發(fā)布時間：2023-07-17 16:29:53
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的電氣設計論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
關鍵詞：分支電纜、結構、性能、設計要求、規(guī)范
一、分支電纜的結構與性能
1、產(chǎn)生與技術標準分支電纜是在普通塑力纜基礎上發(fā)展而來。由于現(xiàn)代文明的發(fā)展，都市的高層建筑越來越普及，在高層建筑配電系統(tǒng)電氣設計中，供電可*性、工程經(jīng)濟性和施工便利性越來越重要，采用普通電力電纜供電，三者的矛盾總難完全統(tǒng)一，只能根據(jù)不同工程而有所側重。按傳統(tǒng)方法，在樓層配電設計中，通常采用的辦法有三種：
（1）放射式，由地下配電間分別對各個樓層引電纜直接供電，卻需要大量的電纜、橋架和較大的電纜井，造價高，經(jīng)濟性最差。
（2）鏈接法，由配電間引出電纜至底層配電箱，再由底層逐層向上鏈接供電，此法經(jīng)濟性最佳，但由于層數(shù)越多，安全系數(shù)越低（安全系數(shù)是逐級相乘）。
（3）分區(qū)樹干式，把一座高層建筑劃分成n個單元區(qū)，每個單元采用電纜接從配電室供電，然后再分配至單元區(qū)內(nèi)各個樓層。經(jīng)濟性都比較好，經(jīng)常被采用。
（4）干線電纜分支法，從配電室引出一根（或數(shù)根）主干電纜，每個樓層在干線電纜上供頭分支，此法經(jīng)濟性最好，但施工卻是最麻煩的，更麻煩的是在主電纜上做樓層分支頭時，受電纜的結構和現(xiàn)場施工條件以及人員素質的影響，接頭質量參差不齊，但這種方法卻促使人們想到把接頭與電纜一同制造，由此誕生了新一代的建筑配電電纜——分支電纜。
分支電纜是把經(jīng)過專門工藝處理的單芯電力電纜作為建筑主干電纜，根據(jù)各具體建筑的結構特點和尺寸量體裁衣，預先把分支接頭與分支線、主干電纜一同設計制造。是把上面第（4）種方法中現(xiàn)場施工和管理的工作由專業(yè)制造廠完成，而且工藝一致性也帶來了質量一致。
分支電纜較早出現(xiàn)于英國和日本，在技術標準方面，1980年，日本電線工業(yè)協(xié)會頒布了第一部行業(yè)性標準JCS376（1980），隨著技術的發(fā)展與進步，在1992年對該標準進行了修訂，放寬了對產(chǎn)品結構材料方面的要求，提高了成品技術指標，目前，國內(nèi)正規(guī)的分支電纜生產(chǎn)廠的產(chǎn)品標準主要是以該標準為基礎。
2、結構分支電纜在結構上，分為單芯型和多芯絞合型兩種，每根單芯分支電纜又可分為三部分：
（1）主干電纜；（2）支線電纜；（3）分支連接體。
目前，因單芯型分支電纜結構簡單，便于生產(chǎn)和施工，已獲得大量應用。按照日本標準的規(guī)定，多芯型分支電纜實質上是多個單芯電纜的絞合體，而不是傳統(tǒng)概念多芯電纜的結構，多芯型分支電纜的每項導體外面都有單獨的絕緣和護套，每根線芯有獨立的分支連接體。多芯型分支電纜具備一般多芯電纜的運行性能，國內(nèi)只有為數(shù)極少的大型綜合性電纜廠才具備生產(chǎn)能力，目前也已在推廣應用中。
3、性能分支電纜是一種新型的電力配送電纜，其關鍵性能有兩項：首先，一根具備良好品質的分支電纜，必須是性能優(yōu)良的電力電纜，對于國內(nèi)產(chǎn)品，其導體性能、絕緣性能、材料的機械物理性能均應符合GB12706-91標準——電纜的性能是分支電纜產(chǎn)品的基礎指標。
第二，分支連接體的性能至關重要，這是分支電纜的關鍵性能。分支連接體把干線電纜與支線電纜的導體連為一體，并作絕緣防潮處理。從外觀上看，無法知道內(nèi)部接頭質量，有兩項重要的試驗能夠檢測接頭性能，即機械拉力試驗和電熱循環(huán)試驗。對機械拉力試驗而言，分支連接體（含干線與支線導體）的拉斷力應保持在連接前的80%以上，對電熱循環(huán)試驗而言，在125次一定時間間隔的額定載荷與空載循環(huán)后，分支連接體的溫度不得大于電纜表面溫度的8℃。決定分支連接體的機械與電氣性能的關鍵在于分支連接體的材料和工藝。對廣大用戶而言，應充分關心分支電纜的電纜質量、接頭的材料選擇和生產(chǎn)工藝工裝。
我們講，分支電纜更適合于現(xiàn)代建筑的配電系統(tǒng)，為什么？要分析這個問題，我們必須首先弄清楚相關電氣設計規(guī)范中對配電線路的要求。
二、相關規(guī)范對建筑電氣系統(tǒng)中配電線路的設計要求
1、建筑電氣相關的設計規(guī)范目前與建筑電氣低壓配電系統(tǒng)設計有關的規(guī)范主要有：
（1）GB50052-1995供配電系統(tǒng)設計規(guī)范
（2）GB50054-1995低壓配電設計規(guī)范
（3）JGJ/T16-92民用建筑電氣設計規(guī)范
（4）GBJ16-87建筑設計防火規(guī)范（1997年版本）
（5）GB50045-1995高層民用建筑設計防火規(guī)范其中：《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》和《低壓配電設計規(guī)范》是兩項基礎規(guī)范，主要內(nèi)容參照采用了IEC標準。民用建筑電氣設計規(guī)范》中供電系統(tǒng)和低壓配電部分與其規(guī)定基本一致，但由于這是一個建筑行業(yè)的專業(yè)標準，建筑相關的部分規(guī)定更具體，如供電系統(tǒng)的負荷簡等級，除規(guī)定分級原則外，更規(guī)定了各類具體建筑名稱的負荷級別。
由于上述規(guī)范在頒布實施時，分支電纜產(chǎn)品在國內(nèi)還沒有應用先例，因此在規(guī)范中并未提及分支電纜，但在眾多條款中體現(xiàn)了設計指導方向，總的說來，有三種觀點：
1、關于配電級數(shù)——越少越好；
2、關于配電方式，從高到低依次為放射式>樹干式>分區(qū)樹干式>鏈接式；
3、關于安裝敷設方式，應與環(huán)境、建筑特征、機電應力等多種因素相適應。
（一）、關于配電級數(shù)：對配電級數(shù)而言，GB50052-95第3.07條規(guī)定：供電系統(tǒng)應簡單可*，同一電壓供電系統(tǒng)的變配電級數(shù)不宜多于兩級，JGJ/T16-92《民用建筑電氣設計規(guī)范》中8.14條規(guī)定：“自變壓器一次側至用設備之間的低壓配電級數(shù)不宜超過三級，但對非重要負荷供電時，可超過三級。”上述規(guī)范體現(xiàn)了一個要領，那就是配電級數(shù)越少越好，越少可*性越高，技術越先進。
（二）、關于配電方式，GB50052-95中第6.02、6.03、6.04、6.05條中提出：“在正常環(huán)境的車間或建筑物內(nèi)，當大部分用電設備為中小容量，但無特殊要求時，宜采用樹干式配電”，“當用電設備為大容量，或負荷性質重要，或在有特殊要求的車間、建筑物內(nèi)，宜采用放射式配電”，“當部分用電設備離供電點較遠，而彼此相距很近、容量很少的用電設備，可采用鏈式配電，但每一回路環(huán)鏈設備不超過5臺，其總容量不宜超過10kW”：“在高層建筑物內(nèi)，當向樓層各配電點供電時，宜采用分區(qū)樹干式配電，但部分較大容量的集中負荷或重要負荷，應從低壓配電室以放射式配電”。
（三）、JGJ/T16-92《民用建筑電氣設計規(guī)范》中對配電方式有更為詳細的規(guī)定，如：“8.2.15居住小區(qū)的高層建筑，宜采用放射式配電”“8.2.2.4除多層民用住宅外的其他民用建筑，對于較大的集中負荷或較重要的負荷應從配電室以放射式配電；對于向多層配電間或配電箱配電，宜采用樹干式和分區(qū)樹干式的方式”“由層間配電間或層配電箱至各分配電箱的配電，宜采用放射式與樹干式結合的方式”，“8.2.3.2對于容量較大的集中負荷或重要負荷，宜從配電室以放射式配電對各層配電間的配電宜采用下列方式之一：
（1）工作電源采用分區(qū)樹干式，備用電源也采用分區(qū)樹干式或首層至頂層垂直干線的方式。
（2）工作電源和多用電源都采用由首層到頂層垂直干線方式。
（3）工作電源采用分區(qū)樹干式，多用電源取自應急照明等電源干線。
上述規(guī)定，是限于制定規(guī)范時，分支電纜尚未在國內(nèi)推廣應用，供電線路主要依賴普通電力電纜和母線。筆者認為，在應用分支電纜配電后，上述規(guī)定應該可以簡化。放射式高于樹干式，又高于鏈接式的觀點。
（四）、關于電纜和母線安裝敷設方式。
GB50054-94中5.5.1、JGJ/T16-92中9.12.1都規(guī)定“封閉母線宜用于干燥和無腐蝕性的屋內(nèi)場所。”
GB50054-94中5.7.2、JGJ/T16-92中4.13.5規(guī)定“豎井垂直布線時應考慮下列因素：……。垂直干線與分支線的連接方法。”
GB50054-94中5.7.3豎井內(nèi)垂直布線采用大容量單芯電纜大容量線線作干線時，應滿足下列條件：
1、載流量要留有一定的裕度；2、安裝及維修方便和經(jīng)濟。
GBJ16-87《建筑設計防火規(guī)范》中10.1.4規(guī)定：“消防用電設備的配電線路應穿管保護。當暗敷時應敷時應敷設在非燃燒體結構內(nèi)，其保護層厚度不應小于3cm，明敷時必須穿金屬管，并采取防火措施。采用絕緣和護套為非延續(xù)燃性材料的電纜時，可不采取穿金屬管保護，但應敷設在電纜井溝內(nèi)。
GB50045-95《高層民用建筑設計防火規(guī)范》中對消防電源及其配電，9.1.4條也規(guī)定了相同內(nèi)容。
上述規(guī)范說明：電纜配電比母線具有更好的環(huán)境適應性，安裝敷設更便利。
在熟悉電氣規(guī)范的相關規(guī)定后，讓我們來分析分支電纜配電方法與規(guī)范的符合性與技術先進性．
三、分支電纜配電的技術先進性
1、分支電纜的配電方式分支電纜配電系統(tǒng)一般如圖所示，在一個n層的大樓中，垂直豎井干線和各樓層供電由一根整預制的分支電纜完成，PG是總配電柜，PX是樓層配電箱，ZJX是轉接箱，當PG與ZJX之間距離不遠時，（滿足載流量與起動運行壓降要求）一般不予選用，這樣可減少一個連接點，節(jié)約投資。
2、分支電纜配電的技術先進性從上述配電系統(tǒng)的分析中，可以知道分支電纜可以使樓層配電簡化成二級配電，每個樓層都可以達到最簡單的二級配電，符合規(guī)范中配電級數(shù)越少越好的原則，這是先進性之一。
分支電纜配電系統(tǒng)的實質是一種放射式配電系統(tǒng)，適用于各種重要場合甚至是特別重要場合的配電，這是先進性之二。
分支電纜是一種經(jīng)過預制的電力電纜，其外形和結構特征仍然具備電纜特性，而且接頭經(jīng)過密封絕緣處理，在出廠時經(jīng)受過水中耐壓和絕緣電阻試驗，因此對環(huán)境要求低，能適用于潮濕、鹽霧酸堿等環(huán)境，而母線在規(guī)范中明確不能應用于這些環(huán)境，比母線適用范圍廣。而且，其安裝方式簡便，施工工期短，工費低，符合規(guī)范中設計應注重經(jīng)濟性的觀點，這是其技術先進性之三。
四、分支電纜配電設計的注意點
關鍵詞：CompactPCI熱插拔總線
在一般的應用電子系統(tǒng)中，若出現(xiàn)電路板硬件失效或軟件故障，通常都是先關閉系統(tǒng)電源再檢修或更換故障設備，這樣往往需要較長的停機時間。在一些可靠性要求非常高的高可靠系統(tǒng)中，不允許停機檢修和停機更換故障板或只允許很短的停機時間。例如在高可靠通訊、軍事應用電子系統(tǒng)中，一旦出現(xiàn)單板故障，要求在整個系統(tǒng)不停機的情況下允許帶電拔出故障板及插入備份板，這種系統(tǒng)通常叫做支持熱插拔系統(tǒng)或高可靠系統(tǒng)。熱插拔系統(tǒng)首先需要有一個支持熱插拔的系統(tǒng)平臺，還需要有支持熱插拔的單板。熱插拔系統(tǒng)都是采用無源背板總線平臺，在眾多的無源背板總線系統(tǒng)中，CompactPCI總線具有完整的支持熱插拔的規(guī)范，CompactPCI總線熱插拔系統(tǒng)應用最廣泛。本文重點介紹CompactPCI熱插拔單板的電氣設計技術要點。
1熱插拔技術概要
熱插拔即允許帶電拔插工作單板，其最基本的目的是要求帶電拔插單板而不影響系統(tǒng)運行，以便維修故障板或重新配置系統(tǒng)；熱插拔技術可以提供有計劃地訪問熱插拔設備，允許在不停機或很少需要操作人員參與的情況下，實現(xiàn)故障恢復和系統(tǒng)重新配置；熱插拔技術可以提供高可靠應用，當單板出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)在不間斷運行的情況下自動隔離故障板。熱插拔系統(tǒng)的級別由低到高分為三種：基本熱插拔系統(tǒng)，它具有基本熱插拔要求的性能；完全熱插拔系統(tǒng)，它可以對熱插拔單板進行動態(tài)配置；高可靠系統(tǒng)，它利用高可靠平臺實現(xiàn)對硬件的更高級別的控制。
插拔有三個過程：物理連接過程，包括熱插入（在系統(tǒng)運行中插入單板）和熱拔出（在系統(tǒng)運行中拔出單板）；硬件連接過程中，即系統(tǒng)在硬件層上的連接與斷開；軟件連接過程，即系統(tǒng)在軟件層上的連接與斷開。這些過程可以用一組狀態(tài)進一步描述，這些狀態(tài)雖屬于系統(tǒng)的不同連接層但彼此關聯(lián)，如圖1所示。例如，當物理連接層不存在時，硬件連接層就不能產(chǎn)生電氣連接；當單板從運行中的系統(tǒng)拔出時，軟件連接和硬件連接自動斷開。在圖1中：
P0：單板未安裝到系統(tǒng)，處于系統(tǒng)隔離狀態(tài)。
P1/H0：單板已經(jīng)插入槽位，所有的針都連接上，但沒有上電，CompactPCI總線沒有激活。在這一點，物理層處于P1狀態(tài)，硬件層處于H0狀態(tài)。
H1：單板上電初始化后連接到CompactPCI總線。
H1F：單板被命令上電、初始化，但是失敗，或者單板檢測到故障從CompactPCI總線斷開。這塊單板不適合插入從CompactPCI總線。
H2/S0：單板上電，但CompactPCI總線只能訪問配置空間。此時，配置寄存器還沒有配置好。在這一點，硬件層處于H2狀態(tài)，軟件層處于S0狀態(tài)。
S1：系統(tǒng)已經(jīng)配置好單板。
S2：必需的軟件（驅動器，等）加載完成，單板可作系統(tǒng)和應用軟件使用。但所有的操作都沒有開始。
S2Q：此狀態(tài)同S2，但不允許進行新的操作，單板處于靜止狀態(tài)。
S3：單板加入系統(tǒng)，已經(jīng)正常工作。
S3Q：軟件完成當前操作，但不允許啟動新的操作，此時單板處于靜止狀態(tài)。
2CompactPCI熱插拔單板的典型結構
CompactPCI單板必須包括一個CompactPCI總線接口器件，CompactPCI總線與PCI總線的接口邏輯和時序完全相。PCI總線接口器件常用的有AMCC公司的S5920、S5933，PLX公司的PCI9052等，或者使用FPGA內(nèi)部的PCI邏輯核（core）。當然，也可以是接口器件和應用邏輯器件合二為一。CompactPCI熱插拔單板的典型結構如圖2所示。J1、J2是標準的2mmHM型接插件，這是CompactPCI熱插拔規(guī)范規(guī)定的，CompactPCI單板就是通過這兩個接插件連接到CompactPCI系統(tǒng)平臺的。其中，連接CompactPCI總線的J1接插件的針是長短分級的（stagedpin），即分為長針、短針、中長針。長針是一些電源針，最短的針是BD_SEL#和IDSEL，其它總線信號是中長針，而J2都是中長針。
3CompactPCI熱插拔單板的物理連接過程
CompactPCI熱插拔單板的物理連接過程都是相同的，如圖3所示。物理連接過程是從單板插入導軌開始，到最短的針BD_SEL#連接上為止；拔出過程則相反。
物理連接過程是一個機械連接過程。在機械連接的過程中，插入單板，首先進行靜電放電，然后進行預充電，等預充電完成后總線信號針才能連接，最后是BD_SEL#連接上；拔出過程則相反。
靜電放電條是為了保護熱插拔單板在帶電拔插過程中免遭靜電損壞。預充電過程是為了減小熱插拔單板在拔插單板過程中對總線信號的沖擊（電容效應）。
4熱插拔單板的電氣設計技術要點
CompactPCI熱插拔單板的電氣設計必須滿足熱插拔規(guī)范《CompactPCIHostSwapSpecificaiton》的要求。要保證在拔插單板時，不能對CompactPCI總線產(chǎn)生較大的沖擊，不能影響CompactPCI總線上數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_，必須從如下幾方面進行考慮。
4.1靜電放電
熱插拔單板，在帶電拔插過程中，為了保護單板免遭靜電損壞，必須進行靜電放電。因此必須在單板上設計放電條，在CompactPCI機箱的插槽上有放電導軌。這樣，在插入前，先進行靜電放電；在拔出前，也先進行靜電放電。
在熱插拔單板的PCB的最外層的下端設計三個放電條：strip1、strip2、strip3。例如，對于標準的CompactPCI后面板插件（高度233.5mm，長度80mm），應設計的三個放電條的長度分別為20mm、27.5mm、20mm，高度為1.5mm。其中，strip3與機殼直接相連，strip1與strip3之間跨接10MΩ電阻，strip2與數(shù)字地通過10MΩ電阻連接，如圖4所示。插入時，Strip1首先與放電導軌接觸，其次是strip2，最后是strip3；拔出時則相反。
4.2預充電
熱插拔規(guī)范《CompactPCIHotSwapSpecification2.1》規(guī)定，熱插拔單板在拔插單板過程中，為了減小對總線的沖擊（電容效應），必須對單板的總線信號進行預充電，使CompactPCI接插件的插針點的預充電電壓達到1.0V（±0.2V）。插入單板時，在CompactPCI總線信號線連接上之前，使單板上的CompactPCI總線信號預充電至1.0V左右，這樣在總線信號線連接上的瞬間，沖擊很?。话纬鰡伟鍟r，在CompactPCI總線信號線斷開之前，使單板上的CompactPCI總線信號預充電至1.0V左右，這樣，在總線信號線斷開的瞬間，沖擊很小。
單板上需要進行預充電的CompactPCI總線信號，即接插件J1、J2與CompactPCI接口器件連接的信號，包括：AD0～AD31、C/BE0#～C/BE3#、PAR、FRAME#、IRDY#、TRDY#、STOP#、LOCK#、IDSEL、DEVSEL#、PERR#、SERR#、RST#，AD32～AD63、C/BE4#～C/BE7#、REQ64E、ACK64K、PAR64，需要預充電至1.0V左右。
單板的預充電是從長針5V電源取電，再經(jīng)過電壓轉換得到預充電電壓Vps。
需要預充電的信號，經(jīng)過較大的電阻Rp上拉至Vps預充電電壓（見圖5）。選擇Rp阻值的原則是，Rp的最大值應該保證Vps在5ms內(nèi)，使需要預充電的信號在接插件插件處達到理想充電電壓1.0V的80%；Rp的最小值應該保證PCI設備的管腳在高低電平時的漏時流不致過大，上拉電阻Rp一般不能小于10kΩ。
INTA#、INTB#、INTC#、INTD#/REQ#/PCI_RST#等信號通過10kΩ電阻上拉至PCI接口設備的工作電源電壓（5V或3.3V）。BD_SEL#經(jīng)過10kΩ電阻下拉。
4.3串聯(lián)匹配
為了減小單板上的CompactPCI總線的信號線分支（stub）對總線的影響，必須對總線信號進行串聯(lián)電阻匹配。PCB的布線特征阻抗應設計為65Ω±10%，匹配電阻阻值為10Ω。需要加串聯(lián)匹配電阻的信號包括：AD0～AD31、C/BE0#～C/BE3#、PAR、FRAME#、IRDY#、TRDY#、STOP#、LOCK#、IDSEL、DEVSEL#、PERR#、SERR#、RST#、AD32～AD63、C/DE4#～C/BE7#、REQ64#、ACK64#、PAR64以及INTA#、INTB#、INTC#、INTD#。
4.4信號線長度限定
根據(jù)CompactPCI規(guī)范的要求，單板的預充電、串聯(lián)電阻的Stub的長度必須按圖5所示進行限制（PCB的布線特征阻抗應設計為65Ω±10%）。Stub的長度越短，對CompactPCI總線的沖擊越小。在單板上，對預充電的信號，從接插件J1或J2到CompactPCI接口器件管腳，總的信號線長度應小于38.1mm，其中，從接插件插針到串聯(lián)電阻的PCB連線長度應小于15.2mm。
預充電電阻的Stub長度最好是零，最長不能超過2.5mm。
4.5濾波電容大小的確定
熱插拔單板的預先電源（earlypower,不受控電源），在拔插單板時一直存在。在熱插拔單板上，直接連接在電源管理的未充電電容，在單板插入過程中，會產(chǎn)生較在的浪涌電流，若電流過大，會導致接插件的燒損。為了濾波，通常在電源的接插件處都接有一濾波電容。因此，為了減少拔插過程的浪涌電流，必須限制濾波電容總量。根據(jù)熱插拔規(guī)范的規(guī)定，對預先電源層電容總量的限制要求如下：
5V、3.3V、V（I/O）的電源層，電容總量不能超過8.8μF。
照明節(jié)能就是在不降低照明質量的前提下,充分利用自然光的同時,選擇發(fā)光效率高、視覺舒適,使用壽命長的燈具。
1.1采用高效節(jié)能光源
白熾燈過去用得最廣泛,因為它價格低廉,安裝維護簡單,它的致命弱點是發(fā)光效率太低,因此,目前常被各種發(fā)光效率高、光色好,顯色性能優(yōu)異的新光源代替。低壓鈉燈和高壓鈉燈的發(fā)光效率高,但由于色溫低,顏色偏暖,顯色指數(shù)在40~60之間,顏色失真度大,只能用在路燈或廣場照明顯色指數(shù)在60的高顯色性鈉燈可與汞燈組成混光照明燈,用于工廠或體育館的照明。發(fā)光效率很高的金屬鹵化物燈,三基色熒光燈及稀土金屬熒光燈,由于色溫范圍廣,3200K~4000K,光色選擇性好,顯色指數(shù)又高,可達80~95,顏色失真度小,尤其金屬鹵化物燈對人的皮膚顯色性特別好,因此廣泛用于商場、展廳、車站的候車室,航空港的候機樓以及舞臺的燈光照明。熒光燈是大范圍照明所普遍采用的光源。因其發(fā)光效率高、顯色性好是一種冷光源,而與之配套的電感鎮(zhèn)流器(如40W熒光燈)所消耗的功率竟有8W之多,而且對電壓要求高,質量稍差的電感鎮(zhèn)流器噪音大,功率因數(shù)只有0.5,所以在大量采用熒光燈的場所,如果不配置電容補償器,就使得配電設備的效率降低。而電子鎮(zhèn)流器比電感鎮(zhèn)流器節(jié)能20%,功率因數(shù)達0.9以上。其節(jié)約的電能是相當可觀的。但在選擇電子鎮(zhèn)流器時,要注意產(chǎn)品的性能,有的產(chǎn)品為了降低造價取消防電磁干擾濾波器;降低諧波含量修正電路及軟啟動電路,看似售價低,若大量集中使用這種產(chǎn)品,會造成相互之間由于浪涌電流的沖擊,燒壞器件。而諧波含量不合要求,會造成中性線過熱引起火災。因此絕不能選用功能不完善的產(chǎn)品,否則,達不到節(jié)能的效果,還增加了投資。
1.2電路控制方式節(jié)電
對于長期需要開停,但又要按人流的多少自動調整照度的場合,在增加投資不多的情況下,對熒光燈可利用調電后的方式,固定幾級調節(jié),如北京地鐵采用澳大利亞的調光設備就是如此。對于住宅樓、辦公樓等公共樓梯間、樓道等應采用光感應延時開關,這不僅節(jié)約了電能,而且大大延長了燈泡的壽命。實踐證明,住宅樓梯間燈采用了以上開關后,更換燈泡的周期大大延長,而且燈泡容量受開關的控制也不會過大,杜絕了以往樓梯間使用大容量燈泡晝夜長明的浪費現(xiàn)象。
2．電力變壓器的正確選擇
變壓器的損耗包括空載損耗和負載損耗,即Pb=P0+B2Pk,式中Pb為變壓器的有功損耗,P0為變壓器的空載損耗,Pk為變壓器的有載損耗,B為變壓器的負載率。P0又稱鐵損,它是由鐵芯渦流損耗及漏磁損耗組成,是固定不變的部分,它的大小取決于矽鋼片的性能及鐵芯制造工藝。所以變壓器應選用節(jié)能型的,如S9、SL9及SC8型等油浸變壓器及干式變壓器。Pk
是功率傳輸?shù)膿p耗,即變壓器的線損,它決定于變壓器繞組的電阻及流過繞組電流的大小,與負載率B的平方成正比。當B=50%時變壓器的能耗最小。此時,僅僅是為了節(jié)能而沒有考慮經(jīng)濟價值。其實變壓器實際運行的負荷率是很不均勻的,根據(jù)《變壓器允許過負荷系數(shù)的負荷率最大負荷持續(xù)時間關系曲線》可求得變壓器的過負荷系數(shù),所以在確定變壓器容量時,可按80%的負荷率選擇。若變壓器選擇容量過大,長期低于經(jīng)濟運行的負荷率,會造成有功損耗的上升,因為其鐵損并沒有減少。相反,容量過大,鐵損增大。為減小變壓器損耗,當容量大而需要選用多臺變壓器時,在合理分配負荷的情況下,盡可能減少變壓器的臺數(shù),選用大容量的變壓器。例如需裝機容量為2000kVA,可選二臺1000kVA,不選4臺500kVA。
3．減少線路上的電能損耗
低壓線路截面選擇的一般原則是按發(fā)熱條件、機械強度、電壓損失,并按熱穩(wěn)定校核其最小截面,當線路較長時,電壓損失較大,這時主要依*電壓損失的計算選擇截面。因為線路上的電流是不能改變的,要減少線路的損耗,只有減少線路電阻。線路電阻R=LSQ,即與線路電阻電導率Q成正比,與線路截面積S成反比,與線路的長度成正比。因此,減少線路的損耗應從以下幾方面考慮。
(1)應選用電導率Q較小的材質作導線,一般選擇銅芯線。
(2)減小導線的長度,首先線路盡可能走直線,少走彎路,以減少導線長度;其次低壓線路應不走或少走回頭路,以減少來回線路上的電能損失;第三,變壓器盡量接近負荷中心,以減少供電距離。
(3)適當增大導線的截面,對于比較長的線路,除滿足載流量、熱穩(wěn)定、保護的配合及電壓損失所選定的截面外,可適當再加大一級導線的截面,這樣可以延長導線的使用壽命,減少線路的損耗,減少火災危險,而且提高了供電質量,并為負荷的發(fā)展留有余地。
4．提高系統(tǒng)的功率因數(shù)
線路上傳輸?shù)墓β史譃橛泄β屎蜔o功功率,有功功率是滿足建筑物功能所必需的,因此是不可變的,系統(tǒng)中的用電設備如電動機、變壓器、氣體放電燈中的整流器都具有電感,會產(chǎn)生滯后的無功,這就需要從系統(tǒng)中引入超前的無功相抵消,這時無功在線路上就產(chǎn)生了有功損耗,怎樣使這部分損耗降到最低呢?可以采取以下措施。
(1)提高設備的自然功率因數(shù),以減少對超前無功的需求,可采用功率因數(shù)較高的電動機,電感鎮(zhèn)流器的氣體放電燈加裝電容器。
(2)在機旁就地安裝無功補償裝置,功率因數(shù)提高后可大大降低線路中的損耗,提高電網(wǎng)及配電線路的輸送能力,達到節(jié)電節(jié)能的目的。
電氣控制原理圖的設計
說明：本文的控制系統(tǒng)采用FANUC-0i-mate-MD系統(tǒng)[1]，以一泵雙閥在機床冷卻和沖屑中的應用為例進行說明。首先，明確控制邏輯。那么針對一泵雙閥的控制模式，可以進行如下邏輯控制：即，通過PLC的輸入點控制PLC輸出點，PLC輸出點控制泵的繼電器和閥的繼電器，通過泵的繼電器控制泵的啟停，通過閥的繼電器控制閥的通斷，通過泵的啟停與閥的通斷配合，實現(xiàn)功能切換。
PLC的編制
由于為了降低成本，機床廠家選擇的泵一般泵都不具有溢流功能，所以泵和電磁閥的配合顯得尤為重要，否則可能造成電機的損毀。如何才能保證合適的時序配合？首先，電機運轉的時候電磁閥必須有一個打開，由于電機功率或者流量的限制，而且冷卻和沖屑不能同時打開，所以這就要求不管是使用冷卻功能還是沖屑功能，在泵啟動之前，電磁閥應該先打開，在泵關閉之前，電磁閥不能先關閉，以保證泵的安全，及泵出水口與閥之間管路不承受大的壓力而且在使用一個功能前必須保證另一個功能是關閉的，并且為了避免操作上的混亂，各自的功能的通斷只能通過各自的按鍵或者M代碼控制，不做交叉控制處理。
而冷卻和沖屑功能的控制方式與傳統(tǒng)控制方式保持不變，即就冷卻通斷都通過面板一個冷卻按鍵和M代碼，沖屑通斷通過面板一個沖屑按鍵（也可以通過M代碼控制，本文不做討論）。那么根據(jù)電氣控制原理圖和流程圖可以編制PLC程序[2]（R1.0為M08冷卻開信號，R1.1為M09冷卻關信號，X8.4為急停信號，其它X/Y參照原理圖）。從以上程序分析可以看出，在閥(Y2.0/Y2.1)開通之后有個延時（TMRB1），然后接通泵(Y2.2)，在泵關閉之后，有個延時（TMRB2），然后關閉泵，而且TMRB1和TMRB2是可以調節(jié)的。由于各個廠家泵的性能和閥的性能不同，泵出水的速度和閥開閉的速度不同，所以TMRB1和TMRB2是需要根據(jù)具體泵和閥的性能進行試驗校準的，進而實現(xiàn)了柔性調節(jié)，保證運行順暢即可。但需要注意由于時序控制的限制TMR1和TMRB2的設定必須滿足TMRB1>TMRB2，否則可能出現(xiàn)功能無法關閉的現(xiàn)象。那么通過以上程序控制我們就實現(xiàn)了一泵雙閥的控制及柔性調節(jié)。
1.在課程設置上引進具備豐富工程及管理經(jīng)驗的行業(yè)專家，成立課程改革開發(fā)與建設團隊；2.通過對相關行業(yè)進行深度調研，提煉出該崗位群的職業(yè)能力要求及崗位職業(yè)標準。3.在構建建筑電氣工程技術專業(yè)課程體系的基礎上，重新設計與開發(fā)出具有鮮明專業(yè)特色、職業(yè)特色的專業(yè)核心課程。4.以建筑電氣系統(tǒng)中弱電設備的安裝與調試真實任務為載體，設置學習情境與任務，務求切合崗位工作實際。5.將針對課程“教學做”一體化教學實施過程中所暴露出的問題，及早總結，開發(fā)建設虛擬教學資源，建立網(wǎng)上教學資源庫，開展與課程相配套的校本教材建設。
二、課程改革的理念
1.依托最新教育教學思想，奠基終身的育人理念以學生為主體進行教學活動，將教師的講為主導，改變?yōu)閷W生主動的學為主導。在實際教學中，關注學生的學習策略和自主性學習能力的培養(yǎng)，強調學生通過獨立或合作完成工作任務鍛煉技能，進而掌握理論知識及其應用實踐的方法。2.以就業(yè)為導向建設課程隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展和就業(yè)形勢的深刻變化，用人單位對從業(yè)人員的要求越來越高，他們要求高職畢業(yè)生不僅具有比較扎實的專業(yè)理論知識和很強的專業(yè)技能，同時還需要有相應的資格證書。因此，本課程教學改革要圍繞市場需求，主動適應社會，適應地方經(jīng)濟發(fā)展對人才的需求，努力把學生培養(yǎng)成能適應相應崗位的應用型人才，提高就業(yè)競爭力。3.建立科學的過程考核和多元評價考核相結合的評價體系改革了傳統(tǒng)的以終結性評價為主的模式，建立科學的過程考核相結合的多元評價考核與評價體系。每個任務成績都是從知識、技能、工作報告、態(tài)度4方面考核，考核主要依據(jù)提交的成果、作業(yè)、平常表現(xiàn)及小組互評的結果進行，多元考核方式可采用筆試、答辯、實操和過程考核等多種方式綜合完成。
三、課程內(nèi)容開發(fā)
依據(jù)課程設計思路和課程改革理念，對課程內(nèi)容進行整合和開發(fā)，本著理論與實踐相結合的原則，把教學內(nèi)容進行層次設計。第一層面：為建筑弱電課程基本知識，針對工具和設備，進行常識性概述。結合系統(tǒng)規(guī)模進行結構性分類，內(nèi)容引入行業(yè)標準、設計規(guī)范、選型標準、系統(tǒng)搭建、安裝施工、系統(tǒng)投運以及項目驗收等內(nèi)容。增加行業(yè)發(fā)展趨勢介紹，以拓展學生視野。第二層面：根據(jù)概述部分，進行實踐強化訓練，以加深直觀理解，引入線纜、接口標準、平面簡圖繪制，各類探測器、傳感器、硬件設備、控制器、編碼器、集成顯示設備的安裝和調試等。第三層面：工程項目案例教學。通過實際住宅小區(qū)、樓宇、校園等建筑弱電工程設備安裝與調試任務進行實際工作操作，完成一系列工程的檢查過程。
四、課程內(nèi)容框架體系
本項目的主要任務是用EPROM2764(存儲單元213,容量為8KB)設計定時控制電路。從存儲器角度來看,A0A1……A12是地址碼,D7D6……D0是數(shù)據(jù),每輸入一個地址碼,輸出端將輸出一個數(shù)據(jù);從控制過程角度看,A0A1……A12是控制過程對應的時間代碼,D7D6……D0是控制電路的開關,每給出一個時間代碼,輸出將給出該時刻對應的各電路執(zhí)行信號?；诖?用EPROM再配合時間脈沖發(fā)生器與二進制加法計數(shù)器,組合成任意的定時控制電路。
2實踐活動
2.1電路原理分析
基于EPROM2764設計定時控制電路如圖2所示。以半自動加工與裝配工作為例,通常由幾個工步組成,每個工步完成一定的動作,需要一定的時間,兩個工步之間要有一個間歇時間(如刀架的退回,鉆頭的退出),各工步可以由不同的執(zhí)行機構(比如電機拖動)完成,需要用多路定時控制電路來控制。(1)工作原理比如:加工一個零件需要三個工步一次完成,第一工步需要10s,間隔2s,第二工步需要4s,間隔4s,第三工步需要2s,間隔2s,然后停止。時間流程表如表1所示。如圖2所示,使用EPROM芯片2764實現(xiàn)這一加工過程,此系統(tǒng)供電電壓為±12.5V,使用L7805穩(wěn)壓芯片產(chǎn)生5V電壓給存儲芯片供電,用LED指示燈來指示加工動作(執(zhí)行工步、間歇、停止),各工步操作時間的最大公約數(shù)為2s,以2s為步長設計,用555產(chǎn)生2s的時鐘脈沖送入到計數(shù)器74HC161,輸出的時間代碼送入到EPROM地址輸入端,輸出D6控制第一工步用紅燈LED1指示,D5控制第一工步間歇用黃燈LED2指示,D4控制第二工步用紅燈LED3指示,D3控制第二工步間歇用黃燈LED4指示,D2控制第三工步用紅燈LED5指示,D1控制第三工步間歇用黃燈LED6指示,D0為總控制使機器停止運作用綠燈LED7指示,將74HC161的CET端0,使74HC161的輸出的數(shù)據(jù)保持不再進行計數(shù)操作。2764是8K*8字節(jié)的紫外線擦除、電可編程只讀存儲器,單一的+5V供電,工作電流為75mA,維持電流為35mA,讀出時間最大為250ns,28腳雙列直插式封裝。各引腳的含義為:A0-A12為13根地址線,可尋址8K字節(jié);D0-D7為數(shù)據(jù)輸出線;-E為片選線;-G為數(shù)據(jù)輸出選通線;PGM為編程脈沖輸入端;Vpp是編程電源;Vcc是主電源。存儲器2764的操作方式如下表2所示。(2)編程操作Vpp接+12.5V,-E接低電平,-G接高電平,輸入一定頻率的脈沖(如70Hz,不超過1KHz),該脈沖由uA741產(chǎn)生,D0-D7為數(shù)據(jù)輸入。使用撥碼開關對每個用到的地址進行編碼。(3)讀操作Vpp和接+5V,-E接低電平,-G接高電平,D0-D7為數(shù)據(jù)輸出。(4)EPROM2764的輸入輸出真值表如表3所示。
2.2PCB設計
運用Protel99SE,繪制原理圖,設計PCB。本控制電路的PCB設計如圖3所示。維護成本等諸多優(yōu)點。海上風電的興起,使得部件吊裝成本大幅度增加因此維護成本低廉的直驅式逐漸成為未來風力發(fā)電場使用的主力機型。目前大多數(shù)故障模擬實驗臺用來模擬雙饋式風力發(fā)電機組,主要關注齒輪箱故障。但對于直驅式風力發(fā)電機組,其關注的重點部件如圖1所示。由圖1可見,除了主軸上的傳動部件,基礎塔架、葉片也是近年來出現(xiàn)較多故障的部件。而傳統(tǒng)的雙饋式風力發(fā)電機組故障模擬試驗臺,對于直驅式風力發(fā)電機組重點關注的低速主軸承,葉輪部位以及基礎塔架等部位,相應的故障模擬較少。對于直驅式風力發(fā)電機組故障模擬試驗臺的研究,目前的文獻較少。對于此類故障模擬平臺,其未來發(fā)展方向是在模擬風力發(fā)電機組工況的情況下,對機組故障進行模塊化模擬,綜合考慮低速主軸承故障,發(fā)電機故障,葉片故障,變槳軸承,塔架基礎故障等。
擴展漏極漂移區(qū)是由輕摻雜的N阱形成，可以承受高電壓。在漂移區(qū)等壓線上均勻分布著電場減緩結構，可以提高其耐壓值。為了提高柵漏之間的耐壓漂移區(qū)上的厚場氧將場板提高。但導電溝道在薄柵氧的下面且器件的跨導與導電溝道有關，所以電場減輕結構不會影響器件的跨導，襯底和N阱之間的雪崩擊穿電壓和電場減緩結構的效果決定擴展漏極晶體管的額定電壓。對此類器件設計需考慮以下參數(shù)：濃度和長坂長度、漂移區(qū)結深、長度等，器件耐壓會隨著漂移區(qū)長度的增加而逐漸上升，直到達到一定的值。外延層濃度、漂移區(qū)濃度和漂移區(qū)結深三者共同決定此值。值越大，外延層濃度應在保證源漏不穿通情況下盡量低。
2基于IP核低功耗單電源電平轉換器設計
目前已經(jīng)提出的電平轉換器共有兩類，分別是單電源轉換器和雙電源電平轉換器，后者需要輸入信號的電壓供電和輸出信號的電壓供電兩種電源電壓供電。在多電壓技術中電平轉換器主要是為了實現(xiàn)低電壓信號轉換高電壓信號。關于不同結構的電平轉換器近年來也有許多研究學者對其研究，有的是以提高速度，有的是降低功耗。大多數(shù)設計采用的雙電源電壓，本文主要是基于IP核作為設計的主要性能指標，從而提出一種具有低耗的單電源電壓的電平轉換器。
傳統(tǒng)的電平轉換器設計運用的是單向電平轉換器電路，顯然，相對雙電源轉換器，在布線資源上單電源電平轉換器有明顯的優(yōu)勢，例如在一個多電壓SoC上，實現(xiàn)模塊之間信號的傳輸需要大量的電平轉換器，一旦模塊之間的接口信號所使用的雙電源電壓的電平轉換器，一些較為珍貴的布線資源便會被占用，導致布線資源短缺，如果采用單電源電壓電平轉換器可有效緩解上述問題。一般影響電平轉換延時性能的主要因素有副端電路中各器件的寄生電阻、中間級電路電流等，在設計時如果要獲得較好的低功耗性能，對精確計算各器件尺寸及電流，一定情況下還需充分考慮器件的耐壓情況。
3結語
1高速握手
USB2.0設備連接到主機后，主機給設備供電并發(fā)送復位信號復位設備，之后設備進入全速模式工作，由圖2所示在fullspeed狀態(tài)檢測到SE0(linestate[1:0]=00)持續(xù)2.5μs后,高速握手開始，設備控制器進入sendchirp狀態(tài)，設備向主機發(fā)送一個持續(xù)時間大于1ms的K(linestate[1:0]=01)信號以檢測主機是否支持高速模式。設備進入recvchirp狀態(tài)并準備接收來自主機的JK序列。主機支持高速并檢測到K之后，向設備發(fā)送JKJKJK序列以檢測設備是否支持高速模式。設備控制器在recvchirp狀態(tài)成功檢測到3對JK序列后高速握手成功，進入到highspeed模式工作；否則，設備以全速模式工作。
2設備掛起
根據(jù)USB2.0協(xié)議，為了減小功耗，當總線3ms沒有動作時，設備需進入掛起（suspend）狀態(tài)，設備在掛起狀態(tài)只能消耗小于500μA的電流，并且進入掛起后設備需要保留原來的狀態(tài)。(1)全速模式掛起:檢測到總線狀態(tài)為SE0達到3ms，設備從fullspeed狀態(tài)進入suspend狀態(tài)。(2)高速模式掛起：設備工作在高速模式時，由于高速復位和高速掛起都是發(fā)送一個大于3ms的總線空閑信號，因此設備需要區(qū)分這兩個事件。如圖2，處于highspeed狀態(tài)時，設備檢測到總線空閑(SE0)3ms，進入hsrevert狀態(tài)。之后檢測總線狀態(tài)不為SE0，此后設備掛起。假如在hsrevert狀態(tài)后還檢測到SE0持續(xù)100μs,則判斷為高速復位，clrtimer2=1。設備狀態(tài)轉換到sendchirp狀態(tài)，開始設備的高速握手。
3掛起恢復
設備處于掛起狀態(tài)時，在它的上行口接收到任何非空閑信號時可以使設備恢復工作[5]。(1)全速掛起恢復：設備從掛起狀態(tài)起檢測到的不是持續(xù)的J，則恢復到fullspeed狀態(tài)，以全速模式工作。(2)高速掛起恢復：掛起時保留著高速連接狀態(tài)，highspeed=1且hssupport=1,掛起恢復需要判斷是由總線動作引起還是系統(tǒng)復位引起。設備中測到總線狀態(tài)為SE0，說明是由復位引起的掛起恢復，設備狀態(tài)進入sus-preset，然后檢測到SE0持續(xù)2.5μs后，進入高速握手過程sendchirp狀態(tài)；反之，檢測到掛起恢復信號K，則設備從掛起恢復到高速模式。
4復位檢測
集線器通過在端口驅動一個SE0狀態(tài)向所連接的USB設備發(fā)出復位信號。復位操作可以通過USB系統(tǒng)軟件驅動集線器端口發(fā)出復位信號,也可以在設備端RE-SET信號置1，進行硬件復位。(1)設備是從掛起狀態(tài)復位：在suspend狀態(tài)檢測到SE0時，設備跳轉到suspreset狀態(tài)，檢測總線狀態(tài)為超過2.5μs的SE0后設備啟動高速握手檢測，即進入sendchirp狀態(tài)。(2)設備從非掛起的全速狀態(tài)復位：設備在檢測到2.5μs<T<3.0ms的SE0狀態(tài)后啟動高速握手檢測。硬件縱橫HardwareTechnique(3)設備從非掛起的高速狀態(tài)復位：設備在high-speed狀態(tài)檢測到總線上持續(xù)時間3.0ms的SE0后，設備狀態(tài)轉換到hsrevert，以移除高速終端并重連D+的上拉電阻，此時為全速連接狀態(tài)；之后設備需要在100μs<T<875μs的時間內(nèi)采樣總線狀態(tài),檢測到SE0持續(xù)2.5μs后，進入sendchirp狀態(tài)，開始高速握手過程。
5仿真及驗證
