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1、电气工程概论复习资料第二章 电机电器及其控制技术1.电机的作用：电能的生产传输和分配，驱动各种机械和装备，控制电机。2.电机的发展历史：初始阶段为永磁式发电机，实用度不高，1845 年惠斯通用电磁铁制成第一台电磁铁发电机，1866 年西门子制成第一台自激式发电机，自激原理的发现是永磁式发电机向励磁式发电机发展的关键，1870 年格拉姆制成了环形电枢自激发电机，之后出现了铁芯开槽法，1880 爱迪生制造了大型直流发电机，1885 研制出两相异步电动机，1888 年第一台三相交流异步电动机诞生。3.随着电工科学，材料科学，计算机科学及控制技术的发展，电机的发展又进入了新的阶段。特别是电力电子，微机
2、控制技术，永磁材料和超导材料的发展，给电机的发展注入了新的活力。4.电机的分类，可按照应用的电流种类，功能分类，运行速度，功率分类，不乏有特种电机。5.同步电机中发电机应用较多，异步电机中电动机拖动应用更多6.异步电机的工作原理和异步的含义：异步电机的工作原理和异步的含义：定子绕组接三相对称交流电，在气隙中建立基波圆形旋转磁动定子绕组接三相对称交流电，在气隙中建立基波圆形旋转磁动势，从而产生旋转磁场；气隙磁场与转子绕组有相对运动，切割转势，从而产生旋转磁场；气隙磁场与转子绕组有相对运动，切割转子绕组，产生电动势，转子带电；带电转子在变化磁场中受到电磁子绕组，产生电动势，转子带电；带电转子在变化
3、磁场中受到电磁力的作用，从而产生电磁转矩。力的作用，从而产生电磁转矩。转子便在电磁转矩的作用下旋转起来。电机转速与旋转磁场不转子便在电磁转矩的作用下旋转起来。电机转速与旋转磁场不可能同步，始终存在转差率，因此称为异步电动机；异步电动机转可能同步，始终存在转差率，因此称为异步电动机；异步电动机转子电流是通过电磁感应作用产生的，所以又称为感应电动机。子电流是通过电磁感应作用产生的，所以又称为感应电动机。7.同步电机选取：转子强度和固定转子绕组考虑，用隐极同步电机（气隙均匀，转子圆柱形） ，当转子速度和离心力较小时，采用凸极同步电机（不均匀，极弧范围气隙小，极间部分气隙大） 。8.永磁无刷电动机分为
4、方波驱动和正弦波驱动，随着稀土永磁材料技术，电力电子技术，计算机控制技术，和微电机制造工艺的提升，使得该电机发展及性能不断提高。9.对起动、调速及制动没有特殊要求时（水泵、通风机、输送机、传送带） ，选用笼型电机；对重载起动的机械（起重机、卷扬机、锻压机及重型机械） ，选用绕线转子电机。对功率较大且连续工作的机械，当在技术经济上合理时，选用同步电机。10.电机功率是由生产机械所需的功率确定的，功率过大不经济，过小则不能正常工作。11.电动机起动要求：电流尽量小，转矩尽量大，设备简单经济可靠。方式（笼型）：直接，降压，软起动。方式（笼型）：直接，降压，软起动。 （直流）：直接，串联（直流）：直接
5、，串联电阻，软起动。电阻，软起动。12.电力电子技术和微机控制技术是现代交流调速系统发展的物质基础。13.交流电动机的调速：变极调速，变频调速，变转差率调速。交流电动机的调速：变极调速，变频调速，变转差率调速。制动：能耗制动，反接制动，回馈制动，涡流制动。制动：能耗制动，反接制动，回馈制动，涡流制动。14.电器特指用于对电路进行接通分断，对电路参数进行变换，以实现对电路或用电设备的控制调节切换检测和保护等作用的电工装置，设备和组件。电机习惯是不包括在电器之列。15.电力系统中用的最多的高压开关设备是断路器和隔离开关。电力系统中用的最多的高压开关设备是断路器和隔离开关。（负荷开关是主要的一种）（
6、负荷开关是主要的一种）16.低压电器分为低压配电电器和低压控制电器，常用：继电器，低压电器分为低压配电电器和低压控制电器，常用：继电器，接触器，互感器。接触器，互感器。17.继电器的共同特点：当输入物理量达到规定值时，其电气输继电器的共同特点：当输入物理量达到规定值时，其电气输出电路被接通或阻断，是一种自动电器。出电路被接通或阻断，是一种自动电器。第三章 电力系统及其自动化技术1.电力工业的主要生产环节：发电，输电，变电。配电，用电。2.现代电力系统的特点：电力系统技术上的发展是以现代电力系统的特点：电力系统技术上的发展是以“大机组、大机组、大电网、高电压、高度自动化大电网、高电压、高度自动化
7、”为特征来描述；数字化、网络化、为特征来描述；数字化、网络化、信息化、智能化技术日益提高了电力系统的自动化水平；洁净煤技信息化、智能化技术日益提高了电力系统的自动化水平；洁净煤技术、水电开发、核电的发展越来越得到重视，新能源的开发利用，术、水电开发、核电的发展越来越得到重视，新能源的开发利用，特别是可再生能源的开发利用也是现代电力技术的发展趋势；建立特别是可再生能源的开发利用也是现代电力技术的发展趋势；建立健全的电力市场机制是提高效率、降低成本，促进电力资产的合理健全的电力市场机制是提高效率、降低成本，促进电力资产的合理利用与发展的有效保证。现代电力系统的目标是：更可靠、更有效利用与发展的有效
8、保证。现代电力系统的目标是：更可靠、更有效和更开放。和更开放。3.电力系统主要是由发电厂，输配电系统及负荷组成。电力系统主要是由发电厂，输配电系统及负荷组成。4.交流系统和直流系统输电技术的发展过程：电力系统的发展交流系统和直流系统输电技术的发展过程：电力系统的发展是从直流开始的，为了照明提供是从直流开始的，为了照明提供 110V 到到 220V，供电距离，供电距离 1-2 千米，千米，随着生产的发展，提高输电效率，需要提高电压。但是直流输电的随着生产的发展，提高输电效率，需要提高电压。但是直流输电的高压输电和低压用电有难以克服的矛盾，而交流输电则可以采用变高压输电和低压用电有难以克服的矛盾，
9、而交流输电则可以采用变压器解决，使得直流输电系统逐渐被三相交流输电取代。然而为彻压器解决，使得直流输电系统逐渐被三相交流输电取代。然而为彻底解决交流输电的同步发电机并联运行的稳定性问题，于是又转回底解决交流输电的同步发电机并联运行的稳定性问题，于是又转回开始的方向，不同的是，现代高压输电是将三相交流电通过换流站开始的方向，不同的是，现代高压输电是将三相交流电通过换流站整流变成直流电然后高压传输直流电在另一个换流站变成三相交流整流变成直流电然后高压传输直流电在另一个换流站变成三相交流电，即交直流传输。电，即交直流传输。总的说来，输电技术的发展大致经历了直流传输总的说来，输电技术的发展大致经历了直
10、流传输交流传输交流传输交直流传输的发展过程。交直流传输的发展过程。5.电能质量一般用频率，电压，波形，三相电压和电流的不对称度衡量。电力系统的基本参量：电压，电流，阻抗，功率，频率。6.电力系统的系统分析是对电力系统的稳态和受干扰后的暂态行为进行计算考察，评估提出改善系统性能的措施，稳态分析主要是研究电力系统稳态运行方式的性能。7.电力线路分为架空线路和电缆线路。8.电力网络的构成：由电力线路、变压器和配电装置构成。电力网络的构成：由电力线路、变压器和配电装置构成。9.架空线路组成：由导线、避雷线、杆塔、绝缘子串和金具等架空线路组成：由导线、避雷线、杆塔、绝缘子串和金具等组成。组成。10.灵活
11、交流输电技术：核心是采用大功率电子器件作为大功率灵活交流输电技术：核心是采用大功率电子器件作为大功率高压开关，与其他电力设备组成高压开关，与其他电力设备组成 FACTS，以实现更灵活的调控，从，以实现更灵活的调控，从而大幅度的提高输电线路传输能力，提高电力系统稳定水平，降低而大幅度的提高输电线路传输能力，提高电力系统稳定水平，降低输电损耗。输电损耗。11.新能源发电技术：新能源发电技术： 高炉顶压发电；垃圾发电；污泥发电；高炉顶压发电；垃圾发电；污泥发电；高温岩体发电；核聚变发电；洁净煤发电。高温岩体发电；核聚变发电；洁净煤发电。12.电力市场的基本原则：基本目标是：打破垄断，引入竞争，电力市
12、场的基本原则：基本目标是：打破垄断，引入竞争，提高效率，降低成本，健全电价机制，优化资源配置，促进电力发提高效率，降低成本，健全电价机制，优化资源配置，促进电力发展，推进全国联网，构建政府监管下的政企分开、公平竞争、开放展，推进全国联网，构建政府监管下的政企分开、公平竞争、开放有序、健康发展的电力市场体系。有序、健康发展的电力市场体系。电力市场最基本的原则是公平。电力市场最基本的原则是公平。13.发电、变电、输电、配电、用电等设备称为电力主设备，也发电、变电、输电、配电、用电等设备称为电力主设备，也称为一次设备，由主设备构成的系统称为主系统，也称为一次系统；称为一次设备，由主设备构成的系统称为
13、主系统，也称为一次系统；14. 随着电力系统的扩大，输电功率的增加，输电距离增长，随着电力系统的扩大，输电功率的增加，输电距离增长，交流输电遇到了一些技术困难，现在直流输电作为解决输电技术困交流输电遇到了一些技术困难，现在直流输电作为解决输电技术困难的方向之一。难的方向之一。 导线不但有电阻，还有电感。较细的导线，电阻的导线不但有电阻，还有电感。较细的导线，电阻的作用超过电感。在输电功率大，输电导线横截面积大的情况下，对作用超过电感。在输电功率大，输电导线横截面积大的情况下，对交流来说，感抗会超过电阻，但对稳定的直流则只有电阻，没有感交流来说，感抗会超过电阻，但对稳定的直流则只有电阻，没有感抗
14、。穿过人口密集的城市输电时，抗。穿过人口密集的城市输电时， 输电线要用地下电缆；电缆在金输电线要用地下电缆；电缆在金属芯线的外面包着一层绝缘皮，水和大地都是导体，被绝缘皮隔开属芯线的外面包着一层绝缘皮，水和大地都是导体，被绝缘皮隔开的金属芯线和水（或大地）构成了电容器。在交流输电的情况下，的金属芯线和水（或大地）构成了电容器。在交流输电的情况下，这个电容对输电线路的末端（受电端）起旁路电容的作用，并且随这个电容对输电线路的末端（受电端）起旁路电容的作用，并且随着电缆增长而增大，旁路电容会增大到交流几乎送不出去的程度。着电缆增长而增大，旁路电容会增大到交流几乎送不出去的程度。这时交流输电已无实际
15、意义，只能用直流输电，因为电容对稳定的这时交流输电已无实际意义，只能用直流输电，因为电容对稳定的直流不起作用。直流不起作用。 15. HVDC 的优点的优点（1）直流输电线路造价低，对于架空线路，当建设费用相近时，）直流输电线路造价低，对于架空线路，当建设费用相近时，直流输电的功率约为交流输电功率的直流输电的功率约为交流输电功率的 1.5 倍，对于电缆线路倍，对于电缆线路, 直流输直流输电的功率更大于电的功率更大于 1.5 倍交流输电功率。倍交流输电功率。（2）直流输电和交流输电线路，如绝缘水平相当，采用相同截）直流输电和交流输电线路，如绝缘水平相当，采用相同截面的导线，可输送大致相同的功率，
16、由于节约一根导线，杆型也较面的导线，可输送大致相同的功率，由于节约一根导线，杆型也较简单，可降低线路造价简单，可降低线路造价 30%40%左右。左右。（3）直流输电不存在磁滞损耗和涡流损耗，节约能量。）直流输电不存在磁滞损耗和涡流损耗，节约能量。（4）直流输电线所联系的两端交流电网不要求同步运行，直流）直流输电线所联系的两端交流电网不要求同步运行，直流输电本身也不存在稳定问题，输送的功率不受电力网稳定问题的限输电本身也不存在稳定问题，输送的功率不受电力网稳定问题的限制。直流本身带有调制功能，可根据系统的要求作出反应，运行更制。直流本身带有调制功能，可根据系统的要求作出反应，运行更稳定。稳定。 （5）直流输电对通讯的干扰小于交流输电。）直流输电对通讯的干扰小于交流输电。 第四章 电力电子技术与电力拖动1.电能的应用：电机和电机控制（62%） ，照明（10-12%） ，电化工和金属冶炼（8-10%）三大主要领域，还用于一般工业，交通运输，电气系统，电子装置电源，家用电器等其他方面，利用电力电子技术对电能变换后再使用，人类最少课节省近 1/3 的能源。2.
