电气工程师复习资料

　　大家做好准备迎接考试了吗?出国留学网电气工程师栏目诚意整理“电气工程师2017基础知识点：独立电压源”，欢迎广大考生前来学习。

　　独立电压源

　　定义：独立电压源是一个理想电路元件，如图l-1-4所示，它两端的电压总能保持定值或

　　一定的时间N函数。电源两端的电压由电源本身决定，与外电路无关，与流经它的电流大小无关。通过电压源的电流由外电路决定。

　　性质：

　　①伏安关系为

　　②独立电压源是电路中的激励源，它的电流Ius取决于与它相连接的外电路。电压源不

　　能短路。

　　③电压源的功率为PUs=Us IUs，当Us与IUs符合关联参考方向时，两者乘积为负值，电压源供出功率;为正值时，电压源吸收功率。

　　线性电阻

　　定义：线性电阻是一个理想电路元件，在电压和电流取关联参考方向时，在任何时刻其两端的电压和电流服从欧姆定律u=Ri(如图l—1—2所示)，R称为元件的电阻，是一个正实常数，单位为“Ω(欧姆)"。电阻的倒数为电导G，单位为“S(西门子)"。R和G都是电阻元件的参数。

　　性质：

　　①伏安关系为u=Ri(或U=RI)。伏安特性曲线如图1-1-3所示

　　②线性电阻是无源耗能元件。消耗的功率[单位为“W(瓦)"]为

　　在￡时间段内消耗的电能[单位为“J(焦耳)"]为

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　　电气技术与智能建筑

　　智能建筑是计算机、通信、自动控制、传感、多媒体等一系列先进技术发展的结晶。综合性强，涉及专业的领域更广，本文通过实际案例的分析和处理充分验证了电气技术在智能建筑中的重要作用。智能建筑、电气技术、谐波、电磁干扰、等电位。

　　1、前言

　　智能建筑产业是随着产业的发展而诞生，且迅速发展起来的。现代建筑物的电气发展是经过电气化阶段、自动化阶段和当今的智能化阶段。智能建筑技术的发展非常迅速，它是由电子技术、通技术、网络技术、计算机技术、自动控制技术、传感技术及多媒体技术等一系列最先进技术飞速发展的结晶。特别是智能建筑系统工程，它作为弱电系统工程的延伸和发展，综合性强，涉及的专业领域更广，新的弱电系统不断加盟到智能建筑技术领域内。建筑物使用功能现代化的需求和相关技术的不断更新和进步，共同促进智能建筑弱电系统技术的快速发展。智能建筑弱电系统中的电子和微电设备较多，这些弱电系统的设备耐受电压较低，如电子设备耐受电压为5v，微电子设备耐受电压只有1.5v，这些设备过电压、过电流的能力差。系统设备在遭受雷害和电磁干扰时，必然会使系统中的设备、网络和布线将遭受感应过电压和电磁干扰的危害;各种高频、超高频的通信设施不断涌现，相互间的电磁辐射和电磁干扰日益严重，大量的运行和实践证明，电磁干扰和谐波对智能化设备和布线系统危害的案例和教训也应引起我们足够的重视，不可掉以轻心。智能建筑需要不同行业的专家共同参与，除了业主之外，设计师、自动化技术、技术、通信技术、人造智能技术及电气技术众多专家一起密切合作才能得以实现。“弱电较弱”正是指在智能建筑中，整体弱电系统工程是建筑电气工程中较薄弱环节，无论是技术力量、人员素质、设计与施工、智能化系统工程施工监理等相对较弱。这对我国的智能建筑的迅速发展是很不利的。

　　2、网络与布线

　　智能建筑的实质是诸多智能设备的网络化问题，它包括智能建筑弱电系统的集成。但由于火灾自动报警系统及消防联动是采用集散型控制方式，所以fas系统目前我国还是独立的控制系统，只是留有通信接口待今后与bas系统集成，而美国的fas系统是分散型控制方式可与bas系统集成。综合布线系统作为全新概念的布线系统，其优越性是传统的布线系统无法比拟的。主要体现在综合布线系统的开放性——向所有的通信协议开放，灵活性——设备的开通更改只需增加设备和跳线管理，可靠性——器件通过iso等组织认证，星形拓朴结构等一条线路故障不影响其它线路正常运行;先进性——采用最新通信标准的5类、超5类、6类双绞线或光纤，实时传输多路多媒体信号;经济适用性——将分散线缆综合到统一标准布线系统中。从网络架构上来分，网络可划分为局域网，控制网，广域网和城市网。世界公认的网络协议标准——tcp/ip协议，使得局域网和广域网实现了无缝连接。城市网是在局域网的基础上发展起来的一种新型的数据网，介于广域网与局域之间把多个局域网互相连起来，构成覆盖范围更大，支持高速传输和综合业务，成为适合城市范围使用的计算机网络。为了保证系统的开放性和可操作性，实现与网络的互联互融，尽管目前控制网络中多种总线标准同时存在，但由于以太网速度控制性价比高，我区一直在控制网络中推广应用tcp/ip协议...

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　　熔断器

　　熔断器是一种简单的电路保护电器，其原理是当流经熔断器的电流达到或超过定值一定时间后，本身的熔体熔化，切断电路。其动作原理简单，安装方便，一般不单独使用，主要用来配合其他电器使用。

　　主要动作特点：

　　一是电流要达到一定值，该值在熔断器出厂前已经做好，无法更改;

　　二是电流达到一定值后要经过一定的时间，该时间也是厂家做好的，无法更改，但是类型很多，包括延时动作、快速动作、超快速动作等;

　　三是动作后本体损坏，不能重复使用，必须更换;

　　熔断器是否熔断可以通过熔断指示器判别，也可通过熔体外观上判别;常用的保险丝、保险管都属于该类电器范围。

　　变压器

　　简单的说，变压器就是利用交变电磁场来实现不同电压等级转换的设备(实际上是电能的转换)，其变换前后的电压不发生频率上的变化。按照其用途可以分很多　种，如电力变压器、整流变压器、调压器、隔离变压器，以及CT、PT等。我们在工程现场经常遇到的是电力变压器。

　　与变压器相关的一些主要的技术参数包括：

　　额定容量：指额定工作条件下变压器的额定输出能力(等于U×I，单位为kVA);

　　额定电压：空载、额定分接下，端电压的值(即一次、二次侧电压值);

　　空载损耗：空载条件下，变压器的损耗(也叫铁耗);

　　空载电流：空载条件下，一次侧线圈流过的电流值;

　　短路损耗：一次侧通额定电流，二次短路时所产生的损耗(主要是线圈电阻产生的);

　　分接(抽头)的概念：为适合电网运行需要，一般的变压器高压侧都有抽头，这些抽头的电压值都是用额定电压的百分比表示的，即所谓的分接电压。例如，高压10kV的变压器具有±5%的抽头，就是说该变压器可以运行在三个电压等级：10.5kV(+5%)、10kV(额定)、9.5kV(-5%)。一般来说，有载调压变压器的抽头数(分接点)较多，如7分接点(±3×2.5%)和9分接点(±4×2%)等。由于不能够完全保证分接开关的同步切换，所以有载调压变压器一般不能够并联运行。

　　继电器

　　继电器是用来在控制回路中控制其他电器(一般是一次电气主设备)动作或在主电路中作为保护用以及作信号转换用的电器，只适用于远距离的分断、接通小容量控制回路，比如：交流/直流电流继电器、电压继电器、时间继电器、中间继电器、热继电器等。

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　　什么叫有功?什么叫无功?

　　答：在交流电能的发、输、用过程中，用于转换成非电、磁形式的那部分能量叫有功。用于电路内电、磁场交换的那部分能量叫无功。

　　什么是功率因数?提高功率因数的意义是什么?提高功率因数的措施有哪些?

　　答：功率因数COSφ，也叫力率，是有功功率和视在功率的比值，即COS=P/S。在一定的额定电压和额定电流下，功率因数越高，有功所占的比重越大，反之越低。

　　发电机的额定电压，电流是一定的，发电机的容量即为它的视在功率，如果发电机在额定容量下运行，其输出的有功功率的大小取决于负载的功率因数，功率因数低时，发电机的输出功率低，其容量得不到充分利用。

　　功率因数低，在输电线路上将引起较大的电压降和功率损耗。因当输电线输送功率一定时，线路中电流与功率因数成反比即I=P/COSφ，当功率因数降低时，电流增大，在输电线电阻电抗上压降增大，使负载端电压过低，严重时，影响设备正常运行，用户无法用电。此外，电阻上消耗的功率与电流平方成反比，电流增大要引起线损增加。

　　提高功率因数的措施有：

　　合理地选择和使用电气设备，用户的同步电动机可以提高功率因数，甚至可以使功率因数为负值，即进相运行。而感应电动机功率因数很低，尢其是空载和轻载运行时 ，所以应该避免感应电动机空载或轻载运行。

　　安装并联补偿电容器或静止补偿等设备，使电路中总的无功功率减少。

　　什么是三相交流电源?它和单相交流电比有何优点?

　　答：由三个频率相同，振幅相等，相位依次互差120度电角度的交流电势组成的电源称为三相交流电源。它是由三相交流发电机产生的。日常生活中所用的单相交流电，实际上是由三相交流电的一相提供的，由单相发电机发出的单相交流电源现在已经很少采用。

　　三相交流电较单相交流电有很多优点，它在发电、输配电以及电能转换成机械能等方面都有明显的优越性。例如：制造三相发电机、变压器都较制造容量相同的单相发电机、变压器节省材料，而且构造简单，性能优良，又如，由同样材料所制造的三相电机，其容量比单相电机大50%，在输送同样功率的情况下，三相输电线较单相输电线可节省有色金属25%，而且电能损耗较单相输电时少。由于三相交流电有上述优点所以获得了广泛的应用。

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　　配电线路的保护

　　(1)一般规定

　　1、配电线路应装设短路保护、过负载保护和接地故障保护，作用于切断供电电源或发出报警信号。

　　2、配电线路采用的上下级保护电器，其动作应具有选择性;各级之间应能协调配合。但对于非重要负荷的保护电器，可采用无选择性切断。

　　(2) 短路保护

　　1、配电线路的短路保护，应在短路电流对导体和连接件产生的热作用和机械作用造成危害之前切断短路电流。对热作用需进行热稳定校验;对机械作用需进行短路容量校验。

　　2、绝缘导体的热稳定校验应符合下列规定：

　　①当短路持续时间不大于5s时，绝缘导体的热稳定应按下式进行校验：

　　s>=i*√t /k式中：s——绝缘导体的线芯截面(mm2);

　　i——短路电流有效值(均方根值a);

　　t——在已达到允许最高持续工作温度的导体内短路电流持续作用的时间(s);

　　k——不同绝缘的计算系数。

　　②不同绝缘、不同线芯材料的k值，聚氯乙烯绝缘铜芯k=115, 铝芯k=76。

　　③短路持续时间小于0.1s时，应计入短路电流非周期分量的影响;大于5s时应计入散热的影响。

　　3、选用的低压断路器，短路电流不应小于低压断路器瞬时或短延时过电流脱扣器整定电流的1.3倍。

　　4、在线芯截面减小处、分支处或导体类型、敷设方式或环境条件改变后载流量减小处的线路，当越级切断电路不引起故障线路以外的一、二级负荷的供电中断，且符合下列情况之一时，可不装设短路保护：

　　①配电线路被前段线路短路保护电器有效的保护，且此线路和其过负载保护电器能承受通过的短路能量;

　　②配电线路电源侧装有额定电流为20a及以下的保护电器;

　　(3)过负载保护

　　1、配电线路的过负载保护，应在过负载电流引起的导体温升对导体的绝缘、接头、端子或导体周围的物质造成损害前切断负载电流。

　　2、过负载保护电器宜采用反时限特性的保护电器，其分断能力可低于电器安装处的短路电流值，但应能承受通过的短路能量。

　　3、过负载保护电器的动作特性应同时满足下列条件：

　　ib≤in≤iz i2≤1.45iz

　　式中：ib——线路计算负载电流(a);

　　in——熔断器熔体额定电流或断路器额定电流或整定电流(a);

　　iz——导体允许持续载流量(a);

　　i2——保证保护电器可靠动作的电流(a)。当保护电器为低压断路器时，iz为约定时间内的约定动作电流;当为熔断器时，iz为约定时间内的约定熔断电流。

　　4、突然断电比过负载造成的损失更大的线路，其过负载保护应作用于信号而不应作用于切断电路。

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　　现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器，是在进行某个量的测量时首先要解决的问题。当传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了。测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。

　　1)根据测量对象与测量环境确定传感器的类型

　　要进行—个具体的测量工作，首先要考虑采用何种原理的传感器，这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为，即使是测量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选用，哪一种原理的传感器更为合适，则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题：量程的大小;被测位置对传感器体积的要求;测量方式为接触式还是非接触式;信号的引出方法，有线或是非接触测量;传感器的来源，国产还是进口，价格能否承受，还是自行研制。

　　在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器，然后再考虑传感器的具体性能指标。

　　2)灵敏度的选择

　　通常，在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时，与被测量变化对应的输出信号的值才比较大，有利于信号处理。但要注意的是，传感器的灵敏度高，与被测量无关的外界噪声也容易混入，也会被放大系统放大，影响测量精度。因此，要求传感器本身应具有较高的信噪比，尽量减少从外界引入的干扰信号。

　　传感器的灵敏度是有方向性的。当被测量是单向量，而且对其方向性要求较高，则应选择其他方向灵敏度小的传感器;如果被测量是多维向量，则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。

　　3)频率响应特性

　　传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件，实际上传感器的响应总有—定延迟，希望延迟时间越短越好。

　　传感器的频率响应高，可测的信号频率范围就宽，而由于受到结构特性的影响，机械系统的惯性较大，因有频率低的传感器可测信号的频率较低。在动态测量中，应根据信号的特点(稳态、瞬态、随机等)响应特性，以免产生过火的误差

　　4)线性范围

　　传感器的线形范围是指输出与输入成正比的范围。以理论上讲，在此范围内，灵敏度保持定值。传感器的线性范围越宽，则其量程越大，并且能保证一定的测量精度。在选择传感器时，当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求。

　　但实际上，任何传感器都不能保证绝对的线性，其线性度也是相对的。当所要求测量精度比较低时，在一定的范围内，可将非线性误差较小的传感器近似看作线性的，这会给测量带来极大的方便。

　　5)稳定性

　　传感器使用一段时间后，其性能保持不变化的能力称为稳定性。影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外，主要是传感器的使用环境。因此，要使传感器具有良好的稳定性，传感器必须要有较强的环境适应能力。

　　在选择传感器之前，应对其使...