变电值班员培训课件一

《变电站值班员》第一节、电路一、电路基本定律1.电路的几个名词(1).支路—通过同一电流的分支。右图中有三条，各自通过I3、I4、I5(2).节点—三条或三条以上的支路的连接点称节点。右图有两个节点b、e(3).回路：电路中的一个闭合路径，称回路。有三个abcdefa,abefa,bcdeb.(4).网孔没有被支路穿过的闭合回路有两个:abefa,bcdeb.2.欧姆定律1).部分电路欧姆定律:a)流经电阻的电流与加在电阻两端的电压成正比。I=U/R2).全电路欧姆定律：b)在闭合电路中，电流与电动势E成正比与负载及电源内阻之和成反比。(电动势的方向由负指向正，而电压的方向规定为由正指向负。I=E/(R+R0)，……①∵E=IR0+IR，∴IR=E-IR0=U…②故负载端压U=E-IR0……③上式①得知:外负荷R下降，电流I上升，由②式IR0上升，③式中,电源端压(即负载端压)U下降，电灯更不亮。电源质量越好,内阻R0越小。3.基尔霍夫定律（节点电流定律）1).基尔霍夫第一定律（KCL）—对电路任一节点，流入节点的电流之和等于流出该节点的电流之和。本公式经常使用I入=I出或I=02）基尔霍夫第二定律（KVL）—对电路中的任一回路，沿任一方向绕行一周，各电源电动势的代数和等于各电阻上电压降的代数和E=IR或E=U在图1—2b中，电路有源。IRIRE0二、电路的连接1.串联电阻电路—首尾无分支特点:1).串联各电阻上的电流相等。2).串联各电阻上的电压降之和等于总电压降—分压3).串联电路的总电阻等于各电阻之和。这总电阻称为等效电阻。R=R1+R2+…4).分压计算:∵I=I1=I2∴U1/R1=U2/R2U1/（U1+U2）=R1/（R1+R2）U1/U=R1/（R1+R2）所以U1=U·R1/（R1+R2）上为合比定律，计算常用，说明分压数为总电压U的R/R百分比。引伸：电容元件的串联：电容C1、C2串联，总电容1/C=1/C1+1/C2电感元件的串联：电感L1、L2串联，总电感L=L1+L22.电阻并联—几个电阻头与头接在一起，尾与尾接在一起的连接方式称并联。特点：1).各并联电路的电阻电压相等。2).在并联电路中总电流等于各支路电流之和—分流3).并联电路的总电阻的倒数为各支路各电阻的倒数和。I=I1+I2+I3=U·（1/R1+1/R2+…）=U/R所以1/R=1/R1+1/R2+1/R3+…常用公式：两个并联电阻的等效电阻R=R1R2/（R1+R2）比R1、R2之中最小的一个还要小。R1、R2并联用R1//R2符号表示。引伸：电容元件的并联：电容C1、C2并联，总电容C=C1+C2电感元件的串联：电感L1、L2并联，总电感1/L=1/L1+1/L24).分流公式∵U=R1I1=R2I2∴R1/R2=I2/I1电流与电阻成反比，电阻(力)越大,分流越小。合比定律：R1/（R1+R2）=I2/（I1+I2），R1/（R1+R2）=I2/I或R2/（R1+R2）=I1/I故I1=I·R2/（R1+R2）及I2=I·R1/（R1+R2）特别指出—在用电作业中，每增加一个用电设备（如增加电灯数加一台电视机、电炉、电动机等,它们各自有一个自己的等效电阻，它们连接在电源线上，实际上是不断增加一个并联电阻)，此时，总的等效电阻变得比原来更小了，在原电路上所通过的电流更大了，这叫做加大负荷(负载上的电流)。〔例1-3〕在图1—4中，若R1=20欧姆，R2=40欧姆，若U=100V,求电路的总电阻R。及I1,I2及I。3.电阻的混联—既有串联也有并联的电路称为混联电路计算方法1).运用串、并联等效方法，逐步简化电路。2).运用欧姆定律求总电流。3).按KCL及KVL、欧姆定律、分压、分流原理求各支路I、U三、电功、电功率1.电功—在电场中，正电荷受电场力作用而移动，在负载上所做的电功，又叫电能，即：W=IUt=I2Rt=U2t/R(焦耳)I-电流、U-电压、R-电阻、t-电流流经负载的时间-秒。电功的单位，它是功（在力学中功=力乘距离—没有时间t）。功的单位叫焦耳。2.电功率—单位时间内电场力所做的功:P=W/t=IUt/t=IU=I2R=U2/R瓦（千瓦）1kW=1000W1MW=1000kW第十七页第二节电磁和电磁感应一、磁铁和磁场1.磁体的基本性质。1).能吸引铁、钢、钴、镍、铬称铁磁性物质。不能吸铜、铅、铝。2).南北两磁极同时存在不可分割。3).同性相斥异性相吸。4).能磁化在磁场附近的铁磁性物质，该物质离开后尚有剩磁。2.磁场和磁力线。1).磁场是一种特殊物质。2).用磁力线来描述磁场性质，形象易懂。(1).磁力线向外由N极出发，经外空间进入S极，内部由S￫N，闭合不断，且不相交。(2).磁力线上任一点的受力方向为磁力线的切线方向，就是磁针所示方向。第十八页3.载流导体所产生的磁场（右手定则）。1).所产生的磁场方向如图1－7。2).螺线受的磁场方向如图1－8P21.二、电磁力1.载流导体在磁场中所受的作用力—用左手定则。如右图1-10所受磁力F=BILsinB—磁感应强度I—电流L—导线长—电流方向与磁力线方向间夹角。2.平引载流导体之间的相互作用力。如右下图1—11中，左图同向相吸右图反向相斥三、电磁感应。1.电磁感应现象—导体切割磁力线或线圈平面内的磁力线数变化时都要产生感生电流，使其产生电流的电动势称感生电动势，电流称感生电流。P22.2、切割磁力线所产生的感生电动势:P12、图1—12电流方向——用右手定则—四手指方向感应电动势e=BLvsinB—磁场强度L—磁场内的有效长（运动部分）v—导体运动速度—导体运动方向与磁力线间的夹角。第三节单相交流电路一、交流电的物理量1.瞬时值—交流电的每一瞬间的变化值用小写来表示电动势e，电压u，电流i。2.最大值—如1-14c图中振幅最大值是瞬时值中最大者Em,Um,Im表示。正弦交流电的概念:凡电压、电流、电动势等电量均按时间做正弦变化，统称为正弦交流电。第二十五页3、有效值—交流电与直流电分别通过相同的电阻时，在一周期内使其发热量相等（实际时就要调整其中之一的大小，一般调直流电流）则这个直流电流的值就叫做交流。电流的有效值用E、U、I表示。4、有效值是机电产品铭牌上及测量仪表的读数。5、有效值与最大值的关系。E=1/Em或Em=E=1.414EU=1/UmUm=UI=1/ImIm=I6、周期—交流电交换一次所需要的时间用T表示。7、频率—1秒钟之内交变的次数用f表示。f=1/T或T=1/f互为导数电流我的交流电的频率f=50HzT=1/50=0.02秒8、角频率—单位时间内转过的中心角。—中心角的任意数,t—为转过角所需时间故角速度=/t这就是角频率。∵=t。t在交流电的表达式就是如此引进的。P26.设T时间转过中心角360度（=2弧度）所以角速度=3600/T=2/T=2f9、相位1).初相—在均强磁场中，线圈未转动时（t=0）线圈平面与中性面（磁力线方向的平面间的夹角，在图1－14b图中=0，在图1—15中=2).相位角：线圈匀速转动到某一时刻时线圈平面与中性面的夹角，称相位角,如图1—15a,=t+P27.3).相位差两个同频率的正弦量相位之差为:1=t+1和2=t+2它们的相位差1–2=(t+1)–(t+2)=1–24).只有同频率才能说到相位之差。如i1=Imsin(t+i)、和i2=Imsin(t+2)两式中相同,可以相加,减(1).1–20称i1超前i2或i2滞后i1(2).1–20称i1滞后i2或i2超前i1(3).1–2=0i1、i2同相(4).1–2=1800i1、i2反相三、交流电表示1.正弦函数式又称瞬时式解析式，写它们的三个条件是：已知最大值、角频率、初相位e=Emsin(t+e)u=Umsin(t+u)i=Imsin(t+I)2.曲线法—如图1—14，特别是有多条曲线时更直观。P28.3.向量法—用一个带箭头的线段表示正弦量，长短表正弦量的有效值，大小称模。箭头方向与正实轴间的夹角表正弦量的初相。如图1—15b）P29.四、纯电阻电路1.纯电阻—灯泡、电炉、变阻器作为负载可以看成为纯电阻元件。2.电压与电流的关系特点：施加正弦交流电压时，电路中通过正弦交流电流。他们的频率相同、相位也相同电阻上的电流：i=u/R=Umsin(t+u)/R=Imsin(t+i)电流的有效值:I=U/R所以U=Um/波形图、相量图见图1—16b)、c)P303.电路的功率1).瞬时功率：p=ui不便计量，如图1—16b）2).平均功率：P=UI=I2R=U2/R这就是电器铭牌上标注的额定功率。P36.第四节、纯电感和纯电容单相交流电路一、纯电感电路1.u与i的关系如图12—4电路加上交变电流i=Imsint,在线圈上就要产生自感电动势，根据前一节的自感公式u=eL=LI/t=Ldi/dt,将i带入得到:u=Ld(Imsint)/dt=LImcost=LImsin(t+900)令XL=L叫感抗（单位欧姆）是线圈对电流的阻碍。故u=XLImsin(t+900)仿欧姆定律U=RIUm=XLIm在u=Umsin(t+900)中,有效值U=LI=XLI所以电流有效值I=U/XL式中XL=L=2L/T=2fL—角频率弧度/秒rad/sL—线圈电感Hf—频率Hz小结:（1）由所加电流i=Imsint,和线圈上产生的电压u=Umsin(t+900),说明在图12—4b)图中，电压U超前I900或电流I滞后电压U900。（2）用向量表示如右图。（3）感抗XL=2fL。L是固定不变的，因为线圈确定了，各个参数不变，而频率f是变化的，所以感抗值XL也是变化的，直流电f=0不变，所以XL=0即没有阻力，XL与频率f成正比，故高频中线圈对电流的阻碍很大，所以直流电毫无阻碍的通过线圈，交流电不易通过。P38.2.无功和无功功率如图12—5由图知，当开关Q连接1时，电流从O变到I，有磁通变化，就产生自感电流直至电流I稳定流过回路。i=0（=0）但此时将Q连接2，电灯亮了，然后熄灭，说明线圈L向灯泡提供了能量，这个能量是电源给线圈建立磁场，就将电能量转化成磁场能，储存起来，到Q—2连接时向灯泡提供电能，这说明线圈能储存能量且不消耗。若电源是交变电源电流也是交变的，线圈就有规律地储能、放能、再储能、再放能。如此此循环而与交变电源进行能量交换，这种电源与电感线圈之间循环交换且不消耗的能量称为无功能量。这种在单位时间内的无功能量的交换叫无功功率。在纯电感电路中,线圈上的无功功率叫感性无功功率。所以QL=UI=I2XL=U2/XL乏（Var)或千乏（kVar)。P39.〔例12-1〕图12-4所示，纯电感电路，已知u=220sintf=50Hz，L=100mH.试求电路中的电流和功率，写出电流的瞬时值表达式。如果电源电压大小不变，而频率变为500Hz，求电路中的电流和功率。如果电源改为直流20V，其电流又是多少？P40.(3)当该线圈接到20V直流电源上时，f=0,XL=0,由于线圈电感抗很小很小，电路中的总电抗只有很小的线圈导线电阻及电源内阻，电流非常大。二、纯电容电路1、电容器1).电容器—储存电荷的元件。2).具体结构—电容器如左图上下为两极板，分别接正负极，中间用电介质使两板绝缘。P41.当电容器两极分别与电源正、负极连接以后如右图，极板上就等量、异性电荷Q两极板间的电压差越大，极板上储存的电荷量越多也就是说电容的电荷量Q，与其端电压U之比是一个常数即Q/U=C3).电容器的电容量C=Q/U1).对不同的电容器C值不同，两极板相对面积、距离，两者之间的绝缘介质有关。2).电压U相同时，C值越大表明电容器所带电荷越多。3).单位:法拉（F）,法拉这个单位很大，常用较小的单位。1微法=10-