电气课程设计.docx
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电气课程设计
《用电技术课程设计》
课程设计报告
题目：
中国南方某居民新居用电负荷计算
与电气接线图设计
院（系）：
机电与自动化学院
专业班级：
电气工程及其自动化1105
学生姓名：
张振东
学号：
20111131178
指导教师：
李火元
20年月日至20年月日
华中科技大学武昌分校制
用电技术课程设计
题目：
中国南方某居民新居用电负荷计算与电气接线图设计
一、已知条件（根据学生人数，可选择多种不同结构组合）
1.新居面积与结构
2.家庭成员结构
3.家庭经济状况（如别墅新居，是否需要考虑给汽车充电等）
4.电源条件（是否有双电源、三相还是单相电源、是否具备自发电能力。
风能或太阳能发电等）。
二、设计任务
1.新居用电项目选择；
2.新居用电负荷计算；
3.新居用电安全设计；
4.新居用电电气图设计。
设计成果：
《中国南方某居民新居用电负荷计算与电气接线图设计》说明书
三、参考资料（教师指导设计时提供或讲解）
1.空调容量选择原则
2.照明设计相关知识
3.电力负荷计算方法
4.电气图
注：
说明书包含设计任务中的全部内容。
参加课程设计班级：
电气1105班
按学号尾号分为3组：
第二组尾号：
2、5、8、80组长：
第二组设计资料：
该居家3口人；单电源；采用太阳能热水器。
引言…………………………………………………………………………………………………5
一、住宅电特点及参数选择………………………………………………………………………6
1.1住宅用电负荷的分类……………………………………………………………………6
1.2住宅的用电特点…………………………………………………………………………6
1.3空调容量选择原则………………………………………………………………………6
1.4家庭照明设计……………………………………………………………………………7
二、电力负荷计算方法与计算内容……………………………………………………………9
2.1分支负荷电流的计算……………………………………………………………………9
2.2分支负荷电流的计算……………………………………………………………………10
三、照明与插座分布图……………………………………………………………………………11
3.1照明分布图………………………………………………………………………………12
3.2插座分布图………………………………………………………………………………14
四、电气接线设计…………………………………………………………………………………16
五、课程设计总结…………………………………………………………………………………21
引言
当今国民生活水平的提高和房地产业的蓬勃发展，各地新建中高档住宅小区越来越多。
准确计算出住宅小区的用电负荷，合理选择配变电设施，才能既满足
小区居民现在及将来的用电需要，又能合理降低工程造价、节省投资。
新的住宅设计规范对各类住宅的设计容量、进户线、电表容量都作了规定，笔者认为此标准较切合中国人口众多而能源又相对较少的实际情况，有一定的先进性，按此设计的住宅用电水准应至少可保证20～30年不落后。
但该规范对各单元、楼、小区的负荷计算的需要系数取值未作规定，有的地方住宅标准列了
一些具体数据，但各地标准相差较大。
人们在购房及室内装修不断进步、新潮的同时，对住宅的要求已由满足需要型向电气化、信息化、舒适化转变，百作为建筑业的一个主要组成部分的电气设计在如何提高，满足时代的要求，也有了很大的发展。
在传统的低压供电系统中主要强调过载、短路保护，其目的是保护用电设备、供电线路不受损坏。
近年，已提出了人身安全的观点，而作为小康住宅的电气设计应按此新规范的设计思路及技术要求指导下进行。
近几年来,城市居民住宅楼及小区建设飞速发展。
关于住宅负荷计算等方面的问题早已有很多论述我们在结合自己专业知识和在参考大量相关研究论文的基础上,提出如下用电负荷计算与电气接线图设计。
一、住宅电特点及参数选择
1.1住宅用电负荷的分类
（1）照明--此类用电负荷每家均有，而且具有的装饰性、舒适性，用电容量逐步增大的趋势。
（2）普通家电--它是指目前已基本普及且使用率较高的家电。
如：
电视机、音响、电冰箱、洗衣机、风扇、吸尘器、电烫斗。
（3）电炊具--这类负荷部分家庭已经配置。
如：
电炒锅、电水煲、电饭锅、电烤箱、微波炉、消毒碗柜等。
（4）卫生设备及空调电器--这类是耗电量比较高的电器。
如：
太阳能热水器、空调器等。
1.2住宅的用电特点
（1）住宅用电的对象为广大普通群众，大多数人对电气知识了解较少，有些甚至完全不懂。
（2）住宅用电非常普遍，随着家用电气的导猛发展，每个人都有意无意地在使用电能，因而存在危险性大，而一不小心便可能发生严重事故。
（3）家用电器有很大的随意性，有可能出现一些不应出现的情况。
如：
儿童将金属物插入带电插座，而某些用电器出于自身质量问题而出现的不该出现的事故。
（4）由于家庭的隐私性，无法从外部进行监督、管理。
1.3空调容量选择原则
（1）家用空调器应把室内的温度控制在下述范围，制冷运行：
20—30度；制热运行：
16—23度；
（2）市场上出售的空调器都标有制冷量，因各厂使用的单位不尽统一，选购时容易搞错，这里提供选择空调器容量的方法。
（3）对于墙后在24cm以上，层高3.2m以上，室外环境温度不超过43度时，按每平米选用120—140w为宜。
（4）我国早期产品用kcal/h标注制冷量，进口空调器有用kj/h或btu/h标注。
W
Kcal/h
BTU/h
KJ/h
1
1.163
0.293
0.278
0.8598
1
0.252
0.239
3.412
3.9683
1
0.948
3.6
4.1868
1.055
1
1.4家庭照明设计
每一个家庭都需要照明，不同的电灯光照明会变幻出不同的家具氛围，按住宅内房间及分区的功能不同，选择合适的照度和照明方式，使之与整体居室相融合，增加家庭格调是家庭照明设计的主旨。
（1）照度设计步骤：
1）确定各区域照度；
客厅照明：
会客和家人团聚等均集中在客厅，对于没有专门书房的经济户型，还需要在客厅内读书，因此可以说客厅是住宅内的主要活动会所。
它的功能决定了不但需要高质量的照明，而且还得兼顾美观及控制的灵活性。
客厅照明可以通过屋顶的主体照明和墙壁及落地灯的局部照明来满足。
主体照明光线应比较柔和，而其他功能区的照明可由局部照明来补充。
客厅的一般活动区照度应在50LX左右。
卫生间照明：
现在人们越来越重视卫生间的装修，卫生间也从原来的单一的入厕功能扩大到具有洗浴、化妆等的功能，这就要求卫生间不但有普通的主题照明，还应有满足化妆等需要的局部照明。
照明灯具有选用防潮且宜清洗的灯具，标准要求照度在15LX左右。
卧室照明：
卧室是休息的场所，其照明应有利于构成宁静、温柔的气氛，使人有一种安全、舒适感。
卧室的主体要求可选用乳白色吸顶灯，安装于卧室的中央，一般要求0.75m高水平面照度在50LX较适宜。
厨房照明：
厨房的主体照明安装于顶部，可采用吸顶且便于清洁的节能灯，0.75m高的工作面照度在50LX左右。
灶台上照明由抽烟机自带。
操作案台采用局部照明来满足，可采用吊柜的底部安装嵌入式筒灯，也可采用操作案台上墙壁安装荧光灯的方式。
居室各局部照明选择：
主体照明可选白色节能灯吸顶安装。
书桌上或计算机上应设置护眼台灯作为局部照明，供阅读和写作用，照度要求在100LX左右。
门厅照明：
门厅主要起过渡作用，通过门厅进入各个不同功能的房间，门厅的照明一般长时间使用，为了节能和突出其他部位装修造型的照明效果，门厅照度在满足安全性的前提下不宜太高，宜采用吸顶或者嵌装的节能型灯具来满足。
门厅的墙壁及其他一些部位的壁画和特殊装饰一般可采同局部照明的射灯光束来突出。
GBJ133-90（国标）规定门厅地面照度为20LX照度（LX:
照明单位，1LX=1流明/米）。
用途
参考面积（㎡）
参考照度（LX）
功率（参考日光灯）
（W）
灯具参考
走廊
照明灯
4
20
P=4×20÷57.5=1.391
5w节能灯=25w白炽灯
7w节能灯=40w白炽灯
9w节能灯=60w白炽灯
主卧室
照明灯
14.31
50
P=14.31×50÷57.5=12.443
书桌灯
4
100
P=4×100÷57.5=6.956
次卧室
照明灯
14.31
50
P=14.31×50÷57.5=12.443
书桌灯
4
100
P=4×100÷57.5=6.956
厨房
照明灯
4.02
50
P=4.02×50÷12.5=16.08（白炽灯）
卫生间
照明灯
4.51
15
P=4.51×15÷57.5=1.177
镜子灯
4
50
P=4×50÷57.5=3.478
客厅
照明灯
17.34
50
P=17.34×50÷57.5=15.078
看书报
4
100
P=4×100÷57.5=6.956
阳台
照明灯
4
20
P=4×20÷57.5=1.391
2）各区域照明要求
表1-1各区域照明功率要求表
（3）、计算总照明功率。
为了满足家庭氛围，常常采用壁灯和辅助灯，故我们在主卧和次卧分别加了一盏壁灯（3w），在客厅加了三盏辅助灯（20w）。
所以，
=1.391+12.443+6.956+12.443+6.956+16.08+1.177+3.478+
15.078+6.956+1.391+3+3+20=90.95w
二、电力负荷计算方法与计算内容
2.1分支负荷电流的计算
住宅用电负荷与各分支线路负荷紧密相关。
线路负荷的类型不同。
线路负荷一般分为纯电阻性负荷和感性负荷两类。
1）纯电阻负荷
纯电阻性负荷如白炽灯、电热器
2）感性负载
当荧光灯没有电容补偿时其功率因数可取0.5-0.6，当荧光灯有电容补偿时其功率因数可取0.85-0.9。
荧光灯的功率应为灯管功率与整流器功率之和。
感性负载负荷如荧光灯、电视机、洗衣机等。
3）单向电动机
如果电动机铭牌上无功率因数和效率数据可查，则电动机的功率因数和效率都取0.75。
4）用电总负荷电流不等于所有的用电设备电流之和；
总负荷电流=用电量最大的一台家用电器的额定电流+同时用电效率*其余用电设备的额定电流之和。
一般家庭同时用电率可取0.5-0.8。
2.2分支负荷电流的计算
电器
参考功率（W）
电流（A）
走廊
主卧室
（通次卧）
电视机
200
空调
1800~2100
电脑及其配件
500
2个小台灯
40×2
厨房
抽油烟机
280
微波炉
600~1500
电饭煲
500~1700
电磁炉
500~2000
电水壶
1500
卫生间
浴霸
1000
吹风机
1000
加热太阳能
1500
客厅
电视机
200
音响
20×2
空调
2400
冰箱
110
阳台
洗衣机
250
表2-1分支负荷电流的计算表
三、照明与插座分布图
每个家庭的审美以都不同在考虑户内平面照明时重要一点是灵活性和可变性，由于用户对厅、房的要求不同，在实际中的变化较大。
因此，应根据灯具的安装位置先考虑预留照明点，插座布置是比较棘手的问题，因每个人的口味不同，布置就不同。
现在每个家庭都经装修、当然最好是有装修布置再定位置。
除此应按固定和灵活选用两种设置，首先是厨房设备、排风扇、空调机、洗衣机等相对固定设定。
其次是对于厅、房一类的通用插座，可适当多些，隔二、三米为一组，以方便将来用电的需要为准。
这样可避免用户自行扯线，达到灵活多变的效果。
近来，由于装饰材料的大量开发，扩大和丰富了室内的装饰。
由于饰面材料具有质感、颜色等特性，当与灯光的入射方向、透射、折射等性质结合时，就会使室内照明环境获得流动、活泼、高雅、豪华的气氛。
如何营造照明环境气氛是当前小康住宅家庭的一项重要设计内容，笔者认为：
首先按照建筑物的特点、室内布置、装饰情况及其使用功能等因素来确定。
包括光源、灯具的选择，具体可利用灯光方向、轮廊、形象来创造成气氛。
以灯光的重点、明暗、强弱、层次来达到效果。
利用光源的光色和物体的颜色配合、安全的位置、形状大小与装饰的配合来形成明快、舒适、和谐的环境照明。
3.1照明分布图
图3-1照明分布图
照明分布解析如下：
照明编号
照明位置
照明作用
主卧
1
书桌旁
作为办公专用
2
床头方
作为照明专用
3
电视上方
卫生间
4
马桶上方
作为照明专用
5
镜子正上方
作为化妆专用
走廊
6
右方墙上方
作为照明专用
客厅
7
客厅靠卫生间左上方
作为照明专用
8
客厅靠次卧右上方
9
客厅正中间上方
10
客厅靠阳台左上方
11
客厅靠厨房右上方
阳台
12
阳台正中间上方
作为照明专用
次卧
13
左上角书桌上方
作为学习专用
14
左方墙上方
作为照明专用
15
床头正上方
厨房
16
厨房正中间
作为照明专用
表3-2照明分布解析表
3.2插座分布图
图3-3插座分布图（注：
图中插座均为多孔插座）
插座分布解析说明表：
插座编号
安装处
用途
1
主卧室
书桌台灯
2
电脑
3、4
床头柜台灯，手机充电
5
电视机、音响等
6
空调
7
客厅
空调
8、9
充电或者备用插座
10
冰箱
11
电视机、音响等
12
阳台
洗衣机
13
卫生间
电吹风
14
太阳能热水器
15
次卧室
书桌
16
台灯
17
充电或备用插座
18
空调
19、20
厨房
电磁炉、微波炉等
21、22
抽油烟机、电饭煲
表3-4插座分布解析表
4、电气接线设计
目前用电设备增加，正确确定用电的负荷尤为重要，过去常按2KW/户计算的单位容量来确定每户负荷的方法已不适应家庭用电负荷日益增长的现状。
过往由于设计的每户负荷定得较低，所配置的电表、开关及导线截面均偏小，造成经常性的负荷跳闸，超负荷运行而烧坏开关、电表、电线的现象常有发生。
因此，我们要选择合适的空气开关，并且做出合适的功率选择，一般来说，超过1000w的大功率电器流过的电流一般比较大，因此要选择合适的回路。
由新居用户用电可知，大部分三口人家庭都由客厅、两个卧室、厨房、卫生间及阳台组成。
大功率电器（超过1000w）的也比较多，比如客厅加上两个卧室的3个空调，卫生间的浴霸、吹风机、太阳能热水器，还有厨房某微波炉、电磁炉、热水器（厨房此等用品并不经常使用，应此设计两个插座）等等。
以上都可以单独设计回路比较合理。
因此有8条回路。
另外，厨房里的抽烟机、电饭煲以及照明加起来功率约为1000w，在一个房间里设计回路也可以节约材料，因此可以说设计一个回路。
主卧和次卧的照明，以及除了空调大功率的家用电器，所有电器及照明加起来功率<1000w，可形成一个回路。
剩下的卫生间照明，走廊照明，客厅除空调外的用电器，阳台照明及电器等，功率叠加也小于1000w，可形成一个回路。
因此，我们这组总共形成了11条回路，得出如下所示的电气接线图：
图4-1总电气接线图
由照明及插座分布设计可知，三个空调插座接在L1、L2、L3回路中，厨房两个插座（大功率用电器插座19和插座20）形成回路L4、L5，卫生间太阳能功率为1500W，所用插座形成一个回路，则L1、L2、L3、L4、L5、L6回路如下图：
图4-2空调等大功率用电器及插座电气接线回路图
一般家庭吹风机一般用1000-1200w，形成如下回路（L7）：
图4-3卫生间吹风机所用插座电气回路接线图
随着生活水平提高，一般南方小康居民都用浴霸，浴霸四个热灯和一个照明用灯叠加功率有1500W左右，单独设计回路（L8）如下：
图4-4卫生间浴霸电气回路接线图
一般厨房用电器功率都比较大，除了那些特别大的，我们将一些小的功率用电器，例如抽烟机，电饭煲以及用电照明设计一个回路，它们功率叠加起来大约有1000W左右，为了节约材料，我们可以将这一部分设计成一个回路，如图回路（L9）所示：
图4-5厨房小功率用电器电气接线回路
次卧和主卧大功率用电器一般只有空调，剩余小功率用电器及照明设计在一条线路上，功率不会超过1000W，很且很方便，可以很简便的设计在一条回路上，如下图回路（L10）所示：
图4-6主卧次卧小功率电器及照明电气接线回路图
剩下的就是客厅照明，卫生间照明，走廊照明，以及阳台照明和一些客厅阳台小功率用电器，这下小功率用电器功率叠加也小于1000W，则可形成回路（L11）如下：
图4-7客厅阳台小功率用电器及其他局部照明电气回路接线图
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