电力基础知识

1第一节电力基础知识（了解内容）（一）电力网的基本概念与电力系统基本参量描述一个电力系统的基本参量：有总装机容量、年发电量、最大负荷、额定频率和最高电压等级。（二）电力负荷：电力系统中所有用电设备消耗功率的总和。2第一节电力基础知识（理解内容）（一）供电质量的具体指标1.电网频率：电力系统正常偏差2.电压偏差规定：35KV及以上，正负偏差的绝对值之和不超过额定电压的10%；20KV及以下，正负偏差的绝对值之和为额定电压的7%；220V单相供电电压允许偏差为额定电压的+7%，-10%。33.三相电压不平衡：电力系统公共连接点正常电压不平衡度为2%，短时不能超4%。4.公用电网谐波5.电压波动和闪变6.可靠性：（四个主要指标）(1)供电可靠率；(2)用户平均停电时间；(3)用户平均停电次数；(4)用户平均故障停电次数。第一节电力基础知识（理解内容）4第二节电力基础知识（理解内容）（二）电能质量的基本参量（六个指标）1.电压偏差：2.电压波动：3.电压闪变：4.电压正弦波畸变率：5.负序电压系数6.频率偏差：5第二节电力基础知识（掌握内容）（一）提高功率因数的意义（四个方面）1.在一定的有功功率下，可以减小供电线路和变压器的容量，减少供电投资。2.可以提高供电设备利用率。3.当输出的有功功率相同时，可以减小线路电流，减小线路损耗。4.变压器容量一定时，可以增大输出的有功功率，减小输出的无功功率。高压供电系统功率因数应达到0.90以上，其它用户功率因数应在0.85以上。6第二节电力基础知识（掌握内容）（二）无功功率补偿原理把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率进行补偿。7第二节电力基础知识（掌握内容）（三）无功功率补偿的方法1.利用过激磁的同步电动机；2.利用调相机做无功功率电源；3.异步电动机同步化运行；4.电力电容器作为补偿装置。（四）电力电容器的补偿方法1.串联补偿是把电容器直接串联到高压输电线路上，应用于高压远距离输电线路上，用电单位很少采用。8第二节电力基础知识（掌握内容）2.并联补偿是把电容器直接与被补偿设备并接到同一电路上，用电企业一般采用这种补偿方法。（五）并联电容器补偿无功功率1.并联电容器的作用（1）补偿无功功率，提高功率因数；（2）提高设备出力；（3）降低功率损耗和电能损失；（4）改善电压质量。（不能改善电网频率）9第二节电力基础知识（掌握内容）2．补偿容量功率因数由cos提高到cos′需并联的电容器为：例:某单相负载f=50Hz，U=220V，有功功率P=10kW，功率因数cosφ1=0.707。若将功率因数提高到cosφ2=0.866，求需要并联的电容C，并分别计算出补偿前后电路的总电流各是多少？2(tgtg)PCφφU10第二节电力基础知识（掌握内容）解：cosφ1=0.707，φ1=45°，tanφ1=1；cosφ2=0.866，φ2=30°，tanφ2=0.577需并联电容：（ω=2πf=100π=314）31222P1010Ctantan10.577F278FU314220由P=IUCOSФ得I=P/UCOSФ11第二节电力基础知识（掌握内容）并联电容前并联电容后：31P1010IA64.3AUcos2200.70732P1010IA52.5AUcos2200.86612第二节电力基础知识（掌握内容）（六）并联电容器的补偿方式1．并联电容器与电力网的联接在三相供电系统中：单相电容器的额定电压与电力网的额定电压相同时，应采用三角形接法；三相电容器只要其额定电压等于或高于电网的额定电压可直接接入。2．并联电容器的补偿形式个别补偿、分散补偿和集中补偿三种形式。13第二节电力基础知识（掌握内容）(1)个别补偿个别补偿是指对单台用电设备所需无功功率就近补偿的办法。(2)分散补偿分散补偿是指将电容器组分组安装在车间配电室或变电所各分路的出线上。(3)集中补偿集中补偿是指把电容器组集中安装在变电所的一次或二次侧的母线上。14第二节电力基础知识（掌握内容）举例：通过提高负载的功率因数，如给电动机、电感炉加装就地补偿电容器可以()1、减少线路电流；2、降低线路损耗；3、减少变压器的容量；4、减少线路输送的无功功率。(Q=IUsinФ)15第二节电机与拖动（知识结构）1.变压器2.直流电动机3.交流异步电动机4.同步电动机与控制电机16第二节电机与拖动（了解内容）（一）特殊变压器1.自耦变压器ABPLR1N2N+–+–u1i1i2u217第二节电机与拖动（了解内容）（被测电流）NN11（（匝数少匝数少））NN22（（匝数多匝数多））ARi1i2（被测电流）NN11（（NN22（（匝数多匝数多））ARi22.电流互感器18第二节电机与拖动（了解内容）VRN1（匝数多）保险丝N2（匝数少）~u（被测电压）VRN1（）N2（匝数少）~u（被测电压）3.电压互感器19（二）同步电动机1.特点：电源频率一定时，转速是恒定的；转子的转速与负载大小无关；2.运行状态：改变电动机的励磁电流，使同步电动机运行于电感性、电阻性或电容性三种状态。3.机械特性：第二节电机与拖动（了解内容）20（三）控制电机控制电机的种类很多，常用的有伺服电动机、测速发电机、步进电机。第二节电机与拖动（了解内容）21第二节电机与拖动（理解内容）（一）变压器的损耗与效率变压器的功率损耗包括铁芯中的铁损耗PFe和绕组上的铜损耗PCu两部分。铁耗与原边绕组所施加的电压有关，通常称为不变损耗；铜耗为原边、副边绕组电阻上所消耗的功率，故称之为可变损耗。效率：2212CuFeΔΔPPPPPP22第二节电机与拖动（理解内容）（二）电动机的工作原理1．直流电动机的工作原理结构：定子（磁极）和转子（电枢）构成。原理：左手定则原理。。23第二节电机与拖动（理解内容）（1）电枢感应电动势公式E=KEn。（2）电枢回路电压平衡式、等效电路图aaEaaUEIRKnIR24第二节电机与拖动（理解内容）（3）电磁转矩T=KTIaKT常数；磁通量；Ia电枢电流。2．异步电动机的工作原理（1）旋转磁场：（2）旋转磁场的旋转方向：与相序有关。（3）旋转磁场的极对数p：与三相绕组的结构有关，也就是所说的电动机的极对数。25第二节电机与拖动（理解内容）（4）旋转磁场的转速：又叫做同步转速。（5）三相异步电动机的转动原理定子绕组通入三相对称交流电时产生旋转磁场；磁通切割转子导条，导条中就感应出电动势。在电动势作用下，闭合的导条中就有电流。1060fnp26第二节电机与拖动（理解内容）电流与旋转磁场相互作用，而使转子导条受到电磁力F，产生电磁转矩，转子就转动起来。（6）转差率：同步转速和电动机转速之差与同步转速之比称为转差率，通常额定转差率约为1%～9%。00100%nnsn0(1)nsn27第二节电机与拖动（掌握内容）（一）变压器的额定值1．额定电压U1N、U2N变压器二次侧开路（空载）时，一次、二次侧绕组允许的电压值。三相时U1N、U2N是一次、二次侧的线电压。2．额定电流I1N、I2N变压器满载运行时，一次、二次侧绕组允许的电流值。三相时额定电流是一次、二次侧的线电流。28第二节电机与拖动（掌握内容）3.额定容量SN（KVA）传送功率的最大能力。单相变压器：三相变压器：2211NNNNNSUIUI221133NNNNNSUIUI29第二节电机与拖动（掌握内容）（二）变压器的工作原理变压器原理图1u+–1σe+–1e+–11N2Ni12i2+–e2+–e2+–u21+–1+–1σe+–1σe+–1e+–1e+–11NNNi122i2+–e2+–e2+–e2+–e2+–u2+–u2变压器由闭合铁心和高低压绕组等几个主要部分组成。30第二节电机与拖动（掌握内容）1．电磁关系1udd11tΦNe1dd111tiLeσσtΦNedd22i1(i1N1)i2(i2N2)2dd2tiLeσ2σ21udd11tΦNedd11tΦNe11dd111tiLeσσdd111tiLeσσtΦNedd22tΦNedd22i1(i1N1)i1(i1N1)i2(i2N2)i2(i2N2)22dd2tiLeσ2σ2dd2tiLeσ2σ231第二节电机与拖动（掌握内容）2.变压器的功能（1）电压变换一次、二次侧电压变关系为（2）电流变换一、二次绕组的电流关系为（3）阻抗变换阻抗变换关系为（变压器能够进行电压、电流、阻抗变换，但不可以进行频率变换）1221ININ212NZZN32第二节电机与拖动（掌握内容）（三）直流电动机的机械特性及调速1.直流电动机的机械特性电动机的转速n与转矩T之间关系的n=f（T）曲线，称为机械特性曲线。2．直流电动机调速由直流电动机转速公式直流电机的调速方法有三种：aaEURInK33第二节电机与拖动（掌握内容）（1）改变磁通调速保持电枢电压U不变，改变励磁电流If(调)以改变磁通。机械特性曲线如右图。通常只是减小磁通，将转速往上调。fR34第二节电机与拖动（掌握内容）（2）改变电压调速（和Ra一定）由转速公式可知，调电压U时，n0变化，但斜率不变，所以调速特性是一组平行曲线。由于磁通不变，如在一定的额定电流下调速，则电动机的输出转矩也是一定的（恒转矩调速）。35第二节电机与拖动（掌握内容）（3）电枢回路串电阻调速串入电阻时电机的机械特性曲线如图所示。电枢回路串电阻调速需在电枢中串入专用电阻，电阻增大则转速下降，因此n只能下调。36（四）三相异步电动机的电路分析三相异步电动机的每相电路图如下图所示。第二节电机与拖动（掌握内容）37第二节电机与拖动（掌握内容）1．定子电路（1）旋转磁场的磁通（2）定子感应电势的频率2．转子电路（1）转子感应电势频率（2）转子感应电动势E2=4.44f2N2=4.44sf1N2（3）转子电流0160pnf1114.44UfN0002106060nnnnnpfpsfn2022222222220sEEIRXRsX38第二节电机与拖动（掌握内容）（4）转子电路的功率因数222222222220cosRRRXRsX（五）三相异步电动机转矩与机械特性1.转矩公式T22cosTKIΦ22122220sRUTKRsX39第二节电机与拖动（掌握内容）2.机械特性曲线机械特性曲线是指转矩与转差率的关系曲线T=f(s)，或转速与转矩的关系曲线()nfTmaxTmaxTmSNSOTSOTSstT1stT1NTNTNnmaxTstTOnTNT0nNnmaxTstTOnTNT0nT=f(s)曲线n＝f(T)曲线40第二节电机与拖动（掌握内容）直流电机（1）额定转矩PN(KW),nN(r/min),TN(N.m)牛米（2）最大转矩（3）起动转矩此时s＝1。21max202UTKX221st22220RUTKRX41第二节电机与拖动（掌握内容）（六）三相异步电动机的起动与调速1.三相异步电动机的起动（1）起动性能起动时：n=0，s=1。特点：一般中小型笼型电机起动电流为额定电流的5～7倍；电动机的起动转矩为额定转矩的1.0～2.2倍。后果：频繁起动时造成热量积累，使电机过热。42第二节电机与拖动（掌握内容）2．起动方法笼型电动机有直接起动(30KW以下)、降压起动,绕线电动机转子串电阻起动。（1）异步电动机的降压起动方法①Y－换接起动：起动时把定子每相绕组上的电压降到正常工作电压的，起动电流和起动转矩减小为直接起动时的1/3。适合于空载或轻载起动，额定接法为接法的电动机。1343星三角降压起动接线示意图第二节电机与拖动（掌握内容）Y型起动运行44第二节电机与拖动（掌握内容）②自耦变压器降压起动：概