电路与电气设备.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电路与电气设备,掌握电路的种类,一、电路的基本概念,电路就是电流通过的路径,。复杂电路如网状，称为电网。,(,一,),电路的组成：,电源、负载、连接导线等,(,二,),电路的主要作用,1,电能的传输和转换。,2,电信号的传递和处理。,二、电路的基本物理量,电路中主要涉及到的基本物理量有电流、电压、电功率、电能、电阻等。,(,一,),电流,电荷的定向移动形成电流。,用大写字母,I,表示,。在国际单位制中，,电流的单位是安培,，简称安,(A),。,(,二,),电压,表示每单位正电荷由正极移至负极时电场力所做的功，称为两点间的电压。,电压在数值上等于单位正电荷在,a、b,两点的电势差(位能差)。,用大写,用字母,U,ab,表示。,在国际单位制中，,电压的单位为伏特，简称伏,(v),。,(,三,),电功率,电功是在一定时间内转换的电能。,单位时间内转换的电能称为电功率，用大写字母,P,表示。,在电压和电流的参考方向一致时，电功率等于电压和电流的乘积。,电功率的单位是瓦特，简称瓦，单位符号为,W,。,(,四,),电能,电能的单位为焦耳，简称焦。符号为,J,。,1J,就是功率为,1W,的用电设备使用,1,s,所吸收,(,或消耗,),的电能。电力电路中，,常采用千瓦小时,(kW,h),为电能的单位，,1kW,h,等于,lkW,的用电设备使用,1h(3600s),所吸收,(,或消耗,),的电能，,1,千瓦小时也叫,1,度，,电能,表也称为电度表,。,(,五,),电阻,导体有良好的导电性能，但不同导体的导电性能是有差异的。,衡量物体导电性能的物理量称为电阻,，用大写字母,R,表示，其单位为欧姆简称欧，单位符号为,。,实验表明，,用一定材料制成的粗细均匀的导体，在,定的温度下,，其,电阻与长度成正比，与截面积成反比。,三、正弦交流电的基本概念,(,一,),直流电流和交流电流的区别,电荷定向运动形成交流电流和直流电流，,直流电流的方向是不变的，大小和方向都不变的直流电流叫做恒稳电流。交流电流的大小和方向都随时间而变化，,交流电流、交流电压和交流电动势通称交流电，,以字母,“,AC,或符号,“,”,表示。,(,二,),正弦交流电,1,交流电的瞬时值,交流电在任一瞬间的值称为瞬时值，,交流电经过一定的时间，周而复始地出现，称为周期交流电。,2,周期和频率,(1),在一秒内周期交流电变化的周数称为频率,，用小写字母,f,表示；频率和周期应互为倒数，即：,f,1/,T,，,频率的单位为,l,/,秒,(1,/,s,),，称为赫兹,(Hz),，简称赫,。,(2),周期和频率都是用来,表示交流电变化快慢,的物理量。我国和大多数国家规定的电力标准频率为,50Hz,，简称工频,。电力系统习惯上用“周波”或“周”作为频率的单位，,50,周波就是,50,赫兹。,3,正弦交流电的三要素,(1,),最大值,(,或称幅值,),最大瞬时值,(2),角频率,角频率的单位是弧度,/,秒,(rad,/s,),，可简写为,l,/,秒,(1,/,s,),。,(,3),初相位,0,时的相位为,，称初相位，简称初相。初相决定了正弦量的初始值，即,0,时刻的值。,在实际分析计算中，有效值远比瞬时值和最大值重要。,通常所说的交流电压,220V,，就是指有效值，其最大值,U,m,311V,。,四、三相正眩交流电路,三相交流的供电方式由三相交流电源供电的体系称为三相制。,(,一,),三相制的优点,1,与单相制相比，在电源方面三相发电机和三相变压器比同容量的单相发电机和单相变压器体积小、,节省制造材料，且运行稳定。,(,注释,),2,在输电方面，同样输送的功率、电压和距离下，三相输电线比单相输电线,节省有,色金属,(,铜和铝,),约,25,。,3,在用电方面，三相电动机与单相电动机相比，,结构简单、维护方便和转动平稳。,(,二,),三相交流电动势,三相发电机在它的定子槽中，对称地放置三个相同的绕,组,，每个绕组的始端标以,A,、,B,、,C,末端标以,X,、丫、,Z,，绕组的始端之间或末端之间都相隔,12,0,。由于,转子磁极的磁场沿气隙按正弦规律分布,，因此当转子匀速旋转时，三个绕组中均感应产生正弦电动势。,三相交流电出现正幅值的先后次序成为相序。上述三相电动势的相序为,ABCA,称正序，而,ACBA,，则称为负序,(,或逆序,),。,发电厂、变电所的导电部分,(,如三相母线,),通常涂有黄、绿、红三种颜色，分别表示,A,、,B,、,C,三相。在用电部门，以哪一相作为,A,相是任意的，确定了,A,相后，滞后于,A,相,12,0,的一相为,B,相，滞后,B,相,12,0,的一相为,C,相。,相序会影响三相电动机的旋转方向，改变相序将使三相电动机反转。,掌握电气设备工作特性,一、主要电气设备,(,一,),一次设备,直接参与生产、输送和分配电能的电气设备称为一次没备,，通常包括以下五类：,1,能量转换设备,。,发电机、变压器、电动机,等属于此类。其中发电机和主变压器是电站的心脏，简称主机和主变。,2,开关设备,。这类电器用于,电路的接通和开断,。,需要具备足够的灭弧能力。,(,注释,),开关没备又分为以下几种：,(,注释,),(1),断路器,。,断路器不仅能接通和断开正常的负荷电流，也能断开短路电流。,它是作用最重要、构造最复杂、功能最完善的开关电器。,(2),熔断,器,。熔断器不能接通和断开负荷电流，它被设置在电路中,专用于断开故障,短路,电流，切除故障回路,。,(3),负荷开关,。,负荷开关允许带负荷接通和断开电路,，但其灭弧能力有限，,不足以断开短路电流,。,(4),隔离开关,。,隔离开关主要用于设备或电路检修时隔离电源，造成一个可见的、足够的空气间距,。,3,载流导体,。该类设备有母线、绝缘子和电缆等，,用于电气设备或装置间的连接,通过强电流，传递功率。,母线是裸导体,，需要用绝缘子支持和绝缘。,电缆是绝缘导体，,并具有密封的封包层以保护绝缘层，外面还有铠装或塑料护套以保护封包。,4.,互感器,。互感器,分为电压,互感器和电流互感器，,分别将一次侧的高电压或大电流按比例转变为二次侧的低电压或小电流,，以供给二次回路的测量仪表和继电器。,5.,电抗器和避雷器,。,电抗器主要用于限制电路中的短路电流；避雷器则用于限制电气设备的过电压。,(,二,),二次设备,对电气一次设备的工作状况进行监测、控制和保护的辅助性电气设备称为二次设备,。,二、变压器,1,变压器的组成,变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，,由铁芯,(,或磁芯,),和线圈组成。,线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。,当初级线圈中通有交流电流时，铁芯,(,或磁芯,),中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压,(,或电流,),。,2,变压器的基本原理是电磁感应原理,感应电动势公式为,E=4.44,f,N,m,(2H311022),当二次侧加负载时，一次电压不变时，主磁通是不变的。一次电流增大来平衡二次电流。,当电流乘以匝数时，就是磁势。上述的平衡作用实质上是磁势平衡作用，变压器就是通过磁势平衡作用实现了一、二次侧的能量传递。,三、断路器,1.,当用断路器,(,开关电器,),切断有电流通过的电路时,，在开关,触头间就会产生电弧,，尽管触头已经分开，但电流通过电弧继续流通，,只有触头间的电弧熄火后，电流才真正切断,。当开关触头间出现电弧时，必须尽快予以熄灭。,2,断路器熄灭电弧的基本过程是：,削弱游离过程，加强去游离过程。,主要措施为：提高触头间的开断速度；用冷却绝缘介质降低电弧温度，削弱热发射和热游离作用以熄灭电弧；增大绝缘介质气体压力，使气体密度增加，降低热游离几率，增大复合几率，促使电弧熄灭；采用绝缘介质吹弧，使电弧拉长，增大冷却面，提高传热率；将触头置于真空密闭中。,(,注释,),四、防雷设备,1,采用避雷针、避雷线、避雷器进行过电压防护的设备通常称为防雷设备。,防止直击雷过电压一般使用避雷针或避雷线,；,防止感应雷过电压、侵入波以及内部过电压一般使用避雷器。,对于普通建筑物，通常采用避雷针,(,线,),进行防雷。,2,避雷针,(,线,),一般安装在建筑物的顶端，避雷针,(,线,),高出被保护物,，其作用是将雷电吸引到避雷针,(,线,),上来，并安全地将雷电电流引人大地，从而起到保护作用。,一、发电机的作用和基本结构,(,一,),发电机作用,1.,将机械能转变为电能送人电网,。,2,调整发电机输入机械功率可以改变发电机有功功率输出，以满足有功负荷需要,。,3,调节发电机转子励磁电流可以改变发电机无功功率,(,感性或容性,),输出，以满足无功负荷的需要,。,4.,对单独运行的机组来说，,改变励磁电流就是改变发电机端电压。,了解供配电系统中电气设备的作用,(,二,),基本结构,定子机座用以固定及支持定子铁芯及绕组；端盖是保护定子端部绕组及与机座的密封结构；,定子铁芯构成发电机磁回路和固定定子绕组，定子绕组的作用是产生感应电势，输出电功率；转子本体是构成发电机磁回路和固定转子绕组；励磁绕组的作用是通人直流励磁电流，产生主磁极磁场。,此外还有阻尼系统、风扇、护环、中心环等。,(,注释,),二、变压器的作用和基本结构,(,一,),变压器的作用,1,在电源端，用升压变压器升高电压减小电流，以降低输电线路上的电能损耗。,2,在受电端，用降压变压器降低电压，满足用户电气设备的用电要求。,(,二,),基本结构,变压器磁路的主体是铁芯,，外壳是油箱，,冷却装置有风冷、强油风冷或强油水冷。,还有用以改变电压和传递能量的绕组,、调压装置、储油柜、吸湿器、安全气道、净油器、气体继电器、测温装置等。,三、互感器的作用,1,互感器与测量仪表配合，对线路的电压、电流，电能进行测量。,2,与继电保护装置配合，对电力系统和设备进行保护。,3,互感器二次侧均接地，以保证运行人员和二次设备的安全。,4,将线路电压与电流变换成统一的标准值，使测量仪表和保护装置标准化。,5,二次设备的绝缘水平按低电压设计，从而结构轻巧，价格便宜；,二次回路不受一次回路的限制，接线方便；对二次设备进行维护、调换以及调整试验时，不需要中断一次系统的运行，仅适当地改变二次接线即可实现。,四、断路器和隔离开关的作用,(,一,),断路器的作用,1,能承载、关合和开断运行线路、设备的正常电流。,2,能在规定时间内承载、关合及开断规定的异常电流,(,如短路电流,),，从而保证系统正常稳定运行。,3,将被检修设备或安装设备与高压电源隔离，保证安装人员及设备的安全。,(,二,),隔离开关的作用,1,隔离开关可将高压电气装置中需要检修的部分与其他带电部分可靠地隔离电源，保证安全。,2,隔离开关经常用来进行电力系统运行方式改变时的倒闸操作。,3,利用隔离开关接通或切断下列电路,：电压互感器，避雷器；长度不超过,10km,的,35kV,空载线路；长度不超过,5km,的,110kV,空载线路；,35kV,、,100kVA,及以下和,110kV,、,3200kVA,及以下的空载变压器等。,(,注释,),隔离开关在任何情况下，均不能接通或切断负荷电流和短路电流，,并应设法避免可能发生的误操作。,