时间：2023-02-06 02:56:49
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要想从根本上实现节能生产的目标，最关键的就是要做好最初的工程设计工作。只有这样才能保证在后续的每一个工作环节中都能以最优的结构进行生产，达到生产节能性的不断提高。
1.1做到配电设计工作的完善
在开展设计活动的时候，首先应该考虑到的一点就是电力系统的可实施性。这一特性的达标要从两个方面来观察，第一整个系统的负荷能力的高低，第二是系统中所有设备的安全可靠性，同时不同的设备仪器要有配套的使用说明与技巧。在配电的过程中，要确保整个系统能够便于操作、调控，要运转灵活、高效、稳定。在电力设计过程中要达到系统的稳定性与安全性的效果，首先要做的就是提高材料的绝缘性能，最后再进行线路铺设的时候要确定线路之间的距离满足绝缘性的要求。
1.2提高电气系统的运行效率
为了提高整个系统的能源利用效率，达到节能的目标，在进行系统内部仪器装备使用的过程中就应该选择那些具有节能性的设备。此外，我们还可以通过负荷的均衡性、减少消耗等措施手段来提高系统运行过程中的节能效果。例如，在进行配电规划设置的过程中，要对配电负荷系数的确定也应该加强力度。在进行设备安装组合的过程中注意选择最佳的结构形式，也能够达到提高设备运行效率降低能源消耗的目的。
2电气系统中的节能设计技术
2.1减少电能在线路上的传输损耗
在设计阶段主要的目标就是达到节能降低消耗的目的，只有坚持这一理念，才能从根本上降低配电系统的运行压力，维持系统的正常、高效运转。因为在电力传递过程中，存在着过多的电阻压力，所以会对功率产生影响。通过电阻力的控制能够起到降低线路消耗的巨大作用。导线所能产生的电阻量和线路长度成正相关，与线路横截面积成负相关。所以，为了达到降低电阻的效果，我们可以从下面几个角度入手解决问题：
（1）选用电阻率小的材料来完成线路的铺设，工业电气设计中已较少采用铝芯电缆，多采用铜芯电缆。
（2）将导线的长度控制在规定的范围以内。减少线路铺设过程中的弯度，尽量选择直线型架线。此外，变为了缩减供电距离，最好在电压中心区设置变压设备。
（3）扩大导线的横截面。在国内经济初步发展的阶段，因为经济条件有限，所以进行线路设计铺设的时候我们对于线路运行长远经济效益的考虑总是不够。当前，对工程建设越来越重视整体和长远的合理性。在电力和建筑电气工程中推行按经济电流选择电缆截面是实现线路设计合理化的第一步。
2.2无功补偿
在整个电力体系中，无功功率占有的容量属于大部分，这在无形中增加了线路的压力，从而使得电网的电压处于不稳定阶段，对于电网的有效运行产生了极为不利的影响。对于电能使用者来说，从外观上来看无功功率的因数不足，当它达到0.9时，使用者就要根据实际情况上交一定的罚款，所以也会增加使用者的经济成本，这就要求我们要从下面几个方面出发进行相应的调整，以维持良好的经济效益：第一，将电容器作为最主要的补偿设备，通过该容器的容纳量来对参数进行详细的确定，希望通过这些数值来完成计算工作；二是考虑电网的运行情况，要十分了解补偿线路和负荷情况，如果固定负荷较多，应该采用静态补偿方式，反之，对于变化的、不连续的负荷较多应考虑动态补偿方式。第三，完成接地装置，能够遵循就近原则，就能够实现运电系统效能的降低。
2.3滤波器
因为系统中电气装备仪器的不断增多以及其它一些因素的影响，所以出现的谐波电流量也会不断地增多，而这些电流所导致的电压的产生会引起电压的畸形转变，导致电网仪器装备出现一些错误的举动。所以，为了降低电压，就应该采取有效的措施进行谐波的消除，为了达到这个效果最好的途径就是使用消波仪器。
2.4其他形式的节能
为了达到节能的效果，除了使用上面的一些措施以外，还可以通过其它一些方式，比如：通过光能的有效使用，在耗电活动中，家庭照明所占的比例占了大部分，所以，选择一些具有良好的节能型的照明设备将会起到良好的节能效果。这样也能起到系统性的节能作用。
3结语
关键词：电力线载波消费总线
智能家庭要求家用电器经网络（总线）实现互联、互操，总线协议是其精髓所在。目前，国际上占主导地位的家庭网络标准有：美国的X10[1]、消费总线（CEBus）[2]、日本的家庭总线（HOMEBUS）[3]、欧洲的安装总线(EIB)[4]。
消费总线使用五种类型的介质(电力线、无线、红外、双绞线和同轴电缆)，其中以电力线的应用最为广泛。消费总线得到IBM、Hownywell、Microsoft、Intellon、Lucent、Philips、Siements等大公司的支持，1992年成为美国电力工业协会的标准（EIA600、EIA721）。1997年，EIA600成为美国ANSI标准；2000年6月，微软和CEBus委员会共同宣布支持CEBus的简单控制协议SCP。SCP是未来微中UPNP协议的子集。
1CEBus电力线物理层
鉴于家庭中电力线载波通讯的特殊性，CEBus采用价格低廉、简单易行的线性调频（chirp）扩频调制技术。摒弃了传统电力线载波通常应用的直接序列扩频、调频扩频、跳时扩频等设备复杂、价格昂贵的扩频调制技术。
图2通用通讯模块的原理图
消费总线的物理层有四种码，分别是:“0”、“1”、“EOF”和“EOP”。均为扫频信号，正弦信号载波，从203kHz经过19个周期线性地变为400kHz，再经过1个周期变为100kHz，然后在5个周期中变为203kHz，整个过程用时100μs，也就是1个UST(Unitsymbletime，在消费总线中用多少个UST来度量时间)。其波形如图1所示。
chirps扫频载波需经过放大耦合到电力线上，放大后的幅度应适中。幅度太低，给接收电路带来困难；幅度太大，又会对电力线上的设备产生干扰。CEBus的规定如表1[5]所示。
表1不同条件下的载波幅度值
设备工作电压最小幅值最大幅值负载范围
～120V2.5Vpp7Vpp10Ω～2kΩ
～240V5Vpp14Vpp39Ω～8.2kΩ
表2不同条件下的设备输入阻抗值
设备工作电压设备输入阻抗（在频率20kHz～50000kHz）载波幅值
～120V>150Ω6Vpp
～240V>300Ω12Vpp
同时也规定了电器设备对信号的阻抗。如果阻抗很小，就会将信号吸收从而无法传送国。规定如表2[5]所示。
线性调频技术实现宽带低功率密度传输，从而大大提高抗干扰性能和传输距离。同时，chirps具有很强的自相关性和自同步性。这种自相关决定了所有连接在网络上的设备可以同时识别从网上任意设备发出的这种特殊波形。
2通讯模块的设计
根据P89C51RD2和P300的芯片手册[6][7]，设计的通用通讯模块的原理图如图2所示。P89C51RD2和P300之间采用SPI接口通讯，用模拟的I2C总线和串行EEPROM通讯。这样，中断口、串口和有足够的I/O口可以用于实际设备的设计。
3通讯模块电力线接口电路的设计
从P300输出的信号幅度小、驱动能力弱而且还有高次谐波，因此必须经过滤波和放大，然后才能通过耦合电路将信号调制到电力线上。耦合电路将高压和低压隔离开，防止高压击穿通讯电路。另一方面，从电力线来的载波信号又要由P300接收，而电力线上的干扰很大也很不确定，所以需要一个带通滤波器，通过100kHz～400kHz之间的信号，再送到P300的接收端。电路的方框图如图3所示。
其中左边的3根线来自P300，TS是数字信号，控制收发转换。实际上P300的收发类似半双工方式，因为当它在“发送”劣态的时候，实际上并没有输出信号。因此，这个时候它可以处于接收状态，如果接收到了优态，就表示发生了竞争。
3.1滤波电路
输入滤波器电路如图4所示。
这个滤波器有6阶，对高频干扰有很好的抑制，图5是它的频率响应曲线。在高频段400kHz处衰减为3dB。高于400kHz的平均衰减为3dB，高于400kHz的平均衰减为128dB/dec，可以有效地过滤干扰信号。
P300输出的信号包含丰富的高次谐波，为了减小对电网的干扰，先经过带通滤波器再进行放大。滤波器也采用无源电路，原理与上面类似，这里不再多述。
3.2放大电路
P300的输出信号经过滤波之后，其内阻很大，没有驱动能力，而且电压幅度不符合消费总线的要求，必须放大后才能够驱动电力线。放大电路不仅要有强有力的输出能力，还需有禁止输出功能，这样才能使P300接收其它节点发出信号。
电网的性能不确定，有时是容性负载，有时是感性负载。这样就给末级电路采用反馈带来很大困难。因为当负载的阻抗特性变化时，输出的信号相位会发生变化，最终有可能是负反馈变成了正反馈，从而引起振荡。
图6电力载波放大电路
设计的电力载波放大电路如图6所示，虚线的左边的原理图，右边是实现电路图。可以看出，这个电路有两个输入，一个输出。输入信号来自P300的电力载波，输出使能控制放大器运行。图6的左半部分，T1和T2接成互补式OTL输出，它们的偏置电压来自电阻R1、R2的分压。来自P300的信号经过运放U1放大达到期望的幅度，然后通过电容耦合到T1和T2的基极。如果开关S1和S2合上，则T1和T2正常输出电信，P300可以发送数据；如果S1和S2都断开，那么T1和T2的基极都处于悬空状态，输出端也成为悬浮状态，从而不会吸收由电力线传来的信号，P300可以接收信号。
在图6的右边，开关S1和S2也被T7和T8取代,T1和T2被复合管取代，其中的电阻R11用来消除三极管漏电电流的影响。采用复合管是为提高放大倍数，这样可以尽量减小级间耦合，即使输出信号发生了畸变，也不会影响到前级而发生振荡。实际证明这种做法是很可行的。其对容性负载、感性负载以及纯电阻的负载都有较稳定的输出，输出阻抗小于2Ω。
图7P300与电力线的耦合电路
3.3耦合电路及保护措施
图7中J1接到电力线，R1是压敏电阻，它可以使尖峰脉冲短路，变压器T1实现了高压与低压的隔离。因为载波的频率比较高（100kHz～400kHz），远远大小电网的频率，这样就使载波信号畅通无阻，而能够隔断高压。电容C1阻断低频高压，阻止变压器饱和；电阻R2取值比较大，作用是在离线时使电容放电，防止在设备插头的两端出现高压。Z1是瞬变抑制二极管（TransientVoltageSuppressor，或称TVS），它可以有效地避免后而电路被高压击穿。L1、D1、D2也是为防止高压击穿放大电路而设计的。电力线上的设备接入或者是断开，都有可能引起尖峰脉冲，并导致收发电路的永久损坏。所以高压保护措施是至关重要的。
传统的秤体为三点悬挂，使用三个传感器。本设计采用双传感器测量方式，只有两个悬挂点，而且在两个悬挂点的连线的水平垂直方向是不稳定的。解决的办法是，在不稳定的方向上利用刚性的水平拉线将秤体的底部拉住，使之不能在该方向上摆动，采用这种方式，收到了非常好的效果。虽然拉线的重力作用于秤体之上，但其大小是恒定不变的。这种结构方式还使得安装方便。还减少了一个传感器，从而降低了成本。试验表明，这种结构方式，秤体稳定，进而使系统称重速度得到提高。
2供料机构设计
供料机构是为秤体加料这种需求而设计的。其底部是加料闸板，向秤体加料时，闸板首先由全关状态变为全开，当加料量达到足量的百分之八十左右时，关闭，但不是全关，其关闭程度是使闸板的边缘的豁口继续漏料，以细流补充不足，当秤体内的物料的重量达到期望值时，闸板进一步关闭，达到全关的位置。由全开到全关的两个过程，是靠两个气缸对顶串联的方式实现的，全开时两个气缸全部伸出，当加料量达到足量的百分之八十左右时，串联的两个气缸中行程较长的气缸收缩，完成进料时，较短的气缸，再收缩，完成一次测量的全部加料。这种结构中的存料部分，即插板以下进料闸板以上的部分，储料量应为供料量的百分之七十到八十。只要将此部分加人到秤体内，就可以关闭粗门开始细料流的控制，因此可以减少时间，提高称量速度。
3卸料机构设计
将底门设计成对称的两扇门，其动作由气缸伸缩来控制，以实现关闭和打开动作。气缸是经过改造了的。将两气缸的缸体对顶安装成为一体，两端的阀杆在气源的作用下同时伸缩，将这种组合气缸水平安装于秤体的侧面，当其伸缩动作时，在水平方向上不产生位移，实现了对称运动。克服了秤体的摆动，确保了测量的快速性。并形成专利，并由中华人民共和国国家知识产权局颁发了实用新型专利证书，专利号ZLO32026862。结构示意见图l底「1(卸料翻门)的搭口结构保证了在称量粉类物料时也不会出现漏料现象。，‘仕楠件/‘;县;本图1结构示意图1石结构优化设计二•二。”，小。二结构优化设计主要体现在对物料人口及出风口面积的匹配设计、供料箱结构尺寸的合理选择、供料翻门一门实现粗流、细流两种功能的设计、卸料翻门搭口结构设计、实现供料及卸料动作的机构设计等。所有这些优化保证了整机的优良胜能。称重精度为0.巧%;称重速度为1000袋/小时(单秤);采样速率:25000次/秒。
4技术特点
儿3000型自动电子计量秤的称量精度达到0.巧%，速度达到1000袋/小时(单称)，并提高使用寿命达到2年免维护，并实现自动标定。称重出厂合格率达到100%，满足国家标准的要求。JL3000型自动电子计量秤结构优化设计与应用，并将此发明应用在大庆石化公司塑料厂、大庆石化公司化工三厂成品包装线上使用。经实际运行证明，称量精度高，称重速度快，无漏料现象，这些结构优化设计，保证了整机性能，效果好实用性强。
5结论
电气节能技术主要从电力系统节能、照明系统节能、电子设备节能这三大部分考虑。对于一个石油化工企业来说，电气设备占据着大部分生产线，所以电力系统节能是整个电气节能中的重点。照明系统节能、电子设备节能（大规模集成电路、电动机驱动）控制也不容小觑。电气节能需要满足如下三个原则：首先要满足生产设备的基本功能，保证生产设备的安全性和可靠性。在兼顾生产技术性能的前提下才会考虑降低能耗，提高生产的经济指标；其次要满足经济性要求，应考虑节能和投资回收期；最后的原则要从节能的观点着手，同时考虑能源节约和环境保护两大方面。
二、电气节能技术在石化企业工程设计中的应用
1电力系统节能
电力系统节能要从变压器选型、系统功率因素提高、线路功率损耗、减少高次谐波这四个方面论述：
1.1变压器选型。
变压器是在电力系统中是较为常用且较为普遍的电气设备，尤其在石化企业中，大量的变压器投入使用。7×24小时运行，其消耗电能量也是相当之大。通常我们在选择变压器时，需要根据变压器的负载率这一指标来进行选择。Pf是变压器的额定负载有功损耗；Qf是变压器的额定负载漏磁功率；β是变压器的负载率；Ud%是短路电压的百分比值。当变压器的负载率β处于40%～60%之间的时候，可以使得变压器的额定负载有功损耗PL取得极小值，那么我们在实际选择变压器时，应尽量使得其负载率处于40%～60%之间。另外，为了提高石化企业的经济效益，减少生产过程中的能源消耗，建议在工程设计的时候对变压器的选择采用国家新型的、高效节能的产品。
1.2系统功率因数的提高。
在电力系统中，功率因数占据着举足轻重的地位。如果能够提高功率因数，那么就意味着能源的利用率会得以提高，同时生产和电力成本、线路电压都会相应减少，而设备的利用率会大大改善。石化企业就会以最小的投资得到最大的经济收益。大多数用电设备均是根据电磁感应原理工作的，如配电变压器、电动机等，它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，在功率三角形中，有功功率P与视在功率S的比值，称为功率因数cosφ，其计算公式为：cos()//()1/222PSPPQ在实际运转的电网中，功率因数cosφ反映了电源输出的视在功率的利用率，cosφ是一个大于0小于1的数，那么，当电气系统的功率因素无限趋向于1时，电路中的无功功率就越小，意味着视在功率的利用率越高，从而电能输送的功率就越大，这样就可以通过提高功率因素来降低电路损耗。一般的，功率因数有两种方式来提高，分别是自然提高和人工补偿。自然提高功率因数比较简单，主要是电动机的选型上，选择合适的电动机和变压器，避免电机的空载运行。第二种人工补偿方式主要采用同步电动机补偿、动态无功功率补偿、并联电容器补偿的方式。
1.3减少线路的功率损耗。
根据公式P=I2R可知，只要电流经过有电阻的介质就会产生能量消耗。那么在一个大的工程中，有成百上千的设备以及设备线路，减少线路的功率损耗对于电气节能的贡献是相当可观的。根据R=ρL/S可以得出，在工程设计中应当合理地设计电气线路的走向，减少线路的长度L以及合理地选择线路的粗细S能够有效地降低线路损耗。
1.4降低高次谐波。
在我国使用的交流电的频率为50Hz，当正弦波受到外界干扰时就会发生畸变，畸变越严重，高次谐波分量越大，基波的分量越小。在具有高次谐波电压和电流的电网系统中，对电动机的正常运行起作用的仅是电网的电压和电流的基波部分，而系统中的高次谐波电流和电压部分，则只能产生有功损耗和额外的无功损耗。同时，高次谐波会产生过电压、过电流直接影响到工作的可靠性。解决电网高次谐波主要是采用无源滤波技术（电容、电感组成的滤波器吸收高次谐波）和有源滤波技术（由先进的电子控制和电力电子设备组成，通过探测系统瞬间的畸变波形，并产生与之相反的畸变波形与其抵消，从而输出标准的正弦波）。
2稳定电压节能
稳定供电电压至额定电压，系统供电效率最高。电压的不稳定，高电压和低电压都不能形成高效供电。绝大多数的用电设备，它在额定电压工况下效率最高。如果供电电压高于额定电压，就会产生过高的空载电流，造成能源的浪费。如果供电电压低于额定电压，负载不变时就会产生过大的负载电流，造成线损的增加，也会造成能源的浪费。要选择合适的供电电压，如果压力变化过大，可使用带有有载调节开关的变压器。
3照明系统节能
在满足正常照明需求的前提下，优先选取发光效率高、能源消耗小的节能灯、电磁感应灯、LED灯等。这些灯的寿命长、能耗小，可以满足节能的要求。在我国，电网的标准电压是220V，但是存在一个电压的-10%～-7%的电压偏差。过高的电压经过照明系统会产生大量的热量，同时也会影响到照明设备的寿命。通过控制照明系统中回路电压，能够起到节约用电和延长照明设备使用寿命的功能。
4电子设备节能
在石化企业中，电子设备节能主要包含工作计算机、打印机、复印机的节能和工业使用的PID控制系统节能。在日常工作中，企业的每一位员工需要养成顺手关闭计算机显示器、下班后关闭计算机的习惯，在使用操作系统时尽量设置为省电模式。另外打印机、复印机在不使用的时候选择待机或直接关机减少耗电量。工业使用PID控制系统设计时选择低功耗的模块。
三、结语
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
我国处于发展中国家，这也导致建筑消耗非常巨大。根据调查，我国比西方同等发展中国家在建筑方面的消耗高出3倍不止。其中，民用建筑电能消耗比例中，空调用电占到百分之四十到百分之五十，水泵等设备占比例百分之十到百分之十五，而照明用电占了百分之十五到百分之二十五。从调查资料中可以发现，照明用电是耗电量重要的一方面，所以，建站节能想要达到效果，照明用电节能是不可忽视的一部分。在建筑工程中，注重照明光源，灯具设备，照明方式，电线的消耗等方面，从其中寻找节能效果是十分明显的，如此一来，不仅能达到节能的目的，同时也能提高经济效益。
2电气照明节能设计的原则
2.1满足建筑功能需求的原则。电气照明首先要满足建筑功能的需求，不同建筑物对照明的要求也大不相同。例如公共娱乐场所，这类地方对照明的要求需要明亮醒目，而商业区则需要足够的照明面积，住宅区的建筑物多以温馨为主。建筑物不同其功能也不相同，照明只有在满足建筑物功能的基础上才存在意义。因此，在电气照明节能设计时，应当以首要满足建筑功能需求为第一原则。
2.2满足经济整体布局的原则。建筑物的存在需要经济投入，所以在对建筑进行设计时首先要考虑经济成本，要满足经济投入所创造出的经济利益，否则无法被人们接受采纳。在针对电气照明设计时，需要明白它属于经济控制的一环，如果使用它会造成重大经济浪费，那么同样它就不适用于人们生活需求。因此，合理布置照明设置是电气照明节能设计中第二原则。
2.3减少无意义能源损耗的原则。在建筑物当中布置过多的照明设置或是在不需要的地方安放照明设备，或者设计方案不合理等等，都会导致能源浪费，使照明设备不能发挥更大的效率。虽然照明设备虽然造成的电能浪费有限，但是根据积少成多的原则，长年累月的堆积，将会造成大量的电能浪费，造成巨大的经济开销成为社会沉重的负担。因此避免无意义的能源损耗是电气照明节能设计的最终目的。
3建筑电气中照明节能设计探讨
3.1采用高效率节能灯具。灯具效率是指在正常情况下灯具所发射的光通量与灯具内所有光源发出的光通量的比值，它反映了灯具对光的利用效率。高效率的节能灯具在保证室内光源的前提下同时也具备节能的特点。同时，在使用场所不同的情况下，应该选择控光合理的灯具，这样可以降低电能不必要的消耗。效率低的灯具大大提高了耗电量，并且浪费运行费和投资费。
3.2优化照明控制。在建筑电气省电中照明控制占据了相应的地位，合理的照明控制可以根据自然光的照明程度来决定照明亮度和范围，大大节约了照明设备所用的电能。除此之外，对不需要照明或是只需要少量光源的地方设置增加更多的开关点，有效的控制照明同样是建筑电气照明节能设计中应当考虑的因素。例如在有些建筑物中，房间采光好或是开窗面积大时，可以选择最大限度的运用自然光，减少照明设置。如果有些建筑物采光并不好，那就采用照明开关控制方式来达到照明控制的优化。
3.3提高照明系统的功率因数。在建筑照明系统中，由于一些用电设备具备电感元件，就会在一定程度上产生无功功率，从而使电能无法得到有效的利用。对于这种无功功率可以采用提高设备功率因数的情况，来实现降低的目的，此外，还可以采用电子镇流器，以此来补偿电容器，使线路和设备上的无功功率传输相对减少，从而达到节能的目的。在一些建筑电气中，采用变压器低压侧集中补偿的方式，虽然可以在一定程度上减少区域内高压线路上的无功传输，提高无功因数，但是对于用户来说，不能够相对减少无功功率的传输，这样就没办法达到节能的目的，因此，无功补偿装置应该就地进行安装，从而实现就地补偿的。
3.4合理利用自然光节能降耗。自然光是值得珍惜和充分利用的能源，在建筑电气中，照明设计应该充分利用自然光实现节能降耗，并且利用自然光的变化，来有效的决定照明范围，以此来发挥自然光的节能作用。自然光分为日光和天空的散光两种部分，日光属于由太阳直接照射出来的光束，天空的散光就是空气中的微粒对阳光的散射。由此可见，自然光是大自然的能源，是取之不尽，用之不竭的，合理的利用自然光，当自然光进入建筑物的时候，就可以作为补充光源，以此来降低人们对照明能源的消耗。
4结束语
照明节能设计就是在保证不降低照明质量的要求下，尽量减少照明电路中能量的损失，从而达到能量利用的最大化。照明节能设计的措施通常一般有以下几种：①照明方式选择：应当充分利用自然光，这是节省照明能耗的重要方式之一，即在设计中电气设计人员应当尽量考虑到自然光与人工照明的充分结合，从而从很大程度上节省了照明电能；②选择合理的光源：其最基本的原则就是应根据不同的场所选择不同的光源。例如一般的房间应当选用荧光灯。但是在显色性要求较高的场所应当采用稀土节能荧光灯，三基色荧光灯，小功率高显色型钠灯等光源。室外场所的照明则应当选用高压钠灯等使用时间较长的气体光源；3）选择恰当的照明方式或装置也是一种可行的节电能的方法。根据照明使用的要求分别采用各种节能型开关，如病房、卧房可采用调光开关；室外场所和公共场所得照明则可采用光电、声控开关；走道、走廊等场所可采用节能声控开关；
2降低线路损耗
当电能传输时，在电路网络中就产生功率损耗，一般来说，其与线路的长度和负载的大小相关联。因此，应当尽量提高系统的功率系数、减少导线的电阻，从而降低其损耗。其措施主要有以下几种：①线路路径的选择要合理。为减小导线长度，线路尽可能不走弯路，尽量走直线；②合理选择导线截面积：导线的截面积大小的确定应根据电流指标与经济条件来确定。对于线路较长的电路，在满足电流以及电压降要求的情况下，可使导线的截面积加大1～2级；③合理确定电气用房所在的位置。其遵守的基本原理就是尽量减小供电路径。
3空调系统的节能
公共建筑暖通空调系统的能耗至少占建筑总能耗的50％以上,系统节能潜力巨大。具体应遵循一下原则：机电设备启停优化控制；变风量、变流量系统最优控制；冬夏季部分负荷时水泵分设控制；与冰蓄冷相结合的低温送风系统控制；参数设定节能控制,包括温度标准设定、焓值控制、利用室内CO2浓度控制新风量等。
4合理选择变压器
变压器作为配电系统的基本设备，其损耗大约占总耗量的6%，主要分为铁耗和铜耗，铁耗又称为空载损耗，与负荷大小无关，仅与铁芯的制作材料和制造工艺有关，故一般来说，最好选择节能型变压器。铜耗与负荷的大小有关，故在选择变压器的容量和台数时，应根据负荷运行的时间性变化，相应的选择变压器的运行参数与台数，尽量减少不必要的损耗。
5结语
总之,节能已成为现今各个行业领域关注的重要话题，而建筑电气节能设计的空间还很大，因此，在这过程中扮演重要角色的电气设计人员，应在设计中精心考虑，反复衡量，除了在安全性、可靠性、经济性等各种技术指标满足功能要求的前提下，同时，电气设计人员还要综合考虑各种因素，将节能技术用到建筑电气照明设计中，精心思考，反复斟酌，从而真正达到提高照明效率，节约能源，为经济的可持续发展和节约型的社会做出应有的贡献。
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[5]李宏毅,金晶.建筑工程电气节能[M].北京:中国电力出版社,2004.
①在设计时，要高度重视照明质量，遵循节能的要求，不可因提倡节能而降低建筑照明质量。要严格遵守GB50034—2004《建筑照明电气设计标准》中的规定，保证电气设计的安全性和节能性，进而实现电气照明绿色化设计。要通过绿色化电气设计提高建筑使用者的生活质量，并在此基础上减少能源的消耗量。例如，在设计照明水平时，应将视觉工作的需要作为参考指标，在使用高光效建筑光源时，应考虑光源的显色性要求，尽量避免使用可能会产生眩光效应的节能灯具。另外，在电气设计中，要将人工照明与自然采光等有效结合起来。
②要保证照明电气设计的经济性。建筑照明节能设计方案具有经济适用、节约成本的特点，它能够合理控制电气照明系统的耗能情况，避免浪费。此外，在设计照明电气系统时，应坚持“节约能源、保护环境、以人为本”的原则，不可因节能而过度追加投资，要保证在短时间内通过照明节能回收电气设计中增加的投资。
2建筑照明电气节能设计分析
2.1照明配电系统的节能设计
在设计建筑照明的配电系统时，可以从变压器的节能设计和线路导体选择2方面入手。
2.1.1变压器的参数设计
①选择节能式变压器，减少空载损耗和负载损耗。
②根据照明要求，适当加大变压器的实际容量，减小负载率（Sj/S）。要将负载率控制在0.60～0.75之间，避免因为负载率太小而增加变压器成本，或因负载率过大而增大电能损耗。此外，还应适当提高变压器的功率因数，避免计算负荷变大和运行时间增加。一般情况下，应保证功率因数＞0.9.
2.1.2选择照明电气线路导体
电气线路导体材料和截面是影响电能损耗的重要因素。为了实现照明节能，对于室内照明的电气线路，可以选择电阻率较低的铜导体。在导体截面方面，可以根据建筑电气安全设计的要求，适当增大导体的截面。在此过程中，应保证电缆和导线载流量比照明线路计算电流大，各段线路的电压损失总和应比允许值小，同时，要确保照明灯具端的电压符合建筑照明规定值。此外，应适量提升线路功率因数，以便降低能耗，实现节能。
2.2合理选择镇流器
在建筑照明系统中，镇流器会影响到照明能效和照明质量，因此，合理选择照明镇流器也是照明电气设计中的重要内容。在选择镇流器时，尽量避免选用大功耗普通电感型镇流器。对于金卤灯和高压钠灯，可以采用节能电感型镇流器实现照明控制，而对于直管型荧光灯，则应采用电子型镇流器。对于建筑照明中常用的荧光灯，在选择照明镇流器时，应控制好能效值。电子型镇流器在向灯管供给高频电流时，高频电流一般为几十千赫，灯管光效比工频高10%左右。同时，因为电子型镇流器的自身功率较小，所以，在进行电气节能设计的过程中，可以优先考虑选用电子型镇流器。在选择照明镇流器时，还要考虑功率因数、谐波和性能因素。电子型镇流器所产生的电流谐波一般高于电感型镇流器，对于谐波限值，在设计时，应严格遵守GBN17625.1—2003中的规定。例如，对于建筑工程中的C类照明设备，其允许谐波限值如下：当谐波次数为2时，基波频率允许的最大谐波电流源与输入电流的百分比应为2%；如果谐波次数为5，则其相对应的百分比为10%；如果基波次数为9，则其相对应的百分比为5%；当谐波次数为11～39时，其相对应的百分比为3%.在功率因数方面，如果灯具的功率在25W以上，则电子型镇流器的功率因数＞0.95；如果灯具功率＜25W，则电子型镇流器功率因数一般仅为0.55～0.60.在设计时，如果需采用电子型镇流器，则应保证灯具功率＞25W。此外，在经济性能和使用性能方面，电感型镇流器价格相对较低，并且使用寿命长，但是，它无法调光，并且在高频状态下频闪效应较大；而电子型镇流器能够调光，并且在高频状态下的频闪效应较小。综上所述，在进行电气设计时，可以根据实际情况选择照明镇流器。
2.3照明光源的节能设计
关键词：ISDNPOTS企业上网设备
随着网络的发展，网络带这的增加，上网速度将越来越快。人们也不再仅限于上网，在追求上网的同时打网络电话，实现与网友的相互交流。目前人们很大程度上依赖于传统的ISDN上网，且在今后一段时间内，这种依赖不会发生很大变化。其于这种状况，设计了针对企业的上网设备（简称“企业上网设备”），它实现了企业上网的同时又可打网络电话双重功能。企业上网设备的整体实现方案如图1所示。
“企业上网设备”一端连接ISDN网，通过ISDN连接Internet，另一端通过以太网交换机芯片连接用户端的以太网。另外在用户端通过POTS电话机接口连接两部电话机。
普通电话拨打和接收网络话音，必须通过POTS接口才能进行。POTS接口是能够连接普通电话与ISDN的接口设备，它能使两部电话同时上网并与其它电话通信。本文对POTS接口进行阐述。
1POTS接口
要实现普通电话机与ISDN进行连接，需要专门的接口（POTS）电路，这个接口电路应该具有馈电、过压保护、振铃、监视、编解码、信号音产生器等功能。其中，信号产生器产生各种信号音，可通过硬件或软件方法来实现。若用软件实现，则将这些信号音进行抽样、量化、编码成PCM数字信号后存在一个只读存储器中，然后再周期重复地读出这些值就可以得到数字信号音。接口电路主要为用户接口电路（SLIC）、编解码和滤波器（CODEC），它相当于用户音频信号处理接口电路（SLAC）、DTMF电路。
1.1POTS组成
POTS接口采用LUCENT的L8576（SLIC）、L8503（CODEC）、保护保险丝、可编程逻辑器件GAL16V8D及MOTOROLA的MC145436（DTMF）。原理方块图如图2所示。
1.2功能描述
（1）SLIC：SLIC是用户线接口，它是CODEC与外接话机环路的中间接口。它具有如下功能：
·铃流信号。能提供话机振铃所需的铃流，它是一负高压交流信号。
·摘挂机检测信号。它提供话机摘挂机时的微处理器检测信号，微处理器根据该信号的变化来判别出话机的摘挂机情况。
·语音信号接口。它具有与CODEC与DTMF相连的模拟语音信号接口，完成从话机到CODEC与DTMF或从CODEC到话机的模拟语音信号连接；它是话机与CODEC联系的间桥梁。
·用户线接口，连接话机。
本设计采用LUCENT的L8576B芯片，它是具有PLCC封装44只引脚的双用户线接口电路。每一路能提供直流馈电、环路监视和铃流信号，它含有两路SLIC通道，可外接两部电话。该芯片内含铃流产生电路，振铃电源为-65V。
除了铃流及馈电功能外，L8576B还提供了接收和发送通道、摘机检测、振铃间断输出功能。另外，它还具有温度保护功能。
保护：L8576B除了温度保护外，还具有过压保护功能，对普通的过压保双仅需在TIP和RING端串接电阻即可。然而，为了防止线路短路或雷击而损坏器件，则必须外加保护器件（L7591）。
TIP/RING驱动：L8576B有TIP/RING驱动电路，其输出为PT/RP。在正常通话方式下，驱动器限流为24mA以下，振铃时则上升到大约85mA。
（2）CODEC：利用编解码器、滤波器完成语音信号的A/D与D/A变换，其PCM接口与外部U接口相接，而模拟口与SLIC相接。
本方案采用LUCENT公司的T8503，其接口功能如下：
·数字接口：包括PCM接口、内部时序控制、增益控制。
PCM接口：管理传送和接收PCM数据及帧同步控制。
PCM数据：PCM数据每125μs帧周期发生一次，数据时钟CLK是2.048MHz，每帧有32个时隙，每个时隙8bit数据位。DX和DR为数据发送和接收数据，不发送数据时DX保持三态状态，DR接收数据时才有效。
帧同步FS：T8503有四个帧同步（FSX和FSR）输入，每一对对应一个通道。在一个125μs的帧里，每个帧同步提供一个单脉冲。帧同步可以出现在器件上电且MCLK作用于器件的任何时刻，帧同步脉冲的时序表时时隙的开始。在这时隙中，该通道的数据在数据时钟作用下输入或输出。FSX和FSR高有效，且必须保持高至少一个主时钟周期，它们可以独立工作，对符合传送和接收转换的给定的通道可以将其连一起。在一个帧中，通道0和通道1传送帧同步必须由一个或多个时隙彼分开。同样，通道0和通道1接收帧同步也必须由一个或多个时隙彼此分开。除非这两个通道接收同样的PCM信号，此时，接收帧同步脉冲可连接在一起。
对T8503而言，对给定的通道，一帧中FSX和FSR只能发生一次，与FS的下降沿无关且其脉冲宽度不受限制，只要FS有效之前保持至少一个主时钟周期，数据接口就能很好地工作。
·模拟口：包括偏置电路和参考源、A/D转换、D/A转换。
偏置电路和参考源：T8503仅需-+5V电源供电，参考源为+2.4V并由内部产生，不需外部附加电路。
A/D转换：包括一输入运放、带通滤波器和译码器。
T8503内部还具有滤波电路对放大器输出信号进行滤波，而后对XMT语音模拟信号采样并按A率进行数字PCM转换。
D/A转换：解码器PCM数据流转换成模拟信号，输出放大器单端输出语音信号RCV，它能驱动2000Ω的负载。
（3）FS译码器：由于T8503具有双通道，且各有自已的同步信号，同步信号不能同时有效，需相差一个或多个时隙、所以要将U接口送来的FS信号一分为二成FS0、FS1两同步信号，分别作为通道0和通道1的同步信号。FS译码器由一可编程逻辑器件GAL16V8D来实现，具体电路如图3所示。
F0SEL、F1SEL是同步信号选择信号，为0选通有效，为1则选通无效。F01CTL是帧同步控制信号，该信号在GAL16V8D内将被一分为二为互为反相的两帧同步信号控制信号，它们与FS（IDL_FSR/C）帧同步信号异或产生选择B1、B2数据通道的同步信号FS0、FS1。假设F01CTL被分F0SEL、F1SEL两信号且它们有效，则它们的波形关系如图4所示。
本方案拟采用MOTOROLA公司的MC145436（2片）作为DTMF芯片，它将语音模拟信号XMT转换成8421数字码，并经由GAL16V8D变为POTS_Dva/POTS_DVb输出信号。这些输出均连接到微处理器，由微处理器处理这些数据进而判明拨号号码。
（5）保护电路：用户线接口电路（SLIC）要外加保护电路，以防损坏。采用0.35Ab保险丝作为SLIC的保护。
2POTS工作过程
2.1主叫
·用户摘机：当用户摘机时，SLIC输出给微处理器（μP）终端信号，从而引起微处理器中断。
·送拨号音：微处理器接到SLIC终端信号后，发生中断。而后，微处理器执行送拨号音子程序，将存储器中拨号音码经U接口回环给POTS。POTS的CODEC（T8503）将这些拨号音PCM码进行处理后变成模拟信号RCV输出到SLIC的RCVN和RCVP差分输入端，再经SLIC的PT、PR输出给话机，使之发出拨号声音。
·拨号：当主叫听到拨号音后就可进行拨号。拨号模拟信号经SLIC输出给DTMF（MC145436），DTMF将其变成二进制的8421码并等数据有效后（Dva/DVb为高）送给微处理器，微处理器将号码透明地传送给U接口。
·号码分析：微处理器接收到第一个拨号号码后就会停止对POTS送拨号音信号并通过ISDN信令将号码送U接口。局端交换机如果发现号码有效，则通过信令通知微处理器，微处理器进行相应处理。
·若主叫所拨号码符合要求，微处理器通过ISDN信令进行下一步处理。
·送回铃音：若被叫忙，ISDN信令通知微处理器，微处理器执行送忙音子程序，将存储器中事先存好的忙音经U接口回环给POTS。POTS的CODEC（T8503）将这些忙音PCM码进行处理后变成模拟信号送SLIC的RCVN和RCVP差分输入端，再经SLIC的PT、PR输出给话机，使之发出忙音，以提醒主叫被叫忙。若被叫闲，则ISDN信令通知微处理器，微处理器就执行送回铃音子程序，将存储器中事先存好的回铃音经U接口回环给POTS。POTS的CODEC（T8503）将这些回铃音PCM码进行处理后变成模拟信号送SLIC的RCVN和RCVP差分输入端，处理后再经SLIC的PT、PR输出给话机，使之发出回铃音，以提醒主叫被叫话机响铃。
·通话：当被叫摘机后，微处理器就停送回铃音给POTS，此时主叫和被叫就可以通话了。通话过程如下：
当只使用某一个话机时，主叫的话音信号经SLIC送给CODEC；CODEC在对话音信号进行A/D变换等处理将话音信号转换成PCM码，在U接口的帧步和位同步作用下，经对其进行解码分成FS0、FS1后，由微处理器选择一空闲B通道，由数据线DX输出给U接口；同样，被叫话音信息PCM码则通过DR接收数据线被COTEC接收，再经CODEC进行D/A变换等处理，输出模拟信号到SLIC的差分输入端（RCVN、RCVP），由SLIC处理后送给主叫，从而完成主叫与被叫的通话。
当POTS的两个话机同时工作时，B1、B2两数据通道均被使用。此时，帧同步FS0、FS1反向，即当FS0有效时，FS1无效；反之亦然。由于是长帧工作模式，每个有效帧同步对应一个B数据通道8位数据，可通过微处理器控制FXSEL和FXCTL两信号来选择FS0或FS1，从而达到选择B1或B2数据通道的目的。
·话终复原：通话完毕，若被叫先挂机，微处理器要对POTS送忙音码，从而使主叫话机听到忙音；若主叫先挂机，则微处理器就进行相应的操作。
2.2被叫
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