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1、第一节电力的产生,第二节电力的输送和分配,第三节变压器的用途和原理,本章小结,第1章电力的产生和输送,第一节电力的产生,1电能的特点,自然界的能源可分为一次能源和二次能源两类。,电能的特点：,（1）便于转换。,（2）便于输送。,（3）便于控制和测量。,（4）生产、输送和使用比较经济、高效、清洁、污染少。,一次能源是指自然界中现成存在的可直接利用的能源；,二次能源是指由一次能源加工转换而成的能源。,2电力的生产,电能与其他能量的相互转换关系。,第一节电力的产生,目前电力的生产主要是以下三种方式：,（1）火力发电,（2）水力发电,通过燃料燃烧加热水，产生高温高压的蒸汽，再用蒸汽来推动汽轮机旋转并带
2、动三相交流同步发电机发电。,利用水的落差和流量去推动水轮机旋转并带动发电机发电。,第一节电力的产生,（3）原子能发电,还有风力发电、太阳能发电、地热发电和潮汐发电等。,原子能发电是利用原子核裂变时释放出来的巨大能量来加热水，产生高温高压的蒸汽推动汽轮机从而带动发电机发电。,第一节电力的产生,一 电能的生产,1水力发电厂 定义：水电站，利用水的位能来生产电的。利用水的位能冲转水轮机，转化为机械能，水轮机又带动发电机转，做切割磁感线运动，从而产生电能 特点：建设周期长，投资大，生产简单，无污染，运行费用低 用途：发电，防洪，航运，灌溉,发电机机构示意图,2火力发电站,将化石能转化为机械能再转化为电
3、能 过程中依靠燃烧化石能源燃烧产生的热能转化为电能。 缺点，燃烧一次性能源，会产生污染 利用率不高,3原子能发电站,一、电力系统,二、工业与民用供电系统,第二节电力的输送和分配,三、供电质量,为了供电的安全连续可靠和经济，将各类发电厂的发电机、变电所、输电线、配电设备和用电设备联系起来组成一个整体，这个整体就称为电力系统，如图所示。,一、电力系统,第二节电力的输送和分配,由于发电厂往往建立在离用电中心很远的地方，因此，必须进行远距离输电。,从输电角度来讲，电压越高，则输送的距离越远，传输的容量就越大，电能的消耗也越小。,但从用电角度来讲，为了人身安全和降低用电设备的制造成本，则电压低些为好。,
4、为此，大中型发电厂发出的电都要经过升压，然后由输电线送到用电区，再进行降压并分配给用户。即采用高压输电，低压配电的方式。,第二节电力的输送和分配,对于低压供电的用户，则不用变压，只需设置仅有变电和配电设备的配电所就行了，系统如图。,第二节电力的输送和分配,1小型工业与民用建筑设施的供电,小型工业与民用建筑设施的供电，一般只需设立一个简单的降压变电所，供电系统如图所示。,二、工业与民用供电系统,第二节电力的输送和分配,2中型工业与民用建筑设施的供电,中型工业与民用建筑设施的供电，一般电源进线维 6 10 kV，经高压配电所，再由 6 10 kV 配电线路将电能送到各建筑物的变电所，降为 380
5、V / 220 V 低压，供给用电设备，如图。,第二节电力的输送和分配,3大型工业与民用建筑设施的供电,大型工业与民用建筑设施的供电，电源进线一般为 35 kV 或以上，第一次降压为 6 10 kV，然后用配电线路送到各用电点的变电所，再降为 380 V/220 V电压，也有 35 kV 直接降为低压的，如图所示。,第二节电力的输送和分配,供电质量包括供电的可靠性、电压质量、频率质量及电压波形质量等方面。,1供电的可靠性,供电的可靠性用事故停电到恢复供电所需时间的长短来反映。电力负荷通常分为三类：,（1）一类负荷,是指当停电时将产生大量废品，减产或造成公共场所秩序严重混乱的部门，一般采用两个独
6、立的电源系统供电。,三、供电质量,第二节电力的输送和分配,（2）二类负荷,是指停电时可能引起人身伤亡、造成重大政治影响、设置损坏、产生事故或混乱的场所，一般由两路电源线进行供电。,（3）三类负荷,是指不属于上述第一、二类负荷的用户，其供电方式一般为单路。,第二节电力的输送和分配,2电压质量,国家规定：35 kV 及以上供电电压允许偏差为 10 %，10 kV及以下的供电电压允许偏差为 7 %，220 V 单相供电允许偏差为 + 5 % -10 %。,我国交流电力设备的额定频率为 50 Hz，频率偏差一般不超过 0.5 Hz 。若电力系统容量达 3 000 MW 以上时，频率偏差不得超过 0.2
7、 Hz 。,3频率质量,第二节电力的输送和分配,4电压波形质量,由于大型晶闸管整流装置及一些新零件的使用，导致供电系统中电流、电压波形发生变化，使其他用电设备损耗增大、寿命缩短，过大的畸变还会影响一些电气设备正常工作。,第二节电力的输送和分配,一、变压器的用途,第三节变压器的用途和原理,二、变压器的基本结构,三、变压器的基本原理,四、变压器的空载运行和变压比,五、变压器的负载运行和变流比,六、变压器的外特性,七、变压器的效率,变压器按照用途主要分为以下几类：,一、变压器的用途,1电力变压器,变压器最主要的用途是作为输、配电用的电力变压器。,第三节变压器的用途和原理,发电厂发出的电能被输送到用户
8、要通过很长的输电线，在输送功率和负载功率因数一定时，输电线路上的电压 U 越高，则电流 I 就越小，这就减小输电线的截面积，节约线材，而且减小输电线路的功率损耗。促使输电线路的电压由高压向超高压和特高压不断升级。,第三节变压器的用途和原理,2特种变压器,是指在特殊场合使用和特别用途的变压器，例如电焊机变压器、电炉变压器、控制变压器、整流变压器、自耦变压器等。,第三节变压器的用途和原理,3仪用变压器,用于仪表测量技术中，如电流互感器、电压互感器等。,4其他变压器,如高压变压器、脉冲变压器等。,第三节变压器的用途和原理,变压器是由铁心和绕组两部分组成。,1铁心,铁心构成电磁感应所需要的磁路。为了减
9、少涡流损耗，铁心通常用磁导率高而又互相绝缘的硅钢片相叠合而成。,二、变压器的基本结构,第三节变压器的用途和原理,2绕组,变压器的绕组用绝缘良好的漆包线、纱包线或丝包线绕成。,变压器工作时与负载相互连接的绕组称为二次绕组（或副边绕组），与电源连接的绕组称为一次绕组（或原边绕组）。一次和二次绕组的匝数一般分别记为 N1 和 N2。,第三节变压器的用途和原理,变压器一次和二次的电压的有效值分别记为 U1 和 U2，电流有效值分别记为 I1 和 I2。,第三节变压器的用途和原理,1电磁感应,图示电路，接上正弦波电压，则线圈中将产生正弦波电流，同时在铁心中有正弦交变磁通穿过绕组，所以二次绕组中产生感应电
10、动势、感应电流，灯泡发出暗光。,说明：交流电流产生交变磁场，交变磁场感应出交变电压。,三、变压器的基本原理,第三节变压器的用途和原理,2理想变压器,如果认为变压器采用的铁心是强磁性体，并且无损耗，那么变压器可以看成是理想变压器。,强磁性体：就是流经一次绕组所产生的磁通全部跟二次绕组链合。,对于理想变压器，以下关系成立,( 电压与绕组匝数成正比 ),（电流与绕组匝数成反比）,第三节变压器的用途和原理,绕组中每匝中感应的电压相等，因为每匝都与同一交变磁场耦合。变压器二次绕组的匝数越多，则二次电压就越大。,同理，变压器一次侧每匝电压是相同的。,如果变压器的一次、二次与同一磁场相耦合，则一次、二次每匝
11、上的电压将相等。即二次对一次的电压比与二次对一次的匝数比相等。,即,四、变压器的空载运行和变压比,第三节变压器的用途和原理,理想变压器在带负载的情况下运行，其内部不消耗功率，输入变压器的功率全部消耗在负载上，即：,五、变压器的负载运行和变流比,变压器一次、二次电流比恒等于变压器一次、二次匝数比的倒数。,第三节变压器的用途和原理,变压器运行时，改变负载就会影响二次输出电压与电流的大小。,在变压器负载阻抗 Z2 改变时，二次电压与二次电流之间的关系称为变压器的外特性。,二次的额定电压U20 ：在变压器一次接入额定电压、二次侧开路时的开路电压 。,U2N = U20,变压器的二次接入负载后，有电流输
12、出，二次绕组产生压降，输出电压变为 U2，变压器二次输出电压 U2 随输出电流 I2改变的关系称为变压器的外特性。不同用途的变压器具有不同的外特性。,六、变压器的外特性,第三节变压器的用途和原理,变压器的外特性：,一般电力变压器（如工厂动力用变压器，居民照明用变压器），电压变化率小于 5%10%。,通常是在一次电压 U1，负载功率因数 cos2为定的条件下测试出来。变压器次级输出电压 U2 随输出电流 I2 的增加而减小，从空载时的电压 U2N 到电流达到额定值 I2N 时，次级电压降为 U2 ，变化的程度用电压变化率表示：,第三节变压器的用途和原理,变压器工作时，要有功率损耗，造成变压器的输
13、出功率 Pi 小于输入功率 Po 。变压器的损耗包括：铜损和铁损。,1铜损是因变压器绕组的铜线有一定量的电阻而产生的，电流通过一次、二次绕组要产生热量而损失电能。,2铁损是铁心发热而产生的。,变压器的效率是其输出有功功率 Po 与其输入有功功率 Pi 的比值，一般用字母 表示。, = Po / Pi,七、变压器的效率,第三节变压器的用途和原理,1电能具有便于转换、便于输送、便于控制和测量等几个方面的特点。,本章小结,2目前电力生产的主要方式是火力发电、水力发电和原子能发电三种。,3电力系统由发电厂、变电所、电力网和电能用户组成。发电厂发出的电压经升压变压器升压后，由高压输电网输送到用电区域；再经一次、二次降压变压器降压，然后送到用电户，再分配给低压用电设备使用。我国的一般工业和民用电为50 HZ、220 V 或 380 V 交流电。,4供电质量包括供电的可靠性、电压质量、频率质量及电压波形质量等四个方面。,5电力负荷通常分为三类，分类等级越高，对供电系统的可靠性、稳定性的要求就越高。,6变压器按照用途主要分为电力变压器、仪用互感器、特种变压器和其他用途的变压器等几类。,7铁心和绕组（线圈）是变压器最基本的组成部分。铁心构成变压器的磁路;绕组分为一次绕组和二次绕组。,本章小结,
