第七章 建筑电气常识

第七章建筑电气常识第一节电的基础知识一、电路的组成和三种状态1.电路的组成所谓的电路，就是把电源、用电器、开关用导线连接起来组成的电流路径(图7-1所示)。其中电源是向电路提供持续电流的装置；用电器是利用电流工作的设备；导线是用来连接电源和用电器的，其作用是传输电流；开关的作用是用来控制用电器和电源的通断。可见，对于电路的组成，这四大元件缺一不可。图7-1电路组成电路的主要功能（1）进行能量的转换、传输和分配。（2）实现信号的传递、存储和处理。2.电路的三种状态（1）通路：接通的电路叫通路。这时，电路是闭合的，且处处有持续的电流。（2）断路：断开的电路叫断路，这时电路某处断开了，电路中就没有了电流。（3）短路：直接用导线把电源的两极（或用电器的两端）连接起来的电路叫短路。1）短路的分类短路有两种形式：一是整体短路，也称电源短路，它是指用导线直接连接在电源的正负极上，此时电流不通过任何用电器而直接构成回路，电流会很大，可能把电源烧坏。二是局部短路，它是指用导线直接连接在用电器的两端。此时电流不通过电器而直接通过这根导线。发生局部短路时会有很大的电流。因此，短路状态是绝对不允许出现的。2）短路的实质无论是整体短路还是局部短路，都是电流直接通过导线而没有通过用电器，使电路中的电阻减小从而导致电流增大。这就是短路的实质。3）短路的分析方法有时短路发生比较隐蔽，一眼不容易看出，如何分析呢？可以采取电流优先流向分析法。如果电流有两条路径可供选择，一条路径全部是导体，一条路径中含有用电器，那么电流总是优先通过导线。具体的分析方法是：当电路构成通路时，电流从电源的正极出发，它总是优先通过导体并且能够回到电源的负极，便构成电源短路或用电器短路。4）短路故障的判断方法短路是一种常见的电路故障，由于发生短路时电流没有通过用电器，导致用电器的电压为零，这就是发生短路的特征。此时可用电压表测量用电器两端的电压，若此处电压为零，则可能短路。二、串联和并联电路的电路图串联电路定义:用电器首尾依次连接在电路中特点:电路只有一条路径,任何一处断路都会出现断路。图7—2串联电路串联电路电压规律：串联电路两端的总电压等于各用电器两端电压之和即：U=U1+U2U1∶U2∶U3=IR1∶IR2∶IR3=R1∶R2∶R3P1∶P2∶P3=I2R1∶I2R2∶I2R3=R1∶R2∶R3串联电路的特点：（1）电流只有一条通路（2）开关控制整个电路的通断（3）各用电器之间相互影响串联电路电流规律：I=I1=I2=I3并联电路是使在构成并联的电路元件间电流有一条以上的相互独立通路，为电路组成二种基本的方式之一。7—3并联电路并联电路中用导线连接在电源两极的任意两点间的电压相等。电路中每个环路中的电流由欧姆定律得出：电压并联电路中各电阻的电压与总电压相同。并联电路中各支路的电压都相等，并且等于电源电压。U=U1=U2并联电路中的干路电流（或说总电流）等于各支路电流之和。I=I1+I2并联电路中的总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数和。1/R=1/R1+1/R2或写为：R=R1*R2/(R1+R2)并联电路中的各支路电流之比等于各支路电阻的反比。I1/I2=R2/R1并联电路中各支路的功率之比等于各支路电阻的正比。P1/P2=R2/R1用途:家用电路、大型建筑物的造型灯、城市路灯;分流并联电路的特点：（1）电路有若干条通路。（2）干路开关控制所有的用电器，支路开关控制所在支路的用电器。（3）各用电器相互无影响。串联的优点：在电路中，若想控制所有电路，即可使用串联的电路；串联的缺点；若电路中有一个用电器坏了，整个电路意味这都断了。并联的优点：可将一个用电器独立完成工作，适合于在马路两边的路灯。并联的缺点：若并联电路，各处电流加起来才等于总电流，由此可见，并联电路中电流消耗大。三、电动机的分类及技术参数含义1.电动机分类电动机是一种旋转式电动机器，它将电能转变为机械能，它主要包括一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子。在定子绕组旋转磁场的作用下，其在电枢鼠笼式铝框中有电流通过并受磁场的作用而使其转动。这些机器中有些类型可作电动机用，也可作发电机用。它是将电能转变为机械能的一种机器。通常电动机的作功部分作旋转运动，这种电动机称为转子电动机；也有作直线运动的，称为直线电动机。电动机能提供的功率范围很大，从毫瓦级到万千瓦级电动机。电动机的使用和控制非常方便，具有自起动、加速、制动、反转、掣住等能力，能满足各种运行要求；电动机的工作效率较高，又没有烟尘、气味，不污染环境，噪声也较小。由于它的一系列优点，所以在工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等各方面广泛应用。(1)按工作电源分类根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。(2)按结构及工作原理分类电动机按结构及工作原理可分为直流电动机，异步电动机和同步电动机。同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机又分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机又分为稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。(3)按起动与运行方式分类电动机按起动与运行方式可分为电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。(4)按用途分类电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。驱动用电动机又分为电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其它通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。2.技术参数含义（1）电动机铭牌数据及额定值型号：表示电动机的系列品种、性能、防护结构形式、转子类型等产品代号。功率：表示额定运行时电动机轴上输出的额定机械功率，单位KW或HP，1HP=0.736KW。电压：直接到定子绕组上的线电压（V），电机有Y形和△形两种接法，其接法应与电机铭牌规定的接法相符，以保证与额定电压相适应。电流：电动机在额定电压和额定频率下，并输出额定功率时定子绕组的三相线电流。频率：指电动机所接交流电源的频率，我国规定为50HZ±1。转速：电动机在额定电压、额定频率、额定负载下，电动机每分钟的转速（r/min）。工作定额：指电动机运行的持续时间。绝缘等级：电动机绝缘材料的等级，决定电机的允许温升。常用绝缘材料的级别及其最高容许极限温度见下表：表7—1常用绝缘材料的级别及其最高容许极限温度绝缘等级AEBFH极限温度（℃）105120130155180标准编号：表示设计电机的技术文件依据。励磁电压：指同步电机在额定工作时的励磁电压（V）。励磁电流：指同步电机在额定工作时的励磁电流（A）。（2）电动机型号电动机型号是便于使用、设计、制造等部门进行业务联系和简化技术文件中产品名称、规格、型式等叙述而引用的一种代号。产品代号是由电动机类型代号、特点代号和设计序号等三个小节顺序组成。电动机类型代号用：Y——表示异步电动机；T——表示同步电动机；电动机特点代号表征电动机的性能、结构或用途而采用的汉语拼音字母。如防爆类型的字母EXE（增安型）、EXB（隔爆型）、EXP（正压型）等。设计序号是用中心高、铁心外径、机座号、凸缘代号、机座长度、铁心长度、功率、转速或级数等表示。如：Y2-160M1–8Y：机型，表示异步电动机；2：设计序号，“2”表示第一次基础上改进设计的产品；160：中心高，是轴中心到机座平面高度；M1：机座长度规格，M是中型，其中脚注“2”是M型铁心的第二种规格，而“2”型比“1”型铁心长。8：极数，“8”是指8极电动机。如：Y630—10/1180Y表示异步电动机；630表示功率630KW；10极、定子铁心外径1180MM；机座长度的字母代号采用国际通用符号表示；S是短机座型，M是中机座型，L是长机座型。铁心长度的字母代号用数字1、2、3、-------依次表示。三、常用的控制电器1.刀开关开启式负荷开关主要作为照明电路和小容量5.5kW及以下动力电路不频繁起动的控制开关。其结构如图7-4。7-4闸刀开关刀开关是带有动触头——闸刀，并通过它与底座上的静触头——刀夹座相楔合（或分离），以接通（或分断）电路的一种开关。作用：隔离电源，以确保电路和设备维修的安全；或作为不频繁地接通和分断额定电流以下的负载用分断负载，如不频繁地接通和分断容量不大的低压电路或直接启动小容量电机。刀开关处于断开位置时，可明显观察到，能确保电路检修人员的安全。2.熔断器熔断器在电路中主要起过载和短路保护作用。当电路发生短路故障时，熔体被瞬时熔断而分断电路，起到保护作用。熔断器是根据电流超过规定值一段时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开；运用这种原理制成的一种电流保护器。熔断器广泛应用于高低压配电系统和控制系统以及用电设备中，作为短路和过电流的保护器，是应用最普遍的保护器件之一。熔断器种类很多，常用的有三种：插入式熔断器、螺旋式熔断器、封闭管式熔断器。如图7-5所示。图7-5熔断器（a）管式；（b）插式；（c）螺旋式3.交流接触器（图7-6）接触器是一种用来频繁地接通或切断负载主电路、便于实现远距离控制的自动切换电器。一般情况下接触器是用按钮操作的。接触器除前述功能外，还具有失压或欠压保护作用。接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。交流接触器又可分为电磁式，永磁式和真空式三种。图7-6交流接触器4.热继电器（图7-7）当负载电流超过允许值时，热继电器便会动作、切断电路，从而对电气设备起过负荷保护作用。此外，它也可以对其他电气设备的发热状态进行控制。电动机如长期过载、频繁起动、欠压运行或缺相运行，都可能会使其电流超过额定值。若超过的量不大，熔断器不会熔断。长时间过电流将会引起电动机过热，加速绕组的绝缘老化，缩短电动机使用寿命，严重时甚至烧坏电动机。因此，交流电动机通常都设置由热继电器构成的过负荷保护。图7-7热继电器5.空气断路器（自动开关）空气断路器也称为自动空气开关，可用来接通和分断负载电路，也可用来控制不频繁起动的电动机。它既有闸刀开关的功能、又有多种保护功能（过载、短路、欠电压保护等）、动作值可调、操作方便、安全等优点，所以目前被广泛应用。低压断路器的类型有：(1)框架式DW10和DW15系列（图7-8），用作配电线路和变压器的保护开关；(2)塑料外壳式DZ10和DZ15系列（图7-9），用于配电线路的保护开关或电动机、照明电路的控制开关，是电动机和小型室内配电盘的总开关。图7-8框架式断路器图7-9塑料外壳式断路器6.电阻器用电阻材料制成的、有一定结构形式、能在电路中起限制电流通过作用的二端电子元件。阻值不能改变的称为固定电阻器。阻值可变的称为电位器或可变电阻器。理想的电阻器是线性的，即通过电阻器的瞬时电流与外加瞬时电压成正比。一些特殊电阻器，如热敏电阻器、压敏电阻器电阻器和敏感元件，其电压与电流的关系是非线性的。电阻器是电子电路中应用数量最多的元件，通常按功率和阻值形成不同系列，供电路设计者选用。电阻器在电路中主要用来调节和稳定电流与电压，可作为分流器和分压器，也可作电路匹配负载。根据电路要求,还可用于放大电路的负反馈或正反馈、电压-电流转换、输入过载时的电压或电流保护元件，又可组成RC电路作为振荡、滤波、旁路、微分、积分和时间常数元件等。六、施工现场临时用电要求1.低压配电系统的分类根据国家标准《低压配电设计规范》，低压配电系统分为三种，