學業(yè)水平考試復習19恒定電流實驗課件-人教課標版

工廠用電知識講座2024/4/2工廠用電知識講座工廠用電知識講座2024/4/2工廠用電知識講座1主要內容電的由來電的基本知識同步發(fā)電機發(fā)電機并網(wǎng)發(fā)電機勵磁系統(tǒng)工廠用電知識講座主要內容電的由來工廠用電知識講座2電的產(chǎn)生電磁感應原理電磁感應，導體在磁場里做切割磁感線運動時，導體內就產(chǎn)生感應電動勢；穿過線圈的磁量發(fā)生變化時，線圈里就產(chǎn)生感應電動勢。此電動勢稱為感應電動勢或感生電動勢，若將此導體或線圈閉合成一回路，則該電動勢會驅使電子流動，形成感應電流（感生電流），電動勢的方向可以由楞次定律判定。楞次定律：感應電流的效果工廠用電知識講座電的產(chǎn)生電磁感應原理楞次定律：感應電流的效果工廠用電知識講座3電的基本知識電流是表示電流強弱的物理量，通常用字母I表示，它的單位是安培，符號A

。導體中的自由電子在電場力的作用下做有規(guī)則的定向運動就形成了電流。電源的電動勢形成了電壓，繼而產(chǎn)生了電場力，在電場力的作用下，處于電場內的電荷發(fā)生定向移動，形成了電流。電壓U，單位V，正電荷q從電路中一點移至另一點時電場力做功（W）的大小。電壓是推動電荷定向移動形成電流的原因。電流之所以能夠在導線中流動，也是因為在電流中有著高電勢和低電勢之間的差別。這種差別叫電勢差，也叫電壓。換句話說，在電路中，任意兩點之間的電位差稱為這兩點的電壓。電源是給用電器兩端提供電壓的裝置。電壓與電流的關系歐姆定律I=U/R

其中I為電流強度，單位：安（A）；U為電壓，單位：伏特（V）；R為電阻，單位：歐姆（Ω)。1安＝1伏特/歐姆工廠用電知識講座電的基本知識電流是表示電流強弱的物理量，通常用字母I表示4電功率單位時間內電場力所做的功。電功率計算公式：

在純直流電路中：P=UI

P=I2R

P=U2/R

式中：P---電功率（W），U---電壓（V）

I----電流（A），

R---電阻（Ω).

在單相交流電路中：P=UIcosφ

式中：cosφ---功率因數(shù)在對稱三相交流電路中，不論負載的連接是哪種形式，對稱三相負載的平均功率都是：

P=√3UIcosφ

式中：U、I---分別為線電壓、線電流。

cosφ

---功率因數(shù)工廠用電知識講座電功率單位時間內電場力所做的功。工廠用電知識講座5關于電功率1.有功功率：可以轉化成其他形式能量（熱、光、動能）的能量。以P來表示，單位為W.一般來說，有功功率是相對于純阻性負載來說的。2.無功功率：在具有電感或電容的電路中.在每個周期內.把電源能量變成磁場(或電場)能量貯存起來.然后再釋放.又把貯存的磁場(或電場)能量再返回給電源.只是進行這種能量的交換.并沒有真正消耗能量.以Q來表示，單位為Var。它的產(chǎn)生是由于感性負載、容性負載、以及電壓和電流的失真，這種功率可導致額外的電流損失。

3.視在功率：有功功率和無功功率的幾何之和（即平方和的均方根），它用來表示電氣設備的容量。以S來表示，單位為VA。

4.功率因數(shù)：正弦交流電壓與電流的相位差稱為功率因數(shù)角，以Φ來表示，沒有單位，而這個功率因數(shù)角的余弦值稱為功率因數(shù)。它決定于電路元件參數(shù)和工作頻率，純電阻電路的功率因數(shù)為1，純電感電容電路的功率因數(shù)為0。功率因數(shù)cosΦ=P/S。工廠用電知識講座關于電功率1.有功功率：可以轉化成其他形式能量（熱、光、動能6功率因數(shù)功率因數(shù)的大小與電路的負荷性質有關，如白熾燈泡、電阻爐等電阻負荷的功率因數(shù)為1，一般具有電感性負載的電路功率因數(shù)都小于1。功率因數(shù)是電力系統(tǒng)的一個重要的技術數(shù)據(jù)。功率因數(shù)是衡量電氣設備效率高低的一個系數(shù)。功率因數(shù)低，說明電路用于交變磁場轉換的無功功率大，從而降低了設備的利用率，增加了線路供電損失。功率因數(shù)低的根本原因是電感性負載的存在。例如，生產(chǎn)中最常見的交流異步電動機在額定負載時的功率因數(shù)一般為0.7--0.9,如果在輕載時其功率因數(shù)就更低。其它設備如工頻爐、電焊變壓器以及日光燈等，負載的功率因數(shù)也都是較低的。從功率三角形及其相互關系式中不難看出，在視在功率不變的情況下，功率因數(shù)越低（角越大），有功功率就越小，同時無功功率卻越大。這種使供電設備的容量不能得到充分利用，例如容量為1000KVA的變壓器，如果cosΦ=1,即能送出1000KW的有功功率；而在cosΦ=0.7時，則只能送出700KW的有功功率。功率因數(shù)低不但降低了供電設備的有效輸出，而且加大了供電設備及線路中的損耗，因此，必須采取并聯(lián)電容器等補償無功功率的措施，以提高功率因數(shù)。功率因數(shù)既然表示了總功率中有功功率所占的比例，顯然在任何情況下功率因數(shù)都不可能大于1。由功率三角形可見，當=0°即交流電路中電壓與電流同相位時，有功功率等于視在功率。這時cosΦ的值最大，即cosΦ=1，當電路中只有純阻性負載，或電路中感抗與容抗相等時，才會出現(xiàn)這種情況。感性電路中電流的相位總是滯后于電壓，此時0°<Φ<90°，此時稱電路中有“滯后”的cosΦ；而容性電路中電流的相位總是超前于電壓，這-90°<Φ<0°，稱電路中有“超前”的cosΦ。工廠用電知識講座功率因數(shù)功率因數(shù)的大小與電路的負荷性質有關，如白熾燈泡、電7提高功率因數(shù)的好處①通過改善功率因數(shù)，減少了線路中總電流和供電系統(tǒng)中的電氣元件，如變壓器、電器設備、導線等的容量，因此不但減少了投資費用，而且降低了本身電能的損耗。②良好的功因數(shù)值的確保，從而減少供電系統(tǒng)中的電壓損失，可以使負載電壓更穩(wěn)定，改善電能的質量。當線路輸送一定數(shù)量的有功功率時，如輸送的無功功率越多，線路的電壓損失越大，即送至用戶端的電壓就越低。當用戶功率因數(shù)提高以后，它向電力系統(tǒng)吸取的無功功率就要減少，因此電壓損失也要減少，從而改善了用戶的電壓質量。③可以增加系統(tǒng)的裕度，挖掘出了發(fā)供電設備的潛力。如果系統(tǒng)的功率因數(shù)低，那么在既有設備容量不變的情況下，裝設電容器后，可以提高功率因數(shù)，增加負載的容量。舉例而言，將1000KVA變壓器之功率因數(shù)從0.8提高到0.98時：補償前：1000×0.8=800KW補償后：1000×0.98=980KW同樣一臺1000KVA的變壓器，功率因數(shù)改變后，它就可以多承擔180KW的負載。④減少了用戶的電費支出；透過上述各元件損失的減少及功率因數(shù)提高的電費優(yōu)惠。工廠用電知識講座提高功率因數(shù)的好處工廠用電知識講座8正弦交流電正弦交流電的三要素是最大值、角頻率和相位

a.頻率(f)或角頻率(ω)。這是表示交流電隨時間變化快慢的物理量。它的定義是即交流電變化一周所經(jīng)過的時間，交流電每秒鐘變化的次數(shù)。它的倒數(shù)叫做周期即交流電變化一周所經(jīng)過的時間T=1/f。在國際單位制中，頻率的單位是赫茲。我國市電頻率為50Hz,國外也有60Hz。

b.最大值(Am)和有效值(Aeff)。這是表示交流電大小的物理量。交流電的瞬時值隨時間而變化，并不恒定。最大值雖然是個定值，可以用來標定交流電的大小，但計算電功率時不夠方便，為了簡化電功率的計算公式，在實際工作中常用交流電的有效值來表示交流電的大小。

交流電的有效值是根據(jù)電流的熱效應來規(guī)定的。讓交流電和直流電通過同樣阻值的電阻，如果它們在同一時間內產(chǎn)生的熱量相等，就把這一直流電的數(shù)值叫做這一交流電的有效值。交流電的有效值和最大值之間存在恒定的比例關系也Aeff=O.707Am。

c.位相(φ)。這是表示交流電在某瞬時變化步調的物理量。也叫“周相”或“相位”，交流電表示式ε=εmsin（ωt+φ0)中的（ωt+φ0)就是相位，t=0時的位相φ0叫做初相。頻率相同的兩個交流電其初相不同，則其相位也就不同，它們的相位差（ωt+φ1)-（ωt+φ2)=φ1一φ2=φ0。工廠用電知識講座正弦交流電正弦交流電的三要素是最大值、角頻率和相位

a.頻9一.對稱三相電源的產(chǎn)生三相交流電路通常由三相同步發(fā)電機產(chǎn)生，三相繞組在空間互差120°，當轉子以均勻角速度

轉動時，在三相繞組中產(chǎn)生感應電壓，從而形成對稱三相電源。三相同步發(fā)電機示意圖三相電路是由三個頻率相同、振幅相同、相位彼此相差1200的正弦電動勢作為供電電源的電路。NSooIwAZBXCY工廠用電知識講座一.對稱三相電源的產(chǎn)生三相交流電路通常由三相同步發(fā)電機產(chǎn)101.瞬時值表達式A+–XuAB+–YuBC+–ZuC2.波形圖A、B、C三端稱為始端，X、Y、Z三端稱為末端。uAuBuC

t

uO工廠用電知識講座1.瞬時值表達式A+–XuAB+–YuBC+–ZuC2.113.相量表示120°120°120°4.對稱三相電源的特點單位相量算子工廠用電知識講座3.相量表示120°120°120°4.對稱三相電源的特12二.三相電源的連接+–ANX+–BY+–CZX,Y,Z接在一起的點稱為Y連接對稱三相電源的中性點，用N表示。1.星形連接(Y連接)A+–X+–+–BCYZABCN工廠用電知識講座二.三相電源的連接+–ANX+–BY+–CZ132.三角形連接(連接)A+–X+–+–BCYZABC三角形連接的對稱三相電源沒有中點。三個繞組始末端順序相接。+–AXBYCZ+–+–工廠用電知識講座2.三角形連接(連接)A+–X+–+–BCYZABC三角14NN’ZlZlZl+–A+–B+–CZZZC’A’B’ZNC’A’B’ZZZ+–A+–B+–CZlZlZl三相四線制Y△YY三相三線制工廠用電知識講座NN’ZlZlZl+–A+–B+–CZZZC’A’B’ZNC15一.對稱三相電路功率的計算三相電路的功率

Pp=UpIpcos

三相總功率：P=3Pp=3UpIpcos

1.平均功率A’B’C’ZZZA’B’C’ZZZ工廠用電知識講座一.對稱三相電路功率的計算三相電路的功率Pp=UpIpco16注(1)

為相電壓與相電流的相位差角(阻抗角)，不要誤以為是線電壓與線電流的相位差。(2)cos

為每相的功率因數(shù)，在對稱三相制中三相功率因數(shù)：

cos

A=cos

B=cos

C=cos

。(3)公式計算電源發(fā)出的功率(或負載吸收的功率)。工廠用電知識講座注(1)為相電壓與相電流的相位差角(阻抗角)，不要誤172.無功功率Q=QA+QB+QC=3Qp3.視在功率視在功率:工廠用電知識講座2.無功功率Q=QA+QB+QC=3Qp3.視在功率視18同步發(fā)電機同步發(fā)電機是將機械能轉變?yōu)榻涣麟娔艿脑O備。同步電機指電機轉子的轉速n與旋轉磁場轉速n1相同的交流電機。同步電機一般采用旋轉磁極式結構，根據(jù)磁極形狀可分為隱極和凸極兩種型式。工廠用電知識講座同步發(fā)電機同步發(fā)電機是將機械能轉變?yōu)榻涣麟娔艿脑O備。工廠用電19凸極同步電機氣隙不均勻，適合于中速或低速旋轉場合。隱極同步電機在不考慮齒槽效應時，氣隙均勻，適合于高速旋轉。隱極凸極工廠用電知識講座凸極同步電機氣隙不均勻，適合于中速或低速旋轉場合。隱極凸極20同步發(fā)電機基本工作原理：導體切割磁力線感應電動勢。轉子：轉動的部分，轉子上有磁極和勵磁繞組，產(chǎn)生磁場。定子（又叫電樞）：固定的部分，定子鐵心上有齒和槽，槽內設置有繞組，有三相定子繞組，每相結構完全相同，它們在空間上互差120°電角度對稱分布放置在定子鐵心槽內。氣隙：定轉子之間有氣隙。三相同步發(fā)電機的基本工作原理SNnIf工廠用電知識講座同步發(fā)電機基本工作原理：導體切割磁力線感應電動勢。三相同步發(fā)21汽輪發(fā)電機汽輪發(fā)電機的構造，是由蒸汽輪機或燃氣輪機推動的發(fā)電機。發(fā)電機主要由轉子與定子組成，由于汽輪機的轉速很高，故汽輪發(fā)電機的轉子是兩極的，額定轉速每分鐘3000轉，輸出50赫茲的三相交流電。這是轉子鐵芯構造示意圖，在鐵芯圓周上開有一些槽，嵌有勵磁繞組，在圓周兩側各有一段槽距大的面稱為大齒，就是磁極（圖所示）。勵磁繞組兩端通過集電環(huán)（滑環(huán)）接到勵磁電源，在轉子圓周兩側就形成北極與南極，旋轉時就產(chǎn)生旋轉磁場。在轉子勵磁繞組中通以直流電流勵磁，產(chǎn)生恒定的磁場，當原動機拖動轉子旋轉時，就建立起轉子旋轉磁場，旋轉磁場的磁力線切割定子繞組中的三相繞組，從而在三相繞組中感應產(chǎn)生三相交變電動勢。工廠用電知識講座汽輪發(fā)電機汽輪發(fā)電機的構造，是由蒸汽輪機或燃氣輪機推動的發(fā)電22工廠用電知識講座工廠用電知識講座23同步發(fā)電機的額定值對同步發(fā)電機額定值之間關系為：額定運行時加在三相定子繞組上的線電壓。指電機額定運行時，輸出功率的保證值。同步發(fā)電機是指輸出的額定視在功率或有功功率，單位是KVA或KW。在額定運行狀態(tài)下三相定子繞組的線電流.工廠用電知識講座同步發(fā)電機的額定值對同步發(fā)電機額定值之間關系為：額定運行時加24并網(wǎng)運行的含義同步電機的并網(wǎng)運行1、提高供電的可靠性；2、提高供電的經(jīng)濟性；3、提高電能的質量。無窮大電網(wǎng)的含義

將一臺或多臺發(fā)電機分別接在電力系統(tǒng)對應母線上，或通過變壓器、輸電線接在電力系統(tǒng)的公共母線上，共同向負荷供電。并聯(lián)運行的優(yōu)點并列方法1.準同期法2.自同期法工廠用電知識講座并網(wǎng)運行的含義同步電機的并網(wǎng)運行1、提高供電的可靠性；無窮大25準同期并網(wǎng)的條件1.待并發(fā)電機的電壓與電網(wǎng)電壓大小相等；2.待并發(fā)電機電壓相位與電網(wǎng)電壓相位相同；3.待并發(fā)電機電壓頻率與電網(wǎng)電壓頻率相同；4.待并發(fā)電機的相序與電網(wǎng)的相序相同。

上述條件（4）一般在安裝發(fā)電機時，根據(jù)發(fā)電機的轉向確定了發(fā)電機的相序而滿足，因此運行人員在并列時只需調節(jié)發(fā)電機使其滿足其它三個條件即可。

不滿足任一條件的并網(wǎng)稱為非同期并網(wǎng)，將對發(fā)電機產(chǎn)生嚴重的危害。工廠用電知識講座準同期并網(wǎng)的條件1.待并發(fā)電機的電壓與電網(wǎng)電壓大小相等；26實際的并網(wǎng)條件實際上在待并發(fā)電機與電網(wǎng)之間總存在誤差。因此，實際的并車條件是：①電壓幅值偏差在±10％以內；②頻率偏差在士1％以內；③相位差在土15°電角度以內。

工廠用電知識講座實際的并網(wǎng)條件實際上在待并發(fā)電機與電網(wǎng)之間總存在誤差。因此，27發(fā)電機電壓的確定導體切割磁力線感生電動勢e發(fā)電機的定子線圈繞線長度固定不變，發(fā)當電機的速度（即轉速）保持穩(wěn)定（3000轉）時，調節(jié)磁感線的磁場強度B，即可以穩(wěn)定調節(jié)發(fā)電機的機端電壓，直至與電網(wǎng)電壓相同。同步發(fā)電機一般都有勵磁系統(tǒng)，調節(jié)勵磁電流就可以改變磁場強度B。工廠用電知識講座發(fā)電機電壓的確定導體切割磁力線感生電動勢e同步發(fā)電機一般都有28發(fā)電機頻率f的確定同步發(fā)電機定子繞組感應電勢的頻率取決于它的極對數(shù)p和轉子的轉速n。同步發(fā)電機極對數(shù)一定時，轉速與電樞電勢的頻率有嚴格對應關系。當電力系統(tǒng)頻率f一定，發(fā)電機轉速為恒定值（3000轉），這是同步發(fā)電機的主要特點。p—磁極對數(shù)；f—交流電頻率；n—轉速工廠用電知識講座發(fā)電機頻率f的確定同步發(fā)電機定子繞組感應電勢的頻率取決于它的29發(fā)電機相位的確定同期表f發(fā)＞f網(wǎng)同期表指針順時針轉動f發(fā)＜f網(wǎng)同期表指針逆時針轉動同期表指針指示在同期標線（即零點）位置時，則認為待并發(fā)電機與電網(wǎng)已進入同期，可并網(wǎng)運行（1）當同期表旋轉過快時，說明待并發(fā)電機與系統(tǒng)頻率相差太大。（2）當周期表指針出現(xiàn)跳動現(xiàn)象時，不準合閘。有可能同期表內部有可能卡針現(xiàn)象，反映不出正確的并列條件。（3）如同期表指針停在同期點上不動，此時也不能并網(wǎng)，這是因為短路器合閘過程中，如系統(tǒng)或待并發(fā)電機的頻率突然變動，就有可能使短路器正好合在非同期點上。工廠用電知識講座發(fā)電機相位的確定同期表工廠用電知識講座30并網(wǎng)后的調節(jié)發(fā)電機并網(wǎng)后,要增大發(fā)電機的輸出功率，必須增大原動機的輸入功率。這時有功會增加，功率因數(shù)將上升，此時要增加無功，即增加勵磁電流，降低功率因數(shù)到正常值。發(fā)電機并網(wǎng)后,當發(fā)電機的降負荷后，發(fā)電機有功會減少，功率因數(shù)將降低，此時要減少無功，即減少勵磁電流，增加功率因數(shù)到正常值。在平時的運行監(jiān)視中，要根據(jù)電壓來調整，電壓偏低要多發(fā)無功，電壓偏高要少發(fā)無功，通過調整有功和無功的比例，控制電壓和運行電流，確保發(fā)電機在安全、經(jīng)濟的條件下運行無功過低將引起發(fā)電機端電壓下降，使用電系統(tǒng)受影響。用電設備吸取的電流上升，而使電壓更低，形成惡性循環(huán)，可能導致整個系統(tǒng)失去穩(wěn)定運行而崩潰。調節(jié)無功時不影響有功功率的輸出,但是調節(jié)有功時影響無功功率輸出.工廠用電知識講座并網(wǎng)后的調節(jié)發(fā)電機并網(wǎng)后,要增大發(fā)電機的輸出功率，必須增大原31發(fā)電機解列1）把有功負荷減到最小或接近零時，待定子電流為零時，斷開斷路器；2）斷開自動調整勵磁裝置；3）將勵磁機磁場變阻器電阻全部加上；4）斷開滅磁開關；工廠用電知識講座發(fā)電機解列1）把有功負荷減到最小或接近零時，待定子電流為零時32勵磁的基本概念供給同步發(fā)電機勵磁電流的電源及其附屬設備，稱為同步發(fā)電機的