《电气基础知识》PPT课件.ppt

电气基础知识,机电调试工程处2016年01月,目录,第一章认识电1、电的起源2、电的来源第二章常用电气名词1、电流2、电压3、直流电4、交流电5、导体和绝缘体6、电路串联并联7、负荷（电阻、电抗、电容）8、功率（有功功率、无功功率）9、电力系统（一次回路、二次回路）第三章常用电气设备1、一次二次常用电气设备2、常用用电设备3、井下接地系统,第一章认识电,1、电的起源电和人类的生产生活息息相关，对于企业来讲，电力是主要的动力来源，没有电，企业将无法生产，国家和城市将会瘫痪。电的产生是由电的观察、发现静电现象、电介质、电流体、感应起电。公元前6世纪，古希腊学者Miletus观察到摩擦起电现象（用布摩擦琥珀），电被命名为electric，意为“如同琥珀”。1752年7月，美国科学家本杰明富兰克林，用风筝吸引雷电的试验，使人们认识到雷电是一种电。此后富兰克林发明避雷针，在欧洲广为推广。1786年，意大利科学家伽伐尼在一次偶然的机会中发现，放在两块不同金属之间的蛙腿会发生痉挛现象，他认为这是一种生物电现象，1791年伏特得知这一发现，引起了极大的兴趣，作了一系列实验。1793年伏特发表一篇论文，总结了自己的实验。后来，伏特通过进一步的实验研究，终于发现两片不同金属不用动物体也可以有电产生，并据此发明了电池，伏特高兴得称它为人造发电器。伏特电池的发明，使得科学家可以用比较大的持续电流来进行各种电学研究，促使电学研究有了一个巨大的进展。1866年，德国工程师西门子，发明强力发电机，并用于机车上，电真正进入人类社会生产。,2、电的来源电力工业是国民经济的重要基础工业，是国家经济发展战略中的重点和先导产业，电力来源很多，有火电、水电、风电、太阳能、核电等。火力发电发电机原理：导体切割磁场时，导体产生电压。电动机原理：通电导体在磁场中受力的作用。电磁理论，左、右手定则,水力发电,风力发电太阳能发电,第二章常用电气名词,1、电流电流的定义：电荷有规则的运动称为电流。电流的方向：习惯上规定正电荷移动的方向为电流的方向。电流的单位：安培，用“A”表示，常用的还有KA、mA。2、电压电压的定义：电路两点之间的电位差称为电压。电压的方向：从高电位指向低电位的方向。电压的单位：伏特，用“V”表示，常用的还有KV、mV。电压的等级：12V、24V、36V、110V、220V、380V、6KV、10KV、20KV、35KV、110KV、220KV、500KV、1000KV。电压的分类：35KV及以上的电压称为送电线路；10KV及以下的称为配电线路。1KV以上的称为“高电压”，1KV以下的称为“低电压”。安全电压：为防止触电事故而采用的由特定电源供电的电压系列。安全电压常用的有12V、24V、36V。36V适用于矿井及类似场所，24V工作面狭窄操作者易大面积接触环境中的接地良好的导电体的场所，如锅炉或金属容器内。12V供某些具有人体可以触及的带电体的设备使用。,3、直流：直流电流是指电流的方向不随时间而变化。直流电压如果电压的大小及方向都不随时间变化，则称之为稳恒电压或恒定电压，简称为直流电压。直流电的获得一般有直流发电机发电、交流逆变器、蓄电池、干电池获得。直流电源有正极和负极之分。4、交流：交流电流是指大小和方向随时间做周期性变化的电流，简称“交流”，通常指的交流电都是正弦交流电。频率：我国交流电的频率f=50Hz。周期为0.02秒。三相交流电：三相交流电是由三个频率相同、电势振幅相等、相位差互差120角的交流电路组成的电力系统。工业上的三相交流电源通常来自于变压器。三相分别为A、B、C用“黄、绿、红”标识。A线、B线、C线，统称为相线或火线。单相交流电：单相火线和零线。一般家庭用。引申概念：相电压：每根火线与地线间的电压；如家用220V。线电压：火线之间的电压，如电焊机接的两项火线380V。三相四线制：变压器（中性点接地）输出的三相火线一根中性线（零线）组成。三相五线制：包括三个相线(A、B、C)、中性线(N线);以及地线(PE线)。三相五线制标准导线颜色为:A线黄色，B线绿色，C线红色，N线淡蓝色，PE线黄绿（黑）。,5、导体和绝缘体导体：容易导电的物体。常见材料：金属、石墨、人体、大地、酸碱盐溶液。绝缘体：不容易导电的物体。常见材料：橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、油等。半导体：介于导体与绝缘体之间的材料。一定条件下可以转换。如锗、硅等。6、电路串联并联电路：电流通过的路径。由电源、负荷、连接导线、开关组成.通路：电路中开关闭合，负荷中有电流流过。断路：电路中开关断开或电路断线，电路无电流，负荷不工作。短路：电源或负荷的两端被导线直接接通。短路时电路电流远远超过正常值，会造成设备损坏、引发火灾等事故。串联：多个负荷首尾相连，使电流只有一条通路.并联：多个负荷首首相连，尾尾相连，使每个负荷两端承受同样的电压。,7、负荷（阻性负载、感性负载、容性负载）负荷：指用电设备，也指用电设备所消耗的电功率。负载：指用电器。有三类：阻性负载、感性负载、容性负载阻性负载：纯阻性负载。和电源相比，负载的电压电流相位没有变化。常用电器有：白炽灯、电炉等。感性负载：带电感参数的负载。和电源相比，负载电流滞后电压一个相位差。常用的感性负载有：变压器、电动机。感性负载启动电流是额定电流的3-7倍。容性负载：带有电容参数的负载。和电源相比，负载电流超前电压一个相位差。常用的容性负载主要是电容器或电容器组，主要是用来降低功率因数的。8、功率功率因数：在交流电路中，电压与电流之间的相位差()的余弦叫做功率因数，用符号cos表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cos=P/S。功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，增加了线路供电损失，因此供电部门对用电单位的功率因数有一定的标准要求。有功功率：在交流回路中，凡消耗在阻性负载上（如热能、机械能等）功率。无功功率：电路中，电感建立磁场、电容建立电场所消耗的功率。这个功率随着交流电的周期，与电源不断的进行能量转换，并不消耗能量。视在功率：交流电源所能提供的总功率。在数值上等于电流电压的乘积。有功功率单位KW；无功功率单位KVa；视在功率单位KVA。电能：功率为1KW的用电器1h中消耗的电能。单位KW.h(度)。,9、电力系统电力系统：由生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体。一次回路：由一次设备相互连接，构成发电、变电、输电、配电或进行其它生产的电气回路。一次设备是指直接生产、输送和分配电能的高压电气设备:发电机、变压器、断路器、隔离开关、自动开关、接触器、刀开关、母线、输电线路、电力电缆、电抗器、电动机等。二次回路：由二次设备相互连接，构成对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气回路。二次设备是指对一次设备的工作进行监测、控制、调节、保护以及为运行、维护人员提供运行工况或生产指挥信号所需的低压电气设备:熔断器、控制开关、继电器、控制电缆等。（二次回路就是通过电流互感器、电压互感器等对一次回路进行采样，根据采样数据通过保护装置对一次回路进行控制而构成的低压回路，从而实现了以弱电控制强电的目的。）,低压电动机正反转一二次回路图,第三章常用电气设备,1、一次二次常用电气设备（1）变压器：具有变换电压电流的功能。变压器的高低压侧的分辨：从接线柱瓷瓶上分辨，从字母表示上：高压侧ABC，低压侧abco.常见变压器的类别：油浸式、干式、防爆式；单相变压器、三相变压器。（可以按作用、冷却、调压等6种分类）变压器铭牌含义：,变压器的型号的含义：S11-315/10三相变压器，容量315KVA，高压10KV。变压器容量的含义：变压器铭牌上的容量就是变压器视在功率。（2）高压开关柜及设备变电站是变换电能、分配电能，配电站是分配电能的。开关柜负载分配电能、控制用电设备。母线：母线的作用是汇集分配和传输电能。母线形状一般是矩形截面，理论来源与“趋肤效应”。隔离开关：隔离电源的作用。没有专用的灭弧装置，不能用来接通和分段负荷。高压真空负荷开关：可开断正常负荷电流和过负荷电流，但不能切断短路电流。,真空断路器：能够切断和接通线路及各种电气设备的空载和负荷电流；当电力系统发生故障时，它和继电保护（微机保护）配合，能迅速切断故障电流。电力电缆：电力电缆是在电力系统中用于传输和分配电能的电缆。电缆的结构：1导体；2内半导电层；3交联聚乙烯绝缘；4外半导电层；5复合阻水层（缓冲层）；6皱纹铝护套；7沥青；8外护套；9半导电涂层电缆型号：电缆型号有一定规则。举例如下：YJV228.7/103240表示为额定电压8.7/10kV，导体截面为240mm2的三芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯钢带铠装电力电缆。,（3）低压配电屏及设备低压配电屏：又叫配电盘或配电柜，主要是将开关设备、测量仪表、保护装置和辅助设备等，按一定的接线方式安装在金属屏柜内，构成一种组合电气设备。主要用于电压不超过380V低压配电系统中的动力、配电、照明等。,低压刀开关：包括隔离刀开关、熔断式刀开关和负荷开关。它广泛应用于各种配电设备和供电线路中，主要作用是不频繁接通和分断低压供电线路、隔离电压的作用。低压断路器：过去称自动空气开关，是一种可以自动切断故障电路的开关电器，当电路发生短路、过负荷、失压等故障时，能自动切断电路。,低压熔断器：熔断器是利用过载或短路电流熔断熔体（熔丝或熔片）来分断电流的一种保护电器。熔体串联的电路中，根据电流热效应原理，当发生短路或严重过载时，电流剧增，则使熔体产生过量的热而熔化，从而切断电路。,接触器：接触器用来频繁地接通和分断交直流主电路及大容量控制电路，并可实现远距离控制。主要控制对象通常是电机。具有失压或欠压的保护。操作方便，动作快速，灭弧性能好。主令电器：主令电器是用来接通和分断控制电路以发布命令、或对生产过程作程序控制的开关电器。它包括控制按钮(简称按钮)、行程开关、接近开关、万能转换开关和主令控制器等。,（4）采样设备电流互感器：可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。如变比为400/5的电流互感器，可以把实际为400A的电流转变为5A的电流。电流互感器运行中二次回路不允许开路。,电压互感器：是一种电压变换装置，有电压变换和隔离两重作用，把高电压按比例关系变换成100V或更低等级的标准二次电压，供保护、计量、仪表装置使用。因为电压互感器二次侧线圈匝数比一次侧线圈匝数要少，但线径较大，根据变压器原理，一旦二次侧短路，势必在二次侧引起很大的短路电流，会造成互感器烧毁。因此，在电压互感器二次侧必须装设保险丝防止其短路。而电流互感器正好相反，它的二次侧是严禁开路，因为一旦开路会在二次侧感应出高电压，造成不安全。,3、常用用电设备水泵电机：一般为三相异步电动机，高压电机两地控制。铭牌参数有：额定电压UN，额定电流IN，额定功率PN，额定转速n，功率因数cos，效率等。接法有Y/，启动方式有：直接启动和降压启动，降压启动常用的有Y-，自耦变压器降压启动，水电阻启动等。,井下风机,电焊机：普通电焊机的工作原理和变压器相似，是一个降压变压器。所不同的是变压器接负载时电压下降小,电焊机接负载时电压下降大。维修用一般为交流电焊机，输入电压为两相火线，380V。次级空载电压为70V,工作电压为30-40V，次级电流可调，最大可达300A。交流弧焊机的功率因数较低，约在50%。,3、井下接地系统（1）井下变压器中性点严禁直接接地因为对于中性点直接接地的连接方式，一旦发生系统中一相接地而出现除中性点外的另一个接地点，则会发生严重的短路。此时接地故障相电流很大，容易损坏设备，危害人身安全。因此井下变压器中性点不能直接接地。而对于中性点不接地的系统，即使发生单相接地，也不会造成短路，系统仍然可以继续运行，保证可靠性。井下220V没有零线，是隔离变压器变出来的。,（2）井下接地系统低压配电系统按接地方式的不同分为TT系统、TN系统、IT系统。TT系统：第一个字母“T”表示电力系统中性点接地；第二个字母“T”表示设备金属外露部分（不与带电体相连接）直接与大地链接。,TN系统：将用电设备的金属外壳和工作零线相接，称作保护接零。根据保护零线是否与工作零线分开可以划分为TN-C、TN-S两种，常用混合的TN-C-S。,IT系统：井下接地系统用的就是“IT”系统，“I”表示电源中性点不接地，“T”表示电气设备保护接地。保护接地：就是把用电设备的金属外壳（正常不带电）用导线和埋在地下的接地极连起来。接地极：指埋在地下和大地直接接触的金属物体。接地线：把电气设备金属外壳和接地极连接起来的导线。井下接地网：根据煤矿安全规程的规定，应在井下指定的地点敷设主接地极、局部接地极，并用电缆铅包、铠装外皮及接地芯线并相互连接起来，形成一个总接地网，称之为保护接地系统。接地网上任一保护接地点的接地电阻不得超过2。主接地极：主、副水仓或集水井内必须各设一块主接地极。若矿井有几个水平时，各个水平都要设立主接地极。局部接地极：采区变电所、装有电气设备的硐室和单独装设的高压电气设备、低压配电点或装有三台以上电气设备的地点、单独供电的掘进工作面，至少应分别设置一个局部接地极。,