電路與電氣設備

1、電路與電氣設備掌握電路的種類 一、電路的基本概念 電路就是電流通過的路徑。復雜電路如網(wǎng)狀，稱為電網(wǎng)。 (一)電路的組成：電源、 負載、連接導線等 (二)電路的主要作用 1電能的傳輸和轉(zhuǎn)換。 2電信號的傳遞和處理。 二、電路的基本物理量 電路中主要涉及到的基本物理量有電流、電壓、電功率、電能、電阻等。 (一)電流 電荷的定向移動形成電流。用大寫字母 I 表示。在國際單位制中，電流的單位是安培，簡稱安(A)。 (二)電壓 表示每單位正電荷由正極移至負極時電場力所做的功，稱為兩點間的電壓。電壓在數(shù)值上等于單位正電荷在a、b兩點的電勢差(位能差)。用大寫用字母Uab表示。在國際單位制中，電壓的單位為伏

2、特，簡稱伏(v)。 (三)電功率 電功是在一定時間內(nèi)轉(zhuǎn)換的電能。單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)換的電能稱為電功率，用大寫字母P表示。在電壓和電流的參考方向一致時，電功率等于電壓和電流的乘積。 電功率的單位是瓦特，簡稱瓦，單位符號為W。 (四)電能 電能的單位為焦耳，簡稱焦。符號為J。1J就是功率為1W的用電設備使用1s所吸收(或消耗)的電能。電力電路中，常采用千瓦小時(kWh)為電能的單位，1kWh等于lkW的用電設備使用1h(3600s)所吸收(或消耗)的電能，1千瓦小時也叫1度，電能表也稱為電度表。 (五)電阻 導體有良好的導電性能，但不同導體的導電性能是有差異的。衡量物體導電性能的物理量稱為電阻，用大寫字

3、母R表示，其單位為歐姆簡稱歐，單位符號為。實驗表明，用一定材料制成的粗細均勻的導體，在定的溫度下，其電阻與長度成正比，與截面積成反比。 三、正弦交流電的基本概念 (一)直流電流和交流電流的區(qū)別 電荷定向運動形成交流電流和直流電流，直流電流的方向是不變的，大小和方向都不變的直流電流叫做恒穩(wěn)電流。交流電流的大小和方向都隨時間而變化，交流電流、交流電壓和交流電動勢通稱交流電，以字母“AC或符號“”表示。(二)正弦交流電 1交流電的瞬時值 交流電在任一瞬間的值稱為瞬時值，交流電經(jīng)過一定的時間，周而復始地出現(xiàn)，稱為周期交流電。 2周期和頻率 (1) 在一秒內(nèi)周期交流電變化的周數(shù)稱為頻率，用小寫字母f表示

4、；頻率和周期應互為倒數(shù)，即：f1/T，頻率的單位為l/秒(1/s)，稱為赫茲(Hz)，簡稱赫。 (2) 周期和頻率都是用來表示交流電變化快慢的物理量。我國和大多數(shù)國家規(guī)定的電力標準頻率為50Hz ，簡稱工頻。電力系統(tǒng)習慣上用“周波”或“周”作為頻率的單位， 50周波就是50赫茲。 3正弦交流電的三要素 (1) 最大值(或稱幅值) 最大瞬時值 (2)角頻率 角頻率的單位是弧度/秒(rad/s)，可簡寫為l/秒(1/s)。 (3)初相位 0時的相位為，稱初相位，簡稱初相。初相決定了正弦量的初始值，即0時刻的值。 在實際分析計算中，有效值遠比瞬時值和最大值重要。通常所說的交流電壓220V，就是指有效

5、值，其最大值U m311V。 四、三相正眩交流電路 三相交流的供電方式由三相交流電源供電的體系稱為三相制。 (一)三相制的優(yōu)點 1與單相制相比，在電源方面三相發(fā)電機和三相變壓器比同容量的單相發(fā)電機和單相變壓器體積小、節(jié)省制造材料，且運行穩(wěn)定。 (注釋) 2在輸電方面，同樣輸送的功率、電壓和距離下，三相輸電線比單相輸電線節(jié)省有色金屬(銅和鋁)約25。 3在用電方面，三相電動機與單相電動機相比，結(jié)構(gòu)簡單、維護方便和轉(zhuǎn)動平穩(wěn)。 (二)三相交流電動勢 三相發(fā)電機在它的定子槽中，對稱地放置三個相同的繞組，每個繞組的始端標以A、B、C末端標以X、丫、Z，繞組的始端之間或末端之間都相隔120。由于轉(zhuǎn)子磁極的

6、磁場沿氣隙按正弦規(guī)律分布，因此當轉(zhuǎn)子勻速旋轉(zhuǎn)時，三個繞組中均感應產(chǎn)生正弦電動勢。 三相交流電出現(xiàn)正幅值的先后次序成為相序。上述三相電動勢的相序為ABCA稱正序，而ACBA，則稱為負序(或逆序)。 發(fā)電廠、變電所的導電部分(如三相母線)通常涂有黃、綠、紅三種顏色，分別表示A、B、C三相。在用電部門，以哪一相作為A相是任意的，確定了A相后，滯后于A相120的一相為B相，滯后B相120的一相為C相。相序會影響三相電動機的旋轉(zhuǎn)方向，改變相序?qū)⑹谷嚯妱訖C反轉(zhuǎn)。掌握電氣設備工作特性 一、主要電氣設備 (一)一次設備 直接參與生產(chǎn)、輸送和分配電能的電氣設備稱為一次沒備，通常包括以下五類： 1能量轉(zhuǎn)換設備。

7、發(fā)電機、變壓器、電動機等屬于此類。其中發(fā)電機和主變壓器是電站的心臟，簡稱主機和主變。 2開關設備。這類電器用于電路的接通和開斷。需要具備足夠的滅弧能力。 (注釋) 開關沒備又分為以下幾種：(注釋) (1)斷路器。斷路器不僅能接通和斷開正常的負荷電流，也能斷開短路電流。它是作用最重要、構(gòu)造最復雜、功能最完善的開關電器。 (2)熔斷器。熔斷器不能接通和斷開負荷電流，它被設置在電路中專用于斷開故障短路電流，切除故障回路。 (3)負荷開關。負荷開關允許帶負荷接通和斷開電路，但其滅弧能力有限，不足以斷開短路電流。 (4)隔離開關。隔離開關主要用于設備或電路檢修時隔離電源，造成一個可見的、足夠的空氣間距。

8、 3載流導體。該類設備有母線、絕緣子和電纜等，用于電氣設備或裝置間的連接通過強電流，傳遞功率。母線是裸導體，需要用絕緣子支持和絕緣。電纜是絕緣導體，并具有密封的封包層以保護絕緣層，外面還有鎧裝或塑料護套以保護封包。 4.互感器?；ジ衅鞣譃殡妷夯ジ衅骱碗娏骰ジ衅鳎謩e將一次側(cè)的高電壓或大電流按比例轉(zhuǎn)變?yōu)槎蝹?cè)的低電壓或小電流，以供給二次回路的測量儀表和繼電器。 5.電抗器和避雷器。電抗器主要用于限制電路中的短路電流；避雷器則用于限制電氣設備的過電壓。 (二)二次設備 對電氣一次設備的工作狀況進行監(jiān)測、控制和保護的輔助性電氣設備稱為二次設備。 二、變壓器 1變壓器的組成 變壓器是變換交流電壓、電流

9、和阻抗的器件，由鐵芯(或磁芯)和線圈組成。線圈有兩個或兩個以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級線圈，其余的繞組叫次級線圈。當初級線圈中通有交流電流時，鐵芯(或磁芯)中便產(chǎn)生交流磁通，使次級線圈中感應出電壓 (或電流)。 2變壓器的基本原理是電磁感應原理 感應電動勢公式為 E=4.44f Nm (2H311022) 當二次側(cè)加負載時，一次電壓不變時，主磁通是不變的。一次電流增大來平衡二次電流。當電流乘以匝數(shù)時，就是磁勢。上述的平衡作用實質(zhì)上是磁勢平衡作用，變壓器就是通過磁勢平衡作用實現(xiàn)了一、二次側(cè)的能量傳遞。 三、斷路器 1. 當用斷路器(開關電器)切斷有電流通過的電路時，在開關觸頭間就會產(chǎn)生電弧

10、，盡管觸頭已經(jīng)分開，但電流通過電弧繼續(xù)流通，只有觸頭間的電弧熄火后，電流才真正切斷。當開關觸頭間出現(xiàn)電弧時，必須盡快予以熄滅。 2斷路器熄滅電弧的基本過程是：削弱游離過程，加強去游離過程。主要措施為：提高觸頭間的開斷速度；用冷卻絕緣介質(zhì)降低電弧溫度，削弱熱發(fā)射和熱游離作用以熄滅電??；增大絕緣介質(zhì)氣體壓力，使氣體密度增加，降低熱游離幾率，增大復合幾率，促使電弧熄滅；采用絕緣介質(zhì)吹弧，使電弧拉長，增大冷卻面，提高傳熱率；將觸頭置于真空密閉中。(注釋) 四、防雷設備 1采用避雷針、避雷線、避雷器進行過電壓防護的設備通常稱為防雷設備。防止直擊雷過電壓一般使用避雷針或避雷線；防止感應雷過電壓、侵入波以及

11、內(nèi)部過電壓一般使用避雷器。對于普通建筑物，通常采用避雷針(線)進行防雷。 2避雷針(線)一般安裝在建筑物的頂端，避雷針(線)高出被保護物，其作用是將雷電吸引到避雷針(線)上來，并安全地將雷電電流引人大地，從而起到保護作用。一、發(fā)電機的作用和基本結(jié)構(gòu) (一)發(fā)電機作用 1. 將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芩腿穗娋W(wǎng)。 2調(diào)整發(fā)電機輸入機械功率可以改變發(fā)電機有功功率輸出，以滿足有功負荷需要。 3調(diào)節(jié)發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁電流可以改變發(fā)電機無功功率(感性或容性)輸出，以滿足無功負荷的需要。 4. 對單獨運行的機組來說，改變勵磁電流就是改變發(fā)電機端電壓。了解供配電系統(tǒng)中電氣設備的作用 (二)基本結(jié)構(gòu) 定子機座用以固定及支持

12、定子鐵芯及繞組；端蓋是保護定子端部繞組及與機座的密封結(jié)構(gòu)；定子鐵芯構(gòu)成發(fā)電機磁回路和固定定子繞組，定子繞組的作用是產(chǎn)生感應電勢，輸出電功率；轉(zhuǎn)子本體是構(gòu)成發(fā)電機磁回路和固定轉(zhuǎn)子繞組；勵磁繞組的作用是通人直流勵磁電流，產(chǎn)生主磁極磁場。此外還有阻尼系統(tǒng)、風扇、護環(huán)、中心環(huán)等。(注釋) 二、變壓器的作用和基本結(jié)構(gòu) (一)變壓器的作用 1在電源端，用升壓變壓器升高電壓減小電流，以降低輸電線路上的電能損耗。 2在受電端，用降壓變壓器降低電壓，滿足用戶電氣設備的用電要求。 (二)基本結(jié)構(gòu) 變壓器磁路的主體是鐵芯，外殼是油箱，冷卻裝置有風冷、強油風冷或強油水冷。還有用以改變電壓和傳遞能量的繞組、調(diào)壓裝置、儲

13、油柜、吸濕器、安全氣道、凈油器、氣體繼電器、測溫裝置等。 三、互感器的作用 1互感器與測量儀表配合，對線路的電壓、電流，電能進行測量。 2與繼電保護裝置配合，對電力系統(tǒng)和設備進行保護。 3互感器二次側(cè)均接地，以保證運行人員和二次設備的安全。 4將線路電壓與電流變換成統(tǒng)一的標準值，使測量儀表和保護裝置標準化。 5二次設備的絕緣水平按低電壓設計，從而結(jié)構(gòu)輕巧，價格便宜；二次回路不受一次回路的限制，接線方便；對二次設備進行維護、調(diào)換以及調(diào)整試驗時，不需要中斷一次系統(tǒng)的運行，僅適當?shù)馗淖兌谓泳€即可實現(xiàn)。四、斷路器和隔離開關的作用 (一)斷路器的作用 1能承載、關合和開斷運行線路、設備的正常電流。 2能在規(guī)定時間內(nèi)承載、關合及開斷規(guī)定的異常電流(如短路電流)，從而保證系統(tǒng)正常穩(wěn)定運行。 3將被檢修設備或安裝設備與高壓電源隔離，保證安裝人員及設備的安全。 (二)隔離開關的作用 1隔離開關可將高壓電氣裝置中需要檢