建築電氣

建築電氣是以電能、電氣設備和電氣技術為手段，利用電工、電子技術維持與改善室內空間的電、光、熱、聲環境的一門科學。隨著近代物理學理論、電工電子技術和計算機技術的迅速發展，建築電氣所涉及的範圍已由原來單一的供配電、照明、防雷和接地，發展成為建築物的供配電系統、照明系統實現自動化，而且對建築物的給水排水系統、空調製冷系統、自動消防系統、保安監視系統、通信網路及閉路電視系統、經營管理系統等實行自動控制和智能化管理。建築電氣已發展成為一門綜合性的技術科學，建築電氣技術是從事建築設計、電氣工程施工和管理專業人員的必備技術。

近幾年，電子技術、計算機技術發展迅速，新技術、新器件層出不窮，越來越多地應用到建築行業中，已成為推動行業發展的重要因素。大型施工機械、小區樓宇布線、照明控制、監控、報警、對講等智能化工程施工與管理，急需既懂專業知識又掌握電子技術的複合應用型人才。土木工程專業的教學改革和教材建設應主動適應市場變化，開拓創新，反映時代特色，面向經濟建設和社會發展，有鮮明的行業特色，突出高職教育的特點和培養目標。為此，本書新增了電子技術知識方面的內容，介紹了數字電路技術基本知識，為土木工程各專業各門課程提供了必要的電子技術知識。為加強學生動手能力的培養和訓練，有利於培養生產第一線技能型、應用型人才，本書還增加了實驗內容。

本書是土木工程建築電氣課程通用教材。教材內容以必需、夠用、實用為原則，強化動手能力的培養。在充分考慮教育部關於高職高專學制改革精神的基礎上，對教材內容做了精簡，教學時數控制在60～70學時。

本書編寫力爭做到圖、文配合恰當，內容通俗易懂，文字敘述簡明扼要，體現職業教育特色。

本書具體編寫分工：第一章至第三章、第五章、第七章、實驗部分由南京交通職業技術學院邢江勇編寫；第四章、第六章由四川建築職業技術學院楊毅編寫。全書由邢江勇統稿。

隨著電工、電子技術、網路通信、計算機技術等在建築領域中的應用，建築電工技術已發展成為多學科交叉的新學科，許多理論和技術問題有待進一步研究和完善。限於作者水平，書中不足之處在所難免，懇請廣大讀者和同行批評指正。

作 者

2005年2月

前言

第一章 電工技術基礎 1

1．1 直流電路 1

1．1．1 電路的基本概念 1

1．1．2 電路的基本定律 7

1．1．3 直流電路的計算 13

1．2 單相正弦交流電路 16

1．2．1 正弦交流電的基本概念 16

1．2．2 正弦交流電的相量表示法 20

1．3 單一參數的正弦交流電路 23

1．3．1 純電阻電路 23

1．3．2 純電感電路 25

1．3．3 純電容電路 27

1．4 阻抗的串聯和並聯 30

1．5 功率因數的提高 35

1．6 三相正弦交流電路 37

1．6．1 三相交流電路的基本概念 38

1．6．2 三相電源的連接方式 39

習題 45

第二章 變壓器、電動機、繼電接觸控制 49

2．1 變壓器 49

2．1．1 磁路基本性質 49

2．1．2 變壓器的基本原理 52

2．1．3 變壓器的外特性及效率 56

2．1．4 三相變壓器 58

2．1．5 變壓器的額定值 60

2．1．6 特殊變壓器 61

2．2 非同步電動機 63

2．2．1 三相非同步電動機的基本結構和工作原理 64

2．2．2 三相非同步電動機的電磁轉矩與機械特性 68

2．2．3 三相非同步電動機的銘牌數據 71

2．2．4 三相非同步電動機的使用 73

2．2．5 單相非同步電動機 76

2．3 繼電接觸器控制系統 78

2．3．1 手動電器 78

2．3．2 自動電器 80

2．4 三相非同步電動機的基本控制 85

2．4．1 電動機直接啟停控制 85

2．4．2 非同步電動機的點動控制 86

2．4．3 非同步電動機的異地控制 87

習題 88

第三章 電子技術基礎 90

3．1 半導體二極體 90

3．1．1 半導體的導電特性 90

3．1．2 PN結及其單嚮導電性 92

3．1．3 半導體二極體 93

3．2 半導體三極體 96

3．2．1 半導體三極體的基本結構 96

3．2．2 電流放大作用 97

3．2．3 三極體的伏安特性曲線 98

3．2．4 三極體的主要參數 99

3．3 基本放大電路 101

3．3．1 基本共發射極放大電路的組成 101

3．3．2 放大電路的分析 102

3．3．3 分壓式偏置放大電路 107

3．3．4 射極輸出器 109

3．4 邏輯門電路 110

3．4．1 基本邏輯關係 110

3．4．2 二極體與門、或門和三極體非門 113

3．5 組合邏輯電路 115

3．5．1 邏輯代數的基本概念 115

3．5．2 利用邏輯代數化簡邏輯函數 117

3．5．3 組合邏輯電路的分析與設計 118

習題 119

第四章 建築供電與配電 123

4．1 電力系統概述 123

4．1．1 電力系統的組成 124

4．1．2 負荷的分級和供電要求 125

4．1．3 電能質量 126

4．2 電力系統的一次、二次接線 126

4．2．1 電力系統的一次接線 127

4．2．2 電力系統的二次接線 131

4．3 計算負荷的確定 132

4．3．1 計算負荷 132

4．3．2 施工工地配電變壓器的選擇 135

4．4 低壓配電系統 135

4．4．1 低壓配電系統的配電要求 135

4．4．2 低壓配電系統的供電方案 135

4．4．3 低壓配電系統的接線方式 136

4．4．4 低壓配電設備 137

4．5 導線和電纜截面的選擇 139

4．6 低壓配電保護裝置及選擇 142

4．6．1 配電線路的保護 142

4．6．2 刀開關及選擇 143

4．6．3 漏電保護裝置 146

習題 148

第五章 建築照明技術 149

5．1 光學基本知識 149

5．1．1 光的基本概念 149

5．1．2 相對光譜、光效率 153

5．1．3 基本光學度量單位 153

5．2 常用照明設備 156

5．3 照明設計基礎 166

5．3．1 電氣照明設計的組成及原則 167

5．3．2 照明方式與種類 168

5．3．3 照明設計內容和步驟 169

5．3．4 照明設計要求 170

5．3．5 各類建築照明設計要求 173

5．3．6 關於"綠色照明"和"照明光色"的設計 175

5．3．7 影響照明設計的因素 176

5．4 照明設備安裝 176

5．4．1 照明光源的選擇 176

5．4．2 照明設備安裝要點 177

5．4．3 照明設備的選擇 178

5．4．4 照明燈具的安裝 179

5．4．5 照明電路中設備的安裝 181

5．5 燈具電器安裝常見缺陷 185

5．5．1 自在器式吊線燈安裝缺陷 185

5．5．2 鏈吊式日光燈安裝缺陷 186

5．5．3 花燈及組合式燈具安裝缺陷 186

5．5．4 開關與插座安裝缺陷 187

5．6 現代建築照明技術的發展與應用 188

5．6．1 現代照明技術的發展 188

5．6．2 現代照明技術的應用 189

習題 192

第六章 安全用電技術 194

6．1 人身觸電預防 194

6．1．1 影響觸電嚴重程度的因素 194

6．1．2 電流對人體的傷害分類 197

6．1．3 人體觸電形式 197

6．2 接地與接零 199

6．2．1 接地 199

6．2．2 常見保護接地方式 201

6．2．3 接地、接零裝置的基本要求 203

6．3 建築防雷 204

6．3．1 雷電的形成 204

6．3．2 防雷裝置 205

6．3．3 建築物防雷分類及保護 206

6．4 智能消防系統 209

6．4．1 火災探測器類型及工作原理 210

6．4．2 火災探測器的選擇 213

6．4．3 火災自動報警及消防控制系統的組成 214

6．4．4 消防聯動控制 216

習題 216

第七章 智能建築技術 217

7．1 智能建築概述 217

7．1．1 智能建築的發展 217

7．1．2 智能建築的概念 218

7．1．3 智能建築的組成和功能 218

7．1．4 智能建築與綜合布線的關係 222

7．1．5 智能建築與信息高速公路的關係 222

7．2 智能建築中的綜合布線 222

7．2．1 綜合布線的概念 222

7．2．2 綜合布線的發展過程 225

7．2．3 綜合布線的特點 226

7．2．4 綜合布線適用範圍 228

7．2．5 綜合布線的標準 228

7．2．6 綜合布線產品的選型原則 228

7．2．7 綜合布線的技術經濟分析 229

7．2．8 綜合布線系統的發展趨勢 231

7．2．9 綜合布線設計要領 232

7．2．10 綜合布線工程質量 234

7．3 建築設備自動化系統簡介 234

7．3．1 建築設備自動化系統的基本功能 235

7．3．2 BAS中的照明監控系統 238

7．4 建築中的信息自動化系統 242

7．4．1 通信自動化系統的組成 242

7．4．2 廣播音響電視系統 246

7．4．3 智能建築與綜合業務數字網 251

7．4．4 國際網際網路 253

7．5 建築中的辦公自動化系統(OAS) 255

7．5．1 辦公自動化的形成和發展 255

7．5．2 辦公自動化的概念和任務 256

7．5．3 辦公自動化的主要技術和主要設備 256

7．5．4 辦公自動化系統的設計與實施 258

習題 258

附錄 259

實驗一 基爾霍夫定律的驗證 259

實驗二 單相鐵芯變壓器特性的測試 260

實驗三 三相鼠籠式非同步電動機正反轉控制 263

實驗四 晶體三極體輸入、輸出特性的測試 266

實驗五 熒光燈的安裝 268

參考文獻 271