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基本知识与电气识图 ,第一部分 基础知识,1.1 电气理论基础知识 1 电路的有载、空载、短路三种状态及其特征,有载状态,处于正常工作状态。,这时电源供电的电压符合额定值，其偏移的百分比值符合当地供电部门的规定，电源及其开关设备流经的电流都在额定范围内。,联结电源及其开关设备与用电设备间的供电用和控制用的线路工作正常，流经线路的电流承受的电压都在其额定允许范围内。,电路中既有电压，又有电流，发生电能与状态。,即使由于负载瞬时或短时出现过负荷，过负荷数值和时间也都在预期的允许范围内，预期的允许范围由施工设计在电源及其开关设备选定规格型号时给予考虑；用电设备侧的电压，流经的电流和用电设备输出的能力，也都在预期的额定范围内，额定范围由用电设备的铭牌或使用说明书明示。,2) 空载状态 (1) 空载状态为备用状态。 (2) 备用状态可分为热备用、冷备用状态。无论对电路构成的哪一部分来描述，其供电侧有电压，但无电流流通为热备用；若供电侧既无电压，又无电流流通则为冷备用。 (3) 电路中存在电压，但无电流流通，不发生电能与其他能的转换。,3) 短路状态 (1) 电路短路是处于故障状态。 短路点：故障发生的位置可能是构成电路的任何部位，但通常指不经负载流通电流的短路处。 短路电流：自短路点至电源及设备开关、供电用线路流经的电流，通常要超过正常有载状态的电流若干倍。 (2) 电路中各项电量参数，非电量参数出现异常，电源电压大幅下降。电流剧增，短路电流流经的开关设备、线路温度骤升，电动应力增大，局部噪声增强。,(3) 供电电源电压下降，电路中电流剧增，发生非预期的能量转换。,越级跳闸：如开关设备等的继电保护装置功能正常，便会迅速切断短路状态电路的电源供给，避免故障状态扩大造成更大的损失。若功能不正常，故障扩大引起电路上一级开关设备的继电保护装置动作，切断短路电路电源供给的现象,2电流、电压、功率及主要非电物理量测量的基本原理和方法,1) 直流电流的测量 按被测量直流电流数值的大小，可分成大、中、小三段。很少遇到小段的测量，以中段10-6102A为主，个别情况会遇到处于大段102105A的测量。 (1) 中段直流电流的测量，接线如图11所示。 注意： 将直流电流表(A)串人负载电路中，注意表的极性，使直流电流I自表的正极流人，负极流出，接反后会无法测量或损坏仪表， 同时为保证测量精度应选用直流电流内阻RA的仪表，RA/R应小于允许误差的1/5。允许误差的确定，往往是选用仪表精度等级的依据，通常由设计做出规定。,2) 大段直流电流的测量，接线如图12所示。,做法：在负载电路内串一个电阻值较小，基本不会影响负载电流I变异的分流器F，分流器F的电阻值RF是个常数，目的是保持测量的准确性。只要用直流毫伏表、电位差计或直流数字电压表(mV)，测量出分流器F两端的直流电压值，通过计算，便可获得所测直流电流的数值。 当然也可在专用的毫伏计、电位差计、直流数字电压表的显示部分制成相对应的直流电流读数。这些仪表接线同样要注意极性。 大段直流电流测量除用分流器法外，还有直流互感器法，直流比较仪法等。,(2) 直流电压的测量 同样直流电压值也分大、中、小段，机电安装工程也以测量中段10-4一102V为主，大段102106V较少。 1) 中段直流电压的测量，接线如图13所示。,做法：将直流电压表的两根连线并联在负载，或电源的两端，便可读得负载上或电源的直流电压值。 注意：极性不能错。 直流电压表的的内阻RV要远大于负载电阻R，R/RV要小于允许误差的1/5。,2) 大段直流电压的测量，如图1-4所示 做法：采用附加电阻法。 用一大电阻R与一直流毫安表串联起来，且电阻R的阻值远大于毫安表的内阻RA，同时电阻R在使用温度范围内，阻值是稳定的，则所测电压值：U=IR。毫安表的显示部分可指出相对应电压值的读数。 大段直流电压测量除用附加电阻法，还有电阻分压器法、直流电压互感器法等。,(3) 直流功率的测量，接线如图1-5所示。,图中，W为功率表的电压、电流线圈的始端，r2为电压线圈的附加电阻，功率表读数直接指出电路负载功率值。 由于直流功率PUI，所以功率表要输入电压U和电流I两个信号。 这个方法适用于002510A，11000V之间。,(4) 正弦交流电的有效值 瞬时值：正弦交流电的电流和电压是随时间发生变化的，某一时间的数值 有效值：在相同的电阻上，正弦交流在一个周期内损失的电能与一直流量损失的电能相同则这个直流量的数值称正弦交流的有效值。所以正弦交流电流的有效值为：,幅值：交流电流的最大值， 有效值与幅值的关系：若幅值为Im，则有效值为：,因此，交流电流的有效值又称为交流电流的均方根值，在工程实际应用中和各类电工产品铭牌标示上以及仪表测量显示都以有效值表示，对交流电流、电压、功率的测量值是对有效值的测量。同理，交流电压的有效值为：U0707Um,(5) 交流电流的测量 同样交流电流值分为大、中、小段，机电安装工程也以测量中段10-3103A为主，大段103一106A较少。 中段交流电流的测量：接线如图16所示。,注意：电流表A读得交流电流的有效值， 交流电流表无极性要求。 小于永许误差的1/5，以保证测量精度。,2) 大段交流电流的测量：接线如图17所示。 将适配的交流电流互感器串入负载电路内，互感器由于电磁作用，在二次侧线圈内便有二次电流流通，通过计算便可得负载电流I1(称一次电流)的数值。,采用交流电流互感器测量交流大电流的注意事项： 国家标准规定，无论互感器一次侧电流额定值大小为多少，互感器二次侧电流值为5A不变。 互感器二次侧接线不允许开路，且二次电路标有的接地端钮必须接地。 电流互感器主线路(一次侧)与测量线路(二次侧)间有电的隔离，这对高压电流测量十分有利。 不能以低压电流互感器替代高压电流互感器，一定要与负载电路的电压等级适配。 二次侧线路中电流表如与电流互感器配套的，显示额定数值不是5A，而是已乘X值后的一次侧电流数值。,(6) 交流电压的测量 同样交流电压值分为大、中、小段，机电安装工程也以中段10-3103V为主，大段103一106V也时常遇见。 中段交流电压的测量：接线如图18所示。,做法：采用附加电阻法。接线如图1-8所示。 将交流电压表的两根连线并联在负载电阻或电源两端，便可读得负载上或电源的交流电压值，交流电压表无极性要求， 应小于允许误差1/5，以保证测量精度。适应于 交流电压小于1500V。,交流电压互感器法。接线如图l9所示 当电压大于1500V时，交流电压互感器有一次、二次线圈，一次并联于被测电压U1，二次接电压表V，不论一次电压U1高低多少，二次电压额定值通常为100V。如一次线圈匝数为nl，二次线圈匝数为n2。,则：,K称为电压互感器的变比，,当然接在二次回路的专用电压表V，可以显示出一次回路的读数。 注意：二次回路不允许短路，回路要有接地，且依据电压互感器的规格型号，对二次回路仪表的阻抗有一定匹配要求。,（7）交流功率的测量 瞬时功率：,无功功率：储能元件之间能量交换的规模，单位为：Var,视在功率：标记电气设备的额定状态的功率，也成为容量， 单位为：VA。 单相：,三相：,有功功率、无功功率、视在功率三者构成功率三角形如图1-11所示。,由于交流电路电压和电流波形同步的程度，即初相角的差与负载特性有关，如图110所示。,交流功率测量：同样要有电流、电压两个信号输人功率表，接线如图l12(a)直接接入法测量，图112(b)经互感器接入法。,（8） 主要非电物理量采用电量法 测量系统由待测的非电量转换成相应的电量传感器、对电量进行测量的测量电路、非电量显示及处理电路三部分组成。 测量的特点：灵敏度高、响应快、反作用小、可无接触测量及远距离测量；由于大多采用固体传感元件，故具有使用寿命长、体积小、质量小、可靠性高及价格便宜等优点；易用超声、红外、激光、微波、放射线等先进技术；易于连续测量、并易进行数据传输、记录和处理。,3变压器、三相交流异步电动机的基本结构及其工作原理,电力变压器和三相异步电动机是机电安装工程中经常遇到的主要电气设备，且他们的电磁原理有着共同点。变压器的一次二次线圈是固定，而三相异步电动机是一次线圈固定，二次线圈旋转。 （1）变压器的结构特征 按结构形式有： 铁心结构：心式和壳式。 绕组结构：双绕组和三绕组。 相数：单相和三相。 绝缘介质：油浸式和干式。 冷却方式：空气、油自然循环、强迫油循环、强迫油循环导向和水冷却等。,油浸变压器的结构特征： 1）器身结构有油箱和铁芯，油箱上有散热器等零部件； 2）油浸变压器的铁芯和绕组都浸在绝缘油中； 3）冷却方式有油浸自冷式和强迫循环水冷式等。 树脂绝缘干式变压器的结构特征： 1）铁芯与油浸式变压器基本相仿，绝缘有空气、SF6气体或浇注绝缘。 2）绝缘件要经防潮处理，铁芯零件要防锈处理。 适用范围：干式变压器的铁芯和绕组都不浸在任何绝缘液体中，它一般用于安全防火要求较高的场合。,（2）变压器的分类及电磁工作原理 1）变压器的分类： 按用途分：电力变压器和特种变压器。 电力变压器：发电机变压器、联络变压器、降压变压器和配电变压器； 特种变压器：干式变压器、电炉变压器、变流变压器、试验变压器、船用变压器、中频变压器等。 电流互感器、电压互感器、调压器、电抗器等的工作原理及结构型式类似于变压器。,2）变压器的电磁工作原理，如图113所示。图中箭头的符号表示各有关量的正方向。,现仅以单相变压器来描述，为了便于理解，把变压器的线圈电阻、漏磁的作用、铁芯损耗都忽略不计，同时变压器铁芯磁导很大，把激励磁势的激磁电抗也略去。 当变压器接上频率为f、电压为U的正弦交流电源，二次侧开路，铁芯中产生主磁通，根据电磁感应定律、电动势平衡规律：,K12称变压比，决定于铁芯上一次线圈的匝数N1与二次线圈的匝数N2的比值，适当选取N1/N2，就可将一次电压变为需要的二次电压。,的磁动势，使,由此得出：,变压器的容量为U1I1U2I2，单位为伏安(VA)，当变压器的一、二次电压、电流为额定值时，则变压器的容量为额定容量。 三相变压器的基本原理和单相变压器的原理一样，仅是三个相角差互为120。的交流电源接人同一台具有三个不同磁路铁芯的变压器，任何时候其中两相的电压或电流或磁通的和等于另一相的值，且大小相等方向相反，处于平衡状态，三相交流电维持有效的能量供给。,（3）三相交流异步电动机的结构、分类及电磁原理 异步电动机是机电安装工程中应用最广的电动机，在各种电气传动中约占90，在电网总负荷中约占60。 1）异步电动机的结构 小型笼型异步电动机结构主要包括： 定子、转子、定子绕组、风扇、风罩、出线盒、轴承、端盖、外盖、内盖等。 中型绕线型异步电动机结构主要包括： 定子、转子、定子绕组、转子绕组、出线盒、连接环、轴承、轴承内盖、轴承外盖、轴承套、端盖等。,2）异步电动机的分类： 轴中心高630mm以上为大型电动机； 轴中心高80630mm；为中小型电动机； 折算1500r/min时额定连续功率等于小于1.1kW称为小功率电动机。 按转子结构可分为笼型异步电动机、绕线异步电动机、换向器异步电动机。 还有按电气派生系列、结构派生系列、特殊环境派生系列、专用系列分类的各种异步电动机。,3）异步电动机的电磁工作原理： 三相异步电动机的三组定子绕组在空间分布，为电磁兔相互差120。，通以三相交流电流后在定子与转子的气隙问产生旋转磁场，旋转磁场的转速 ，f为交流电流频率，P为磁极对数。旋转磁场切割定子、转子绕组而分别在绕组中感生电动势，转子电动势在自成闭合电路的转子绕组中产生电流(笼型电动机转子制造时已成闭合电路，绕线型电动机要通过转子滑环外接电阻等形成闭合电路)，转子电流与旋转磁场作用产生转矩，转子绕组与气隙磁场相对运动产生转子电流和转矩是实行能量转换的必备条件。,第二部分 电气识图,一、电气工程图的种类及电气常用图形符号,1电气工程图的分类,电气工程图是表示电力系统中的电气线路及各种电气设备、元件、电气装置的规格、型号、位置、数量、装配方式及其相互关系和连接的安装工程设计图。 按照表达形式和用途的不同，电气图可分为以下几种： （1）系统图或框图 用符号或带注释的框，概略表示系统或分系统的基本组成，相互关系及其主要特征的一种简图。,（2）电路图 用图形符号描述工作顺序，详细表示电路、设备或成套装置的全部组成和连接关系，而不考虑其实际位置的一种简图。,（3）功能图 表示理论的或理想的电路而不涉及实现方法的一种图，其用途是提供绘制电路图或其他有关图的依据。 （4）逻辑图 主要用二进制逻辑单元图形符号绘制的一种简图，其中只表示功能而不涉及实际方法的逻辑图，称为纯逻辑图。 （5）功能表图 表示控制系统的作用和状态的一种图。 （6）等效电路图 表示理论的或理想元件及其连接关系的一种功能图。 （7）程序图 详细表示程序单元和程序块及其互连关系的一种简图。 （8）设备元件表 把成套装置，设备和装置中各组成部分和相应数据列成表格。,（9）端子功能图 表示功能单元全部外接端子，并用功能图、表图或文字表示其内部功能的一种简图。 （10）接线图或接线表 表示成套装置、设备或装置的连接关系，用以进行接线和检查的一种简图。 （11）数据单 对特定项目给出详细的信息资料。 （12）位置简图或位置图 表示成套装置、设备或装置中各个项目的位置的一种简图或一种图，统称为位置图。,按电气工程规模的大小，通常分为： （1）内线工程 包括：照明系统图；动力系统图；电话工程系统图；共用天线电视系统图；防雷系统图；消防系统图；防盗保安系统图；广播系统图；变配电系统图；空调系统图。 （2）外线工程 包括：架空线路图；电缆线路图；室外电源配电线路图。,具体到电气设备安装施工，按其表现的内容不同分为以下几种类型： （1）首页 主要内容包括目录和前言两大部分。 图纸目录包括序号，图纸名称，编号，张数等。 设计说明主要阐述电气工程的设计依据、基本指导思想和原则、图纸中未能清楚表明的工程特点、安装方式、工艺要求、特殊设备的安装说明、有关施工中注意的事项。 图例：图形符号，通常只列出本套图纸涉及的图例。 设备材料明细表列出了该电气工程所需要的主要电气材料和设备名称、规格、型号和数量。,（2）电气平面图 电气平面图：表示电气设计各项的平面布置图，根据使用要求不同分为电气照明平面图、电力平面图、弱电系统平面图、防雷平面图等。 电气平面图主要表示的内容包括： 1）电源进线和电源配电箱及各分配电箱的形式、安装位置以及电源配电箱内的电气系统； 2）照明线路中导线的根数、型号、规格、走向、敷设位置、配线方式及导线连接方式等； 3）照明灯具类型，灯泡、灯管的功率，灯具安装方式、安装位置等； 4）照明开关的类型、安装位置及接线等； 5）插座及其他日用电气的类型、容量、安装位置及接线等。 对多层建筑物每一层应有一张平面图，对相同布置的可用一张图纸来代替称之为标准层平面图，且照明、电力应分别绘制。,（3）电气系统图 电气系统图从总体上描述系统，它是各种电气装置成套电气图的第一张图，它是设计人员编制更为详细的其他电气图的基础，是进行有关电气计算，选择主要电气设备，拟定供电方案的依据，具体体现的内容为电源引线、干线和分干线的规格和型号、相数及线路编号、设备型号及电气设备安装容量等。 （4）电气控制原理图 在一般施工中，由于电气设备使用的是定型产品，原理图一般附于产品说明书内。 （5）电气材料表 电气材料表是把某一电气工程所需主要设备、元件、材料和有关数据列成表格，表示其名称、符号、型号、规格、数量、备注(生产厂家)等内容。它一般置于图中某一位置，应与图联系起来阅读。,主要电路图： 常用电路图有电路原理图和电路接线图 电路原理图： 原理图是用来说明电气控制线路的工作原理、各电气元件的相互作用和相互关系。所以它应包括所有电气元件的导电部分和接线端头，而不考虑各元件的实际位置。,电路原理图绘制方法和原则： 、在电路图中，主电路、电源电路、控制电路、信号电路分开绘制。 无论是主电路还是辅助电路，各电器元件一般应按生产设备动作的先后动作顺序从上到下或从左到右依次排列，可水平布置或垂直布置。 、所有电器的开关和触点的状态，均以线圈未通电状态；手柄置于零位；行程开关、按钮等的接点不受外力状态；生产机械为开始位置。 、为了阅读、查找方便，在含有接触器、继电器线圈的线路单元下方或旁边，可标出该接触器，继电器各触点分布位置所在的区号码。 、同一电器各导电部分常常不画在一起，应以同一标号注明。,电气接线图绘制方法及原则： 1. 各电气的符号、文字和接线编号均于电路原理图一致。 2. 电气接线图应清楚的表示各电器的相对位置和他们之间的电气连接。所以同一电器的各导电部分是画在一起的，常用虚线框起来，尽可能的反映实际情况。 3. 不在同一控制箱内或不在同一配电屏上的各电器连接导线，必须通过接线端子进行，不能直接连接。 4. 成束的电线可以用一条实线表示，电线很多时，可在电器接线端只标明导线的线号和去向，不一定将导线全部画出。 5. 接线图应表明导线的种类、截面、套管型号、规格等等。,小知识： 在电器维护中，常常根据电器设备的电流来选择线径、保护等。所以根据已知条件求得电器电流很重要。但往往现场条件又没有相应计算设备，所以这就应当掌握估算技巧。 根据电机容量、电压求额定电流： 估算公式：电机容量除以千伏数，商乘以0.76。 公式适用与任何电压等级的三相电机。0.76考虑的电机的功率因数为0.85，效率为0.9。所以对于一些10KW以下电机，求得的值要小一些，对于功率500KW以上电机，求得的值要大一些。 举例： 220伏三相电机 1千瓦为3.5安培 380伏三相电机 1千瓦为2安培 660伏三相电机 1千瓦为1.2安培 3000伏三相电机 1千瓦为0.25安培,2. 电气常用图形符号 电气设计中常用的图形符号、文字符号及标注形式，可以全面表达电气的设计内容，有利于提高图纸设计速度和识图，以室内照明图符号为例。,（1）室内配电线路的表示方法 电气照明线路在平面图中采用线条和文字标注相结合的方法，表示出线路的走向、用途、编号、导线的型号、根数、规格及线路的敷设方式和敷设部位。 线路配线方式及代号（斜线后为英文字母代码）：分为明敷（M）和暗敷（A）。,线路敷设部位及代号：,导线的类型及代号：,常见导线型号,导线根数的表示方法： 只要走向相同，无论导线的根数多少，都可以用一根图线表示一束导线，同时在图线上打上短斜线表示根数；也可以画一根短斜，在旁边标注数字表示根数，所标注的数字不小于3，对于2根导线，可用一条图线表示，不必标注根数。 导线的标注格式：,a-b-cd-e-f,例：N1- BV -22.5+PE2.5-DG20-QA 其中： N1 表示导线的回路编号 BV 表示导线为聚氯乙烯绝缘铜芯线 2 表示导线的根数为2 2.5 表示导线的截面为2.5mm2 PE2.5 表示1根接零保护线，截面为2.5mm2 dg20 表示穿管为直径为20mm的钢管 QA 表示线路沿墙敷设、暗埋,（2）照明电器的表示方法 照明电器由光源和灯具组成。 灯具在平面图中采用图形符号表示。在图形符号旁标注文字，说明灯具的名称和功能。,1）光源的类型及代号,2）灯具的类型及代号,3）照明电器安装方式及代号,（3）电力及照明设备的表示方法 电力及照明设备包括配电箱、灯具、开关插座等 表示方法为： 1）电力及照明设备在平面图中采用图形符号表示， 并在图形符号旁标注文字，说明设备的名称、规格、数量、安装方式、离开高度等。 2）电力及照明设备的标注格式：,a-b-c,当需要标注引入导线时格式为：,表示配电箱的进箱导线代号,3）开关及熔断器的标注格式：,例： 3,其中： 3 表示开关编号 HH3-100/3 表示开关的型号 100 表示开关的额定电流为100A 80 表示开关的整定电流为80A,a-b-c/i,a,当需要标注引入导线时格式为：,照明灯具的标注格式：,其中：a 灯具数量 b 灯具型号 c 每盏灯具内的灯泡（灯管）数量 d 每个灯泡（灯管）的功率 e 灯具安装高度 f 安装方式 l 光源种类（可省略不写）,a-b,f,4-YG,L,例：,其中：4 灯具数量 YG2 灯具型号 2 每盏灯具内的灯泡（灯管）数量 40 每个灯泡（灯管）的功率 2.5 灯具安装高度2.5米 L 吊链安装方式,一般来说，室内照明线路的看图顺序是：设计说明、 系统图 、平面图、 接线图、 原理图等。从设计说明了解工程概况，本图纸所用的图形符号，该工程所需要的设备、材料型号、规格和数量等；然后再看系统图、平面图、接线图和原理图，看图时，平面图和系统图要结合起来看，电气平面图找位置，电气系统图找联系；安装接线图与原理图结合起来看，安装接线图找接线位置，电气原理图分析工作原理。,二、电气安装施工图的识读,1电气安装施工图识读步骤,按目录核对图纸数量、查出涉及的标准图。 详细阅读设计施工说明，了解材料表内容及电气设备型号含义。 分析电源进线方式及导线规格、型号。 仔细阅读电气平面图，了解和掌握电气设备的布置、线路编号、走向、导线规格、根数及敷设方法。 对照平面图，查看系统图，分析线路的连接关系，明确配电箱的位