1、 第六章 建筑施工现场供电 6-1 电力系统概述 一、电力系统的组成 由各种电压的线路将一些发电厂、变电所和电力用户联系起来的发电、输电、变电、配电和用电的整体叫做电力系统。图6-1 从发电厂到用户的送电过程示意图图6-2 电力系统主结线示意图 二、电力系统的电压等级 1.第一类为100 V以下：2.第二类为100 V以上，1 000 V以下，3.第三类为1 000 V以上，主要用于发电、输电及高压用电设备。6-2 电力负荷的分类和计算 一、电力负荷的分级及其对供电的要求 1.一级负荷 中断供电将造成人身伤亡者；或在政治、经济上将造成重大损失者，如重要铁路枢纽、通讯 枢纽、重要宾馆、钢铁厂、医
2、院手术室等。2.二级负荷 中断供电将在政治、经济上造成较大损失者，以及公共场所秩序混乱者，如较大城市中人员密集的公共建筑、化工厂。对工期紧迫的建筑工程项目，可按二级负荷考虑。3.三级负荷 凡不属于一级、二级负荷者，如一般机加工工业和一般民用建筑等。三级负荷对供电无特殊要求。二、负荷计算 1.基本公式(确定用电设备组计算负荷)需要系数法就是将用电设备的设备容量乘上一个与表中同性质、同类型设备的需要系数，所得结果即是计算负荷。(6-1)(6-2)(6-3)(6-4)2.设备容量Ps的确定(1)长期连续工作制及其设备容量(2)断续周期工作制及其设备容量 暂载率为一个工作周期内工作时间与工作周期的百分
3、比值，用表示：(6-5)继续周期工作制设备的设备容量，就是将所有设备在不同暂载率下的铭牌额定容量统一换算到一个规定的暂载率下的额定容量：(6-6)(3)照明装置的设备容量 白炽灯、碘钨灯 Ps=PN (6-7)荧光灯、高压水银灯 Ps=1.2PN (6-8)(4)不对称单相负荷的设备容量 单相负荷接于各相电压时 Ps=3Psm (6-9)单相负荷接于同一个线电压时 (6-10)3.多组用电设备计算负荷的确定 (6-11)(6-12)(6-13)(6-14)6-3 变电所及其主结线 一、变电所的类型、结构及所址选择 1.变电所的类型及结构图6-3 室内型变电所平面布置图6-4 半室外型变电所结构
4、图图6-5 室外型10 kV变电所结构图(a)双杆式 (b)地台式1变压器 2地台 3跌落式熔断器 4开关箱 5避雷器 2.变电所位置的选择 尽量靠近负荷中心，距离功率较大的负荷点一般不宜超过300 m，以免为了限制线路电压损失和电能损耗而过大地增加导线截面，使线路造价过高。尽量靠近高压线；进、出线方便。运输方便，便于变压器和配电屏的搬运。不能设在地势低洼可能积水处和有剧烈震动、有易燃易爆物质的场所。不应设在多尘和有腐蚀性气体的场所。有利于安全、不妨碍建筑施工。二、建筑变配电系统常用电气设备 1.高压隔离开关图6-6 GN810/600型高压隔离开关1上接线端子 2静触头 3闸刀4套管绝缘子
5、5下接线端子 6框架7转轴 8拐臂 9升降绝缘子10支柱绝缘子图6-7 CS6型手力操动机构与GN8型隔离开关配合的一种安装方式1GN8型隔离开关 220钢管3调节杆 4CS6型操动机构 2.高压负荷开关 3.熔断器(1)RN1、RN2型室内高压管式熔断器图6-8 FN310RT型高压负荷开关1主轴 2上绝缘子兼汽缸 3连杆 4下绝缘子 5框架 6(RN1型)高压熔断器 7下触座 8闸刀 9弧动触头 10绝缘喷嘴(内有弧静触头)11主静触头 12上触座13断路弹簧 14绝缘拉杆 15热脱扣器(2)RW型室外高压跌落式熔断器图6-9 RN1、RN2型高压熔断器1瓷熔管 2金属管帽 3弹性触座4熔
6、断指示器 5接线端子6瓷绝缘子 7底座图6-10 RN1、RN2型熔断器熔管剖面示意图1管帽 2瓷熔管 3工作熔体4指示熔体 5锡球 6石英砂填料7熔断指示器图6-11 RW410型跌落式熔断器1上接线端子 2上静触头 3上动触头4管帽 5操作环 6熔管 7铜熔丝8下动触头 9下静触头 10下接线端子 11绝缘瓷瓶 12固定安装板(3)低压RT0型熔断器图6-12 RT0型低压熔断器 图6-13 阀型避雷器组成部件及特性 (a)单元火花间隙 (b)阀片 (c)阀电阻的电压-电阻特性 4.低电压配电装置图6-14 高低压阀型避雷器(a)FS410型 (b)FS0.38型 1上接线端 2火花间隙
7、3云母垫圈 4瓷套管 5阀片 6下接线端(1)低压配电屏(2)动力配电箱 三、变电所的主结线图6-15 PGL 2型配电屏外形图1 1.高压侧采用隔离开关熔断器或户外跌落式熔断器的变电所主结线(见图6-16(a)、(b)、(c)2.高压侧采用负荷开关熔断器的变电所主结线(见图6-17)图6-16 隔离开关熔断器或户外跌落式熔断器主结线方案图6-17 采用负荷开关熔断器的主电路图 四、变压器的选择 6-4 低压配电线路的接线方式及其结构 一、低压配电线路的接线方式 1.放射式接线 2.树干式接线图6-18 低压配电线路接线方式(a)放射式 (b)树干式 (c)环形 3.环形接线 二、低压配电线路
8、的结构 1.架空线(1)导线图6-19 架空线路的结构 1低压导线 2针式绝缘子 3横担 4低压电杆(2)绝缘子(3)电杆(4)横担图6-20 低压绝缘子外形(a)直脚针式 (b)弯脚针式 (c)蝶式(5)拉线(6)线路金具 2.电缆线图6-21 拉线结构1电杆 2拉线抱箍 3上把 4拉线绝缘子 5腰把 6花篮螺丝 7底把 8拉线底盘(1)电缆结构、种类及使用范围图6-22 线路金具(a)穿心螺钉 (b)U型抱箍 (c)花篮螺丝图6-23 三心电缆截面图(a)圆形三心 (b)扇形三心图6-24 110 kV电缆环氧树脂中间头1统包绝缘层 2心线绝缘 3扎锁管(管内两心线对接)4扎锁管涂包层 5
9、铝(或铅)包图6-25 WDH系列环氧电缆终端盒1底壳 2底盖 3套管 4浇注防火帽(2)电缆的敷设 三、施工现场低压配电线路的基本要求 1.架空线路(1)路径选择图6-26 直埋电缆1保护板(砖)2砂 3电缆图6-27 电缆沟(户内)1盖板 2电缆支架3预埋铁件图6-28 电缆沿墙敷设1电缆 2电缆支架3预埋铁件(2)架空导线与邻近线路或设施的距离应符合表6-10的规定。(3)杆型的确定及施工要求(4)挡距、线距、横担长度及间距要求(5)导线的型式选择及敷设要求(6)绝缘子及拉线的选择及要求 2.接户线 3.电缆线路(1)路径选择(2)敷设要求 4.室内临时配电线路 5.特殊场所配电线路 6
10、-5 配电导线截面与熔断器的选择 一、配电导线截面的选择 1.按发热条件选择导线截面 IjsIal (6-16)2.按机械强度选择导线截面 3.按允许电压损失选择导线截面 (6-17)(1)对于纯电阻性负载(如照明，电热设备等)可用下式来选择截面：(6-18)(2)对于感性负载(如电动机)选择导线截面的计算公式为：(6-19)二、熔断器的选择 1.熔体额定电流的选择(1)照明负荷 INIjs (6-20)(2)动力负荷 INIjs (6-21)单台电动机 (6-22)有多台(设有n台)电动机 (6-23)电焊机供电回路 单台电焊机 (6-24)接于单相电路上的多台电焊机 (6-25)2.熔管额
11、定电流及额定电压的选择 3.前后两级熔断器熔体动作选择性配合 4.熔体电流与被保护导线截面的允许载流量的配合 作短路保护时：IN1.5Ial (明敷)(6-26)IN1.5Ial (穿管明敷）(6-27)作过载保护时：(6-28)6-6 施工现场的电力供应 一、施工现场供电系统的组成图6-29 某建筑施工现场供电系统平面布置图图6-30 建筑工地供电系统 二、施工现场临时供电施工组织设计图6-31 某施工组织平面布置图 6-7 建筑物的防雷 一、雷电的形成与危害 1.雷电的形成 2.雷电的危害图6-33 雷电流波形(1)直击雷(2)感应雷(3)雷电波侵入 3.雷电活动的一般规律及易受雷的部位图
12、6-35 建筑物易受雷击的部位示意图(a)坡度为0 (b)坡度1/10 (c)1/10坡度1/2 (d)坡度1/2易受雷击部位 -不易受雷击部位 雷击率最高部位 二、防雷等级 1.工业建筑物的防雷等级 2.民用建筑物的防雷等级 三、防雷装置 1.接闪器(1)避雷针 图6-36 烟囱的防雷 系统示意图1接闪器 2引下线 3接地装置 避雷针在被保护物高度hx的xx1平面上的保护半径，按下式计算：(6-29)图6-37 单支避雷针的保护范围1避雷针 2保护范围边界3xx平面上保护范围的截面(2)避雷带(3)避雷网(4)避雷线图6-38 防雷平面图18 mm镀锌圆钢 2混凝土支座 3防雷带引下线 2.
13、引下线 3.接地装置图6-39 人工接地体(a)垂直埋设的棒形接地体 (b)水平埋设的带形接地体图6-40 避雷针与配电装置的安全距离 D0空气中的间距 Djd地中的间距 四、防雷措施 1.防直击雷的措施 2.防雷电感应的措施 3.防雷电波浸入的措施 6-8 电气设备的接地 一、电流对人体的作用和触电类型 1.电流通过人体的影响 2.安全电压和人体电阻 3.接地的有关概念(1)接地和接地装置(2)接地电流和对地电压图6-41 接地电流、对地电压及接地电流电位分布曲线(3)接触电压和跨步电压图6-42 接触电压和跨步电压 4.触电类型(1)直接触电(2)间接触电(3)跨步电压触电 二、接地的类型
14、及其保护原理 1.工作接地 2.保护接地及其保护原理(1)TN系统图6-43 TNC系统示意图图6-44 TNS系统示意图图6-45 TNCS系统示意图(2)TT系统图6-46 TT系统保护地功能说明(a)外露可导电部分未接地时 (b)外露可导电部分接地时图6-47 重复接地功能说明图(a)设有重复接地的TN系统中，PE线或PEN线断线时(b)采取重复接地的TN系统中，PE线或PEN线断线时 3.重复接地 三、低压漏电保护器图6-48 电流动作型漏电断路器工作原理示意图 第七章 建筑电气照明 7-1 电气照明的基本知识 一、基本物理量 1.光通量 光源在单位时间内向周围空间辐射并引起视觉的能量
15、，称为光通量，符号为，单位是流明(lm)。2.发光强度 光源在某一方向上光通量的立体角密度称为光源在该方向的发光强度，简称光强，符号为I，单位为坎德拉(cd)。(7-1)(7-2)3.照度 (7-3)(7-4)4.亮度 (7-5)二、照明质量 1.照度合适图7-1 说明亮度的概念 2.照度均匀 3.照度稳定 4.避免眩光 5.光源的显色性 6.频闪效应的消除 三、照明种类的确定 1.正常照明 2.事故照明 3.值班照明 4.警卫照明 5.障碍照明 6.气氛照明 7-2 电光源与灯具 一、常用照明电光源 1.白炽灯图7-2 白炽灯和卤钨灯的结构简图(a)白炽灯 (b)卤钨灯1石英玻璃管 2螺旋状
16、钨丝 3钨丝支架 4钼箔 5电极 L全长(177310 mm)2.卤钨灯 3.荧光灯图7-3 荧光灯的接线 4.荧光高压汞灯图7-4 荧光高压汞灯的结构原理图1玻璃管壳 2放电管3主电极E2 4主电极E15辅助电极E3 6附加电阻 5.金属卤化物灯 6.高压钠灯图7-5 钠铊铟灯和管形镝灯外形图(a)钠铊铟灯 (b)管形镝灯 7.管型氙灯(长弧氙灯)二、灯具的特性和选择 1.灯具的特性(1)配光曲线图7-6 极坐标配光曲线(a)对称配光 (b)非对称配光图7-7 直角坐标配光曲线(2)灯具效率(3)保护角图7-8 几种灯具的保护角(a)一般灯具 (b)荧光灯具 (c)格栅荧光灯具 2.灯具的分
17、类 3.灯具的选择(1)按配光要求选择(2)按环境条件选择 7-3 电气照明计算 一、灯具布置 1.均匀布置图7-9 几种常见的点光源灯具均匀布置方案(a)正方形 (b)长方形 (c)菱形 高度：H=h-h2-h3 或 H=h1-h2 (7-6)图7-10 计算高度示意图 各种均匀布置方式的灯间距离(简称灯距)L为：正方形布置：L=La=Lb (7-7)长方形布置：(7-8)菱形布置：(7-9)当靠墙有工作面时：L1(L2)=(0.250.3)L (7-10)当靠墙无工作面时：L1(L2)=(0.40.5)L (7-11)2.选择性布置 二、用单位容量法确定灯具电功率 单位容量是指单位被照面积
18、所需的照明安装容量。(7-12)图7-11 灯具布置平面图 7-4 照明供电线路 一、供电方式 对建筑物的照明供电方式，应根据工程规模、设备布置、负荷容量等条件来确定。二、照明配电线路的布置 1.接户线、进户线、干线及支线图7-12 单线表示的照明配电系统图 2.照明配电箱图7-13 照明干线的3种配电方式(a)树干式 (b)放射式 (c)混合式图7-14 照明配电箱及其系统图(a)盘面布置图 (b)系统图 三、照明线路的敷设 7-5 电气照明识图 一、常用电气照明图例符号和文字标注 二、电气照明施工图 1.电气照明系统图 应表明本照明工程是由单相供电还是由三相供电、电源的电压及频率。表示方法
19、除在进户线上打撇表示外，在图上还用文字按下述格式标注：mf V图7-15 电气照明系统图图7-16 一单元二层电气照明平面图 配电线路的表示方式为 a-b(cd)e-f a-b(cd+cd)e-f (7-13)2.电气照明平面图 灯具的表示方式为：(7-14)图7-17 分支线路的单线表示及展开成实际的接线图(a)单线表示法 (b)实际接线图 第八章 电子技术基础 8-1 半导体的基本知识 导电能力介于导体与绝缘体之间的物质叫做半导体。一、本征半导体 纯净的半导体称为本征半导体。图8-1 硅或锗晶体中共价键结构示意图图8-2 本征激发产生的电子空穴对 二、杂质半导体 掺入杂质的半导体称为杂质半
20、导体，有N型和P型两种。1.N型半导体图8-3 N型半导体结构示意图图8-4 P型半导体结构示意图 2.P型半导体 三、PN结及其单向导电性 1.PN结的形成图8-5 平衡状态下的PN结 2.PN结的单向导电性图8-6 PN结加正向电压图8-7 PN结加反向电压 8-2 半导体二极管 一、二极管的类型及结构图8-8 二极管的结构(a)点接触型 (b)面接触型 (c)符号 1正极引线 2金属触丝(P型)3N型锗晶片4负极引线 5P型层 6PN结 7锡 8底座1正极引线 2铝合金球(P型)3PN结4N型硅晶片 5金锑合金 6底座 7负极引线 二、二极管的特性(1)死区图8-9 二极管的伏安特性曲线
21、1实线硅管 2虚线锗管(2)导通区(3)反向截止区(4)反向击穿区 三、二极管的主要参数 1.最大平均整流电流IF 2.最大反向电压URM 3.反向电流IR 四、二极管的简易测试法 将红表笔(表内电源的负极)接二极管的一端，黑表笔(表内电源的正极)接另一端。如果测得的阻值为几百欧几千欧时，二极管恰为正偏，红表笔所接一端为负极，黑表笔所接一端为正极；如 果测得的阻值为几十千欧几百千欧时，说明二极管为反向偏置，结果与上述相反；如果所测阻值太小，此时，将表笔对调再测，如仍很小，说明二极管已击穿；如果测得的阻值为无穷大，将表笔对调后，也是如此，说明管子内部已断路。8-3 单相整流和滤波电路 一、单相桥
22、式整流电路 1.工作原理 (8-1)图8-10 单相桥式整流电路 2.负载上直流电压和电流的计算图8-11 桥式整流波形 UL0.9U2 (8-2)(8-3)(8-4)二、滤波电路 1.电容滤波电路 为了得到较好的滤波效果，对于单相桥式整流电路，在实际工作中经常根据下式来选择电容器的容量。(8-5)图8-12 桥式整流电容滤波电路图8-13 桥式整流电容滤波电路的波形 当整流电路的内阻不大(几欧姆)，电容值满足式(8-5)时，桥式整流电路可按下式确定输出电压：U01.2U2 (8-6)整流二极管的选择应按下式进行：(8-7)2.其他滤波电路(1)RC型滤波电路图8-14 RC型滤波电路图8-1
23、5 电感滤波电路图8-16 复式滤波电路(a)LC倒L型 (b)LC型 8-4 稳压管及其稳压电路图8-17 硅稳压管的稳压电路图8-18 稳压管的特性曲线 一、稳压管的特性和主要参数 稳压管的主要参数：(1)稳定电压UZ(2)稳定电流IZ(3)最大耗散功率PZM 二、UI及RL变动时的稳压原理 1.假设稳压电路的输入电压UI保持不变 2.假设负载电阻RL保持不变 8-5 晶体三极管 一、晶体三极管的结构图8-19 晶体三极管结构示意图及符号(a)PNP型 (b)NPN型 二、三极管的电流放大作用图8-20 三极管内部载流子运动和各极电流 1.发射区向基区发射电子的情况 2.电子在基区扩散和复
24、合的情况 3.电子被集电极收集的情况 三极管共射极直流电流放大系数 (8-8)三极管的交流电流放大系数 (8-9)根据图8-20中各极电流的方向，由KCL得：IE=IB+IC (8-10)由式(8-8)得：IE=IB+B=(1+)IB (8-11)三、三极管的输入特性和输出特性 1.输入特性图8-21 测试三极管特性曲线的电路图8-22 三极管输入特性曲线 2.输出特性曲线图8-23 三极管输出特性曲线及3个工作区 四、晶体三极管的主要参数 1.电流放大系数 2.穿透电流ICEO 3.反向击穿电压U(BR)CEO 4.集电极最大允许电流ICM 5.集电极最大允许功率损耗PCM 五、国产半导体器
25、件的型号命名方法图8-24 由PCM=300 mW定出的安全工作区 六、晶体三极管的测试方法 1.判定三极管的管脚和类型(1)先判定基极 三极管b、e之间和b、c之间是两个PN结，与二极管相同，正向电阻小，反向电阻大。因此，可任设一个脚为基极，将红表笔与它接触，然后用黑表笔分别接另两脚，如图8-25所示，如果两次测得的阻值都很大(或都很小)，那么，红表笔所接管脚就是基极。如两次测得的阻值，相差特别大，应重新假设基极再测。(2)判定是NPN型还是PNP型管 找到基极后，把黑表笔接基极，红表笔分别接另两个极，若两次测得的阻值都很小，则为NPN型，若两次测得的阻值都很大，则为PNP型。图8-25 三
26、极管基极的测试图(3)判定集电极 NPN型管正常放大时，须c极接电源正极，e极接负极，如果接反则很小或无电流放大作用。因此，找到基极后，按图8-26(a)和(b)所示方法测试，将两次测得的结果进行比较，指针摆度大的一次黑表笔所接极为集电极。若是PNP型管子，仍可按图8-26所示方法测试，不过应将红、黑表笔对调，其中表针摆度大的一次，红表笔所接极为集电极。2.三极管值的粗测图8-26 三极管集电极的判定方法 8-6 基本放大电路 一、电路的组成图8-27 共射极基本放大电路图8-28 共射极放大电路的习惯画法 二、放大电路静态工作点的设置图8-29 放大电路在零偏流时的情况(a)零偏流电路 (b
27、)波形图图8-30 放大电路设置合适静态工作点的情况(a)设置偏流的电路 (b)iB、iC和uCE的波形 三、静态工作点的计算 (8-12)ICQ=IBQ (8-13)UCEQ=EC-ICQRC (8-14)8-7 放大电路静态工作点的稳定 一、温度变化对静态工作点的影响 三极管是一种对温度十分敏感的元件。温度升高对三极管参数的影响，最终将导致集电极电流IC增大。二、分压式电流反馈偏置电路图8-33 温度对Q点和输出波形的影响 实线 20 时的特性曲线 虚线 50 时的特性曲线图8-34 分压式电流反馈偏置电路 在图8-34中，如果满足：时，则UB基本上由Rb1与Rb2的分压决定，即：(8-1
28、5)当 时 (8-16)分压式电流反馈偏置电路稳定静态工作点的条件为：(8-17)通常设计电路时选择：(8-18)在分析计算分压式偏置电路的静态工作点时，先从计算UB入手，而后分别求出IEQ、IBQ和UCEQ。由 可得：(8-19)(8-20)8-8 放大电路的分析方法图8-35 三极管等效参数的求法图8-36 简化的三极管微变等效电路 一、三极管的简化等效电路 对于低频小功率管，rbe可用下式求得：(8-21)二、交流参数的定义和求法 1.电压放大倍数Au 为了衡量放大电路的放大能力，规定输出电压与输入电压变化量之比为电压放大倍数，用Au表示。即：(8-22)图8-37 共射极放大电路及其微
29、变等效电路(a)电路图 (b)交流通道 (c)微变等效电路 (8-23)2.输入电阻ri 所谓输入电阻ri就是从放大器输入端看进去的等效电阻。这个电阻值的大小等于输入电压Ui与输入电流Ii之比，即：(8-24)(8-25)3.输出电阻ro 输出电阻为：(8-26)8-9 多级放大电路图8-39 阻容耦合两级放大电路 一、阻容耦合 二、直接耦合 1.直流放大电路图8-41 直接耦合放大电路 2.差动式直流放大电路图8-42 差动放大电路的基本形式图8-43 典型的差动放大电路 8-10 放大电路中的负反馈 一、反馈的定义和类型 反馈就是把放大电路的输出信号的一部分或全部，通过反馈路径回送到输入回
30、路。如果送回 的反馈信号，使净输入信号增加，结果使放大倍数提高，则为正反馈；相反，如果反馈信号使净 输入信号削弱，结果使放大倍数减小，则为负反馈。负反馈的类型，常用的有电压串联、电流串联、电压并联和电流并联负反馈4种。二、反馈类型的判别 1.电压反馈和电流反馈的判别图8-44 电压串联负反馈电路图8-45 电压并联负反馈电路 2.串联反馈和并联反馈的判别 3.是负反馈还是正反馈 三、负反馈对放大电路性能的影响 1.提高了放大倍数的稳定性 2.减小了波形的失真 3.改变了输入、输出电阻图8-46 负反馈改善了波形失真(a)无反馈 (b)有负反馈 四、负反馈的特例串联型稳压电路 1.电路的组成图8-47 反馈式串联型稳压电路 2.负反馈稳压原理 8-11 功率放大电路 一、基本的互补对称功率放大电路图8-48 互补对称功率放大电路图8-49 克服交越失真的互补对称功率放大电路 二、实用的互补对称功率放大电路图8-50 实用互补对称功率放大电路
