电气工程概论.pptx

绪 论关于课程：关于课程：课程名称：电气工程导论课程名称：电气工程导论课程性质：是电气工程及自动化专业的一门选修课程课程性质：是电气工程及自动化专业的一门选修课程考查依据：考勤考查依据：考勤0.2、课堂表现、课堂表现0.2、作业、作业0.3、总结测验、总结测验0.3研究的内容：研究的内容：介绍电气工程的基本概念、电力系统的基介绍电气工程的基本概念、电力系统的基本计算、电力系统正常运行的潮流分布、电力系统运行本计算、电力系统正常运行的潮流分布、电力系统运行状况的优化与调整、故障分析、稳定性分析等。通过学状况的优化与调整、故障分析、稳定性分析等。通过学习使学生在有限的学时内较全面地学习和掌握电气工程习使学生在有限的学时内较全面地学习和掌握电气工程的基本知识。的基本知识。4.与其他课程的联系：与其他课程的联系：l先修课程：电路、电机学先修课程：电路、电机学l后继课程：电力系统分析、继电保护、建筑供配电后继课程：电力系统分析、继电保护、建筑供配电相关参考书：相关参考书：杨淑英主编，电力系统概论，中国电力出版社，杨淑英主编，电力系统概论，中国电力出版社，2007杨以涵杨以涵电力系统基础电力系统基础中国电力出版社中国电力出版社1986尹克宁尹克宁电力工程电力工程中国电力出版社中国电力出版社2005陈慈萱陈慈萱电气工程基础电气工程基础中国电力出版社中国电力出版社2003王锡凡王锡凡现代电力系统分析现代电力系统分析科学出版社科学出版社2003教学计划教学计划(32学时学时16周周)第第1章章电气工程概论电气工程概论/41.1电气工程的地位和作用电气工程的地位和作用1.2电机工程电机工程1.3电力系统工程电力系统工程1.4电力电子技术电力电子技术1.5高电压工程高电压工程1.6电气工程新技术电气工程新技术第第2章章电器设备电器设备/22.1电弧与灭弧电弧与灭弧2.2高压断路器高压断路器2.3隔离开关、高压负荷开关、高压熔断器隔离开关、高压负荷开关、高压熔断器2.4低压电器低压电器2.5互感器互感器2.6电气设备的选择电气设备的选择第第3章章电气一次系统电气一次系统/23.1发电工程发电工程3.2电气主接线电气主接线3.3配电装置配电装置3.4电力系统负荷电力系统负荷教学计划教学计划第第4章章电气二次系统电气二次系统/24.1电气二次回路基本概念电气二次回路基本概念4.2断路器的控制回路与信号回路断路器的控制回路与信号回路4.3中央信号中央信号4.4发电厂变电所的操作电源发电厂变电所的操作电源第第5章章现代电力系统运行现代电力系统运行/65.1电力网的参数计算和等值电路电力网的参数计算和等值电路5.2电力系统的稳态运行电力系统的稳态运行5.3电力系统的经济运行电力系统的经济运行5.4电力系统故障分析电力系统故障分析5.5电力系统稳定性电力系统稳定性5.6远距离输电远距离输电第第6章章继电保护与安全自动装置继电保护与安全自动装置/46.1继电保护概述继电保护概述6.2电力线路的继电保护电力线路的继电保护6.3变压器保护变压器保护6.4发电机保护发电机保护第第7章章电力系统自动化电力系统自动化/27.1电力系统通信电力系统通信7.2电力系统调度自动化电力系统调度自动化7.3电厂自动化系统电厂自动化系统7.4变电站综合自动化变电站综合自动化第第8章章高电压工程高电压工程/28.1高电压绝缘高电压绝缘8.2高压绝缘试验高压绝缘试验8.3电力系统过电压及其保护电力系统过电压及其保护8.4电力系统绝缘配合电力系统绝缘配合第第9章章电气工程设计电气工程设计/29.1电气工程设计的基本知识电气工程设计的基本知识9.2电气制图规范电气制图规范9.3电气工程设计的内容电气工程设计的内容9.4电气设计电气设计AutoCAD简介简介9.5变配电工程设计示例变配电工程设计示例第第10章章电气工程建设监理电气工程建设监理/2第第11章章电气工程管理电气工程管理/2第一章第一章 电气工程概论电气工程概论1.1.1电气工程在国民经济中的地位电气工程在国民经济中的地位电电是是能能量量的的一一种种表表现现形形式式，是是现现代代社社会会中中最最重重要要、最最方方便便的的能能源源，现现代代工工农农业业生生产产、交交通通运运输输以以及及城城乡乡人人民民生生活活等等各各个个方方面面,广广泛泛地地使用着电能。使用着电能。电能为二次能源电能为二次能源煤煤炭炭、石石油油、天天然然气气、水水利利等等随随自自然然界界演演化化生生成成的的动动力力资资源源是是能能量量的的直直接接提提供供者者为为一一次次能能源源。电电能是由一次能源转换而成，称为能是由一次能源转换而成，称为二次能源二次能源。1.1电气工程的地位和作用电气工程的地位和作用优点优点:1 1、电电能能易易于于转转换换成成其其它它形形式式的的能能量量(光光能能、热热能、机械能、化学能）能、机械能、化学能）,使用便利使用便利2 2、电电能能便便于于生生产产、输输送送、分分配配、使使用用和和易易于于控控制制。电电能能经经过过高高压压输输电电线线路路,还还可可以以输输送送很很远远的距离的距离,供给远方的用户供给远方的用户,输送与分配经济输送与分配经济3 3、自自然然界界中中具具有有丰丰富富的的电电力力资资源源，如如煤煤、石石油油、天然气、水力、原子能、太阳能、风能等天然气、水力、原子能、太阳能、风能等4 4、另另外外,许许多多生生产产部部门门利利用用电电进进行行控控制制,更更容容易实现自动化易实现自动化,提高产品质量和经济效益提高产品质量和经济效益。电气工程电气工程（Electrical Engineering）是与电能生）是与电能生产和应用相关的技术，包括发电工程、输配电工产和应用相关的技术，包括发电工程、输配电工程和用电工程。程和用电工程。发电工程发电工程根据一次能源的不同可以分为：火力发电工根据一次能源的不同可以分为：火力发电工程、水力发电工程、核电工程、可再生能源工程等。程、水力发电工程、核电工程、可再生能源工程等。输配电工程输配电工程可以分为输变电工程和配电工程。可以分为输变电工程和配电工程。用电工程用电工程可分为：船舶电气工程、交通电气工程、建可分为：船舶电气工程、交通电气工程、建筑电气工程等。筑电气工程等。电气工程还可分为电气工程还可分为电机工程、电力电子技术、电电机工程、电力电子技术、电力系统工程、高电压工程力系统工程、高电压工程。电气工程与土木工程、机械工程、化学工程及管电气工程与土木工程、机械工程、化学工程及管理工程并称现代社会五大工程。理工程并称现代社会五大工程。发电工程发电工程发发电电厂厂是是生生产产电电能能的的核核心心，任任务务是是将将一一次次能能源源转转换成电能换成电能发电厂类型：发电厂类型：燃烧煤、石油、天然气发电的火力发电厂；燃烧煤、石油、天然气发电的火力发电厂；利用水能发电的水力发电厂；利用水能发电的水力发电厂；利用核能发电的核动力电厂（又称核电厂）。利用核能发电的核动力电厂（又称核电厂）。我我国国目目前前火火力力发发电电设设备备容容量量占占的的比比重重最最大大，超超过过70，水水电电设设备备容容量量约约占占20，核核能能发发电电设设备备容容量量则则不不足足10。另另外外还还有有太太阳阳能能发发电电厂厂、风风力力发发电电厂厂、潮潮汐汐发发电电厂厂和和地热发电厂等。地热发电厂等。火电厂生产过程示意图火电厂生产过程示意图水电厂示意图水电厂示意图黄河三门峡水电站黄河三门峡水电站长江三峡水电站长江三峡水电站核核电电厂示厂示意意图图其它能源发电其它能源发电1.地热发电（地下热水）地热发电（地下热水）2潮汐发电（潮涨潮落）潮汐发电（潮涨潮落）3.风能发电风能发电（电能质量较差、不稳定）（电能质量较差、不稳定）4.太阳能发电太阳能发电电力可持续发展问题电力可持续发展问题我国目前电力工业居世界第二位，电力供应中煤电我国目前电力工业居世界第二位，电力供应中煤电占占7474，水电占，水电占2424，核电仅占，核电仅占1.1.。通过大力。通过大力发展水电、加快发展核电、积极发展非水可再生能发展水电、加快发展核电、积极发展非水可再生能源（尤其是风能）等举措，可逐步降低化石燃料的源（尤其是风能）等举措，可逐步降低化石燃料的份额，改善能源结构。份额，改善能源结构。20202020年以后，预计我国石油对外依存度将达年以后，预计我国石油对外依存度将达5050以以上；煤炭的开发规模又受到环境、运输等条件的制上；煤炭的开发规模又受到环境、运输等条件的制约；水电装机容量达到亿千瓦之后，进一步大规约；水电装机容量达到亿千瓦之后，进一步大规模持续开发的余地不大；非水可再生能源如风能和模持续开发的余地不大；非水可再生能源如风能和太阳能等，存在能量密度低和供能间断性等问题，太阳能等，存在能量密度低和供能间断性等问题，尚无法大规模取代化石能源尚无法大规模取代化石能源 ；综观各种能源，应；综观各种能源，应大力发展核能才能满足我国大力发展核能才能满足我国20202020年以后的能源需求。年以后的能源需求。专家指出，到本世纪中叶，核电装机容量应进一步专家指出，到本世纪中叶，核电装机容量应进一步提高到提高到2.42.4亿千瓦以上，核电份额将提高到亿千瓦以上，核电份额将提高到10102020，使核能与洁净煤电和水电共同成为我国能源，使核能与洁净煤电和水电共同成为我国能源的三大支柱之一。的三大支柱之一。输配电工程输配电工程 电网按电压高低和供电范围大小可分为区域电网和地方电网。区电网按电压高低和供电范围大小可分为区域电网和地方电网。区域电网的供电范围大，电压一般在域电网的供电范围大，电压一般在220kV220kV及以上；地方电网的供电范及以上；地方电网的供电范围小，电压一般为围小，电压一般为3535110kV110kV。电网也往往按电压等级来称呼，如说。电网也往往按电压等级来称呼，如说10kV10kV电网或电网或10kV10kV系统，就是指相互连接的整个系统，就是指相互连接的整个10kV10kV电压的电力线路。电压的电力线路。根据供电地区的不同有时也将电网称为城市电网和农电网。根据供电地区的不同有时也将电网称为城市电网和农电网。1.1.2电气工程的发展电气工程的发展电气工程的发展历史（见书介绍）电气工程的发展历史（见书介绍）至至2007年底，我国发电装机容量达年底，我国发电装机容量达7.13亿亿kW，三，三峡水电及输变电工程、百万千瓦级超超临界火电峡水电及输变电工程、百万千瓦级超超临界火电工程、百万千瓦级核电工程，以及全长工程、百万千瓦级核电工程，以及全长645km的的交流交流1000kV晋东南晋东南南阳南阳荆门特高压输电线路荆门特高压输电线路工程、世界第一条直流工程、世界第一条直流800kV云广特高压输变电云广特高压输变电工程等举世瞩目工程等举世瞩目发展发展智能电网智能电网:可靠、安全、经济、高效、环境友可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的智能化电网好和使用安全的智能化电网风力发电、太阳能光伏发电等可再生能源发电技风力发电、太阳能光伏发电等可再生能源发电技术的产业化及规模化应用术的产业化及规模化应用电气应用领域电气应用领域建筑电气与智能化在建筑行业中的比重越来越大，现建筑电气与智能化在建筑行业中的比重越来越大，现代化建筑物、建筑小区，乃至乡镇和城市对电气照明、代化建筑物、建筑小区，乃至乡镇和城市对电气照明、楼字自动控制、计算机网络通信，以及防火、防盗和楼字自动控制、计算机网络通信，以及防火、防盗和停车场管理等安全防范系统的要求越来越迫切，也越停车场管理等安全防范系统的要求越来越迫切，也越来越高；来越高；在交通运输行业，过去采用蒸汽机或内燃机直接牵引在交通运输行业，过去采用蒸汽机或内燃机直接牵引的列车几乎全部都要由电力牵引或电传动取代，磁悬的列车几乎全部都要由电力牵引或电传动取代，磁悬浮列车的驱动、电动汽车的驱动、舰船的推进，甚至浮列车的驱动、电动汽车的驱动、舰船的推进，甚至飞机的推进都将大量使用电力；飞机的推进都将大量使用电力；机械制造行业中机电一体化技术的实现和各种自动化机械制造行业中机电一体化技术的实现和各种自动化生产线的建设；生产线的建设；国防领域的全电化军舰、战车、电磁武器等等。国防领域的全电化军舰、战车、电磁武器等等。1.1.3电气工程学科分类电气工程学科分类在我国高等学校的在我国高等学校的1998年本科专业目录中，电气工程对应年本科专业目录中，电气工程对应的专业是的专业是电气工程及其自动化电气工程及其自动化或或电气工程与自动化电气工程与自动化作为一宽口径综合性专业，它涉及电能的生产、传输、分配、使作为一宽口径综合性专业，它涉及电能的生产、传输、分配、使用全过程，电力系统用全过程，电力系统(网络网络)及其设备的研发、设计、制造、运行、及其设备的研发、设计、制造、运行、检测和控制等多方面各环节的工程技术问题，要求电气工程师掌检测和控制等多方面各环节的工程技术问题，要求电气工程师掌握电工理论、电子技术、自动控制理论、信息处理、计算机及其握电工理论、电子技术、自动控制理论、信息处理、计算机及其控制、网络通信等宽广领域的工程技术基础和专业知识，掌握电控制、网络通信等宽广领域的工程技术基础和专业知识，掌握电气工程运行、电气工程设计、电气工程技术咨询、电气工程设备气工程运行、电气工程设计、电气工程技术咨询、电气工程设备招标及采购咨询、电气工程的项目管理、电气设计项目和建设项招标及采购咨询、电气工程的项目管理、电气设计项目和建设项目的监理等基本技能。目的监理等基本技能。在研究生学科专业目录中，电气工程是工学门类中的一个在研究生学科专业目录中，电气工程是工学门类中的一个一级学科，包含一级学科，包含电机与电器、电力系统及其自动化、高电电机与电器、电力系统及其自动化、高电压与绝缘技术、电力电子与电力传动、电工理论与新技术压与绝缘技术、电力电子与电力传动、电工理论与新技术等等5个二级学科个二级学科由国家技术监督局于由国家技术监督局于1992年年11月月1日发布的日发布的学科分类与学科分类与代码代码中，电气工程是一级学科动力与电气工程下的二级中，电气工程是一级学科动力与电气工程下的二级学科，包含电工学学科，包含电工学、电机学、电力电子技术、电力系统及、电机学、电力电子技术、电力系统及其自动化等其自动化等18个三级学科。个三级学科。1.2.1电机的作用电机的作用电能优点电能优点1 1：易于转换成其它形式的能量：易于转换成其它形式的能量(光能、光能、热能、热能、机械能机械能、化学能）、化学能）,使用便利使用便利电机是以电磁感应现象为基础实现机械能与电机是以电磁感应现象为基础实现机械能与电能之间的转换以及变换电能的装置，包括电能之间的转换以及变换电能的装置，包括旋转电机和变压器两大类。旋转电机和变压器两大类。1.2电机工程电机工程电机的作用：电机的作用：1电能的生产、传输和分配电能的生产、传输和分配由汽轮机或水轮机带动的发电机，将机械能转换成电能，然后用变由汽轮机或水轮机带动的发电机，将机械能转换成电能，然后用变压器升高电压，通过输电线把电能送到用电地区，再经变压器降低压器升高电压，通过输电线把电能送到用电地区，再经变压器降低电压，供用户使用。发电厂的多种辅助设备，如给水机、鼓风机、电压，供用户使用。发电厂的多种辅助设备，如给水机、鼓风机、传送带等，都需要电动机驱动。传送带等，都需要电动机驱动。2驱动各种生产机械和装备驱动各种生产机械和装备在工农业、交通运输、国防等部门和生活设施中，极为广泛地应用在工农业、交通运输、国防等部门和生活设施中，极为广泛地应用各种电动机来驱动生产机械、设备和器具。例如，数控机床、纺织各种电动机来驱动生产机械、设备和器具。例如，数控机床、纺织机、造纸机、轧钢机、起吊、供水排灌、农副产品加工、矿石采掘机、造纸机、轧钢机、起吊、供水排灌、农副产品加工、矿石采掘和输送、电车和电力机车的牵引、医疗设备及家用电器的运行等一和输送、电车和电力机车的牵引、医疗设备及家用电器的运行等一般都采用电动机来拖动。般都采用电动机来拖动。3用于各种控制系统以实现自动化、智能化用于各种控制系统以实现自动化、智能化控制电机作为整个自动控制系统中的重要元件，可以在控制系统、控制电机作为整个自动控制系统中的重要元件，可以在控制系统、自动化和智能化装置中作为执行、检测、放大或解算元件。例如，自动化和智能化装置中作为执行、检测、放大或解算元件。例如，控制机床加工的自动控制和显示，阀门遥控，显示电梯的自动选层控制机床加工的自动控制和显示，阀门遥控，显示电梯的自动选层与显示，火炮和雷达的自动定位，飞行器的发射和姿态等。与显示，火炮和雷达的自动定位，飞行器的发射和姿态等。1.2.2电机的分类电机的分类1按照在应用中的功能来分按照在应用中的功能来分(1)发电机。由原动机拖动，将机械功率转换为电能的电机。发电机。由原动机拖动，将机械功率转换为电能的电机。(2)电动机。将电能转换为机械能的电机。电动机。将电能转换为机械能的电机。(3)将电能转换为另一种形式电能的电机，又可以细分为：将电能转换为另一种形式电能的电机，又可以细分为：变压器。其输出和输入有不同的电压。变压器。其输出和输入有不同的电压。变流机。输出与输入有不同的波形，如将交流变为直流。变流机。输出与输入有不同的波形，如将交流变为直流。变频机。输出与输入有不同的频率。变频机。输出与输入有不同的频率。移相机。输出与输入有不同的相位。移相机。输出与输入有不同的相位。(4)控制电机。在机电系统中起调节、放大和控制作用的电机控制电机。在机电系统中起调节、放大和控制作用的电机2按照所应用的电流种类来分按照所应用的电流种类来分电机可以分为直流电机和交流电机。电机可以分为直流电机和交流电机。3按原理和运动方式类分按原理和运动方式类分(1)直流电机。没有固定的同步速度。直流电机。没有固定的同步速度。(2)变压器。静止设备。变压器。静止设备。(3)异步电机。转子速度永远与同步速度有差异。异步电机。转子速度永远与同步速度有差异。(4)同步电机。速度等于同步速度。同步电机。速度等于同步速度。(5)交流换向器电机。速度可以在宽广范围内随意调节。交流换向器电机。速度可以在宽广范围内随意调节。1.2.3电机的应用领域电机的应用领域1.电力工业电力工业发电机。汽轮发电机（用于火力发电厂和核电厂）；水发电机。汽轮发电机（用于火力发电厂和核电厂）；水轮发电机（用于水力发电厂）；由风力机驱动的称为风力轮发电机（用于水力发电厂）；由风力机驱动的称为风力发电机。发电机。变压器。变压器只能改变交流电压或电流的大小，不改变压器。变压器只能改变交流电压或电流的大小，不改变频率；只能传递交流电能，而不能产生电能。变频率；只能传递交流电能，而不能产生电能。2.工业生产部门与建筑业工业生产部门与建筑业在机床、轧钢机、鼓风机、印刷机、水泵、抽油机、起重在机床、轧钢机、鼓风机、印刷机、水泵、抽油机、起重机、传送带、生产线等工业生产设备上广泛应用电动机作机、传送带、生产线等工业生产设备上广泛应用电动机作为动力为动力在高层建筑中的电梯、滚梯；宾馆的自动门、旋转门；建在高层建筑中的电梯、滚梯；宾馆的自动门、旋转门；建筑的供水、供暖、通风等需要水泵、鼓风机等。这些设备筑的供水、供暖、通风等需要水泵、鼓风机等。这些设备都是电动机驱动的。都是电动机驱动的。3交通运输交通运输电力机车与城市轨道交通。电力机车与城市轨道交通。电力机车与城市轨道交通系统的牵引动力是电能，机车依靠外部供电系电力机车与城市轨道交通系统的牵引动力是电能，机车依靠外部供电系统供应电力，并通过机车上的牵引电动机驱动机车前进。普通列车只有统供应电力，并通过机车上的牵引电动机驱动机车前进。普通列车只有机车是有动力的机车是有动力的(动力集中动力集中)，而高速列车的牵引功率大，一般采用，而高速列车的牵引功率大，一般采用动车组动车组(动力分散动力分散)方式，即部分或全部车厢的转向架也有牵引电动机作为动力。方式，即部分或全部车厢的转向架也有牵引电动机作为动力。内燃机车。内燃机车。内燃机车是以内燃机作为原动力的一种机车。电内燃机车是以内燃机作为原动力的一种机车。电力传动内燃机车的能量传输过程是由柴油机驱动主发电机发电，然后力传动内燃机车的能量传输过程是由柴油机驱动主发电机发电，然后向牵引电动机供电使其旋转。向牵引电动机供电使其旋转。船舶。船舶。汽车。汽车。内燃机驱动的汽车上，从发电机、起动机到内燃机驱动的汽车上，从发电机、起动机到雨刷、音响，都要用到大大小小的电机。一辆现代化雨刷、音响，都要用到大大小小的电机。一辆现代化的汽车，可能要用到几十台甚至上百台电机。的汽车，可能要用到几十台甚至上百台电机。电动车。电动车。电动车包括纯电动车与混合动力车，由于电动车包括纯电动车与混合动力车，由于目前电池的功率密度与能量密度较低，所以内燃机与目前电池的功率密度与能量密度较低，所以内燃机与电动机联合提供动力的混合动力车目前发展较快。电动机联合提供动力的混合动力车目前发展较快。磁悬浮列车驱动。磁悬浮列车驱动。主要依靠电磁力实现传统铁路中主要依靠电磁力实现传统铁路中的支承、导向和牵引功能。的支承、导向和牵引功能。直线电动机轮轨车辆驱动。直线电动机轮轨车辆驱动。直线感应电动机牵引车直线感应电动机牵引车辆是介于轮轨与磁悬浮车辆之间的一种方案，兼有轮辆是介于轮轨与磁悬浮车辆之间的一种方案，兼有轮轨安全可靠和磁悬浮非黏着牵引的优点。轨安全可靠和磁悬浮非黏着牵引的优点。4医疗、办公设备与家用电器医疗、办公设备与家用电器在医疗器械中，如心电机、在医疗器械中，如心电机、X光机、光机、CT、牙科手术了具、渗析机、呼、牙科手术了具、渗析机、呼吸机、电动轮椅等等。在办公设备中，计算机的吸机、电动轮椅等等。在办公设备中，计算机的DVD驱动器、驱动器、CD-ROM、磁盘驱动器主轴都采用永磁无刷电动机，打印机、复印机、传、磁盘驱动器主轴都采用永磁无刷电动机，打印机、复印机、传真机、碎纸机、电动卷笔刀等都用到各种电动机。在家用电器中，只真机、碎纸机、电动卷笔刀等都用到各种电动机。在家用电器中，只要有运动部件，几乎都离不开电动机，如电冰箱和空调器的压缩机、要有运动部件，几乎都离不开电动机，如电冰箱和空调器的压缩机、洗衣机转轮与甩干筒、吸尘器、电风扇、抽油烟机、微波炉转盘、洗衣机转轮与甩干筒、吸尘器、电风扇、抽油烟机、微波炉转盘、DVD机、磁带录音机、录像机、摄像机、全自动照相机、吹风机、按机、磁带录音机、录像机、摄像机、全自动照相机、吹风机、按摩器、电动剃须刀等。摩器、电动剃须刀等。5电机在其他领域的应用电机在其他领域的应用国防领域，航空母舰用直线感应电动机飞机助推器取代了传统的蒸汽国防领域，航空母舰用直线感应电动机飞机助推器取代了传统的蒸汽助推器；电舰船、战车、军用雷达都是靠电动机驱动和控制。在战斗助推器；电舰船、战车、军用雷达都是靠电动机驱动和控制。在战斗机机翼上和航空器中，用电磁执行器取代传统的液压、气动执行器，机机翼上和航空器中，用电磁执行器取代传统的液压、气动执行器，其主体是各种电动机。再比如：演出设备其主体是各种电动机。再比如：演出设备(如电影放映机、旋转舞台等如电影放映机、旋转舞台等)、运动训练设备、运动训练设备(如电动跑步机、电动液压篮球架、电动发球机等如电动跑步机、电动液压篮球架、电动发球机等)、家具、游乐设备家具、游乐设备(如缆车、过山车等如缆车、过山车等)以及电动玩具。以及电动玩具。电气传动电气传动(或称电力拖动或称电力拖动)的任务，是合理地使用电动机并通的任务，是合理地使用电动机并通过控制，使被拖动的机械按照某种预定的要求运行。电动过控制，使被拖动的机械按照某种预定的要求运行。电动机的起动、调速与制动是电气传动的重要内容，机的起动、调速与制动是电气传动的重要内容，电机学电机学对对电气传动有详细的介绍。电气传动有详细的介绍。在电气工程中，在电气工程中，电器电器特指用于对电路进行接通、分断（断特指用于对电路进行接通、分断（断路器、隔离开关、熔断器等），对电路参数进行变换，以路器、隔离开关、熔断器等），对电路参数进行变换，以实现对电路或用电设备的控制（电磁起动器、控制继电器实现对电路或用电设备的控制（电磁起动器、控制继电器等）、调节、切换、监测（互感器、传感器）和保护（熔等）、调节、切换、监测（互感器、传感器）和保护（熔断器、断路器、限流电抗器、避雷器等）等作用的电工装断器、断路器、限流电抗器、避雷器等）等作用的电工装置、设备和组件。置、设备和组件。电机（包括变压器）属于生产和变换电电机（包括变压器）属于生产和变换电能的机械设备，习惯上不包括在电器之列能的机械设备，习惯上不包括在电器之列1.2.4电动机的运行控制电动机的运行控制1.3.1电力系统的组成电力系统的组成发电厂、变电所、电能用户之间用电力线路连接起发电厂、变电所、电能用户之间用电力线路连接起来，发电厂与热能用户之间用热力管道联系起来，来，发电厂与热能用户之间用热力管道联系起来，构成电能和热能的统构成电能和热能的统生产、输送、分配和使用的生产、输送、分配和使用的总体称为总体称为动力系统动力系统。作为动力系统的一部分，包括发电厂的发电机、升作为动力系统的一部分，包括发电厂的发电机、升压及降压变电站、电力线路及用电设备则称为压及降压变电站、电力线路及用电设备则称为电力电力系统系统。而电力系统的一部分，包括变电站及不同电压等级而电力系统的一部分，包括变电站及不同电压等级的电力线路称为的电力线路称为电力网电力网。1.3电力系统工程电力系统工程电力系统电力系统1.3.2电力系统运行的特点电力系统运行的特点1电能不能大量存储电能不能大量存储电能生产是一种能量形态的转变，要求生产与消费同时完成，即电能生产是一种能量形态的转变，要求生产与消费同时完成，即每时每刻电力系统中电能的生产、输送、分配和消费实际上同时每时每刻电力系统中电能的生产、输送、分配和消费实际上同时进行，发电厂任何时刻生产的电功率等于该时刻用电设备消耗功进行，发电厂任何时刻生产的电功率等于该时刻用电设备消耗功率和电网损失功率之和。率和电网损失功率之和。2电力系统暂态过程非常迅速电力系统暂态过程非常迅速电是以光速传播的，所以电力系统从一种运行方式过渡到另外一电是以光速传播的，所以电力系统从一种运行方式过渡到另外一种运行方式所引起的电磁过程和机电过渡过程是非常迅速的。通种运行方式所引起的电磁过程和机电过渡过程是非常迅速的。通常情况下，电磁波的变化过程只有千分之几秒，甚至百万分之几常情况下，电磁波的变化过程只有千分之几秒，甚至百万分之几秒，即为微妙级；电磁暂态过程为几毫秒到几百毫秒，即为毫秒秒，即为微妙级；电磁暂态过程为几毫秒到几百毫秒，即为毫秒级；机电暂态过程为几秒到几百秒，即为秒级。级；机电暂态过程为几秒到几百秒，即为秒级。3与国民经济的发展密切相关与国民经济的发展密切相关电能供应不足或中断供应，将直接影响国民经济各个部门的生产电能供应不足或中断供应，将直接影响国民经济各个部门的生产和运行，也将影响人们正常生活，在某些情况下甚至造成政治上和运行，也将影响人们正常生活，在某些情况下甚至造成政治上的损失或及其严重的社会性灾难的损失或及其严重的社会性灾难。1.3.3对电力系统的基本要求对电力系统的基本要求1保证供电可靠性保证供电可靠性（最基本的要求）（最基本的要求）系统应具有经受一定程度的干扰和故障的能力，但当事故超出系统所系统应具有经受一定程度的干扰和故障的能力，但当事故超出系统所能承受范围，应尽量所缩小故障范围和避免大面积停电，尽快消除能承受范围，应尽量所缩小故障范围和避免大面积停电，尽快消除故障，恢复正常供电。故障，恢复正常供电。按负荷对供电可靠性的要求可将负荷分为三级（或三类）。按负荷对供电可靠性的要求可将负荷分为三级（或三类）。一级负荷。对这一级负荷中断供电，将造成政治或经济上造成重大一级负荷。对这一级负荷中断供电，将造成政治或经济上造成重大损失，人身事故、设备损坏，产品报废，使生产秩序长期不能恢复，损失，人身事故、设备损坏，产品报废，使生产秩序长期不能恢复，人民生活发生混乱。人民生活发生混乱。二级负荷。对这类负荷中断供电，将造成大量减产，将使人民生活二级负荷。对这类负荷中断供电，将造成大量减产，将使人民生活受到影响。受到影响。三级负荷。所有不属于一、二级的负荷，如非连续生产的车间及辅三级负荷。所有不属于一、二级的负荷，如非连续生产的车间及辅助车间和小城镇用电等。助车间和小城镇用电等。对一级负荷由两个独立电源供电，要保证不间断供电；对二级负荷，对一级负荷由两个独立电源供电，要保证不间断供电；对二级负荷，应尽量做到事故时不中断供电，允许手动切换电源；三级负荷在系应尽量做到事故时不中断供电，允许手动切换电源；三级负荷在系统出现供电不足时首先被断电，以保证一、二级负荷供电。统出现供电不足时首先被断电，以保证一、二级负荷供电。2保证良好的电能质量保证良好的电能质量电能质量主要是以电能质量主要是以电压、频率和波形电压、频率和波形三个方面来衡量。检测电能质三个方面来衡量。检测电能质量的指标主要是电压偏移、频率偏差、谐波、三相电压不平衡度、量的指标主要是电压偏移、频率偏差、谐波、三相电压不平衡度、电压闪变和电压波动。电压闪变和电压波动。3保证系统运行的经济性保证系统运行的经济性电力系统运行有三个主要经济指标：电力系统运行有三个主要经济指标：煤耗率（或油耗率、水耗率）；煤耗率（或油耗率、水耗率）；自用电率；线损率。自用电率；线损率。合理规划设计、经济调度，发电负荷优化分合理规划设计、经济调度，发电负荷优化分配配4电力优先发展电力优先发展电力工业必须优先于国民经济其他部门的发展否则会对国民经济发电力工业必须优先于国民经济其他部门的发展否则会对国民经济发展起到制约作用。展起到制约作用。5环保和生态要求环保和生态要求控制温室气体和有害物质的排放，控制冷却水的温度和速度，防止控制温室气体和有害物质的排放，控制冷却水的温度和速度，防止核辐射，减少高压输电线的电磁场对环境的影响和对通信的干扰，核辐射，减少高压输电线的电磁场对环境的影响和对通信的干扰，降低电气设备运行中的噪声等。开发绿色能源，保护环境和生态，降低电气设备运行中的噪声等。开发绿色能源，保护环境和生态，做到能源的可持续利用和发展。做到能源的可持续利用和发展。1.3.4电力系统的电能质量指标电力系统的电能质量指标五个相关指标：五个相关指标：1）电压偏差）电压偏差指长时间的偏离额定电压指长时间的偏离额定电压（不应超过（不应超过5%UN）该问题属于基波无功的范畴，主要与电能传输的导线直径、该问题属于基波无功的范畴，主要与电能传输的导线直径、供电距离、潮流分布、调压方式、无功补偿容量等因素有关。供电距离、潮流分布、调压方式、无功补偿容量等因素有关。欠电压可导致设备工作不正常，例如鼠笼型电动机过热和接触欠电压可导致设备工作不正常，例如鼠笼型电动机过热和接触器吸引线圈释放。过电压可使多种电子和电气设备永久性的器吸引线圈释放。过电压可使多种电子和电气设备永久性的(绝绝缘缘)损坏。损坏。2）频率偏差）频率偏差电压频率偏离额定频率电压频率偏离额定频率（不应超过（不应超过500.20.5Hz）。属于基波）。属于基波有功问题，它与电力系统有功储备有关。频率降低（升高）引有功问题，它与电力系统有功储备有关。频率降低（升高）引起电机转速下降（上升）起电机转速下降（上升）3）谐波）谐波电压波形畸变。电压波形畸变。属于负荷特性问题，是非线性负荷造成属于负荷特性问题，是非线性负荷造成的，与非线性负荷所固有的特性有关。与供电质量关系的，与非线性负荷所固有的特性有关。与供电质量关系不大，网络的运行方式、结构参数、储能设备的配置对不大，网络的运行方式、结构参数、储能设备的配置对谐波问题有重要影响。只要有非线性负荷谐波问题有重要影响。只要有非线性负荷(电气化铁路、电气化铁路、地铁、电弧炉、整流设备）接入电网，就会产生谐波。地铁、电弧炉、整流设备）接入电网，就会产生谐波。其结果造成变压器中由于涡流及磁滞损耗的加大而过热、其结果造成变压器中由于涡流及磁滞损耗的加大而过热、电动机过热和转矩下降，以及中性线和补偿电容器过热。电动机过热和转矩下降，以及中性线和补偿电容器过热。谐波电流增加了电网的能量损耗，降低旋转电机、变压谐波电流增加了电网的能量损耗，降低旋转电机、变压器、电缆等电气元件的寿命，还将影响电子设备的正常器、电缆等电气元件的寿命，还将影响电子设备的正常工作，使自动化、远动、通迅都受到干扰。工作，使自动化、远动、通迅都受到干扰。4）三相不平衡度）三相不平衡度三相电源各相的电压不对称的程度。三相电源各相的电压不对称的程度。是各相电源所加的是各相电源所加的负荷不均衡所致，属于基波负荷配置问题。会使变压器负荷不均衡所致，属于基波负荷配置问题。会使变压器内产生环流内产生环流(及过热及过热),并可使电动机的效率降低。发生三并可使电动机的效率降低。发生三相不平衡即与用户负荷特性有关，同时与电力系统的规相不平衡即与用户负荷特性有关，同时与电力系统的规划、负荷分配也有关。划、负荷分配也有关。5）电压允许波动和闪变）电压允许波动和闪变电压短时间超出规定范围的摆动或扰动电压短时间超出规定范围的摆动或扰动，电网电网电压幅值（或半周波方均根值）的连续快速变电压幅值（或半周波方均根值）的连续快速变化称为电压波动。由电压波动引起的灯光闪烁化称为电压波动。由电压波动引起的灯光闪烁对人眼脑产生的刺激效应称为电压闪变。对人眼脑产生的刺激效应称为电压闪变。属于属于无功冲击问题，与负荷的启动特性有关，但网无功冲击问题，与负荷的启动特性有关，但网络的运行方式、参数及无功补偿类型对该问题络的运行方式、参数及无功补偿类型对该问题也有相当影响。产生的原因有，如大电机重负也有相当影响。产生的原因有，如大电机重负荷启动及切断过程，在极端情况下可使设备断荷启动及切断过程，在极端情况下可使设备断电或设备损坏，例如照明系统有感的闪烁现象。电或设备损坏，例如照明系统有感的闪烁现象。1.3.5电力系统的基本参数电力系统的基本参数三相电路的主要电气参数：电压、电流、三相电路的主要电气参数：电压、电流、阻抗（电阻、电抗、容抗）、功率（有功阻抗（电阻、电抗、容抗）、功率（有功功率、无功功率、复功率、视在功率）、功率、无功功率、复功率、视在功率）、频率等。频率等。表征电力系统的基本参数有：总装机容量、表征电力系统的基本参数有：总装机容量、年发电量、最大负荷、年用电量、额定频年发电量、最大负荷、年用电量、额定频率、最高电压等级、额定电压等。率、最高电压等级、额定电压等。电力系统的电压等级和规定电力网应有自己的额定电压（电力网应有自己的额定电压（3、10、35、110、220、330、500kV)，并且规定电力网，并且规定电力网的额定电压和用电设备的额定电压相一致。的额定电压和用电设备的额定电压相一致。用电设备允许在额定电压的用电设备允许在额定电压的5上下波动。上下波动。发电机总是接在电力网的首端，所以它的额发电机总是接在电力网的首端，所以它的额定电压应比所接电网的额定电压高定电压应比所接电网的额定电压高5。变压器在一次侧可看成用电设备，二次侧可看成电变压器在一次侧可看成用电设备，二次侧可看成电源。源。一次侧额定电压等于电网的额定电压（接电源一次侧额定电压等于电网的额定电压（接电源时应等于发电机额定电压）时应等于发电机额定电压）。规定变压器二次侧的。规定变压器二次侧的额定电压比用电器额定电压高额定电压比用电器额定电压高10（变压器带负荷（变压器带负荷运行内部会有约运行内部会有约5的电压降）。如果变压器阻抗的电压降）。如果变压器阻抗较小，较小，内部电压损耗也比较小，规定这种变压器内部电压损耗也比较小，规定这种变压器的二次侧额定电压比用电器额定电压高的二次侧额定电压比用电器额定电压高5。MT1T2UN+5%+10%0%Un+5%G额定电压与传输功率和传输距离之间的关系额定电压与传输功率和传输距离之间的关系综合经济性：综合经济性：容量一定，额容量一定，额定电压