電氣工程概論第二章

1、第二章第二章 電氣設備的原理與功能電氣設備的原理與功能電氣工程概論電氣工程概論第二章第二章 電氣設備的原理與功能電氣設備的原理與功能概述概述1電力變壓器電力變壓器4電動機電動機3高壓斷路器高壓斷路器52同步發(fā)電機同步發(fā)電機互感器互感器56 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述v 在電力系統(tǒng)中，發(fā)電廠和變電站的主要作用是：在電力系統(tǒng)中，發(fā)電廠和變電站的主要作用是：(1)生產、輸送和分配電能(2)根據(jù)電力負荷的變化，啟停機組，調整運行方式和運行參數(shù)(3)根據(jù)電力系統(tǒng)要求，投切線路(4)監(jiān)視主要設備的工作狀態(tài)(5)對主要設備進行定期的檢修和維護(6)迅速消除故障，盡量減小故障的影響發(fā)電廠發(fā)電廠內的電氣設備：發(fā)電機

2、、升壓變壓器、開關設備、廠用電動機等變電站變電站內的電氣設備：電力變壓器、高低壓開關設備等 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述v 上述電氣設備上述電氣設備,按照在電力系統(tǒng)中的地位和作用分為按照在電力系統(tǒng)中的地位和作用分為:一次設備一次設備(直接生產和輸送電能的設備):發(fā)電機、變壓器、開關電器、載流導體、避雷器、互感器等二次設備二次設備(對一次設備進行測量、監(jiān)視和操作控制的設備):繼電器、儀表及自動裝置等 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述v 根據(jù)電能生產、轉換和分配過程的需要，上述電氣設備又可分為：根據(jù)電能生產、轉換和分配過程的需要，上述電氣設備又可分為：（1）生產和轉換電能的設備，如發(fā)電機、電力變壓器、電動機等。（

3、2）接通或斷開電路的開關電器設備。如高壓斷路器、隔離開關、熔斷器、接觸器等。（3）限制故障電流和防止過電壓的設備。如限制短路電流的電抗器和防止過電壓的避雷器等。（4）用來把有關電氣設備連接成電路的載流導體。如母線、電纜等。（5）接地裝置。（6）變換電氣量的設備。包括電壓互感器和電流互感器（7）能迅速反應故障或不正常工作情況并切除故障或作用于信號裝置發(fā)出信號的繼電保護裝置。（8）用于操作電器的設備以及自動、遠動裝置。如操作開關、同期裝置、自動重合閘裝置、自動調壓裝置、自動調頻裝置等。（9）直流設備。如直流發(fā)電機組、蓄電池等，作為操作、保護、信號等設備的直流電源。第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機同步發(fā)電機

4、發(fā)電機的基本結構發(fā)電機的基本結構1發(fā)電機的工作原理發(fā)電機的工作原理2同步發(fā)電機的額定運行方式同步發(fā)電機的額定運行方式3發(fā)電機勵磁系統(tǒng)發(fā)電機勵磁系統(tǒng)4（一）發(fā)電機的基本結構（一）發(fā)電機的基本結構 發(fā)電機分為臥式臥式和立式立式兩種，汽輪發(fā)電機一般為臥式，水輪發(fā)電機為立式。 發(fā)電機結構剖面圖 1-定子鐵心；2-定子線圈；3-冷卻風道；4-轉子大軸；5-轉子鐵心線圈；6氫氣冷卻器（二）發(fā)電機工作原理（二）發(fā)電機工作原理 根據(jù)法拉第電磁感應定律法拉第電磁感應定律，當導電體在一定的磁場中移動時，導電體的兩端將產生電動勢?；蛘哒f，一個導電體處于變化的磁場中時，其兩端也將產生變化的電動勢。在發(fā)電廠內，人們首先

5、把各種能量轉換為作用在發(fā)電機的轉軸上的機械能，在發(fā)電機轉子旋轉時，就有變化的磁力線切割定子線圈，由此定子線圈中就有感應電動勢產生，形成了發(fā)電機的端電壓。 發(fā)電機發(fā)電的過程就是將原動機轉軸上的動能通過發(fā)電機轉子與定子間的磁場耦合作用，在定子繞組上變成電能的過程。 同步發(fā)電機原理圖同步發(fā)電機原理圖（三）同步發(fā)電機的額定運行方式（三）同步發(fā)電機的額定運行方式1發(fā)電機的額定值發(fā)電機的額定值(額定數(shù)據(jù)是由制造廠在其穩(wěn)定和對稱運行條件下給出的)2發(fā)電機帶負荷與發(fā)電機帶負荷與負荷調整負荷調整3同步發(fā)電機的非同步發(fā)電機的非正常工作狀態(tài)正常工作狀態(tài) （三）同步發(fā)電機的額定運行方式（三）同步發(fā)電機的額定運行方式額

6、定容量額定容量:在額定電壓、額定頻率、額定功率因數(shù)和額定冷卻介質溫度等條件下，發(fā)電機所能長期連續(xù)發(fā)出的最大功率。額定運行方式額定運行方式:發(fā)電機按照制造廠銘牌規(guī)定數(shù)據(jù)運行的方式正常運行方式正常運行方式:發(fā)電機的額定運行方式以及在其運行參數(shù)允許變化范圍內的運行方式溫升溫升:發(fā)電機各部分的溫度與冷卻介質入口溫度之差,溫升是衡量發(fā)電機的主要運行性能指標之一頻率頻率:同步發(fā)電機并聯(lián)構成的交流電網的頻率應該是一個不變的值，這就要求發(fā)電機的頻率應該和電網的頻率一致。(我國電網的頻率為50Hz) (p發(fā)電機磁極對數(shù))603000fnpp （三）同步發(fā)電機的額定運行方式（三）同步發(fā)電機的額定運行方式同步轉速同

7、步轉速:要使得發(fā)電機供給電網50Hz的工頻電能，發(fā)電機的轉速必須為某一固定值，這個固定值稱為同步轉速。例如，2極( p1對)發(fā)電機的同步轉速為n=3000r/min發(fā)電機輸出有功功率發(fā)電機輸出有功功率:發(fā)電機輸出無功功率發(fā)電機輸出無功功率:發(fā)電機輸出有功功率的同時，由于負荷的需要還輸出無功功率。NNN3cosPU INNsincosQP（三）同步發(fā)電機的額定運行方式（三）同步發(fā)電機的額定運行方式發(fā)電機啟動后調節(jié)轉速和電壓接近發(fā)電機額定值時，依靠自動準同期并列裝置可以將發(fā)電機并入大電網。有功負荷的調整有功負荷的調整: 通過汽輪機的調速器進行的，即調整汽輪機的進汽量的大小。無功功率和電壓的調整無功

8、功率和電壓的調整: 通過改變發(fā)電機勵磁電流的大小來實現(xiàn)的。（三）同步發(fā)電機的額定運行方式（三）同步發(fā)電機的額定運行方式同步發(fā)電機的非正常工作狀態(tài)同步發(fā)電機的非正常工作狀態(tài):發(fā)電機過負荷運行、異步運行、不對稱運行等v 發(fā)電機在非正常工作狀態(tài)下運行必然要在某些運行參數(shù)上給予限制，以保證發(fā)電機不被損壞。非正常的情況下一般表現(xiàn)為溫度升高，因此運行中主要是溫度升高程度和非正常運行的時間對定子電流、轉子電流進行的限制。v 元件溫度升高包括發(fā)電機的定子線圈、轉子線圈、冷卻媒質(間接反映被冷卻對象的狀態(tài))。溫升程度較小，則允許非正常運行的時間可較長。若運行條件較惡劣，則只能允許短時間的非正常運行。（四）發(fā)電機

9、勵磁系統(tǒng)（四）發(fā)電機勵磁系統(tǒng)勵磁功率單元勵磁功率單元(包括整流裝置及其交流電源)，它向發(fā)電機的勵磁繞組提供直流勵磁功率勵磁系統(tǒng)勵磁系統(tǒng)勵磁調節(jié)器勵磁調節(jié)器，它感受發(fā)電機電壓及運行工況的變化，自動地調節(jié)勵磁功率單元輸出的勵磁電流的大小，以滿足系統(tǒng)運行的要求（四）發(fā)電機勵磁系統(tǒng)（四）發(fā)電機勵磁系統(tǒng)v 勵磁系統(tǒng)的任務包括：(1)在正常運行條件下，供給發(fā)電機勵磁電流，并根據(jù)發(fā)電機所帶負荷的情況調整勵磁電流，以維持發(fā)電機機端電壓在給定水平上。(2)使并列運行的各同步發(fā)電機組所帶的無功功率得到穩(wěn)定而合理的分配。(3)增加并入電網運行的發(fā)電機的阻尼轉矩，以提高電力系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性及輸電線路的有功功率傳輸能力。

10、(4)在電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障造成發(fā)電機機端電壓嚴重下降時，強行勵磁，將勵磁電壓迅速提升到足夠的頂值，以提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。(5)在發(fā)電機突然解列、甩負荷時，強行減磁，將勵磁電流迅速降到安全數(shù)值，以防止發(fā)電機電壓過分升高。(6)在發(fā)電機內部發(fā)生短路故障時，快速滅磁，將勵磁電流迅速減到零值，以減小故障損壞程度。(7)在不同運行工況下，根據(jù)要求對發(fā)電機實行過勵磁限制和欠勵磁限制等限制以保證發(fā)電機組的安全穩(wěn)定運行。 （四）發(fā)電機勵磁系統(tǒng)（四）發(fā)電機勵磁系統(tǒng)v 勵磁系統(tǒng)應滿足以下基本要求：(1)有足夠的強勵頂值電壓。(2)具有足夠的勵磁電壓上升速度。(3)有足夠的調節(jié)容量。 (4)應運行穩(wěn)定，工作

11、可靠，響應快速，調節(jié)平滑并具有足夠的電壓調節(jié)精確度。v 勵磁方式按勵磁電源的不同分為三種方式：一是直流勵磁機勵磁方式；二是交流勵磁機勵磁方式；三是靜止勵磁方式。第三節(jié)第三節(jié) 電力變壓器電力變壓器變壓器的結構形式和分類變壓器的結構形式和分類1變壓器的工作原理變壓器的工作原理2變壓器的額定值變壓器的額定值3變壓器過負荷能力變壓器過負荷能力4自耦變壓器自耦變壓器5（一）變壓器的結構形式和分類（一）變壓器的結構形式和分類變壓器變壓器是一種靜止不動的電氣設備，它利用電磁感應原理把一種電壓等級的交流電能轉換成相同頻率的另一電壓等級的交流電能。一、變壓器的結構形式和分類一、變壓器的結構形式和分類變壓器的結構

12、可分為心式心式和殼式殼式兩種:心式心式的特點是線圈包圍鐵心，殼式殼式的特點是鐵心包圍線圈。其主要由閉合鐵心和高壓、低壓線圈等幾個主要部分構成。變壓器鐵心的作用是構成磁路。為了減少渦流和磁滯損耗，鐵心用0.350.5mm厚的硅鋼片交錯疊裝而成。變壓器的繞組就是線圈，是變壓器的電力部分。（一）變壓器的結構形式和分類（一）變壓器的結構形式和分類v 一般變壓器可以按用途用途、相數(shù)相數(shù)、繞組數(shù)目繞組數(shù)目、冷卻方式冷卻方式分別進行分類。按照用途用途來區(qū)分，變壓器可以分為電力變壓器、互感器、特殊用途變壓器。按照相數(shù)相數(shù)來區(qū)分，變壓器可以分為三相變壓器和單相變壓器。按照繞組數(shù)目繞組數(shù)目來區(qū)分，變壓器可以分為兩

13、繞組和三繞組變壓器以及自耦變壓器。按照冷卻介質冷卻介質來區(qū)分，變壓器可以分為油浸式變壓器、干式變壓器(空氣冷卻式)以及水冷式變壓器。 （二）變壓器工作原理（二）變壓器工作原理(一一)空載運行空載運行當變壓器的一次繞組施加電壓而二次繞組不接負載時稱為變壓器的空載運行。 變壓器空載運行 變壓器空載等效電路空載電流通過一次繞組時，在鐵心中產生磁通111122229090 mmmm cossin() cossin()deNNtEtdtdeNNtEtdt1m1m12m2m2 cos2 cos2mmENtfNENtfN （二）變壓器工作原理（二）變壓器工作原理則電動勢的有效值表達式為變壓器一次繞組的電壓方

14、程 由于空載電流很小，一般情況下可認為 變壓器空載時的二次繞組電壓為 故一次、二次繞組電壓的數(shù)值關系為 式中, K稱為變壓器的變比?？梢?，當變壓器的電源電壓 不變時，只要改變匝數(shù)比，就可以得到不同的輸出電壓 1m11m2m22m4.4424.442EEfNEEfN111101()URjXIE11EU220EU111122224.444.44mmfNUENKUEfNN1U20U（二）變壓器工作原理（二）變壓器工作原理v (二二)有有載運行載運行1.電流關系電流關系 欲求一次、二次繞組的電流關系，必須從分析主磁通著手?？蛰d時的m是電流I10在一次繞組的N1匝線圈中產生的，有載時的m則由一次繞組的電

15、流I1在N1匝線圈以及二次繞組的電流I2在N2匝線圈中共同產生的。由于在兩種情況下產生的磁通是相同的，可見通常把電流與匝數(shù)的乘積(安匝數(shù))稱為磁動勢（簡稱磁勢）。 變壓器有載運行變壓器有載運行2211110NININI（二）變壓器工作原理（二）變壓器工作原理此式也可寫為 可見，有載時的一次繞組電流I1包含兩個分量。其中， 為空載電流，或稱勵磁電流。另一分量是為了保持m不變、平衡 而在一次繞組中感應產生的，在數(shù)值上與負載電流I2 成正比。即：在變壓器中，空載電流很小，往往只是原繞組額定電流的百分之幾，一般計算時可以不計，故得一次、二次繞組的電流關系為 210212101IIINNII10I22N

16、I2122INNI12211ININK（二）變壓器工作原理（二）變壓器工作原理2.電壓關系電壓關系變壓器有載時的電壓方程 如果不考慮變壓器一次、二次繞組中電阻和漏感抗的電壓降，可以近似地認為 由此可得變壓器的一次、二次電壓的關系為 變壓器有載時的等效電路變壓器有載時的等效電路 11111()URjXIE2211EUEU121212UINKUIN（二）變壓器工作原理（二）變壓器工作原理3.阻抗變換阻抗變換在忽略一次、二次繞組阻抗壓降的情況下，如果把阻抗為Z的負載接到變壓器的二次側， 如下圖所示：則： 對電源而言，變壓器可用等效阻抗Z代替如上圖得故有：負載阻抗的等效變換負載阻抗的等效變換 22IU

17、Z 11IUZ21221ZZUIKUI也可以寫成2ZZ K（三）變壓器的額定值（三）變壓器的額定值v變壓器的主要額定參數(shù)：阻抗電壓額定參數(shù)額定參數(shù)額定電壓額定容量短路損耗額定電流空載損耗空載電流百分值連接組號（四）變壓器的過負荷能力（四）變壓器的過負荷能力v 變壓器的過負荷能力是指在較短時間內所能輸出的功率，在一定條件下，它可以超出變壓器的額定容量。v 變壓器的過負荷能力可分為在正常情況下的過負荷能力和事故情況下的過負荷能力兩種。變壓器的正常過負荷是指變壓器有正常的使用壽命，在輕負荷運行期間壽命損失小。變壓器的事故過負荷是當電力系統(tǒng)發(fā)生事故時，為了保證對重要用戶的連續(xù)供電，允許在短時間(消除事

18、故所必需的時間)內過負荷運行，稱為變壓器的事故過負荷。 （五）自耦變壓器（五）自耦變壓器自耦變壓器它的二次繞組是一次繞組的一部分，則一、二次側的電壓和電流之比與普通變壓器相同，即 v 自耦變壓器的優(yōu)點是材料省、體積小、成本低。但由于一、二次之間有電的聯(lián)系，使用時不夠安全。121212UINKUIN自耦變壓器原理圖自耦變壓器原理圖 第第四四節(jié)節(jié) 電動機電動機三相異步電動機三相異步電動機1單相異步電動機單相異步電動機2（一）三相異步電動機（一）三相異步電動機一、三相異步電動機的結構一、三相異步電動機的結構 異步電動機的固定部分稱為定子，轉動部分稱為轉子，定子和轉子是能量傳遞和轉換的關鍵部件， 他們

19、的結構如下圖：三相鼠籠式異步電動機的結構三相鼠籠式異步電動機的結構 1.定子：定子主要由鐵心、定子繞組和機座等組成。定子鐵心是電動機磁路的組成部分。定子繞組是定子中的電路部分。典型接線圖如下： （一）三相異步電動機（一）三相異步電動機 定子繞組的星形和三角形聯(lián)結定子繞組的星形和三角形聯(lián)結 星形連接星形連接 三角形連接三角形連接 2. 轉子：轉子是電動機的旋轉部分，由轉子鐵心、轉子繞組、風扇及轉軸等組成。 籠型轉子籠型轉子 （一）三相異步電動機（一）三相異步電動機v 轉子繞組根據(jù)構造分成兩種形式：籠型和繞線型。繞線型異步電動機結構示意圖繞線型異步電動機結構示意圖 籠型與繞線型的區(qū)別只是轉子的構造

20、不同，它們的基本工作原理是一樣的。由于籠型電動機構造簡單、價格低廉、工作可靠、使用方便，因而在生產中較多采用，而繞線型電動機通常只在要求大啟動轉矩時采用。 （一）三相異步電動機（一）三相異步電動機二、三相異步電動機的工作原理二、三相異步電動機的工作原理v 當異步電機定子繞組接到三相電源上時，定子繞組中將流過三相對稱電流，氣隙中將建立基波旋轉磁動勢，從而產生基波旋轉磁場，其同步轉速決定于電網頻率和繞組的極對數(shù) n0=60f0/p，這個基波旋轉磁場在短路的轉子繞組中感應電動勢并在轉子繞組中產生相應的電流，該電流與氣隙中的旋轉磁場相互作用而產生電磁轉矩。轉差率為轉子轉速n與同步轉速n0之差（n0n）

21、對同步轉速n0的比值，以s表示。按轉差率的正負、大小，異步電機可分為電動機、發(fā)電機、電磁制動三種運行狀態(tài)。 00/ )(nnns（一）三相異步電動機（一）三相異步電動機1電動機狀態(tài)電動機狀態(tài) 當0nn0即os1時，轉子中導體以與n相反的方向切割旋轉磁場，導體中將產生拖動性質的力矩，從軸上輸出機械功率。電機一定從電網吸收有功電功率。 如果轉子被加速到n0，此時轉子導體與旋轉磁場同步旋轉，它們之間無相對切割，導體中無感應電動勢，也沒有電流，電磁轉矩為零。 2電動機狀態(tài)電動機狀態(tài) 用原動機拖動異步電機，使其轉速高于旋轉磁場的同步轉速，即nn0，s0。轉子上導體切割旋轉磁場的方向與電動機狀態(tài)時相反，電

22、磁轉矩為制動性質。由轉軸從原動機輸入機械功率，通過電磁感應由定子向電網輸出電功率，電機處于發(fā)電機狀態(tài)。 （一）三相異步電動機（一）三相異步電動機3電磁制動狀態(tài)電磁制動狀態(tài) 由于機械負載或其它外因，轉子逆著旋轉磁場的方向旋轉，即n1。電磁轉矩表現(xiàn)為制動轉矩，即由轉子從原動機輸入機械功率的同時又從電網吸收電功率，兩者都變成了電機內部的損耗。異步電機的三種運行狀態(tài)異步電機的三種運行狀態(tài) （一）三相異步電動機（一）三相異步電動機三、三相異步電動機的特性三、三相異步電動機的特性1轉子電路分析轉子電路分析（1）轉子電動勢。轉子旋轉時轉子導體中感應電動勢的頻率 2s20sEE00220()s6060sp n

23、np nfsf（2）轉子阻抗和轉子電流轉子旋轉時漏感抗 式中， X20為轉子靜止時轉子導體的漏感抗，即 轉子電路的阻抗轉子電路的電流和功率因數(shù)分別為 2222022022 ()ssXf Ls fLsX202022Xf L2222222220()sZRXRsX2202222220()sEsEIZRsX222222220cos()RRZRsX（一）三相異步電動機（一）三相異步電動機轉矩特性曲線轉矩特性曲線 2. 電磁轉矩特性和曲線電磁轉矩特性和曲線電動機的電磁轉矩是指轉子受電磁力的作用而產生的轉矩。異步電動機的電磁轉矩的表達式 m22cosTkI202m22220()sE RTkRsX222222

24、0()sR UTkRsX（一）三相異步電動機（一）三相異步電動機（1）最大轉矩和過載能力。）最大轉矩和過載能力。曲線上轉矩的最大值稱為電動機的最大轉矩Tm。最大轉矩時轉差率最大轉矩 電動機最大轉矩與額定轉矩的比值稱為過載能力。過載能力 =（2）啟動轉矩和啟動能力。）啟動轉矩和啟動能力。電動機接通電源瞬間，轉子尚未轉動，轉速n=0，轉差率s=1。此時的轉矩稱為啟動轉矩（Ts）啟動轉矩 2m20RsX2m202UTkXmNTT22s22220R UTkRX（一）三相異步電動機（一）三相異步電動機v 啟動轉矩也與電源電壓的平方成正比。當電源電壓降低時，啟動轉矩降低很多。但增大轉子電阻R2，可使啟動轉

25、矩增大，這對需要重載啟動的場合是有利的。v 電動機的啟動轉矩與額定轉矩的比值稱為啟動能力，即啟動能力=TS/TN v 籠型異步電動機的啟動能力不大，一般TS=(11.2)TN，起重用的專用電動機，這個比值要大一些。繞線型異步電動機在啟動時可以將外電阻接入轉子電路中，使轉子電路的電阻增大，從而增大啟動轉矩。3.機械特性和機械特性和n-T曲線曲線 電動機的轉速n與電磁轉矩T之間的關系稱為電動機的機械特性，可用n-T曲線表示。n-T曲線可以從T-s曲線轉換而來。只要把T-s曲線連同坐標軸順時針方向旋轉90，然后以n為縱坐標，以T為橫坐標， 如下圖：（一）三相異步電動機（一）三相異步電動機機械特性曲線

26、（機械特性曲線（n-T曲線曲線） 曲線的ab段為電動機的穩(wěn)定運行區(qū)。電動機在穩(wěn)定區(qū)運行，曲線比較平坦，因此當轉矩變化時，轉速變化不大，故稱這種機械特性為硬特性。bc段為不穩(wěn)定運行區(qū)。隨著轉速的下降，轉矩反而減小。增大轉子電路的電阻，可使機械特性變軟。 （一）三相異步電動機（一）三相異步電動機v 異步電動機的主要額定值：1額定電壓：額定電壓：額定電壓是指定子繞組上應施加的線電壓。2額定電流：額定電流：電動機額定運行時定子繞組的線電流稱為額定電流。3額定功率：額定功率：電動機在額定電壓下運行，當電流達到額定值時，軸上輸出的機械功率即為額定功率。4. 額定轉速：額定轉速：電動機在額定運行時的轉速稱為

27、額定轉速，單位為轉/分（r/min）。5. 額定轉矩：額定轉矩：額定轉矩是電動機在額定運行時的轉矩。6. 額定功率因數(shù)：額定功率因數(shù)：額定功率因數(shù)指的是額定運行時定子繞組每相電路的功率因數(shù)。7. 額定效率：額定效率：額定效率就是滿載時的效率。電動機的效率等于輸出機械功率與輸入電功率的比值效率 221100%100%3cosPPPUI輸出機械功率=輸入電功率四、三相異步電動機的額定參數(shù)四、三相異步電動機的額定參數(shù) 電動機的額定值是制造廠對電動機在正常運行時所規(guī)定的電壓、電流、功率、轉速等數(shù)值。電動機在額定條件下的運行稱為額定運行或滿載運行。（一）三相異步電動機（一）三相異步電動機 除了上述的額定

28、值以外，還有額定頻率、溫升等參數(shù)。 額定值之間的關系是：額定值之間的關系是： 當電動機在額定電壓下輸出額定功率時，電動機的轉速、電流、效率、功率、功率因數(shù)等同時到達額定值。 如為連續(xù)工作制的電動機，連續(xù)運轉的最后溫度不超過額定溫升。（一）三相異步電動機（一）三相異步電動機五、三相異步電動機的啟動和調速五、三相異步電動機的啟動和調速1. 啟動方法啟動方法 電動機從接通電源到正常運行的過程叫做啟動過程。啟動過程所需時間很短，一般在幾秒鐘以內。電動機功率越大或負載越重，啟動時間越長。異步電動機的啟動轉矩一般為額定轉矩的11.2倍，但是啟動電流卻很大。異步電動機的啟動性能主要是指啟動轉矩和啟動電流。這

29、是因為剛接通電源瞬間，旋轉磁場的磁力線和轉子之間的相對切割速度最高（s=1），轉子感應電動勢和轉子電流都很大。根據(jù)電磁感應原理，定子電流也將很大，這時的電流稱為啟動電流 。（一）三相異步電動機（一）三相異步電動機 異步電動機的啟動電流約為額定電流的47倍。由于啟動過程較短，啟動電流對電機本身危害不大，大的啟動電流將導致供電線路的電壓瞬間突然降落，以致影響同一線路上的其他電氣設備的正常工作。三相異步電動機有如下幾種啟動方式：（1）全壓啟動（直接啟動）。電動機用額定電壓啟動時稱為全壓啟動或直接啟動。（2）降壓啟動。為了減小啟動電流，電動機的定子繞組啟動時采用降壓措施稱為降壓啟動。繞線型電動機啟動時

30、的接線圖繞線型電動機啟動時的接線圖 （3）繞線型電動機的啟動。（一）三相異步電動機（一）三相異步電動機2. 調速方法調速方法 所謂調速是指負載不變時人為地改變電動機的轉速。pfsnsn0060)1 ()1 (（1）變頻調速。）變頻調速。變頻就是改變異步電動機供電電源的頻率。可實現(xiàn)三相異步電動機的無級調速。變頻調速方框圖變頻調速方框圖 （2）變極調速。）變極調速。通過改變定子繞組的接法而改變極對數(shù)p，從而達到調速的目的。這種調速是步級式的，不能平滑調速。（二）單相異步電動機（二）單相異步電動機一、工作原理一、工作原理 單相異步電動機的定子繞組是單相繞組，轉子為籠式。工作時，定子繞組接在單相交流電

31、源上。單相電流通過單相繞組產生脈振磁場。脈振磁場磁通是隨時間按正弦規(guī)律變化的波形，脈振磁場可以分解為兩個幅值相等(由)、轉速相同、轉向相反的旋轉磁場 脈振磁場分解為兩個旋轉磁場脈振磁場分解為兩個旋轉磁場 （二）單相異步電動機（二）單相異步電動機v 當轉子靜止不動時，合成轉矩T=0。即單相異步電動機沒有啟動轉矩，不能自行啟動。v 當轉子已經沿順時針方向旋轉時T1T2，T=T1-T20，電動機仍能繼續(xù)順時針運行。v 當轉子已經沿逆時針方向旋轉時T1T2，T=T1-T20，電動機仍能 繼續(xù)逆時針運行。（二）單相異步電動機（二）單相異步電動機 單相異步電動機雖無啟動轉矩，卻有運行轉矩。三相異步電動機接

32、至電源的三根導線中若有一根斷線，電動機便處于單相狀態(tài)。因而，如果是啟動時斷線，電動機將無法啟動，時間一長，會因電流過大而燒壞；如果是運行中斷線，電動機仍可繼續(xù)運行，但電流相應增大。二、啟動方法二、啟動方法 單相異步電動機的啟動方法有兩相啟動和罩極啟動兩種。1.兩相啟動兩相啟動 電動機定子上裝有兩個軸線在空間互差90的兩相繞組，W1-W2稱為工作繞組，S1-S2稱為啟動繞組。啟動繞組串聯(lián)一電容器C后與工作繞組一起并聯(lián)接于單相交流電源上。單相電容電動機單相電容電動機 （二）單相異步電動機（二）單相異步電動機2.罩極啟動罩極啟動這種電動機的定子做成凸極形式，上面繞有勵磁繞組，并在磁極約三分之一的部分

33、裝有一個閉合的銅環(huán)，稱為短路環(huán)或分磁環(huán)。單相罩極式異步電動機單相罩極式異步電動機 第第五五節(jié)節(jié) 高壓斷路器高壓斷路器工作原理工作原理1斷路器的基本技術數(shù)據(jù)斷路器的基本技術數(shù)據(jù)2斷路器的型號含義斷路器的型號含義3斷路器類型斷路器類型4（一）工作原理（一）工作原理 電弧產生的過程是：當觸頭開始分離時，由于觸頭間間隙很小，會形成很高的電場強度，當電場強度超過3106Vm時，陰極觸頭表面在強電場作用下發(fā)射電子，發(fā)射的電子在觸頭電壓作用下產生碰撞游離，就形成了電弧。同時，在高溫的環(huán)境下，陰極發(fā)生熱發(fā)射，并在介質中發(fā)生熱游離，使電弧維持和發(fā)展。 自由電子和正離子相互吸引發(fā)生中和的現(xiàn)象稱為去游離。游離過程強

34、于去游離過程，電弧將繼續(xù)熾熱燃燒；如果去游離過程強于游離過程，電弧將最終熄滅。 斷路器在開斷交流電路時，電弧的能量是由交流電源提供的，如果在電流過零時，采取有效措施，加強弧隙的冷卻，使弧隙介質的能力達到不會被弧隙外施電壓擊穿的程度，電弧就不會重燃而最終熄滅。目前電力系統(tǒng)中常用的介質有油、空氣、真空、六氟化硫(SF6)等。（一）工作原理（一）工作原理工程上采用的熄滅交流電弧的方法主要有：迅速拉長電弧迅速拉長電弧 吹弧吹弧 弧隙并聯(lián)電阻弧隙并聯(lián)電阻 采用真空采用真空 提高弧隙介質壓力提高弧隙介質壓力 （二）斷路器的節(jié)本技術數(shù)據(jù)（二）斷路器的節(jié)本技術數(shù)據(jù)（1）額定電壓額定電壓UN 指斷路器長期工作的

35、標準電壓（線電壓）。（2）額定電流額定電流IN 指斷路器長時間允許通過的最大工作電流。（3）額定開斷電流額定開斷電流INbr 指斷路器在額定電壓下能保證正常開斷的最大短路電流。（4）短路關合電流短路關合電流INCl 在額定電壓下，能可靠關合、開斷的最大短路電流稱為額定關合電流。（5）熱穩(wěn)定電流熱穩(wěn)定電流Ith 表示斷路器承受短路電流熱效應的能力。（6）動穩(wěn)定電流動穩(wěn)定電流Ites 亦稱為極限通過電流，是指斷路器承受短路電流電動力效應的能力。（7）全開斷（分閘）時間全開斷（分閘）時間tab 指斷路器從接到分閘命令瞬間到電弧完全熄滅為止的時間間隔。（8）合閘時間合閘時間ton 指斷路器從接到合閘命

36、令瞬間到各相的觸點均接觸為止的時間間隔。（9）額定斷流容量額定斷流容量SNbr 綜合反映斷路器的開斷能力， SNbr = UN IN3（三）斷路器的型號含義（三）斷路器的型號含義 第一單元代表產品名稱：第一單元代表產品名稱： S-少油斷路器；D-多油斷路器；K-空氣斷路器； L-六氟化硫斷路器；Z-真空斷路器；W-磁吹斷路器 第二單元代表安裝場所：第二單元代表安裝場所： N-戶內式；W-戶外式第三單元代表設計系列序號第三單元代表設計系列序號 用數(shù)字表示第四單元代表額定電壓（第四單元代表額定電壓（kV）第五單元代表工作特性：第五單元代表工作特性： G-改進型；F-分相操作第六單元代表額定電流（第

37、六單元代表額定電流（A）第七單元代表額定開斷電流（第七單元代表額定開斷電流（kA） （四）斷路器的類型（四）斷路器的類型v 1油斷路器：油斷路器：它利用絕緣油作滅弧介質。油斷路器又可分為多油式和少油式兩類。v 2真空斷路器：真空斷路器：利用真空的高介質強度來熄滅電弧和作為絕緣。它的主要部件是真空滅弧室，由動、靜觸頭，屏蔽罩和玻璃外殼等組成。v 3壓縮空氣斷路器：壓縮空氣斷路器：利用壓縮空氣作為滅弧、絕緣和傳動介質。v 4六氟化硫斷路器六氟化硫斷路器：具有很高的絕緣性能和滅弧能力。第第六六節(jié)節(jié) 互感器互感器電流互感器電流互感器1電壓互感器電壓互感器2新型互感器新型互感器3（一）電流互感器（一）電

38、流互感器v 在電力系統(tǒng)中，為了測量和繼電保護的需要，必須使用互感器v 主要作用：把高電壓和大電流按比例地變換成低電壓（100V或100/V）和小電流（5A或1A），以便提供測量和繼電保護所需的信號，并使測量儀表和繼電保護裝置標準化、小型化；把高電壓（一次）部分與低電壓（二次）部分相互隔離，且互感器二次側均接地，以保證運行人員和設備的安全。 1. 電流互感器工作原理及特性電流互感器工作原理及特性一次繞組串接在主電路中，并且匝數(shù)很少，通常只有一匝到幾匝，而二次繞組則匝數(shù)較多。正常工作時，近于短路運行狀態(tài)。電流和電壓互感器原理接線電流和電壓互感器原理接線 （一）電流互感器（一）電流互感器電流互感器一

39、、二次額定電流值比，稱為電流互感器額定變比 ，近似可等于電流互感器一、二次繞組的匝數(shù)比， NK1N2N2N1INKIN當電流互感器正常工作時，鐵心中的合成磁通并不大，二次繞組感應電動勢亦不大，一般只有幾十伏。 當電流互感器二次繞組開路時，鐵心中的合成磁動勢較正常情況下增大很多倍，并使鐵心嚴重飽和。電流互感器在運行中，二次回路是不允許開路的。電流互感器二次繞組開路時電流互感器二次繞組開路時i1、和和e2變化曲線變化曲線 （一）電流互感器（一）電流互感器2. 電流互感器的誤差電流互感器的誤差由于電流互感器本身存在有勵磁損耗及磁飽和等因素影響，一次電流與在數(shù)值及相位上都有差異，即測量結果有誤差，通常

40、用電流誤差和角誤差表示。（1）電流誤差。電流誤差又稱比值差，它是指二次電流的測量值乘以額定變比后所得的一次電流近似值（）與一次電流之差，并以后者的百分值表示。（2）角誤角。角誤差又稱相角，為旋轉180的二次電流相量與一次電流相量之間的夾角 ，并規(guī)定 超前 時，角誤差 為正值；反之， 為負值。i2I1Iii電流互感器電流互感器 （a）等值電路；（）等值電路；（b）相量圖）相量圖（一）電流互感器（一）電流互感器3. 電流互感器的準確度等級及額定容量電流互感器的準確度等級及額定容量（1）準確度等級。）準確度等級。 電流互感器的準確度等級和誤差限值電流互感器的準確度等級和誤差限值（一）電流互感器（一）電流互感器（2）電流互感器的額定容量。）電流互感器的額定容量。電流互感器的額定容量 ,是指電流互感器在二次額定電流 和額定二次阻抗下運行時，二次繞組輸出的容量 （3）10%誤差曲線誤差曲線 。所謂電流互感器的10%誤差曲線，是指電流互感器的電流誤差為10%時，一次電流對額定電流的倍數(shù)n 與二次負荷阻抗的關系曲線 2NS2NI2NZ22N2N2NSIZ11N(/)nII電流互感器的電流互感器的10誤差曲線示意