电路设计原则范文第1篇

--用PROTEL DXP电路板设计的一般原则

      

    电路板设计的一般原则包括：电路板的选用、电路板尺寸、元件布局、布线、焊盘、填充、跨接线等。

    电路板一般用敷铜层压板制成，板层选用时要从电气性能、可靠性、加工工艺要求和经济指标等方面考虑。常用的敷铜层压板是敷铜酚醛纸质层压板、敷铜环氧纸质层压板、敷铜环氧玻璃布层压板、敷铜环氧酚醛玻璃布层压板、敷铜聚四氟乙烯玻璃布层压板和多层印刷电路板用环氧玻璃布等。不同材料的层压板有不同的特点。 环氧树脂与铜箔有极好的粘合力，因此铜箔的附着强度和工作温度较高，可以在 260℃的熔锡中不起泡。环氧树脂浸过的玻璃布层压板受潮气的影响较小。 超高频电路板最好是敷铜聚四氟乙烯玻璃布层压板。

   在要求阻燃的电子设备上，还需要阻燃的电路板，这些电路板都是浸入了阻燃树脂的层压板。 电路板的厚度应该根据电路板的功能、所装元件的重量、电路板插座的规格、电路板的外形尺寸和承受的机械负荷等来决定。

    主要是应该保证足够的刚度和强度。

    常见的电路板的厚度有 0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm

    从成本、铜膜线长度、抗噪声能力考虑，电路板尺寸越小越好，但是板尺寸太小，则散热不良，且相邻的导线容易引起干扰。 电路板的制作费用是和电路板的面积相关的，面积越大，造价越高。 在设计具有机壳的电路板时，电路板的尺寸还受机箱外壳大小的限制，一定要在确定电路板尺寸前确定机壳大小，否则就无法确定电路板的尺寸。 一般情况下，在禁止布线层中指定的布线范围就是电路板尺寸的大小。电路板的最佳形状是矩形，长宽比为 3:2 或 4:3，当电路板的尺寸大于 200mm×150mm 时，应该考虑电路板的机械强度。 总之，应该综合考虑利弊来确定电路板的尺寸。

    虽然 Protel DXP 能够自动布局，但是实际上电路板的布局几乎都是手工完成的。要进行布局时，一般遵循如下规则：

1．特殊元件的布局 特殊元件的布局从以下几个方面考虑：

1）高频元件：高频元件之间的连线越短越好，设法减小连线的分布参数和相互之间的电磁干扰，易受干扰的元件不能离得太近。隶属于输入和隶属于输出的元件之间的距离应该尽可能大一些。

2）具有高电位差的元件：应该加大具有高电位差元件和连线之间的距离，以免出现意外短路时损坏元件。为了避免爬电现象的发生，一般要求 2000V 电位差之间的铜膜线距离应该大于 2mm，若对于更高的电位差，距离还应该加大。带有高电压的器件，应该尽量布置在调试时手不易触及的地方。

3）重量太大的元件：此类元件应该有支架固定，而对于又大又重、发热量多的元件，不宜安装在电路板上。

4）发热与热敏元件：注意发热元件应该远离热敏元件。

5）可以调节的元件：对于电位器、可调电感线圈、可变电容、微动开关等可调元件的布局应该考虑整机的结构要求，若是机内调节，应该放在电路板上容易调节的地方，若是机外调节，其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相对应。

6）电路板安装孔和支架孔：应该预留出电路板的安装孔和支架的安装孔，因为这些孔和孔附近是不能布线的。

2．按照电路功能布局 如果没有特殊要求，尽可能按照原理图的元件安排对元件进行布局，信号从左边进入、从右边输出，从上边输入、从下边输出。 按照电路流程，安排各个功能电路单元的位置，使信号流通更加顺畅和保持方向一致。 以每个功能电路为核心，围绕这个核心电路进行布局，元件安排应该均匀、整齐、紧凑，原则是减少和缩短各个元件之间的引线和连接。 数字电路部分应该与模拟电路部分分开布局。

3．元件离电路板边缘的距离 所有元件均应该放置在离板边缘 3mm 以内的位置，或者至少距电路板边缘的距离等于板厚，这是由于在大批量生产中进行流水线插件和进行波峰焊时，要提供给导轨槽使用，同时也是防止由于外形加工引起电路板边缘破损，引起铜膜线断裂导致废品。如果电路板上元件过多，不得已要超出 3mm 时，可以在电路板边缘上加上 3mm 辅边，在辅边上开 V 形槽，在生产时用手掰开。

4．元件放置的顺序 首先放置与结构紧密配合的固定位置的元件，如电源插座、指示灯、开关和连接插件等。 再放置特殊元件，例如发热元件、变压器、集成电路等。 最后放置小元件，例如电阻、电容、二极管等。

    布线的规则如下：

1）线长：铜膜线应尽可能短，在高频电路中更应该如此。铜膜线的不拐弯处应为圆角或斜角，而直角或尖角在高频电路和布线密度高的情况下会影响电气性能。当双面板布线时，两面的导线应该相互垂直、斜交或弯曲走线，避免相互平行，以减少寄生电容。

2）线宽：铜膜线的宽度应以能满足电气特性要求而又便于生产为准则，它的最小值取决于流过它的电流，但是一般不宜小于 0.2mm。只要板面积足够大，铜膜线宽度和间距最好选择 0.3mm。一般情况下，1~1.5mm 的线宽，允许流过 2A 的电流。例如地线和电源线最好选用大于 1mm 的线宽。在集成电路座焊盘之间走两根线时，焊盘直径为 50mil，线宽和线间距都是 10mil，当焊盘之间走一根线时，焊盘直径为 64mil，线宽和线间距都为 12mil。注意公制和英制之间的转换，100mil=2.54mm。

3）线间距：相邻铜膜线之间的间距应该满足电气安全要求，同时为了便于生产，间距应该越宽越好。最小间距至少能够承受所加电压的峰值。在布线密度低的情况下，间距应该尽可能的大。

4）屏蔽与接地：铜膜线的公共地线应该尽可能放在电路板的边缘部分。在电路板上应该尽可能多地保留铜箔做地线，这样可以使屏蔽能力增强。另外地线的形状最好作成环路或网格状。多层电路板由于采用内层做电源和地线专用层，因而可以起到更好的屏蔽作用效果。

   焊盘

    焊盘尺寸 焊盘的内孔尺寸必须从元件引线直径和公差尺寸以及镀锡层厚度、孔径公差、孔金属化电镀层厚度等方面考虑，通常情况下以金属引脚直径加上 0.2mm 作为焊盘的内孔直径。例如，电阻的金属引脚直径为 0.5mm，则焊盘孔直径为 0.7mm，而焊盘外径应该为焊盘孔径加1.2mm，最小应该为焊盘孔径加 1.0mm。 当焊盘直径为 1.5mm 时，为了增加焊盘的抗剥离强度，可采用方形焊盘。 对于孔直径小于 0.4mm 的焊盘，焊盘外径/焊盘孔直径=0.5~3。 对于孔直径大于 2mm 的焊盘，焊盘外径/焊盘孔直径=1.5~2。

常用的焊盘尺寸如表 1-1 所示表 16-1   

常用的焊盘尺寸

焊盘孔直径/mm  0.4  0.5  0.6  0.8  1.0  1.2  1.6  2.0 

焊盘外径/mm 1.5  1.5  2.0  2.0  2.5  3.0  3.5  4 

注意事项：

设计焊盘时的注意事项如下：

1）焊盘孔边缘到电路板边缘的距离要大于 1mm，这样可以避免加工时导致焊盘缺损。

2）焊盘补泪滴，当与焊盘连接的铜膜线较细时，要将焊盘与铜膜线之间的连接设计成泪滴状，这样可以使焊盘不容易被剥离，而铜膜线与焊盘之间的连线不易断开。

3）相邻的焊盘要避免有锐角。

大面积填充

    电路板上的大面积填充的目的有两个，一个是散热，另一个是用屏蔽减少干扰，为避免焊接时产生的热使电路板产生的气体无处排放而使铜膜脱落，应该在大面积填充上开窗，后者使填充为网格状。 使用敷铜也可以达到抗干扰的目的，而且敷铜可以自动绕过焊盘并可连接地线。

跨接线

在单面电路板的设计中，当有些铜膜无法连接时，通常的做法是使用跨接线，跨接线的长度应该选择如下几种：6mm、8mm 和 10mm。

接地

1地线的共阻抗干扰 电路图上的地线表示电路中的零电位，并用作电路中其它各点的公共参考点，在实际电路中由于地线（铜膜线）阻抗的存在，必然会带来共阻抗干扰，因此在布线时，不能将具有地线符号的点随便连接在一起，这可能引起有害的耦合而影响电路的正常工作。

2．如何连接地线 通常在一个电子系统中，地线分为系统地、机壳地（屏蔽地）、数字地（逻辑地）和模拟地等几种，在连接地线时应该注意以下几点：

1）正确选择单点接地与多点接地。在低频电路中，信号频率小于 1MHz，布线和元件之间的电感可以忽略，而地线电路电阻上产生的压降对电路影响较大，所以应该采用单点接地法。 当信号的频率大于 10MHz 时，地线电感的影响较大，所以宜采用就近接地的多点接地法。 当信号频率在 1~10MHz 之间时，如果采用单点接地法，地线长度不应该超过波长的 1/20，否则应该采用多点接地。

2）数字地和模拟地分开。电路板上既有数字电路，又有模拟电路，应该使它们尽量分开，而且地线不能混接，应分别与电源的地线端连接（最好电源端也分别连接）。要尽量加大线性电路的面积。一般数字电路的抗干扰能力强，TTL 电路的噪声容限为 0.4~0.6V，CMOS 数字电路的噪声容限为电源电压的 0.3~0.45 倍，而模拟电路部分只要有微伏级的噪声，就足以使其工作不正常。所以两类电路应该分开布局和布线。

3）尽量加粗地线。若地线很细，接地电位会随电流的变化而变化，导致电子系统的信号受到干扰，特别是模拟电路部分，因此地线应该尽量宽，一般以大于 3mm 为宜。

4）将接地线构成闭环。当电路板上只有数字电路时，应该使地线形成环路，这样可以明显提高抗干扰能力，这是因为当电路板上有很多集成电路时，若地线很细，会引起较大的接地电位差，而环形地线可以减少接地电阻，从而减小接地电位差。

5）同一级电路的接地点应该尽可能靠近，并且本级电路的电源滤波电容也应该接在本级的接地点上。

6）总地线的接法。总地线必须严格按照高频、中频、低频的顺序一级级地从弱电到强电连接。高频部分最好采用大面积包围式地线，以保证有好的屏蔽效果。

抗干扰

    具有微处理器的电子系统，抗干扰和电磁兼容性是设计过程中必须考虑的问题，特别是对于时钟频率高、总线周期快的系统；含有大功率、大电流驱动电路的系统；含微弱模拟信号以及高精度 A/D 变换电路的系统。为增加系统抗电磁干扰能力应考虑采取以下措施：

1）选用时钟频率低的微处理器。只要控制器性能能够满足要求，时钟频率越低越好，低的时钟可以有效降低噪声和提高系统的抗干扰能力。由于方波中包含各种频率成分，其高频成分很容易成为噪声源，一般情况下，时钟频率 3 倍的高频噪声是最具危险性的。

2）减小信号传输中的畸变。当高速信号（信号频率高=上升沿和下降沿快的信号）在铜膜线上传输时，由于铜膜线电感和电容的影响，会使信号发生畸变，当畸变过大时，就会使系统工作不可靠。一般要求，信号在电路板上传输的铜膜线越短越好，过孔数目越少越好。典型值：长度不超过 25cm，过孔数不超过 2 个。

3）减小信号间的交叉干扰。当一条信号线具有脉冲信号时，会对另一条具有高输入阻抗的弱信号线产生干扰，这时需要对弱信号线进行隔离，方法是加一个接地的轮廓线将弱信号包围起来，或者是增加线间距离，对于不同层面之间的干扰可以采用增加电源和地线层面的方法解决。

4）减小来自电源的噪声。电源在向系统提供能源的同时，也将其噪声加到所供电的系统中，系统中的复位、中断以及其它一些控制信号最易受外界噪声的干扰，所以，应该适当增加电容来滤掉这些来自电源的噪声。

5）注意电路板与元器件的高频特性。在高频情况下，电路板上的铜膜线、焊盘、过孔、电阻、电容、接插件的分布电感和电容不容忽略。由于这些分布电感和电容的影响，当铜膜线的长度为信号或噪声波长的 1/20 时，就会产生天线效应，对内部产生电磁干扰，对外发射电磁波。 一般情况下，过孔和焊盘会产生 0.6pF 的电容，一个集成电路的封装会产生 2~6pF 的电容，一个电路板的接插件会产生 520mH 的电感，而一个 DIP-24 插座有 18nH 的电感，这些电容和电感对低时钟频率的电路没有任何影响，而对于高时钟频率的电路必须给予注意。

6）元件布置要合理分区。元件在电路板上排列的位置要充分考虑抗电磁干扰问题。原则之一就是各个元件之间的铜膜线要尽量的短，在布局上，要把模拟电路、数字电路和产生大噪声的电路（继电器、大电流开关等）合理分开，使它们相互之间的信号耦合最小。

7）处理好地线。按照前面提到的单点接地或多点接地方式处理地线。将模拟地、数字地、大功率器件地分开连接，再汇聚到电源的接地点。 电路板以外的引线要用屏蔽线，对于高频和数字信号，屏蔽电缆两端都要接地，低频模拟信号用的屏蔽线，一般采用单端接地。对噪声和干扰非常敏感的电路或高频噪声特别严重的电路应该用金属屏蔽罩屏蔽。

8）去耦电容。去耦电容以瓷片电容或多层陶瓷电容的高频特性较好。设计电路板时，每个集成电路的电源和地线之间都要加一个去耦电容。去耦电容有两个作用，一方面是本集成电路的储能电容，提供和吸收该集成电路开门和关门瞬间的充放电电能，另一方面，旁路掉该器件产生的高频噪声。数字电路中典型的去耦电容为 0.1μF，这样的电容有 5nH 的分布电感，可以对 10MHz 以下的噪声有较好的去耦作用。一般情况下，选择 0.01~0.1μF 的电容都可以。

一般要求没 10 片左右的集成电路增加一个 10μF 的充放电电容。 另外，在电源端、电路板的四角等位置应该跨接一个 10~100μF 的电容。

高频布线

    为了使高频电路板的设计更合理，抗干扰性能更好，在进行 PCB 设计时应从以下几个方面考虑：

1）合理选择层数。利用中间内层平面作为电源和地线层，可以起到屏蔽的作用，有效降低寄生电感、缩短信号线长度、降低信号间的交叉干扰，一般情况下，四层板比两层板的噪声低 20dB。

2）走线方式。走线必须按照 45°角拐弯，这样可以减小高频信号的发射和相互之间的耦合。

3）走线长度。走线长度越短越好，两根线并行距离越短越好。

4）过孔数量。过孔数量越少越好。

5）层间布线方向。层间布线方向应该取垂直方向，就是顶层为水平方向，底层为垂直方向，这样可以减小信号间的干扰。

6）敷铜。增加接地的敷铜可以减小信号间的干扰。

7）包地。对重要的信号线进行包地处理，可以显著提高该信号的抗干扰能力，当然还可以对干扰源进行包地处理，使其不能干扰其它信号。

8）信号线。信号走线不能环路，需要按照菊花链方式布线。

电路设计原则范文第2篇

关键词：电气控制；设计；原则

中图分类号：TM571.2 文献标识码：A

1 电力拖动方案确定的原则。选择和确定合适的拖动方案，是各类生产机械电气控制系统的设计的首要问题。而一般来说方案的确定分为两个方面。一是由设备的工艺要求、结构来选择电动机的数量；二是按照各生产机械的调速要求来确定调速方案；三是适当考虑使电动机的调速特性与负载特性相适应，以保证电动机充分合理的应用。具体原则如下：

1.1 无电气调速要求的生产机械。一般来说，如果不需要电气调速和起动不频繁，则首先考虑的是鼠笼式异步电动机；而如果在负载静转矩很大的拖动装置中，应该使用绕线式异步电动机；如果负载平稳、容量大且起停次数很少时，可以考虑发挥同步电动机效率高、功率因数高的优点，采用同步电动机更为科学合理，这样还可以调节励磁使它工作在过励情况下，提高电网的功率因数。

1.2 要求电气调速的生产机械。应该在考虑如调速范围、调速平滑性、机械特性硬度、转速调节级数及工作可靠性等生产机械的调速要求来选择拖动方案。当然前提是满足技术指标，进行经济比较，最后再确定最佳拖动方案。通常来说，调速范围D=2-3，调速级数≤2-4时，都会采用改变磁极对数的双速或多速笼式异步电动机拖动；调速范围D

1.3 电动机调速性质的确定。从实际运用上看，电动机的调速性质应该要和生产机械的负载特性相适应。对于双速笼型异步电动机来说，如果定子绕组由连接改为YY接法，转速由低速转为高速，功率却变化不会太大，这就适用于恒功率传动；而如果定子绕组由Y连接改为YY接法，电动机输出转矩不变，则适用于恒转矩传动。对于直流他励电动机，改变电枢电压调速为恒转矩输出；而改变励磁调速为恒功率调速。

2 控制方案的确定原则。电气设备的控制方案是多种多样的，因此，设计人员在设计时，应该本着简便、可靠、经济、实用的要求进行控制方案的制定。具体来说，设计人员应该遵循以下原则

2.1 控制方式与拖动需要相适应。经济效益是控制方式科学与否的重要标准。如果控制逻辑较为简单，其加工程序也较为稳定的生产设备，则适用于继电-接触控制方式，这是较为合理的；反之，如果是加工程序多变，则应该考虑采用编程序控制器。

2.2 控制方式与通用化程度相适应。通用化指的是生产机械加工不同对象的通用化程度。如果某些加工一种或者几种零件的专用机床，其通用化程度低，那也是合理的，因为其可以保持较高的自动化程度，因此，这样的机床一般适用于固定的控制电路；而如果是单件、小批量的零件加工的通用机床，则应该采用数字程序或者编程控制器控制，因为其可以根据加工对象的不同设定不同加工程序，具有相当的灵活性和通用性。

2.3 控制电路的电源应该可靠。如果控制电路比较简单，则可以采用电网电源，如果元件多且电路复杂，则对电网电压隔离降压，减少故障的可能性。而对于自动化程度高的生产设备，就应该考虑采用直流电源，这样可以节省安装的空间，操作和维修也比较方便。

事实上，影响方案确定的因素还有很多，在实际的设计中，最后方案的确定要根据设计人员的技术水平和判断力来决定。

3电气控制路线的设计方法

设计人员在进行具体电路设计时，必须要根据主次原则进行设计，其顺序是：设计主电路，设计控制电路，信号电路及局部照明电路设计。在完成初步设计后，必须要仔细检查，保证线路符合设计要求，同时尽可能使之完善和简化，最后再根据实际需要选择所用电器的型号与规格。

3.1 控制线路的设计要求。由于电气的种类繁多，因此不同用途的电气控制线路，其控制要求也不尽相同，但从规律上，还是必须要应满足以下这些基本要求：1）应该要满足生产机械的工艺要求，正确按照工艺的顺序工作；2）线路结构以简单为主要目标，尽量选用常用的且经过实际考验过的线路；3）操作、调整和检修要符合方便的原则；4）具有各种必要的保护装置和联锁环节，即使在误操作时也不会发生重大事故；5）工作稳定，安全可靠，符合使用环境条件。

3.2 控制线路的设计方法。事实上，电气控制线路的设计方法主要归纳为两种：一种是经验设计法，另一种是逻辑设计法。所谓经验设计法是指，依照生产工艺的要求，根据电动机的控制方法，使用典型环节线路直接进行设计，首先设计出各个独立的控制电路，最后结合设备的工艺要求，来决定各部分电路的联锁或联系。这种方法的优点是简单，不过其缺点也很明显，即对于比较复杂的线路，就要求设计人员拥有丰富的工作经验，同时需要绘制大量的线路图，而且可能要进行多次的修改，才能得到符合要求的控制线路。所谓逻辑设计法是指采用逻辑代数进行设计，按此方法设计的线路结构合理，可节省所用元件的数量。

3.3 设计控制线路时应注意的问题。为了使线路设计得简单且准确可靠，在设计具体线路时，应注意以下几个问题：

3.3.1 尽量减少连接导线。设计人员在设计控制电路时，必须考虑要电气设备各元器件的实际位置，应该在符合设计原则的基础上，尽可能减少配线时的连接导线。

3.3.2 正确连接电器的线圈。从理论上看，电压线圈一般不能串联使用，原因就在于它们的阻抗不尽相同，这样就可能会造成两个线圈上的电压分配不等。而即使是两个同型号线圈，在外加电压是它们的额定电压之和的理想情况下，也不能这样连接。因为，电器动作是有先后的，而当一个接触器先动作时，其线圈阻抗增大，该线圈上的电压降增大，使另一个接触器不能吸合，如果情况严重，还可能使线圈烧毁。此外，如果电感量相差悬殊的两个电器线圈，也不应该并联连接。

3.3.3 控制线路中应避免出现寄生电路

寄生电路是线路动作过程中意外接通的电路。

3.3.4 尽可能减少电器数量、采用标准件和相同型号的电器尽量减少不必要的触点以简化线路，提高线路可靠性。

结语

综上所述，可知电气路线的基础设计是电气控制系统的重要环节，对电气的操作以及设备的运行状况等，有着直接的影响。因此，电气控制的设计人员，应该在电路的设计上进行广泛深入的研究，从实际工程需要出发，结合自身的工作经验，采用合理的设计方法，保证电气路线设计的准确有效。

电路设计原则范文第3篇

关键词：电箱 临时用电 设计规则 分级分路

电能是当前人类使用最为广泛的一种能源，电能的出现改变了人类传统的生活工作和生产方式。特别是进入现代文明，电能在建筑施工中的应用更为广泛。随着时代的进步和现代电力技术的不断发展，如何在建筑施工中规范化合理化的安全用电以提高工程质量和施工效率，是目前人们普遍关注的问题，同时，人们对电力技术的使用要求也越来越高。

当前我国不断加快城市化建设，施工现场及电器设备随处可见，然而由于不少施工单位对用电规范和施工规范的认识不够，造成施工现场的用电电箱配置及施工设备接线系统不规范、不标准、不合理现象比较常见，对施工安全造成的隐患是巨大的；一旦这些不规范的用电出现故障或用电事故，将在瞬间对整个施工造成巨大的经济损失，同时严重威胁施工人员的生命安全。因此，正确科学地采用建筑施工临时用电电箱的配置和设备接线系统的设计，是保证施工安全进行的必要保证。

一、电箱配置系统规则

建筑施工中临时用电的电箱必须满足三级配电系统的基本原则，即分路原则、动力及照明分设原则、压缩配电间距原则和环境使用原则。

1、分级分路规则。

（1）分级分路规则要求。

电箱的分级分路原则，通常是指施工临时用电的电箱应从一级总配电箱向若干分支配电箱供配电，再由分支配电箱向若干专用开关装置配电。每一个专用开关装置只能连接一台用电设备或施工仪器，且不能超过30 A负荷的照明设备。在三级配电系统中，任何用电设备均不得越级配电。

（2）分级分路原则优点。

分级分路原则的优点主要表现在三个方面：

1）可以合理安全的控制配电系统的停电、供电的使用；

2）有助于提高施工配电系统的维修、保养、升级和拆除，并能有效断电，保证施工安全，不影响其他施工区域的正常用电；

3）从质量和安全可靠方面提高整个建筑施工配电系统使用的效率。

2、动照分设原则。

动力及照明用电分设原则，通常指动力配电箱和照明配电箱的用电线路应分开设置，且动力开关与照明开关也应分开设置，采取这种原则的优点在于能有效防止动力设施用电和照明设备用电的相互干扰，同时也有助于提高动力用电设备和照明用电设备的运行可靠性，保证施工效率。

3、压缩配电间距原则。

压缩配电间距原则，是指总配电箱与分配电箱之间、分配电箱与开关箱之间、开关箱与用电设备之间的空间间距应尽量缩短。分配电箱应设在用电设备相对集中的场所，分配电箱与开关箱之间的距离不大于30 m，开关箱与固定式用电设备之间的水平间距不大于3 m。压缩配电间距原则的优点在于减少负荷距，提高供电质量，具体落实应结合施工现场的实际情况。

4、环境使用原则。

环境使用原则通常指施工临时用电的电箱所设置的环境，应选在常温下、便于干燥、通风和防雨的环境内，如无遮蔽物，应采取必要的防雨措施，且电箱周围无其他施工器材、杂物和危险物品，电箱的设置同时也不能影响其他工序设备的正常使用。当施工现场条件有限时，应对电箱采取防止撞击、振动或热源烘烤的措施，以保证整个施工场地配电系统的安全可靠运行。

二、电器配置接线系统设计

1、设计原则说明规则。

（1）设计图中符号说明：“DK指有明显断开点的隔离开关，K指自行空气开关，RCD指触漏电断路保护器，i指漏电断路保护器的额定漏电动作电流，t指漏电断路保护器的额定漏电动作时间。”

（2）应根据施工现场总配电箱设计图设置“三相五线总配电箱之一和之二”，其kw和150制现场用电设备的累计功率分别不宜超过80 kW，则应调整电箱尺寸和电器配置参数或在现场增设总配电箱。

（3）总配电箱内各电器之间的固定联结导线宜首选铜条，并刷涂绝缘漆。分配电箱和开关箱内电器之间的固定联结导线宜选用满足要求的单芯铜质硬线。

4）单台综合电机功率不超出50 kw的电设备（如：塔吊），应选用“大于3.0kw三相设备开关箱”，但各箱内相对应的电器额定电流参数宜根据实际情况做出相应的调整（63A/100A/200 kw的用A）。

5）单台综合电机功率超出50电设备，不适用本设计图，需单独进行计算设计（如：100kv？A大型钢筋对焊机）。

2、各配电箱、开关箱电器配置接线系统。

各配电箱、开关箱电器配置接线设计图中共包含2个总配电箱、1个动力分配箱、1个照明分配箱和4个专用开关箱。

（1）总配电箱的注意事项：

1）总配电箱（柜尺寸不应小于70×170cm）（宽×长）；

2）应设在用电设备相对集中的区域，箱体厚度不小于1、5mm；

3）配电箱箱体、箱门、金属箱体安装板通过PE线端子板与PE线做电气联结；

4）总配电室尺寸应不小于3mx3m×3 m（长×宽×高），配电柜柜门宜距室门1.5m且两侧应居中设置，有足够的空间和通道；

5）配电箱内末端多路出线应标识清楚，门外有编名，门内有接线图和检修记录。

（2）动力分配箱注意事项：

1）本分配箱适用于用电动力分配aIl×70箱，电箱尺寸不应小于55 cm（宽×长）；

2）应设在备相对集中的区域，箱体钢板厚度不小于1.5 mm；

3）分配箱门、金属箱体安装板通过PE线端子板与PE线傲电气联结，箱体与箱门采用编织软铜线电气联结；

4）分配箱与开关箱的距离应小于30m，有足够的空间和通道；

5）分配箱内末端多路出线应标识清楚，门外有编名，门内有接线图和检修记录。

（3）照明分配箱的注意事项：

1）本分配箱适用于电照明分配箱，电箱尺寸不应小于55锄×70∞（宽×长）；

2）应设备相对集中的区域，箱体钢板厚度不小于1、5 mm；

3）分配箱与开关箱的250距离应小于30 m，有足够的空间和通道；

4）分配箱内末端多路出线应标识清楚，门外有编名，门内有接线图和检修记录。

（4）专用开关箱的注意事项：

1）适用于大于3、0kW三相用电动力和照明设备；

2）应遵循“一机一箱”原则，箱体钢板厚度不应小于1.2mm；

3）开关箱箱体、箱门、金属箱体安装板通过PE线端板与PE线做电气联结，箱体与箱门采用编织软铜线电气联结；

4）开关箱与固定设备的水平距离应小于30 m，有足够的空间和通道。

三、结束语

随着时代的进步和现代电力技术的不断发展，施工现场及电器设备随处可见，施工现场的用电电箱配置及施工设备接线系统不规范、不标准、不合理现象比较常见，对施工安全造成的隐患是巨大的；正确科学地采用建筑施工临时用电电箱的配置和设备接线系统的设计，是保证施工安全进行的必要保证。

参考文献

[1]浅谈住宅电气工程配电箱质量控制；《福建建材》2009年02期。

电路设计原则范文第4篇

关键词：电网T接串接方向原则

1农村电网的特点

(1)供电距离远，负荷点间距离大，呈散落分布。

(2)单一电源，放射性结构，负荷点之间多数由线路"串接"，电网分支少。

(3)除"串接"外，电网分配负荷的形式主要是"丁字形接线(T接)"和"十字形接线(同一点向两个方向上T接)"。

2数学原理

众所周知，两点之间直线距离最短，连接两点所成的线段，就是沟通两点的最短路线。不在同一条直线上的3点(三角形的3个顶点)，有没有将其沟通起来且最短的路线呢？答案是肯定的，在欧氏平面上，更多点之间也存在将它们沟通起来的最短路线。

数学上称，到三角形3个顶点距离之和最小的点为费马点。它是这样确定的：如果三角形有一个内角大于或等于120°，这个内角的顶点就是费马点；如果3个内角均小于120°，则在三角形内部对3边张角均为120°的点，是三角形的费马点。费马点与3个顶点连成的线段是沟通3点的最短路线，容易理解，这个路线是唯一的。我们称这一结果为最短路线原理。

为便于对电网进行长度优化操作，现将确定三角形费马点的尺规作图方法简述如下：如图1所示，已知ABC的内角均小于120°，求费马点。

(1)作线段的垂直平分线L。

(2)过B点作一条射线，使其与的夹角为30°与的垂直平分线交于O点。

(3)以点O为圆心，长度为半径，过A、B两点在ABC内画弧。

(4)对线段重复以上步骤画弧。

(5)设弧与弧的交点为E，E点即为ABC的费马点。

(6)连接AE、BE、CE(图中虚线)得到连通A、B、C3点的最短路线。

根据绘图工具和手段的不同，可以有很多确定费马点的方法，但基本上是以尺规作图为基础。

3T接、串接原则与农村电网的局部优化

用最短路线原理对放射性电网的结构进行分析，可以得到以下几个有用的结论：

(1)由一点最多只能向3个方向上送电(含受电)，这3个方向互成120°角，由一点不能向两个夹角小于120°的方向送电(含受电)。称为方向原则。

(2)3个节点A、B、C，若A对B的送电方向与B对C的送电方向之间的夹角α大于60°，则3点之间应采用T接方式，并按方向原则连成供电线路，称为T接原则。

(3)若这个夹角α小于或等于60°，则可以串接，称为串接原则。

农村电网的局部优化，就是利用这3个原则来判定电网局部结构的不合理性，运用最短路线原理确定最短路线，计算出长度，通过方案比较，并结合实际考虑，解决改造和设计中的问题。

设某一电网的局部有4个负荷点A、B、C、D，分布在正方形的4个顶点上，正方形的边长为1。若电源已经到达A点，请设计出由A点向3个负荷点B、C、D供电的路线，使线路的总长度最短。

通常，较典型的方案如图2所示，图中实线为供电路线。

把这9种架线方案当做电网的9种局部结构形式，如果要求避免复杂计算，是否能判断出哪种局部结构优化(线路最短)？哪种局部结构不好？利用前述3个原则可立即得到结果。具体判断过程是：

方案1：B、D点违反方向原则，ADB、DBC违反T接、串接原则。

方案2：A、C点违反方向原则，ACB、ACD违反T接、串接原则。

方案3：A点违反方向原则，ABC、ACD、BAD违反T接、串接原则。

方案4：B、C点违反方向原则，ABC、BCD违反T接、串接原则。

方案5：A、B点违反方向原则，ABC、BAD违反T接、串接原则。

方案6：违反方向、T接、串接原则。

方案7："十字形接线"违反方向原则和T接原则。

方案8：满足方向原则及T接、串接原则要求，是最优局部结构。

方案9：这是对方案2、3、5进行局部优化后的一种结构，A点仍然违反方向原则。表1列出了各种方案的架线长度。K值为最短线路长度与本方案线路长度之比。优化潜力是本方案最多可能缩短的线路长度百分数。

当判定电网的某一局部(一般考查3个或较少数量的节点)需要优化时，余下的工作是设计出最短路线，然后加以实施。对于实际负荷点距离较大的局部，主要是利用本地区大比例地图及地理资料，结合实地勘查，确定负荷间的分布。优化路线的设计是利用计算机的绘图软件(电子图板、CAD均可)，按比例作出地图上具体负荷点构成的图形(或先将地图扫描入计算机)，然后在图上作出费马点。使用"查询"功能获得最短线路的数据，无需复杂计算。方案9是在计算机上对方案2、3、5的ABC不合理结构(下文将说明，方案2、3的ABC局部结构不合理，方案5的ABC局部结构不尽合理)经一次优化得到的改进方案，架线长度是对线段进行长度查询后相加的结果。从表1中可以得出：方案9在总长度上比方案2、3缩短了14.12%，比方案5缩短了2.27%；就被优化的ABC局部来说，方案9比方案2、3缩短了20%，比方案5缩短了3.4%。

局部优化，到底能把线路缩短多少？这是一个大家关心的问题，对此我们能不能事先做到心中有数，进行合理的估计呢？

早在20世纪60年代，美国数学家提出过这样的猜想：对一个不尽合理的网络，其最短线路长度与原线路长度之比不小于(约0.866，参见表1中K值)。换言之，正三角形加设节点可将原线路缩短最多。这一猜想于1990年，被我国数学家证明。

方案序号123456789

架线长度3.4143.4143.4143332.8282.7322.932

K值0.8000.8000.8000.9110.9110.9110.96610.932

优化潜力20%20%20%8.9%8.9%8.9%3.4%0%6.8%

便于对以上结论的理解，并从实用的角度出发，这里把非最短路径放射性电网分成2类：不合理电网和不尽合理电网。如果对于电网中任意3个直接沟通的节点，其沟通路线均取自3节点构成三角形的较短两边，而且任意两个直接沟通的节点间的沟通路线在不增加电网节点的情况下不能被其它更短的路线取代，那么这个电网是不尽合理电网，否则是不合理电网。前面方案1、2、3是不合理电网，方案4、5、6、7、9是不尽合理电网。

电路设计原则范文第5篇

实验中的电路设计是考查实验知识和实验能力的综合应用能力题，有利于激发学生发散性思维、开发学生智力和提高学生的综合科学素质。这部分内容是高中物理实验的重点和难点，也是高考的热点内容。本文结合具体实例谈谈处理这类问题的几点做法。

1.明确实验的目的，对所学知识进行广泛的联系。首先，对于电路设计题目，要明确是测定什么物理量，探索什么物理规律等，这是实验目的，也是电路设计的基本出发点。目的明确后，再应用所学物理知识进行广泛联系，看看被测物理量、探索的物理规律，在所学内容中与那些物理现象、物理规律有直接或间接的联系，并通过物理现象、物理规律及定理表现出来。

2.选择方案，简便精确。一个实验电路设计可能有多种方案，应如何选择主要有三个原则：①简便性原则：即所选方案原理简单、操作简便，各物理量必须易测量。②可行性原则：即对所选方案操作时必须安全可靠，实验器材必须易置备。③精确性原则：即在选择方案时，必须对各种可能方案进行简单误差分析，尽可能选择精确度高、能多次测量的方案。对于上述三个原则通常要综合考虑。

3.依据方案，选定实验器材，设计出实验电路的原理图。实验方案选定后，应考虑该方案需要哪些装置、测量工具，被测物理量与哪些量之间有直接定量关系，这些物理量分别用什么仪器来测量。从而确定整个实验需要哪些器材，根据器材及测量物理量的关系设计出电路原理图。以下用三个实例来说明如何进行电路设计。

例1. 从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流A1 的电阻r1，要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据。

（1）画出电路图

（2）若选测量数据中的一组来计算r1，则所用表达式为r1=_________。

分析与解答：这是一个比较全面考察学生实验能力的电学设计题。

①器材的选择：由于E=1.5V比电压表V的量程10V小很多，若用电压表V读数误差比较大，故电压表V不能选择。根据实验要求和所给的器材以及被测电流表A1内阻r1电路的特点应选择除电压表V外所有器材。

②电流表连接：电流表A1和A2有两种连接方式，当A1和A2串联进入电路时，电路中最大电流Imax=E/（r1+r2）=1.5（40+750）1≈1.8mA

对A2来说大大超过其量程，则应采用A1和A2并联方式连入电路。这时电路中最大电流Imax=1.5/40≈37mA都超过了A1量程，必须选用电阻R1串联分压。

③滑动变阻器R2连接：变阻器R2采用哪种联接方式，由于R2全电阻为50Ω，而A1和A2并联后与R1串联的总电阻最大值约为140Ω，与R2的阻值相当。若用串联限流联接，A1和A2两端电压变化范围小，不能进行多次测量，故必须采用分压联接方式。

④电路原理图如图1所示。且r1= I2r2/ I1，其中I1，I2电流表A1，A2的读数。

例2.如图2所示：P是一根表面均匀地镀有很薄的发热电阻膜的长陶瓷管（其长度L=50CM左右，直径D为10CM左右），镀膜材料的电阻率ρ已知、管的两边有导箍 MN。

现给你米尺，电压表V，电流表A，电源ε，滑动变阻器R，电键S和若干导线。请设计一个测定膜层厚度的实验方法，并画出测量电路图和写出计算膜层厚度公式。

分析与解答：这是利用所学过的物理知识巧测

很薄物件的厚度，是一道理论联系实际的好题。学生可以根据所学的实验知识和掌握的相关知识即欧姆定律进行测量。

根据欧姆定律：R=U/I=ρL/S…………①

我们可以把这根管型空心导体的环形截面等效成一个矩形截面，其长为环的圆周长：πD。由于膜很薄，d ≈0，故πD与平均圆周长π（D-d/2）相差甚微。

因此它的截面积S=πDd……………②

由① ②联立解得 d=LρI/πDU

由上式可知：实验中应测量L、D、U、I等物理量可以由所给实验仪器进行直接测量，测量电路如图3所示。

例3.测量某未知阻值电阻Rx的值。已知Rx约为5Ω左右，另有导线若干，各器材数目均只有一个。下表给出可供选择器材。请画出你所设计的实验原理图，并标明所选器材的规格或代号。

分析解答：本题是一道比较全面地考查电学设计实验题、涉及设计方案较多。

方案一：应用伏―安法测电阻，如图4。

选择R2还是选R1要从实验安全方面的考虑。R2与G表，可改装出3伏左右的伏特表；R1与G表只能改装出0.3伏左右伏特表，这样小的伏特表既不能安全实验，也不能进行精确测量。安培表外接而不内接，是处于对实验结果精确程度的考虑，因为改装后的伏特表内阻远大于Rx，这样测量系统误差较小。选A1表不选A2表，是处于精确读数的考虑。A1、A2诚然都能满足安全要求，但小量程表读数相对误差要小得多，显然这是精确原则的应用、R3作为控制线路的主元件，其控制电压方便与否，与R3、Rx值相对大小有关。当两电阻相近时，为了线路简单、经济，控制电路宜用限流器式，这是主要出于实验操作是否方便的考虑。

方案二：应用全电路欧姆定律测电阻。如图5。

原理：先将Rx短路，调R1，先测得 I1再测得I2由全电路欧姆定律得：

ε =I1（r+R1+RA）…………...①

ε=I2（r+R2+Rx+RA）……………②

由①、②可求Rx。

讨论：为何用R1不用R2显然考虑了测量方便，因为R1调节时能用到0.1欧变化，对电流调整是有利的。图5与图4比较，主要考虑了节省器材原则，这可说是经济原则的应用。

还有几种设计方案，在此不再赘述。