正弦交流电的基本概念

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1、1、正弦交流电的基本概念 2、正弦交流电的参数 3、在正弦交流电中的电阻、电容、电感 4、瞬时功率、视在功率、有功（平均） 功率、无功功率、功率因数 5、串联谐振，超前、滞后、同相，品质 因数 6、功率因数的补偿1 电力系统的基本知识发电厂一般建在燃料、水力等丰富的地方，与用 户距离一般很远。为降低输电线路的电能损耗，发电 厂的电能经过升压变压器再经输电线路传输（高压输 电）；经高压输电线路送到距用户较近的降压变电所 ，经降压分配给用户。连接发电厂和用户之间的环节 称电力网。发电厂、电力网和用户组成的统一整体称 为电力系统： 1-1 发电厂水力发电厂，利用水流的位能生产电能： 水流位能机械能电

2、能。 火力发电厂，利用燃料（通常是煤）的化 学能生产电能：煤被粉碎成煤粉，煤粉在锅炉 的炉膛内充分燃烧，将锅炉内的水加热成高温 高压的蒸汽，蒸汽推动汽轮机转动，汽轮机带 动发电机旋转发电：煤的化学能热能机械 能电能。 核能发电厂，利用原子核的裂变能生产电能 ：核裂变能热能机械能电能。（核能是巨大的能源，且核电站的建设具有 重要的经济和科研价值，很多国家都很重视核电 建设，核电在整个发电量中的比重正逐年增长。 ）风力发电厂，利用风力的动能生产电能。地热发电厂，利用地球内部蕴藏的大量地热 生产电能，建在有足够地热资源的地方。 太阳能发电厂, 利用太阳光的热能生产电能 。太阳能发电厂建在常年日照时间

3、长的地方。1-2 电力网电力网:联接发电厂和电能用户的中间环节， 由变电所和各种不同电压等级的电力线路组成。电力线路是输送电能的通道，是将发电厂、变电所和电力用户联系起来的纽带； 变电所是接受电能、变换电压和分配电能的场所， 一般可分为升压变电所和降压变电所两大类。图 6 -2电 网 示 意 图1-3 电力用户不同的用户，对供电可靠性的要求不一样。（1） 一级负荷 一级负荷为中断供电将造成人身伤亡并在政治、 经济上造成重大损失的用电负荷。一般应采用两个独 立电源供电，其中一个为备用电源。（2） 二级负荷 二级负荷为中断供电将造成主要设备损坏，大量 产品被废，连续生产过程被打乱，需较长时间才能恢

4、 复从而在政治、经济上造成较大损失的负荷。 （3） 三级负荷 不属于一级和二级负荷的一般负荷。对特别重要的一级负荷， 除采用两个独力电源外 ，还应增设应急电源。对于二级负荷，一般由两个回 路供电, 两个回路的电源线应尽量引自不同的变压器或 两段母线。对于三级负荷无特殊要求，采用单电源供 电即可。1-4 电力系统的运行特点(1) 电能的生产、 输送、 分配和消费是同时进行的 。(2) 系统中发电机、变压器、电力线路和用电设备 等的投入和撤除都是在一瞬间完成的，所以，系统的 暂态过程非常短暂。 2 2 触电触电当人体触及带电体承受过高的电压而导致死亡或局部受伤的现象称为触电。触电分电击和电伤。 电

5、击是指电流触及人体而使内部器官受到损害，它是最危险的触电事故。多发生在对地电压为220V的低压线路或带电设备上。 电伤：在电流热效应、化学效应、机械效应的作 用下使熔化或蒸发的金属微粒等侵入人体皮肤，使皮 肤局部发红、起泡、烧焦或组织破坏，严重时也可危 及生命。电伤多发生在1000V及1000V以上的高压带 电体，其危险虽不像电击那样严重，但也不容忽视。 触电伤害程度主要取决于电流的大小和电击时间 长短等因素。人体触电后最大的摆脱电流，称为安全 电流。我国规定安全电流为30mAs。如果接触电压在 36V以下，通过人体的电流不会超过30mA，故安全电 压通常规定为36V，但在潮湿地面和能导电的厂

6、房， 安全电压可低至12V。 3-1 3-1 单相触电单相触电分为中性线接地和中性线不接地两种情况。 1) 中性点接地电网的单相触电在中性点接地的电网中，人体所触及的电压是相电压。电流经相线、人体、大地和中性点接地装置而形成通路，触电的后果往往很严重。 (a) 中性点接地的单相触电； (b) 中性点不接地的单相触电2） 中性点不接地电网的单相触电由于相线与大地间存在电容, 有对地的电容电流从 另外两相流入大地，并全部经人体流入到人手触及的 相线。一般导线越长，对地的电容电流越大，其危险 性越大。3-2 3-2 两相触电两相触电即相间触电，指人体与大地绝缘的情况下，同时 接触到两根不同的相线，或

7、人体同时触及到电气设备 的两个不同相的带电部位。两相触电比单相触电更危 险。 3-3 3-3 跨步电压触电跨步电压触电绝缘损坏或线路一相断 线落地。离导线落地点20m 外，地面电位近似为零。人 走近导线落地点，在两脚之 间出现电位差，即跨步电压跨步电压 。离电流入地点越近，跨步 电压越大；在20m外，跨步 电压很小，可看作为零。当 发现跨步电压威胁时应赶快 把双脚并在一起，或赶快用 一条腿跳着离开危险区。导线落地后， 还会产生接触电压 触电；或由于接地 装置布置不合理， 接地设备发生碰壳 时造成电位分布不 均匀而形成一个电 位分布区域。在人 体与带电设备外壳 相接触时，便会发 生接触电压触电。

8、3-4 3-4 接触电压触电接触电压触电触电者一般不会立即死亡，往 往是“假死”，现场人员迅速使触 电者脱离电源，立即运用正确的救 护方法加以抢救。 4 4 安全用电安全用电 一、安全用电的意义使用电能，如果不注意用电安全，可能造成人身触电伤亡事故或电气设备的损坏，甚至影响到电力系统的安全运行，造成大面积的停电事故，使国家财产遭受损失， 给生产和生活造成很大的影响。二、安全用电措施安全用电是指在保证人身及设备安全的条件下，应采取的科学措施和手段。建立健全各种操作规程和安全管理制度(1) 安全用电，节约用电，自觉遵守供电部门 制定的有关安全用电规定，做到安全、经济、不 出事故。(2) 禁止私拉电

9、网。(3)屋内配线，禁止使用裸导线或绝缘破损、老 化的导线。发生电气故障和漏电起火事故时，要 立即拉断电源开关。在未切断电源以前，不要用 水或酸、碱泡沫灭火器灭火。 (4) 电线断线落地时，不要靠近，对于610kV 的高压线路，应离开落地点10m远。不能用手去捡 电线，应派人看守，并赶快找电工停电修理。 (5) 电气设备的金属外壳要接地；在未判明电气设备是否有电之前，应视为有电；移动和抢修电气设备时，均应停电进行；灯头、插座或其他家用电器破损后，应及时找电工更换， 不能“带病”运行。 (6) 用电要申请，安装、修理找电工。停电要有可靠联系方法和警告标志。技术防护措施为了防止人身触电事故，通常采

10、用的技术防护措施有电气设备的接地和接零、 安装低压触电保护器两种方式。 三、保护接地和保护接零电气设备使用时，若设备绝缘损坏或击穿而造 成外壳带电，造成接触电压触电。1） 保护接地的概念工作接地是指电气设备（如变压器中性点 ）为保证其正常工作而进行的接地；保护接地 是指为保证人身安全，防止人体接触设备外露部 分而触电的一种接地形式。在中性点不接地系统 中，设备外露部分（金属外壳或金属构架）必须 与大地进行可靠电气连接，即保护接地。接地装置由接地体和接地线组成，埋入地下直接 与大地接触的金属导体叫接地体，连接接地体和电气 设备接地螺栓的金属导体称接地线。(a) 无接地-危险 (b) 有接地-较安

11、全保护接地适用于中性点不接地的低压电网。但在中性点接地电网中，由于单相对地电流较大， 保护接地就不能完全避免人体触电的危险，而要采用保护接零。保护接零的概念指在电源中性点接地的系统中，将设备需要接地的外露部分与电源中性线直接连接，相当于设备外露部分与大地进行了电气连接。 重复接地中性线做了工作接地后，还需相隔一定距离将中 性线或接地线重新接地：一旦中性线断线，设备外露 部分带电，人体触及同样会有触电的可能。5 漏电保护漏电保护为一种新的防止触电的保护装置。在电 气设备中发生漏电或接地故障而人体尚末触及时， 漏电保护装置已切断电源；或者在人体已触及带电 体时，漏电保护器能在非常短的时间内切断电源

12、。晶体管漏电保护器由零序电流互感器、输入电路、放大电路、执行电路、整流电源等构成。当人体触电或线路漏电时，零序电流互感器原边中有零序电流流过，在副边产生感应电动势，放大管V1得到输入电压，V1管的集电极电流在R6上产生压降，使执行管V2正偏导通，继电器KA流过电流启动。6 6 节节 约约 用用 电电 一、提高电动机的运行水平合理选择电动机容量。避免大功率电动机 拖动小功率设备的不合理用电情况。 电动机负载经常低于额定负载的40%时， 要更换，或把正常运行时规定作接法的电动 机改为Y接法，以提高电动机的效率和功率因 素。经常出现空载状态的电气设备（例如拖动 机床的电动机，电焊机等），可安装空载自

13、动 断电装置，避免空载损耗。 二、更新用电设备， 选用节能型新产品效率低的设备（如电动机、风机、水泵等），换上 节能型机电产品，可提高生产和降低产品的电力消耗。三、提高功率因数配备无功补偿设备，提高功率因数。企业内部的无 功补偿设备应装在负载侧，如在负载侧装设电容器、同 步补偿器等。两部制电价：其一是基本电价，其二是电度电费。基本电价根据用户的变压器容量或最大需用量计算，是固定的费用。电度电费则按用户每月实际取用的电度数计算，是变动的费用。另外有规定，若功率因数高，则可减免部分电费，反之则增收部分电费。 四、推广和应用新技术， 降低产品电耗采用远红外加热技术，可使被加热物体所吸收的能量大大增加

14、，升温快，节电效果好。远红外加热技 术和硅酸铝耐火纤维材料配合使用，节电效果更佳。硅整流器或晶闸管整流装置代替其他整流设备， 可提高效率。以前直流电源大多是采用汞弧整流器或 交流电动机拖动直流发电机发电，整流效率低。用节能型照明灯，加强用电管理、节电宣传等。7 静电防护 8 静电：宏观范围内暂时失去平衡的相对静止的电荷 。 9 形成：摩擦（紧密接触后分离）；破断（固体粉碎 、液体分离等）；感应（电场作用）等。危害：不断积累会形成对地或两种带异性电荷体之 间的高电压，有时可达数万伏；静电放电时产生 的火花会造成火灾和爆炸。 防护：限制静电产生（降低液体、气体和粉尘的 流速；易燃易爆处不用皮带轮传

15、动等）；防止 静电积累（保证静电入地或与异性电荷中和的通 路-增加空气湿度；易生静电的设备、管道用金 属等导电良好的材料并可靠接地；添加抗静电剂 ；使用静电中和器等）；控制危险的环境（在 易燃易爆的环境中尽量减少易燃易爆物的形成， 加强通风等）。8 电器防火和防爆电器火灾和爆炸的主要原因：使用不当（不适当的过 载、通风冷却条件不好，接触不好，接触电阻过大 等）；电气设备故障（绝缘损坏，断路引起的火花 或电弧等）。 主要措施： （1）合理选用电气设备（容量、电压、工作环境）； （2）保持电气设备的正常运行； （3）保持必要的安全距离； （4）保持良好的通风； （5）装设可靠的接地装置； （6）采取完善的组织措施。作业：P.110. 分析与思考 (1)(2)1、发电厂、电力网、电力用户、电力系统运行特点 2、电击、电伤，单相触电、两相触电，跨步电压触 电，接触电压触电 3、安全用电的意义、措施 4、漏电保护 5、节约用电 6、静电防护 7、电器防火和防爆6e(+Er5lN%Ht-(+QX%KMJd)JXdq1Umhg&)+MKD2SpyT!waGvp(%Zwn9BaKLZZm$g)Sh5$q8V3C$UXN1wJfZd#CYu*2pChoKAiiZsiTldVzGyz+o#*$8&OUBk6hn+#H#kAd)Avs442K%7P8KMCGdNw