毕业设计（论文）-停电应急照明灯.doc

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1、哈尔滨应用职业技术学院毕业设计（论文）摘 要消防应急灯，适用于消防应急照明，是消防应急中最为普遍的一种照明工具，应急时间长，高亮度具有断电自动应急功能。消防应急疏散指示灯具有耗电小、亮度高、使用寿命长等特点，边上设计有电源开关和指显灯，适合工厂、酒店、学校、单位等公共场所以备停电作应急照明之用。消防疏散指示灯是选用工业塑料和高亮度的灯泡制成，材料不老化、散热快、抗冲击等特点。消防应急疏散指示灯具有壁挂式、手提式、吊式安装方式。用户在安装疏散指示灯时，可以根据实际情况选择不同的安装方式。消防应急照明灯电池是用于消防应急灯中的蓄电池，当有交流电输入时利用充电电路给蓄电池充电，正常交流电断开时也就是

2、我们的正常用电断开的情况下，消防应急照明灯的蓄电池给灯泡供电而点亮。现在国家消防应急灯电池要求提供应急照明电源时间不得短于90分钟。消防应急灯电池主要用来为消防应急照明提供电源，是消防应急照明灯的重要装置，与消防应急照明灯一起用于是在发生火灾时正常照明系统不能提供照明时为人员疏散、特殊岗位坚持工作以及灭火救援行动提供应急照明。关键词：消防应急灯、原理、电路、故障分析IIAbstractFire emergency lights, emergency lighting for fire, fire emergency is the most common type of lighting too

3、ls, emergency long time, high brightness with automatic emergency power-off function. Emergency evacuation lights has small power consumption, high brightness, long service life, the edge of the design of the power switch and lights that were suitable for factories, hotels, schools, units and other

4、public places to prepare for power outages for emergency lighting purposes. Fire evacuation indicator is the choice of industrial plastic and high-brightness light bulb made of material does not age, fast heat dissipation, impact resistance and other characteristics. Emergency evacuation lights with

5、 a wall-mounted, portable, hanging installation. Users install the evacuation light, you can choose according to the actual situation of different installation methods. Emergency lighting batteries are used in fire emergency light battery, when the AC input to charge the battery using the charging c

6、ircuit, the normal AC power is disconnected electricity off our normal circumstances, fire emergency lighting lamps battery to power the light bulb. Now the state fire emergency light power supply emergency lighting batteries required time shall not be less than 90 minutes. Fire emergency light batt

7、eries are mainly used to provide power to fire emergency lighting is a major fire emergency lighting installations, emergency lighting and fire with fire when used in normal lighting system can not provide illumination for the evacuation, the special status continued to work fire fighting and rescue

8、 operations and emergency lighting. Key words: Fire emergency lights, principles, circuits, fault analysis 朗读显示对应的拉丁字符的拼音朗读显示对应的拉丁字符的拼音朗读显示对应的拉丁字符的拼音目 录 摘 要IAbstractII第1章 绪 论11.1 课题描述11.2 基本工作原理及框图1第2章 相关芯片及硬件电路设计22.1 应急照明灯电路22.1.1 应急照明电路图22.1.2 元器件选择22.2 自动充电电路32.2.1 自动充电电路原理3图3自动充电电路电路图32.3 继电器开关3

9、2.4 多谐振荡电路42.4.1 555的功能特性42.4.2 555的引脚介绍52.4.3 多谐振荡电路原理52.4.4 多谐振荡电路控制应急灯原理7第3章 EPS应急电源83.1 EPS应急电源的工作原理83.2 EPS应急电源的系统组成83.3 EPS应急电源的应用83.4 EPS消防应急电源与UPS电源的比较93.5 EPS消防应急电源与分散式的应急电源比较9总 结10参考文献11致 谢12附 录13哈尔滨应用职业技术学院毕业设计（论文）第1章 绪 论1.1 课题描述 在突发停电状况下，为了保证人们的生命和财产安全，应急灯是必不可少的设施。比如当发生火灾时，消防报警控制器会自动将非消防

10、电源切除以防止电气火灾，而这时没有普通照明，消防应急灯自带的蓄电池会检测线路失电，由电池放电，供灯具照明使用，让人员依照疏散指示疏散，并提供基本的疏散照明。具有电路简单、取材容易、新颖智能、方便节电等特点。本课题利用NE555、多谐振荡电路、自动充电路、继电器等来实现应急灯的工作。有电时自动充电电路给电池充电，断电时继电器起作用使多谐震荡电路自动与电池连接，电流通过多谐振荡电路使其输出矩形波电压，矩形波电压通过电磁感应加在应急灯上使其发光，由此原理来达到自动应急灯的效果。1.2 基本工作原理及框图本课程设计的应急照明灯由自动充电电路、继电器、多谐振荡电路、变压器构成。其基本工作原理：有电时自动

11、充电电路给电池充电，断电时继电器起作用使多谐震荡电路自动与电池连接，电流通过多谐振荡电路使其输出矩形波电压，矩形波电压通过电磁感应加在应急灯上使其发光，由此原理来达到自动应急灯的效果。自动充电电路继电气开关多谐振荡电路变压器应急灯发光图1基本工作原理框图 15哈尔滨应用职业技术学院毕业设计（论文）第2章 相关芯片及硬件电路设计2.1 应急照明灯电路给家中室内普通电路中连入此装置，在不影响其它用电器使用的前提下，当电网突然断电， 可用于小范围内短时间应急照明，应急照明灯采用12v蓄电池为应急照明灯电源，可点亮12灯泡！制作简单，效果明显。2.1.1 应急照明电路图图2 应急照明电路电路图图2中稳

12、压管VD3是对半波整流后的直流电压进行稳压;当蓄电池过充时避免VD3被击穿，在此时二极管LED点亮，提醒截断电源，防止蓄电池因长时间过充而损坏，微调电阻RP用来调整充电电流大小，可根据蓄电池压绛情况进行调整。当电网突然停电、蓄电池正电压经电阻R2加至单向晶闸管VS 的门级、触发VS导通，应急灯H亮。待交流电源恢复供电后、单向晶闸管VS又处于反偏而阻断应急灯熄灭。2.1.2 元器件选择 变压器T1选用3W，单9v的小型变压器，集成电路555用NE555。三极管VT用MJE13005，=30。升压变压器T2用EE25的铁氧化磁芯，初级用0.64mm的漆包线在骨架上绕15匝，次级用0.21mm漆包线

13、绕160匝制成，灯管L用5W 双U节能灯管。开关S用22的小型拨动开关。蓄电池GB用6V 4AH 的。LED用3的红色发光管。2.2 自动充电电路自动充电电路可使充电电瓶随时充电，不至于欠压或过冲而缩短电池的寿命2.2.1 自动充电电路原理 原理介绍：220v电压通过变压器编程9v，IC1为T1基极提供电压，继电器J实现开关K自锁和自动断电。当接上电瓶后，按动K，电源指示灯L点亮，同时J得电吸合，K被其触点J-0自锁，充电开始，此时由于电瓶欠电，T1发射极电压低于（7.5V+0.65V），T1截止，T2也截止，它们对T3无影响。当电瓶电压充至7.5V时，T1发射极电压为7.5V+0.65V，T

14、1饱和导通，T2也导通，T3基极电压下降而截止，J失电释放，J-0断开，充电停止。指示灯L熄灭。通过调节W还可对不同电压的电池充电。电路中的二极管D是隔离二极管，可防止电瓶反向放电。其中R5为充电限流电阻，可在510间选取，其它元件无特殊要求。所有元件可搭接在一塑料盒上，IC1可不用散热器。图3自动充电电路电路图2.3 继电器开关本实验采用直流继电气开关交流电经过整流滤波稳压变成直流电加在电磁线圈上有电时电磁铁吸附开关使电源不与多谐振荡电路导通，停电时电磁特磁性消失开关在自身重力和弹簧的拉力下使电源与多谐振荡电路导通，多谐振荡器开始工作。从而实现了断电时应急极灯自动工作的性能。图4整流滤波稳压

15、电路图5继电气工作原理图2.4 多谐振荡电路2.4.1 555的功能特性555时基集成电路由美国Signetic公司在1972年利用双极型技术（TTL）研制成功，因在设计基准电压网络由三个阻值为5千欧的电阻器组成，故将其命名为555。由于555将模拟电路和数字电路巧妙地结合在一起，在投入市场后被大量的用于工业控制、仪表仪器、电子乐器、电子玩具和家用电器上，成为一种通用功能的电路。555时基电路是一种通用时基电路，可以做成震荡、单稳态、双稳态，施密特触发器，电压比较器等，它的主要型号有NE555、M555、LC555、LM555、HA555、SL555等。555时基集成电路是数字集成电路，是由2

16、1个晶体三极管、4个晶体二极管和16个电阻组成的定时器，有分压器、比较器、触发器和放电器等功能的电路。它具有成本低、易使用、适应面广、驱动电流大和一定的负载能力。在电子制作中只需经过简单调试，就可以做成多种实用的各种小电路，远远优于三极管电路。2.4.2 555的引脚介绍555时基集成电路各管脚的作用：脚1是公共地端为负极；脚2为低触发端TR，低于13电源电压以下时即导通；脚3是输出端V，电流可达2000mA;脚4是强制复位端MR，不用可与电源正极相连或悬空;脚5是用来调节比较器的基准电压，简称控制端VC，不用时可悬空，或通过0.01F电容器接地;脚6为高触发端TH，也称阈值端，高于2/3电源

17、电压发上时即截止;脚6是放电端DIS;脚8是电源正极VCNE 555电路原理图如图6所示图6NE 555电路原理图2.4.3 多谐振荡电路原理由555定时器和外接元件R7、R8、C3、C4构成多谐振荡器，脚2与脚6直接相连。电路没有稳态，仅存在两个暂态，电路亦不需要外加触发信号，利用电源通过R7R8向C3充电，以及C3通过R8向6放电，使电路产生振荡。电容C3在1/3Vcc和2/3Vcc之间充放电，其电路图及波形图如下图7多谐振荡电路图8多谐振荡电路波形图2.4.4 多谐振荡电路控制应急灯原理 图9多谐振荡电路控制应急灯电路图9是电路原理图。停电时继电气工作是多谐振荡器加上电源开始输出矩形电压

18、，成矩，产生约25kHz的矩形波信号、由555的3脚输出。经电阻R9限流后加到三极管VT3005的基极上，使三极管交替导通和截止。这样，通过升压变压器T2上的线圈L1中的电流时通断，并在线圈L2上感应出高压去点燃节能灯管。电容C5用于加快管的点燃。第3章 EPS应急电源 3.1 EPS应急电源的工作原理 EPS应急电源是允许短时电源中断的应急电源装置。作为消防应急电源系统，当建筑物发生火灾时，为疏散照明和其它重要的一级供电负荷提供集中供电。在正常情况时，由交流市电经过互投装置给重要负载供电，当交流市电断电后，互投装置将立即切换至逆变器供电，供电时间由蓄电池的容量决定，当市电电压恢复时，应急电源

19、将恢复为市电供电。 3.2 EPS应急电源的系统组成 EPS应急电源主要采用SPWM(交流脉带调制)技术，系统主要包括整流充电器、蓄电池组、逆变器、互投装置等部分。其中逆变器是核心，整流器的作用是将交流电变成直流电，实现对蓄电池及向逆变器模块供电。逆变器的作用则是将直流电变换成交流电，供给负载设备稳定持续的电力，互投装置保证负载在市电及逆变器输出间的顺利切换。系统控制器对整个系统进行实时监控，可以发出告警信号，同时可通过串行口与计算机或Modem连接，实现对供电系统的微机监控和远程监控。 3.3 EPS应急电源的应用 目前，专门为消防应急措施而设计研制的EPS消防应急电源，具有一定的先进性和实

20、用性，它可以实现微机监控和处理，对消防应急照明、卷帘门、消防电梯、水泵、排烟风机等消防设施实现自动控制。此类产品多为高层建筑、机场、电信网络机房、医院、重要场馆等工程采用。具有以下特点：(1)电网有电时处于静态，无噪音，小于60 dB，不需排烟、防震处理； (2)自动切换，可实现无人值守，电网与EPS电源相互切换时间为0.1s0.25s；(3)带载能力强，EPS适合电感性、电容性及综合性负载的设备，如消防电梯、水泵、风机、应急照明等；(4)使用可靠，在重要场合可以采用双机热备方式，确保事故和火灾情况下供电可靠，主机寿命可达20a以上，电池5a10a以上。(5)适应恶劣环境，可放置于地下室或配电

21、室，可以紧*应急负载使用场所就地设置，减少供电线路； (6)对于某些功率较大的用电设施，如：消防水泵、风机，EPS可直接与电机相联变频启动后，再进入正常运行状态； (7)应急备用时间，标准型为60min(有延时接口)。 3.4 EPS消防应急电源与UPS电源的比较 采用不间断电源(UPS)供电方式，其造价昂贵，特别是在线式UPS，其转换效率较低，长期连续运行，必然造成电能浪费，实际上UPS适用于信息类负荷。3.5 EPS消防应急电源与分散式的应急电源比较 分散的应急电源方式在目前的消防应用最为广泛，但只能局限于应急照明。随着楼宇智能化的普及和消防安全设施的完善，除照明外，需要为给水、通风、监控

22、等各种应急设备供电，分散式应急电源不能满足需要，而EPS应急电源则完全可以胜任其工作。随着社会的进步和发展，环境要求的不断提高，消防安全也越来越被人们重视。EPS以其特有的优越性将被越来越多的人们认识，EPS消防应急电源作为一种可*的应急供电源，可以灵活的运用在消防供电回路末端、个别重要场合等。EPS应急电源的使用，为消防安全提供了更有力的保障。总 结建筑物发生火灾，在正常电源被切断时如果没有事故照明和疏散指示标志等应急照明灯具，受困人员往往因找不到安全出口而发生拥挤 、碰撞、摔倒，尤其是高层建筑、影剧院、礼堂、歌舞厅等公众聚集场所发生火灾后，由于人员拥挤，对场所情况不熟悉，更是极易造成较大的

23、伤亡事故。另外，没有合格的事故照明和疏散指示标志，也不利于消防队员进行灭火和抢救被困人员、疏散物资。因此，选用符合规定的应急照明灯具是十分重要的。 经过近两周的努力，终于完成本次课程设计，在本次课程设计过程中，我增强了自己的动手能力、分析能力和解决问题的能力。通过跟老师和同学的交流，上网查资料以及自己的思考和分析，我按时完成了这次课程设计。在此过程中，我学会了很多，也发现了很多自己的不足之处。在以后的学习生活中，我会努力学习专业知识，将自己所学的知识多于实际相联系，为将来的发展做好充分的准备。总之，在这次课程设计中，我受益匪浅，学到了很多书本上所没有的东西，懂得了理论和实际联系的重要性。在以后

24、的学习中，我不仅要把理论知识掌握牢固，更要提高自己的动手能力和分析能力由于水平有限，文中肯定有很多不恰当的地方，请老师指出其中的错误和不当之处，使我能做出改正，我会虚心接受。参考文献1电力电子变流技术 王廷才主编 机械工业出版社2晶闸管变流技术应用图集或电力电子技术应用电路 王文郁主编 机械工业出版社3电力电子变流技术 曾芳主编 西安电子科技大学出版社4电类专业课程设计指导 张华主编 机械工业出版社致 谢在这次课程设计的撰写过程中，我得到了许多人的帮助。首先我要感谢我的老师在课程设计上给予我的指导、提供给我的支持和帮助，这是我能顺利完成这次报告的主要原因，更重要的是老师帮我解决了许多技术上的难

25、题，让我能把系统做得更加完善。在此期间，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。其次，我要感谢帮助过我的同学，他们也为我解决了不少我不太明白的设计商的难题。同时也感谢学院为我提供良好的做毕业设计的环境。最后再一次感谢所有在设计中曾经帮助过我的良师益友和同学附 录应急照明设计规范在工业和民用建筑中，应急照明系统已引起普通重视。因为它是在紧急情况下，保障人的生命安全，并保证安全地撤离危险场所。同时可进行必要的操作，以有效地制止灾害或故障蔓延的必要设施。国际照明委员会(CIE)和不少国家都制定了相应的规范和法规。例如有：建筑物的内部的安全照明指南(CIE)81-49 号技术

26、文件;安全照明U.S.A.(NEC)87-700(美国电气法规);事故、疏散和警卫照明原苏联CHNn11-4-79 (照明设计规范);安全照明日本照明手册1978，我国亦有相应规范、标准：消防安全标志GB13495-92消防安全标志设置要求GB-15630-1995高层民用建筑设计防火规范GB50045-95消防应急照明灯具通用技术条件GA54-93民用建筑电气设计规范JGJ/T16-92一.消防安全标志GB13495-92 节录：第3.4.5 条 在标志远离指示文物时，必须联用方向辅助标志。如果标志与其指示物很近，人们一眼即可看到标志的指示物，方向辅助标志可以省略。第3.5.6 条 方向辅助

27、标志的颜色应与联用的图形标志的颜色统一。第3.6.2 条 文字辅助标志应该与图形标志或(和)方向辅助标志联用。当图形标志与其指示物很近，表示意义很明显，人们很容易看懂时，文字辅助标志可以省略。第3.6.7 条 机场、海外、饭店等国际旅客较多的地方，可以采用中英文两种文字辅助标志。二、消防安全示志设置要求GB15630-1995 节录：第5.1 条 商场(店)、影剧院、娱乐厅、体育馆、医院、饭店、旅馆、高层公寓和候车(船、机)室大厅等人员密集的公共场所的安全出口、疏散通道处、层间异位的楼梯间(如避难层的楼梯间)、大型公共建筑常用的光电感应自动门或360。旋转门旁设置的一般平开疏散门，必须相应地设

28、置“安全出口”标志。在远离安全出口的地方，应将“安全出口”标志与“疏散通道方向”标志联合设置，箭头必须指向通往安全出口的方向。第5.7 条 各类建筑中的隐蔽式消防设备存放地点应相应地设置“灭火设备”、“灭火器”、和“消防水带”等标志，远离消防设备存放地点应将灭火设备标志与方向辅助标志联合设置。第5.10 条 设有火灾报警电话的地方应设置“火警电话”标志。第6.10.1.1 条 疏散通道中，“安全出口”标志宜设置在通道两侧部及拐弯处的墙面上，标志牌的上边缘距地面不应大于1m，标志的间距不应大于20m 袋形走道的尽头离标志的距离不应大于10m.第6.4 条 方向辅助标志应设置在公众选择方向的通道处

29、，并按通向目标的最短路线设置。第6.5 条 设置的消防安全标志，应使大多数观察者的观察角接近90。第6.10.1.2 条 疏散通道出口处，“安全出口”标志应设置在门框边缘或门的上部。第6.10.1.3 条 悬挂在室内大厅处的疏散标志牌的下边缘距地面的高度不应小于2.0m。第6.10.2 条 附着在室内墙面等地方的其它标志牌，其中心点距地面应在1.3m-1.5m 之间。第6.12 条 对于地下工程，“安全出口”标志宜设置在通道的两侧部及拐弯处的墙面上，标志的中心点距地面高度应在1.0m-1.2m 之间，也可设置在地面上。标志的间距不应大于10m。第8 条设置的消防安全标志牌及其照明灯具等应至少半

30、年检查一次。三、高层民用建筑设计防火规范GB50045-95 节录：第9.2.1 条高层建筑的下列部位应设置应急照明：第9.1.1.1 条 楼梯间、防烟楼梯间前室、消防电梯间及其前室、合用室和避难层(间)。第9.2.1.2 条 配电室、消防控制室、消防水泵室、防烟排烟机房、供消防用电的蓄电池室、自备发电机房、电话总机房以及发生火灾时仍需坚持工作的其他房间。第9.2.1.3 条 观众厅、展览厅、多功能厅、餐厅和商业营业厅等人员密集的场所。第9.2.1.4 条 公共建筑内的疏散走道和居住建筑内走道长度超过20m 的内走道。第9.2.2 条 疏散用的应急照明，其地面最低照度不应低于0.5lx,消防控

31、制室，、消防水泵房、防烟排烟机房、配电室和自备发电机房电话总机房以及发生火灾时仍需坚持工作的其他房间的应急照明，仍应保证正常照明的照度。四、消防应急照明灯具通用技术条件GA54-93 节录：第5.1 条 消防应急照明灯具应急转换时间不大于5s。第5.2 条 消防应急照明灯具的应急工作时间不小于30min。第5.3 条 自带电源型消防应急照明灯具所用电池必须的全封闭免维护的充电电池，电池的使用寿命不小于4 年，或全充、放电循环次数不小于400 次。五、民用建筑电气设计规范JGJ/T16-92 节录：第24.7.2 条 下列部位须设置火灾事故时的备用照明：(1) 疏散楼梯(包括防烟楼梯间前室)、消

32、防电梯及其前室;(2) 消防控制室、自备电源室(包括发电机房、UPS 室和蓄电池室等)、配电室、消费水泵房、防排烟机房等;(4) 建筑(3) 观众厅、宴会厅、重要的多功能厅及每层建筑面积超过1500m2 的展览厅、营业厅等;面积超过200m2 的演播室，人员密集建筑面积超过300m2 的地下室;(5) 通信机房、大中型电子计算机房、BAS 中央控制室等重要技术用房;(6) 每层人员密集的公共活动场所等;(7) 公共建筑内的疏散走道和居住建筑内长度超过20m 的内走道。第24.7.3 条 建筑物(二类建筑的住宅外)的疏散走道和公共出口处，应设疏散照明。第24.7.4 条 凡在火灾时因正常电源突然

33、中断将导致人员伤亡的潜在危险所(如医院内的重要手术室、急救室等)，应设安全照明。第C.3.1 条 应急照明在正常电源断电后，其电源转换时间应满足：疏散照15s,(金融商业交易场所1.5s);安全照明0.5s。第C.3.4 条 在有无障疑设计要求时，宜同时设有音响指示信号。第C.3.6 条 楼梯间内的疏散标志灯宜安装在休息板止方的墙角处或壁装，并应用箭头及阿拉伯数字清楚标明上、下层层号。六、根据出口门和疏散走道的相对位置，可以装设双面有图形、文字的出口标志。(摘应急照明设计指南)接线方式：各应急灯具宜设置专用线路，中途不设置开关。二线制和三线制型应急灯具可统一接在专用电源上。各专用电源的设置应和相应的防火规范结合。应急电源与灯具分开放置的，其电气连接应采用耐高温电线，以满足防火要求。二线制该接法是专用应急灯具常用接法，适用在应急灯平时不作照明使用，待断电后，应急灯自动点亮。也适用于微功耗应急灯平时常亮，待遇断电后，转为应急持续点亮。三线制该接法为应急灯最多的接法，可对应急灯具平时的开或关进行控制，当外电路断电时不论开关处于何种状态，应急灯立即点亮应急。K 为平时照明开关。