電氣工程識圖與施工工藝

主編趙宏家

主講緒論一.為什么學為今后能進行電氣工程的工程量計算而學，為電氣工程計價奠定基礎。二.學什么學習建筑工程中的強電工程圖的識讀和弱電工程圖的識讀與施工方法強電主要指供配電.電氣照明和動力設備(電動機)等的線路施工方法.

弱電主要指電視.電話.計算機.火災報警等的信號線路施工方法。三.怎樣學要有想象力和建立立體概念.要結合實際工程學1.建筑電氣工程識圖基本知識1.1交流電的基本知識1.2建筑電氣工程識圖基本知識

1.3低壓配電系統的接地及安全（用電）

基本要求:了解單相交流電的特點、交流電的相量分析法、三相交流電源的星形連接、三相交流電源的相電壓和線電壓關系、低壓配電系統的防觸電形式、接地裝置和等電位聯接；熟悉三相負載平衡和三相負載不平衡時中性線電流的大小、電氣圖的特點、電氣工程圖的種類、低壓配電系統的接地形式；掌握照明工程圖導線數量分析方法。

難點:交流電的相量分析法、三相負載平衡和三相負載不平衡時中性線的電流大小、照明工程圖導線數量分析方法。

重點:三相負載平衡和三相負載不平衡時的電流大小；電氣圖的特點、電氣工程圖的種類；照明工程圖導線數量分析方法。本章導讀1.建筑電氣工程識圖基本知識

建筑電氣工程的主要功能是輸送和分配電能、應用電能和傳遞信息，為人們提供舒適、便利、安全的建筑環境。電能的應用主要是交流電（工頻強電），信息傳遞主要是高頻弱電或直流電。本章主要介紹交流電的基本知識、建筑電氣工程圖的特點和低壓配電系統的接地及安全。

由于三相交流電在生產、輸送和應用等方面有很多優點，因此交流電力系統都是采用：1.1交流電的基本知識

所謂三相四線制就是3條相線（火線）1條中性線（零線）的供電體制。

三相四線制或三相五線制配電。三相三線制供電3條相線（火線）

三相五線制：在三相四線制的基礎上，再增加一條接地保護線（PE線）.3條相線的正弦交流電具有：頻率相同、幅值相等、相位互差120°

而單相交流電就是三相交流電路中的一相，因此三相交流電路可視為3個特殊的單相電路組合。

這樣的正弦交流電壓（電流、電動勢），稱為三相對稱電壓（電流、電動勢）。0uAuCuBt120o120o120o三相交流發電機工作原理示意圖SNAzBxyCAxxyz+++---ABCuAuBuC0uAuCuBt120o120o120oA相線圈1）交流電的概念圖1.1正弦交變電流1.1.1單相交流電表達式ImTψi=Imsin(ωt+ψ)t(ωt)i0描述正弦量變化快慢2）正弦交流電的特征量正弦量及其三要素（1）周期與頻率T周期正弦量完成一個循環所需要的時間f頻率正弦量一秒鐘完成的循環次數。ω角頻率

正弦量一秒鐘走過的電角度。f=1/T,ω=2πf我國工業用電頻率為50Hz、周期0.02s、角頻率314rad/sIm

振幅ω(f

)角頻率ψ初相角2π（2）相位和初相位ImTψt(ωt)i0i=Imsin(ωt+ψ)ψ——初相角，決定正弦量起始位置。ωt+ψ相位初相角交流電變化總的電角度。（3）同頻率正弦量的相位差圖1.3正弦量的相位差同相i1超前i2一個φ角反相2、交流電的有效值如果某個交流電i和某個直流電I，在相同負載、相同時間內作功相等，則I稱作i的有效值。它們之間的關系為：說某照明燈兩端電壓為220V，電流為0.5A，均指有效值。將i=Imsin(ωt+ψ)代入上式可得：4）相量的概念與正弦量的相量表示法與三角函數表達式和波形圖一樣，利用復平面上的旋轉向量可以完整地體現正弦量的3個特征量。例如有一個正弦量：圖1.4旋轉向量與正弦量的關系+j+iiωtφ

我們主要關心幅值（或有效值）相量，故相量可不必旋轉。只在復平面上畫出t=0時的幅值（或有效值）和初相的相量。如下圖圖1.5正弦量的相量圖

為了與空間向量有別，把正弦電壓、電流的幅值相量用，表示，有效值相量用，表示。例如：相量表示法有效值相量的復數表達式為幅值相量的復數表達式為相量表示法u1.1.2單一參數的交流電路1）純電阻電路（1）電壓與電流的關系Rui設電壓則電流相位關系：電壓與電流同相位數值關系（2）電阻上的功率①瞬時功率：

在電阻上任意瞬間所消耗的功率稱為瞬時功率，它等于此時電壓瞬時值和電流瞬時值的乘積，即：②平均功率（也稱有功功率）：因純電阻電路平均（有功）功率的計算可按直流電路進行。2）純電感電路圖1.7純電感電路及其相量圖和波形圖設（1）電壓與電流的關系相位關系：電壓超前電流900900數值關系XL=ωL=2πfL---電感阻抗（簡稱感抗），單位歐姆(Ω)。f=0（直流）時，XL=0，說明電感原件相當于短路。f→∞時，XL→∞

，近乎開路，說明電感具有高頻扼流作用。（2）電感線圈的功率瞬時功率有功功率無功功率（不做功功率）無功功率的單位：乏（Var）、千乏（kVar）。3）純電容電路（1）電壓與電流的關系設相位關系：電流超前電壓900900圖1.8純電容電路及其相量圖和波形圖數值關系（2）電容上的功率瞬時功率有功功率無功功率無功功率的單位：乏（Var）、千乏（kVar）。圖1.10RLC串聯電路和相量圖1.1.3RLC的串聯交流電路1）電壓與電流的關系瞬時電壓相量電壓

為了便于記憶，用一直角三角形表示以上各量的關系，如圖1.11（a）所示。電抗R|Z|阻抗阻抗3角形

該直角三角形稱為阻抗三角形。因為電阻、電抗、阻抗都不是正弦交變的電量，所以阻抗三角形不應畫成相量。將電壓三角形各邊同除以I。U2）電路的功率（1）瞬時功率圖1.12RLC交流電路的瞬時功率（2）平均功率單位：瓦、千瓦（3）無功功率和視在功率圖1.12RLC交流電路的瞬時功率單位：乏（Var

）、千乏（kVar）。功率三角形無功功率有功P=URI視在S=UI功率3角形單位：伏安（VA）、千伏安（kVA

）。將電壓三角形各邊同乘以I。1.1.4三相交流電路三相(較單相)的優越性:發電方面——三相發電機體積小。輸電方面——三相輸電節省材料。

用電方面——三相電動機結構簡單、體積小、運行特性好。AzBxyCSNAXBYCZ1）三相交流電源什么是三相對稱電動勢？大小相等頻率相同相位互差120o三個條件的正弦電動勢的組合，稱為三相對稱電動勢。三相交流發電機由定子和轉子（電樞）組成。滿足（1）三相對稱電動勢的產生SNAzBxyCAx0uAuCuBt120o120o120o瞬時表達式設uA=Umsin(ωt)則uB=Umsin(ωt-120O)

uC=Umsin(ωt+120O)xyz+++---ABCuAuBuC圖1.15三相電動勢相量圖三相電源的聯接（星形Y和三角形△）1.星形連接將三個電源的末端x,y,z接在一起，由始端A,B,C向外供電的連接方式，稱為星形聯接方式。電源的中性點、中性線、相線；電源的零點、零線、火線。相電壓(火-零)uAuBuc，其有效值UP幾個有關概念線電壓(火-火)uAB

uBC

uCA，其有效值Ul線-相電壓的關系2.三角形連接（略）圖1.17星形連接時線電壓與相電壓的相量圖相位上線電壓超前對應相電壓300。數值上線電壓是相電壓1.732倍，相電壓220V;線電壓是381V2）三相負載的星形連接（1）三相不對稱負載的星形連接

三相不對稱負載的星形連接必須有中線。

電路的計算按單相電路進行。總的視在功率一般解：設,

中線電流比任一相電流都大，中線不能斷，故中線上不能安裝保險和開關解：例1.2已知Za=8+j6Ω,Zb=10Ω,Zc=3+j4Ω,Y接380/220V，3相4線制的電網中。求各線、相電流，中線電流，負載消耗的功率（設）Za=8+j6Ω=10∟36.90ΩZb=10∟00ΩZc=3+j4Ω=5∟53.10Ω三相總功率Pa=UaIacosφa=220×22cos36.90=3872WPb=UbIbcosφb=220×22cos00=4840WPc=UcIccosφc=220×44cos53.10=5812WP=Pa+Pb+Pc=14.5245812kW（2）三相對稱負載的星形連接只計算一相，其他相對應寫出三相總功率圖1.23三相對稱感性負載相量圖三相對稱負載的線電流、相電流對稱。圖1.24三相對稱負載的星形連接例1.4有一Y接3相對稱負載，各相Z=8+j6Ω,Zb=10Ω,Zc=3+j4Ω,Y接380V三相電源上。求各相、線電流，中線電流及負載消耗的功率（設）解：已知，則Z=8+j6Ω=10∟36.90Ω三相負載消耗的總功率作業（1.1.1~1.1.3)1)(6)、(8)、(9)、(10)2)(1)、(2)、(3)、(5)、(6)、(8)、(9)、(10)1）智能建筑的概念1.2建筑電氣工程識圖基本知識1.2.1建筑電氣工程概述·

根據GB/T50314—2000《智能建筑設計標準》中的術語條目，智能建筑（IB—IntelligentBuilding）的定義：它是以建筑為平臺，兼備建筑設備、辦公自動化及通信網絡系統，集結構、系統、服務、管理及它們之間的最優化組合，向人們提供一個安全、高效、舒適、便利的建筑環境。2）建筑電氣工程的劃分（1）傳統的劃分強電（電力）工程弱電（信息）工程特點：電壓高、電流大、功率大、頻率低。強電處理對象：是能源（電力）。主要考慮的問題：減小損耗、提高效率、安全用電。弱電處理對象：主要是信息，即信息的傳送與控制。特點：電壓低、電流小、功率小、頻率高。主要考慮的問題：信息傳送的效果，諸如信息傳送的保真度、速度、廣度和可靠性等。（2）現代的劃分根據GB50300—2001《建筑工程施工質量驗收統一標準》，比較大的建筑工程可分為：1.地基與基礎、2.主體結構、3.建筑裝飾裝修、4.建筑屋面、5.建筑給排水及采暖、6.建筑電氣、7.智能建筑、8.通風與空調、9.電梯等9個分部工程。建筑電氣分部工程可分為：室外電氣、變配電室、供電干線、電氣動力、電氣照明安裝、備用和不間斷電源安裝、防雷及接地安裝7個子分部工程智能建筑分部工程可分為：通信網絡系統、辦公自動化系統、建筑設備監控系統、火災報警及消防聯動系統、綜合布線系統、安全防范系統、智能化集成系統、電源與接地、環境、住宅（小區）智能化系統10個子分部工程各個子分部工程又可分為若干個分項工程，例如：住宅（小區）智能化系統又可分為

1.火災報警及消防聯動系統、

2.安全防范系統（含電視監控系統、入侵報警系統、巡更系統、門禁系統、樓宇對講系統、住戶對講呼救系統、停車管理系統）、

3.物業管理系統（多表現場計量及遠程傳輸系統、建筑設備監控系統、公共廣播系統、小區網絡及信息服務系統、物業辦公自動化系統）、

4.智能家庭信息平臺。等分項工程

表格是“把數據按縱橫排列的一種表達形式，用以說明系統、成套裝置或設備中各組成部分的相互關系或連接關系，或者用以提供工作參數”。1.2.2電氣圖的特點1）電氣圖的表達形式（1）圖（drawing）圖是“圖示法的各種表達形式的統稱”。（2）簡圖（diagram）

簡圖是“用圖形符號、帶注釋的圍框或簡化外形表示系統或設備中各組成部分之間相互關系及其連接關系的一種圖”。如：曲線圖、時序圖。（3）表圖（chart）表圖是“表明兩個以上變量之間關系的一種圖”。（4）表格（table）20世紀60年代中期,國家第一機械工業部提出由國家科學技術委員會發布GB312：1964（電工系統圖圖形符號）GB313：1964（電力及照明平面圖圖形符號）GB314：1964（電信平面圖圖形符號）等系列標準。

2）電氣圖在中國發展的3個階段（1）第1階段

電氣簡圖就是通過直觀圖形來傳達信息的工程語言，電氣信息結構文件編制規則也是電氣工程的一種語言。（2）第2階段20世紀80年代中期，由國家標準局發布的電氣制圖及電氣圖用圖形符號、電氣設備用圖形符號和主要的相關國家標準有：即GB6988.1—86～GB6988.7—86；電氣圖用圖形符號標準13項即GB4728.1—85～GB4728.13—85；電氣設備用圖形符號標準2項，即GB5465.1—85～GB5465.2—85；電氣制圖標準7項相關標準5項GB5094—85電氣技術中的項目代號GB7159—87電氣技術中的文字符號制訂通則GB7356—87電氣系統說明書用簡圖的編制GB4026—83電器接線端子的識別和用字母數字符號標志接線端子的通則GB4884—85絕緣導線的標記1997—2003年修訂了第二版GB6988《電氣制圖》系列標準，并更名為GB/T6988《電氣技術用文件的編制》（3）第3階段20世紀90年代中后期，隨著國際標準的全面更新，我國修訂了

第二版GB/T4728系列標準（T的含義為推薦選用）。

GB/T4728仍由13部分組成，但符號形式、內容、數量與IEC（國際電工委員會）60617的第二版完全相同。3）電氣信息結構文件的種類（1）結構結構反映以下幾方面：

a.系統的信息結構，即信息在不同的文件和信息系統中如何分布；

b.每一種文件的內容結構；

c.檢索代號的構成。它也反映系統或成套裝置本身。電氣信息結構文件種類a.功能面結構；b.產品面結構；c.位置面結構。結構：把系統及其信息分解成若干部分，每一部分又進一步細分，這些部分的組合就稱為結構。（2）文件

文件是指由若干相關記錄構成的集合，是能為人所感知的、作為一個整體可在用戶和系統之間進行交換的結構化信息量。（3）電氣信息結構文件的種類a.功能性文件功能圖（用電路表述系統、設備功能的簡圖）概略圖（舊稱系統圖、框圖、網絡圖）電路圖（表示系統、設備的實際電路）端子功能圖（表示各端子連接和內部功能的簡圖）程序圖功能表圖（用步或轉換描述系統功能表圖）順序表圖（表示系統各個單元工作次序表圖）時序圖功能性簡圖功能性表圖b.位置文件g.其他文件c.接線文件d.項目表f.說明文件總平面圖安裝平面圖裝配圖安裝簡圖布置圖接線圖（表）單元接線圖（表）互連接線圖（表）端子接線圖（表）電纜圖（表）元件設備表（零件表）備用元件表安裝說明試運轉說明使用說明維修說明（4）不同類型文件之間的相互關系閱讀順序與編制順序一致。先粗再細。4）電氣圖用圖形符號

是表示一個設備的一種圖形,記號或符號,是電氣技術領域中最基本的工程語言.

對于電氣圖用圖形符號我們不僅要熟悉它,還要熟練地應用它。常用的圖形符號見附錄5）項目代號（代碼）（1）項目代號的作用便于查找、區分各種圖形符號所表示的元件、設備。（2）項目代號的組成與標注完整項目代號包括4個具有相關信息的代號段。見下表1.2（3）種類代號用以識別項目種類的代號。見附錄表2。P2771.2.3建筑電氣工程圖的種類1）說明性文件①圖紙目錄。②設計說明（施工說明）。③圖例。④設備材料明細表（零件表）。2）概略圖（系統圖）

概略圖是用符號或帶注釋的框，概略表示系統或分系統的基本組成、相互關系及其主要特征的一種簡圖。其用途：為進一步編制詳細的技術文件提供依據；供操作和維修時參考。見圖1.263）電路圖

電路圖是用圖形符號并按工作順序排列，詳細表示電路、設備或成套裝置的全部基本組成和連接關系，而不考慮其實際位置的一種簡圖。

目的是便于詳細理解作用原理，分析和計算電路特性。

用途是：詳細理解電路、設備或成套裝置及其組成部分的作用原理；為測試和尋找故障提供信息；作為編制接線圖的依據。4）電氣平面圖(位置圖）

電氣平面圖是表示電氣設備、裝置與線路平面布置的圖紙，是進行電氣安裝的主要依據。

常用的電氣平面圖有：

變配電所平面圖、

動力平面圖、

照明平面圖、

接地平面圖、

弱電平面圖等。見圖1.285）接線圖6）布置圖

電氣平面圖是以建筑平面圖為依據，在圖上繪出電氣設備、裝置的安裝位置及標注線路敷設方法等。CS1.2.4建筑電氣工程圖的特點1）建筑電氣工程圖的特點①用統一的圖形符號并加注文字符號繪制出來。②任何電路都必須構成閉合回路。如圖1.29電路的組成③電路中的電氣設備、元件等，彼此之間都是通過導線連接起來構成一個整體的。④電氣工程圖與建筑結構圖及其他安裝工程圖（水、暖、通風、空調等管道）不能發生沖突。⑤對于設備的安裝方法、質量要求及使用、維修方面的技術要求等不能完全反映出來。為了圖面清晰，只在說明欄中說明“參照××規范”就行了。電源開關燈熔斷器⑥位置簡圖（施工平面布置圖）是用投影和圖形符號代表電器繪制的，閱讀時比其他工程的透視圖難度大。2）閱讀建筑電氣工程圖的一般程序

必須熟悉電氣圖基本知識（表達形式、通用畫法、圖形符號、文字符號）和建筑電氣工程圖的特點，同時掌握一定的閱讀方法，才能比較迅速全面地讀懂圖紙。

具體針對一套圖紙，一般可按以下順序閱讀（瀏覽），而后再重點閱讀。①看標題欄及圖紙目錄。②看總說明。③看系統圖。④看平面布置圖。⑤看電路圖。⑥看安裝接線圖。⑦看安裝大樣圖。⑧看設備材料表。1.2.5建筑電氣照明平面圖入門分析1）平面圖說明2個燈由一個開關控制，電風扇由一個調速開關控制，走廊里有1個燈和一個開關控制等。在物理實驗室有2個燈和1個電風扇。CS火零

燈和電風扇均為單相用電設備，只需要接2根線就可以工作，火線（相線L）和零線（中性線N）。其中火線要經過開關后再接到用電設備上。當開關合上時，開關線才有電，燈或電風扇才可能有電流通過而工作。當開關斷開時，開關線沒有電，燈或電風扇也沒有電，更換燈管和維修時比較安全。開關CS

想知道配線用的保護管的管長和線長？

就需要知道配管的路徑如何走？管中應穿幾根線？

預算者：見平面圖

設計者：需要有實踐經驗，才能知道配管怎樣布置合理，做到既省管又省線，既安全又可靠，既美觀又方便等。這是本書要重點體現的內容，也是成為工程師、造價師、審計師等必備的基礎知識。2）配管配線路徑分析（1）有裝飾吊頂時的配管配線

條件：房間高度：4m，吊頂高度：0.3m，開關安裝高度：1.3m，燈吸頂安裝。

吊頂內安裝為明裝，按橫平豎直計算。K1K2K3K4K5①分支1到走廊燈開關回路分析從走廊燈到開關接線盒的管長約為0.75m（未考慮預留，單端150mm）導線數為3根（L、N、K1），長度為3×0.75m=2.25m從開關K1到頂的管長為4m-0.3m-1.3m=2.4m，線長3×2.4m=7.2m，因K1與K2隔墻安裝，可共用垂直管。設K2上方吊頂內加線盒。（不考慮預留，因定額中已考慮)CS

K2上方吊頂內接線盒又有3個分支：到開關K2；到浴室燈；到男衛生間燈。

到開關K2，線數3根（L、K1、K2），管長：4m-0.3m-1.3m=2.4m，線長：3×2.4m=7.2m，從K2到K1（過墻），

管長0.2m，線長2×0.2m=0.4m。K1K2K3K4K5線數2根（N、K2），管長1.5m（圖比例太小，只能估算），線長1.5m×2=3m，到浴室第一個燈，再到第2個燈，可自行分析。到男衛生間燈，線數2根（N、L），最好先配到燈，再從燈到開關K3，與先配到開關K3相比，管長、線長基本一樣（錯），但可以少用一個接線盒，故障的概率相對減少了。下頂棚走廊燈盒接線盒浴室燈盒開關盒開關盒LK1K2上1.3m0.3m4mNN②分支2到物理實驗室開關回路分析K1K2K3K4K5在K4、K5的上方吊頂內也要加裝接線盒。從走廊燈到接線盒，線數2根（L、N），管長為0.75m；線長為2×0.75m=1.5m。從接線盒到開關，3線（L、K4、K5），管長4m-0.3m-1.3m=2.4m，線長3×2.4m=7.2m。從接線盒到燈，3線（N、K4、K5），其余自行分析。注意:

如管子固定在龍骨吊桿或用自己的支架，垂直管應加距龍骨長度。每個燈也要配一段保護軟管。K1K2K3K4K53通接線盒一個（2）無裝飾吊頂時的配管配線現澆樓板

配合土建施工，將導管及燈位盒先固定在鋼筋上，后期穿導線和接燈，俗稱暗配管。預制樓板

在樓板上面有墊層時,只要墊層厚度大于配管管徑加15mm,配管方式和現澆樓板方式相同.但要將導管放在上一層的樓面上.也可沿預制樓板縫配管.

遇到導線有分支時,如果允許加裝接線盒,接線盒一般固定在墻上,距頂棚150-200mm.

如果不允許加裝接線盒,導線要在燈位盒處進行分支