常用电源电路设计篇1
作者：陆召振周树艳陆伟宏王宁单位：无锡油泵油嘴研究所
共轨系统通常正常工作电压选择28~30V，即需要满足Ur≧30V。2）最小击穿电压UbUb分为5%和10%两种。对于5%的Ub来说，Ur=0.85Ub；对于10%的Ub来说，Ur=0.81Ub。当电压高于此值后，tVS发生雪崩击穿，此后，tVS两端电压将一直保持在钳位电压Uc。3）最大钳位电压Uc当tVS管承受瞬态高能量冲击击穿后，管子中流过大电流，峰值为ip，端电压由Ur值上升到Uc值就不再上升了，从而实现了保护作用。Uc与Ub之比称为钳位因子，一般在1.2~1.4之间，计算多代入为1.3。其他诸如反向漏电流、结电容等参数也需要考虑电路静态电流以及信号频响等因素进行择优选择。最大允许瞬时功率pp根据车用电源系统电路抗干扰标准要求须至少大于6000w。防反接保护电路设计防反接保护使用一个普通二极管就可以实现，或者采用其他moS管防反接电路。普通二极管防反接保护电路优点是电路简单，器件少，但由于受二极管额定功耗的限制，这种防反接不能承受长时间的反接故障。图3为防反接保护二极管在电路中的设计位置，二极管选择时考虑eCU的整体功耗，选择正向导通电流大于正常工作最大电流，同时防反接保护二极管尽量选择低压降快恢复二极管，反向耐压满足电路要求。过电流保护电路eCU电源电路在过载或者负载短路等故障发生时，需要在外部线束中或电源处理电路回路中设计过流保护电路，否则电路将损毁不能正常工作。通常在开关电源设计中采用自恢复熔断丝串联在回路中，或设计电路采样闭环控制电路等。
从以上自恢复熔断丝的原理可以看出，当电路发生过流时，可能存在大量热量的产生，由于eCU通常安装在相对封闭的空间内，热量无法快速消散，因此可能会对eCU其他电路的工作产生影响，再加上自恢复熔断丝存在不好安装及精度不高的问题，因此eCU过流保护电路通常不选用这种方案。图4为一种闭环电流采样控制保护电路，t1用来检测负载电流iL，采样电阻R1产生成比例的电压。电流过载发生时，电容C1充电电压会增加到稳压二极管Z1的导通电压，此时三极管Q1导通，集电极输出信号关闭后续电路的控制级，从而切断电源电路的工作。类似过流保护电路设计时，需要注意变压器的设计选型，由于车用eCU对成本的要求越来越高，此电路设计成本较高，且占用eCU体积大，目前在eCU上采用较少。综上，我们似乎没有非常完美的过流保护电路方案，幸运的是目前世界上一些著名半导体公司都提供带有过流自动保护的电路控制芯片。比如美国国家半导体公司的汽车DC/DC控制芯片，德国英飞凌公司的汽车级LDo电源处理芯片，这些芯片都能提供过流自动保护功能。因此在eCU电源电路设计时，尽量选用类似集成芯片作为电路核心元件，这些芯片通常都经过汽车等级的测试，可以放心采用。共模抑制电路设计eCU电源系统电路通常采用共模扼流圈设计共模抑制电路。共模扼流圈，也叫共模电感（Com-monmodeChoke），是在一个闭合磁环上对称绕制方向相反、匝数相同的线圈。
在电源电路设计时，采用共模扼流圈能够有效地消除共模干扰，提高eCU电磁兼容性能。目前一些著名的无源器件生产厂家均提供eCU专用的电源系统电路共模扼流圈，比如tDK公司的aCm-V系列主要用于eCU电源线设计，tDK公司提供的这种共模扼流圈通过专用磁芯设计而成的方形闭磁路磁芯，在保持原有特性的同时实现了小型化，便于安装。同时具有高阻抗特性，可发挥优异的共模噪声抑制效果，最大电流可高达8a。滤波电路设计共轨系统eCU电源电路的输入是从汽车蓄电池直接引入的。由于汽车上所有电子设备都共用这一个电源，其他电子设备的干扰可能通过电源耦合到eCU。另外，车用蓄电池的电源高频干扰、汽车电机的启动停止以及负载的突然变化均会将干扰带入eCU。在设计电源处理电路时必须设计滤波电路来滤除这些干扰。通常采用∏形滤波电路设计串联在电源处理回路中，主要对差模干扰起到抑制作用，图6为基本的∏形滤波电路。在实际的∏形滤波电路设计时，需要根据eCU实际使用需求进行电感L及电容C1和C2的参数选择，电容C3根据负载功率的大小调整容值及耐压参数。电源系统设计方案总结共轨系统eCU电源系统电路设计时需要综合以上的各种保护电路的设计，同时选择合适的DC/DC控制芯片。控制芯片的pwm调制频率设置需要综合考虑电源处理的效率和emC性能。常用的eCU电源系统电路设计方案如图7所示。eCU通过点火钥匙开关处理电路，将汽车蓄电池电源输入，然后通过各种保护电路将稳定的电压输入DC/DC处理电路，最后通过汽车专用低压降线性稳压电源（LDo）处理成多路电源分别给eCU各电路模块供电。
在设计电源系统处理电路时，不仅应考虑基本电压处理电路的精度和效率，还应设计不同的保护电路，应对各种可能出现的干扰和故障情况。保护电路的设计需要考虑整个电源系统电路的工作原理，合理的布局保护电路在整个电源系统电路中的位置；各种保护电路的器件选择则需要综合电路原理、成本、安装及厂家品牌等诸多因素进行合理选择。除了本文提到的几种保护电路设计外，或许还有其他应对整车复杂故障情况的电路选择，这就需要在eCU的实际使用过程中进行不断的积累和研究。
常用电源电路设计篇2
关键词：单片机应用；干扰源；抗干扰设计
目前，在进行装载机车载动态计量仪设备计时多采用以单片机为核心微控制器。由于应用现场存在着各种干扰源，对单片机应用系统的工作影响很大，在实验室里设计好的控制系统，安装调试时完全符合设计要求，而置入现场后，系统常常无法正常稳定地工作。干扰虽不能直接造成硬件的损坏，但常使计算机不能正常运行以致控制失灵，造成设备和生产事故。所以对现场干扰源的做出正确分析，并对单片机系统做出相应当的抗干扰设计，是保证控制器正常运行，实现动态计量的关键所在。
一、干扰源分析及干扰途径
1.系统自身干扰源及干扰途径
系统自身干扰源一般因在设计系统时对某些问题考虑不全面，如元器件布局不合理、电路工作不可靠、元器件质量差等，形成诸如电阻热噪声干扰、半导体散粒噪声干扰、接触噪声干扰、过程通道干扰、公共电阻形成的干扰等。这些干扰现象随流动元器件电流增大越加明显，这些噪声电流通过系统自身电路和通道而影响系统，其结果是使系统控制精度下降。
2.电磁干扰源及干扰途径
装载机在装卸工作过程中现场的电磁干扰源很多，如动力断路器断弧过程中的多次复燃、电磁铁线圈电感和分布电容的谐振、大电流电弧的电磁辐射、工频输电线附近所存在的强大交变电场和磁场，以及来源于太阳等天体辐射的电磁波、雷电和地磁场的变化都可归结为电磁干扰。干扰信号通过导线或回路之间的互感耦合、电容耦合进入控制系统。电磁干扰造成的后果轻者使控制系统产生误差，重者将使系统不能正常工作。因此对电路结构设计上要采取必要的抗干扰措施。
3.供电系统干扰及干扰途径
装载机在起动和正常工作过程中，其电源电压的变化范围非常大，特别是装载机的启停，电压在20～30V之间，使得供电电压大幅度波动，有时会出现长时间的过压、欠压和短时间的尖峰电压，他们十分方便地以线路传输形式经电源线进入控制系统，其中过压干扰是单片机控制系统最为恶劣的干扰，该变化范围会对整个称重系统的正常工作产生较大的影响，因此计量仪工作电源要求稳定性好。
4.干扰对程序运行的影响
干扰常使微控制器系统程序“跑飞”，造成“死机”，数据采集误差加大或数据发生变化，控制状态失灵，系统被控对象不稳定或误操作等。
二、系统抗干扰设计
硬件抗干扰总的原则是消除干扰源、切断干扰侵入途径和设计低噪声电路。
1.抑制过程通道干扰的设计
（1）光电藕合隔离，采用光电祸藕合可以切断主机与前向通道电路的联系，能有效地防止干扰从过程通道进入主机，同时对抗共地干扰也有好处。
（2）放大电路采用差分输入放大，有效地抑制了噪声和共模干扰。
（3）旁路电容器滤波是集成电路中抗干扰的常规措施。通常每片集成电路应接入一个旁路电容器以降低电源的高频阻抗，能有效地克服芯片的内部噪声和电源噪声。加接旁路电容，对a/D转换器尤为重要，否则会出现数据输出异常的情况
2.抑制电磁干扰的设计
电磁场干扰可能来自装载机称重控制系统外部，也可能来自系统内部，抑制电磁干扰的主要手段就是采取屏蔽。方式有两种：一是将易干扰的电路或设备等屏蔽起来，以防接收辐射干扰；另一种是将辐射源屏蔽起来，防止辐射出千扰影响其他电路。
在本设计中，采用屏蔽体将系统封闭起来。由于材料的磁阻比较低，所以外部磁力线将被屏蔽在屏蔽体之外，从而起到屏蔽的作用。
3.印制电路板的抗干扰设计
电路板是微机系统中器件、信号线、电源线高密度集合体，对抗干扰性能影响很大，电路板设计、布线及接地不妥可能使整个系统无法正常运行。
（1）印制电路板大小要适中。过大时，印刷线条长，阻抗增加，抗噪声能力下降，成本也高；过小时，散热不好，且易受干扰。使用多层印制板，保证良好的接地网，减少地电位差。
（2）器件布置。把相关的器件就近放置，易产生噪声的电路应尽量远离主机电路，发热量大的器件应考虑散热问题，i/0驱动器件尽量靠近印制板边上放置。闲置的iC管脚不要悬空，元器件脚避免相互平行，以减少寄生祸合。如有可能，尽量使用贴片元件。
（3）布线。电路之间的连接应尽量短，容易受干扰的信号线要重点保护，不能与能够产生干扰或传递干扰的线路长距离平行；交直流电路要分开：对双面布线的印制电路板，应使两面线条垂直交叉，以减少磁场祸合效应。
（4）接地。数字地、模拟地分开设计，在电源端两种地线相连：对于多级电路，设计时要考虑各级动态电流，注意接地阻抗相互祸合的影响，工作频率低于1mHz时采用一点接地，工作频率较高时采取多点接地，接地线应尽量粗。
（5）去藕电容。加去藕电容是印制电路板设计的一项常规做法.在电源输入端跨接10～100uF的电解电容或担电容，在每个集成电路芯片上安装一个0.01uF的陶瓷电容器。
4.供电系统的抗干扰设计
为了克服这些干扰和扰动，在电源设计上采用DC一DC变换，以保持主电路板和各个传感器供电压的稳定。同时在电源线上加装了滤波电路。
三、结语
现场作业环境对动态计量仪单片机应用系统的干扰非常大，本论文就可能存在的干扰源做了全面的分析。并针对系统存在各种干扰源提出了电磁干扰、过程通道干扰、印刷电路板干扰、供电系统干扰的抗干扰设计，保证了设备现场工作的精度和稳定。
参考文献：
[1]刘传榕.李学忠.装载机载重测量系统数学模[J].工程机械，1997（1）
[2]王培章.电磁兼容技术，人民邮电出版社，2011
常用电源电路设计篇3
1电气控制线路设计法的重要性和主要特点
1.1电气控制线路设计法的重要性
电气控制线路的设计直接决定和影响了控制系统的的性能。在电气控制线路的设计中应当谨遵要求对电气控制系统的制造和使用，及维护资料进行编制和设计，确保其设备的安装、操作具有可靠性和安全性，这是保证电网正常运行的首要前提。
1.2电气控制线路设计法的基本特点
现代电气控制系统的三个特点：(1)功能强且体积小，灵活性较强，同时具有很强的通用功能，便于使用和维护。(2)采用了无触点式开关代替部分电器元件，执行程序的时间较短。(3)能够用软件实现电气控制，改变控制参数和要求时只需改动程序的对应部分，节省资源。
2电气控制线路设计法的优化策略
2.1了解生产机械和工艺
对电气控制线路的要求在进行电气控制线路的设计前应当对其生产工艺的要求有一定的掌握，同时要了解各程序的工作情况、保护措施及运动变化规律。设计人员在设计过程中要对同类产品进行调查和分析，将此结果作为设计的重要依据。
2.2线路设计法简单
在满足生产工艺的前提要求下，争取控制线路的设计简单、经济环保。（1）选用经过检验符合标准的线路环节。（2）贱导线连接的长度数量降到最低。在电器元件设计中合理安排触头位置，减少导线的连接数量和长度。（如图1）将启动、停止按钮都放在操作台上，接触器则放置在电器柜内。而由于按钮盒接触器之间距离较长，因此要将启动按钮盒停止按钮连接在一起，以简化导线连接。（3）采用标准件，同时注意将电气原件数量降到最少，尽量选择同一型号。（4）通过减少锄头来简化线路，增强可靠性。
2.3保障控制线路的安全可靠性
选用的电器机械使用寿命较长动作较为可靠、结构坚实同时抗干扰较强能够有效保障控制线路的安全可靠。在设计中注意以下几点：（1）选择正确的电气连接线圈进行线路设计法。在控制线路的设计时应当将线圈的一段统一接电源的同一端，使得电器触头在电源另一端。避免因为电器触头引发电源短路现象，也便于安装。（2）交流控制电路不能串联两个电器线圈。如果两个线圈串联，其中某一原件就只能得到一半电源电压。由于电压和线圈的阻抗成正比，不能同时进行动作。使交流接触器Km吸合，此时Km的磁路处于闭合状态，线圈的电感明显增大，使另一个接触器线圈的电压达不到工作电压。应当将两个电器线圈并联且保持同时动作才能保证运行。（3）避免因意外而在线路中接通的寄生电路。会造成误动影响线路的工作。（4）应当避免设计多个电器依次动作后接通另一个电器的控制线路。（5）线路的设计应当适应电网的情况，根据电网容量、电压和频率波动范围以及冲击电流的数值决定启动方式是直接或是减压启动。（6）以小容量继电器的锄头控制大容量接触器线圈来进行线路设计法，通过计算继电器触头断开和接通容量判断是否应当增加中间继电器和小容量控制器，增强可靠性。（7）将必要保护环节考虑在内，避免操作失误带来的线路事故。
2.4应具有必要的保护环节
（1）短路保护电气控制线路中通常采用熔断器、断路器来进行短路保护。在电动机容量较小时可以讲主电路的熔断器作为在控制线路中的短路保护，不需要再设熔断器进行保护。而当电动机容量大时就需要另设熔断器作短路保护。断路器在线路中既能做短路保护又可以当过载保护，而电气线路发生故障造成断路器跳闸时，排除故障后可直接合上断路器继续工作。（2）过流保护启动方法错误或是负载转矩过大都会熬制电动机的过电流故障。由于过电流较小，常用于直流电动机和绕线转子电动机控制线路。通过继电器、接触器相互配合将继电器的线圈和主电路串联，常闭触头和接触器控制电路串联。在电流达到整定值后断开常闭触头同时使继电器继续工作，同时切断控制电源和电动机电源进行线路保护。（3）过载保护三相鼠笼电动机会因为负载增加、断相动作或电网电压降低时引起过载，而电动机长期过载运行会造成过热导致的绝缘损坏。因此通常采用热继电器作为鼠笼型电动机的过载保护。（4）零电源保护通常将并联在启动按钮两侧的接触器自锁触头作为零电源保护。而主令控制器Sa控制电动机则通过零电压继电器实现。
3结语
常用电源电路设计篇4
但随着技术的不断发展，出现了混合集成电路设计的概念，从而克服了采用分离器件设计电路所存在的问题。混合集成电路DC/DC系统相对于传统的用分离器件设计的电源变换电路系统来说，具有高性价比、高可靠性、高速度、设计周期短等一系列的优点。
本文结合Fairchild公司设计的系列产品，对混合集成电路DC/DC变换器的设计原理、性能及应用等进行了分析研究。
混合集成电路DC/DC变换器的集成化设计方案
根据用户需求和设计的目的不同，Fairchild公司推出的混合集成电路DC/DC变换器主要采用两种设计方案。而每一种设计方案，电路的设计上又有细微的差，可以满足不同用户的需要。
1 混合集成电路DC/De变换器设计方案1
在混合集成电路DC/DC变换器中，内部电路集成了控制器、驱动器和moSFe了等三种离散器件。对于每一类产品，其内部电路设计采用的离散器件可以包括三种离散器件中的全部或部分，具体的设计可根据用户的实际需要进行设计。混合集成电路DC/DC变换器设计方案l的电路原理如图1所示。
从混合集成电路DC/DC变换器设计原理图可以看出，该电路中主要包括控制器、驱动器和moSFe了等有源器件模块。在实际使用时，电源输出端需要外接电感、电容等器件对输出电压信号进行滤波，同时，输出的电压信号需要接到电路的反馈引脚上，以保证电路的正常工作。
采用本方案设计的混合集成电路DC/DC变换器含有控制器、驱动器和moSFe了等有源器件，其整机效率可以高达95％，电源变换系统性能高，相对于标准模块具有更高的性价比。
采用本方案设计的混合集成电路DC/DC变换器产品有Fan5029、Fan5069等。器件寄生效应低，输出电压纹波低，温度范围宽。
2 混合集成电路DC/DC变换器设计方案2
混合集成电路DC/DC变换器设计方案2是在一片混合集成电路DC/DC的设计中采用了两片专用或优化了moSFet的同步BUCK电源转换拓扑结构，其电路原理如图2所示。
采用方案2设计的混合集成电路DC/DC变换器中，两个moSFet器件具有互补的作用，以降低开关损耗，而这两个器件的设计位置可根据设计者的实际需要进行布局。该芯片还内置直通保护电路，可以有效防止电路上下桥臂的直通，大大地提高了电路的可靠性。在驱动电路设计部分，不仅比常规的电源变换设计增加了驱动能力，减少moSFet的开通关断损耗，还把Boost-trap二极管也集成在芯片内部，以简化外部用户系统电路的设计。
DC/DC变换器的电压输出端需要外接电感和电容，对输出电压信号进行滤波，以满足用户系统电路的需要。变换器输出的电压信号需要接到芯片的反馈引脚上，以保证电路的正常工作。
采用此方案设计的混合集成电路DC/DC变换器产品有FDmF6700、FDmF8700等。器件中采用驱动集成电路加两个功率moSFe了的设计方法，寄生效应极低，输出电压纹波低，工作温度范围宽，且节省了大量的板空间。
接口设计
采用Fairchild公司DC/DC变换器方案设计的电源变换器具有较大的电压输入范围，可根据需要在3.3～24V之间调整，该公司DC/DC变换器的输出电流可达到30a，输出电压范围根据需要可设计为高到输入电压的90％或低到o.8V。
Fairchild公司的DC/DC变换器除了基本的电压输入、输出端口外，一般还有HDRV(上桥臂moSFet驱动引脚)、LDRV(下桥臂moSFet驱动引脚)、GLDo(门驱动信号引脚)、DiSB(禁止信号引脚)、pwm(脉宽调制信号引脚)、Boot(反馈信号引脚)等信号端口，具体到各型器件则会有微小的差异。
功耗情况
消费类电子产品由于使用环境以及自身条件的限制，用户对所选用器件的功耗要求非常苛刻，尤其是电源变换器等便携式设备。
以Fairchild公司的产品为例，其混合集成电路DC/DC变换器采用集成化方案设计，并力求减小moSFet的开通关断损耗，整机效率可高达95％。由于该变换器具有较高的转换效率，因此内部电路热损耗低，在实际使用中只需要使用较小的散热器或不用散热器，从而可以降低系统电路的总体设计成本。
封装形式与尺寸
由于数码相机、摄像设备、媒体播放器、桌面电脑等电子设备的外型力求小巧，因此这类产品对内部电路设计中器件的选用也同样要求小巧而高效。
很多电源公司都采用了更小更薄的封装形式，以节省系统电路的设计空间。如Fairchild公司的Fan5069采用了SSop-16封装形式，尺寸仅为1.1mm×5mm×6.4mm，FDmF8700采用SmD封装形式，尺寸仅为o.8mm×8mm×8mm。
混合集成电路DC/DC变换器的在系统应用
混合集成电路DC/DC变换器在系统电路中应用时，需要提供必要的外接器件和控制信号。
在变换器的输入端，需要输入合适的控制信号及直流电压，以保证电路内部的各分离器件按设计的意图工作。同时，为了滤除输入电压信号上的噪声，建议在输入电压和地之间接入旁路电容，其容值应大于1μF。
在变换器的电压输出端需要接入合适参数的电感、电容，以滤除输出电压上的噪声。混合集成电路的输出电压需要通过自举电容接到电路的反馈引脚，以保证电路能够正常工作。
混合集成电路FDmF8700为Fairchild公司推出的采用混合集成电路设计方案2的一种产品，其特点有：输入电压典型值12V，开关频率最大可达500kHz，输出电流最大可达30a，器件内在的适应性门驱动，内部集成的自举二极管，器件最高效率大干90％，低压锁定，输出电压可禁止，采用微型SmD封装形式，产品制造使用无铅材料。FDmF8700电源变换器的典型应用电路如图3所示。
图3的电路中，DiSB端为输出禁止信号，可以方便地开关整个电源。pwm端为脉宽调制信号，用来驱动上桥臂和下桥臂的moSFet，Vin和VCin端为输入电压信号，VoUt端为输出电压信号，输出电压通过自举电容CBoot反馈到变换器的Boot端。详细电路设计请参照该芯片的技术说明书。
上图应用电路中输入信号和各外接器件参数的选取可根据用户实际需要来具体确定。
结语
本文以Fairchild推出的系列产品为例对混合集成电路DC/DC变换器的设计与应用进行了分析研究。
常用电源电路设计篇5
【关键词】一路断电故障三冗余采集电路测量精度
1引言
随着信息数字技术的高速发展，数字闭环控制技术在系统中得到了广泛应用，由于产品可靠性的提高，闭环控制回路中采用三冗余位移传感器作为反馈元件；采集电路也采用三冗余设计方案，即三冗余位移信号中的每路信号均由三个采集电路同时采集，作为闭环控制的输入信号。
为保证数字闭环控制系统在一度故障下的产品性能，要求在三冗余采集电路中的一路电源出现断电故障时，其它两路的测量精度满足不大于20mV的要求；在三冗余采集电路参数设计时，若采用传统的一个采集电路测量一路位移信号的电路参数，已无法满足一路电源断电故障下的测量精度要求。因此，提出对高可靠三冗余位移采集电路在一路电源断电故障下的测量精度进行研究。
2三冗余位移采集电路设计简介
为了提高产品可靠性，用于伺服控制的位移传感器与采集电路均采用三冗余设计，其接口如图1所示。三冗余位移传感器的每一路位移信号均由三个采集电路的a/D采集通道同时采集，位移信号经过RC滤波电路、电压跟随器进入a/D芯片，采用的运算放大器为Lm124。
3一路电源断电故障下测量精度分析
在运算放大器Lm124正常供电情况下的输入阻抗理论上为无穷大，所以在一路电源断电时，不考虑供电正常的两路运放的影响，仅对一路断电下的运算放大器与传感器的接口阻抗参数进行分析。
3.1理论计算
在图1中±15V1和±9V1断电的情况下，即传感器1、采集电路1不供电，传感器2、采集电路2、传感器3和采集电路3正常供电，对采集电路2和采集电路3的测量精度进行分析、计算。设运放2-1输入端对正电源+15V1的阻抗为R+，输入端对负电源-15V1的阻抗为R-，R为运放2-1输入端的滤波电阻。
（1）传感器2滑动端位于0～-9V2之间时的阻抗计算。
当断开一路电源±15V1和±9V1时，传感器2的滑动端位于0～-9V2之间，设由地、经+15V1电源和运放2-1流到-9V2电源的电流为i+；设由传感器2的地流到-9V2的电流为i断；电流方向如图2所示。
断开一路电源1时，传感器2滑动端的电压为U断；正常供电情况下，传感器2滑动端的电压为U；则正常供电与断电情况下，传感器滑动端的电压偏差为ΔU：
（2）传感器2滑动端位于0～+9V2之间时的阻抗计算。
当断开一路电源±15V1和±9V1时，当传感器2的滑动端位于图2中0～+9V2之间时，经测试，在一路电源1断电情况下，运放2-1输入端对地的阻抗R-约为∞，所以对传感器测试电压无影响。
3.2仿真分析
根据图1所示三冗位移信号采集电路的原理图，建立pspice仿真模型，电阻R=3.48kΩ，运算放大器为Lm124。使传感器2的滑动端分别处于0～-9V2和0～+9V2之间，进行三路采集电路正常供电和一路断电情况下运算放大器输入端的电流和电压测试，测试结果见表1所示。
当采集电路1的电源1断电时，调整传感器输出位置，当传感器2的滑动端在0～-9V之间、R1=1.325kΩ时，传感器2滑动端处的电压偏差达到了-0.13V。由表1可知，当一路运放断电、且其输入端电压为负值时，该运放输入端的电流增大、导致流过传感器2负边的电流增大，从而使测量偏差变大，影响了测量精度。
仿真分析结果进一步表明，运算放大器Lm124在断电状态下，其输入端对地的阻抗下降，当选用运放输入端的电阻满足、使R为200kΩ时，测量偏差可减小到15mV，满足系统精度要求。
3.3试验验证
将运算放大器Lm124输入端的电阻R的阻值设置为200kΩ，在三冗余采集电路的一路电源断电的情况下，其它两路正常供电的采集电路测试精度不大于20mV，满足系统使用要求。
4结论
为了满足高可靠性的要求，设计的三冗余位移传感器信号采集电路，在一路电源断电故障下，针对采集电路测量精度不满足系统使用要求的问题，对影响测量精度的电路参数进行了理论计算、仿真分析和试验验证，确定了合理的电路参数，保证了三冗余位移采集电路在一路电源断电故障下的测量精度和可靠性。
参考文献
[1]张红燕，樊东红，谢祥徐.基于嵌入式Linux的数据采集系统的设计[J].中国科技信息，2007（18）.
[2]楚丽娜.pCB级数字电路故障模拟实用化技术研究[D].北京邮电大学，2006.
作者简介
郭燕红（1982-），女，硕士学位。现供职于北京精密机电控制设备研究所，主要从事伺服控制器方面的研究设计工作。
常用电源电路设计篇6
在以单片机为核心控制器的智能mCB控制模块的设计中，信号采样电路实现的功能是通过电压、电流传感器将一次侧的大电压、大电流信号转换为二次侧的小电压、小电流信号，经信号调理电路调理后送至单片机的a/D转换器，将模拟量信号转换为单片机能够识别的数字量信号并送入单片机内［7-9］。单片机依据事先编写好的程序进行分析、处理，并做出相应的判断。因此，采样电路的采样精度高低决定着智能mCB控制单元能否完成各项功能，并直接影响到测量及保护的精度，甚至关系到mCB操作的准确性。1．1互感器的选择考虑到智能mCB体积和尺寸的限制，传统的电压、电流互感器显然不能满足设计的要求。随着电子技术的迅速发展，目前小型互感器技术已经相对比较成熟，且在很多测量系统、仪器仪表系统都有着较为广泛的应用。在mCB的工作线路中，电压变化范围并不是很大，因此电压互感器选用性价比较高的LCtV51CF－220V/0～7．07V小型互感器。电流互感器的选用是智能mCB设计中的一大难题。线路发生短路故障时，线路中的短路电流可能达到几十安甚至上千安。若想精确地测量这么宽范围的电流，只由一个普通的空心电流互感器是很难完成的，又考虑到mCB尺寸体积的限制，就更加难以实现。考虑到mCB一般工作在线路的终端，很多都是家庭使用，当额定电流为几十安的mCB通过上百安的电流，甚至更大的电流时，一定是线路中发生了较严重的短路故障。在这种情况下，就无需经过采样、单片机判断、发出动作信号等一系列流程，应该由独立的模拟脱扣电路立即切断电路。本设计中选用了测量范围相对较宽的霍尔电流传感器。1．2信号调理电路的设计信号调理电路是将来自传感器的模拟信号变换为用于数据采集、控制过程、显示读出和其他目的的数字信号［10-11］。信号调理电路技术包括信号的放大、衰减、隔离、滤波等［12］。本设计中的滤波电路是由单个运放构成的压控电压源二阶带通滤波电路，如图2所示。为了较彻底地滤去杂波，本设计中用了两个压控电压源二阶带通滤波电路。经过滤波的信号还不能直接作为单片机的采样信号，因为单片机只能识别0～5V的电压信号，而经过滤波之后的信号为正弦信号，负半周信号不能被单片机识别。从图2可以看到，在滤波之后有一个电压抬升的电路，其作用就是将正弦的信号抬升，使其变成0～5V内的正弦直流信号。其仿真波形如图3所示。图3中曲线1正弦波形为滤波电路的输出波形，曲线2为经过电压抬升后的直流正弦波形。
2电源电路的设计
智能mCB控制模块的设计中以单片机作为核心控制器件，而单片机的正常运行需要稳定的+5V电源提供电能，除单片机外，其他的一些电子电路和集成芯片也都需要有稳定的电源提供能量，因此电源模块的设计及其运行的稳定性对本设计而言至关重要。综合考虑智能mCB体积的限制和保证电源供电的稳定性，本设计中的电源部分采用了电流互感器、电压互感器相结合的自供电方式。由于系统电压在系统运行过程中的变化范围较母线电流要小得多，所以本设计中以电压互感器供电为主，以电流互感器供电为辅助。这种供电方式的设计既最大限度地缩小了设计所占用的空间体积，又能在一定程度上保证了供电的稳定性。电流互感器与电压互感器结合供电电路如图4所示。如图4所示，在电源电路中，采用以电压互感器供电为主、电流互感器供电为辅的结构。在电源实现电路中电阻R9、R10和三极管Vt1、Vt3、Vt5共同构成电压比较调节电路。其作用是当线路发生短路产生很大的短路电流时，仍然能够保证所提供的是稳定的5V电压，从而保证了供电的稳定性，为mCB能够准确切断电路提供了保障。适当选取R9、R10，满足母线电流正常时R10两端的电压为给定值。当母线出现大于额定电流的大电流时，R10两端的电压大于给定值(VD4两端电压等于给定值)，此时VD4、Vt1、Vt3、Vt5导通，起到分流的作用，从而使电路输出电压维持稳定。其中VD4的稳压值为4V。VD2、可调电阻RV1和继电器KR1起到当母线电流很大时转为电流互感器供电的作用。适当选用VD2、RV1，使得母线在正常工作时，继电器KR1处于常闭状态，由电压互感器电路供电;当线路发生短路故障时，线路中的电流比较大，此时KR1线圈得电吸合，转换为电流互感器电路供电。这种结构的供电方式能保证当母线电流接近空载时，母线电压仍保持在额定范围内，因此在电压互感器供电时，能保证电源提供稳定的电压输出。2．1电流互感器供电电流互感器供电部分的设计是本设计中的难点，因为线路中电流的波动范围相对于线路中的电压来说要大很多，但需能保证在几十安培到几百安培的电流范围内都能稳定的输出5V电压供给单片机和其他电子器件。电流互感器供电的电路原理图如图5所示。该电路设计的关键是各个器件数值的确定。器件数值确定的基本思路是:先从mCB正常工作时即线路在正常运行状态下的情况进行仿真，调试电路中器件的数值，使输出电压接近5V，在此情况下，起分流作用的Vt1、Vt3、Vt5应该处于截止状态，即没有分流。因为Vt1、Vt3、Vt5应该是在线路发生短路故障、线路中的短路电流比额定电流大时才起到分流的作用，这样才能保证在正常运行和故障情况下，提供的电压值都是5V左右，将误差限定在允许的范围内。电流互感器供电部分的输出电压波形如图6所示。图6电流互感器供电电路输出波形从图6可看出，电流互感器供电电路的输出电压波形经过短暂的延时后，升至5V左右，满足本设计中对供电电源的要求。2．2电压互感器供电线路在故障状态下线路电压的波动不会很大，因此本设计采用以电压互感器供电为主的供电方式。电压互感器的供电原理图如图7所示。从图7中可以看出，电压信号经过电压互感器变换，通过全波整流电路进行整流，电容C3、C4进行滤波，经过集成三端稳压器w7805稳压后输出+5V电压。电压互感器供电部分的仿真输出波形如图8所示。在本设计中用到的集成运放需要的电源是±5V，因此在供电部分还要设计出将+5V电压信号转换为－5V电压信号的部分。这部分电路中采用芯片iCL7660。电源转换iCL7660是maxim公司生产的小功率极性反转电源转换器。采用iCL7660搭建的电路如图9所示，电流互感器和电压互感器供电电路的输出连接到引脚8，由iCL7660的引脚5输出－5V电压，输出波形如图10所示。
3结语
常用电源电路设计篇7
关键词：高层建筑；供电系统；合理设计
引言：在高层建筑设计中，供电系统设计是重要的组成部分。做好这部分的工作，是保证建筑正常安全使用的前提。因此，在进行高层建筑供电系统设计时，一定要本着经济安全、合理可靠的原则，通过对建筑内部结构以及建筑对电力的使用要求进行了解，根据相对具体的电力使用情况，仔细计算相关数据，进而认真详细的制定供电技术方案，以保证高层建筑的正常运作。
1高层建筑对供电系统设计的要求
由于高层建筑相对来说内部结构比较复杂，电路的安排、设计以及使用形式都不尽相同，因此，在高层建筑的供电设计要求上，通常需要注意以下几点：
1.1要做到保证供电电源的可靠性，由于高层建筑的用电负荷比较大，其中一、二类负荷较多。对于用电设备的电能质量，要达到相关的要求。
1.2由于高层建筑的供配电线路比较长，为了减少线路损耗及电压损失，配电变压器可以依照相关的情况来上楼分层进行相关的布置。
1.3高层建筑的供配电系统，设计要简单可靠，操作起来具有一定的安全性，运行比较的灵活，检修起来方便。低压配电级数不宜过多。
1.4在变配电设备的布置上，要尽量做到安装和维护的简便性。目前，大多数的高层建筑结构一般都会有两到三层的地下室，但对于总配电室的设置，最好安排在负一层，以方便维护供电系统的正常运作。
1.5供电系统的网络设计要结合建筑物自身的情况特点选用合情合理的设计方案。在大多数高层民用建筑中使用的都是低压配电网络，很多情况下是采用混合式配电系统，以适应建筑的发展。
1.6除了考虑技术方面的问题，还必须考虑工程投资成本，后期运行管理等诸多方面的条件因素。
2关于工程建筑配电系统设计的探讨
在长期的生活实践中可以表明，高层建筑的供电系统的设计合理与否，关系着整个建筑的正常使用功能和用户的人身财产安全问题。因此在对高层建筑进行供电系统设计时，应根据建筑本身性质、规模，明确建筑相关电力负荷等级，并结合当地的供电网的实际情况，才能确定高层建筑供电电源的电压等级、电源回路数、专线电源还是公用电源以及是否设置自备电源等对一个高层建筑的供配电系统的设计。
2.1负荷等级的确定
在高层建筑的供电系统的设计中，负荷等级最好是要依据高层建筑的性质和高层建筑的规模来确定，并且我们在实际工程中最好要结合当地的供电网的实际情况，进而再来确定高层建筑的电力负荷等级和容量。
对于我国目前的高层建筑来说，电源一般主要是采用l0KV的电源，对于超大型的高层建筑（群）也有些是采取35KV的电源，有时候甚至会采用110KV的电源。对于电源回路数而言，我们应该要尽量根据电力的负荷等级要求来进行相关的选取。如果是一级负荷的要求，要由两路独立的电源对其进行供电；而对于二级负荷的要求，则是由两个回路的电源来进行供电，但是不一定要求是相互独立的。
2.2供电电源及电压
在供电系统设计中，为保证供电系统的合理性，要求根据负荷等级采取相应的供电措施，各级负荷的供电电源应满足设计规范的相关规定。目前，大多数的高层建筑都没有特别大的负荷，一般采用普通的电源供电加一个应急发电系统就可以满足其负荷对电源的需求。一般应急发电系统都是利用柴油发电机进行应急发电，以确保建筑物内部的正常消防设备用电，保证建筑以及用户的安全。如果建筑使用性质需要更大的应急发电电力，可以采用柴油机组的方式。
2.3变配电所的布置
一般应根据负荷容量、负荷分布以及建筑物功能分区的实际情况，与相关专业部门协调确定变配电所的位置以及数量。变压器容量应根据计算容量选择，变压器的负荷率一般取70～85%低压线路的供电半径，一般不宜超过200m。当供电容量超过500kw，供电距离超过200m时，宜考虑增设变配电所，只要条件许可，变配电所的位置应尽量靠近负荷中心，从而简化了配电系统，有利于增强系统的稳定性与安全性，同时也减少了线缆的使用量，降低因线路造成的电能损耗。
2.4高低压
供电系统结线形式及运行方式一般做如下设计：高压系统采用一路10kv高压进线，结线型式采用中母线运行方式；变压器低压则采用中母线分段结线型式，每台变压器对应接一段母线，母线段之间采用母联开关联络，正常情况下各段母线分列中独自运行，母联开关打开，当其中一台变压器故障退出运行时，母联开关手动合上，由同组的另一台变压器保证部分重要负荷的供电，当故障的变压器恢复供电后，母联开关自动打开，恢复正常运行方式。
2.5应急电源设备的选取
经过长期的研究与实践表明，如果高层建筑的应急电源自投装置的动作时间能够达到中断供电时间所允许的范围，就可以使用带有自动投入装置的专用线路，从而使应急电源设备成为独立的供电装置，与正常电源没有关联。如果技术和现实条件允许，可以使用蓄电池静止型的供电装置来作为应急电源设备，以保证供电的正常进行。
2.6在向高层建筑物的各个楼层配电点进行供电的时候，一般都是采用分区树干式来进行配电。但是，部分较大容量的集中负荷或者重要负荷，应该采取低压配电系统，并且用树干式和放射式混合的方式来进行配电。在地下室中，一般来说负荷都会比较大，从低压配电系统采取放射式的配电方式；对于从低压配电房到地上的各层的配电箱上，我们可以采用树干式的方法来进行配电。而从层间配电箱到负荷这部分，我们则最好采取放射式来进行配电。由树干式系统供电的配电箱，其进线开关宜选用带保护的开关，由放射式系统供电的配电箱，其进线可以用隔离开关。
3结束语
在科技不断发展的今天，高层建筑的自动化与智能化水平不断提高，人们生活中使用的各种电器设备也越来越复杂，这就对建筑的电气设计提出了更大的挑战。在进行高层建筑的供电系统设计中，一定要结合建筑物内部构造情况和用户对电路的安装要求等多方面的因素，综合考虑，认真的选择安全合理经济的设计方案。即要保证建筑的供电方式节能经济，合理科学，又要保证线路的安装明确合理，方便检修和维护，杜绝一切由电力故障而引起的人身财产安全事故的发生，为人们正常舒适的生活环境提供最大的保障。
参考文献：
常用电源电路设计篇8
[关键词]：建筑；供配电；消防电源
中图分类号：tU998.1文献标识码：a文章编号：
高层建筑消防供配电对人们日常生活安全起到至关重要的作用，应高度引起国内科研、生产部门的高度重视，加大专业技术人员及资金力度的投入。
一、高层建筑消防电源配置
（1）规范对消防电源的要求
根据《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称“高规”)规定,高层建筑的消防用电应按现行的国家标准《供配电系统设计规范》的要求设计,一类建筑按一级负荷要求供电,二类高层建筑应按二级负荷要求供电。根据《民用建筑电气规范》(JGJ/t16-92)规定一级负荷由两个电源供电,当一个电源发生故障时,另一个电源不致于同时停电;一级负荷别重要负荷,除上述两个电源外,还必须增设应急电源即第三个电源;二级负荷的电源应做到当电力变压器发生故障或线路常见故障时,不致中断供电(或中断后迅速恢复),在负荷比较小或地区供电的条件困难时,二级负荷可以由一回6KV以上专用架空线供电。
（2）高层建筑消防电源的构成
消防电源是保证高层建筑平时和火灾情况下消防设备正常工作用电的电源。通常认为主电源和应急电源构成消防电源。当主电源发生故障时,应急电源能继续供电给消防设备。常用的应急电源有:(1)独立于正常电源的发电机组(2)供电网络中独立于正常电源的专用的馈电线路。(3)蓄电池。
（3）常用的消防电源
①双电源高压单母线不分段供电
双电源高压单母线不分段供电方式,两回路高压电源同时供电,正常时一备一用,这种方式减少中间联络柜和一个电压互感器柜,对节省基建投资、减小高压配电室建筑面积均有利,这种方式要求两路都保证100%的负荷用电,当清扫母线或母线故障时,将会造成全部停电,其供电的可靠性较差,一般不宜用在高层建筑。
②双电源高压单母线分段供电
双电源高压单母线分段供电方式,两回路高压电源同时供电,互为备用。这种方式的供电可靠性较高,尤其对消防用电设备的两个电源要求在最末一级切换的规定易于实现,因而是目前较为常用的接线方式。
③三电源高压单母线分段供电
三电源高压单母线分段供电方式,三回路高压电源,正常时为两用一备,这种方式具有较高的可靠性,适用于一级负荷中较大容量的重要用户。
④一高压电源为主电源,380V市网电源为应急电源供电
规模较小的建筑,由于用电量不大,当地获得两个电源又困难,附近又有380V电源时,可采用一高压电源为主电源,380V电源为应急电源。如果经济允许的话也可以采用柴油发电机组为应急电源。
（4）加柴油发电机组供电的设想
目前高层建筑中,国际国内常用的供电方式就是在双电源的基础上增配一柴油发电机组作为应急电源,以满足一级负荷别重要负荷的供电要求(如图1不包括虚线部分)。但是双电源加柴油发电机组的供电方式在我国北方大部分地区仍受到气候条件的限制。由于在北方地区冬季时间长,气温较低。作为应急电源的柴油发电机组在低温下很难即刻起动供电,有的甚至在二、三十分钟内无法起动。而大多数地区10KV双电源引自同一变电站从严格意义上来讲其实质就是一个电源,当变电站发生故障时,两个电源同时失效,造成供电系统完全瘫痪。
（5）建筑配置柴油发电机组的思考
“高规”规定消防设备供电应按《供配电系统设计规范》GB50052-95的要求设计,而该规范规定的一级负荷别重要负荷并没涉及消防负荷,其消防供电只要有两个电源就可以符合要求,“高规”同时又规定一类高层建筑的消防用电应按一级负荷要求供电,并在最末一级配电箱处设置自动切换装置,保证消防设施在发生火灾时供电可靠、能正常运行。在“高规”中没有明确的规定一、二类高层建筑需要配置柴油发电机组。由此近几年国内新出现的超高层建筑消防负荷没有增配柴油发电机。然而在具体的供电设计中,绝大部分高层建筑是从电力网引接两路10KV电源进线供电,这不一定能满足规范里两个电源供电的要求。系统停电有的是由内部故障引起的,有的是由电网故障引起的,因地区大电力网在主网电压上部是并网的,所以用户无论从电网上取几回电源进线也无法得到严格意义上的两个独立电源,电力网的各种故障可能引起全部电源进线同时失去电源而造成停电。事实上,两路10KV高压电源引自不同的变电站是十分困难的,而柴油发电机组配置投资小、使用效果好又能符合规范要求,所以高层建筑供电设计中应当配置柴油发电机组。笔者认为在规范当中就可以明确要求高层建筑应该配柴油发电机组。
二、高层建筑消防配电
（1）常用的消防配电方案
常用的消防配电方式有放射式、树干式、链式、混合式四种
①放射式配电的任一线路发生故障时彼此互不影响,设备集中便于管理,供电可靠性较高。但是出线多、有色金属消耗量大、开关设备多,投资运行费用高,适用于单台设备容量大,供电可靠性要求高的负荷。(如图1a)
②树干式配电当干线故障时,影响范围较大,但配以备用干线并实现切换,供电可靠性提高,适用于分布较均匀的场所。(如图1b)
③链式与树干式基本相同,但供电可靠性较树干式低,当中间一台设备故障时联在后边的设备将失去电源。(如图1c)
图2常用配电方式
④混合式包括放射式和树干式两种配电方式,是目前高层建筑中使用较多的一种配电方式。(如图1d)
（2）目前普遍存在的配电问题
①部分消防用电设备如消防控制室、消防泵的电源不是采用专用的消防电源供电,而使用一般负荷线路上的插座为电源,这样在发生火灾的情况下,在建筑主电源切断后,消防用电设备的电源也随之停电,消防设备全面瘫痪,其火灾损失不可估量。
②有些互为备用的消防设备如消防水泵等在末端集中进行两电源互投时,没有采用各设备均从消防配电室放射供电方式,而是从配电室引出一主线,在末端并联互备设备。这样做的结果是一旦主线引起故障(而主线引发故障的机率很大)互备用设备均失去电源,无法起动,达不到预期的效果。
③消防联动设备的配电共用,没有按规定在最末端的配电箱设两路自动切换装置,或自动切换装置的质量差,可靠性低。在火灾发生情况下,备用电源不能自动切换成应急电源,供电中断。有的使用手动切换,当消防人员到达火场后再找切换装置进行电源切换,这将延误战机,造成重大损失。
（3）解决问题的方案
①正常工作电源和应急电源应自成系统,独立配电。
当电力与照明分开供电时,则电力与照明应分别设有正常工作电源配电系统与应急配电系统。保证消防用电等一类负荷在火灾情况下,由应急电源连续供电,二类负荷保证两回路切换供电。
②在消防用电的配电设计安装时,对用电量大或较集中的消防用电设备,如消防控制室,消防水泵等,应从配电室开始采用放射式供电,并保证主用设备和备用设备的供电线路相互独立。
③消防系统各设备的配电共用,应在最末端的配电箱设两路自动切换装置,并安装高质量的电源自动切换装置。
三、高层建筑消防设备电气配线
（1）规范对消防用电设备配电线路的要求根据“高规”规定,消防配电线路应符合下列要求:
①当采用暗敷设时,应敷设在不燃烧体结构内,且保护层厚度不宜小于30mm。
②当采用明敷设时,应采用金属管或金属线槽上涂防火涂料保护。
③当采用绝缘和护套为不延燃材料的电缆时,可不穿金属管保护,但应敷设在电缆井内。
（2）常用消防配线方式
①防火涂料保护
在普通电缆外壁涂防火涂料保护,最常用的消防涂料如t60-1饰面型防火涂料等。
②金属管或金属线槽保护(明敷)穿金属管或金属线槽明敷在墙体上,外壁涂刷防火涂料保护。
③pVC保护(暗敷)穿pVC塑料管暗设在不燃烧体结构内。
④采用耐火、阻燃绝缘材料
导线的绝缘层或护套采用高氧指数(一般>30)的阻燃材料或使用一种不燃无机材料作为耐火型绝缘层。
（3）高层建筑消防电气配线存在的问题及解决方法
①电气线路导线选择缺乏安全依据由于现行“高规”对消防配电线路耐高温限度与时间限度要求没有明确的规定,这致使施工单位有机可趁,为了能取得一些小利益,就选买一般的导线,其防火性能大大降低,甚至买假冒商品进行配线安装。
②电气配线时忽视了防火涂料的有效期
目前最常见的消防配线是涂防火涂料保护,但是一般的防火涂料的有效期较短,往往过几年就失去耐火性能。而相关规范却没有这方面的规定,因此不论是商家还是职能部门对此没有引起足够的重视,无形中几年过去其火灾危险性就增大了。
③电气线路系统选用产品不符合要求。
设计者一般能按设计规范选型。问题是少数假冒伪劣产品,无论是导线本身还是线路上的开关设备,都达不到国家标准要求,在实际运行中存在着系统性的火灾危险性。
当前人们文化生活水平的提高,住宅电气设计要适应住宅商品化发展的需要,设计人员应有一定的超前意识,实现高水平的电气配置给家居生活减少隐患,带来安全和舒适。
参考文献
[1]高层民用建筑设计防火规范.GB50045-95[S].2005.
常用电源电路设计篇9
从用户的角度出发，电气的主接线设计要求需要满足可靠性、灵活性和经济性。（1）可靠性，对于不同客户的用电需求，主接线线路的设计必须具备足够的可靠性，特别是面对重要负荷的供电工作，在发生突况导致故障或者检修的时候，减少用户的用电范围和时间，从而减少用户的经济效益的损失。（2）灵活性，灵活性是在电气主接线能够保证正常的输电任务下，在使用过程中，能够灵活的控制，特别是针对不同企业的特殊用电需求，使用频繁，供电负荷较大的部分电路，能够很好的灵活控制，并且在控制和调节部分电路的时候，不影响其他用电负荷的正常使用，这对于企业长远规划有着非常重要的意义，而且主接线的线路设计还要能够根据需要灵活的扩建，这些都是灵活性的主要设计。
2基层电力客户常用的电气主接线类型的对比分析
首先电气主接线的主要类型有以下几种，分别是单母线接线、单母线分段接线、双母线接线、桥形接线、线路变压器组接线。其中常见的有单母线接线、单母线分段接线等。
2.1单母线接线
对于单电源用户一般有两种接线的方式：分别为一路高压电源进线，然后使用单变压器供电，然后在主线路侧采用单母线接线，另一种是使用两台以上的变压器供电，在主线路侧使用单母线接线方式。其中第二种接线方式比较适合用电过程中受季节或者昼夜变化影响较大的客户。对于双电源的客户而言，一般有两种接线方式：如图一中左侧的设计，采用两路电源的进线方式，供电的时候使用单台变压器，采用单母线接线。右侧则使用了两条供电电源，使用两台以上的变压器，同样的后者也比较适用于季节性和昼夜影响较大的用电客户。主要的运行方式为把电源i看做是主供电电源，把电源ii看成是热备用电源。两个电源在原则上在进线开关之间互相闭锁，用电过程中，保证能合上其中一路的进线开关。一般情况下，在开关2断开，开关1合上的时候，主供电电源带动两台主变同时工作；当电源i无法保证供电负荷要求的时候，开关2合上，开关1断开，热备用电源开始带上两台主变开始工作。单母线接线方式的优点非常明显，那就是接线过程加单，操作也非常的方便，经济投入较少，而且便于后期的扩建工作。但缺点是可靠性较差，一单发生故障或者需要进行设备检修的时候，全部都要停止供电，导致电力使用的瘫痪。
2.2单母线分段接线
单母线分段接线采用两路高压电源，使用两台或者两台以上的变压器供电，母线的两边使用单母线分段接线，单母线分段接线方式主要的设计思想是。将单母线用分段断路器分成几个小段，与单母线不分段的接线方式相比的话使用更加的灵活，如图二所示：其中，QF为分段断路器，QS为分段隔离开关，单母线分段接线的优势在于，两条母线既可以分裂运行也可以并列运行，大大增加的使用的方面性。其中针对重要负荷的用电需求，可以使用双回路接在不同的母线的分段中，保证不间断的供电。而且任意母线或隔离开关检修的时候，只需要停止该段的供电，其余的分段仍然可以继续的使用，这样在面临故障或检修工作的时候，能够大大的减少停电的范围。尽管能大大的增加灵活性和可靠性，但缺点也是非常明显的，首先分段的单母线增加了占地面积和分段部分的经济投入。当某段母线发生故障面临检修的时候仍然存在停电的情况，某回路断路器发生检修的时候，也同样会使得该回路停电。当企业面临后期扩建的时候需要向两端均衡扩建，扩建的方式受到了制约。
3电力业扩工程电气主接线的优化思想
业扩系统服务的对象毕竟是最终的客户需求，在电气主接线的设计和安装过程中，需要综合考虑到用户的用电性质、负荷需求、负荷特性、电网结构、运行情况等指标，初步确定业扩工程的电气主接线的方式，并且根据客户的具体铺垫线路的位置，考虑初步的变压器位置设置，以及线路的铺设过程，具体的优化设计主要包括：①针对不同电力使用领域的优化，考虑到用户的不同使用领域，无论是小区还是商业，或者工业等使用领域的不同，对业扩电气主接线的设计进行优化，考虑不同应用领域的特点分析优化相关的主接线设计；②不同的用电容量，用电容量的不同，对于系统的可扩建性是有着不同的需求，对于不同的用电容量采用设备内部的优化方案，例如对于工业用电来说，针对容量计算方式，优化相应的设计风。③合理的选择变压器，对于不同种类的变压器，合理的选择能够使得主接线路的线路投资减少，而且也能大大的减少用电负荷的浪费。
4结语
常用电源电路设计篇10
关键词：高层建筑；消防；供电照明
引言
高层建筑的消防供电照明系统作为分项工程，是高层建筑结构中非常重要的一个环节，同时也是高层建筑在设计之初就应该重点规划设计的部分。对高层建筑火灾原因进行总结分析可知，有一部分高层建筑发生火灾的主要原因是因为建筑变配电装置和有关的电气设备等设备质量存在问题，或者是因为照明系统的设计不符合规范所导致的。所以，必须高度重视高层建筑的消防供电照明系统的设计环节，从设计之初就为降低建筑的火灾隐患做好基础工作。
1高层建筑消防电源及供电方式
1.1高层建筑消防电源
（1）消防用电设备应用于高层建筑工程中的消防用电设备主要可以分为两大类型：消防电力设备、消防电子设备。高层建筑消防电力设备的主要功能是主要为应急照明设备、消防水泵、消防排烟设备等消防设备，在发生火灾的情况下提供电力供给。高层建筑消防电子设备的主要功能是采集、处理相关消防信号，而且可以对相关的消防信号作出反应的设备，消防自动警报系统就是典型的消防电子设备。（2）消防电源应用于高层建筑工程的消防电源主要可以分为两大类型：消防主电源、消防应急电源。在对消防主电源和消防应急电源进行规划设计之初，就应当考虑设置相应的自动化设备将消防主电源和消防应急电源连接在一起，通过该自动化设备实现二者之间的自动化电源模式转化。一旦主电源发生问题，无法正常工作时，能够在最短时间内启动应急电源，以保证建筑消防用电设备的工作。应急电源又可以分为以下几种：一是独立的馈电线路，和日常电源相互不影响；二是使用柴油作为动力来源的发电机组；三是蓄电池组、应急电源以及不间断电源。应急电源在进行配置时，应急电源的选择依据主要是根据消防设备运行过程中所允许的供电中断时长来决定。比如说，如果消防设备所能够允许出现供电中断的时间为毫秒级，则应当选择使用蓄电池组、应急电源或者是不间断电源作为应急电源。如果消防设备所能够允许出现供电中断的时间大于15秒，则应当选择使用柴油的发电机组作为应急电源来使用，这样选择的好处是设备成本相对较低而且同时可以保证消防用电不受影响。
1.2消防用电配电方式
高层建筑消防用电配电主要可以分为放射式、树干式以及链式和混合式等四种类型。放射式配电方式中任意一个不同的用电负荷所拥有的供电源都是互不影响的，此方式的特点是如果其中一个用电负荷出现任何故障的情况下，不会使得其他用电负荷受到影响，所以，这种配电方式的可靠度非常高，缺点是因为用电回路非常多，随之而来的是开关设备也会较多，而且管线的使用量也比较大，所以该配电方式的建设成本较大，比较适宜对供电有着比较高要求的消防用电配电系统中使用。树干式配电方式和与放射式的差别比较大，该方式的管线使用量比较小，建设成本相对更低，但是安全系数也较低。一旦干线出现故障时，导致受到影响的面积会比较大，和发生故障干线相连的所有线路都会受到影响，所以，使用树干式配电方式作为消防配电时，一般情况下会设置备用的干线，而且要安装相关的控制装置，使得干线和备用干线能够实现自由的切换，以此保障供电稳定。
2高层建筑防火电线电缆
高层建筑出现火灾的情况是有很多原因的，出现较多的原因主要可以分为以下几类：高层建筑工程的电气系统出现线路短路的情况；高层建筑工程的电气系统出现线路接触不良的情况；高层建筑工程的电气系统发生出现线路过载的情况；高层建筑工程的电气系统出现线路漏电的情况等。高层建筑发生火灾，电气线路不仅会受到影响，而且其中的电线电缆在受火燃烧后会释放大量的有毒气体，会影响高层建筑内人群在火灾情况下的逃生。所以，在进行高层建筑电气线路进行设计时，应该按照设计规范选择适合的电线电缆。如果高层建筑的整体建筑高度超过100米，或者高层建筑的总建筑层数超过35层，建筑电气系统应当选择使用矿物绝缘线缆用于线路敷设。如果高层建筑的整体建筑高度介于50-100m之间时，或者高层建筑的总建筑层数介于19-35层之间时，建筑电气系统应当选择使用矿物绝缘线缆或者是具备阻燃功能的耐火线缆用于线路敷设。如果高层建筑的总建筑层数介于10-18层之间时，建筑电气系统应当选择使用具备阻燃功能的耐火线缆用于线路敷设。上述三种情况下，选择用于线路敷设的线缆都的产烟率和毒性都应当比较低。
3高层建筑中低压开关电器
目前，低压断路器、道闸开关以及剩余电流保护器是几种比较常用于高层建筑低压开关电器设计中的设备，不同类型的低压电气的功能也不尽相同，但是不论是选择使用何种电气开关都应当满足安全可靠的最低要求。要保证电气开关符合安全性和可靠性的眼球，就是当电气线路发生过载或者是短路的情况，此电气开关应该能够迅速对电源进行关断处置，防止由于线路着火而导致高层建筑发生火灾的情形。所以，对高层建筑进行建筑电气规划设计时，建议选择使用与负载相对应的低压开关电器，以保证电气线路内电器的额定电压、频率都和电气回路中的标称电压、频率是完全吻合的。总的来讲，在高层建筑低压开关电气设计及选择时必须严格按照有关规范进行，以保证建筑使用的安全性。
4高层建筑火灾应急照明灯具
为了有效防止由于建筑电气线路或设备加速火灾发生的事故，应于消防控制室安放相应的设备，一旦高层建筑发生火灾，能够立即切断受火区域的非消防电源，与此同时，该装置的工作过程中，所有应急照明设备需立即开启，这样可以为人群有序撤离提供引导。高层建筑应急照明设备能够分成以下两大类：应急疏散照明、备用照明系统。通常来说，在高层建筑的所有消防区域都必须设置备用照明设备，一旦发生火灾，可以为人群提供照明，而且高层建筑应急照明设备所具备的亮度至少要高于普通照明设备亮度的10%之上。应急疏散照明设备可以分成以下三类：疏散指示灯、安全出口指示灯、疏散照明灯，所有的应急疏散照明设备所安放的位置都应该按照有关规范进行。
5结语
对于高层建筑的消防设备而言，进行规划设计时应当出于安全可靠的考量基础上，保证建筑供电的稳定性，而且在配电系统接线设计时应该尽可能的保持简单，这样不仅可以保障高层建筑的安全性，而且可以降低建筑成本。通过安全有效的消防配电设计，可以有效预防高层建筑火灾的发生，所以必须对消防配电设计予以高度重视。
参考文献
[1]党振华.高层建筑消防供电照明防火设计与研究[J].建筑知识，2016(1):18-20.