弱電

弱電

弱電一般是指直流電路或音頻、視頻線路、網路線路、電話線路,直流電壓一般在32V以內。家用電器中的電話、電腦、電視機的信號輸入(有線電視線路)、音響設備(輸出端線路)等用電器均為弱電電氣設備。強電和弱電從概念上講,一般[1]是容易區別的,主要區別是用途的不同。強電是用作一種動力能源。弱電是作為一種信號電。電壓並不是區分強電和弱電的方法。

基本信息

與強電區別

弱電弱電

強電和弱電從概念上講,一般是容易區別的,主要區別是用途的不同。強電是用作一種動力能源,弱電是用於信息傳遞。它們大致有如下區別:

(1)交流頻率不同

強電的頻率一般是50Hz(赫),稱“工頻”,意即工業用電的頻率:弱電的頻率往往是高頻或特高頻,以KHz(千赫)、MHz(兆赫)計。

(2)傳輸方式不同

強電以輸電線路傳輸,弱電的傳輸有有線與無線之分。無線電則以電磁波傳輸。

(3)功率、電壓及電流大小不同

強電功率以KW(千瓦)、MW(兆瓦)計、電壓以V(伏)、KV(千伏)計,電流以A(安)、kA(千安)計;弱電功率以W(瓦)、mW(毫瓦)計,電壓以V(伏)、mV(毫伏)計,電流以mA(毫安)、uA(微安)計,因而其電路可以用印刷電路或積體電路構成。

強電中也有高頻(數百KHz)與中頻設備,但電壓較高,電流也較大。由於現代技術的發展,弱電己滲透到強電領域,如電力電子器件、無線遙控等,但這些只能算作強電中的弱電控制部分,它與被控的強電還是不同的。

分類

建築中的弱電主要有兩類:一類是國家規定的安全電壓等級及控制電壓等低電壓電能,有交流與直流之分,如24V直流控制電源,或應急照明燈備用電源。另一類是載有語音、圖像、數據等信息的信息源,如電話電視計算機的信息。

智慧型化系統為建築設備監控系統、安全防範系統、通訊網路系統、信息網路系統、火災自動報警及消防聯動等系統,以集中監視、控制和管理為目的構成的綜合系統;家庭內各種數據採集、控制、管理及通訊的控制或網路系統等線路,則稱為智慧型化線路(也就是家庭裝修中所說的弱電)。

弱電一般是指直流電路或音頻、視頻線路、網路線路、電話線路,直流電壓一般在24V以內。家用電氣中的電話、電腦、電視機的信號輸入(有線電視線路)、音響設備(輸出端線路)等用電器均為弱電電氣設備。

弱電系統

原理原理

智慧型建築的弱電系統,是智慧型建築中智慧型化群體的基本成員,也是智慧型建築的關鍵組成部分,並且是建築電氣專業人員日常工作的主要對象。70年代以前的弱電設計,只有電話與廣播設計,而到了80年代以後,在它的內容中增加了消防報警與聯動控制、共用天線、保全監視、空調DDC控制等。弱電設計的設計內容在一步步擴大、擴展,技術越來越新,工作量也越來越大,
智慧型化大廈弱電系統一般包括以下幾個分系統:樓宇自動化管理分系統(BAS)、消防自動報警分系統(FAS)、安保監控分系統(CCTV)、衛星接收及有線電視分系統(CATV)、地下車庫管理分系統(CPS)、公共廣播及緊急廣播分系統(PAS)、程控交換機分系統(PABX)、結構化綜合布線系統(PDS)在樓宇自動化管理分系統中往往包含出入口控制分系統及防盜報警分系統。 智慧型化大廈各個分系統為大廈提供了各類機電設備的監控管理,為大廈用戶創造了安全、健康、舒適宜人並且能提高工作效率的辦公環境,提供了現代化的通訊手段與辦公條件,滿足了多種用戶對不同環境、功能的要求。
樓宇自動化管理分系統 (BAS) 樓宇自動化管理分系統是智慧型化大廈弱電系統的核心,它的高可靠性是整個弱電系統高可靠性的基石,因此BAS系統採取三級控制方式。
消防自動報警分系統(FAS)採用智慧型型煙霧感應探頭和溫度感應探頭,能夠智慧型地感應煙霧與熱量,給出相應的模擬量值,通過先進的算法,能使系統區分真實報警和誤報干擾。系統的顯示屏上可圖形化顯示火警的確切地點及報警性質。消防報警確認後,系統可自動發出相應的消防緊急廣播及消防聯動控制,為人員的安全疏散和正確有效地撲滅火災奠定了基礎。
安保監控系統(CCTV)由閉路電視監視系統、出入口控制、巡更系統及防盜報警系統組成。
衛星接收及有線電視分系統衛星接收及有線電視分系統(CATV)是現在普遍設定的基本系統。衛星接收系統就是利用衛星來直接轉發電視信號的系統,其作用相當於一個空間轉發站,是解決電視復蓋率問題和高質量傳輸電視圖象信號的最好方法。有線電視(公用天線)系統採用一組優質天線,以有線方式將電視信號分送到電視系統的各用戶,具有雙向通訊、可視電話、圖文傳輸功能,並可與家用計算機終端聯網  。
地下車庫管理系統(CPS)以計算機網路為核心,配備現代化停車場必需的各種裝置如發票/驗票機、自動柵欄機、車輛感應線圈、收費機等,系統可採用全自動或半自動管理兩大模式動作。
公共廣播系統(PAS)主要在大樓內的商場、商務中心、大堂、餐廳、公共走道等部分使用,可提供調頻、調幅廣播節目、雙卡放音信號、雷射唱機信號及話筒信號,通過混音器可任選上述任何一路音源,經過音量控制電路將音量調整至合適水平,再經區域選擇器輸出至給定的區域廣播。當有消防報警信號時,系統會自動關閉公共廣播,並自動將著火層及其上、下層切換至緊急廣播,必要時,亦可手動用機附話筒進行人工指揮。
數字程控電話交換機系統(PABX)提供足夠的話路容量保證大樓內所有用戶的使用要求,並為將來的擴容留有餘量。系統可通過簡單配置提供接口來實現ISDN功能,並可通過選配X..25接口實現分組交換或選配其他接口實現諸如數據通訊的功能,通過軟體設定,可實現在本系統內建立專用虛擬網功能。 系統具有縮位撥號、呼叫特種業務、電話會議、遇忙回叫、通話保密、電子信箱、語音信箱等多種功能,系統還具有日常自動檢測、診斷、定位及主機嚴重故障時自動切換到備用機的功能。
結構化綜合布線系統(PDS)是整幢大樓的‘神經系統’,提高語音通訊、傳真等圖象資料、電視會議等視頻信號及數據通訊等的聯網套用。 結構化綜合布線系統由六個獨立的子系統組成,即工作區子系統、水平子系統、管理子系統、垂直主幹子系統、設備間子系統、建築群子系統。

功能及套用

電力套用按照電力輸送功率的強弱可以分為強電與弱電兩類。建築及建築群用電一般指交流220V50Hz及以上的強電。主要向人們提供電力能源,將電能轉換為其他能源,例如空調用電,照明用電,動力用電等等。智慧型建築中的弱電主要有兩類,一類是國家規定的安全電壓等級及控制電壓等低電壓電能,有交流與直流之分,交流36V以下,直流24V以下,如24V直流控制電源,或應急照明燈備用電源。另一類是載有語音、圖像、數據等信息的信息源,如電話、電視、計算機的信息。人們習慣把弱電方面的技術稱之為弱電技術。可見智慧型建築弱電技術基本涵義仍然是原來意義上的弱電技術。只不過隨著現代弱電高新技術的迅速發展,智慧型建築中的弱電技術套用越來越廣泛。
一般情況下,弱電系統工程指第二類套用。主要包括:

1、電視信號工程,如電視監控系統,有線電視。

2、通信工程,如電話。

3、智慧型消防工程。

4、擴聲與音響工程,如小區的中背景音樂廣播,建築物中的背景音樂。

5、綜合布線工程,主要用於計算機網路。隨著計算機技術的飛速發展,軟硬體功能的迅速強大,各種弱電系統工程和計算機技術的完美結合,使以往的各種分類不再像以前那么清晰。各類工程的相互融合,就是系統集成。
常見的弱電系統工作電壓包括:24VAC、16.5VAC、12VDC,有的時候220VAC也算弱電系統,比如有的由攝像機的工作電壓是220VAC,我們就不能把它們歸入強電系統。
弱電系統主要針對的是建築物,包括大廈、小區、機場、碼頭、鐵路高速公路等。
常見的弱電系統包括:閉路電視監控系統、防盜報警系統、門禁系統、電子巡更系統、停車場管理系統、可視對講系統、家庭智慧型化系統及安防系統、背景音樂系統、LED顯示系統、等離子拼接屏系統、DLP大屏系統、三表抄送系統、樓宇自控系統、防雷與接地系統、尋呼對講及專業對講系統、弱電管道系統、UPS不間斷電源系統、機房系統、綜合布線系統、計算機區域網路系統、物業管理系統、多功能會議室系統、有線電視系統、衛星電視系統、衛星通訊系統、消防系統、電話通訊系統、酒店管理系統、視頻點播系統、人力資源管理系統等等。

弱電工程

電力套用按照電力輸送功率的強弱可以分為強電與弱電兩類。建築及建築群用電一般指交流220V50Hz及以上的強電。主要向人們提供電力能源,將電能轉換為其他能源,例如空調用電,照明用電,動力用電等等。

智慧型建築中的弱電主要有兩類,一類是國家規定的安全電壓等級及控制電壓等低電壓電能,有交流與直流之分,交流36V以下,直流24V以下,如24V直流控制電源,或應急照明燈備用電源。另一類是載有語音、圖像、數據等信息的信息源,如電話、電視、計算機的信息。人們習慣把弱電方面的技術稱之為弱電技術。可見智慧型建築弱電技術基本涵義仍然是原來意義上的弱電技術。只不過隨著現代弱電高新技術的迅速發展,智慧型建築中的弱電技術套用越來越廣泛。

一般情況下,弱電系統工程指第二類套用。主要包括:

1、電視信號工程,如電視監控系統,有線電視。
2、通信工程,如電話。
3、智慧型消防工程。
4、擴聲與音響工程,如小區的中背景音樂廣播,建築物中的背景音樂。
5、綜合布線工程,主要用於計算機網路。

隨著計算機技術的飛速發展,軟硬體功能的迅速強大,各種弱電系統工程和計算機技術的完美結合,使以往的各種分類不再像以前那么清晰。各類工程的相互融合,就是系統集成。

常見的弱電系統工作電壓包括:24VAC、16.5VAC、12VDC,有的時候220VAC也算弱電系統,比如有的由攝像機的工作電壓是220VAC,我們就不能把它們歸入強電系統。

弱電工程、系統集成與智慧型建築工程的區別

一、弱電工程是目前各類建築建設項目的基本單元,已經成為各類建築項目中不可缺少的建設子項目。既是目前住宅小區建設,它的弱電工程建設目前也得到了很大級別的提高,例如,由原來的有線電視、寬頻網建設發展到小區的閉路電視監控、樓宇門禁、三表遠抄及科學物業管理等。在隨著綠色建築的興起,有可能家用電器集成與家用信息網路交換機、伺服器的結合將形成真正的智慧型建築住宅小區並顯示極大的人性化、科學化和環保的作用。而與之相關的弱電工程是必不可少的。尤其在一些大型的公共建築屋內,其弱電各系統的工程種類就更加的廣泛了。可以這樣說,在進行弱電工程項目投資時,根據自身的需求,可以不考慮系統集成以及具有智慧型建築化特點內容的工程,但進行系統集成與智慧型化建築工程的內容時,就必須有各弱電子系統工程的物理形態,因為弱電工程提供的是技術產品,是向建築物內提供並正常發揮體現的一種技術功能。例如在建設閉路電視監控工程時,最終能在監控室和 分控室及時獲得現場的監視圖像和報警信號,並且在硬碟錄像機里有一定的錄像保留時間記錄,這就達到了實用目的。這樣的工程造價與整體建築造價相比就很小 了,而且易施工。至於是否再上一個信息平台進行BMS的集成,那就另當別論了。如果僅僅是為了某一個功能的實現,同時考慮到投資的限額以及物業管理人員的維護水平所限,可以暫時不要盲目做大的系統集成。有的相對獨立的弱電工程在本身具有的集成條件下就能達到應有的功能了。既是樓宇內有大型的中央集中空調,也不要為此擔心是否沒有了BMS集成系統就會對空調設備以及其他樓宇設備的功能正常使用就會出現負面影響,這是兩個不同的概念。

二、系統集成不是具體的技術產品,僅是一種技術手段而已。例如,在一建築物內,如果有諸多的弱電子系統以及大型的中央集中空調、大面積的公共區域照明工程、機電設備,給排水等建設項目,而且系統間的樓宇設備管理維護與信息共享的需求日趨明顯,這就要通過一種新的技術手段把這些相對獨立的弱電子系統以及空調、機電、照明等系統連線起來,從根本上改變以往傳統管理的模式而實現系統的模組化管理,這必定牽扯許多的不同的廠家、不同的設備組件,以及不同的軟體配置,為了使這些產品技術達到統一協調即相互的匹配,實現互聯互通從而達到整合後的系統綜合性及高效率的管理以及系統相關連的自動化實現和信息數據收集與處理等功能,這便引用新的技術手段,即系統集成。這顯然要比做幾個單獨的弱電工程要複雜。因為系統集成所需要相關的網路技術、資料庫技術、中間件技術基礎等條件是否能達到各個異構系統之間的信息共享關係到系統集成的成敗。

三、智慧型建築模式的建立本身就是要通過系統集成的手段來實現,通過多目標的最佳化;多學科的綜合,多因素的相關性,最終達到能提供高度共享的信息資源、提高工作效率、確保建築物使用安全、節約管理費用達到短期投資、長期收益的這樣一個綜合性目標。

防雷措施

隨著現代科技的高速發展,電子信息設備的套用已深入至各個領域,各種電子、微電子裝備已在各行業大量使用。由於這些系統和設備耐過電壓能力低,雷電高電壓以及雷電電磁涌流侵入所產生的電磁效應、熱效應都會對系統和設備造成干擾或永久性損壞,造成較大的經濟損失。因此解決電子信息系統對雷電災害的防護問題,十分重要。電子信息系統設備的多樣化、複雜化,其微電子元器件的工作電壓較低,通信信號幅度相對較小等特點,如在迴路中設定防雷設施勢必會影響通信、網路等設備的可靠、安全和暢通。這給弱電設備的過電壓防範帶來一定的難度。為了減少雷電感應致使自動化控制系統等弱電設備損壞,造成直接和間接的重大經濟損失,有必要對弱電設備的防雷與接地技術進行研究,採取有效的防雷措施。
1造成弱電設備損壞的主要原因
1.1直擊雷所謂直擊雷是指雷擊點直接作用在設備上或作用在傳輸線路上,由傳輸線路引人造成設備的損壞。直擊雷造成設備損壞的程度一般都較為嚴重,一般採取安裝避雷針和布設避雷帶進行防雷保護。
1.2感應雷所謂感應雷是指雷擊點發生在距離設備幾百米或幾公里以外,雷擊點周圍的磁場發生強烈變化,其附近的設備或金屬導體上將感應出一定的雷電壓幅值,使弱電設備過電壓造成損壞。實際上雷擊造成弱電設備損壞的大都(占99%)是由感應雷引起的。因此,必須重視感應雷的防範。
1.3感應雷電壓的特點①雷電波是衝擊電壓披,作用時間短,一般只有幾微秒至幾十微秒的非周期變化電壓,可認為是瞬態的變化電壓:②雷擊點周圍的磁場發生強烈變化時。在附近的設備、金屬導體上將感應出一定的雷電壓幅值;③在設備、器件或導體上所產生的雷電感應電壓強度與其導體的長度、截面、安裝高度和磁場強度(雷擊強度)成正比,與至雷電發生地點之間的距離成反比。弱電設備主要由電子元件、電晶體、積體電路等組成,其工作電壓都較低(一般為5V一12V),抗雷電干擾能力較差,即使很小的雷電感應電壓就有可能導致弱電設備損壞。
2弱電設備的防雷措施
根據IEC61312標準,弱電設備應設定多級防雷保護措施。對380V低壓線路進行過電壓保護。按國家規範應有三部分:在高壓變壓器後端到二次低壓設備的總配電盤問的電纜內芯線兩端對地加避雷器或保護器,作一級保護。在二次低壓設備的總配電盤至二次低壓設備的配電箱間電纜內芯線兩端對地加裝避雷器或保護器,作二級保護。在所有重要的、精密的設備以及UPS的前端對地加裝避雷器或保護器,作為三級保護。由於雷電流主要是由首次雷擊電流和後續雷擊電流所組成,因此雷電過電壓的保護必須同時考慮到如何抑制(或分流)首次雷擊電流和後續雷擊電流。在採取多級保護措施的同時,還必須考慮各級之間的能量配合和解耦措施。弱電系統的防雷可採用兩種措施:外部防雷和內部防雷。外部防雷可將絕大部分雷電流直接引入地下泄散;內部防雷可阻塞沿電源或信號線所引入的雷電波。這兩道防線互相配合,各盡其職,缺一不可。
2.1外部防護措施外部防護是指對安裝弱電設備的建築物本體的安全防護,可採用避雷針、分流、禁止網、均衡電位、接地等措施。這種防護措施人們比較重視,相對來說比較完善。目前弱電設備的外部防護措施主要有:①使用建築物的避雷針將主要的雷電流引入大地。②在將雷電流引入大地的時候俊量將雷電流分流,避免造成過電壓危害設備。③利用建築物中的金屬部件以及鋼筋可以作為不規則的法拉第籠,起到一定的禁止作用,如果建築物中的設備是低壓電子邏輯系統、遙控等小功率信號電路的電器,則需要加裝專門的禁止網。④建築物各點的電位均衡,避免由於電位差危害設備。⑤保證建築物有良好的接地-2,避免雷擊建築物時地電位抬高而損壞設備。
2.2內部防護措施內部防雷是指在建築物內部弱電設備對過電壓(雷電或電源系統內部過電壓)的防護,在設備受到過電壓侵襲時,保護裝置能快速動作泄放能量,從而保護設備免受損壞,可採用等電位聯接、禁止、保護隔離、合理布線和設定過電壓保護器等措施。內部防雷分為電源防雷和信號防雷。
2.2.1電源防雷系統主要是防止雷電波通過電源線路對計算機及相關設備造成危害。為避免高電壓經過防雷器對地泄放後的殘壓或因更大的雷電流在擊毀防雷器後繼續毀壞後續設備,以及防止線纜遭受二次感應,依照有關防雷工程試行草案,應採取分級保護、逐級泄流的原則。一是在大樓電源的總進線處安裝放電電流較大的一級電源防雷器;一是在重要樓層或重要設備電源的進線處加裝二級或三級電源防雷器。為了確保遭受雷擊時,高電壓首先經過一級電源防雷器,然後再經過二級電源防雷器,一級電源防雷器和二級電源防雷器之間的距離要大於l0—15m。如果兩者間距不夠,可採用帶線圈的防雷箱,這樣可以避免二級電源防雷器首先遭受雷擊而損壞。
2.2.2信號防雷系統由於雷電波線上路上能感應出較高的瞬時衝擊能量,因此要求網路通信設備能夠承受較高能量的瞬時衝擊,而目前大部分設備由於電子元器件的高度集成化而使耐過電壓、耐過電流水平下降,必須在網路通信接口處加裝必要的防雷保護裝置以確保網路通信系統的安全運行。對通信系統進行防雷保護,選取適當保護裝置非常重要,應充分考慮防雷產品與通信系統匹配。對於信息系統,應分為粗保護和精細保護。粗保護量級根據所屬保護區的級別確定,精細保護要根據電子設備的敏感度來進行確定。因對弱電設備的雷電浪涌防護重視不夠,故而發生雷電浪涌損壞設備的故障。所以在完善弱電設備外部防護的同時,要加強弱電設備的內部防護。①完善弱電外部雷電防護,將絕大部分雷電流直接引入地下泄散。②阻塞沿電源線或數據、信號線引入的過電壓波。③限制鉗位被保護設備上浪涌過電壓過電流幅值在設備上可承受的範圍。④採用高吸收能量的分流設備(避雷器)將雷電過電壓(脈衝)能量分流泄人大地.分流(限幅)技術中採用的防護器品質、性能的好壞是網路防護的關鍵,因此,選擇合格優良的避雷器或保護器至關重要。⑤採用短線技術。設備間的連線線儘可能短,以減少導線上的雷電感應電壓幅值。⑥採用禁止方式。選用有禁止層的電纜,將減小雷電感應電壓強度,但禁止層應可靠接地。⑦採用隔離、絕緣來削弱雷電感應電壓。天線的固定支架採用絕緣棒與避雷針支體隔離,電池極支架與避雷針體地板用絕緣子隔離。⑧人工隔離。如需弱電設備工作時,由人工合上電源開關,插接網路線路,否則,斷開以上線路。⑨電壓抑制技術。對於無人職守設備和需不間斷與外界聯絡的設備,必須把雷電感應電壓限制在設備承受的電壓以下,防止設備損壞。要使設備達到理想的防雷效果,必須根據設備的工作原理、工作條件、功率大小及阻抗高低來裝設相應的防雷保護裝置。要求有一個良好的接地系統,因所有防雷系統都需要通過接地系統把雷電流泄人大地,從而保護設備和人身安全。如果機房接地系統做得不好,不但會引起設備故障,燒壞元器件,甚至還將危害工作人員的生命安全。另外防干擾的禁止問題、防靜電的問題都需要通過建立良好的接地系統來解決。
3結束語
弱電設備防雷的誤區目前弱電設備的防雷國家還沒有出相關的技術標準,很多設計還是套用強電的防雷接地規範,實際上弱電設備防的一般是感應雷,接地電流相對較小,認識到這一點對於弱電產品的防雷方案的選擇、工程造價的限制有重要的意義。

電工學知識

伴隨新技術革命和教學改革的不斷深入,當前套用電工學迅速發展,由於電工學的套用領域不斷擴大,電工學的知識也必不可少。

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