时间：2023-03-30 10:39:02
导语：在电气设计论文的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
1.工程概况及设计要求
某机关办公大楼，总面积21000m2，高60m，地面15层，地下1层，属一类高层建筑。按甲方提出的要求，需做到方案合理、技术先进、运行可靠、满足相关规范的要求，还要简捷实用、便于操作、管理和维护，减少综合投资。
2.负荷计算和估算
广州市越秀建筑设计院主要进行本工程的一次设计，二次装修部分由专业装饰设计公司完成。这
就要求一次设计时预留供电电源，既要符合实际情况，又要留有发展变化的余地。本大楼内部功能分为：一般办公室、区领导办公室、大会议室、展厅、大堂、多功能厅（礼堂）、信息中心（计算机中心）、通讯中心（电话总机）、制水中心、空调机房、水泵房等。
在一般办公区按50～60W／m2考虑，在特殊办公区按50～80W／m2考虑。对于上述特殊装修场所，设计估算参数如下表所示。
电力负荷一般由各专业提供技术要求及负荷大小。总电力负荷需用系数Ks为0.75，功率因数0.8，总照明负荷需用系数Ks为0.85，功率因数0.8.
2.1三相负荷计算方法：
将三相用电设备的设备容量乘以一个需用系数Kx，得有功计算负荷，即：
Pjs＝Kx•；Ps（kW）
无功计算负荷Qjs确定：
Qjs＝Pis•；tgΦ（kVar）
最后，确定视在计算负荷Sjs：
Sjs＝Pjs2＋Qjs2（kVA）或Sjs＝Pjs／cosΦ（kVA）
计算电流为：
Ijs＝Pjs／3UecosΦ。（Ue三相设备的额定电压kV）
2.2单相负荷确定：
尽量将各单相负荷逐相均匀分配，以减少不平衡。计算时，当回路中的单相负荷的总容量小于该回路三相对称负荷的总容量的15％时，全部负荷按三相对称负荷计算，当超过15％时，应将单相负荷换算为等效三相负荷，再同三相负荷相加，功率及电流计算公式同上。
3.10kV供电系统
根据《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045－95）9.1.1条规定，一类高层建筑中的消防水泵、防排烟设施、消防电梯、应急照明及消防用电按一级负荷要求供电。
按《民用建筑电气设计规范》（JGJ／T16－92）3.1条规定，省部级办公建筑的客梯电力、主要的办公室、会议室照明属二级负荷。本办公大楼属一级负荷供电，通过传统的几种供电方案比较，选定了下面的供电方案。
即由不同区域变电站引来两路10kV电源，10kV系统设计为单母线分段，中间有联络柜，正常工作时，两路电源同时供电，互为备用，一路电源故障时，另一路电源供全部负荷。这样做既方便检修又可达到供电要求。此方案表面上符合供电要求，但实际很难做到，因为，国内各地区的大电网都是并网的，电力网内的各种故障均可能引起全部电源进线同时失去电源。多年来的实际运行经验表明，很多电气故障难以限制在某一范围内部，因此，即使设计中采用了两路市政电源，也很难保证一级负荷的供电要求。所以，为保证一级负荷别重要的负荷，必须增设应急电源柴油发电机作为第三备用电源。
4.220／380V配电系统
本建筑配电电压为交流220／380V，联结形式采用TN－S系统。
结合工程实际情况，通过负荷计算，考虑到空调用电负荷占建筑物总用电量的50％，耗电量很大。因此，空调系统合理的配电与控制方式，很大程度上决定了整个大楼的经济运行情况。设计时，选用一台1250kVA变压器供中央空调用电，照明及其它动力负荷。选用另一台1250kVA变压器，两个供电系统之间采用分段母线联络，在不使用空调的季节，可将空调变压器退出，减少变压器功耗，达到节电效果。同时，该变压器可作为另一台变压器检修时的备用设备。
4.1照明及其它动力配电系统。
办公楼的配电系统主要由配电变压器、低压主开关柜、垂直干线、各楼层的配电箱和其后的分支电路组成，变压器低压侧出线经低压主开关柜中的母线接至垂直干线，1～15层照明负荷采用额定截流量为1250A的密集型母线槽做主干线，各楼层设母线插接箱，由插接箱引至各楼层总配电箱，由总箱引至各室末端配电箱。末端配电箱是按照办公室的不同功能来分设的，目的是便于管理、检修。地下室其它动力设备，如水泵、电梯、风机等由低压配电屏单回路放射式配电，这些重要动力负荷要求在末端配电箱设双电源自动转化装置，使供电更可靠、更安全。
4.2空调机组的配电及控制系统。
4.2.1空调机组的配电
从变电所低压引一路电源至地下室机房控制中心配电屏，此段线路采用额定量为2000A的封闭式母线槽。主机、冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔等外部设备均采用独立回路供电，即放射式供电方式。保证了供电的可靠性。而首层以上空调机组（指风机弯管新风机）采用树干式配电，用一根ZR－VV3×95＋1×50的电力电缆，引至电缆分接盒，由此引至楼层空调配电箱。
4.2.2空调机组的控制方式
分手动和自动两种控制方式。手动控制时，制冷机与外部设备以及外部设备之间无电气连锁关系，各设备均可单独启动和停止，此时，制冷机由内部保护电路进行保护，此种状态主要是为了机组的调试和维修。自动控制时，各设备之间有连锁关系，机组的启动顺序：冷却塔风机—冷却水泵—冷冻水泵—主机。停机时顺序与启动时相反，按照这个要求，设计空调系统的二次控制回路，在火灾自动报警方面，空调系统与火警信号也要求有连锁控制，当确定有火警发生时，消防值班室发出信号切断空调机的总电源，并将开关动作信号反馈回消防控制中心。
5.采光与照明标准。
为了减少动力设备用电对照明线路电压波动的影响，照明用电与动力用电线路尽量分开供给，本楼设有一般照明和应急照明。
5.1办公室照明设计
利用天然采光与人工照明相结合的方法，在天气允许条件下，充分依靠天然采光以节约能源，当阴雨天气时，工作面的照度不够，则利用人工照明，按《民用建筑电气设计规范》规定，办公室的一般照明照度的均匀度，按最低照度（100Lx）与平均照度之比确定，平均均匀度应在0.7以上，最低均匀度不得低于0.3.工作面上有无眩光，是衡量采光与照明质量的重要内容，按《民用建筑电气设计规范》，办公室工作面上可以有轻微眩光。为防止天然采光产生的眩光，按功能要求选好采光口的方向，采用减少窗亮度和提高背景亮度，这也是控制不舒适眩光指数的有效措施。而避免人工照明所产生的眩光，要选好灯具，着重处理好背景亮度。搞好灯具布置，灯具布置间距宜不大于所选灯具的最大允许距离比，选用半间接型照明灯具。本方案选用格栅高光效荧光灯，从而限制了眩光，满足了照明的照度、色温、显色指数，达到了节能效果。
5.2应急照明设置
地下室车库、电梯间、楼梯间、公共通信和主要出入口等场所设应急疏散指示照明及楼层指示灯，它们在正常及事故时均点燃。应急疏散、楼层指示灯均自带蓄电池。应急供电时间不少于20分钟。
地下室、电梯间、重要办公室（区长、副区长）、重要会议室（常务、纪委）、大堂、礼堂、变配电房、主机房、消防控制中心、水泵房、电梯机房、电话总机、信息中心，这些场所均设应急照明及工作照明，应急照明分别占工作照明的25％～100％。
5.3特殊场所照明
对于有特殊要求的场所，如大楼外墙，节日彩光等设有泛光照明和特殊照明，设计时按估算负荷预留电源。
6.防雷与安全
防雷设计按二类防雷建筑物处理，利用建筑物金属构件作防雷装置。屋面敷设避雷带，共用天线用避雷针保护，利用建筑物结构钢筋作引下线，并利用混凝土基础钢筋作自然接地体。为防侧击雷，从30m以上，每三层设均压环，所有金属门窗、建筑玻璃幕墙均应与作防雷引下线的钢筋连通。为了保证建筑物外立面的效果，所有防雷装置均采用暗装作法。
防雷接地、变压器中性点接地，电气安全接地以及其它需要接地的设备，弱电设备采用共用接地，共用接地体的接地电阻应小于1Ω。这样既保证了人身和设备的安全，也减少了由不合理接地引起的干扰。
为了保证人身设备的用电安全，设计要求建筑物内作总等电位联结。在地下室安装一总等电位联结端子箱，把总水管、煤气管、空调立管等所有进出建筑物的金属体及建筑物的金属构件等与电位联结端子箱连通。
1．1满足建筑物的功能
即满足照明的照度、色温、显色指数；满足舒适性空调的温度及新风量,也就是舒适卫生；满足上下、左右的运输通道畅通无阻；满足特殊工艺要求，如娱乐场所的一些电气设施的用电，展厅的工艺照明及电力用电等。
1．2考虑实际经济效益
节能应考虑实际经济效益，不能因为节能而过高地消耗投资，增加运行费用。而是应该让增加的部分投资，能在几年或较短的时间内用节能减少下来的运行费用进行回收。
1．3节省无谓消耗的能量
节能的着眼点，应是节省无谓消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是与发挥建筑物功能无关的，再考虑采取什么措施节能。如变压器的功率损耗，传输电能线路上的有功损耗都是无用的能量损耗，而量大面广的照明容量，宜采用先进技术使其能耗降低。因此，高层建筑节能设计应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。
2．高层建筑电气节能设计的措施
2．1变电所位置的选择
高层建筑因为楼层多，负荷分散，为保证配电干线最大电压降不超过允许值，减少电能损耗，变配电室的位置选择十分重要，一般变电所的位置有以下几种设置方式：
1）将变压器设在地下室或辅助建筑物内；
2）在地下室内和最高层设置变压器；
3）分别在地下室、最高层和中间层设置变压器；
4）仅在中间层设置变压器；
5）主变压器分设在底层与上部各层。
究竟采用何种方式，除了考虑经济、设备条件和施工方便等因素外，还要考虑经营和管理因素。
2．2变压器设备的选择
变压器设备的选择，重点考虑减少变压器的有功功率损耗。变压器应选用节能型的，如S9、SL9及SC8等型号的油浸变压器或干式变压器，它们都是采用优质冷轧取向矽钢片，由于“取向”处理，使矽钢片的磁场方向接近一致，以减少铁芯的涡流损耗；450倾斜接缝结构，使接缝密合性好，以减少漏磁损耗。
为减小变压器损耗，当容量大而需要选用多台变压器时，在合理分配负荷的情况下，尽可能减少变压器的台数，选用大容量的变压器。例如需要装机容量为2000kVA，可选2台1000kVA，而不选4台500kVA，因为选用前者可节能。在变压器设备选择中。能掌握好上述二点要求。即满足了节约能源、经济合理的原则/
2．3导线截面的合理确定
线路上的电流是不能改变的，要减少线路损耗，只有减小线路电阻。线路电阻与电导成正比，与线路截面成反比，与线路长度成正比，因此减少线路的损耗应从以下几方面入手：
1）应选用电导率较小的材质做导线。铜芯最佳，但又要贯彻节约用铜的原则。因此，在负荷较大的高层建筑中宜采用铜导线。
2）减小导线长度。首先，线路尽可能走直线，少走弯路，以减少导线长度；其次，低压线路应不走或少走回头线，以减少来回线路上的电能损失；第三，低压配电室应*近竖，而且由低压配电室提供给每个竖井的干线，不至于产生支线沿着干线倒送的现象。亦即低压配电室与竖井位置的布局上应使线路都分向前送，尽可能减少回头输送电能的支线。
3）增大导线截面。首先，对于比较长的线路，除满足载流量、热稳定、保护的配合及电压损失所选定的截面，再加大一级导线截面，所增加的费用为M，由于节约能耗而减少的年运行费用为m，则M/m为回收年限，若回收年限为几个月或一、二年，则应加大一级导线截面。一般导线截面小于70mm2，线路长度超过100m的增加一级导线截面比较容易实现上述条件。其次，利用某些季节性负荷的线路，这些用户不用时，可提供给常期用户作供电线路使用，以减少线路和电阻。
在设计中，认真落实上述三条措施，就可减少线路上的能量损耗，达到线路节能的目的。
2．4提高系统的功率因数
提高系统的功率因数，减少无功在线路上传输，以达到节能的目的。前项RP2/UL2为线路上传输有功功率而引起的功率损耗，后项RQ2/UL2为线路上传输无功功率而引起的功率损耗。有功功率是满足建筑物功能所必须的，因此是不可变的。系统中的用电设备，如电动机、变压器、线路、气体放电灯中的整流器都具有电感，会产生滞后的无功，需要从系统中引入超前的无功相抵消，这样超前的无功功率就从系统经高、低压线路传输到用电设备，在线路上就产生了有功损耗，而这部分损耗是可以改变的。
2．5电动机在运行过程中的节能
在高层建筑电气中的电动机都是与暖通、水道、建筑等工种的设备相配套，由设备制造厂商统一供应。因此，其节能措施只能贯彻在运行过程中，除了上述的用就地补偿电容器以减少线路由于输送超前无功而引起的有功损耗外，还应减少电机轻载和空载运行。因为，在这种情况下，电机的效率是很低的，消耗的电能并不与负载的下降成正比。
2．6照明部分的节能
因为在高层建筑中照明用量大而面广，因此，照明节能的潜力很大，应着重从下列几方面着手：
1）采用高效光源。白炽灯过去用得最广泛，因为它便宜，安装维护简单，它致命的弱点是发光率太低。因此，目前常被各种发光率高，光色好，显色性能优异的新光源取代。
2）尽量利用自然采光，*近室外部分的建筑面积，应将门窗开大，采用透光率较好的玻璃门窗，以达到充分利用自然光的目的。凡是可以利用自然光的这部分照明，可采用按照度标准检测现场照度，进行灯光自动调节。
3)对气体放电灯，采用灯光无级自动调节，即调节灯丝从而达到调光的目的。但其代价太高，在工作照明中采用这种调光方案是不可取的。
照明节能中，除了满足照度、光色、显色指数外，应采用高效光源及高效灯具，对能利用自然光部分的灯具或可变照度的照明采用成组分片的自动控制开停方式，可达到照明节能的效果。
照明节能就是在不降低照明质量的前提下,充分利用自然光的同时,选择发光效率高、视觉舒适,使用寿命长的灯具。
1.1采用高效节能光源
白炽灯过去用得最广泛,因为它价格低廉,安装维护简单,它的致命弱点是发光效率太低,因此,目前常被各种发光效率高、光色好,显色性能优异的新光源代替。低压钠灯和高压钠灯的发光效率高,但由于色温低,颜色偏暖,显色指数在40~60之间,颜色失真度大,只能用在路灯或广场照明显色指数在60的高显色性钠灯可与汞灯组成混光照明灯,用于工厂或体育馆的照明。发光效率很高的金属卤化物灯,三基色荧光灯及稀土金属荧光灯,由于色温范围广,3200K~4000K,光色选择性好,显色指数又高,可达80~95,颜色失真度小,尤其金属卤化物灯对人的皮肤显色性特别好,因此广泛用于商场、展厅、车站的候车室,航空港的候机楼以及舞台的灯光照明。荧光灯是大范围照明所普遍采用的光源。因其发光效率高、显色性好是一种冷光源,而与之配套的电感镇流器(如40W荧光灯)所消耗的功率竟有8W之多,而且对电压要求高,质量稍差的电感镇流器噪音大,功率因数只有0.5,所以在大量采用荧光灯的场所,如果不配置电容补偿器,就使得配电设备的效率降低。而电子镇流器比电感镇流器节能20%,功率因数达0.9以上。其节约的电能是相当可观的。但在选择电子镇流器时,要注意产品的性能,有的产品为了降低造价取消防电磁干扰滤波器;降低谐波含量修正电路及软启动电路,看似售价低,若大量集中使用这种产品,会造成相互之间由于浪涌电流的冲击,烧坏器件。而谐波含量不合要求,会造成中性线过热引起火灾。因此绝不能选用功能不完善的产品,否则,达不到节能的效果,还增加了投资。
1.2电路控制方式节电
对于长期需要开停,但又要按人流的多少自动调整照度的场合,在增加投资不多的情况下,对荧光灯可利用调电后的方式,固定几级调节,如北京地铁采用澳大利亚的调光设备就是如此。对于住宅楼、办公楼等公共楼梯间、楼道等应采用光感应延时开关,这不仅节约了电能,而且大大延长了灯泡的寿命。实践证明,住宅楼梯间灯采用了以上开关后,更换灯泡的周期大大延长,而且灯泡容量受开关的控制也不会过大,杜绝了以往楼梯间使用大容量灯泡昼夜长明的浪费现象。
2．电力变压器的正确选择
变压器的损耗包括空载损耗和负载损耗,即Pb=P0+B2Pk,式中Pb为变压器的有功损耗,P0为变压器的空载损耗,Pk为变压器的有载损耗,B为变压器的负载率。P0又称铁损,它是由铁芯涡流损耗及漏磁损耗组成,是固定不变的部分,它的大小取决于矽钢片的性能及铁芯制造工艺。所以变压器应选用节能型的,如S9、SL9及SC8型等油浸变压器及干式变压器。Pk
是功率传输的损耗,即变压器的线损,它决定于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小,与负载率B的平方成正比。当B=50%时变压器的能耗最小。此时,仅仅是为了节能而没有考虑经济价值。其实变压器实际运行的负荷率是很不均匀的,根据《变压器允许过负荷系数的负荷率最大负荷持续时间关系曲线》可求得变压器的过负荷系数,所以在确定变压器容量时,可按80%的负荷率选择。若变压器选择容量过大,长期低于经济运行的负荷率,会造成有功损耗的上升,因为其铁损并没有减少。相反,容量过大,铁损增大。为减小变压器损耗,当容量大而需要选用多台变压器时,在合理分配负荷的情况下,尽可能减少变压器的台数,选用大容量的变压器。例如需装机容量为2000kVA,可选二台1000kVA,不选4台500kVA。
3．减少线路上的电能损耗
低压线路截面选择的一般原则是按发热条件、机械强度、电压损失,并按热稳定校核其最小截面,当线路较长时,电压损失较大,这时主要依*电压损失的计算选择截面。因为线路上的电流是不能改变的,要减少线路的损耗,只有减少线路电阻。线路电阻R=LSQ,即与线路电阻电导率Q成正比,与线路截面积S成反比,与线路的长度成正比。因此,减少线路的损耗应从以下几方面考虑。
(1)应选用电导率Q较小的材质作导线,一般选择铜芯线。
(2)减小导线的长度,首先线路尽可能走直线,少走弯路,以减少导线长度;其次低压线路应不走或少走回头路,以减少来回线路上的电能损失;第三,变压器尽量接近负荷中心,以减少供电距离。
(3)适当增大导线的截面,对于比较长的线路,除满足载流量、热稳定、保护的配合及电压损失所选定的截面外,可适当再加大一级导线的截面,这样可以延长导线的使用寿命,减少线路的损耗,减少火灾危险,而且提高了供电质量,并为负荷的发展留有余地。
4．提高系统的功率因数
线路上传输的功率分为有功功率和无功功率,有功功率是满足建筑物功能所必需的,因此是不可变的,系统中的用电设备如电动机、变压器、气体放电灯中的整流器都具有电感,会产生滞后的无功,这就需要从系统中引入超前的无功相抵消,这时无功在线路上就产生了有功损耗,怎样使这部分损耗降到最低呢?可以采取以下措施。
(1)提高设备的自然功率因数,以减少对超前无功的需求,可采用功率因数较高的电动机,电感镇流器的气体放电灯加装电容器。
(2)在机旁就地安装无功补偿装置,功率因数提高后可大大降低线路中的损耗,提高电网及配电线路的输送能力,达到节电节能的目的。
题目：成都国际金融中心负5层制冷机房的电
一、结合毕业论文课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：
摘要：本课题主要研究的是成都国际金融中心负5层制冷机房的电气部分研究问题[1]。案为成都国际金融中心项目，成都国金中心净用土地面积82亩[2]。为香港九龙仓投资的西部地标性建筑整个项目设计由4座塔楼及裙楼组成，包括超五星级酒店、高端写楼、高档酒店式公寓及高品位住宅等，其中主楼双塔最高达248米[3]。2007年9月香港九龙仓集团在成都以8800万元/亩[4]。总价72.4亿元拍下了位于成都市最繁华的商业中心春熙路片区82亩土地建成后，将成为中国西部地区最高档次、最具规模和影响力的地标性建筑物，将引进数百个中西部最具代表性的商铺，其中包括世界上最出名的国际名牌、港澳名牌，再加上其九龙仓本身之马哥孛罗酒店等，有望成为中国西部今后最具影响力的国际商贸金融中心[5]。
关键词：电气设计；配电系统；智能化系统；电气控制；电机；制冷机房；水泵
1.前言
建筑电气技术是以电能、电子、电器设备及电气技术为手段来创造、维持和改善人民居住或工作的生活环境的电、光、声、冷和暖环境的一门跨学科的综合性的技术科学[6]。它是强电和弱电与具体建筑的有机结合[7]。随着科学技术的发展和人民生活水平的不断提高，人们对有关供配电、照明、消防、防雷接地、通信、网络等系统的要求越来越高，使得建筑开始走向高品质、多功能领域，并进一步向多功能的纵深方向和综合应用方向发展[8]。建筑电气设计是在认真执行国家技术经济政策和有关国家标准和规范的前提下，进行工业与民用建筑建筑电气的设计，并满足保障人身、设备及建筑物安全、供电可靠、电能节约、技术先进和经济合理[9]。
2.设计内容
成都国际金融中心负5层制冷机房的电气部分研究问题。通过到成都国际金融中心负5层制冷机房实地实习，了解制冷机房电机启动类型，启动方式，启动速率。研究其中各个电机与电气控制装置之间是如何协调工作的[10]。了解系统的电气设备及其主回路工作原理[11]。探究其中存在的节能环保效应。计算电气设备的负荷、功率，了解相关电气设备的选用[12]。
3.设计依据
1)中户人民共和国工程建设标准强制性条文(房屋建筑部分)(2002年版)
2)民用建筑供暖通风与空气调节设计规范CB50736-2012
3)高层民用建筑设计防火规范CB50045-95(2005年版)
4)建筑设计防火规范CB50016-2006
5)汽车库、修车库、停车场设计防火规范CB50067-97
6)公共建筑节能设计标准CB50189-2005
7)《全国民用建筑工程设计技术措施-暖通空调.动力》(2009年版)
8)《全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇-暖通空调.动力》(2007年版)
9)通风与空调工程施工质量验收规范CB50243-2002
4.总结
本次的文献综述内容主要是对成都国际金融中心负5层制冷机房的电气部分的一个概述，简要说明了毕业设计(论文)文献综述应该做些什么系统的设计，在查阅了大量的资料后的一个总结，也是对这段时间的工作的一个汇报[13]。并对一些规范和国标有了初步的了解，对以后的毕设做一个铺设[14]。小区的建筑电气设计主要是对变配电系统、冷却系统、电话系统、消防系统等的一个设计[15]。对这些系统的初步了解可以确定以后电气设计的方向，对之后的毕设起一个带头作用[16]。从对电气设计的迷茫到初步的认知，有老师的指导同学的帮助，更重要的还是自己的解收获的是实践知识，本次的文献综述对之后的毕设奠定了良好的基础[17]。
参考文献
[1]刘思亮.建筑供配电.第一版.北京.中国建筑工业出版社.1998.164～176
[2]孙建民.电气照明技术.北京：中国建筑工业出版社，1998年：56页
[3]唐志平.供配电技术[M].电子工业出版社，2008
[4]谢浩.住宅照明的处理和选择方法[J].住宅科技，2009，(02)
[5]刘宇.浅谈智能住宅小区弱电系统设计[J].硅谷，2008，(05)
[6]张言荣、高红、花铁森.智能建筑消防自动化技术[M].北京：机械工业出版社，2009
[7]郑洁、伍培.智能建筑概论[M].重庆：重庆大学出版社，2008
[8]唐志平.供配电技术[M].北京：电子工业出版社，2008
[9]俞丽华.电气照明[M].上海：同济大学出版社，2008
[10]戴瑜兴.民用建筑电气设计手册中国建筑工业出版社2010年：83页
[11]陈一才.智能建筑电气设计手册.北京：中国建材工业出版社，2002年：43页
[12]戴瑜兴.民用建筑电气设计数据手册.北京：中国建筑工业出版社，2003年：59页
[13]刘思亮.建筑供配电.北京：中国建筑工业出版社，2004年：24页
[14]杨光臣.建筑电气工程图识读与绘制.北京：中国建筑工业出版社，2002年：48页
[15]Frantz，J.m.Jdy.Intracanopylightingreduceselectricalenergycitilizationbyclosedcowpeastands.LifeSupportBiosphere，2001，7：283-290
[16]N.Shdbolt，Ambientintelligence.IEEEIntell.Syst，2003，18(4)：2-3
[17]NTayfunAmur.Cost，guestimpactdriveterrorism-securityplans[J].HotelandMotelManagement.Vol.220.No.20.Jun.2005.
二.本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段(途径)：
1.研究的问题
本课题主要研究的是成都国际金融中心负5层制冷机房的电气部分研究问题。通过到成都国际金融中心负5层制冷机房实地实习，了解制冷机房电机启动类型，启动方式，启动速率。研究其中各个电机与电气控制装置之间是如何协调工作的。了解系统的电气设备及其主回路工作原理。探究其中存在的节能环保效应。计算电气设备的负荷、功率，了解相关电气设备的选用。最终了解现场施工的程序等。
2.研究的途径
1)收集相关资料，查阅中外文献。学习相关知识，了解国金中心项目的基本情况。做好前期准备。
2)请教校外导师学习、掌握国金中心负5层的解制冷机房的电机启动类型、启动方式、启动速率，系统的电气设备及其主回路工作原理，探究其中存在的节能环保效应。
3)通过计算电气设备的负荷、功率，了解相关电气设备的选用。
4)利用AutoCAD等绘图软件，绘制施工平面图，系统图，及各个原理图等。
汽车中电子成分的不断增多是因为市场对汽车产品的要求与期望的不断增加。例如，对汽车安全系统的更高要求就产生了防抱死刹车(ABS)、轨道控制系统、防滑出、防翻滚及其侧面气囊保护等措施。对更高燃油效率的要求又引入了直喷发动机系统(DirectInjection)、随换多缸系统(DisplacementOnDemand)、电子阀控系统(ElectronicValving)以及混合动力型汽车(HybridVehicle)。这些不断增加的电子系统使汽车系统变得更为复杂，也使得这些系统的开发、设计过程变得更具有挑战性。
对日趋复杂的汽车部件及电子系统，传统的控制方法已显得力不从心。例如，传统发动机点火时序控制都是基于表格查找方法。这种方法对现动机来说有很多局限性，一是表格法不能将发动机的动态特征考虑进来；二是现动机需要控制的状态从以前的几百个到现在的上万个，这样，用表格查找的方法就很难实施，也无法再继续提高发电机的性能。随之而来，一种代替这种方法的现代控制是基本模型的控制方法(。这种方法的实施过程不太随发动机的复杂程度而变，但需要一个较准确的发动机的动态模型。另外，汽车电子器件与系统的开发方式和过程也必须加快速度、降低成本、增加质量才能满足厂家的管理目标。传统的硬件研制、测试、再研制、再测试的重复模式就显得费时、费力，成本也会相应增加。
在这样的背景下，越来越多的汽车电子厂家利用计算机辅助工程软件来加速研发过程，降低研发成本，提高产品质量。具体做法是：厂家在计算机的虚拟平台上来完成尽可能多(可高达80到90的工作量)的产品设计、分析工作，只是在最后一步才进行实际硬件实施。
无刷电机代替有刷电机油泵的设计实例
我们以发动机的油气控制系统为例来说明设计过程。如图1所示。首先，一个厂家决定用无刷电机来代替传统的有刷电机油泵。它可以从RMxprt软件开始，该软件中有包含无刷电机在内的13种电机和发电机模式。用户只需要输入与电机有关的设计参数，例如输入电压、功率、极数、永磁铁类型等，RMxprt就可以自动设计出一个基本的无刷电机，并计算出该电机在不同运营状态(例如空载和全载)的性能参数，例如力矩、转速和效率等。
如果用户想对以上设计的基本电机进行更进一步的分析与优化，他可以选用全功能的FEA软件。Maxwell是一套通用的用于电磁分析的FEA软件。它可以对任意的两维或三维的实体设计，其中每一物体可以有不同的包括非线性的电磁特性，进行与电磁场有关的静态或动态的性能分析。例如，用户可以分析一个电机内的磁场强度的分布来确定定子槽距的间隙，或者调整空气间隙来确定力矩的大小。同时Maxwell一个很重要的功能就是动态的损耗计算，包括由涡流和滞回引起的铁芯损耗。由于Maxwell软件的通用性，它可以用于除电机外任何包括电磁原理的系统分析与设计，例如可变磁阻的速度传感器、电磁线圈(Solenoid)、电抗器以及变压器等。
电机设计完成后，其准确的仿真模型可直接应用于线路仿真系统软件Simplorer中。这种从FEA模型直接生成线路模型的过程省去了很多对物理系统建模的繁杂过程。Simplorer是一个以电路为核心并具有包括机械、液压、热能等多物理域的仿真系统软件。与许多其他线路仿真软件不同的是，Simplorer线路中所用的元件都是基于物理原理的模型，而不是行为模型。这样，当整个系统模型建成后，其行为由每个元件的物理特性所决定。在线路仿真中，电机驱动控制电路的设计和分析首先得到完成，这包括用固体开关元件和PWM的控制方法对电机进行调速控制。
电路以外的系统设计实例
此外，Simplorer还可用于电路以外的系统设计。在下面的油路控制示意图(图2)中，由上面设计的电机来驱动油泵。燃油通过油泵过滤器，油压控制阀进入电控喷头。电喷头的开关与时间的长短由电磁阀来控制，阀中所用的电磁线圈也是由FEA的精确设计而来，电磁线圈的上端接电控部分，下端接电喷的滑体与顶针。这样整个油路的控制的系统模型就完成了，油路的压力及流量的动态特性就可以用仿真进行分析和调试。
与此类似的是燃气控制系统，其中所有元部件模型均来自Simplorer软件所随带的汽车和液压系统模型库，这些模型库包含了许多汽车中用到的基本元部件，例如导线、保险丝、点火器、发动机和变速箱等等。这样，汽车电子设计工程师可以很快地建立起所设计的系统模型。在油路和气路控制完成后，就可以进行点火系统的设计。在点火系统中，直接安插在点火器的点火线圈(ignitioncoil)的设计也是用FEA的方法设计出最优的电磁特性。通过电子控制的方式将电能转换成点火器所需要的高压电弧，因为电弧特性(电压高低、电弧延续时间长短)对发动机点火过程和运行性能有很大影响，所以用CAE设计出的一个性能良好的点火系统很有意义。由计算机仿真出来的点火器上的电压和电流波形图与其后的实际测试结果与仿真结果非常吻合。
本文小结
美国Ansoft公司EM工具是包括北美、欧洲及日本在内的汽车电子行业内的一种主流CAE产品，它的产品用于机电系统的仿真、分析、设计与优化。EM工具包括：专用元部件设计软件RMxprt和Pexprt；通用电磁系统的有限元分析软件(FEA)Maxwell；通用的多物理域仿真软件Simplorer组成。这些产品有机地组合在一起形成一个流畅、高效的设计平台。以上实例说明，利用先进的设计仿真软件，像发动机油气点火系统这样复杂的过程也可以在设计出实物之前进行精确的性能分析。
Ansoft的EM工具在汽车设计的其它方面也得到了广泛的应用，在下列汽车电子系统中，EM工具用来设计和分析传感器、驱动器、通讯和控制系统，它们包括：
动力系统：包括油气控制、点火系统、电水泵、电压缩机和电控阀门系统等。
变速系统：包括电控液压系统和舒适换速等。
底盘及悬挂系统：包括半积极和全积极悬挂系统。
轨道控制系统：包括ABS、电助力转向系统(EPS)、轮胎压力管理系统(TPM)等。
车身电子：包括仪表盘系统、线束设计、照明和通讯等。
目前在新功能或加强功能的某些趋势是增加更复杂的电子元器件，以便提高品牌声誉和竞争差异性，同时让消费者更安全舒适。例如复合动力电动车就像把iPod®连接到汽车娱乐系统一样，现已成为一种流行时尚。消费者还把手机与整合型免持听筒装置之间的蓝牙连结视为标准配备。
复杂功能
这些特色仅是冰山一角，其它精心设计的复杂功能虽不会被乘客看到或摸到，却会影响他们的行车经验，这些功能也逐渐导入汽车设计。感应照明系统、多轴调整座椅、智能型天候控制系统、防撞系统和动力巡航控制在21世纪汽车市场变得格外重要。消费者甚至期望车商提供高质量的仪表板功能。要将这些先进功能导入汽车系统往往需要付出代价。
汽车电子设计人员的一项挑战是迅速推出新的电子元器件，提高乘客的舒适性、安全保护和其它加强功能。设计人员必须缩短整体的设计与认证时间和增强现有系统功能，并且不能影响日益严格的质量与可靠性要求和成本目标。为了克服这些挑战，汽车电子设计人员需要集成度更高的解决方案以便提高系统的功能密度。混合信号元器件的高功能集成就是很有吸引力的一项替代方案。
捕捉、运算和通讯
几乎所有的嵌入式汽车电子系统都必须执行捕捉、运算和通讯等三种功能。“捕捉”是从实际世界取得信息，再将它转为数字形式。这可能是车胎监控系统的压力传感器所传来的模拟电压，或是碰撞侦测感应器I/O接脚的上升沿波形，这个感应器可能会连接到安全气囊的触发系统。“运算”是指在应用环境下处理数字信息的能力，例如安全气囊控制器可能在极短时间内就决定不启动安全气囊，因为它发现座位上有小孩。“通讯”是指将处理结果传送给其它需要该信息的系统，譬如启动指示灯就是很简单的例子。其它复杂功能可能会通过网络总线把排气系统的一氧化碳含量告知引擎管理计算机，以便提高燃油的氧气混合比例。解决方案的有效性最终将由系统执行这三种功能的程度决定。
新设计挑战
油箱感测是一个很好例子，说明汽车电子设计人员所须面对的挑战。仅在几年前，油量传感器还是一个相当直接的设计问题。它包含一个简单的浮筒装置，上面有扫描式碳刷接触着电阻性表面，它会使得模拟输出电压正比于油箱的剩余油量。但对今日汽车而言，通常必须等到平台设计快结束时才会开始油箱设计，而且多半要利用任何尚未使用的空间。这可能使得油箱的形状怪异，容量也不再与液面高低成正比，这会让浮筒系统的设计变得很复杂。更重要的是，替代燃料的出现和燃料衍生物让油箱的燃料成份变得很重要。举例来说，汽油与乙醇燃料的比例会影响点火、燃烧时间和废气排放等引擎动力特性。厂商现已认为新一代油箱传感器必须能决定燃油成份，同时将这项信息提供给汽车的其它电子控制系统。这使得过去被认为很简单的感测设计现已变为一种复杂的分析控制挑战。
值得注意的是，几乎车内的所有系统都在扩充功能。主动式露点(dew-point)控制器正在取代挡风玻璃除雾功能，它可以避免或排除水滴凝结所需的条件。雨水感应雨刷系统则会把马达控制和雨水感应功能整合为一套系统。下一代防夹车窗与天窗的关闭则是这些安全系统的微电子元器件所需整合的另一代表性应用。
第一代防夹技术
第一代防夹设计通常包含一套由电动马达驱动的机械驱动系统。马达电流由一颗控制器监测，然后与代表失速状态(stallcondition，亦即马达转动受阻)的固定临界值比较；只要达到该临界值，车窗方向就会从上升反转为下降。这套系统如图1所示。
图1：第一代防夹车窗升降系统的控制图
第一代设计有几项缺点。首先是要开发一套方法分辨马达启动和车窗受阻时的马达失速电流(图2和3)。为了达到这项要求，比较电路中增加一段固定延迟时间，确保它只在马达转动后才开始比较失速电流临界值，只不过这种做法有时无法为半开的车窗提供防夹保护。举例来说，如果车窗的起始位置仅距顶端10毫米，那么在临界定时器的计时结束前，车窗很可能早已撞到顶端的挡板(hard-stop)。
图2：关闭车窗时的电流变化
图3：关闭车窗遇到阻碍时的电流变化
第二个缺点是机械系统的参数会随着时间改变，这会影响马达的工作负载，使得防夹临界值变大或变小。
最后，这些系统由于使用固定临界值，所以无法适应行车环境的改变。车窗密封条的热膨胀效应会让温度变化对工作负载产生很大影响。汽车静止时关闭天窗所需的力量与行驶中车辆有很大不同，在平滑路面升起车窗所需的力量也不同于车辆在石头路上行驶时。在这两种情形中，无法补偿这些变动的状况都会影响安全或造成车窗无法正常操作。
设计人员过去是以不同方式应付这三项重要挑战。在有些情形下，他们会增加更多的传感器或使用更精确的控制材料与元器件来减轻这些问题，但这些方法都会增加设计的成本与复杂性。这使他们日益需要一套低成本的防夹功能设计来克服这些缺点。
新的设计解决方案
如图4所示，一颗包含高速中央处理单元(CPU)和高效能模拟数字转换器(亦即带宽大于180MSPS和分辨率超过12位)的混合信号微控制器是此问题的最佳解决方案。
图4：采用混合信号微控制器的防夹系统
这种做法让设计人员利用一颗微控制器同时执行马达的通讯功能和监控马达电流。通讯噪声可由芯片内建的模拟数字转换器直接在马达电源电路的电流传感器(亦即分流电阻)上侦测。这种方法能更精确分辨马达处于转动或失速状态，不仅比较器电路不需再增加一段固定延迟时间，就算车窗已经半开也可提供完整的防夹功能。
如图5所示，系统会根据历史数据和参数计算结果设定可变的马达电流临界值，以便动态响应马达负载变动和将系统扭力限制在适当范围，同时将长期因素(例如马达磨损和密封材料老化)和短期因素(例如环境、湿度、温度和振动)都列入考虑。另外，系统还能与其它的电子控制装置(ECU)交换信息，把外界温度和车速等信息当成加权输入来决定适当的临界值(参考图6)。利用其它系统不仅会提高整体系统效能，还能避免在车上重复安装传感器的额外成本。
图5：使用可变临界值后的车窗关闭过程电流变化
图6：存储在内存表格的环境参数与历史数据，它们可用来决定临界值
1.1“两机一变”
本电站电气主接线采用“两机一变”两个扩大单元接线方式，1#、2#机 1#主变组成一个扩大单元，3# 、4#机 2#主变组成另一扩大单元；35KV侧母线为单母接线方式，新建2回35KV架空线路外送容量至漾濞县电力系统110KV顺濞变，输电长度约为2×17km；每一单元发电机出口6.3KV母线侧均设置厂用变1台，厂用0.4KV母线采用单母分段方式，母联断路器配置备自投装置一套，用于保证厂用Ⅰ类负荷可靠供电，同时，厂用0.4KV母线Ⅱ段设有备用进线电源间隔，作为外接电源或备用保安电源预留；首部坝用电源由6.3KV（Ⅰ）段近区变经厂用10KV架空线路供给；留有供电间隔以备用；因平坡电站供电方式较为简洁，为简化整个电站的运行、操作方式，提高和保证电站运行的安全、经济和可靠性，其35KV配电装置，未采用常规户外型设备，选用户内KYN61-40.5铠装移开式交流金属封闭式高压开关屏柜，以满足电站各种状态下运行方式的要求。
1.2厂内用电
厂用电由发-变组两个单元接2台250KVA厂用变压器供0.4KV厂用母线用电，0.4KV厂用母线采用单母分段运行方式，其间2台厂用变拟用电源自动投入装置互为备用，同时0.4KV母线留有一外来备用电源配电间隔，做为备用。坝区负荷由发-变组第一单元1台35KV近区变及10KV架空线路供给，为保证坝区供电的可靠性，坝区供电还需由漾濞35KV变电站提供一回10KV备用电源。
2设备选择
鉴于漾濞县电力系统较为复杂，电站最大的短路电流将来自漾濞110KV变电站，为满足设备运行安全、可靠，电站高压设备的短路开断电流均选择为31.5KA。
2.1电气设备
平坡电站电气设备根据平坡电站主、副厂房水工布置图进行设置。主变、近区变布置在厂房外上游侧，高层为1372.969m；发电机出口6.3KV配电屏、励磁变布置在副厂房水轮机层，安装高层为1368.00m；35KV配电屏、0.4KV配电屏、厂用变压器、直流配电设备布置在副厂房发电机层，安装高层为1372.969m；机组自用屏、机组LCU屏、机组励磁屏、机组测温制动屏安装在主厂房上游侧，安装高层：1372.969m；电站继保室、中控室、通讯室、试验室等布置在副厂房控室层，安装高层为：1377.00m；坝区安装1台区域变（200KVA 10.5KV/0.4KV）、2面低压动力配电屏；前池动力及照明电源由厂用电屏提供。
2.2过电压保护和接地
平坡电站主变35KV电压侧为中性点不接地系统。
各高、低压配电装置的过电压保护均采用相应电压等级的避雷器保护方式。因电站各主要配电设备均采用户内式，最高电压等级为35KV，故电站接地方式采用全厂统一接地网形式，各高层接地网均与厂房主钢筋焊接牢固，不再单独设立避雷针和接地井；全厂接地系统接地电阻要求≤4Ω。
2.3照明
本工程设计有工作照明和事故照明，照明供电网络采用三相四线制(380/220V)。在主厂房发电机层和水轮机层分别设有照明配电箱。照明配电箱型号XRM-007/3 。由DP-1号厂用配电盘供电给照明配电箱。工作照明由厂用交流电供给。在经常有人工作或往来的地方，尤其是事故时要进行操作的地方，设有事故照明。电源取自事故照明分电箱，事故照明灯在正常时由厂用电交流电源供给，作为工作照明的一部分，事故时由照明切换板上交直流切换到直流电源上。事故照明灯具的设置，考虑了事故情况的照度要求。主副厂房照明采有三种方式：主厂房天棚采用高效混光灯具，由高压汞灯和钠灯组成；在主厂房上游侧柱面装设壁灯，作为机旁盘的辅助照明，壁灯安装高度距地2.5m。高压开关柜室、水轮机层、蝶阀层、电缆夹层、油室和机坑照明均按照明标准选用一般工厂灯，以白炽灯作为光源。所有室内照明线均要求埋管暗敷，沿顶棚走的电线均应套以硬PVC管，且每隔一定间距应有固定支点。
2.4电缆的选型及敷设
2.4.1电缆选型
由于全塑绝缘电缆耐化学腐蚀、重量轻、安装维护方便，因此本电站选用阻燃聚氯乙烯绝缘及护套电缆和阻燃交联聚乙烯绝缘电力电缆。
2.4.2电缆敷设
除室内外电缆沟内采用角钢支架外，其余均采用组合式电缆桥架。电缆桥架的安装，必须做到桥面平直，以使电缆敷设达到整齐、美观的效果。敷设电缆时电缆统计书应和有关电缆敷设埋管图配合使用。电缆统计书中所列长度仅为统计长度，不能作为电缆切割依据，每根电缆的切割长度应以现场放线为准。在电缆桥架上敷设电缆时应按下列原则进行：
（1）电缆在桥架上从上到下排列顺序为从高压到低压，即动力电缆在上层，控制电缆在下层。
（2）不同单元的电缆尽量分开。
（3）同一层桥架上的电缆排列以少交叉为原则，一般为近处在两边、远外在中间。
（4）水平桥架上的电缆仅在起、终点和转弯处加以固定，在垂直桥架上敷设的电缆应每隔2m固定一次。
施工准备工作
施工准备工作是现场安装和设计中非常重要的任务。它主要包括以下几点:①获取工程施工的法律依据;掌握工程的特点,了解施工的关键,调查施工的条件,熟悉施工所在地的地形、地质等条件;并为施工创造技术、计划、物质组织等方面的准备,以保证施工的顺利进行。②预测安装和设计中可能发生的变化和引发的问题,进行提前做好准备工作,并采取相应的策略。在施工之前,要熟悉会审图纸,详细地了解与工程有关的其他技术资料,根据施工的具体情况制定科学合理的施工方案,并编制施工预算。③积极为施工创造物质条件,组织施工人员,做好施工的现场准备工作,并提出开工报告,只有这样,才能保证施工的有序进行。当这些工作完成之后,接下来有必要编制分阶段施工组织设计,并制定科学合理的分项工程施工计划。在安装和设计时,需要重视新材料、新工艺的运用,对这些新材料、新工艺、新设备有必要进行中间试验,并编制相应的施工工艺流程,制定施工作业计划,编制施工任务书,保证技术合理,质量过关,做好交底工作。如果工程需要发生变更,则有必要做好洽谈和协商工作,按照相应的计划做好进场和现场施工工作,当任务完成,并经过验收合格之后,及时离开施工现场。对于组间和工序间的交接工作需要高度重视,做好交接手续,办理好工程的预检、隐检手续,并按照规定进行施工,做好各项记录。对于施工现场的施工更需要高度重视,加强管理和协调,保证工程顺利地进行。当施工遇到冬季或者是雨季的时候,在施工前和施工中,需要为施工场地提供保温、供热、排水等临时设备和措施,保证必要的材料和机具的供应,配备专职的工作人员,保证施工的顺利进行。
基础阶段
电气安装是整个建筑工程安装的重要组成部分,在基础阶段,着重需要做好以下几项工作。①注重电气工程与整体工程的配合。首先是做好预埋工作,包括电气工程的固定件和电线管线。做好预埋件工作不仅能够保证建筑物整体上的美观,还能够增强电气装置的安装机械强度,避免以后钻、凿、挖、补等破坏建筑物结构。因此,在施工中必须重视配件的预埋工作。②在进行基础工程施工的时候,需要配合土建工程,做好强弱电专业的进户电缆穿墙管以及止水挡板的预留预埋工作。一方面,要避免电气施工破坏防水层,防止墙体发生渗漏现象。另一方面,要注意预留的轴线,对于标高、位置、尺寸、数量等方面满足施工图纸的要求。③接地安装。在基础阶段,除了做好工程的配合之外,还要做好接地安装工作。这样更能够保证人身安全和电气设备的正常运行。接地体包括两种类型:自然接地体和人工接地体。交流电气设备在接地的时候,为了节约钢材,降低施工费用,应对自然接地体进行充分的利用。而如果采用的是自然接地体,当电阻无法满足要求的时候,或者是技术上有比较特殊的要求,这时候则应采用人工接地体。按照图纸的有关要求,做好基础底板的接地措施。如果需要利用基础主筋作为接地装置的时候,有必要将选定的柱子内的主筋,在基础根部与底筋焊接,焊接之后做好标记,引上预留测试点。
结构阶段
对于预埋件采用何种埋设方法,其主要的决定因素是土建的结构类型。对于砖墙结构的建筑,在砌墙之前,有必要将管子、开关盒以及灯头盒安装好,尽管在墙体砌好之后也可以安装,但是这样比较麻烦,不仅费工,还会对墙体结构造成不利影响。对于框架结构来说,有必要先将框架中的预埋件埋好,再进行墙体的砌筑工作。对于埋入墙体的管线,其离地表面的距离不得<15mm。值得注意的是,对于管线的敷设,应当选择最短路径,尽可能地减少弯曲和重叠现象。根据土建浇筑混凝土的进度要求,以及流水作业的顺序,对电管的暗敷工作逐层逐段的做好,该项工作十分重要。它是整个电气安装工程的关键工序,如果没有处理好,不仅会影响整个土建施工的进度和质量,还会对安装工程后续工序的质量和进度产生影响,所以,必须高度重视。在对现浇混凝土楼板内进行配管的时候,当底层钢筋绑扎完成后,上层钢筋还未进行绑扎之前,应根据施工图尺寸的位置配合土建施工。在混凝土浇筑的时候,需要留人看守,以避免在振捣的时候,对配管产生损害,或者导致灯头盒发生位移现象。如果遇到管路发生损坏现象,应该进行及时的修复。对于为了满足专业施工的预留孔洞以及预埋软件、吊卡、吊杆、木砖、木箱盒等,电气施工人员必须配合土建施工,提前就做好准备工作。当土建施工一完成,就马上进行埋设工作,将埋设工作做到位,并配合土建结构的施工进度,及时做好各层的防雷引下线焊接工作。
装修阶段
在砌筑隔断墙之前,有必要核实水平线和隔墙线,这样才能使施工人员按照此线确定管路预埋的位置,以及确定灯具、开关插座的位置和标高。在土建抹灰之前,施工人员有必要对预留孔洞进行核实一遍,以保证满足相关的规定和要求,经核实符合要求之后,然后再稳好箱盒,扫通管道,穿上带线,堵好管盒。对于均压线、金属门窗、玻璃框架,还有必要做好接地连接工作。电气施工人员需要和土建人员及时联系,当喷浆和涂料完成之后,再进行照明器具的安装工作。在安装的时候,需要保护好土建成品,防止破坏和弄脏墙面。
汽车设计中一般都有一个高度集成的微控制器，该控制器用来完成大量的计算并实现有关车辆运行的控制，包括引擎管理和制动控制等。汽车电子设计不仅需要在这种噪声环境中实现对MCU的保护，同时也必须规范MCU模块设计，确保MCU模块发射的噪声满足相关的规范。
在概念上，电磁兼容性(EMC)包含系统本身对噪声的敏感性以及噪声发射两个部分。噪声可以通过电磁场的方式传播从而产生辐射干扰，也可以通过芯片上或者芯片外的寄生效应传导。
在大多数汽车控制系统设计中，EMC变得越来越重要。如果设计的系统不干扰其它系统，也不受其它系统发射影响，并且不会干扰系统自身，那么所设计的系统就是电磁兼容的。
在美国出售的任何电子设备和系统都必须符合联邦通讯委员会(FCC)制定的EMC标准，而美国主要的汽车制造商也都有自己的一套测试规范来制约其供应商。其它的汽车公司通常也都有各自的要求，如：
SAEJ1113(汽车器件电磁敏感性测试程序)给出了汽车器件推荐的测试级别以及测试程序。
SAEJ1338则提供关于整个汽车电磁敏感性如何测试的相关信息。
SAEJ1752/3和IEC61967的第二和第四部分是专用于IC发射测试的两个标准。
欧洲也有自己的标准，欧盟EMC指导规范89/336/EEC于1996年开始生效，从此欧洲汽车工业引入了一个新的EMC指导标准(95/54/EEC)。
检查汽车对于电磁辐射的敏感性，应该确保整个汽车在20到1000MHz的90％带宽范围内参考电平限制在24V/米的均方根值以内，在整个带宽范围以内的均方根值在20V/米以内。在测试过程中要试验驾驶员对方向盘、制动以及引擎速度的直接控制，而且不允许产生可能导致路面上任何其他人混淆的异常，或者驾驶员对汽车直接控制的异常。
由于芯片几何尺寸不断减小，以及时钟速度的不断增加都会导致器件发射超过500MHz的时钟谐波，因此EMC设计非常重要。如摩托罗拉公司最新基于e500架构的微控制器MPC5500系列，该芯片采用0.1微米工艺技术，时钟频率为200MHz。
此外，产品成本的要求迫使生产商设计电路板时不使用地层并尽可能减少器件数量，汽车设计工程师将面对非常严格的设计约束挑战。设计的电子系统必须高度可靠，即使一百万辆汽车中有一辆存在一个简单的故障都是不允许的。没有考虑EMC设计而召回所有汽车的事实证明这种做法不仅损失巨大，而且影响汽车厂商的声誉。
在电磁兼容设计中，“受害方”的概念通常指那些由于设计缺乏EMC考虑而受到影响的部件。受害部件可能在基于MCU的PCB或者模块的内部，也可能是外部系统。通常的受害部件是汽车免持钥匙入车(Keyless-Entry)模块中的宽带接收器或者是车库门开启装置接收器，由于接收到MCU发出的足够强的噪声，这些模块中的接收器会误认为接收到了一个遥控信号。
汽车收音机通常也是受害部件：MCU可能产生大量的FM波段谐波，严重降低声音质量。分布在汽车中的其它模块也可能受到类似的影响，基于MCU的模块产生的发射噪声经由线缆传播出去，如果MCU产生足够强的噪声对文本和语音进行干扰，那么无绳电话和寻呼机也容易受到干扰。
EMC设计
很多EMC设计技术都可以应用到电路板和SoC设计中。最具共性的部分就是传输线效应，以及布线和电源分布网络上的寄生电阻、电容和电感效应。当然，SoC设计中存在许多与芯片自身相关的技术，涉及基底材料、器件几何尺寸和封装等。
首先了解传输线效应。如果发送器和接收器之间存在阻抗不匹配，信号将产生反射并且导致电压振铃现象，因而降低噪声容限，增加信号串扰并通过容性耦合对外产生信号发射干扰。IC上的传输线尺寸通常非常小，因此不会发射噪声或者受到辐射噪声的影响，而电路板上的传输线尺寸通常比较大，容易产生这种问题，最常用的解决办法是使用串联终结器。
在SoC设计中，噪声主要通过寄生电阻和电容来传导，而不是以电磁场的方式辐射。CMOS芯片通过一种外延工艺实现极低电阻基底的方法来增强抗闭锁的能力，而基底的底侧为基底噪声提供了一种有效的传导路径，使得很难将噪声源同敏感节点在电气上分隔开来。
许多并行的p＋基底触点(contact)为阻性耦合噪声提供了一个低阻抗路径。在n阱和p沟道晶体管p基底的侧壁以及底部之间会形成寄生电容，因而产生容性耦合噪声，并且在n沟道晶体管的基底和源区之间形成pn结(见图1)。
单个pn结电容非常小，在一个VLSI的SoC设计中并行的电容总和通常是几个纳法，在连接到电源网络之前将源区和基底直接连接可以短路掉这个电容。这种技术还消除了进入基底的瞬时负电流而导致的体效应(bodyeffect)。体效应会增加耗尽区，并导致晶体管的Vt变高。同样的技术也可以应用于n阱p沟道晶体管，以减小容性耦合噪声。
然而，包含层叠晶体管的数字电路或者模拟电路通常都需要隔离源区。在这种情况下，增加Vss到基底或者Vdd到基底的电容能够降低噪声瞬态值。对模拟电路设计来说，体效应通过改变偏置电流和信号带宽降低了电路性能，因此需要使用其它解决办法，如阱隔离。对数字电路，采用单一的阱最理想，可以降低芯片面积。通过认真的设计可以对体效应进行补偿。
基底噪声的另一个来源是碰撞离化(impact-ionization)电流，该噪声跟工艺技术有关，当NMOS晶体管达到夹断(pinch-off)电压时就会出现这种情况。碰撞离化会在基底产生空穴电流(正的瞬间电流)。
通常，基底噪声的频率范围可能高达1GHz，因此必须考虑趋肤效应。趋肤效应是指导体上随着深度的增加感应系数增大，在导体的中心位置达到最大值。趋肤效应会导致片上信号的衰减以及信号在芯片p＋基底层的失真。为最大程度减小趋肤效应，要求基底厚度小于150微米，该尺寸远远小于某些基底允许的最小机械厚度，然而更薄的基底更易碎。
噪声源
微控制器内部存在四种主要的噪声源：内部总线和节点同步开关产生的电源和地线上的电流；输出管脚信号的变换；振荡器工作产生的噪声；开关电容负载产生的片上信号假象。
许多设计方法可以降低同步开关噪声(SSN)。穿透电流是SSN的一个主要来源，所有的时钟驱动器、总线驱动器以及输出管脚驱动器都可能受到这种效应的影响。这种效应发生在互补类型的反相器中，输出状态发生变化时p沟道晶体管和n沟道晶体管瞬间同时导通。确保在互补晶体管导通之前关断另一个晶体管就可以实现穿透电流最小，在大电流驱动器的设计中，这可能要求一个前置驱动器来控制该节点信号的转换率。
切断不需要使用模块的时钟也可以降低SSN。很明显，该技术同具体应用十分相关，应用该技术可以提高EMC性能。在类似摩托罗拉的MPC555和565这样高度集成的微控制器芯片中，所有芯片的模块都具有这样的功能。
SSN也会产生辐射干扰，瞬间的电源和地电流会通过器件管脚流向外部的去耦电容。如果该电路(包括邦定线、封装引线以及PCB线)形成的环路足够大，就会产生信号发射。而环路中的寄生电感会产生电压降，将进一步产生共模辐射干扰。
共模辐射电场E的强度由下面等式计算：
E=1.26x10-6Iwfl/d
E=1.26x10-6Iwfl/d
这里E的单位是伏特/米，Iw的单位是安培，f是单位为赫兹，l是路径长度，d是到该路径的距离，l和d的单位都是米。复杂设计中频率由特定的应用需求来确定，不可能降低，因此SoC设计工程师必须认真考虑如何通过降低Iw或l来降低电场强度。
处理好时钟域也能降低SSN。许多优秀的SoC设计都是同步电路，这样容易在时钟上下沿处产生很大的峰值电流。将时钟驱动器分布在整个芯片中，而不是采用一个大的驱动器，这样可以使瞬态电流分布开。另外一种可能的办法是确保时钟不互相重叠。当然必须小心避免由于时序不匹配而产生竞争。更重要的是，时钟信号应该在远离敏感的I/O逻辑信号，特别是模拟电路。
当前的复杂嵌入式MCU有许多输出信号，大多数输出信号都必须能够快速地响应电容负载。这些信号包括时钟、数据、地址和高频串行通信信号。对内部节点来说，穿透电流和容性负载都会产生噪声。应用同样的技术处理内部节点可以解决输出管脚驱动器电路噪声问题。另外，管脚上信号的快速变换会产生反射引起的输出信号线上的信号振铃和串扰。
将这种类型的噪声源减到最小有许多解决方案。输出驱动器可以设计成驱动强度可以控制，并且可以增加信号转换速率控制电路来限制di/dt。由于大多数器件测试设备同最终应用相比，测试节点电容更高，所以通常更愿意指定一个固定值来实现驱动强度的控制。例如，假定MPC5XX系列的MCU微控制器芯片的CLKOUT满驱动强度是一个90pF的负载，并且是专为测试目的而设定。除了因为时序而考虑满驱动强度外，最好使用降低的驱动强度。
上面介绍的技术对于降低噪声有积极的作用，由于瞬态电流包络延长，平均的电流实际上会增加。在芯片上实现一个LVDS物理层也可以减小由于输出管脚上大的瞬态电流产生的噪声，这种方式依靠差模电流源来驱动低阻抗的外部负载(图2)。电压的摆幅限制在±300mV范围内。
支持这种技术所需增加的管脚可以通过减少电源管脚来弥补，由于这种实现方式有效地降低了片上瞬态电流，因而输出驱动器通过电源基本上维持一个恒定的直流电流，而传统驱动器中的瞬态电流则会在电容性负载上产生大的电压摆幅。
在振荡器设计中有两个方面会影响到EMC：输入和输出信号波形的形状会产生影响；通过频率抖动来实现频谱展宽并降低其窄带功率的能力。
振荡器从本质上属于模拟电路，因而对工艺、温度、电压和负载效应比SoC中的数字电路更敏感。使用自动增益控制(AGC)电路形式的反馈来限制振荡器信号幅度可以消除大部分这些效应。AGC的另外一种替代实现就是双模式振荡器，可以在高电流模式和低电流模式之间切换。初始状态下，电源接通时使用高电流模式确保较短的启动时间，然后切换到低电流模式确保最小噪声。
在集成了作为振荡器电路一部分的锁相环的SoC设计中，可以利用频率抖动在很小的范围内改变时钟频率，这样随着频率在一个范围上展开，可以减少基本能量。整个系统设计必须仔细考虑确保这种改变的比率以及频率范围不会影响最终应用中关键器件的时序。而在类似CAN、异步SCI和定时的I/O功能等广泛应用于汽车的串行通信中不能采取该方式。芯片上的开关噪声表明其自身就是期望信号输出的一个阻尼振荡，这是电感与芯片上负载电容串联组合而产生的结果。对一个典型的片上总线来说，负载是一个连接到许多三态缓冲器的长的PCB布线，该负载的主体是电容，包括栅极，pn结以及互联电容。
消除电感或者降低di/dt可以减小或者消除噪声。只有当噪声幅度大到会引起连接节错误开关时，才需要认真考虑设计中的噪声问题。
降低对于外部噪声源的敏感性包括对外部器件以及内部设计的考虑。外部的瞬态电流会引起管脚上的两种情况：电压变化会导致容性耦合的电流进入器件；超出电源范围的电压最终会通过电阻路径将电流传导到器件中。
汽车电子设计中，通常用外部RC滤波器来限制瞬态电压摆幅和注入电流。必须小心，确保外部器件值考虑到漏电流效应，尤其是模拟输入时。值得注意的是，MCU和IC的I/O管脚通常多达200个，这种解决方案所需的额外成本和电路板空间使工程师在系统设计中不愿意采用。最好的解决办法是实现在芯片上的高度集成。
硬件和软件技术可以协同实现EMC性能要求。例如，许多MCU都具有在外部总线上输出内部访问的能力，通常情况下这些都是不可见的。这种方式对于调试非常有用，但是在一些设计不当的系统中可能会产生外部的总线竞争，从而使相关噪声增加。
在过去的工作中我曾遇到芯片上A/D变换器读取值不正确的类似问题，该问题看上去似乎噪声在某种程度上干扰了测量或者是变换。通过了解系统的硬件结构图，从表面上了解A/D变换器的输入部分似乎一切都很正常，但是我注意到外部的EPROM以某种方式实现解码，而这种解码方式在某些非常特殊的情况下可能会引起总线竞争，这种竞争不会影响程序的任何运行，但是会产生足够的噪声，因此会出现A/D变换偶然的错误。通过改变解码逻辑就迅速解决了这个问题。
参考文献：
1.H.JohnsonandM.Graham,High-SpeedDigitalDesign,Prentice-HallPTR,EnglewoodCliffs,N.J.,1993.
2.H.W.Ott,NoiseReductionTechniquesinElectronicSystems,secondedition,JohnWiley&Sons,NewYork,1988.
3.C.R.Paul,IntroductiontoElectromagneticCompatibility,JohnWiley&Sons,NewYork,1992.
购物车(0)