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电气安装及维修知识

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电气安装及维修知识

一． 电工基础知识
1． 直流电
直流电流是指电流方向不随时间变化的电流。如我公司整流供给电解槽的电流。
2． 交流电
交流电流是指大小和方向随时间作周期性变化的电流。通常所指的交流电是正弦交流电，其电压表达式为：Ua=Umsin(2pf t + Φ)，其中最大值Um、频率f、初相角Φ被称为正弦交流电的三要素。我们通常讲的交流电压值为有效值U=Um/。我公司生产所用的交流电为线电压有效值为380V，频率为50Hz的低压三相交流电和线电压有效值为35kV，频率为50Hz的高压三相交流电。对称三相交流电在任一时刻其三相电源的相位互差120°角，在星形接线中，其线电压为相电压的倍，线电流等于相电流，在三角形接线中，其线电压等于相电压，线电流为相电流的倍。关于三相交流电的计算应考虑相位运用平行四边形法则，不能进行简单的数字运算。
3． 电流密度
通过导体横截面上单位面积的电流大小叫做电流密度，用J表示。
4． 电阻
电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量。它与导体的材料、长短、粗细有关，可用公式表示为：，其中ρ为电阻率，与导体材料有关；为导体的长度；为导体的截面积。
电阻的串联：R＝R1＋R2＋…＋Rn
电阻的并联：1/R＝1/R1＋1/ R2＋…＋1/ Rn
5． 电容
电容器是两个彼此绝缘又互相靠近的导体,是储存电荷的器件。在交流电路中，电容先从电源中吸取能量进行充电，再将电能送回电源进行放电，如此反复，不断进行能量交换；因此其在一个周期内并不消耗电功率。为表征其能量交换的大小，将其瞬时功率的最大值定义为无功功率Qc，Qc＝UIsinφ，U为电压有效值，I为电流有效值，φ为U与I的夹角，在纯电容电路中φ＝90°。
6． 部分电路的欧姆定律
在一段不包含电源的电路中，电流与这段电路上的电压成正比，与这段电路的电阻成反比，用公式表示为。
7． 节点电流定律
流进一个节点的电流之和等于流出这个节点的电流之和。这也可表述为：在电路的任一节点处电流的和为零。
8． 回路电压定律
电路中任一回路内电压降的和等于此回路中电源电动势的和。
9． 有功功率、无功功率、视在功率、功率因素
在正弦交流电路中，瞬时功率在一个周期内的平均功率称为有功功率，即为电路从电源吸取的净功率，单相交流电路有功功率的计算式为：P＝UIcosφ，U为电压有效值，I为电流有效值，φ为U与I的夹角。
交流电路中的电感或电容是不消耗电能的，它们与电源之间只进行能量互换，我们把其能量交换的规模叫做无功功率，单相交流电路有功功率的计算式为：Q＝UIsinφ，U为电压有效值，I为电流有效值，φ为U与I的夹角。
在具有电阻和电抗的交流电路中，电压与电流有效值的乘积称为视在功率，即S＝UI＝。
交流电路中电压与电流之间的相位差φ的余弦叫功率因数，也叫力率，它是交流电路中有功功率与视在功率的比值，即cosφ=。功率因数低说明电路中的无功功率大，这就降低了设备的利用率。
二． 电机与变压器
1．变压器
变压器是运用电磁感应原理制做的。它具有变换电压、电流、和阻抗参数的功能。
我公司的两种主要变压器为电力变压器和整流变压器。
油浸变压器的主要部件为：油箱、铁芯、绕组。为保护变压器，常在油箱和油枕的连管中安放气体继电器（也叫瓦斯继电器）。油箱内的变压器油起着绝缘和散热作用。
理想变压器的变比：
三相电力变压器的额定电流的计算：，其中为额定容量，为额定线电压有效值，为线电流有效值。
2．异步电动机
⑴．异步电动机的结构可分为定子和转子两大部分。
⑵．三相异步电动机的转动原理：定子绕组通入三相交流电流时，三相合成磁势在电机铁芯内产生旋转磁场。当转子静止时，旋转磁场与转子有相对运动，则在转子导体内必将产生感应电动势，又由于转子导体短路闭合，因此转子各导体内必有感应电流流过。转子因此成为通电导体，在旋转磁场中受电磁力的作用而随旋转磁场的旋转。但转子的转速不等于同步转速。
⑶．旋转磁场的转速为同步转速n1=60f/p,p为极对数。f为电源的频率。同步转速n1与转子转速n之差称为转差，转差与同步转速之比称为转差率，用S表示，S＝(n1-n)/ n1。
⑷．电动机的铭牌数据：
额定功率PN：在额定工况下运行时，轴上输出的机械功率。
定子额定电压UN：在额定工况下运行时，加在定子绕组上的线电压。
定子额定电流IN：在额定工况下运行时，定子绕组的线电流。
额定频率fN：电动机所用电源的频率。
额定转速nN：电机在额定工况下运行时的转速。
此外，电机铭牌还标出额定工况时电机的功率因素cosφN，效率ηN，绕组接法，温升，绝缘等级等。
对于三相异步电动机，这些额定值之间有下述关系：

⑸．异步电动机的非正常运行：
a． 电源电压不正常
如果电源电压高出额定电压较多，有可能使激磁电流接近或超过电动机的额定电流，使电动机无法带负载运行、功率因素下降、损耗增加、效率下降、温升提高。
当电源电压低于额定电压时，激磁电流下降，铁损耗减少。当电动机轻载运行时，效率上升，功率因素增加，运行性能变好；但当电动机重载运行时，将使电动机最大转矩减小很多，电机将运行不稳定甚至停止转动，定子电流可能增大到超过额定电流，烧坏定子绕组。
b． 电动机断相运行．
对星形接法的电动机在起动前电源一线或电机定子绕组一相断开时，电动机无起动转矩，不能起动；对三角形接法的电动机在起动时电源一线断开，电动机也无起动转矩，不能起动，但若定子绕组一相断线，电动机能产生起动转矩，能空载或轻载起动。
当电动机起动后正常运行时发生断相(电源或定子绕组断一相)，这时电动机便作为单相或两相电动机继续运行，但电机的转矩下降，转差率增大，转子电流和定子电流明显上升。
⑹．我公司的几种电机调速方式
a． 滑差电机调速
滑差电动机由拖动电动机、电磁转差离合器和测速电机及反馈调节系统组成，通过调节电磁转差离合器的励磁电流调节转速，属无级调速，为保持输出轴转速稳定，采用测速电机配合负反馈调节系统进行控制。如锅炉炉排电动机。
b． 变频调速
变频调速采用在电动机供电回路中串入变频器以改变电机供电频率降低同步转速的办法达到调速的目的。常用变频器为交－直－交变频，即将交流电源通过整流电路变换为直流，再将直流通过逆变电路变换为交流电源，在逆变时通过控制电路对输出交流电源的频率进行控制。如PVC干燥新增抽风机电机。
⑺．电容式单相电动机
电容式单相电动机的定子有两个绕组（主绕组和副绕组），它们的空间位置互差90°电角。副绕组串接一电容器后与主绕组并接于电源，电容器使副绕组电流移相，电动机近似两相电动机状态工作。换接一相绕组在电源上的接线可使转向改变。
三． 低压电器
1． 刀形开关：
低压刀形开关包括隔离刀开关、熔断器式刀开关和负荷开关。
A． 开启式负荷开关：俗称胶木闸刀开关，适用于交流电压380V、电流60A及以下的线路中，主要作为一般照明、电热等回路的控制开关用，三极开关适当降低容量后，可作为小型交流电动机（380V、5.5kW及以下）的手动不频繁操作的直接起动及分断用，与熔丝配合具有短路保护作用。若负载为电动机时，开关的额定电流不应小于电动机额定电流的3倍。
B． 封闭式负荷开关：又称铁壳开源，主要用于各种配电装置中供手动不频繁地快速接通和分断带负荷的电路，具有短路保护作用。交流380V、60A及以下等级的封闭式负荷开关还可作为15kW以下交流电动机的不频繁接通和分断用。若负载为电动机时，开关的额定电流不应小于电动机额定电流的2倍。
C． 隔离刀开关：主要用于交流额定电压380V、直流额定电压440V、额定电流1500A及以下装置中。对装有灭弧罩的隔离刀开关，可作为不频繁地手动接通和分断不大于其额定电流的电路；但普通隔离刀开关不可以带负荷操作。
2． 低压断路器：
低压断路器又称为自动开关或自动空气开关，在正常情况下可以作为不频繁地接通和断开电路以及控制电动机使用，并具有过载、短路、欠压等保护功能。低压断路器由触头系统、灭弧装置、自由脱扣机构、传动装置和各种脱扣器组成。
低压断路器的一般选择原则：
a． 断路器额定电压≥线路额定电压
b． 断路器欠压脱扣器额定电压＝线路额定电压
c． 断路器分励脱扣器额定电压＝控制电源电压
d． 断路器壳架等级的额定电流≥线路计算负载电流
e． 断路器脱扣器额定电流≥线路计算电流
f． 断路器的额定短路通断能力≥线路中最大短路电流
g． 线路末端单相对地短路对地电流≥1.5倍断路器瞬时（或短路时）脱扣器整定电流
h． 断路器的应符合安装条件、保护性能及操作方式的要求
3． 熔断器：
熔断器是利用过载或短路电流熔断熔体（熔丝或熔片）来分断电路的一种电器。它可用来保护电路、配电电器、控制电器和用电设备，免受短路电流（对用电设备也包括过电流）而损坏。
熔断器熔体的选择：
a． 对照明和电热设备，线路上熔体的额定电流应大于（如高压汞灯、钠灯等可取负载的1.5倍系数）或等于（如白炽灯、荧光灯等）所有电器具的额定电流之和。
b． 对于综合性负荷回路，可按下式来选择

式中：为熔体额定电流；为回路中最大一台电动机的起动电流；为回路中最大的总负荷电流为回路中最大一台电动机的额定电流。
c． 对单台电动机，熔体的额定电流为 IRN＝αIN 式中IN为电动机额定电流；α为起动系数，取1.5~2.5，重载及全压直接启动时取最大值，轻载、降压起动时取小值，不能满足起动要求时可适当放大，但不超过3。
4． 交流接触器：
接触器用来频繁地接通和分断交直流主电路及大容量控制电路，并可实现远路离控制，主要控制对象为电动机。
交流接触器安装前的检查
a． 检查接触器铭牌及线圈上的技术数据是否符合实际使用要求。．
b． 用手推动接触器的活动部分，要求动作灵活无卡阻现象。
c． 清除铁芯极面上的防锈油。
d． 检查并调整触点的工作参数（开距、超程、初压力和终压力等），并使接触器触点动作同步。
e． 检查接触器在85％额定电压时能否正常动作，会不会卡住；在失压或电压过低时能不能释放。
f． 检测接触器的绝缘电阻。
5． 热继电器：
热继电器是利用电流通过热元件所产生的热效应而反时限动作的一种继电器，当负载电流超过允许值时，热继电器动作，对电器设备起过负荷保护作用。新型热继电器还带有断相保护、温度补偿、动作脱扣指示等功能。热继电器由双金属片、热元件、触点系统、操动机构、整定电流装置、复位按钮等组成。热继电器不能作短路保护；热继电器额定电流应大于电动机额定电流；热元件的整定电流通常调整到电动机额定电流的0.95~1.05倍此时整定电流还应留有一定的上下限调整范围；热继电器周围环境温度与被保护设备周围环境温度的差别不应超过15~25℃，如前者较后者高出15~25℃时，应调换大一号等级的热元件，若低15~30℃时应调换小一号等级的热元件。
四． 高压电器
1． 高压少油断路器：
SN10－10I、II型少油断路器主要由基架、传动系统及油箱三部分组成。绝缘油的主要作用是熄灭电弧。
少油断路器正常运行时的检查：
a． 油色、油位正常，本体各充油部位不应有渗漏。
b． 瓷套管清洁，无破损裂纹。
c． 各连接头接触良好，无发热松动。
d． 绝缘拉杆及拉杆绝缘子完好无缺。
e． 分合闸机构指示正确。
f． 操动机构箱盖关闭严密。
g． 分合闸线圈无焦味。
h． 二次线路部分无受潮、锈蚀现象。
少油断路器有下列情况之一者，应立即停电退出运行：
a． 套管有严重破损和放电现象。
b． 灭弧室冒烟。
c． 内部有异常响声。
d． 喷油或过热。
e． 桩头熔化，引线熔断等。
2． 高压隔离开关：
隔离开关没有专用的灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流及短路电流。其主要用途为：
a． 隔离电源。将电气设备与带电的电源隔离，以保证被隔离的电气设备与电源之间有明显的断开点，断开点间应具有可靠的绝缘。
b． 改变运行方式。在双母线的电路中，利用隔离开关将电气设备或供电线路从一组母线切换到另一组母线上去。
c． 接通或断开小电流电路，如电压互感器、避雷器等电路。
五． 电工测量仪表
1． 万用表：指针式万用表主要由表头（测量机构）、测量线路、转换开关、电池、面板以及表壳等组成。
万用表使用方法及注意事项：
a． 测量前应认真检查表笔位置，红色表笔应接在标有“＋”号的接线柱上（内部电池为负极），黑色表笔应接在标有“－”号的接线柱上（内部电池为正极）。
b． 根据测量对象，将转换开关拨到相应档位。
c． 读数时，要根据测量的对象在相应的标尺读取数据。
2． 钳形电流表：是利用电流互感器的原理制成的。
钳形电流表的使用方法及注意事项：
a． 在使用前弄清是交流还是交直流两用钳形表。
b． 测量前应先估计被测电流的大小，决定量程，或先用最大量程，再逐步调小。测量后应将量程档位调至最大处。
c． 被测导线应置于钳形窗口中央。
d． 钳口在测量时闭合要紧密。
e． 在测量小电流时，可将被测电路的导线绕几圈，再放进钳形表钳口内进行测量，实际电流值为钳形表的读数除以导线缠绕的圈数。
3． 电压互感器
电压互感器正常工作时可看作一台空载运行的降压变压器，其工作原理和变压器相同。电压互感器的变比为：。
电压互感器一次侧应装设熔断器；在运行中的电压互感器上工作时，严禁造成二次侧短路；电压互感器的铁芯、外壳和每一级次都必须可靠接地。
4． 电流互感器
电流互感器的主要结构和工作原理和变压器相似。它的原边绕组由一匝或几匝截面较大的导线构成，且串联在一次侧线路中；副边绕组的匝数较多，导线截面积较小，并与阻抗较小的仪表的电流线圈串联成闭合回路；电流互感器运行时相当于变压器的副边短路运行情况。电流互感器的变比为：。
电流互感器在运行中或带电切换仪表时，绝对不允许副边绕组开路；电流互感器副绕组和铁芯均应可靠接地。
六． 常用电气规范
1. 低压电器与母线连接时，连接处不同相的母线最小电气间隙应符合以下规定：Ｕ≤500V时，最小电气间隙10mm；500V＜U≤1200V时，最小电气间隙14mm。
2. 低压断路器的接线应符合下列要求：裸露在箱体外部且易触及的导线端子应加绝缘保护；有半导体脱扣装置的低压断路器其接线应符合相序要求，脱扣装置的动作应可靠。
3. 电磁起动器安装前的检查应下列要求：电磁起动器热元件的规格应与电动机的保护特性相匹配；热继电器的电流调节指示位置应调整在电动机的额定电流值上，并应按设计要求进行定值校验。
4. 爆炸危险环境内采用的低压电缆和绝缘导线，其额定电压必须高于线路的工作电压且不得低于500V，绝缘导线必须敷设于钢管内；电气工作中性线绝缘层的额定电压应与相线电压相同，并应在同一护套或钢管内敷设。
5. 当在砖石结构中安装电气照明装置时应采用预埋吊钩、螺栓、螺钉、膨胀螺栓、尼龙塞或塑料塞固定，严禁使用木楔。
6. 在变电所内，高压、低压配电设备及母线的正上方不应安装灯具。
7. 灯具不得直接安装在可燃构件上；当灯具表面高温部位靠近可燃物时应采取隔热、散热措施。
8. 室外安装的灯具，距地面的高度不宜小于3m；当在墙上安装时，距地面的高度不应小于2.5m。
9. 插座的接线应符合下列要求：
a． 单相两孔插座，面对插座的右孔或上孔与相线相接，左孔或下孔与零线相接；单相三孔插座，面对插座的右孔与相线相接，左孔与零线相接。
b． 单相三孔、三相四孔及三相五孔插座的接地线或接零线均应接在上孔。插座的接地端子不应与零线端子直接连接。
c． 当交流、直流或不同电压等级的插座安装在同一场所时，应有明显的区别，且必须选择不同结构、不同规格和不能互换的插座；其配套的插头，应按交流、直流或不同电压等级区别使用。
d． 同一场所的三相插座，其接线的相位必须一致。
10. 吊扇挂钩应安装牢固，吊扇挂钩的直径不应小于吊扇悬挂销钉的直径，且不得小于8mm；吊扇扇叶距地面高度不宜2.5m。
11. 照明配电箱底边距地面高度宜为1.5m；照明配电板底边距地面高度不宜小于1.8m。
七． 电业安全规程
1． 保证安全的技术措施：停电、验电、装设接地线、悬挂标示牌和装设遮拦。
2． 检修高压电动机和启动装置时，应做好下列安全措施：
⑴ 断开电源断路器（开关）、隔离开关（刀闸），经验明确无电压后装设接地线或在隔离开关（刀闸）间装绝缘隔板，小车开关应从成套配电装置内拉出并关门上锁。
⑵ 在断路器（开关）、隔离开关（刀闸）把手上悬挂“禁止合闸，有人工作！”的标示牌。
⑶ 拆开后的电缆头须三相短路接地。
⑷ 做好防止被其带动的机械（如水泵、空气压缩机、引风机等）引起电动机转动的措施，并在阀门上悬挂“禁止合闸，有人工作！”的标示牌。
3． 低压回路停电的安全措施：将检修设备的各方面电源断开取下熔断器（保险），在刀闸操作把手上挂“禁止合闸，有人工作！”的标示牌；工作前必须验电。
4． 在电容器组上或进入其围栏内工作时，应将电容器逐个多次放电并接地后，方可进行。
5． 停电更换熔断器（保险）后，恢复操作时，应戴手套和护目眼镜。
6． 低压带电作业应设专人监护，使用有绝缘柄的工具，工作时站在干燥的绝缘物上进行，并戴手套和安全帽，必须穿长袖衣工作，严禁使用锉刀、金属尺和带有金属物的毛刷、毛掸等工具。
八． 132KW氯乙烯压缩机控制原理图识图
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