电气设计论文范文

导语：如何才能写好一篇电气设计论文，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：电气设计设计符号代号原则

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

e--灯泡安装高度，m

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(1)目前，住宅设计大量选用模数化配电箱，其中大部分型号是PZ30，但PZ30是不应该在住宅中使用的。因为，PZ30和PZ20是同时开发的两个系列，分别按两种使用场合设计的，PZ20按非熟练人员场合设计，主要用于家庭和类似场所；PZ30则按熟练人员使用设计，主要用于工业场所。在英国，PZ20应符合BS5486－13，PZ30应符合BS5486－12。在BS5486－13非熟练人员用的模数化终端组合电器标准中，强调单相电路和结构上要设有各种保护和防护，如主开关为隔离开关，主开关应设有端子外罩，以便开关在断开位置时，安装载有电压的端子。电器间的联接线上，应设有障板，用来防止无意识的直接接触，同时外壳中还设有挡板，用以挡住接近时可能出现的直接接触和对电器元件的电弧起防护作用。至于工业用的PZ30，结构上相应要简单得多。另外，PZ20的污染等级必须满足2级而安装类别(过电压级别)为Ⅲ类，而PZ30污染等级必须满足3级，安装类别为Ⅱ类。因此，只要电气间隙爬电距离足够，很多三相系统PZ20能代替PZ30系列。由此可见，PZ30不应在住宅中使用。

(2)某些旧住宅在进行配电改造设计时，采用直敷布线，当导线垂直敷设时，未经任何保护就进入距地14m的明装照明开关。不符合现行国家标准《低压配电设计规范》GB50054－95的第521条第3款"当导线垂直敷设至地面低于18m时，应穿管保护"的规定。

(3)暗敷线路按最近路线敷设时，由于住宅的面层比较薄，线路管线交叉不易处理；另外照明线路通常利用顶棚灯的接线盒进线分线，在住户铺设木地板时，往往将敷设在地坪内的管线打断，造成电气不安全和使用的不方便。暗敷线路沿板孔、墙缝垂直或平行于地面敷设，就可以避免上述问题的发生，因为管线交叉可以在墙缝中解决，而照明线路则在墙的拐弯处利用接线盒进行分线，而非顶棚灯的接线盒，这样住户也可根据《住宅使用说明书》中的配电平面图，了解进入灯具线路的具体方向和位置，从而避免在铺设木地板时将管线打断。

(4)由于住户搬进住宅后一般会装修，为避免浪费，只在灯位处布置灯座。我国正在大力推广实施绿色照明工程，对于家庭来说，紧凑型荧光灯是取代白炽灯的最好选择。但是由于种种原因，卡口灯座在更换光源时，稍不注意，就会电着人，加之紧凑型荧光灯的灯头是螺口，不能用卡口灯座，所以在住宅设计时应选用螺口灯座，以确保住户使用安全和方便住户更换光源。

(5)忽视浴室的电气安全措施在浴室发生电击事故的危险机遇特别大，因为潮湿人体的接触电阻大都非常小，所以很小的接触电压也会发生严重的电击事故与死亡事故。由于这一缘故，浴室被称为电气安全的特殊场所，但我国却至今没有特殊场所的国家电气标准，仅在行业标准《民用建筑电气设计规范》(JGJ／T16－92)(以下简称《民规》)有一些电气安全措施的规定。

1：配电箱与浴室不应共用一个墙体。因为配电箱所在墙的另一面，往往是浴室的0、1和2区，住户在洗澡时，水分会渗透墙体而进入配电箱内，从而会造成电气事故。另外采用国际电工标准(IEC)规定，由西门子出版的《电气安装技术》一书的第963页，规定"区域0、1和2除了为区域1和2中的固定安装电器敷设深入墙内不超过5cm的导线外，不得在墙灰底部和墙灰中以及护墙板的后面敷设导线"。根据笔者的理解，此条规定0、1和2区所在墙的另一面不能敷设导线，那就更不能布置配电箱了。

另外，配电箱与浴室共用一个墙体，就会有其他房间的线路经过浴室内的0、1、2和3区，而这样又违背了《民规》14828条"在0、1及2区内，不允许非本区的配电线路通过；也不允许在该区内装设接线盒"的规定。而《电气安装技术》的第963页的规定更加严格"区域0、1、2和3区不允许有通向其他房间或地段的作馈电用的电缆和电线"，第965页则写着"从安全角度考虑，这一规定原则上应适应装有浴缸或淋浴装置的整个浴室"。

2：《民规》14829条规定"0、1和2区内，严禁装设开关设备及辅助设备"。但有些设计中，将插座布置在浴室内的1区和2区里，虽然插座为防水型的。3：很多住宅设计的电气线路采用钢管保护，在浴室里也是一样，对于这一点，《民规》没有任何规定。但是，IEC标准却要求进入浴室的电气线路应具备双重绝缘，即导线应穿塑料管敷设而不应穿钢管敷设，即便住宅内线路都穿钢管敷设，进入浴室也应加穿塑料保护管，这样既可提高线路绝缘水平，还可避免穿线钢管引入不应有的电压。《电气安装技术》第964页规定导线"敷设在非金属管道中"。

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变压器房是饲料厂供电的源头，饲料厂的节能降耗应从变压器开始。变压器的功率损耗由空载损耗、有载损耗和负载率组成。空载损耗、有载损耗是变压器自身的损耗，由变压器铁芯和变压器绕组电阻决定。以一台S9型油变800kVA变压器为例，空载损耗为1400W，负载损耗为7500W，那么每天的耗电量为：24×（1400＋7500）／1000＝213．6kW•h。因此，在选择变压器时应选择低损耗、高效率的新节能变压器。变压器的取值在75％～80％较为合理，当小于30％时，可以考虑换小容量的变压器；当大于85％时，可以考虑换大容量的变压器。由于饲料企业淡、旺季明显，所以可以安装2台变压器。在旺季时，使用两台或大容量的那台变压器；在淡季时，使用1台或小容量的那台变压器。这样可以大幅度降底变压器的损耗。

2配电室

变、配电室的位置应接近负荷中心，这样可以缩短各设备供电半径，降低输送电能时电缆所产生的损耗。此损耗因与电缆电阻及负荷大小有关，因此，在设计时应合理选用电缆品种及规格，合理车间布线，缩短供电半径。以185mm2的铜芯聚氯乙烯绝缘及护套电缆为例，在20℃满负荷时，长度每增加1km，电阻增加0．099Ω，每小时耗电增加11．44kW•h。

3中央控制室

中央控制室顾名思义，是整个饲料厂的核心所在。在中央控制室内可以完成对整个饲料厂95％的设备控制，而在饲料生产的过程中，这些设备的负荷情况，决定了这些设备功率因数的高低﹑单位能耗的高低。为了确保这些设备能够始终运行在满负荷状态，可以通过自动控制系统，自动跟踪设备的负载情况，自动控制设备输出与运行，避免电能的无谓浪费。

3．1原料接收与初清工段

这一工段负责饲料厂生产所需原料的接受和清理工作。一个处理量30t／h的简单原料接受清理工段，一般由3kW除尘风机，5．5kW提升机，0．75kW清理筛设备组成。就这个简单的原料接受清理工段，每小时耗电就达9．25kW•h。至于大产量复杂的原料接受清理工段，耗电就更多了。因此做电气设计时，要对接收原料的第一台设备负载情况，进行跟踪监控，确保整个工段设备能够在满负荷状态下运行。料满后自动提醒并停止整个工段的设备，或设备空载运行一段时间后，自动提醒并停止整个工段的设备，以达到避免电能的无谓浪费。

3．2粉碎工段

粉碎，是饲料生产过程中重要工序之一，粉碎效果的好坏对饲料产品的适口性、饲喂效果及后续工序的加工有着重要影响。一般饲料中需粉碎的原料占全部配方原料的50％～80％，粉碎工序的电耗占饲料厂生产车间总电耗的30％～70％［2］；这表明原料粉碎成本的控制对整个饲料生产成本的控制有着举足轻重的作用，因此在做电气设计时，首先对粉碎机应采用降压启动或软启动的方式，降低电机启停对电网的影响，并可以采用就地无功补偿的方式提高功率因数。用于粉碎机控制回路中的大型交流接触器，也可选用“交流吸合，直流保持”或永磁式微功耗接触器，其吸合瞬间功耗小，靠永磁体维持吸合，运行中无需工作电流，仅有0．8～1．5mA电子模块的工作电流，节能效果显著，与普通CJ20系列接触器相比可节电97．6％。以132kW的SFSP112×50F冠军粉碎机为例，采用正反转Y－Δ启动，启动时普通CJ20系列接触器有3420W的吸合功率，工作时每小时需要耗电0．237kW•h。而换成“交流吸合，直流保持”或永磁式微功耗接触器后，启动时吸合功率为82．08W，工作时每小时需要耗电0．00066kW•h。

3．2．1粉碎喂料器粉碎

喂料器控制着粉碎机的物料给入量，换而言之，它决定了粉碎机的效能。粉碎机在粉碎物料的过程中，由于饲料厂需粉碎不同的物料，而不同的物料粉碎机的给入量是不同的，喂料速度过快容易造成粉碎机超载甚至堵机；而喂料速度过低又会造成粉碎机效能偏低。因此，电气设计时，粉碎喂料器应用变频器控制，即实现了根据不同的物料调节给入量，同时自动控制系统自动跟踪监控粉碎机的负荷状态，根据粉碎机的负荷状态，自动调整粉碎喂料器的电机转速，确保粉碎机是在满负荷状态下运行。采用自动控制系统后，生产能力可提高0．2t／h以上，同时吨料电耗为5．0（kW•h）／t（2．5筛孔机械式出料）；以时产10t的水产料生产线为例，粉碎效率提高25％，尤其是细粉碎效率能提高58％～71％，每小时就提升2．5t产能，每天设备运转10h就提升25t产能，每月开机30d就提升750t，6个月就提升4500t，以粉碎加工成本7元／t计算，半年可为公司节省4500t×7元／t＝31000元的成本。

3．2．2粉碎脉冲风机

粉碎机停止后，需让粉碎脉冲风机延时停止，以保证脉冲布袋的清洁。粉碎机空气辅助系统的负压状态良好，提高风机效率，延长布袋使用时间。粉碎机合理的辅助吸风，可使粉碎机产量提高15％～35％。

3．3制粒工段

制粒工段的核心是制粒机，用于将粉碎混合了的物料压制成颗粒。在整个饲料加工生产过程中，约有30％～50％的电耗是用于制粒。制粒是饲料生产中一个很重要的环节，同时也是一个很复杂的环节。之所以说复杂，是因为原料性状、进料量、蒸汽量、生产操作、环模这些因素将制约着制粒的效率。同时粉碎粒度，调质效果，制粒过程控制，冷却条件等因素都将影响制粒的质量。无论是制粒的效率还是制粒的质量，都将对制粒机的生产效益产生影响，因此在做电气设计时，首先对制粒机应采用降压启动或软启动的方式﹑就地无功补偿的方式，提高功率因数。用于制粒机控制回路中的大型交流接触器选用“交流吸合，直流保持”或永磁式微功耗接触器，降低制粒机能耗。

3．3．1制粒喂料器

制粒喂料器的作用与粉碎喂料器相同，制粒喂料器采用变频器控制，实现制粒机物料给入量的调节。通过制粒机自动控制系统，自动跟踪监控制粒机的负荷状态﹑调质器内温度﹑水分的变化。根据制粒机的负荷﹑调质器内温度﹑水分，自动调整制粒喂料器电机转速，确保制粒机是在满负荷状态下运行。使制粒机单位产量的能耗降低。

3．3．2制粒调质器

制粒调质器也应采用变频器控制，通过制粒机自动控制系统，自动调节制粒调质器的搅拌速度，使其与制粒喂料器物料给入量相匹配；自动调节制粒调质器内蒸汽和水分的给入量，使原料中的淀粉获得充分糊化，提高制粒的效率，降低制粒机制粒时的能耗。

3．3．3冷却器风机

正确调节与控制冷却器内的风量与温度，避免过度冷却，可提高饲料的质量和降低能耗。因此冷却器风机也需采用变频器控制，由自动控制系统根据饲料颗粒的大小，环境温度﹑湿度的高低，自动调节冷却器风机的风量，冷却器内饲料得到适当冷却。

4结束语

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工程设计是基本建设的龙头，设计文件是工程建设的主要依据，设计质量是决定工程质量的首要环节。我国工程质量事故统计资料显示，由设计原因导致的工程质量事故占40.1％；工程施工原因引起的占29.3％；其它原因（如设备材料质量问题等）引起的占30.6％。可见对工程质量实施三控的关键在于设计质量控制。电气工程也不例外。

2、影响工程质量的几个建筑电气设计问题

合格的建筑设计应满足七个质量特性规定的要求，即功能性、安全性、经济性、可信性、可实施性、适应性及时间性。设计单位本应将通过了设计评审的合格的设计文件交付施工。而实际上不少交付施工的设计文件都存在缺少或偏离质量特性要求的缺陷。对电气工程质量造成影响的设计问题又主要表现在安全性、可信性（包括可用性、可靠性、维修性等）及可实施性的缺失或偏离。以下就几个最常见的方面进行探讨。

2.1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。

例如某市政府大楼前花园广场（包括广场绿化庭院照明、草坪照明及广场中心声光喷泉）工程提交施工酌电气施工图存在以下问题：未作电气保护接地及等电位联结设计；错误地采用TN-C低压配电系统；喷水池未按规定选用应有防护等级的电气设备及电缆。这样的设计完全违背了规范规定的安全性要求，按图施工必将留下严重的安全隐患。此前的1999年8月青岛市某喷水池曾发生数人，嬉水时被电击致死的伤亡事故，正是由于设计失误，水下灯具及潜水泵漏电而又未能及时断电所致。监理于施工前审图时及发现了上述问题，通过业主要求设计单位严格按设计规范要求修改了设计。正确的作法是：户外庭院及喷水池配电应采用局部TT系统或TN-S系统、并设置漏电保护（动作电流应不大于30mA），而不允许采用TN-C制；应设置完善的接地装置，喷水池应做等电位联结设计，而不能仅靠从大楼内引出的一根PE干线接地；潜水泵及水下灯具应采用潜水电缆配电；0区电器设备应采用1Px8防护等级，1区应为1Px5等等。

又如民用建筑低压配电线路截面选择问题。由于民用建筑用电负荷绝大多数为单相负荷，三相负荷不平衡必然导致中线通过不平衡电流；随着电脑及各种家用电器设备的发展与普及，低压电网高次谐波污染日益加剧，3次及其奇倍数谐波均构成中性电流。中线过电流并由此引发电气火灾的现象也日渐增多。为此，相关设计规范已规定“三相四线或二相三线的配电线路中，当用电负荷大部分为单相负荷时，其N线或PEN线截面不宜小于相线截面；以气体放电灯为主要负荷的回路中，N线截面不应小于相线截面……”，可见，民用建筑配电系统的干线，支干线及支线的导线截面原则上均应选择N或PEN线截面与相线截面相同。然而监理审图发现当前仍有为数不少的民用建筑配电设计中仍沿用80年代前曾采用过的作法，选用的N或PEN线截面仍为相线的1／2甚至1／4～1／3.这也是最常见的电气设计安全问题之一。

再如，关于变配电所位置的选择，相关设计规范都明确提出应考虑“设备吊装及运输方便”，这是保证可用性及维修性的基本要求。近年来我们负责监理的不少高层建筑工程项目，其设置在地下层的变配！电所及柴油发电机房的配置多违背了这个要求。比如某高层商住楼地下变配电所及发电机房，其运输通路完全被冷水机组及地下水箱阻挡。施工安装顺序只能是先将变、配电设备及发电组安装就位后再安装冷水机组及水箱，而根本未考虑运行之后发变电设备检修、更换的运输问题；又如某高层办公综合楼地下变配电所与发机房，设置在一层某会议厅底部，地下层既未考虑必要的运输检修通道，也未设足够宽度能运进设备的门框。当监理审图发现并提出这一问题时，设计单位的解答竟然是：原设计意图是从一层会议厅处将变配电及发电设备吊装就位后再浇筑该厅地板。这种意图显然是错误的，即使不考虑土建施工可能对已就位的电气设备造成的损害，大楼投入运行后电气设备的维修更换运输是否只得撬开一层会议厅地板来解决呢！须知钢筋混凝土框架结构建筑的合理使用寿命可达50年以上，而变配电设备的使用寿命仅为20年左右或更短，定期或故障维修周期就更短了。故电气设计必须妥善考虑其运输及维修吊装通道问题。

2.2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。也可能导致可用性的欠缺。由于不按规定的深度进行必要的计算与标注、也往往造成设计文件本身出现原则错误而难于及时发现，将影响项目建成的使用功能。

例如按深度规定电力及照明系统图及相应设备材料表中应详细标明选用的电气设备及材料的型号、名称、规格参数及数量。改革开改以来，我国电工产品市场异彩纷呈，国内外各种型号规格的产品琳琅满目，国家不可能对各类电气设备及材料规定统一的型号。设计标明各种设备材料的型号规格参数便显得尤为重要，这是业主或施工单位进行设备订货及采购的依据。然而近年来电气设计文件中普遍习惯于只在系统图的设备符号旁标注该设备的型号或厂家产品编号，使设备订货无所适从，并往往造成错误。比如某项目电气照明设计，设计者在系统图断路器符号旁仅标注了“A063M20A”，设备表中亦然，而未注明名称及详细参数，施工单位理解为20A普通断路器，因找不到该编号的产品而另行采购了另一种断路器。后在设备材料报验时经监理人员查对，原“A063M”乃是海格公司的一种电磁式漏电断路器的产品编号，额定电流20A，额定漏电动作电流值30mA.可见原设计中这些回路是应设漏电保护的。但因设计标注不清而引起订货错误。只得重新采购更换。又如许多电气施工图中对电缆沟只标注尺寸及走向，对电缆支架及盖板不作任何规定，或仅注明“参照XX图集XX页”，实际上国标图集中对任一种尺寸的电缆沟，其电缆支架及盖板的作法都提供了多个方案供设计时选择，设计不选定则施工方难于抉择，常按最低价方案施工。往往并不能满足实际需要，甚至可能引起结算纠纷。

再如电气照明图中按规定主要房间及场所应标注照度标准值，当然也就要求设计者进行照度计算并按计算进行灯具配置。然而当前民用建筑电气照明设计中能标注照度标准值并进行照度计算的极为罕见，绝大多数是按房屋开间及功能凭经验布灯。大多偏离了国家规定的照度标准，影响使用功能。比如经监理审图的某学校电气施工图，经核算设计达到的照度值实验室和教室仅为50～701x，不及国家标准（150LX）的一半；某局综合办公大楼中办公室及会议室设计照度仅达70～80LX，计算机房仅达约100h左右。也不及国家规定照度标准值（分别为150h及200k）的一半。

2.3相关专业设计文件衔接不清，不按规定协调配合的问题普遍存在，极易导致施工错误

例如目前普遍利用建筑物结构钢筋作为防雷接闪器、引下线及接地与等电位联结装置，按规定应在电气施工图中标出联接点、预埋件，说明敷设方式及技术措施（如焊接要求等）；并在土建施工图中有相关的预埋件详图及相关的标注与说明。而实际上多数施工图仅在电气图中有防雷接地图，且标注与说明相当简略，土建施工图中则常无任何相关的说明与标注。这给工程监理及施工都带来很大困难，若施工单位经验不足则极易因工种（序）配合不当而造成施工错漏。最常见的是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。

又如各专业管道、线路相互碰撞、相互矛盾的问题已成了施工图多发病，比比皆是，举不胜举。我们负责监理的好几栋大楼的地下层（含地下车库）施工图设计，审图时都发现：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；多个火灾探测器被通风、排烟管道遮挡；只得修改设计后再行施工安装；再如某住宅小区由于原设计给排水与电气专业未能协调，工程竣工初验时才发现几乎每套居室内空调器安装处预留的排水管口及穿墙孔和空调电源插座分别设在外窗两侧的墙边上，即空调安装位置与插座不在同一处，插座无法使用，不得不返工重装。

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摘要：随着人民生活水平的提高和科学技术的发展，住宅楼电气的设计建设也应跟上时代的步伐。简述现代住宅楼电设计中应注意的几个问题。

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。

6智能化发展

篇6

本项目的主要任务是用EPROM2764（存储单元213，容量为8KB）设计定时控制电路。从存储器角度来看，A0A1……A12是地址码，D7D6……D0是数据，每输入一个地址码，输出端将输出一个数据；从控制过程角度看，A0A1……A12是控制过程对应的时间代码，D7D6……D0是控制电路的开关，每给出一个时间代码，输出将给出该时刻对应的各电路执行信号。基于此，用EPROM再配合时间脉冲发生器与二进制加法计数器，组合成任意的定时控制电路。

2实践活动

2.1电路原理分析

基于EPROM2764设计定时控制电路如图2所示。以半自动加工与装配工作为例，通常由几个工步组成，每个工步完成一定的动作，需要一定的时间，两个工步之间要有一个间歇时间（如刀架的退回，钻头的退出），各工步可以由不同的执行机构（比如电机拖动）完成，需要用多路定时控制电路来控制。（1）工作原理比如：加工一个零件需要三个工步一次完成，第一工步需要10s，间隔2s，第二工步需要4s，间隔4s，第三工步需要2s，间隔2s，然后停止。时间流程表如表1所示。如图2所示，使用EPROM芯片2764实现这一加工过程，此系统供电电压为±12.5V，使用L7805稳压芯片产生5V电压给存储芯片供电，用LED指示灯来指示加工动作（执行工步、间歇、停止），各工步操作时间的最大公约数为2s，以2s为步长设计，用555产生2s的时钟脉冲送入到计数器74HC161，输出的时间代码送入到EPROM地址输入端，输出D6控制第一工步用红灯LED1指示，D5控制第一工步间歇用黄灯LED2指示，D4控制第二工步用红灯LED3指示，D3控制第二工步间歇用黄灯LED4指示，D2控制第三工步用红灯LED5指示，D1控制第三工步间歇用黄灯LED6指示，D0为总控制使机器停止运作用绿灯LED7指示，将74HC161的CET端0，使74HC161的输出的数据保持不再进行计数操作。2764是8K*8字节的紫外线擦除、电可编程只读存储器，单一的+5V供电，工作电流为75mA，维持电流为35mA，读出时间最大为250ns，28脚双列直插式封装。各引脚的含义为：A0－A12为13根地址线，可寻址8K字节；D0-D7为数据输出线；-E为片选线；-G为数据输出选通线；PGM为编程脉冲输入端；Vpp是编程电源；Vcc是主电源。存储器2764的操作方式如下表2所示。（2）编程操作Vpp接+12.5V，-E接低电平，-G接高电平，输入一定频率的脉冲（如70Hz，不超过1KHz），该脉冲由uA741产生，D0-D7为数据输入。使用拨码开关对每个用到的地址进行编码。（3）读操作Vpp和接+5V，-E接低电平，-G接高电平，D0-D7为数据输出。（4）EPROM2764的输入输出真值表如表3所示。

2.2PCB设计

运用Protel99SE，绘制原理图，设计PCB。本控制电路的PCB设计如图3所示。维护成本等诸多优点。海上风电的兴起，使得部件吊装成本大幅度增加因此维护成本低廉的直驱式逐渐成为未来风力发电场使用的主力机型。目前大多数故障模拟实验台用来模拟双馈式风力发电机组，主要关注齿轮箱故障。但对于直驱式风力发电机组，其关注的重点部件如图1所示。由图1可见，除了主轴上的传动部件，基础塔架、叶片也是近年来出现较多故障的部件。而传统的双馈式风力发电机组故障模拟试验台，对于直驱式风力发电机组重点关注的低速主轴承，叶轮部位以及基础塔架等部位，相应的故障模拟较少。对于直驱式风力发电机组故障模拟试验台的研究，目前的文献较少。对于此类故障模拟平台，其未来发展方向是在模拟风力发电机组工况的情况下，对机组故障进行模块化模拟，综合考虑低速主轴承故障，发电机故障，叶片故障，变桨轴承，塔架基础故障等。

3总结

篇7

汽车电子设计已成为汽车系统设计中的重点和难点。传统方式下的汽车设计者不得不借助各种机械的、液压的、电子的汽车零部件以验证汽车各子系统的功能，开发周期长，成本居高不下。为了缩短开发周期、降低开发成本，人们引入了SABER仿真技术进行汽车系统技术的验证和开发。SABER仿真技术通过对整个汽车系统进行有效的建模和分析，能够节约大量的试验设备和试验时间。国际上几大跨国汽车公司都已使用SABER仿真技术进行设计，如美国通用、大众、克莱斯勒等。目前，国内有泛亚技术中心能够运用此项技术与通用（北美）进行同步开发。

1SABER软件仿真技术

SABER软件是一个在数学模拟及硬件设计方面功能卓著的仿真工具。对于复杂的混合信号设计和验证问题，SABER软件为设计工程师提供了一种功能强大的混合信号行为仿真器。由于混合信号硬件描述语言——MAST的支持，SABER软件实现了单一内核混合信号及混合技术的仿真，完全改变了模拟电路仿真的现状。SABER软件在混合技术领域具有多个仿真引擎，可以分别处理不同领域的设计单元，且遵循相应的守恒定律，支持电力系统、机电一体化、机械系统、电子系统、光电控制系统、液压系统等系统单元。现在，SABER软件在汽车和飞机制造领域已得到广泛的应用。尤其是在汽车制造领域，许多欧美公司已将它定为行业标准，并投资SABER软件的发展以不断满足新的设计需要。

SABER软件具有明显的优势：分析从SOC到大型系统之间的设计，包括模拟电路、数字电路及混合电路；通过单一的混合信号仿真内核就可以提供精确有效的仿真结果；通过对稳态、时域、频域、统计、可靠性及控制等方面的分析来检验系统性能。

SABER仿真器能够让设计人员对从汽车的最初设计方案（方框图）到由实际电路和机械实现的完整系统进行仿真。这种能力对于复杂运动控制系统的设计（如ABS系统、安全气囊系统、发动机控制系统、车身控制系统等）尤为重要。

2汽车电子仿真技术的应用

汽车在投产之前要经过大量的测试试验，对原设计不断地进行修正往往会耗费大量的物力和时间。在设计阶段，对各种状况进行模拟仿真、修正、完善设计，能够提高效率、缩短开发周期。使用SABER软件进行仿真，主要分为3个阶段：建立数学模型、对系统原理进行仿真和对仿真模型进行修改检验。

2.1建立数学模型

所谓计算机仿真就是将实际系统的运行规律用数学形式表达出来，它们通常是一组微分方程或差分方程，然后通过计算机采用数值求解法求解这些方程。

在仿真之前，首先对系统原理图中的所有零部件进行抽象化，建立数学模型，绘制系统的数学模型。为了对电路或系统进行计算机仿真，经常需要开发一个或一组模型。要研究电路的详细特性，可能要求对物理器件建模，有时还需要对大型电路或系统建模。系统模型可能无需和器件模型一样详尽，但作为大系统仿真的一部分，系统模型仍然非常有用。零部件数学模型的质量直接关系到仿真结果的准确性。通过对数学模型各种参数属性的设置来模拟零部件的功能，同时，经过大量计算和试验，不断修正、完善数模。对于同一类零部件可以共用一个（或一类）模型，通过调整数模参数值来实现零部件的更迭。这对于缩短开发周期、节省开发成本，起着至关重要的作用。

在一定外界条件（即输人或激励，包括外加控制与外加干扰）的作用下，从系统的一定初始状态出发，所经历的由其内部的固有特性（即由系统的结构与参数所决定的特性）决定了整个动态过程。研究系统及其输人、输出三者之间的动态关系，即可确定其性能的属性。图1是汽车音响系统中扬声器的物理模型，其中In_pfUIn_m作为输人信号、由电磁学可知，可以进一步将其简化为力f（t）输人。

于是可将其进一步简化为质量-阻尼-弹簧系统，如图2所示，图2中m、c、k分别表示质量、粘性阻尼系数、弹簧刚度。对系统而言，质量受外力f（t）的作用，质量位移为y（t）（实际扬声器衔铁的振幅），系统的动力学方程为my"（t）cy''''''''（t）ky（t）=f（t），y（o）=yo，y''''''''（o）=y''''''''。

其中，y（0）与y''''''''（0）分别为质量的初位移与初速度，这就是在输人作用于系统之前系统的初始状态。显然，此系统在任何瞬间的状态完全可以由质量的,y（t）与y''''''''（t）这两个变动着的状态（即状态变量）在此瞬间的取值来刻画。因为y（t）在此瞬间的取值代表了位移的情况，y''''''''（t）在此瞬间的取值代表了y（t）在此瞬间的变化趋势（速度）的情况。

还有一种更直接的建立数学模型的方法，就是模拟硬件描述语言（AHDL）的含义。MAST就是一种AHDL,Saber仿真器可以仿真用MASTAHDL描述的网表。

零部件的模型是建立在大量计算和试验基础上的，SABER软件提供了大量的零部件库文件，对于类似的零件只需修改其属性参数值即可。

2.2对系统原理进行仿真

在仿真过程中，将数学模型转变成为计算机上运行的仿真模型，是由SABER软件系统来完成的，并同时根据仿真模型编制出仿真程序。通过对系统的仿真，可以随时得出各个子系统或零部件的瞬时工作状态及性能参数变化，如电压、电流、功率、转矩等各参数的波形。通过对这些波形与实际试验的结果进行对比分析，找出两者的差别，从而修正原设计。

如先前所提及的，安全性和舒适性的需求导致了新的、高能耗的负载。这些负载可能随着汽车产品的进一步电子化，汽车电子控制装置得到更多的应用，所消耗的电能也将大幅度地增加。现有的12V动力电源已满足不了汽车上所有电气系统的需要，今后将采用集成的42V起动机-发电机供电系统，发电机最大输出功率将由目前的1.4kW提高到8kw左右，发电效率将会达到80以上。伺时，电压等级的提升还将同时带来许多新的问题。12V/42V汽车双电压系统原理图如图3所示。

在双电压系统中，把用电设备分成两部分：中小功率负载由14V电压供电，如室内灯、中控锁、收音机、仪表、车载导航系统等主要为车身电子设备；大功率负载，如电控机械制动装置、电控机械气门正时装置、三元催化转换加热器、电控悬架等，主要为发动机、底盘系统电子设备，由42V电压供电。此双电压供电系统有两个关键器件，一个是DC/DC变换器，它能把交流发电机输出的42V高电压转变为14V的电压。另一个，是装在发动机和变速器之间的起动-发电机，借助一个半导体整流-逆变功率变换器，它不仅充当交流发电机，发出42V的高电压，而且在发动机起动时还作为起动机用。由于它是直接起动发动机，起动时间仅为0.5s，所以噪声很小。

2.2.2起动机／发电机系统

大功率起动机与发电机（IntegratedStarter/Alternator，ISA）的转矩特性一致，因此，集成两种设备于一体在技术上是可行的，在经济上的效益也显而易见。如图4所示的输出功率与内燃机曲轴转速的关系曲线，ISA让内燃机的速度达到600v/min的起动速度，然后切换到发电模式。由于42V系统能够提供足够的电能，发动机在极短的时间内起动且在点火前达到更高的转速，这样可以降低低转速下的排放，换句话说，使得汽车重起动变得更加容易。

2.2.3双电压系统中42V供电系统

在运行中，双电压系统的电压随着转速变化而变化，电压峰值对电器元件的影响是非常明显的。图5所示的是双电庄系统中42V供电系统的变化曲线，非常清晰地显示了在转速急剧变化时电压的瞬时值，此脉冲电压峰值在电气系统设计和选择电子电器元件时有着非常重要的参考价值。

在仿真过程中，主要分两种类型进行。为了描述简单，这里将42V与14V分开进行讨论。第一种方法，全部打开所有的电子设备，可以观察到整个系统及各个电子器件的电压、电流波形，以及各个电子电器设备互相切换或同时打开时的电压、电流波形。同时，很方便地观察到在抛载状况时的峰值电压波形，局部抛载或全部抛载对系统的影响。

2.2.414V供电系统

14V电压系统主要用于各控制单元，对波形要求甚高。若峰值电压及电流产生严重的脉动，使蓄电池两端电压产生脉动干扰，控制单元搭铁（蓄电池负极）电位也将随之产生脉动干扰。如果这个干扰脉冲幅值过大，就会造成原有信号的丢失，引起控制失灵。观察峰值电压的波形，判定是否符合系统要求。14V线路上的电压波形如图6所示。

2.3对仿真模型进行修改、检验

通过对系统的仿真，得出的初步结果往往不能与理想的目标相一致，还需要通过分析研究，以及与试验进行对比，对系统原理或数学模型进行修改。SABER提供多种仿真分析，如：直流工作点分析、交流小信号分析、顺态分析、蒙特卡罗分析（在模型参数值浮动范围内随机取样，对所取的参数进行分析，检验器件参数在一定范围内浮动对输出的影响）、零极点分析等。结合多种分析，加以对仿真模型的完善。

篇8

超声波传感器内部结构是压电晶体，当压力传感器受力后产生极其微弱的电荷量，这给后接电路带来一定困难[4]，因此我们需要设计一个新型的电荷放大器。先要把压电传感器发出的信号先输入到极高输入阻抗、极低的偏置电流和带宽宽的电荷放大器中。只有在极高输入阻抗的条件下，电荷放大器的输入端几乎没有分流作用，因此运算电流都流入反馈回路，只有这样电荷量的泄漏才能减少到我们所要求的范围之内[5]。根据上面叙述集成运放的选择要求，设计时我选用了LMC662，AD823，LMC6041和AD8606芯片主要参数进行了对比（如表1所示），并进行了相关的仿真，经过综合对比验证选用了AD8606这款芯片作为电荷放大器的芯片。

2电荷放大器电路的设计

图3为本文设计实际电荷放大器仿真电路图。图中，电荷放大器内部只能做到非完全补偿，势必会产生自激振荡，在运算放大器中接入由电容C1组成的补偿电路，可以消除自激振荡。新型电荷放大器电路可以看作是一个电容负反馈增益积分放大器，所以电荷放大器反馈电容C9的选择必须与积分网络的反馈电容基本要相同[6]新型电荷放大器输出灵敏度是通过调节电荷放大器的反馈电容C9来实现的。要求反馈电容C9的值不能取太小，否则分布电容会产生很大的影响；但是反馈电容C9的值也不能取太大，否则漏电太大。电荷放大器是采用了电容负反馈，所以电荷放大器对直流工作点相当于开环，导致零点漂移较大；为了减少零漂，使电荷放大器工作稳定，一般在反馈电容两端并联一个积分漂移泄漏电阻R5（1012以上）做反馈，提供直流反馈，以保持电荷放大器电路正常工作[7]。

3仿真与分析

本文采用Multisim12仿真软件对电荷放大器电路进行仿真测试。仿真电路主要有两个目的：第一，要注意电荷放大器在不同信号强度下延时变化情况。第二，同时要求检测信号通过电荷放大器放大的效果。因为时间测量的精度决定了超声波气体流量计传播时间的测量精度，所以要求在不同的电流强度下，看信号相位差变化大小。相位差测量方法一般有阈值法、峰峰值测量法和过零检测法。阈值法是先假定一个值，当信号都经过这个值时作为测量的依据，但是在不同信号强度下的电流，电压值在不停的变化，我们根本无法用阈值法来测量小信号相位差。峰峰值测量法是测量两个波形的最大正值或是最大负值。然而对于小信号用峰峰值进行测量时，噪声会对峰峰值检测会产生很大的影响，这个测量方法虽然简单，但是准确度不是很高。过零检测法是一种经典的调制域分析方法,通过测量两个同频率信号过零的时间差，从而确定电荷放大器的时间延时，如图4所示。此方法简单可靠，实用性强，能够实现高精度测量。本文采取以第二波过零为基准来测量时间延时的大小。用Multisim12仿真电荷放大器在不同的信号强度下测得时间延时的大小，如表2所示。根据表1的数据，用MATLAB编写信号强度与时间延时曲线图如图5所示。如图5所示，电荷放大器的延时时间会随着信号强度呈指数规律衰减，因此电荷放大器引起延时变化很大，故对实验测量的结果造成严重的影响。为了克服这一缺陷，需要设计一种增益补偿电路来提高测量超声波气体流量计传播时间的精度。我们设计的时间增益补偿电路如图6所示。主要是利用通滑动变阻器和电荷放大器来实现增益补偿。压电传感器发射超声波信号具有连续性，根据每次接收到超声波信号的强弱来调整滑动变阻器的阻值，使电荷放大器的延时保持在一个固定值。这样可以保证每次检测信号通过电荷放大器的延时都是一样，提高测量的精度。所以只要选择合理的芯片和反馈电阻的大小，使前面的曲线下降和后面的曲线上升，就可以实现增益补偿的目的，这样就可以很好的补偿电荷放大器造成的时间延时[8]。在图6中，在不同信号强度下电流的大小，通过调节可变电容与可变电阻使得电荷放大器延时保证一致。如表3所示。根据表2的数据，通过MATLAB编写补偿后时间延时曲线图如图7所示。由图7可知，信号通过增益补偿后不论通过电荷放大器信号强弱，时间延时都是相等。这样使得测量时间更加精确。信号在200kHz，1μA条件下，通过电荷放大器和滤波器电路以后的波形如图8所示。由图8我们可以看到信号经过电荷放大器放大的波形的效果很好，原始信号的电压值大约在300多μV,而放大后的信号大概在20mV左右。

4实际应用效果

由于仿真为实际应用提供了可靠的理论基础，电荷放大器在实际应用效果很好，图9就是信号放大后通过示波器得到的实际波形，由图9可知杂波干扰基本是在200mV以内，信噪比很高。

5结束语

篇9

基于Multisim12的正交编码与解码器的设计与仿真的整体设计，其中主要包括正交编码器与正交解码器两大部分。正交编码器部分主要包括积分电路、过零比较电路、换向开关等，其主要功能是形成两路相位差为90°的稳定方波信号。正交解码器部分主要包括倍频电路、上下行计数器等，其主要功能是判断信号，并根据信号反映出电机的转速、转向等工作状态。

1.1信号源模块

输入信号的频率与产生输入信号的电机的转速正相关。因此，为更好地模拟出正交编码的过程，本文采用RC正弦波振荡器，设计的50Hz正弦波振荡器。

1.2过零比较电路模块

在进行交流信号的移相后，对两路信号进行过零比较，从而得到直流电压信号，过零比较模块。其输出的即为稳定的方波信号，且两路信号相位差仍稳定为1.4倍频电路模块在实际应用中往往为了追求更高的精度而把返回的信号频率进行4倍频。具体设计的倍频电路模块。在本仿真设计中，选用了比较典型的D触发器74LS74。为了模拟正交编码器在测量过程中正转与反转方向判断，设计中采用两个单刀双掷开关用于切换方向。当开关处于不同的状态时，编码器部分会显示出不同的方向，从而解码器部分的计数器就会显示出不同的计数状态（递增计数或递减计数）。因此，计数器的状态与开关状态保持一致，由计数器状态反映出正交编码器所编码的电机信号，进而判断电机的转向。

1.3计数器电路模块

为了实现正向和方向的计数模式，设计中选择了可上下行计数的计数器74LS190。将74LS190的进位输出接到下一级计数器的使能端上，即构成了一个100进制的计数器。其中74LS190控制方向的信号线由编码器1.4倍频电路模块在实际应用中往往为了追求更高的精度而把返回的信号频率进行4倍频。具体设计的倍频电路模块。在本仿真设计中，选用了比较典型的D触发器74LS74。为了模拟正交编码器在测量过程中正转与反转方向判断，设计中采用两个单刀双掷开关用于切换方向。当开关处于不同的状态时，编码器部分会显示出不同的方向，从而解码器部分的计数器就会显示出不同的计数状态（递增计数或递减计数）。因此，计数器的状态与开关状态保持一致，由计数器状态反映出正交编码器所编码的电机信号，进而判断电机的转向。

1.4计数器电路模块

为了实现正向和方向的计数模式，设计中选择了可上下行计数的计数器74LS190。将74LS190的进位输出接到下一级计数器的使能端上，即构成了一个100进制的计数器。其中74LS190控制方向的信号线由编码器部分信号处理电路给出，从而决定计数方式是递增或递减。

1.5整体电路

将上述各模块进行连接，并以数码管显示，即为模拟正交编码器与解码器的设计电路图。

1.6扩展部分

在正交编码与解码器的基本电路的基础上，为了进一步提高仿真电路的实用性与完整性，更好的将输入信号中包含的速度信息反映出来，本文为正交编码与解码系统设计了直流稳压电源模块、无稳态触发器模块与乘法器模块等三部分。这三个模块可以配合正交编码与解码系统，保证系统更稳定、更持久的工作，同时解读出输入信号中包含的更多信息。

（1）直流稳压电源模块。在设计过程中，大部分芯片的供电均为5V直流电。为实现设计的可行性与实用性，可利用5V直流电压稳压模块给系统供电。首先，利用变压器对220V通用交流电进行降压处理。然后，对直流电进行整流、滤波处理，运用模拟电路知识设计了一个电桥整流。在整流电桥后接入一系列电容，同时配合使用稳5V芯片LM7805[6]。

（2）无稳态触发器模块。多谐振荡器是利用深度正反馈，通过阻容耦合使两个电子器件交替导通与截止，从而自激产生方波输出的振荡器，常用作方波发生器[7]。多谐振荡器又称无稳态触发器（AstableOperation），它没有稳定的输出状态，只有两个暂稳态。在电路处于某一暂稳态后，经过一段时间可以自行触发翻转到另一暂稳态，两个暂稳态自行相互转换而输出一系列矩形波。在本设计中，采用555定时器产生矩形波脉冲信号，用于提供芯片时钟信号。

（3）乘法器模块。为了计算出输入信号所包含的速度信息，本设计拓展了一个乘法器模块，具体组成是通过使用5个移位寄存器74LS194实现二进制数的逐位相乘，每次相乘的结果均由74LS283芯片进行移位加和，从而得出二进制数相乘的结果。由于四位二进制数表示的最大值为十进制的15，所以，乘法所得结果[8]最大为225。速度值与输入信号的频率成正比，在编码器编码过程中，信号的频率不变，而计数器数值递增或递减速度与变换后的信号频率成正比。因此，只需将计数器的变化速率与系统固有的系数值相乘，即可得到电机的转速。计数器变化速率可以用极短时间内（如几秒）数值的变化量近似代替。

2结语

篇10

关键词：工程质量设计规范设计深度专业配合电气建筑电气工程监理

引言： 工程设计是基本建设的龙头，设计文件是工程建设的主要依据，设计质量是决定工程质量的首要环节。我国工程质量事故统计资料显示，由设计原因导致的工程质量事故占40.1；工程施工原因引起的占29.3；其它原因（如设备材料质量问题等）引起的占30.6。可见对工程质量实施三控的关键在于设计质量控制。电气工程也不例外。现结合工程实例，对影响电气工程质量的主要的建筑电气设计问题与对策进行讨论。

2．影响工程质量的几个建筑电气设计问题

合格的建筑设计应满足七个质量特性规定的要求，即功能性、安全性、经济性、可信性、可实施性、适应性及时间性。设计单位本应将通过了设计评审的合格的设计文件交付施工。而实际上不少交付施工的设计文件都存在缺少或偏离质量特性要求的缺陷。对电气工程质量造成影响的设计问题又主要表现在安全性、可信性（包括可用性、可靠性、维修性等）及可实施性的缺失或偏离。以下就几个最常见的方面进行探讨。

2.1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

例如某市政府大楼前花园广场（包括广场绿化庭院照明、草坪照明及广场中心声光喷泉）工程提交施工的电气施工图存在以下问题：未作电气保护接地及等电位联结设计；错误地采用TN―C低压配电系统；喷水池未按规定选用应有防护等级的电气设备及电缆。这样的设计完全违背了规范规定的安全性要求，按图施工必将留下严重的安全隐患。此前的1999年8月青岛市某喷水池曾发生数人嬉水时被电击致死的伤亡事故，正是由于设计失误，水下灯具及潜水泵漏电而又未能及时断电所致。监理于施工前审图时及发现了上述问题，通过业主要求设计单位严格按设计规范要求修改了设计。正确的作法是：户外庭院及喷水池配电应采用局部TT系统或TN―S系统、并设置漏电保护（动作电流应不大于30mA），而不允许采用TN―C制；应设置完善的接地装置，喷水池应做等电位联结设计，而不能仅靠从大楼内引出的一根PE干线接地；潜水泵及水下灯具应采用潜水电缆配电；0区电器设备应采用1P×8防护等级，1区应为1P×5等等。又如民用建筑低压配电线路截面选择问题。由于民用建筑用电负荷绝大多数为单相负荷，三相负荷不平衡必然导致中线通过不平衡电流；随着电脑及各种家用电器设备的发展与普及，低压电网高次谐波污染日益加剧，3次及其奇倍数谐波均构成中性电流。中线过电流并由此引发电气火灾的现象也日渐增多。为此，相关设计规范已规定“三相四线或二相三线的配电线路中，当用电负荷大部分为单相负荷时，其N线或PEN线截面不宜小于相线截面；以气体放电灯为主要负荷的回路中，N线截面不应小于相线截面”，可见，民用建筑配电系统的干线，支干线及支线的导线截面原则上均应选择N或PEN线截面与相线截面相同。然而监理审图发现当前仍有为数不少的民用建筑配电设计中仍沿用80年代前曾采用过的作法，选用的N或PEN线截面仍为相线的1/2甚至1/4～1/3。这也是最常见的电气设计安全问题之一。再如，关于变配电所位置的选择，相关设计规范都明确提出应考虑“设备吊装及运输方便”，这是保证可用性及维修性的基本要求。近年来我们负责监理的不少高层建筑工程项目，其设置在地下层的变配电所及柴油发电机房的配置多违背了这个要求。比如某高层商住楼地下变配电所及发电机房，其运输通路完全被冷水机组及地下水箱阻挡。施工安装顺序只能是先将变、配电设备及发电组安装就位后再安装冷水机组及水箱，而根本未考虑运行之后发变电设备检修、更换的运输问题；又如某高层办公综合楼地下变配电所与发机房，设置在一层某会议厅底部，地下层既未考虑必要的运输检修通道，也未设足够宽度能运进设备的门框。当监理审图发现并提出这一问题时，设计单位的解答竟然是：原设计意图是从一层会议厅处将变配电及发电设备吊装就位后再浇筑该厅地板。这种意图显然是错误的，即使不考虑土建施工可能对已就位的电气设备造成的损害，大楼投入运行后电气设备的维修更换运输是否只得撬开一层会议厅地板来解决呢！须知钢筋混凝土框架结构建筑的合理使用寿命可达50年以上，而变配电设备的使用寿命仅为20年左右或更短，定期或故障维修周期就更短了。故电气设计必须妥善考虑其运输及维修吊装通道问题。

2.2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。也可能导致可用性的欠缺。由于不按规定的深度进行必要的计算与标注、也往往造成设计文件本身出现原则错误而难于及时发现，将影响项目建成的使用功能。例如按深度规定电力及照明系统图及相应设备材料表中应详细标明选用的电气设备及材料的型号、名称、规格参数及数量。改革开改以来，我国电工产品市场异彩纷呈，国内外各种型号规格的产品琳琅满目，国家不可能对各类电气设备及材料规定统一的型号。设计标明各种设备材料的型号规格参数便显得尤为重要，这是业主或施工单位进行设备订货及采购的依据。然而近年来电气设计文件中普遍习惯于只在系统图的设备符号旁标注该设备的型号或厂家产品编号，使设备订货无所适从，并往往造成错误。比如某项目电气照明设计，设计者在系统图断路器符号旁仅标注了“A063M20A”，设备表中亦然，而未注明名称及详细参数，施工单位理解为20A普通断路器，因找不到该编号的产品而另行采购了另一种断路器。后在设备材料报验时经监理人员查对，原来“A063M”乃是海格公司的一种电磁式漏电断路器的产品编号，额定电流20A，额定漏电动作电流值30mA。可见原设计中这些回路是应设漏电保护的。但因设计标注不清而引起订货错误。只得重新采购更换；又如许多电气施工图中对电缆沟只标注尺寸及走向，对电缆支架及盖板不作任何规定，或仅注明“参照××图集××页”，实际上国标图集中对任一种尺寸的电缆沟，其电缆支架及盖板的作法都提供了多个方案供设计时选择，设计不选定则施工方难于抉择，常按最低价方案施工。往往并不能满足实际需要，甚至可能引起结算纠纷。再如电气照明图中按规定主要房间及场所应标注照度标准值，当然也就要求设计者进行照度计算并按计算进行灯具配置。然而当前民用建筑电气照明设计中能标注照度标准值并进行照度计算的极为罕见，绝大多数是按房屋开间及功能凭经验布灯。大多偏离了国家规定的照度标准，影响使用功能。比如经监理审图的某学校电气施工图，经核算设计达到的照度值实验室和教室仅为50～70lx，不及国家标准的一半；某局综合办公大楼中办公室及会议室设计照度仅达70～80lx，计算机房仅达约100lx左右。也不及国家规定照度标准值的一半。