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2019年10月26日星期六

如何在2个或更多位置控制照明电路?



在建筑物布线中,对电气照明系统进行有效且灵活的控制非常重要。无论房屋的类型和用途如何,建筑物中的照明控制标志着高效使用能源的开始。

例如,在楼梯中,能量的有效利用始于常规控制,该常规控制使一个人无论在上层还是下层都可以控制灯光。一个人只要爬上楼梯就可以打开灯,然后当他已经在上层时也可以关闭灯。

楼梯

在长长的走廊上也发生了同样的事情,必须有一种方法,使乘员可以在走廊上的任何关键位置打开和关闭照明灯。

长走廊

那么我们如何才能实现呢?

本文仅涵盖常规方法,而没有使用楼宇自动化系统。

在两个位置控制灯光

所需的开关类型:

  • 2个2通开关(在北美称为3通开关)。 


2路开关端子

如我们所见,二路开关具有3个端子,即L1,L2和公共端子。可以使用以下步骤完成电路连接:
  1. 从电源将LINE / HOT导体连接到第一个开关的公共端子。 
  2. 从导体的LINE端子,使用导体将其连接至第二个双向开关的COMMON端子。 
  3. 将第一个开关的L1连接到第二个开关的L1。 
  4. 将第一个开关的L2连接到第二个开关的L2。

下图可以最好地说明这一点, 

在2个位置进行灯光控制 

注意:为安全起见,请始终将开关连接到LINE或HOT线中。阅读本文以获取更多信息 >> 如何进行极性测试?

在3个或更多位置控制照明电路

所需的开关类型:
  • 2个2通开关(在北美称为3通开关)。 
  • 1个单元-中间开关(在北美称为4路开关)。
这种方法可以有效地用于长走廊,在走廊的关键点必须设置切换点。在此,需要使用中间开关(北美的4路开关)。


中间开关


这种类型的开关有4个端子,将安装在2路开关之间。例如,如果需要在3个位置进行控制,则将2端开关安装在两端,而将中间开关安装在中间。

如果需要4个位置,则中间将有2个中间开关。

可以使用以下步骤完成电路连接:
  1. 从电源将LINE / HOT导体连接到第一个2路开关的公共端。 
  2. 从灯的LINE / HOT端子,将其连接到要安装在电路另一端的第二个双向开关的公共端子。 
  3. 将中间开关连接在中间。 
下图可以最好地说明这一点, 

灯光控制在3个位置。 

请注意,1单元中间开关只是一个 最低. 如果要求在4个位置控制灯光,则需要2个单元的中间开关。 

通常,我们需要了解,无论需要多少个单元,中间交换机始终安装在中间。另一方面,两路开关需要安装在电路的两端。

可以在下图中进一步解释,

灯光控制在4个位置。 

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2015年3月6日,星期五

交流系统中的功率因数校正


在交流系统(AC)中,我们处理三种类型的电源


1.有功功率(P),其单位以瓦特(W)表示。
2.无功功率,单位为VAR
3.视在功率(S),其单位以伏安(VA)表示。  

这三个关系由幂三角形表示。
功率三角
关于此图,我们将功率因数定义为有功功率与视在功率之比,即
                        
 功率因数=有功功率/视在功率


或者我们可以将其表示为从几何角度的倾斜角度(Ø)的余弦,即  

功率因数=余弦Ø

感性和电容性负载的无功功率

交流系统吸收的功率取决于所连接的负载,无论它们是纯电阻性,电感性或电容性负载。纯粹的电阻负载主要来自加热负载,电动机控制启动器中使用的无源电阻等。 

但是大多数情况下,如果我们考虑整个系统,特别是在工业应用中,纯电阻系统非常罕见。但是,在进一步介绍之前,我想先展示典型电气系统绘制的功率图形表示,以进一步理解。
  • 感性负载 诸如电动机,照明镇流器,焊接机和其他带有绕组的设备会吸收感性负载。
  • 电容负载 主要由电容器吸取。还有诸如同步电动机之类的设备,它们可吸收领先的功率因数。
该图描述了典型电气系统消耗的功率。正角代表电容系统(超前功率因数),负角代表电感系统(滞后功率因数)。在交流系统中,电流和电压以波信号的形式传播,并且这两个量可能彼此偏移,也可能彼此不偏移。如果它们彼此移位,则电压或电流将首先出现。
  • 如果电流波形首先出现在电压之前,则在这种情况下,电流会以一定角度引导电压,并且该系统将吸收超前功率。 

领先功率因数
但是,如果我们逆转电压先到的情况,则在这种情况下电压比电流滞后一定电度,则该系统是电感系统,并且具有滞后功率因数。

滞后功率因数
理想情况下,电容器将吸收纯超前电流,从而吸收纯超前功率。可以使用以下矢量图来表示。理论上,该系统中的电流将电压精确地引导90度

电容器的矢量图
使用电容器校正功率因数有两种方法可以校正低功率因数的系统,但是我将在这里讨论最常用的功率因数校正方法,即通过安装电容器。

考虑以下示例: 

三相440伏的电气系统正在消耗10 MVA的功率,总功率因数为0.6。确定电容器的额定值,以便将功率因数提高到0.90?

  • 在此示例中,我们知道可以通过简单地获取给定功率因数的反余弦来确定功率因数角:Ø=(inv)cos(0.6)= -53.13度。因此,矢量图表示如下:




以上示例的功率三角
  • 这些值是使用简单的三角计算得出的: P = 10 MVA x cos(-53.13度)= 6 MW Q = 10 MVA x sin(-53.13度)= -8 MW

注意:负数量并不意味着它消耗负功率,而只是表示为矢量。负值表示矢量指向X轴的下方或下方。 
     

附加无功功率
参考上图,我们可以得出结论:我们可以具有相同的有功功率(P),但具有不同的视在功率(S),并且值取决于系统中的感应功率。 


  • 通过添加电容器来吸收纯无功功率(+90度)(如突出显示的垂直线所示),并采用头对尾方法进行矢量加法,新的合成视在功率为S(新),其中 Ø2是新的功率因数。 
  • 根据问题的要求,新的功率因数应为0.9。并且新的功率因数角必须具有(inv)余弦(.9)= 25.84电度的值。 
  • 有功功率和视在功率之间的分离度已从-53.13电度明显降低到-25.84电度。

通过三角计算,我们可以获得:

  • Q(新)= 6 MW x切线(25.84deg)= 2.9 MVAR S(新)= 6 MW /余弦(25.84deg)= 6.67 MV。  
  • MVAR(新增)= MVAR(旧)-MVAR(新)= 8 MVAR-2.9 MVAR = 5.1 MVAR 
  • 因此,我们需要一个额定值为5.1 MVAR @ 440伏的电容器
由于这是一个三相系统,我们可以将该额定值分成三个等级,并在负载之前将其分摊到每条线路上。我们可以使用三个容量分别为1.7 MVARS和440伏特的电容器。
  • 在实际应用中,使用功率因数控制器将这些电容器分为几个步骤,以防止过冲而导致过冲,从而导致功率因数超前。
  • 例如,设计工程师决定将100 MVAR分为10个步骤,这意味着他必须使用具有10个离散输出的功率因数控制器,并且可以控制10个电磁接触器。 
  • 这些接触器将用作指向10个电容器的电磁开关。 


ABB 10步功率因数控制器

 理想情况下,该因子应接近于1或1.0 [cos 0 = 1.0],即功率因数角保持为零。在这种情况下,有功功率等于视在功率,从而使系统高效。有时,低功率因数情况的发生仅发生在工厂的全面爆破操作期间。

功率因数如何影响系统。


  • 功率因数校正可以使我们的电气系统更高效。我们的电表根据通过的电流量进行操作。 
  • 在相同情况下,可以减小电缆应力,该电缆应力是从负载到电源的电流导体。 
在交流系统中,我们将电流计算为: 

P = V x I x pf -----> it follows that
I = P / [V x pf] ---->为了最小化我,我们应该让pf接近1.0。

重要事项


  • 在校正系统功率因数之前,我们必须首先了解 谐波 因为我们知道电容器对谐波引起的热量敏感。 
  • 如果我们怀疑系统中存在大量谐波,则可能需要首先进行电能质量审核。 
  • 确定谐波电平后,选择适合您需要的电容器类型。 
  • 制造商或供应商可能会为您提供一个完整的设备,其中已经存在与您的系统兼容的电容器,控制器和谐波滤波器。

空调系统中的变频技术

I空调系统中的nverter技术是通过根据需要调节压缩机速度来监视和调节热传递的能力。根据欧洲领先的HVAC系统领先制造商DAIKEN的说法,可以将逆变器技术与该技术进行比较在汽车中,“加速推油门的速度越快”。东芝在1981年首次引入了这种空调创新技术

传统空调 


常规空调单元以最大容量运行或完全关闭。系统中安装了一个恒温器以调节室温。结果,空调单元将周期性地开启和关闭压缩机,因此不可避免的是频繁启动该单元以满足期望的温度。


变频技术空调
用逆变器建造交流电(照片由东芝提供)
采用变频技术的空调装置具有不同的优势。实际上,压缩机具有两个主要部分,机械部分(实际压缩机)和电气部分(驱动压缩机的电动机)。变频技术对后者进行调制,以控制驱动压缩机机械部分的电机速度。离心负载的亲和力定律表明,功率与电动机速度的立方成正比。这意味着,当电动机速度发生变化时,可能会影响电动机的功耗。 

舒适的温度控制

研究表明,通过将空调单元与逆变器配合使用,启动和停止周期可减少到大约1/3,并且平均可节省30%的能耗。此外,由于消除了频繁开关的机械应力,因此还延长了空调单元的使用寿命。尽管与传统空调相比,这种空调相对昂贵,但是它可以保证至少2至3年的投资回报。

能源之星

能源之星标志

能源之星是由约翰·霍夫曼(John S.Hoffman)概念化的程序。该计划旨在促进设备制造商的节能,并提高消费者对节能产品的认识。在90年代中期,该程序被引入住宅和商业建筑的制冷和供暖系统。几年后,它扩展到办公和消费类电子产品,例如打印机,计算机,电视,复印机等。 2006年,美国约有10%的新房被标记为能源之星。目前,该计划有助于推广LED产品的使用,例如在建筑照明,汽车系统中的信号灯等方面。截至2012年,约有800座商业和工业建筑已通过认证并标记为符合能源之星标准。对此的评估是与美国不同组织和政府机构,特别是环境保护署或EPA的联合合作。该计划是政府支持的可信赖的能源效率象征,可通过节能产品和实践帮助我们所有人节省资金并保护环境。能源之星标签的建立是为了:
  • 减少因能源利用效率低下而造成的温室气体排放和其他污染物;和
  • 使消费者易于识别和购买节能产品,这些产品可在不牺牲性能,功能和舒适性的情况下节省电费。

该计划的伙伴关系
如今,“能源之星”计划在世界各地的不同业务实体和组织中都有主要合作伙伴。他们拥有大量的专业人员,可以提供如何获得能源之星标签的培训和指南。这些合作伙伴根据其专业知识和能力进行分类,例如:

好处

通常我们所有人都是该计划的直接受益者,因为它可以减少碳排放并缓解气候变化的影响但是就商业利润而言,仅美国就已经为遵守能源之星计划的公司提供了联邦税收优惠。一个例子是2009年的《美国复苏与再投资法案》,该法案提供了与可再生能源和能源效率相关的税收优惠。 (资料来源:www.epa.gov)
产品标签 因此,下次购买电器和设备时,请务必购买带有能源之星徽标的产品。只要该产品具有节能功能并经程序授权部门正式认证,该产品就可以贴标签,没有特定的形式可以用能量启动徽标来标记某些设备。以下是一些示例:

1.有些影印机包含能源之星并具有“睡眠”功能,该功能会在空闲时间自动关闭所有不必要的功能。这很重要,因为没有其他方法可以减少复印机的能耗。在每半小时使用一台影印机的办公室中,这是正确的,因为完全关闭影印机可能会导致消耗更多的能量,因为它在激活后会执行另一个加热周期。  


2.节能灯标有能源之星,因为与传统灯相比效率更高。白炽灯将电能转化为光,但是正如我们所看到的,更多的能量以热的形式损失掉了。另一方面,节能灯将更多的电能转化为光,这就是为什么我们可以看到节能灯的瓦数仅为9瓦,但其发光强度与生产的60瓦白炽灯相同。 


3.阴极射线管(CRT)电视和计算机监视器现在运行缓慢 逐步淘汰了发光二极管(LED)电视。 95瓦CRT电视可以用额定功率仅24瓦的相同尺寸的LED电视代替,尽管后者可能具有其他功能,例如“睡眠”和“休眠”。与以前的模型相比,这些功能显然具有优势。


4.当前有标有“能源之星”的冰箱和空调装置。这些产品的设计符合能源效率的特定标准。像空调设备一样,逆变器技术的出现提高了产品的效率,从而使其有资格被贴上此类标签。

什么是吸血鬼负载?

资源: http://pioneerec.com/images/VampireElectronics_000...
研究表明,吸血鬼每天至少拜访过许多房屋。这不是一个吸血的吸血鬼,但是这些设备即使在关闭或处于待机模式时也会消耗能量。其他人称其为幻像负载,漏电,吸血鬼汲取和幻像电源。如果没有适当的监控和消除,这将导致我们每月的电费增加。



变形金刚与吸血鬼的性质

我们正在插入 电压 例如220伏交流电或110伏交流电插座,但是在我们的设备内部,大多数设备最多仅使用48伏直流电。通过使用变压器可以改变电压电平。因此,我们可以说,大多数电器(如果不是全部的话)内部都有自己的变压器。
从技术上讲,变压器是一种电气耦合的电气设备,可将能量从一个级别传输到另一个级别而不会改变频率。术语“磁耦合”是指插座(初级绕组)上的电线与设备(次级绕组)没有物理接触,并且它们按照以下原理工作: 电磁感应。就像磁铁一样可以移动物体而无需物理接触。

变压器原理图
吸血鬼负载的发生仅仅是因为当负载侧的开关断开时,变压器的电源侧仍在工作,并持续不断地汲取电流,直到电源本身终止。

为清楚起见,当我们关闭电器而没有断开电源时,会发生吸血鬼负载。因此,如果我们关闭某些电器,同时将插头拔出插座,则吸血鬼负载将不存在。

吸血鬼负载的发生仅仅是因为当负载侧的开关断开时,变压器的电源侧仍在工作,并持续不断地汲取电流,直到电源本身终止。如上所述,变压器电源侧的导线并未物理连接到负载侧,而是仅通过电磁感应原理工作。

其他形式的吸血鬼装

其他形式的吸血鬼负载不是由疏忽引起的,而是为方便用户使用而故意设计的。这些示例包括计算机的“睡眠模式”,复印机和大多数包含远程控制的设备。

要花多少钱

没有明确的记录,吸血鬼负载会增加多少电费,但研究表明,在某些发达国家,吸血鬼负载的范围为电器额定负载的10%-15%。也就是说,如果我们每个月要支付110美元的电费,其中10美元来自吸血鬼负载。

 如何控制吸血鬼的负荷?

  1. 我们可以消除 吸血鬼装 如果我们不使用手机和笔记本电脑,请拔掉所有的电器和充电器。这是让我们的家远离吸血鬼的最好方法。
  2. 有时像复印机一样需要“睡眠模式”,因为在每次使用后都将插头从插座中拔出是不切实际的,因为每次重新启动都要进行另一个加热周期。在这种情况下,无论品牌是什么,都应选择包含“能源之星”的设备。具有“能源之星”的设备意味着该产品的制造商遵循国际节能标准,并且吸血鬼的负荷极小。
  3. 在我们的房屋中安装“杀死瓦特”电表,以密切监视电费。通过简单的实验,我们可以确定哪些电器即使不使用时也会消耗更多电量。
好处?

在当今能源需求不断增长,石油价格并行的时代,我们必须找到节省能源的方法。节约能源意味着我们不仅为我们的家庭节省了钱,而且还帮助减少了因燃烧化石燃料而使我们的房屋通电的碳排放量。当每个人都在做些小事情时,大事就会发生,这必将变得很重要。现在您仍然允许家里有吸血鬼吗?

健康的环境带来的好处是金钱无法买到的

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