建筑电气补充知识4

1、什么是建筑电气它是以电能、电气设备、计算机技术和通讯技术为手段，创造、维持和改善室内空间的电、光、热、声以及通讯和管理环境的一门科学，使建筑物更充分地发挥其特点，实现其功能。本课程的任务，主要是讲述现代建筑内部的电能供应和分配问题，并讲述电气照明、电工基本知识以及电气设备的结构、安装、运行、维护等知识。最后介绍了建筑的智能化及建筑电气的设计与施工。通过本课程的学习，使大家获得一定的建筑电气实际知识和技能，并初步掌握建筑供配电系统和电气照明运行维护和设计计算所必须的基本理论和基本知识，能看懂建筑电气施工图，为今后从事工作奠定一定的基础。2、本课程的任务3、研究建筑电气的意义随着建筑技术的迅速发展和现代化建筑的出现，建筑电气所涉及的范围已由原来单一的供配电、照明、防雷和接地，发展成为近代物理学、电磁学、无线电电子学、机械电子学、光学、声学等理论为基础的应用于建筑工程领域内的一门新兴学科。而且还在逐步应用新的数学和物理知识结合电子计算机技术向综合应用的方向发展。这不仅使建筑物的供配电系统、保安监视系统实现自动化，而且对建筑物内的给水排水系统、空调制冷系统、自动消防系统、保安监视系统、通信及闭路电视系统、经营管理系统等实行最佳控制和最佳管理。因此，现代建筑电气已成为现代化建筑的一个重要标志；而作为一门综合性的技术科学，建筑电气则应建立相应的理论和技术体系，以适应现代建筑设计的需要。4、建筑电气系统的组成利用电气技术、电子技术及近代先进技术与理论，在建筑物内外人为创造并合理保护理想的环境，充分发挥建筑物功能的一切电工、电子设备的系统，统称为建筑电气。各类建筑电气系统虽然作用各不相同，但它们一般都是由用电设备、配电线路、控制和保护设备三大基本部分所组成。用电设备：照明灯具、家用电器、电动机、电视机、电话、音响等，种类繁多，作用各异，分别体现出各类系统的功能特点。配电线路：用于传输电能和信号。各类系统的线路均为各种型号的导线或电缆，其安装和敷设方式也都大致相同。控制、保护等设备：是对相应系统实现控制保护等作用的设备。这些设备常集中安装在一起，组成如配电盘、柜等。将若干盘、柜常集中安装在同一房间中，即形成各种建筑电气专用房间，这些房间均需结合具体功能，在建筑平面设计中统一安排布置。5、建筑电气设备的类型建筑电气设备的类型繁多，根据其性质和功能来分也各不相同。以下仅从建筑电气设备在建筑中的作用和专业属性来分类。根据在建筑中所起的作用不同来分类根据建筑电气设备的专业属性来分类1．创造环境的设备：为人们创造良好的光、温湿度、空气和声音环境的设备，如照明设备、空调设备、通风换气设备、广播设备等。2．追求方便的设备：为人们提供生活工作的方便以及缩短信息传递时间的设备，如电梯、通讯设备等。3．增强安全性的设备：主要包括保护人身与财产安全和提高设备与系统本身可靠性的设备，如报警、防火、防盗和保安设备等。4．提高控制性及经济性的设备：主要包括延长建筑物使用寿命、增强控制性能的设备，以及降低建筑物维修、管理等费用的管理性能的设备，如自动控制设备和电脑管理。5、1根据在建筑中所起的作用不同来分类1．供配电设备：如变电系统的变压器、高压配电系统的开关柜、低压配电系统的配电屏与配电箱、二次回路设备、发电设备等。2．照明设备：如各种电光源及灯具。3．动力设备：各种靠电动机拖动的机械设备，如吊车、搅拌机、水泵、风机、电梯等。4．弱电设备：如电话、通讯设备、电视及CATV、音响、计算机与网络、报警设备等。5．空调与通风设备：如制冷机泵、防排烟设备、温湿度自动控制装置等。6．洗衣设备：如湿洗及脱水机、干洗机等。7．厨房设备：如冷冻冷藏柜、加热器、自动洗刷机、清毒机、排油烟机等。8．运输设备：如电梯、运输机、文件及票单自动传输设备。5、2根据建筑电气设备的专业属性来分类建筑电气基础知识主要内容1电路的基本概念2电路的基本定律3单相交流电路4三相交流电路5磁路与变压器6三相异步电动机1电路的基本概念1.1电路的基本概念1.电路：电路是由电工设备和元器件按一定方式联接起来的总体，为电流流通提供了路径。如图为手电筒电路。2.电路的作用一类是电力电路，它主要起着实现电能的传输和转换的作用，因此，在传输和转换过程中，要求尽量减少能量损耗以提高效率。另一类是信号电路，其主要作用是传输和处理信号等（例如语言、音乐、图像、温度等）。在这种电路中，一般所关心的是信号传递的质量，如要求不失真、准确、灵敏、快速等。1电路的基本概念1.1电路的基本概念1.2电路的基本物理量1.电流（1）定义：电荷的定向移动形成电流.（2）表达方式：符号：直流为I,交流为i；大小：电荷随时间的变化率；单位：安培(A)且：１安培（A）＝１库仑／１秒。（3）方向事实上：带负电荷的电子在金属导体中的运动才产生电流．习惯上：约定正电荷运动方向为电流的正方向．分析上：采用人为随意设定的参考方向，并且当参考方向和电流正方向相一致时电流的值为正值；当参考方向和电流正方向相反时，电流值为负值。1电路的基本概念1.电流（4）注意点①在进行电路分析时，必须先指定电流的参考方向，方能正确进行方程的编写和求解，题目中给出的电流方向是参考方向。②只有规定了参考方向，电流的正负值才有意义，离开参考方向谈电流的正负值无意义。为描述和表征电荷与元件间交换能量的规模、大小，引入电压。1.2电路的基本物理量1电路的基本概念2.电压与电位（1）定义：将单位正电荷从电路中的a点移动到b点所需要的能量称为a,b间的电压。（2）电压表达方式符号：大小：单位：伏特（v）且：１伏特＝１焦耳／１库仑（3）电压极性实际极性：从高电位（“＋”端）指向低电位（“－”端）参考极性：分析中人为随意设定的．（其中实际方向关系与电流规定相同）uU或qWUababdqdWUabab1.2电路的基本物理量1电路的基本概念2.电压与电位（4）关联参考方向在求解电路时，对一个二端元件而言，既要标注电流的参考方向，又要标注电压的参考方向，常显得较为繁琐，为方便起见，我们常常采用----关联的参考方向。即沿着电流的参考方向就是电压从正到负的方向。这样在电路上就只需标出电流的参考方向或电压的参考极性。与关联参考方向相反的是非关联参考方向。对独立电源，我们常采用非关联的参考方向。1.2电路的基本物理量1电路的基本概念2.电压与电位（5）电位电路中某一点与参考点之间的电压称为该点的电位，电压也称电位差。电位的相对性和单值性：不同参考点，电位不同，但任意两点间的电压始终不变。1.2电路的基本物理量1电路的基本概念3.电动势在电源内部，非电场力克服电场力做了功。电源的做功能力用电动势度量。电动势用E表示，它的单位与电压相同，也是伏特（V）。电动势的实际方向规定为由低电位端指向高电位端。在电路中电压源两端A、B间的电动势与其电压关系如下：ABBAUE1.2电路的基本物理量1电路的基本概念4.电功率与电能电能表示电气设备在一段时间内所转换的能量。对电源来说，其产生的电能是电源力作的功：负载所消耗的电能，就是电流通过用电器所做的功：电功率表示电气设备作功的能力，即电能量对时间的变化率。电功率又简称为功率，单位为W或kW。对电源来说，单位时间内产生的电能即电源电功率，表示为：EqWsPtUItUqWLEItEqtWPss1.2电路的基本物理量1电路的基本概念根据电源与负载之间连接方式及工作要求的不同，电路有开路（断路）、短路、通路等不同的状态。（1）开路（断路）当开关S打开，电源没有与外电路接通，如图所示，此时，电源的输出电流为零，这就称为电路处于开路状态。0PEU0I1.3电路的工作状态1电路的基本概念（2）短路当电源两端的两根导线由于某种事故而直接相连，如图所示，这称为短路。0PrIP0UrEII02SE0S1.3电路的工作状态1电路的基本概念（3）通路将图中开关合上，使电源与负载接通，电路处于通路状态。此时，电路中有电流，有能量转换。0IrUE1.3电路的工作状态1电路的基本概念本节小结：电路中基本的物理量，如：电压、电流、功率等。电路的几种工作状态。1电路的基本概念2电路的基本定律2.1欧姆定律欧姆定律是表示电路中电压、电流和电阻这三个物理量之间关系的定律。遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻。导体中的电流I与加在导体两端的电压U成正比，与导体两端的电阻R成反比，它可以用下式表示：国际单位制中，电阻的单位是欧姆（Ω），简称欧。IRU2.2基尔霍夫定律(1)基尔霍夫电流定律(KCL)节点:就是三条或三条以上支路的汇合点.定律内容：KCL又叫节点电流定律。它指出：电路中任一节点处，流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和。如果规定流入节点的电流为正时，则流出节点的电流为负。则基尔霍夫电流定律表达为出入II0I2电路的基本定律(1)基尔霍夫电流定律(KCL)特征：kcl反映了电流的连续性，它表明在任一节点上，电荷既不会产生和消失，也不会积聚。该定律不仅适用于电路中的一个实际节点，而且可以推广到电路中所取的任意封闭面。2.2基尔霍夫定律2电路的基本定律(2)基尔霍夫电压定律(KVL)回路：由若干支路所组成的闭合路径。定律内容：任一瞬时，作用于电路中任一回路各支路电压的代数和恒等于零。注意事项：用于电路的某一回路时，必须首先假定各支路电压的参考方向并指定回路的循环方向（顺时针或逆时针），当支路电压与回路方向一致时取“+”号，相反时取“－”号。0U2.2基尔霍夫定律2电路的基本定律(2)基尔霍夫电压定律(KVL)特征：基尔霍夫电压定律实质是能量守恒的体现。表达形式二：在任意一个闭合回路中，各段电阻上的电压降代数和等于各电源电动势的代数和。基尔霍夫电压定律还可以推广到任一不闭合的电路上，但要将开口处的电压列入方程。EIR2.2基尔霍夫定律2电路的基本定律本节小结：电路的欧姆定律。电路的基尔霍夫定律。2电路的基本定律3单相交流电路3.1正弦交流电的概念正弦电流及其三要素随时间按正弦规律变化的电流称为正弦电流，同样也有正弦电压、正弦电动势、正弦磁通等。这些按正弦规律变化的物理量统称为正弦量。如：1、幅值---最大值有效值----和交流电具有同样热效应的直流电流值；211022022mTmTItdtsinITIRdtiTRTI则)tsin(Im正弦电流及其三要素2、频率f（角频率ω）f----每秒转过的周数，则转速为60f(一对磁极)ω----每秒转过的角度二者关系ω=2πf周期T=1/f3单相交流电路3.1正弦交流电的概念正弦电流及其三要素3、相位ωt+φ：t时刻线圈平面与中性面的夹角---相位ωt：t时间内转子的线圈平面转过的电角度；φ：t=0时刻线圈平面与中性面的夹角---初相位相位差：两个同频率的正弦量的相位之差。超前、滞后、同相、反相。3单相交流电路3.1正弦交流电的概念3.2正弦交流电路的计算方法正弦量可用三角函数式表示，亦可用波形图表示，虽然都能体现正弦量的三要素，但遇到正弦量的运算时就特别复杂，相量表示法给正弦量的运算提供了方便。1、复数(1)复数的表示方法代数式：A=a+jb指数式：A=|A|ejψ极坐标式：A=|A|∠ψ(2)复数的运算3单相交流电路1、复数(2)复数的运算复数的加减：利用代数式复数的乘除：利用指数式或极坐标式正弦量的复数表示方法幅值（有效值）模初相位复角)tsin(UumjUeU3.2正弦交流电路的计算方法3单相交流电路2、正弦量的相量表示相量（与正弦量有一一对应关系的复数）定义：振幅相量有效值相量mjmmUeUUUUeUj2mUU有一一对应关系)U(U)t(um3.2正弦交流电路的计算方法3单相交流电路注意事项:①只有正弦量才能用相量表示；②向量不能表示非正弦量；③同频率的正弦量才能画在一个相量图上。结论：同频率的正弦量的叠加仍是同频率的正弦量。