建筑电气基本知识.ppt

首先介绍建筑电气基本概念、建筑电气范围及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、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。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：内容提要：第一章第一章 建筑电气基本知识建筑电气基本知识 一、建筑电气概述一、建筑电气概述 建筑电气工程建筑电气工程是研究电能和电信号在建筑物是研究电能和电信号在建筑物中输送、分配和应用的科学。中输送、分配和应用的科学。如：配电柜、配电箱、控制箱如：配电柜、配电箱、控制箱 照明电器、动力设备控制等照明电器、动力设备控制等 如：通信系统、火灾自动报警系统如：通信系统、火灾自动报警系统 CATV系统、安全防范系统系统、安全防范系统 第一节第一节 概述概述 1.1.建筑电气工程建筑电气工程 2.2.建筑电气工程的意义建筑电气工程的意义 （1 1）电能和电信号易产生、输送和分配，易于转）电能和电信号易产生、输送和分配，易于转 换和应用；换和应用；（2 2）能为人们提供舒适、便利、安全的建筑环境。）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二、强电和弱电基本概念 强电工程强电工程 工程把电能引入建筑物工程把电能引入建筑物，进行电能进行电能再分配并通过用电设备将电能转换再分配并通过用电设备将电能转换成机械能成机械能、热能和光能等热能和光能等。弱电工程弱电工程 工程是实现建筑物内部以及内部和外工程是实现建筑物内部以及内部和外部间的信息交换、信息传递及信息控部间的信息交换、信息传递及信息控制等。制等。从电压等级上划分，强电一般是从电压等级上划分，强电一般是110V110V以上，以上，而弱电一般是而弱电一般是60V60V以下。以下。三、强电工程和弱电工程涉及范围三、强电工程和弱电工程涉及范围 强电强电 动力工程动力工程 照明工程照明工程 变配电工程变配电工程 防雷接地工程防雷接地工程 及其他用电力工程及其他用电力工程 弱电弱电 通信与计算机网络通信与计算机网络 CATVCATV电视与卫星电视电视与卫星电视 闭路电视和监控系统闭路电视和监控系统 安全防范系统安全防范系统 电话通信系统电话通信系统 火灾自动报警系统火灾自动报警系统 公共广播系统公共广播系统 四、本课程学习方法四、本课程学习方法 1 1、以课堂听课为主，、以课堂听课为主，参考资料为辅；参考资料为辅；有些内容需记有些内容需记笔记笔记 2 2、以识读建筑电气施工图为主，从平面到系统；、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；、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；、自觉、自助学习为主，教师指导为辅；5、自助完成作业；、自助完成作业；6、充分讨论，加深理解，掌握要点。、充分讨论，加深理解，掌握要点。第二节第二节 交流电基本概念交流电基本概念 建筑电气工程的主要功能之一是输送电能、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分配电能和应用电能，而电能的应用形式主要是交流电。交流电。一、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。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。称为交流电源。由交流电源、用电设备和连接导线组成的电由交流电源、用电设备和连接导线组成的电流流通路径称为交流电路。流流通路径称为交流电路。二、三相交流电路二、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。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，一般称为称为一相电源，一般称为A A、B B、C C三相电源。三相电源。三相电源向外供电是采用三相三线制、三相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四线制或三相五线(增加一条接地保护线增加一条接地保护线)的形式。的形式。所谓三相四线制就是三根相线所谓三相四线制就是三根相线(火火线线)一一条条中中性线（性线（零线零线）的供电体制。的供电体制。三、三相交流电源三、三相交流电源 1.1.三相交流电的产生三相交流电的产生 三相交流电由三相交流电由三相交流发电机产生。三相交流发电机产生。发电原理动画发电原理动画 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。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。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因此，发电机三相定子绕组都是在内部采用星形星形(Y(Y形形)或三角形或三角形(形形)两种连接方式向外输电。两种连接方式向外输电。2.2.三相电源的星形连接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如下页所示，将发电机三个线圈的末端X X、Y Y、Z Z连接在一起，这个连接点连接在一起，这个连接点N N称为中性点，自该点称为中性点，自该点引出的导线叫中性线，中性线通常与大地引出的导线叫中性线，中性线通常与大地相连，相连，此时又称此时又称零线。零线。从三相从三相线圈线圈的的首端首端A A、B B、C C分别引出三根导分别引出三根导线统称为相线线统称为相线(俗称火线俗称火线)。这种具有中线的三相供电方式称为这种具有中线的三相供电方式称为三相四线三相四线制，而无中线只引出制，而无中线只引出3 3根相线的供电方式称为三根相线的供电方式称为三相三线制相三线制 三相四线制供电的特点是可以提供给用电设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。备（负载）两种电压。一种称为相电压，即相一种称为相电压，即相(火火)线与零线之间的线与零线之间的电压，共有三个，分别用电压，共有三个，分别用u uA A、u uB B、u uC C表示。表示。另一种称为线电压，即相线与相线之间的电另一种称为线电压，即相线与相线之间的电压，也有三个，分别用压，也有三个，分别用u uABAB，u uBCBC，u uCACA表示。表示。由于发电机三个线圈中产生的三个相电动势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，可以证明对称的，可以证明U U线线 U U相相。3 三相电源的星形三相电源的星形(Y(Y形形)连接的比较多，优点是连接的比较多，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。备和单相用电设备供电。四、三相负载的星形连接四、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，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，例如三个或四个用单相电源的用电设备的组合，例如三个或四个灯泡等。灯泡等。但是对于众多的单相用电设备的组合，往往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。电源，才能体现三相电源供电的优越性。三相负载三相负载也也有两种连接方法，即有两种连接方法，即星形星形连接和连接和三角形三角形连接。连接。建筑物中的大量用电设备是采用建筑物中的大量用电设备是采用星形连接星形连接的方的方式接入三相电源的。式接入三相电源的。1.1.三相不对称负载的星形连接三相不对称负载的星形连接 在三相负载中，如在三相负载中，如每一相负载的大小相等每一相负载的大小相等、性质相同性质相同，则，则称称其其为为三相对称负载三相对称负载；否则，；否则，就就为为三相不对称负载三相不对称负载。三相不对称负载使得三根相线上的电流不相等。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，因此要使多余的电流往中线上流，故一定要有中线故一定要有中线。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有中线时，各相负载两端的电压分别等于电源的相电压。相电压。由于有中线，各相负载与电源独自构成由于有中线，各相负载与电源独自构成回路，互不干扰。回路，互不干扰。2.2.三相对称负载的星三相对称负载的星 形连接形连接 三相对称负载使三相对称负载使得三根相线上的电流得三根相线上的电流相等，无多余的电流相等，无多余的电流往中线上流，故不需往中线上流，故不需要有中线。要有中线。第三节第三节 交流电路负载及负载性能交流电路负载及负载性能 交流电路负载有阻性负载、感性负载和容交流电路负载有阻性负载、感性负载和容性负载等。性负载等。一、理想负载一、理想负载 1 1电阻元件电阻元件 电阻元件是一种消耗电能的元件。电阻元件是一种消耗电能的元件。欧姆定律欧姆定律:关联方向：关联方向：u=Ri 非关联方向时：非关联方向时：u=Ri 功率：功率：2电感元件电感元件 电感元件是一种能够贮存磁场能量的元件。电感元件是一种能够贮存磁场能量的元件。+u i L如右图所示：如右图所示：特点：特点：只有电感上的只有电感上的电流变化时，电感两电流变化时，电感两端才有电压。在直流端才有电压。在直流电路中，电感上即使电路中，电感上即使有电流通过，但有电流通过，但，相当于短路。，相当于短路。在交流电路中的阻值：在交流电路中的阻值：LfLXL 2存储能量：存储能量：2L21LiW3 3电容元件电容元件 电容元件是一种能够贮存电场能量的元件。电容元件是一种能够贮存电场能量的元件。如右图所示：如右图所示：i C+u 特点：特点：只有电容上的电压变化只有电容上的电压变化时，电容两端才有电流。在直时，电容两端才有电流。在直流电路中，电容上即使有电压流电路中，电容上即使有电压，但，相当于开路，即，但，相当于开路，即 电容具有电容具有隔直作用隔直作用。在交流电路中的阻值：在交流电路中的阻值：CfCXC121存储能量：存储能量：2C21CuW二、实际负载二、实际负载 实际电路中理想负载基本不存在，而往往是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“容性负载，我们统一称这些负载为阻抗，用“Z”表示，具体如下：表示，具体如下：1、阻性负载、阻性负载 负载在电路中呈现电阻性质负载在电路中呈现电阻性质 如：白炽灯如：白炽灯 2、感性负载、感性负载 负载在电路中呈现感性性质负载在电路中呈现感性性质 如：日光灯、电扇等如：日光灯、电扇等 3、感性负载、感性负载 负载在电路中呈现容性性质负载在电路中呈现容性性质 如：电容器、同步电动机等如：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。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，实际是电阻例如：日光灯用电路来表示，实际是电阻和电感的串联电路。和电感的串联电路。R L 电阻电阻R代表灯管代表灯管 线圈线圈L代表镇流器代表镇流器