15

3.5一般照明 15

3.6应急照明 16

3.7照度计算 17

四．建筑物防雷，接地系统设计 18

4.1建筑物的防雷分类 19

4.2建筑物的防雷措施 20

电气设计论文篇（4）

1.1设计违背或偏离设计规范的规定，安全性、可信性方面不执行设计规范的现象相当普遍。

很多电气工程设计违背了规范规定的安全性要求，按图施工将会留下严重的安全隐患。比如喷泉的设计如果采用TN-C低压配电系统，仅引出一根PE干线接地而不作电气保护接地及等电位联结设计，选择的电气设备和电缆不合适等，如果按照这些设计方案施工极容易发生水下灯具及潜水泵漏电而又不能及时断电，导致嬉水时被电击致死的伤亡事故发生。一般钢筋混凝土框架结构建筑的合理使用寿命长达50年以上，而变配电设备的使用寿命仅为20年左右或更短，而且变配电设备还要经常的维修，因此为了保证电气设备的可用性及维修性，相关设计规范明确规定“应考虑设备吊装及运输方便”，但是很多高层建筑工程项目设计将变配电所与机房设置在地下层，并且没有设计必要的运输检修通道，这就意味着建筑建成后，如果要维修更换运输设备就必须撬开地板来解决，显然这种设计是不合理的。

1.2设计深度不够。

目前施工图设计深度达不到建设部《建设工程设计文件编制深度规定》要求的现象相当普遍，主要是设计文件可实施性方面的缺陷，将直接导致施工安装困难或错误，将影响项目建成的使用功能。按照规定电气照明图中应在主要房间及场所内标注照度标准值，并合理的配置灯具。但是当前只有极少数的建筑在电气照明设计中标注照度标准值并进行照度计算合理配置灯具，大部分的建筑照明的设计是依据建筑的功能凭经验来布灯。

1.3土建与电气人员协调配合度不够的问题普遍存在。

很多建筑电气设计人员与土建设计人员缺乏沟通，配合度不够，导致给排水管道及通、排风管道与照明灯具及电气管道多处相碰，接地钢筋网的连接点的错、漏焊和作为外引接地联结点或检测点预埋件的漏设，尤其是建筑结构转换层，因柱（墙）内主钢筋调整、防雷引下线钢筋错接错焊的情况更易发生。

2做好建筑电气工程中的设计与施工的建议与措施

2.1加强培训，提高电气人员素质。

电气设计安装是一项专业性很强的工种。作为一名合格的建筑电气工程人员，必须了解电气设计规范，充分掌握相关的施工验收标准与规范，具备一定与建筑电气相关专业的知识技能，并了解这些行业的相关标准与规范；与时俱进，及时了解并掌握建筑电气方面的先进技术和高新产品，善于发现、分析并解决问题。电气设计人员要不断吸取新知识、新技术、新工艺，积极主动认真的学习专业知识，坚持专业理论知识学习，掌握过硬的专业技能，深入实践，学以致用，理论联系实际。加强施工及管理队伍的人员培训，将“质量第一”做为施工的核心培训内容，对电气质量管理、监督、检测人员应实行执业资格考核。加强对现场施工人员施工过程的质量控制，对工人进行针对性的培训工作；管理人员要熟悉有关规范，从严管理，推动电气工程质量管理工作的人员规范化、操作程序化、质量达标化建设。

2.2加强建筑电气设计安装与各专业的配合。

建筑工程是一项复杂的体系，只有土建、给排水、电气安装等不同专业相互配合协作，才能保证建筑施工保质保量的完成。如果缺乏统一的调度安排，每个专业和技术工种只考虑自身的工作面和工作要求，就必然会影响整个建筑施工的质量与进度。例如在进行混凝土浇筑、砌筑和墙面抹灰之前，必须根据施工图纸对相应的管线进行埋设和线路穿管，如果出现漏穿或者少穿，后期的施工中则必须进行补穿和凿孔，这无疑会影响整个建筑工程的施工质量。因此在工程项目的设计阶段，建筑电气设计人员要同其他专业人员沟通、交流，避免图纸出现施工内容漏项、缺项。

电气设计论文篇（5）

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。

电气设计论文篇（6）

我们在学校里学的专业理论为我们的知识结构打了一个基础，这并不等于说，我们的学习就可以一劳永逸了。记得毕业茶话会上一位老师语重心长地说了一句话：“希望同学们工作了几年后，千万别以为电气就是那么回事。”随着时间的推移，我愈发感到老师这句话的份量。一个合格的电气工程师，他的知识结构应该既严谨，且开放。知识结构的核心部分当然是本专业的基础理论，基础理论扎实，可以保证设计无误，而对相关专业知识的了解，则能保证与其他专业配合起来得心应手。但要使设计尽可能完美，在既定的条件下，方案综合技术经济指标最优，则要看你的文化品位，知识广度，要看你运用这些知识解决实际问题的能力，要看你对发展着的当今社会和你对所服务的业主的了解，总之，知识结构应该是开放的，应该不断注意本专业及社会各层面的最新发展及对设计工作的影响，不断改进自己的设计及设计思想，使设计的工程既实用，又有超前意识。

在电气工程师的知识结构中，笔者想强调系统工程这一门类知识的作用。电气工程，说到底，是系统的设计。一个项目在手，应多在系统设计上下点功夫，要想想如何优化系统，在目前的技术水平和边界条件下，这个系统能否达到最优，能否轻而易举地被同行?不管系统能否达到最优，只顾闷着头画图，肯定拿不出好的设计。

作为一个电气工程师，应不断地完善和充实自己的知识结构，使之成为一个开放的系统。

2、简洁而实用的表达方法

圆是最小的周长包围最大的面积，球是最小的表面积包围最大的体积，宇宙中的天体多是球体，看来，大自然遵循简洁的法则。

中国人讲求“天人合一”，我们电气工程师也要师法自然。我们在进行多方案比较的设计中，确定的方案应该是在保证功能的前提下，系统最简化。根据系统工程的观点，在同等条件下，系统愈复杂，可靠度越低。

简洁不是简单，简洁是经过了比较后的综合与取舍，是经过了雕凿的精品。而简单纯粹是粗加工的次级产品。有人问邱吉尔，准备一个五分钟的讲话，要用多长时间，回答是一个星期，半小时的讲话呢?得准备两天，两个小时的讲话，邱吉尔说，我现在就能讲。邱吉尔告诉人们蕴含在简洁中的是什么。

在设计文件及图纸的表示方法上，不防借鉴鲁迅的观点，能速写的决不拉成小说。繁琐、繁复是设计文件及图纸的大敌，在这里，信息并不是多多益善，无用的信息就是信息污染。它占用了设计人员的绘图时间和精力，也占用了视图人员的脑空间，而人在同一时间内吸收和消化信息的能力是有限的。设计者应为用户着想，能用最简洁的线条和文字表达最丰富的设计思想是判别优秀工程师的条件之一。让我们努力使设计文件和图纸更“干净”些。

3、工程整合的观念

整合是格式塔心理学的一个概念，一个心理学意义上整合的人，思想和行动是统一的，不存在精神分裂和行为分裂。

作为一个整体的工程，是各个专业协作的结果，社会分工使然，没有办法。现在不是达芬奇的时代，那时，他一个人把什么事都干了。现在能一个人包揽各专业设计的人极少，因而我们在确定本专业方案时，应时时想着工程的整体。有些方案在本专业的角度看起来好一些，但对工程整体的影响就不一定如此。为工程的整体计，我们宁可选那个对本专业说来稍有缺点却对工程整体大有好处的方案。可以说，一个工程各专业协同度越高，它的整体效果就越好。合作与协同的艺术对给排水工程师至关重要。狭隘是一种低层次表现，考虑自己的时候，也站在别人的立场上想一想。

4、良好的服务意识

现代社会是一个相互依存的社会，别人为我们服务，我们也为别人服务，服务质量高低标志着一个社会的文明程度，作为设计人员，我们服务于甲方，服务于业主，向他们提供优良的服务是我们的职责。因此，在设计前，我们必须明了他们的要求和意图，以便在确定方案时根据他们合理的愿望和要求来决定我们的取舍，这就要求我们设计之前不仅仅只收集技术资料，还要充分听取甲方的意见和要求，并在设计中尽可能满足之。设身处地为甲方着想，应成为设计人员的座右铭。

5、独立的思维方式

市场经济使得给排水专业各种产品源源不断地开发出来，并推向市场。每一种新产品的推出，宣传者总爱把它说得十全十美，其实，这世界从来没有过十全十美的东西。一个新产品的推出，可能解决了过去存在的问题，但也可能派生出其他问题，我们在使用之前，对其优缺点要和代换产品进行全面比较，要使其纳入系统中比较。要看透商业推销烟幕下实质的东西，要把外行人说的外行话和内行人说的内行话区别开来，重要的是要警惕内行人说的外行话。电气工程师应是成熟的思索者，而不应像时髦女郎那样对流行的东西趋之若鸳。

当然，并不是要食古不化。重要的是对新东西要有敏锐的觉察力，要看到事物的实质一面。

6、与社会发展同步的设计思想

市场经济给国家注入了活力，各个领域的变化日新月异，我们的设计思想也应及时调整。

其一，电气工程属于公用工程，过去学校里学的是苏联的模式，在计划经济体制下，由于钱是国家的，且国家又穷，给国家节省每一个铜板几乎成了所有设计人员的价值取向。这样设计出的系统紧紧巴巴，看起来节省了一次性投资，但是，用户稍有变动，系统便显得捉襟见肘，马上就需要扩容，需要改造。这样，长远地看，反而浪费了财力物力，因之，合理系统应该是参数取得宽余一些，使系统有较强的抗冲击负荷的能力，这样的系统价格性能比还是很高的。

其二，重视时间的作用。时间就是金钱，这是经济社会的铁律。对于投资商来说，你精打细算地为他设计省下的几个钱还不如早点给他图纸，让他早点开业。这样，他宁愿浪费些投资也要求你的速度。从商务角度上讲，一个满足甲方时间要求但相对粗糙的设计要比因精打细算耽误了时间的设计更能满足甲方要求。虽然，从技术角度讲，评判标准不同。

电气设计论文篇（7）

为了适应因信息社会与智能建筑蓬勃发展而引发地设计规范与设计方法的改变，笔者从加强技术管理、满足现场施工要求以及提高工程图纸设计质量等方面，对电气施工图设计格式及设计深度进行研讨。

近年来，随着智能大厦的拔地而起，弱电系统的防雷措施已引起业界人士的普遍关注。中国建筑标准设计研究所对原国标图集《建筑物、构筑物防雷设施安装》（D562）和《独立避雷针》（D565）图集重新修订，从1999年12月2日开始实行新的国家标准图集《建筑物防雷设施安装》（99D562），该《图集》在原来标准的基础上，着重强调了弱电部分的过电压保护（信息系统及电子设备、电气设备）。由于连接工作站、服务器和客户机之间的电缆很长，冲击过电压的影响正成为数据丢失和系统失效的主要原因。另外，互联网的特性使得进入某一点的浪涌能沿着网络传播而破坏其它工作站，使得网络设备损坏的概率大为上升。可见，弱电过电压保护在电气施工图设计中，具有特别重要的意义。

《图集》（99D562）把雷电及过电压防护分为三个部分：外部防雷、内部防雷和过电压保护。其中

⑴、外部防雷其中包括：接闪器（针、网、带）、引下线、接地装置、屏蔽。

⑵、内部防雷其中包括：屏蔽隔离、等电位联结、安全距离。

⑶、过电压保护是指雷击电磁脉冲（外部电涌防护）和内部操作过电压（内部近旁电涌防护）。一般而言，合理的屏蔽和接地是减少浪涌通过电压对人身及设备破坏的根本前提和途径，为保证电子设备免受浪涌过电压的破坏，应根据实际情况在电源系统、天线馈线系统、信号系统和接地系统等四个方面进行具体的设计，加装多级浪涌过电压防护器（浪涌保护器SPD是指限制瞬态过电压分走浪涌电流的元器件）。国家标准《建筑物防雷设施安装—99D562》对SPD（SurgeProtectivedevice）选型提出了具体的建议。智能大厦中有很多重要的电子设备安装于建筑物内，应当在电源进线处和电子设备供电处根据设备耐过压的能力装设多级SPD.对一、二类防雷建筑物电源的第一级保护应在总进线的配电柜前加“一级SPD”。其通流量In的设计要求：In≥40~80kA.第二级保护在UPS或分配电柜前加装“二级SPD”。其通流量In的设计要求：In≥40kA第三、四级电源保护在重要设备配电系统或工作电源前加装“三级SPD”其通流量In的设计要求：In≥5kA.另外，随着信息社会的发展，住宅智能设计（弱电设计）的重要性和在住宅设计中的地位越来越高，其技术的复杂和难度越来越大。因此，十五期间的住宅设计标准把这部分内容单独为一章。故在住宅智能方面的施工图设计中，应充分考虑技术的先进性、设备的标准化、网络的开放性、系统的可*性及可扩性等诸方面。例如：从综合布线方面考虑，每套住宅宜设置“信息配线箱”，电视、通信（电话和数据）、安全防范等管线可通过“信息配线箱”引出。

住户内设置信息配线箱，有以下好处：

⑴、通信线路接线方便，现在我们引入每套住宅的通信线路有计算机数据通信网络和市内电话网，为了使住户利用卧室或起居室的信息插座方便的在计算机数据通信网络和电话网中选择，在住宅内设置信息配线箱，使用户在计算机数据通信网络和电话网线路之间十分方便地跳线连接。

⑵、有线电视线路接线方便，每套住宅可以只引进一路电视电缆，在信息配线箱内设置分支（分配）器，再引至卧室、起居室的各个电视终端。

⑶、以后住宅的装修、线路变动等方便。

根据国家新的标准与规范及笔者的实践经验，下面给出智能建筑电气施工图设计格式及设计深度具体要求。

1、图纸目录、设计总说明及材料表

1.1、施工图设计文件符合初步设计及其批复文件要求，应文件完整、计算正确、图纸清晰、文字通顺、深度及格式符合质量管理体系的要求，能据以编制工程预算、进行非标准设备的制作工程施工、安装及工程验收。

1.2、图纸目录一般先列新绘制的图纸，后列所选用标准图或重复利用图纸（标准图及安装图选用准确合理）。同一系统内的图纸顺序一般应按干线系统图、平面图、剖面及大样图、控制原理图的顺序排列。大型或复杂工程因图纸较多，也可采取按系统划分分册编排的方式。

1.3、图纸首页应列设计总说明，主要设备及材料表紧随其后。不同系统的材料表宜有适当的分隔空行，以利区分；其它图纸排列顺序，一般应按高压到低压、前端至末端、强电到弱电的方式进行。

1.4、设计总说明书中应有对建设项目面积、高度、功能及防火等级主要数据的叙述，以利读图人及审查掌握。

1.5、大型或复杂工程的详细分项说明也可列在干线系统图中或第一张平面图上。大型或复杂工程照明和消防材料表可同时列于每张平面图中（但仍有汇总的材料表）。

1.6、设计依据、设计基础材料齐备，设计文件完整正确；内容和深度符合预结算及现场施工的要求；文字通顺、表达清楚、交代明确，同一工程中主要字体应始终保持一致，以保持图纸协调，不得有较大误差；对有众多管线的厂房应有管线综合图。

1.7、主要设备及材料表中应列出相应图例符号，干线系统中也应列出相应图例符号。电器设备及装置配件的安装高度，除图纸中有所交待外，一般可在材料表的附栏中有所提及。以利于图纸的阅读与理解。

1.8、设计依据中，凡有缺项设计的项目（如变配电所、消防、人防、建筑智能化、需由二次装饰设计确定的照明场所、多层及高层住宅内配电等），应作必要的说明。特别是涉及到建筑安全的，应将建设方有关委托资料存档备案。

1.9、设计条件书与设计计算书是工程设计的基础，工程项目审查人应在审查中认真查验、签署，且应按时归档，并作为工程设计报优的依据之一。

1.10、专业间互提要求，联系资料一般均应以书面方式，并按时归档存查，以保证设计基础资料的完整性。

2、总平面图施工图设计若干要求

2.1、供电系统（含特殊电源）、电力系统、室内外照明、防雷、防静电、接地及其他安全用电措施，其变电所及配电所的位置、设备选择、设备及线路布置原则符合初步设计及其批复文件要求，材料选择合理，有关措施，能满足生产及使用要求。

2.2、在总平面图上，应绘制电力电源的进线及敷设方式（从建筑轴线外起至建筑内受电处止），说明电源引入配电所或变电所的方式及楼层或标高，必要时须做出局部剖面图予以交待。

2.3、绘出建筑物内部配电或变电所的位置，并说明配电所及变电所需求电力电容器容量及变压器装机容量。

2.4、通信系统、自控系统、信号系统的站房及设备选择及线路布置原则符合初步设计及其批复文件要求，具体布线及有关措施合理可*，能满足生产及使用要求。

2.5、在总平面图上绘制通信交接间（箱）的位置，并标出通信干线引入的人孔位置及规格型号。选用人孔须标出其引用的标准图号，非标的必须出大样图说明。对建筑通信规模、容量及组成情况亦需加以说明。

2.6、对有线电视系统，应绘制信号同轴电缆的进线方向、位置，并标示出规格型号。

电气设计论文篇（8）

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。

电气设计论文篇（9）

在一般的应用电子系统中，若出现电路板硬件失效或软件故障，通常都是先关闭系统电源再检修或更换故障设备，这样往往需要较长的停机时间。在一些可靠性要求非常高的高可靠系统中，不允许停机检修和停机更换故障板或只允许很短的停机时间。例如在高可靠通讯、军事应用电子系统中，一旦出现单板故障，要求在整个系统不停机的情况下允许带电拔出故障板及插入备份板，这种系统通常叫做支持热插拔系统或高可靠系统。热插拔系统首先需要有一个支持热插拔的系统平台，还需要有支持热插拔的单板。热插拔系统都是采用无源背板总线平台，在众多的无源背板总线系统中，CompactPCI总线具有完整的支持热插拔的规范，CompactPCI总线热插拔系统应用最广泛。本文重点介绍CompactPCI热插拔单板的电气设计技术要点。

1热插拔技术概要

热插拔即允许带电拔插工作单板，其最基本的目的是要求带电拔插单板而不影响系统运行，以便维修故障板或重新配置系统；热插拔技术可以提供有计划地访问热插拔设备，允许在不停机或很少需要操作人员参与的情况下，实现故障恢复和系统重新配置；热插拔技术可以提供高可靠应用，当单板出现故障时，系统在不间断运行的情况下自动隔离故障板。热插拔系统的级别由低到高分为三种：基本热插拔系统，它具有基本热插拔要求的性能；完全热插拔系统，它可以对热插拔单板进行动态配置；高可靠系统，它利用高可靠平台实现对硬件的更高级别的控制。

插拔有三个过程：物理连接过程，包括热插入（在系统运行中插入单板）和热拔出（在系统运行中拔出单板）；硬件连接过程中，即系统在硬件层上的连接与断开；软件连接过程，即系统在软件层上的连接与断开。这些过程可以用一组状态进一步描述，这些状态虽属于系统的不同连接层但彼此关联，如图1所示。例如，当物理连接层不存在时，硬件连接层就不能产生电气连接；当单板从运行中的系统拔出时，软件连接和硬件连接自动断开。在图1中：

P0：单板未安装到系统，处于系统隔离状态。

P1/H0：单板已经插入槽位，所有的针都连接上，但没有上电，CompactPCI总线没有激活。在这一点，物理层处于P1状态，硬件层处于H0状态。

H1：单板上电初始化后连接到CompactPCI总线。

H1F：单板被命令上电、初始化，但是失败，或者单板检测到故障从CompactPCI总线断开。这块单板不适合插入从CompactPCI总线。

H2/S0：单板上电，但CompactPCI总线只能访问配置空间。此时，配置寄存器还没有配置好。在这一点，硬件层处于H2状态，软件层处于S0状态。

S1：系统已经配置好单板。

S2：必需的软件（驱动器，等）加载完成，单板可作系统和应用软件使用。但所有的操作都没有开始。

S2Q：此状态同S2，但不允许进行新的操作，单板处于静止状态。

S3：单板加入系统，已经正常工作。

S3Q：软件完成当前操作，但不允许启动新的操作，此时单板处于静止状态。

2CompactPCI热插拔单板的典型结构

CompactPCI单板必须包括一个CompactPCI总线接口器件，CompactPCI总线与PCI总线的接口逻辑和时序完全相。PCI总线接口器件常用的有AMCC公司的S5920、S5933，PLX公司的PCI9052等，或者使用FPGA内部的PCI逻辑核（core）。当然，也可以是接口器件和应用逻辑器件合二为一。CompactPCI热插拔单板的典型结构如图2所示。J1、J2是标准的2mmHM型接插件，这是CompactPCI热插拔规范规定的，CompactPCI单板就是通过这两个接插件连接到CompactPCI系统平台的。其中，连接CompactPCI总线的J1接插件的针是长短分级的（stagedpin），即分为长针、短针、中长针。长针是一些电源针，最短的针是BD_SEL#和IDSEL，其它总线信号是中长针，而J2都是中长针。

3CompactPCI热插拔单板的物理连接过程

CompactPCI热插拔单板的物理连接过程都是相同的，如图3所示。物理连接过程是从单板插入导轨开始，到最短的针BD_SEL#连接上为止；拔出过程则相反。

物理连接过程是一个机械连接过程。在机械连接的过程中，插入单板，首先进行静电放电，然后进行预充电，等预充电完成后总线信号针才能连接，最后是BD_SEL#连接上；拔出过程则相反。

静电放电条是为了保护热插拔单板在带电拔插过程中免遭静电损坏。预充电过程是为了减小热插拔单板在拔插单板过程中对总线信号的冲击（电容效应）。

4热插拔单板的电气设计技术要点

CompactPCI热插拔单板的电气设计必须满足热插拔规范《CompactPCIHostSwapSpecificaiton》的要求。要保证在拔插单板时，不能对CompactPCI总线产生较大的冲击，不能影响CompactPCI总线上数据传输的正确，必须从如下几方面进行考虑。

4.1静电放电

热插拔单板，在带电拔插过程中，为了保护单板免遭静电损坏，必须进行静电放电。因此必须在单板上设计放电条，在CompactPCI机箱的插槽上有放电导轨。这样，在插入前，先进行静电放电；在拔出前，也先进行静电放电。

在热插拔单板的PCB的最外层的下端设计三个放电条：strip1、strip2、strip3。例如，对于标准的CompactPCI后面板插件（高度233.5mm，长度80mm），应设计的三个放电条的长度分别为20mm、27.5mm、20mm，高度为1.5mm。其中，strip3与机壳直接相连，strip1与strip3之间跨接10MΩ电阻，strip2与数字地通过10MΩ电阻连接，如图4所示。插入时，Strip1首先与放电导轨接触，其次是strip2，最后是strip3；拔出时则相反。

4.2预充电

热插拔规范《CompactPCIHotSwapSpecification2.1》规定，热插拔单板在拔插单板过程中，为了减小对总线的冲击（电容效应），必须对单板的总线信号进行预充电，使CompactPCI接插件的插针点的预充电电压达到1.0V（±0.2V）。插入单板时，在CompactPCI总线信号线连接上之前，使单板上的CompactPCI总线信号预充电至1.0V左右，这样在总线信号线连接上的瞬间，冲击很小；拔出单板时，在CompactPCI总线信号线断开之前，使单板上的CompactPCI总线信号预充电至1.0V左右，这样，在总线信号线断开的瞬间，冲击很小。

单板上需要进行预充电的CompactPCI总线信号，即接插件J1、J2与CompactPCI接口器件连接的信号，包括：AD0～AD31、C/BE0#～C/BE3#、PAR、FRAME#、IRDY#、TRDY#、STOP#、LOCK#、IDSEL、DEVSEL#、PERR#、SERR#、RST#，AD32～AD63、C/BE4#～C/BE7#、REQ64E、ACK64K、PAR64，需要预充电至1.0V左右。

单板的预充电是从长针5V电源取电，再经过电压转换得到预充电电压Vps。

需要预充电的信号，经过较大的电阻Rp上拉至Vps预充电电压（见图5）。选择Rp阻值的原则是，Rp的最大值应该保证Vps在5ms内，使需要预充电的信号在接插件插件处达到理想充电电压1.0V的80%；Rp的最小值应该保证PCI设备的管脚在高低电平时的漏时流不致过大，上拉电阻Rp一般不能小于10kΩ。

INTA#、INTB#、INTC#、INTD#/REQ#/PCI_RST#等信号通过10kΩ电阻上拉至PCI接口设备的工作电源电压（5V或3.3V）。BD_SEL#经过10kΩ电阻下拉。

4.3串联匹配

为了减小单板上的CompactPCI总线的信号线分支（stub）对总线的影响，必须对总线信号进行串联电阻匹配。PCB的布线特征阻抗应设计为65Ω±10%，匹配电阻阻值为10Ω。需要加串联匹配电阻的信号包括：AD0～AD31、C/BE0#～C/BE3#、PAR、FRAME#、IRDY#、TRDY#、STOP#、LOCK#、IDSEL、DEVSEL#、PERR#、SERR#、RST#、AD32～AD63、C/DE4#～C/BE7#、REQ64#、ACK64#、PAR64以及INTA#、INTB#、INTC#、INTD#。

4.4信号线长度限定

根据CompactPCI规范的要求，单板的预充电、串联电阻的Stub的长度必须按图5所示进行限制（PCB的布线特征阻抗应设计为65Ω±10%）。Stub的长度越短，对CompactPCI总线的冲击越小。在单板上，对预充电的信号，从接插件J1或J2到CompactPCI接口器件管脚，总的信号线长度应小于38.1mm，其中，从接插件插针到串联电阻的PCB连线长度应小于15.2mm。

预充电电阻的Stub长度最好是零，最长不能超过2.5mm。

4.5滤波电容大小的确定

热插拔单板的预先电源（earlypower,不受控电源），在拔插单板时一直存在。在热插拔单板上，直接连接在电源管理的未充电电容，在单板插入过程中，会产生较在的浪涌电流，若电流过大，会导致接插件的烧损。为了滤波，通常在电源的接插件处都接有一滤波电容。因此，为了减少拔插过程的浪涌电流，必须限制滤波电容总量。根据热插拔规范的规定，对预先电源层电容总量的限制要求如下：

电气设计论文篇（10）

1．家庭电气设计原则

家庭电气设计是在装潢设计(这里是指家具、电器设备的布局以及房顶的设计)完成后再进行的。由于每个家庭的装潢设计各有千秋，家用电器的配置也不尽相同，因此，这里只能谈一些电气设计原则供读者参考。

(1)照明、插座回路分开把照明与插座回路分开的好处是：如果插座回路的电气设备发生故障，仅此回路的电源中断，不会影响照明回路的工作，从而便于对故障回路进行检修；反之，若照明回路出现短路故障，此时就可利用插座回路的电源，接上台灯，进行检修。

(2)照明应分成几个回路这样，一旦某一回路的照明灯出现短路故障，也不会影响到其它回路的照明，就不会使整个家庭处于黑暗中。

(3)对空调、电热水器等大容量电器设备，宜一个设备设置一个回路如果合用一个回路，当它们同时使用时，导线易发热，即使不超过导线允许的工作温度，也会降低导线绝缘的寿命。此外，加大导线的截面可大大降低电能在导线上的损耗。

(4)插座及浴室灯具回路必须采取接地保护措施浴室插座除采用隔离变压器供电(如电须刀插座)可以不要接地外，其它插座则必须用三极插座。浴室灯具的金属外壳必须接地。

(5)接地措施

①不能用自来水管作为接地线。新建住宅楼都配置了可靠的接地线，而老式住宅往往无接地线，不少老式住宅用户就以自来水管作为接地线。这是不正确的做法。曾有因触及带电的自来水龙头而电击身亡的事故报道。

②浴室如采用等电位联结则更安全。浴室是潮湿环境，人即使触及50V以下的安全电压，也有遭电击的可能。所谓等电位联结，就是把浴室内所有金属物体(包括金属毛巾架、铸铁浴缸、自来水管等)用接地线连成一体，且可靠接地。

③接地制式应和电源系统相符。电气设计前，必须先了解用户电源来自何处，以及该电源的接地制式。接地保护措施应与电源系统一致。

④每个回路应设置单独的接地线。有些人认为：接地线中的电流很小，几个回路合用一根接地线可节约装潢费用。这是错误的。因为在正常工作时，接地线中的电流的确很小，但在发生短路故障时，接地线中流过的电流大大超过相线正常工作时的电流。其次，从可靠性角度考虑，——个回路一根接地线更可靠。

⑤有了漏电保护，也应有接地保护。任何一种电气产品，都有出现故障的可能，漏电开关也有出现故障的可能。有了接地保护，当漏电开关出现故障时，接地保护仍能起到保护作用。但漏电开关的输出中性线不准碰地，否则，漏电开关无法合闸。

⑧有了良好的接地装置，每户仍应配置漏电开关。当发生电气设备外壳带电时，接地装置的接地电阻再小，在故障未解除前，设备外壳对地电位是存在的，有电击可能。若采用漏电开关，只要漏电电流大于30mA，在0．1s时间内就可使电源断开。插座所接的电气设备，人体随时有接触的可能，因此，插座要有漏电保护。挂壁式空调因人手难以碰到，故可不带漏电保护。

(6)每户用电容量要和设计能力相符，不要盲目装接大功率电气设备为此，每户居民在电气装潢前，应初步估计室内负荷总容量，避免超过该户的设计负荷。具体数字可向当地物业管理部门咨询。

(7)电气安全设计是重点每个家庭中的家用电气设备总有好几件，天天要接触。家中既有不医事的小孩，也有略懂电气知识而不懂电气安全知识的大人，会玩弄电气设备，为了确保用电安全，电气安全设计必须作为重点。对小孩能触及的插座，应选择带保护板的插座，避免小孩把金属物体塞进插座内造成电击。

(8)不要选用“三无”产品因使用劣质的电加热器淋浴而发生电击死亡的事故，报纸刊载已有多起。因此，家庭装潢中不要选用“三无”产品，尤其是插座，“三无”产品充斥市场，应注意鉴别。不要盲目追求进口货，建议购买国产的名牌货。

2．家庭电气装潢设计中常用的图形符号和文字代号

(1)建筑平面图例

(2)常用电气图形符号见附表。

(3)线路与灯具安装方式代号

⑦线路敷设方式代号

PVC——用阻燃塑料管敷设

DGL——用电工钢管敷设

VXG——用塑制线槽敷设

GXG——用金属线槽敷设

KRG——用可挠型塑制管敷设

⑦线路明敷部位代号

LM—沿屋架或屋架下弦敷设

ZM——沿柱敷设

QM——沿墙敷设

PL——沿天棚敷设

③线路暗敷部位代号

LA——暗设在梁内

ZA—暗设在柱内

QA—暗设在墙内

PA——暗设在屋面内或顶棚内

DA——暗设在地面或地板内

PNA—暗设在不能进入的吊顶内

④照明灯具安装方式代号

D——吸顶式

L——链吊式

G———管吊式

B——壁装式

R———嵌入式

BR———墙壁内安装

(4)设备标注方法’

⑦配电线路的标注方法

a——b(c×d)e——f其中：a--回路编号

b--导线型号

c--导线根数

d--导线截面

e--敷设方式及穿管管径

f--敷设部位

表示2根导线

表示3根导线

表示n根导线

⑦照明灯具标注方法

灯具吸顶安装标注方法：

其中：a--灯数

b--型号或编号

c--每盏照明灯具的灯泡个数

d--灯泡容量，W