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1、CUCC,电气设备,1、厂用电气设备的作用：A、降低人员的劳动强度。B、提高生产效率。C、扩大生产规模。D、便于管理。,电气设备：将其他形式能量转换为电能或将电能转换为其他形式能量的装置，以及辅助完成这种转换过程的装置统称。,简述,CUCC,2、电气设备的分类：（1）、发电设备（2）、电力传输设备（3）、用电（负荷）设备（4）、控制设备,电气设备,第一节 发电设备,CUCC,一、发电设备：将其他形式的能量转换成电能的装置。,二、常用产生电能的方法：1、动能转换为电能2、热能转换为电能3、核能转换为电能4、化学能转换为电能5、太阳能转换为电能,电能的产生,CUCC,二、常用产生电能的方法：1、动
2、能转换为电能,A、水力发电：水力发电利用的水能主要是蕴藏于水体中的位能。它是由建筑物来集中天然水流的落差，形成水头，并以水库汇集、调节天然水流的流量；基本设备是水轮发电机组。当水流通过水轮机时，水轮机受水流推动而转动，水轮机带动发电机发电，将机械能转换为电能，再经过变电和输配电设备将电力送到用户。优点：水能为自然界的再生性能源，随着水文循环，可重复再生利用。水力发电在运行中不消耗燃料,运行管理费和发电成本远比燃煤电站低。水力发电在水能转化为电能的过程中不发生化学变化，不排泄有害物质，对环境影响小，因此水力发电所获得的是一种清洁的能源。缺点：一次性投入大，易受干旱影响。中小水电站一般理想转化率只
3、有60%-65%,电能的产生,CUCC,水力发电原理,电能的产生,CUCC,B、机械能发电常见的有汽油、柴油发电机,汽车发电机,电能的产生,CUCC,C、风力发电机：单机容量为0.25KW2.5 MW,电能的产生,CUCC,2、热能转换为电能,A、火力发电：利用煤、石油、天然气作为燃料发电，基本生产过程:燃料在锅炉中燃烧加热水使成高温、高压水蒸汽（将燃料的化学能转变成热能），蒸汽压力推动汽轮机旋转（热能转换成机械能），然后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能。,火力发电的效率 0.4,缺点： 效率低 能源利用率低 污染严重 能源、水资源消耗巨大,电能的产生,CUCC,B、地热转换为电能,地
4、热发电是利用地下热水和蒸汽为动力源的一种新型发电技术。其基本原理与火力发电类似，也是根据能量转换原理，首先把地热能转换为机械能，再把机械能转换为电能。地热发电实际上就是把地下的热能转变为机械能，然后再将机械能转变为电能的能量转变过程或称为地热发电，效率为0.064-0.18.,地热能是来自地球深处的可再生热能，它起于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。地下水深处的循环和来自极深处的岩浆侵入到地壳后，把热量从地下深处带至近表层。地热能的储量比人们所利用的能量总量还要多，大部分集中分布在构造板块边缘一带。地热能不但是无污染的清洁能源，而且如果热量提取速度不超过补充的速度，那么地热发电，热能还是可再生
5、的。,相对于风能、太阳能等可再生能源，地热是唯一不受天气、季节变化影响的可再生能源，地热最大的优势在于其稳定性、连续性和利用率高，无污染，无能源消耗。,中国第一大地热发电站西藏羊八井地热电站是中国地热发电的典型 ，我国的地热发电利用比较落后，主要原因是人力资源匮乏 。,电能的产生,CUCC,3、核能转换为电能,利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式。它与火力发电极其相似。只是以核反应堆及蒸汽发生器来代替火力发电的锅炉，以核裂变能代替矿物燃料的化学能。,核 能 发 电,核能,内能,机械能,电能,电能的产生,CUCC,3、核能转换为电能,优点： 1.核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的
6、污染物质到大气中，因此核能发电不会造成空气污染。 2.核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。 3.核能发电所使用的铀燃料，除了发电外，没有其他的用途。 4.核燃料能量密度比起化石燃料高几百万倍，故核能电厂所使用的燃料体积小，运输与储存都很方便，一座1000百万瓦的核能电厂一年只需30吨的铀燃料，一航次的飞机就可以完成运送。 5.核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低，核能发电的成本较不易受到国际经济情势影响，故发电成本较其他发电方法为稳定。,电能的产生,CUCC,3、核能转换为电能,缺点： 1.核能电厂会产生高低阶放射性废料，或者是使用过之核燃料，虽然所占体积不大，但因具有放射线，故必
7、须慎重处理，且需面对相当大的政治困扰。 2.核能发电厂热效率较低，因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境里，故核能电厂的热污染较严重。 3.核能电厂投资成本太大，电力公司的财务风险较高。 4.兴建核电厂一次性投入大，且较易引发政治歧见纷争。 5.核电厂的反应器内有大量的放射性物质，如果在事故中释放到外界环境，会对生态及民众造成伤害。,电能的产生,CUCC,4、化学能直接转换为电能,A、化学电池：既可产生电能，又可存储电能,充电：电能转化为化学能,供电：化学能转化为电能,极板（铅）,硫酸,蓄电池,电能的产生,CUCC,B、燃料电池：产生电能,燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能，直接转
8、化为电能的装置。当源源不断地从外部向燃料电池供给燃料和氧化剂时，它可以连续发电。依据电解质的不同，燃料电池分为碱性燃料电池（AFC）、磷酸型燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）及质子交换膜燃料电池（PEMFC）等。燃料电池不受卡诺循环限制，能量转换效率高，洁净、无污染、噪声低，模块结构、积木性强、比功率高，既可以集中供电，也适合分散供电 。,电能的产生,CUCC,B、燃料电池：产生电能,燃料电池发电，是将燃料的化学能直接转换为电能，不需要进行燃烧，没有转动部件，效率可达40%60%，可以直接进入企业、饭店、宾馆、家庭实现热电联产联用，没有输电输热
9、损失，综合能源效率可达80%，装置为积木式结构，容量可小到只为手机供电、大到和目前的火力发电厂相比，非常灵活。,氢燃料电池示意图,电能的产生,CUCC,5、太阳能转换为电能,太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。以光电效应工作的薄膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应工作的湿式太阳能电池则还处于萌芽阶段。,原理：太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由p区流向n区，电子由n区流向p区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。 太阳能发电方式太阳能发电有两种方式，一种是光热电转换方式，另一种是光电直接转换方式。,
10、电能的产生,CUCC,太阳能电池,太阳能电池根据所用材料的不同，太阳能电池还可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池、有机太阳能电池，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位。,太阳能电池的转换效率为10%-15% ，一般情况下，太阳能电池与蓄电池组配合使用，一方面把多余的能量送往蓄电池组储存，当所发的电不能满足负载需要时，又可把蓄电池组的电能送往负载。,电能的产生,CUCC,太阳能电池的优缺点,环保，只用阳光，绿色能源，而且在偏远地区使用不需要铺设电缆，可以单独使用，使用灵活，楼顶，车顶都可以用。 缺点是光电转化率很低，需
11、要很大的面积，成本太高。,太阳能电池的转换效率为10%-15% ，一般情况下，太阳能电池与蓄电池组配合使用，一方面把多余的能量送往蓄电池组储存，当所发的电不能满足负载需要时，又可把蓄电池组的电能送往负载。,电能的产生,CUCC,三、电的类型,1、直流电：大小和方向不随时间的变化而变化的电压或电流。,简写：DC,直流电源符号,波形图,+,-,+,-,电的类型,CUCC,三、电的类型,2、交流电：大小和方向随时间的变化而变化的电压或电流。,简写：AC,符号：,A、单相交流电,交流电,CUCC,三、电的类型,变化周期的描述,周期T：波形变化一周所需时间 单位：秒、毫秒,频率f：单位时间内完成周期的次
12、数 单位：Hz、KHz、MHz。,角频率：波形每秒变化的弧度 单位：弧度/秒,交流电,CUCC,三、电的类型,周期T、频率f和角频率的关系,三要素：、交流电的最大值Um；、交流电的角频率；、交流电的初相角。,交流电,CUCC,三、电的类型,表达式：,B、三相交流电：是由三个频率相同、振幅相等、相位依次互差120的交流电势组成的电源。,A相电压：,B相电压：,C相电压：,交流电,CUCC,三、电的类型,C、单相、三相交流电的形成：,相电压：三相电压任一相对中性线（零线）间电压（或称单相）。,相电压用,线电压：三相电压，火线与火线之间的电压。,线电压用,来表示,来表示,交流电,CUCC,三、电的类
13、型,D、三相交流电的特性：,星形（Y）接法：,三相四线制中性线（零线N）的作用：,1、可提供两种等级的电压。,2、可减小因三相负载不平衡导致三相电压偏差过大。,交流电,CUCC,三、电的类型,E、三相交流电的特性：,国家规范的导线颜色：A相用黄色，B相用绿色，C相用红色，N线用蓝色，PE（保护）线用黄绿双色。,三角形（）接法：,交流电,CUCC,第二节 电力传输设备,需要电能的地方分布很广，而电站相对来说比较集中，因此要把电站的电能向外输送，有的需要输送到远方，这就涉及电能的输送问题,电能的传输,CUCC,第二节 电力传输设备,电能的传输,CUCC,第二节 电力传输设备,内蒙古火 发电站,新疆
14、风力发电站,张家口发电厂,三峡水力发电站,浙江秦山核电站,广州大亚湾核电站,电能的传输,CUCC,第二节 电力传输设备,1 电能的突出优点是便于远距离输送电能通过输电线就可以输送到远方。相对于煤炭、石油等能源的输送需要大量的交通运载工具来说，这是它突出的优点。 2 输送电能的基本要求：,可靠保证供电线路可靠地工作，少有故障 保质保证电能的质量（电压和频率稳定） 经济输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少,电能的传输,CUCC,第二节 电力传输设备,实际的远距离输电示意图,电能的传输,CUCC,第二节 电力传输设备,电力传输设备,升压变压器,降压变压器,电能的传输,CUCC,第二节 电力传输设备
15、,一、电能输送范围,1、低压输电线路：220V或380v输电电压220V，输电功率100kW以下， 距离为几百米以内。（厂区内） 2、高压输电线路： 35kV或110kV输电电压35kV或110kV，输电功率100kW以下， 距离为几十千米到上百千米。（集宁到后旗） 3、超高压输电线路：330KV、500KV、750KV输电电压220kV以上，输电功率10万kW以上， 距离为几百千米以上。（内蒙古发电厂到北京）三峡到上海输电功率300兆瓦特高压输电线路,电能的传输,CUCC,第二节 电力传输设备,二、电能输送中存在的问题,输电线路的损耗，是电能在传输过程中最大的问题！,电能的传输,CUCC,第
16、二节 电力传输设备,二、电能输送中存在的问题,线路损耗的产生：,任何输电线路都有电阻存在，有电阻就有功率损失,导体电阻的产生：电阻率，是用来表示各种物质电阻特性的物理量。在常温下 （20时），某种材料制成的长1米、横截面积是1平方毫米时的导体 的电阻，叫做这种材料的电阻率。,公式R=L/S其中的就是电阻率，l为材料的长度， s为面积。 可以看出，材料的电阻大小正比于材料的长度，而反比于其面积。,电阻率,电阻,电能的传输,CUCC,第二节 电力传输设备,二、电能输送中存在的问题,线路损耗的产生：,任何输电线路都有电阻存在，有电阻就有功率损失 设输电电流为I，输电线路电阻为R，则输电线上的功率损失为：,如果输送的电功率为P，输电电压为U，输电线的总长度为l，横截面积为S，电阻率为,则功率损失可表示为 ：,电能的传输,CUCC,第二节 电力传输设备,三、减小线路损耗的措施,（1）减小输电线的电阻R减小输电线长度L：由于输电距离一定，所以在实际中不可能用减小输电线长度L来减小线路电阻R减小电阻率：目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料增大导线的横截面积S，这要多耗资金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难,
