第6章

1、1、正弦交流電的基本概念2、正弦交流電的參數(shù)3、在正弦交流電中的電阻、電容、電感4、瞬時(shí)功率、視在功率、有功（平均）功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)5、串聯(lián)諧振，超前、滯后、同相，品質(zhì)因數(shù)6、功率因數(shù)的補(bǔ)償,1 電力系統(tǒng)的基本知識(shí) 發(fā)電廠一般建在燃料、水力等豐富的地方，與用戶距離一般很遠(yuǎn)。為降低輸電線路的電能損耗，發(fā)電廠的電能經(jīng)過(guò)升壓變壓器再經(jīng)輸電線路傳輸（高壓輸電）；經(jīng)高壓輸電線路送到距用戶較近的降壓變電所，經(jīng)

2、降壓分配給用戶。連接發(fā)電廠和用戶之間的環(huán)節(jié)稱電力網(wǎng)。發(fā)電廠、電力網(wǎng)和用戶組成的統(tǒng)一整體稱為電力系統(tǒng)：,1-1 發(fā)電廠,水力發(fā)電廠，利用水流的位能生產(chǎn)電能：水流位能→機(jī)械能→電能。  火力發(fā)電廠，利用燃料（通常是煤）的化學(xué)能生產(chǎn)電能：煤被粉碎成煤粉，煤粉在鍋爐的爐膛內(nèi)充分燃燒，將鍋爐內(nèi)的水加熱成高溫高壓的蒸汽，蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電：煤的化學(xué)能→熱能→機(jī)械能→電能。,核能發(fā)電廠，利用原子核的

3、裂變能生產(chǎn)電能：核裂變能→熱能→機(jī)械能→電能。 （核能是巨大的能源，且核電站的建設(shè)具有重要的經(jīng)濟(jì)和科研價(jià)值，很多國(guó)家都很重視核電建設(shè)，核電在整個(gè)發(fā)電量中的比重正逐年增長(zhǎng)。） 風(fēng)力發(fā)電廠，利用風(fēng)力的動(dòng)能生產(chǎn)電能。 地?zé)岚l(fā)電廠，利用地球內(nèi)部蘊(yùn)藏的大量地?zé)嵘a(chǎn)電能，建在有足夠地?zé)豳Y源的地方。  太陽(yáng)能發(fā)電廠, 利用太陽(yáng)光的熱能生產(chǎn)電能。太陽(yáng)能發(fā)電廠建在常年日照時(shí)間長(zhǎng)的地方。,1

4、-2 電力網(wǎng) 電力網(wǎng):聯(lián)接發(fā)電廠和電能用戶的中間環(huán)節(jié)， 由變電所和各種不同電壓等級(jí)的電力線路組成。 電力線路是輸送電能的通道，是將發(fā)電廠、變電所和電力用戶聯(lián)系起來(lái)的紐帶； 變電所是接受電能、變換電壓和分配電能的場(chǎng)所， 一般可分為升壓變電所和降壓變電所兩大類。,圖 6-2電網(wǎng)示意圖,1-3 電力用戶 不同的用戶，對(duì)供電可靠性的要求不一樣。,（1） 一級(jí)負(fù)荷

5、 一級(jí)負(fù)荷為中斷供電將造成人身傷亡并在政治、 經(jīng)濟(jì)上造成重大損失的用電負(fù)荷。一般應(yīng)采用兩個(gè)獨(dú)立電源供電，其中一個(gè)為備用電源。 （2） 二級(jí)負(fù)荷 二級(jí)負(fù)荷為中斷供電將造成主要設(shè)備損壞，大量產(chǎn)品被廢，連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程被打亂，需較長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)從而在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失的負(fù)荷。  （3） 三級(jí)負(fù)荷 不屬于一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷的一般負(fù)荷。,對(duì)特別重要的一級(jí)負(fù)荷， 除采用兩個(gè)獨(dú)力電

6、源外，還應(yīng)增設(shè)應(yīng)急電源。對(duì)于二級(jí)負(fù)荷，一般由兩個(gè)回路供電, 兩個(gè)回路的電源線應(yīng)盡量引自不同的變壓器或兩段母線。對(duì)于三級(jí)負(fù)荷無(wú)特殊要求，采用單電源供電即可。,1-4 電力系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn) (1) 電能的生產(chǎn)、 輸送、 分配和消費(fèi)是同時(shí)進(jìn)行的。 (2) 系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)、變壓器、電力線路和用電設(shè)備等的投入和撤除都是在一瞬間完成的，所以，系統(tǒng)的暫態(tài)過(guò)程非常短暫。,2 觸電,當(dāng)人體觸及帶電體承受過(guò)高的

7、電壓而導(dǎo)致死亡或局部受傷的現(xiàn)象稱為觸電。觸電分電擊和電傷。 電擊是指電流觸及人體而使內(nèi)部器官受到損害，它是最危險(xiǎn)的觸電事故。多發(fā)生在對(duì)地電壓為220V的低壓線路或帶電設(shè)備上。,電傷：在電流熱效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)的作用下使熔化或蒸發(fā)的金屬微粒等侵入人體皮膚，使皮膚局部發(fā)紅、起泡、燒焦或組織破壞，嚴(yán)重時(shí)也可危及生命。電傷多發(fā)生在1000V及1000V以上的高壓帶電體，其危險(xiǎn)雖不像電擊那樣嚴(yán)重，但也不容忽視。,觸電

8、傷害程度主要取決于電流的大小和電擊時(shí)間長(zhǎng)短等因素。人體觸電后最大的擺脫電流，稱為安全電流。我國(guó)規(guī)定安全電流為30mAs。如果接觸電壓在36V以下，通過(guò)人體的電流不會(huì)超過(guò)30mA，故安全電壓通常規(guī)定為36V，但在潮濕地面和能導(dǎo)電的廠房，安全電壓可低至12V。,3-1 單相觸電,分為中性線接地和中性線不接地兩種情況。 1) 中性點(diǎn)接地電網(wǎng)的單相觸電 在中性點(diǎn)接地的電網(wǎng)中，人體所觸及的電壓是相電壓。

9、電流經(jīng)相線、人體、大地和中性點(diǎn)接地裝置而形成通路，觸電的后果往往很嚴(yán)重。,(a) 中性點(diǎn)接地的單相觸電； (b) 中性點(diǎn)不接地的單相觸電,2） 中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)的單相觸電 由于相線與大地間存在電容, 有對(duì)地的電容電流從另外兩相流入大地，并全部經(jīng)人體流入到人手觸及的相線。一般導(dǎo)線越長(zhǎng)，對(duì)地的電容電流越大，其危險(xiǎn)性越大。,3-2 兩相觸電 即相間觸電，指人體與大地絕緣的情況下，同時(shí)接觸到兩根不同

10、的相線，或人體同時(shí)觸及到電氣設(shè)備的兩個(gè)不同相的帶電部位。兩相觸電比單相觸電更危險(xiǎn)。,3-3 跨步電壓觸電 絕緣損壞或線路一相斷線落地。離導(dǎo)線落地點(diǎn)20m外，地面電位近似為零。人走近導(dǎo)線落地點(diǎn)，在兩腳之間出現(xiàn)電位差，即跨步電壓。離電流入地點(diǎn)越近，跨步電壓越大；在20m外，跨步電壓很小，可看作為零。當(dāng)發(fā)現(xiàn)跨步電壓威脅時(shí)應(yīng)趕快把雙腳并在一起，或趕快用一條腿跳著離開危險(xiǎn)區(qū)。,導(dǎo)線落地后，還會(huì)產(chǎn)生接觸電壓觸電；或由于接地裝

11、置布置不合理，接地設(shè)備發(fā)生碰殼時(shí)造成電位分布不均勻而形成一個(gè)電位分布區(qū)域。在人體與帶電設(shè)備外殼相接觸時(shí)，便會(huì)發(fā)生接觸電壓觸電。,3-4 接觸電壓觸電,觸電者一般不會(huì)立即死亡，往往是“假死”，現(xiàn)場(chǎng)人員迅速使觸電者脫離電源，立即運(yùn)用正確的救護(hù)方法加以搶救。,4 安全用電, 一、安全用電的意義 使用電能，如果不注意用電安全，可能造成人身觸電傷亡事故或電氣設(shè)備的損壞，甚至影響到電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，造成大

12、面積的停電事故，使國(guó)家財(cái)產(chǎn)遭受損失， 給生產(chǎn)和生活造成很大的影響。 二、安全用電措施 安全用電是指在保證人身及設(shè)備安全的條件下，應(yīng)采取的科學(xué)措施和手段。,建立健全各種操作規(guī)程和安全管理制度 (1) 安全用電，節(jié)約用電，自覺(jué)遵守供電部門制定的有關(guān)安全用電規(guī)定，做到安全、經(jīng)濟(jì)、不出事故。 (2) 禁止私拉電網(wǎng)。 (3)屋內(nèi)配線，禁止使用裸導(dǎo)線或絕緣破損、老

13、化的導(dǎo)線。發(fā)生電氣故障和漏電起火事故時(shí)，要立即拉斷電源開關(guān)。在未切斷電源以前，不要用水或酸、堿泡沫滅火器滅火。  (4) 電線斷線落地時(shí)，不要靠近，對(duì)于6～10kV的高壓線路，應(yīng)離開落地點(diǎn)10m遠(yuǎn)。不能用手去撿電線，應(yīng)派人看守，并趕快找電工停電修理。,(5) 電氣設(shè)備的金屬外殼要接地；在未判明電氣設(shè)備是否有電之前，應(yīng)視為有電；移動(dòng)和搶修電氣設(shè)備時(shí)，均應(yīng)停電進(jìn)行；燈頭、插座或其他家用電器破損后，應(yīng)及時(shí)找電工更換， 不能“

14、帶病”運(yùn)行。  (6) 用電要申請(qǐng)，安裝、修理找電工。停電要有可靠聯(lián)系方法和警告標(biāo)志。,技術(shù)防護(hù)措施 為了防止人身觸電事故，通常采用的技術(shù)防護(hù)措施有電氣設(shè)備的接地和接零、 安裝低壓觸電保護(hù)器兩種方式。,三、保護(hù)接地和保護(hù)接零 電氣設(shè)備使用時(shí)，若設(shè)備絕緣損壞或擊穿而造成外殼帶電，造成接觸電壓觸電。,1） 保護(hù)接地的概念 ①工作接地是指電氣設(shè)備（如變壓器中性點(diǎn)）為保證

15、其正常工作而進(jìn)行的接地；②保護(hù)接地是指為保證人身安全，防止人體接觸設(shè)備外露部分而觸電的一種接地形式。在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，設(shè)備外露部分（金屬外殼或金屬構(gòu)架）必須與大地進(jìn)行可靠電氣連接，即保護(hù)接地。,接地裝置由接地體和接地線組成，埋入地下直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體叫接地體，連接接地體和電氣設(shè)備接地螺栓的金屬導(dǎo)體稱接地線。,(a) 無(wú)接地----危險(xiǎn) (b) 有接地----較安全,保護(hù)接地適用于中性點(diǎn)不接地的低壓電網(wǎng)。但在中性點(diǎn)接

16、地電網(wǎng)中，由于單相對(duì)地電流較大， 保護(hù)接地就不能完全避免人體觸電的危險(xiǎn)，而要采用保護(hù)接零。,保護(hù)接零的概念 指在電源中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)中，將設(shè)備需要接地的外露部分與電源中性線直接連接，相當(dāng)于設(shè)備外露部分與大地進(jìn)行了電氣連接。,重復(fù)接地 中性線做了工作接地后，還需相隔一定距離將中性線或接地線重新接地：一旦中性線斷線，設(shè)備外露部分帶電，人體觸及同樣會(huì)有觸電的可能。,5 漏電保護(hù) 漏電保護(hù)為一

17、種新的防止觸電的保護(hù)裝置。在電氣設(shè)備中發(fā)生漏電或接地故障而人體尚末觸及時(shí)，漏電保護(hù)裝置已切斷電源；或者在人體已觸及帶電體時(shí)，漏電保護(hù)器能在非常短的時(shí)間內(nèi)切斷電源。,晶體管漏電保護(hù)器由零序電流互感器、輸入電路、放大電路、執(zhí)行電路、整流電源等構(gòu)成。當(dāng)人體觸電或線路漏電時(shí)，零序電流互感器原邊中有零序電流流過(guò)，在副邊產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，放大管V1得到輸入電壓，V1管的集電極電流在R6上產(chǎn)生壓降，使執(zhí)行管V2正偏導(dǎo)通，繼電器KA流過(guò)電流啟動(dòng)。,6

18、 節(jié) 約 用 電, 一、提高電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行水平 合理選擇電動(dòng)機(jī)容量。避免大功率電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)小功率設(shè)備的不合理用電情況。 電動(dòng)機(jī)負(fù)載經(jīng)常低于額定負(fù)載的40%時(shí)，要更換，或把正常運(yùn)行時(shí)規(guī)定作△接法的電動(dòng)機(jī)改為Y接法，以提高電動(dòng)機(jī)的效率和功率因素。經(jīng)常出現(xiàn)空載狀態(tài)的電氣設(shè)備（例如拖動(dòng)機(jī)床的電動(dòng)機(jī)，電焊機(jī)等），可安裝空載自動(dòng)斷電裝置，避免空載損耗。 ,二、更新用電設(shè)備， 選用節(jié)能型新產(chǎn)品

19、 效率低的設(shè)備（如電動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵等），換上節(jié)能型機(jī)電產(chǎn)品，可提高生產(chǎn)和降低產(chǎn)品的電力消耗。 三、提高功率因數(shù) 配備無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，提高功率因數(shù)。企業(yè)內(nèi)部的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備應(yīng)裝在負(fù)載側(cè)，如在負(fù)載側(cè)裝設(shè)電容器、同步補(bǔ)償器等。,兩部制電價(jià)：其一是基本電價(jià)，其二是電度電費(fèi)?；倦妰r(jià)根據(jù)用戶的變壓器容量或最大需用量計(jì)算，是固定的費(fèi)用。電度電費(fèi)則按用戶每月實(shí)際取用的電度數(shù)計(jì)算，是變動(dòng)的費(fèi)用。另外有規(guī)定，若功

20、率因數(shù)高，則可減免部分電費(fèi)，反之則增收部分電費(fèi)。,四、推廣和應(yīng)用新技術(shù)， 降低產(chǎn)品電耗 采用遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)，可使被加熱物體所吸收的能量大大增加，升溫快，節(jié)電效果好。遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)和硅酸鋁耐火纖維材料配合使用，節(jié)電效果更佳。 硅整流器或晶閘管整流裝置代替其他整流設(shè)備，可提高效率。以前直流電源大多是采用汞弧整流器或交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)直流發(fā)電機(jī)發(fā)電，整流效率低。 用節(jié)能型照明燈，加強(qiáng)用電管理、節(jié)

21、電宣傳等。,靜電防護(hù)靜電：宏觀范圍內(nèi)暫時(shí)失去平衡的相對(duì)靜止的電荷。 形成：摩擦（緊密接觸后分離）；破斷（固體粉碎、液體分離等）；感應(yīng)（電場(chǎng)作用）等。,危害：不斷積累會(huì)形成對(duì)地或兩種帶異性電荷體之間的高電壓，有時(shí)可達(dá)數(shù)萬(wàn)伏；靜電放電時(shí)產(chǎn)生的火花會(huì)造成火災(zāi)和爆炸。防護(hù)：①限制靜電產(chǎn)生（降低液體、氣體和粉塵的流速；易燃易爆處不用皮帶輪傳動(dòng)等）；②防止靜電積累（保證靜電入地或與異性電荷中和的通路----增加空氣濕度；易生靜電的設(shè)備、管道

22、用金屬等導(dǎo)電良好的材料并可靠接地；添加抗靜電劑；使用靜電中和器等）；③控制危險(xiǎn)的環(huán)境（在易燃易爆的環(huán)境中盡量減少易燃易爆物的形成，加強(qiáng)通風(fēng)等）。,8 電器防火和防爆 電器火災(zāi)和爆炸的主要原因：使用不當(dāng)（不適當(dāng)?shù)倪^(guò)載、通風(fēng)冷卻條件不好，接觸不好，接觸電阻過(guò)大等）；電氣設(shè)備故障（絕緣損壞，斷路引起的火花或電弧等）。主要措施：（1）合理選用電氣設(shè)備（容量、電壓、工作環(huán)境）；（2）保持電氣設(shè)備的正常運(yùn)行；（3）保持必要的安