電工學(xué)小論文

1、電工學(xué)小論文電工學(xué)小論文人類社會早已進(jìn)入了電氣化時代,沒有電的生活是一個現(xiàn)代人所無法想象的.電給人帶來了宏大的方便,同時也帶了很多困擾.本文將大概介紹供電,配電以及平安用電的根本知識,并將展望將來.一,供電根本知識發(fā)電廠多種多樣,按能源分有風(fēng)力,火力,水力,核能,太陽能等.然而各種發(fā)電廠使用的發(fā)電機(jī)幾乎都是三一樣步發(fā)電機(jī),它由定子和轉(zhuǎn)子兩個根本局部組成.定子,常稱為電樞,由基座,鐵心和三相繞組等組成;轉(zhuǎn)子是磁極,有顯極和隱極兩種.顯極式轉(zhuǎn)子具有突出的磁極,勵磁繞組繞在磁極上,如圖1.1所示;隱極式轉(zhuǎn)子呈圓柱形,勵磁繞組論文聯(lián)盟.Ll.分布在轉(zhuǎn)子大半個外表的槽中,如圖1.2所示.目前采用半導(dǎo)體勵

2、磁系統(tǒng)將交流勵磁機(jī)(也是一臺三項發(fā)電機(jī))的三相電流經(jīng)三相半導(dǎo)體整流器變換為直流流入勵磁繞組以供勵磁之用.圖1.1顯極式同步發(fā)電機(jī)的示意圖圖1.2隱極式同步發(fā)電機(jī)的示意圖顯極式同步發(fā)電機(jī)構(gòu)造簡單,但機(jī)械強(qiáng)度低,宜用于低速(通常n=1000r/in以下).水輪發(fā)電機(jī)和柴油發(fā)電機(jī)皆為顯極式.隱極式同步發(fā)電機(jī)制造工藝較為復(fù)雜,但機(jī)械強(qiáng)度大,宜用于高速(n=3000或1500r/in).汽輪發(fā)電機(jī)多為隱極式.國產(chǎn)三一樣步發(fā)電機(jī)的電壓等級有400/230V和3.15,6.3,10.5,13.8,15.75,18及20kV等多種.選擇適宜的極面形狀和勵磁繞組的布置情況,可使空氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度按正弦規(guī)律分布

3、,于是,當(dāng)轉(zhuǎn)子由原動機(jī)帶動,并以順時針方向勻速轉(zhuǎn)動時,每項繞組依次切割磁通產(chǎn)生電動勢,那么在三相繞組上便可得到頻率一樣,幅值相等,相位差120的三相對稱正弦電壓.大中型發(fā)電廠多建在煤礦或水力資源豐富的地區(qū),間隔 用電區(qū)往往幾十千米,幾百千米,甚至一千千米以上.因此,發(fā)電廠消費的電能要通過高壓輸電線輸送到用電地區(qū),再降壓分配給用戶.電能從發(fā)電廠輸送到用戶通過的導(dǎo)線系統(tǒng)成為電力網(wǎng).現(xiàn)常將同一地區(qū)的各發(fā)電廠結(jié)合起來組成一強(qiáng)大的電力系統(tǒng),這樣可以進(jìn)步各發(fā)電廠的設(shè)備利用率,合理調(diào)配各發(fā)電廠的負(fù)載,以進(jìn)步供電的可靠性和經(jīng)濟(jì)性.送電間隔 越遠(yuǎn),要求輸電線電壓就越高.我國國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定輸電線的額定電壓為35,

4、110,220,330,500,750kV等.圖1.3是輸電線路的一例.除交流輸電外,還有直流輸電,其結(jié)果原理如圖1.4所示.它能耗小,無線電干擾小,輸電線路造價較低,但逆變和整流局部較為復(fù)雜.從三峽到華東地區(qū)已建有50104V的輸電線路.圖1.3輸電線路的一例圖1.4直流輸電原理圖二,工業(yè)企業(yè)配電輸電線末端的變電所將電能分配給各工業(yè)企業(yè)和城市.工業(yè)企業(yè)設(shè)有中央變電所和車間變電所.中央變電所承受送來的電能,然后分配給各車間,再由車間變電所或配電箱(配電屏)將電能分配給各用電設(shè)備.從車間變電所或配電箱(配電屏)到用電設(shè)備的線路屬于低壓配電線路,其連接方式主要有放射式和樹干式兩種.放射式配電線路如

5、圖2.1所示.當(dāng)負(fù)載點比擬分散而各個負(fù)載點又具有相當(dāng)大的集中負(fù)載時,采用這種線路比擬適宜.在以下情況下采用樹干式配電線路:(1)負(fù)載集中,同時各個負(fù)載點位于變電所或配電箱的同一側(cè),其間距較短,如圖2.2(a)所示.(2)負(fù)載比擬均勻地分布在一條直線上,如圖2.2(b)所示.采用放射式或圖2.2(a)的樹干式配電線路時,各組用電設(shè)備常通過總配電箱或分配電箱聯(lián)接.間隔 配電箱較遠(yuǎn),但彼此間隔 很近的小型用電設(shè)備宜連成鏈狀再接到配電箱上,這樣可以省導(dǎo)線.但是,同一鏈條上的用電設(shè)備一般不能超過三個.采用圖2.2(b)的樹干式配電線路時,干線一般采用母線槽.它直接從變電所經(jīng)開關(guān)引到車間,不經(jīng)配電箱.支線

6、再從干線經(jīng)出線盒引到用電設(shè)備.放射式和樹干式這兩種配電線路如今都被采用.前者供電可靠,但敷設(shè)投資較高.后者可靠性較低,因為一旦干線受損或需要修理時,就會影響同一干線上的負(fù)載;但它靈敏性較大.另外,放射式與樹干式比擬,前者導(dǎo)線細(xì),但總線路長,而后者那么相反.圖2.1放射式配電線路圖2.2樹干式配電線路三,平安用電3.1電流對人體的傷害由于不慎觸及帶電體,產(chǎn)生觸電事故,使人體受到不同程度的傷害.根據(jù)性質(zhì)可分為電擊和電傷兩種.電機(jī)是指電流通過人體,使內(nèi)部器官組織受到損傷.電傷是指在電弧作用下或熔斷絲熔斷時,對人體外部的傷害,如燒傷,金屬濺傷等.其傷害程度與以下各種因素有關(guān):1.人體電阻的大小人體電阻

7、越大,通過的電流越小,傷害程度越低.當(dāng)人體角質(zhì)外層完好且很枯燥時,人體電阻約為104105.當(dāng)角質(zhì)外層受損時,那么降到800-1000.2.電流通過時間的長短通過時間越長,傷害越嚴(yán)重.3.電流大小當(dāng)通過人體電流超過0.05A以上時,就會有生命危險.一般來說,接觸36V以下電壓時,通過人體電流不會超過0.05A,故把36V電壓作為平安電壓.潮濕的場所,平安電壓還要規(guī)定的低一些,通常是24V和12V.4.電流頻率直流和頻率為工頻50Hz左右的交流電對人體傷害最大,而20kHz以上的交流對人體那么無危害,高頻電流還可以治療某種疾病.此外,電流對人體的傷害還與電流通過人體的途徑以及與帶電體接觸的面積和

8、壓力等有關(guān).3.2.觸電方式1.接觸正常帶電體(1)電源中性點接地系統(tǒng)的單相觸電.此時人處于相電壓之下,危險較大.如圖3.1.(2)中性點不接地的單相觸電,如圖3.2.由于導(dǎo)線與地面間絕緣可能不良,甚至有一相接地,當(dāng)人體接觸帶電體時,就會有一定的電流通過人體.在交流的情況下,導(dǎo)線與地面間存在的電容也可構(gòu)成電流的通路.(3)兩相觸電最為危險,因為人體處于線電壓之下,但這種情況不常見.2.接觸正常不帶電的金屬體當(dāng)電機(jī)等設(shè)備的繞組絕緣損壞而與外殼接觸時,外殼就會由本來不帶電轉(zhuǎn)為帶電.這時假設(shè)人體觸及外殼,就會發(fā)相當(dāng)于單相觸電的觸電事故.大多數(shù)觸電事故都屬于這一種.圖3.1中性點接地的單向觸電圖3.2

9、中性點不接地的單相觸電3.3接地和接零為了人身平安和電力系統(tǒng)工作的需要,電氣設(shè)備被要求采取接地措施.可分為工作接地,保護(hù)接地和保護(hù)接零.圖3.3工作接地,保護(hù)接地和保護(hù)接零1.工作接地電力系統(tǒng)由于運行和平安的需要,常將中性點接地,這種接地方式稱為工作接地,見圖3.3.工作接地有以下目的:(1)降低觸電電壓在中性點不接地的系統(tǒng)中,當(dāng)一相接地而人體觸及另外兩相之一時,觸電電壓為相電壓的3倍,即為線電壓.而中性點接地的系統(tǒng)中,上述情況下觸電電壓就會降低到等于或接近相電壓.(2).迅速切斷故障設(shè)備中性點不接地的系統(tǒng)中,一相接地時,接地電流很小,缺乏以使保護(hù)裝置動作切斷電源,故障不易發(fā)現(xiàn),長時間持續(xù)對人

10、構(gòu)成危險.而中性點接地的系統(tǒng)中,一相接地后接地電流很大,保護(hù)裝置迅速動作,斷開故障點.(3).降低電氣設(shè)備對地的絕緣程度中性點不接地的系統(tǒng)中,一相接地將使另兩相對地電壓升高到線電壓.而中性點接地的系統(tǒng)中,那么接近相電壓,故可降低電氣設(shè)備和輸電線的絕緣程度,節(jié)省投資.但中性點不接地也有好處.第一,一相接地往往是瞬時的,能自動消除,在中性點不接地的系統(tǒng)中,就不會跳閘而發(fā)生停電事故;第二,一相接地故障可以允許短時存在,這樣,以便尋找故障和修復(fù).2.保護(hù)接地保護(hù)接地就是將電氣設(shè)備的金屬外殼接地,宜用于中性點不接地的低壓系統(tǒng)中.見圖3.4(a).圖3.4(a)保護(hù)接地;(b)保護(hù)接零下面分兩種情況分析電

11、動機(jī)的保護(hù)接地.(1)當(dāng)電動機(jī)某一繞組絕緣損壞使外殼帶電而外殼未接地時,人體觸及外殼,相當(dāng)于單相觸電.此時接地電流取決于人體電阻和系統(tǒng)的絕緣電阻.當(dāng)系統(tǒng)絕緣性能下降時,就會有觸電危險.(2)當(dāng)電動機(jī)某一繞組絕緣損壞使外殼帶電而外殼接地時,人體觸及外殼時,由于人體電阻Rb與接地電阻R0并聯(lián),而通常RbR0,故通過人的電流很小無害.3.保護(hù)接零保護(hù)接零就是將電氣設(shè)備的金屬外殼接到零線上,宜用于中性點接地的低壓系統(tǒng)中.見圖3.4(b).當(dāng)電動機(jī)某一繞組絕緣損壞而與外殼相接時,就形成單相短路,迅速將這一相中的熔絲熔斷,因此外殼不再帶電,從而起保護(hù)作用.這種保護(hù)接零的方式稱為TN-系統(tǒng).4.保護(hù)接零與重

12、復(fù)接地在中性點接地系統(tǒng)中,除采用保護(hù)接零外,還要重復(fù)接地,就是將零線相隔一定間隔 多處進(jìn)展接地.如圖3.5所示.這樣可保證零線在斷開時的人身平安.圖3.5工作接地,保護(hù)接零和重復(fù)接地5.工作接零與保護(hù)接零在三相四線制系統(tǒng)中,由于負(fù)載往往不對稱,零線中有電流,因此零線對地電壓不為零.為確保設(shè)備外殼對地電壓為零,專設(shè)保護(hù)零線PE,如圖3.6.工作零線在進(jìn)建筑物入口處要接地,進(jìn)戶后另設(shè)一保護(hù)零線,成為三相五線制.所有接零設(shè)備都要通過三孔插座接到保護(hù)零線上.正常工作時,工作零線中有電流,保護(hù)零線中不應(yīng)有電流.當(dāng)絕緣損壞外殼帶電時,短路電流通過保護(hù)零線將熔斷器熔斷,切斷電源,從而消除觸電事故.而圖3.6

13、(b)()都是不正確的.圖3.6工作零線與保護(hù)零線(a)接零正確(b)接零不正確()無視接零四,展望將來超導(dǎo)體具有零電阻效應(yīng).臨界溫度較高的材料稱為高溫超導(dǎo)體.超導(dǎo)的新奇特性的發(fā)現(xiàn),對人類產(chǎn)生了重大意義.零電阻效應(yīng)具有無損耗運輸電流的性質(zhì).如能實現(xiàn)超導(dǎo)化大功率發(fā)電機(jī),電動機(jī),例如在電力領(lǐng)域,利用超導(dǎo)線圈磁體可以將發(fā)電機(jī)的磁場強(qiáng)度進(jìn)步到5萬6萬高斯,并且?guī)缀鯖]有能量損失,這種發(fā)電機(jī)便是交流超導(dǎo)發(fā)電機(jī).超導(dǎo)發(fā)電機(jī)的單機(jī)發(fā)電容量比常規(guī)發(fā)電機(jī)進(jìn)步510倍,達(dá)1萬兆瓦,而體積卻減少1/2,整機(jī)重量減輕1/3,發(fā)電效率進(jìn)步50%.那么其不必要的能耗將大大降低,這在國防,科研,工業(yè)上具有極大的意義.此外在受

14、控?zé)岷朔错懷b置,盤旋加速器等中都具有宏大的應(yīng)用價值.超導(dǎo)材料在強(qiáng)電,弱電方面的應(yīng)用也具有很大的空間.在強(qiáng)電方面如高能物理受控?zé)岷朔错?核磁共振等方面的應(yīng)用.在弱電方面,由于約瑟夫森效應(yīng)可以得到準(zhǔn)確度高的電壓值,在電壓計量工作中具有重要意義:超導(dǎo)量子干預(yù)儀(SQUID)的創(chuàng)造也是一個重要的應(yīng)用,其具有高的磁測量靈敏度,在磁學(xué)中意義重大.超導(dǎo)技術(shù)將成為21世紀(jì)的寵兒,而超導(dǎo)材料也將深化千家萬戶.超導(dǎo)技術(shù)的開展,應(yīng)用和普及將會在世界能源方面發(fā)揮不朽的作用,將會為世界每年免去不必要的邊緣耗散.假如能用上超導(dǎo)材料,那每年消耗的能量將不可估量.假如這些能量被合理地利用起來對人類的開展不可謂不大,或者每年為

15、這些能量的耗散而投入的不必要的資金,用于資助那些苦難的,急需救助的國家與人民,那意義不可謂不大.超導(dǎo)材料的普及必將是一場材料大革命,其意義并不會亞于其他科技革命.五,問題解答1.為什么遠(yuǎn)間隔 輸電要采用高電壓?答:間隔 越遠(yuǎn),輸電的導(dǎo)線就需要越長,輸電線的阻抗也就越大.發(fā)電機(jī)的功率,電壓是一定的,由P=UIs知,在P和s一定的情況下,U越高,I就越小.電流小了,那么不僅使線路電壓降減少,而且導(dǎo)線的截面也可以減小,這樣就節(jié)約輸電設(shè)備的投資.2.在同一供電系統(tǒng)中,為什么不能同時采用保護(hù)接地和保護(hù)接零?答:在同一供電系統(tǒng)中,假設(shè)同時采用兩種保護(hù)方法,那么當(dāng)電氣設(shè)備絕緣損壞而導(dǎo)致漏電時,漏電電流往往缺乏以是熔絲燒斷或斷電保護(hù)裝置動作,漏電將長時間存在,使事故進(jìn)一步擴(kuò)大;同時,設(shè)備外殼對地電壓將達(dá)110V,對人體很不平安.3.為什么中性點不接地論文聯(lián)盟.Ll.的系統(tǒng)中不采用保護(hù)接零?答:在中性點不接地的系統(tǒng)中,假設(shè)將設(shè)備外殼接在零線上,那么當(dāng)電