電氣（electrical，electrical power and equipment）是電能的生產、傳輸、分配、使用和電工裝備製造等學科或工程領域的統稱。是以電能、電氣設備和電氣技術為手段來創造、維持與改善限定空間和環境的一門科學，涵蓋電能的轉換、利用和研究三方面，包括基礎理論、套用技術、設施設備等。
電氣工程（Electrical Engineering，簡稱EE）是現代科技領域中的核心學科之一，更是當今高新技術領域中不可或缺少的關鍵學科。正是電子技術的巨大進步才推動了以計算機網路為基礎的資訊時代的到來，並將改變人類的生活、工作模式。電氣工程的發展前景同樣很有潛力，使得當今的學生就業比率一直很高。
基本介紹
- 中文名：電氣
- 外文名：electrical，electrical power and equipment
- 類別：電工裝備製造、工程領域的統稱
- 適用範圍：電氣專業
控制系統,主要功能,系統組成,運行原理,保護裝置,電氣圖,電氣原理,元件布置,安裝接線,二次電路,運行管理,
控制系統
主要功能
為了保證一次設備運行的可靠與安全，需要有許多輔助電氣設備為之服務，能夠實現某項控制功能的若干個電器組件的組合，稱為控制迴路或二次迴路。這些設備要有以下功能：
1、自動控制功能：高壓和大電流開關設備的體積是很大的，一般都採用作業系統來控制分、合閘，特別是當設備出了故障時，需要開關自動切斷電路，要有一套自動控制的電氣操作設備，對供電設備進行自動控制；
2、保護功能：電氣設備與線路在運行過程中會發生故障，電流（或電壓）會超過設備與線路允許工作的範圍與限度，這就需要一套檢測這些故障信號並對設備和線路進行自動調整（斷開、切換等）的保護設備；
3、監視功能：電是眼睛看不見的，一台設備是否帶電或斷電，從外表看無法分辨，這就需要設定各種視聽信號，如燈光和音響等，對一次設備進行電氣監視；
4、測量功能：燈光和音響信號只能定性地表明設備的工作狀態（有電或斷電），如果想定量地知道電氣設備的工作情況，還需要有各種儀表測量設備，測量線路的各種參數，如電壓、電流、頻率和功率的大小等。
在設備操作與監視當中，傳統的操作組件、控制電器、儀表和信號等設備大多可被電腦控制系統及電子組件所取代，但在小型設備和就地局部控制的電路中仍有一定的套用範圍。這也都是電路實現微機自動化控制的基礎。
系統組成
常用的控制線路的基本迴路由以下幾部分組成。
1、電源供電迴路：供電迴路的供電電源有AC380V和220V等多種；
2、保護迴路：保護(輔助)迴路的工作電源有單相220、36V或直流220、24V等多種，對電氣設備和線路進行短路、過載和失壓等各種保護，由熔斷器、熱繼電器、失壓線圈、整流組件和穩壓組件等保護組件組成；
3、信號迴路：能及時反映或顯示設備和線路正常與非正常工作狀態信息的迴路，如不同顏色的信號燈，不同聲響的音響設備等；
4、自動與手動迴路：電氣設備為了提高工作效率，一般都設有自動環節，但在安裝、調試及緊急事故的處理中，控制線路中還需要設定手動環節，通過組合開關或轉換開關等實現自動與手動方式的轉換；
5、制動停車迴路：切斷電路的供電電源，並採取某些制動措施，使電動機迅速停車的控制環節，如能耗制動、電源反接制動，倒拉反接制動和再生髮電制動等；
6、自鎖及閉鎖同路：啟動按鈕鬆開後，線路保持通電，電氣設備能繼續工作的電氣環節叫自鎖環節，如接觸器的動合觸點串聯線上圈電路中。兩台或兩台以上的電氣裝置和組件，為了保證設備運行的安全與可靠，只能一台通電啟動，另一台不能通電啟動的保護環節，叫閉鎖環節。如兩個接觸器的動斷觸點分別串聯在對方線圈電路中。
運行原理
電氣系統微機保護裝置的數字核心一般由CPU、存儲器、定時器/計數器、Watchdog等組成。數字核心的主流為嵌入式微控制器（MCU），即通常所說的單片機;輸入輸出通道包括模擬量輸入通道（模擬量輸入變換迴路（將CT、PT所測量的量轉換成更低的適合內部A/D轉換的電壓量，±2.5V、±5V或±10V）、低通濾波器及採樣、A/D轉換）和數字量輸入輸出通道（人機接口和各種告警信號、跳閘信號及電度脈衝等）。
保護裝置
電氣系統微機保護裝置是用微型計算機構成的繼電保護，是電力系統繼電保護的發展方向（現已基本實現，尚需發展），它具有高可靠性，高選擇性，高靈敏度。微機保護裝置硬體包括微處理器（單片機）為核心，配以輸入、輸出通道，人機接口和通訊接口等。該系統廣泛套用於電力、石化、礦山冶煉、鐵路以及民用建築等。微機的硬體是通用的，而保護的性能和功能是由軟體決定。
電氣圖
常用的電氣圖包括：電氣原理圖、電器元件布置圖、電氣安裝接線圖。各種圖紙的圖紙尺寸一般選用297×210、297×420、297×630、297×840mm、四種幅面，特殊需要可按GB126—74《機械製圖》國家標準選用其他尺寸。
電氣原理
用圖形符號、文字元號、項目代號等表示電路各個電氣元件之間的關係和工作原理的圖稱為電氣原理圖。電氣原理圖結構簡單、層次分明，適用於研究和分析電路工作原理、並可為尋找故障提供幫助，同時也是編制電氣安裝接線圖的依據，因此在設計部門和生產現場得到廣泛套用。
電氣原理圖是把一個電氣元件的各部件以分開的形式進行繪製，現場也有將同一電器上各個零部件均集中在一起，按照其實際位置畫出的電路結構圖。
結構圖的畫法比較容易識別電器，便於安裝和檢修。但是，當線路比較複雜和使用的電器比較多時，線路便不容易看清楚。因為同一電器的各個部件在機械上雖然聯在一起，但是電路上並不一定相互關聯。
繪製原則：
1、電氣原理圖中的電器元件是按未通電和沒有受外力作用時的狀態繪製。在不同的工作階段，各個電器的動作不同，觸點時閉時開。而在電氣原理圖中只能表示出一種情況。因此，規定所有電器的觸點均表示在原始情況下的位置，即在沒有通電或沒有發生機械動作時的位置。對接觸器來說，是線圈未通電，觸點未動作時的位置；對按鈕來說，是手指未按下按鈕時觸點的位置；對熱繼電器來說，是常閉觸點在未發生過載動作時的位置等等。
2、觸點的繪製位置。使觸點動作的外力方向必須是：當圖形垂直放置時為從左到右，即垂線左側的觸點為常開觸點，垂線右側的觸點為常閉觸點；當圖形水平放置時為從下到上，即水平線下
方的觸點為常開觸點，水平線上方的觸點為常閉觸點。
方的觸點為常開觸點，水平線上方的觸點為常閉觸點。
3、主電路、控制電路和輔助電路應分開繪製。主電路是設備的驅動電路，是從電源到電動機大電流通過的路徑；控制電路是由接觸器和繼電器線圈、各種電器的觸點組成的邏輯電路，實現所要求的控制功能；輔助電路包括信號、照明、保護電路。
4、動力電路的電源電路繪成水平線，受電的動力裝置（電動機）及其保護電器支路應垂直與電源電路。
5、主電路用垂直線繪製在圖的左側，控制電路用垂直線繪製在圖的右側，控制電路中的耗能元件畫在電路的最下端。
6、圖中自左而右或自上而下表示操作順序，並儘可能減少線條和避免線條交叉。
7、圖中有直接電聯繫的交叉導線的連線點（即導線交叉處）要用黑圓點表示。無直接電聯繫的交叉導線，交叉處不能畫黑圓點。
8、在原理圖的上方將圖分成若干圖區，並標明該區電路的用途與作用；在繼電器、接觸器線圈下方列有觸點表，以說明線圈和觸點的從屬關係。
元件布置
電器元件布置圖主要是表明電氣設備上所有電器元件的的實際位置，為電氣設備的安裝及維修提供必要的資料。電器元件布置圖可根據電氣設備的複雜程度集中繪製或分別繪製。圖中不需標註尺寸，但是各電器代號應與有關圖紙和電器清單上所有的元器件代號相同，在圖中往往留有10%以上的備用面積及導線管（槽）的位置，以供改進設計時用。
繪製原則：
1、繪製電器元件布置圖時，工具機的輪廓線用細實線或點劃線表示，電器元件均用粗實線繪製出簡單的外形輪廓。
2、繪製電器元件布置圖時，電動機要和被拖動的機械裝置畫在一起；行程開關應畫在獲取信息的地方；操作手柄應畫在便於操作的地方。
3、繪製電器元件布置圖時，各電器元件之間，上、下、左、右應保持一定的間距，並且應考慮器件的發熱和散熱因素，應便於布線、接線和檢修。
安裝接線
電氣安裝接線圖主要用於電氣設備的安裝配線、線路檢查、線路維修和故障處理。在圖中要表示出各電氣設備、電器元件之間的實際接線情況，並標註出外部接線所需的數據。在電氣安裝接線圖中各電器元件的文字元號、元件連線順序、線路號碼編制都必須與電氣原理圖一致。
繪製原則：
1、繪製電氣安裝接線圖時，各電器元件均按其在安裝底板中的實際位置繪出。元件所占圖面按實際尺寸以統一比例會址。
2、繪製電氣安裝接線圖時，一個元件的所有部件繪在一起，並用點劃線框起來，有時將多個電器元件用點劃線框起來，表示它們是安裝在同一安裝底板上的。
3、繪製電氣安裝接線圖時，安裝底板內外的電器元件之間的連線通過接線端子板進行連線，安裝底板上有幾條接至外電路的引線，端子板上就應繪出幾個線的接點。
4、繪製電氣安裝接線圖時，走向相同的相鄰導線可以繪成一股線。
二次電路
(1) 直流迴路從正極到負極：列如控制迴路、信號迴路等。從一個迴路的直流正極開始，按照電流的流動的方向，看到負極為止。
(2) 交流迴路從火線到中性線：列如電流、電壓迴路，變壓器的風冷迴路。從一個迴路的火線（A、B、C相開始，按照電流的流動方向，看到中性線（N極）為止。
(3) 見接點找線圈，見線圈找接點：見到接點即要找到控制該接點的繼電器或接觸器的線圈位置。線圈所在的迴路是接點的控制迴路，以分析接點動作的條件。見線圈找出它的所有接點，以便找出該繼電器控制的所有接點（對象）。
(4) 利用歐姆定律分析繼電器判斷是否動作：判別的依據是，電壓型線圈的兩端加有足夠大的電壓，電流型線圈的通過兩端加有足夠大的電流。對於電壓型繼電器的線圈迴路，當線圈的兩端通過若干個繼電器的接點或電流線圈與分別電源的正、負極貫通，則認為繼電器（接觸器）動作（勵磁），當迴路中有短開的接點，或線圈迴路串接有比較大的電阻，或者線圈被並接的接點短接時，則認為繼電器（接觸器）不動作（不勵磁）。例如：開關分閘迴路，當開關處於合位，分閘線圈的正極端串接有合位繼電器（電阻大），則認為其不動作。當保護跳閘接點閉合，將線圈直接接到電源正極時，則認為分閘線圈動作。對於電流型（如跳閘迴路的防跳躍繼電器），當線圈的兩端通過若干個繼電器的接點或電阻較小的線圈與分別電源的正、負極貫通，則認為繼電器（接觸器）動作（勵磁）。當迴路中有短開的接點，或線卷迴路串接有比較大的電阻，或者線卷被並接的接點短接時，則認為繼電器（接觸器）不動作（不勵磁）。
(5) 看完所有支路：當某一迴路，從正極往負極看迴路時，如中間有多個支路連往負極，則每個支路必須看完。否則分析迴路的就會漏掉部分重要的情況。
(6) 利用相對編號法、迴路標號弄清安裝圖與展開圖的接線原理圖中設備的對應關係：核查安裝圖與展開圖的對應關係的主要目的：第一是檢查安裝圖是否與展開圖相對應。第二，弄清展開圖中各設備在現場的位置。從安裝圖（如保護屏端子排接線圖）查清某個端子排的端子在展開圖中的位置，則先查出該端子上所在的迴路標號，再查對展開圖中迴路標號，相同的迴路標號即同個迴路，即可在展開圖中迅速找到該迴路，在展開圖查明它在整個迴路中的作用。如手上只有安裝圖或者發現安裝圖與展開圖的原理接線圖無法對應時，則從安裝圖中每個的設備端子上所標的編號，依據相對編號法，查到該所連線的另外設備的端子，然後再查出該端子所連線另外設備，直到查到直流電源的正負極或交流迴路的火線和中性線為止。最後把整個相關的迴路都查出來，畫成圖後可分析連線是否符合動作原理。當想弄清展開圖上設備的位置時，則一是利用展開圖上的設備表提供的位置，然後去相應的安裝圖上查對。二是先弄清展開圖中的端子符號，哪些是屏櫃端子排的端子、哪些是（保護或自動）裝置的端子，然後直接去可能的屏櫃、端子箱中查找。
(7) 識圖特殊問題的解決方法。
A、如何用設備的實際狀態（現場能看到的設備狀態）來描述迴路或繼電器的動作條件：先以迴路的接點分、合狀態來描述迴路的條件，然後根據接點的分、合狀態與設備的狀態的對應關係，替換描述（如用開關機構箱的“遠/近控切換開關”在“遠方”位置來代替“遠/近控切換開關”在遠方控制迴路中的接點狀態。必須逐步形成這一能力，否則看圖紙將停留在原始狀態，只能看到接點的分、合和繼電器的是否勵磁，無法與運行中設備狀態的監視和操作結合起來。
B、如何弄清展開圖中的部分採用方框畫法設備與外部其他部分的連線？先查清方框畫法設備的端子編號，然後利用能展示該設備內部接線圖的裝置說明書或廠家圖，在這些圖紙中找到往外部連線的端子編號，再與內部迴路連線起來，然後通過往外的連線的端子再與外部迴路聯繫起來。
運行管理
1、合理調整尖峰時段用電負荷
正常情況下應儘量使變壓器的負荷率控制在60%左右，此時變壓器的損耗較低。因此，在高峰用電時段，應最佳化設備運行方案，選擇卸除某些相對不重要的機電負荷和照明負荷，使高峰期負荷降低。
2、公共照明和辦公設備運行管理
在不影響辦公的情況下，應儘量調低照度或及時關閉燈具，無特殊需要，裝飾類燈具儘量不要長時間開啟。對人員流動較少的區域，燈具控制開關應採用感應式、聲控式、觸摸延時關閉等控制方式，有條件的可對公共照明系統進行實時監控。長時間不用的計算機等辦公設備應及時切斷電源，減少待機損失。
3、空調系統運行管理
夏季將空調設定溫度值下調1℃，將增加9%的耗能；冬季將設定溫度上調1℃，將增加12%的耗能。因此適當調整空調設定溫度值，是空調節能的有效措施。同時，利用設備監控系統來加強空調系統機組設備的運行管理，並根據系統負荷的變化和氣象環境，及時調整空調系統運行方案，降低設備運行總功率，控制空調設備的最佳啟停時間，可在保證環境舒適的前提下，縮短空調不必要的運行時間，以實現節能運行。
4、電梯的運行管理
在低峰運行時，應及時調整程式停運部分電梯，並儘可能減少電梯的空載或低負荷運行。在高峰運行時，可採取每部電梯按計畫縮減層站或錯層停站措施，延長電梯行程，縮短運行周期，運行速度會有較大提升，從而提高其運行效率。
