电气基础知识培训文档.doc
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1、阳城电厂非电气专业人员培训 阳城电厂非电气专业人员电气知识应知应会培训教案电气专业组前 言“电气是一门科学,在发电厂中特指一个专业,在电力系统中则涉及发、输、变、配、用等各环节。“电气”可以这样来理解:电气是大范围、大概念,“电器多指具体的用电设备,比电气的概念小,“电气是系统,包含了“电器”以及“电器”与电的连接、控制关系。电气是大家习约成俗、默许公认的一个概念.或者说“电气”就是以电能、电气设备和电气技术为手段来创造、维持与改善限定空间和环境的一门科学。“电气”涉及到社会活动的方方面面,不仅工矿企业、居民生活要用到,就连航空、航海、航天均离不了它。在发电厂中,它和各专业联系密切,贯穿于发电
2、生产的全过程.因此,作为发电厂的各类工作人员,都有必要了解一些电气方面的基本知识。根据筹建处领导的指示精神,我们编制了“阳城电厂工作人员(非电气专业)电气知识应知应会培训方案,目的在于使大家掌握电气方面的基本知识和操作技能,提高电气素养,有利于今后各专业之间的工作配合。本“方案分为电工原理、工厂供电与安全用电以及发电厂电气自动化三个部分。 第一部分“电工原理能够使大家对电气基础理论有一个基本认识;第二部分“工厂供电与安全用电将介绍发电厂发供电及用电方面的知识;第三部分“发电厂电气自动化”简要介绍电气控制及自动装置基本原理和要求;经过36个月的学习培训,电厂非电气专业人员应能达到发电厂电气专业初
3、级工的理论和操作水平.目 录第一章 电路的基本概念和基本定律 61.1 电路和电路模型61.2 电路的基本物理量71.3 电阻、电感和电容81.4 电压源和电流源91.5 受控电源111.6 基尔霍夫定律121。7 电功率和电位的计算15第二章 正弦交流电流电路 192。1 正弦交流电的基本概念192。2 正弦量的相量表示法222。3 R、L、C的相量模型242.4 功率因数及其提高30第三章 三相电路 333.1 三相电源333.2 三相电路负载的联结34第四章 接地与接零 384。1 接地的概念384.2 接地系统384.3 接地电阻384.4 接地分类及作用394。5 接地中电压概念39
4、4。6 低压配电系统394。7 安全电流与安全电压42第五章 异步电动机 445.1 三相异步电动机的结构与工作原理445。2 三相异步电动机的等效电路及参数475.3 异步电动机的电磁转矩与机械特性495。4 三相异步电动机的启动、调速和制动505。5 三相异步电动机的选择53第六章 铁心线圈和变压器 556.1磁路的概念和定律556.2 单相变压器56第七章 继电接触器控制 597.1 常用控制电器597。2 三相异步电动机的基本控制电路62第八章 同步发电机 698。1同步发电机原理及旋转磁场698.2同步发电机的构造718.3 同步发电机的电枢反应738.4 同步发电机的特性748。5
5、 同步发电机的并列及负荷调节768.6 功角特性及功率调节77第九章 倒闸操作 809.1 倒闸操作的一般规定809。2 倒闸操作的分类809.3操作票809。4倒闸操作的基本条件809。5倒闸操作的基本要求819。6 接地线装拆要求81第十章 工作票 8210.1填用第一种工作票的工作:8210.2填用第二种工作票的工作:8210.3 填用事故应急抢需单的工作:8210。4 工作票的填写与签发8210.5 工作票的使用82第十一章 常用测量仪表 8311.1 钳形电流表8311.2兆欧表(摇表)8311。3 万用表84第十二章 发电机励磁系统 8912.1概述8912。2汽轮发电机结构及工作
6、原理8912。3 励磁系统的作用9012。4 发电机励磁方式9012.5 励磁调节器93第十三章 继电保护 10413.1概述10413.2发电机保护的配置10513.3发电机保护的分类及特点106第十四章 发电机同期装置 11814。1 概述11814.2 同期电压的引入电路11914.3 同期系统的同期测量表计及闭锁回路12114.4 手动准同期装置12414.5微机型同期装置的功能特点129第十五章 厂用电备自投装置(快切装置) 13215。1 概述13215。2 工作原理13215。3 切换方式原理13315.4 相关产品介绍134第十六章 可编程控制器(PLC) 13616.1 概述
7、13616.2 可编程控制器的结构和工作原理13616。3可编程控制器的程序编制139第一章 电路的基本概念和基本定律本章将介绍电路和电路模型的概念、理想电路元件及其伏安特性、电路中的基本物理量、和基本定律。着重讨论电流和电压的参考方向、基尔霍夫定律及电路等效原理等。通过本章内容的学习可了解和掌握电路中的基本概念和定律,为后续分析复杂电路打下一个基础。1。1 电路和电路模型1。1.1 实际电路及其基本功能人们在生产和生活中使用的电器设备如:电动机、电视机、计算机等都由实际电路构成。实际电路的结构组成包括:电源、负载和中间环节。其中电源的作用是为电路提供能量,如发电机利用机械能或核能转化为电能,
8、蓄电池利用化学能转化为电能,光电池利用光能转化为电能等;负载则将电能转化为其他形式的能量加以利用,如电动机将电能转化为机械能,电炉将电能转化为热能等;中间环节用作电源和负载的联接体,包括导线、开关、控制线路中的保护设备等。在电力系统、电子通讯、自动控制、计算机以及其他各类系统中,电路有着不同的功能和作用。电路的作用可以概括为以下两个方面:一是实现电能的传输和转换,将电能转化为光能和热能等,二是实现信号的传递和处理。1。1。2 理想电路元件和电路模型实际电路由各种作用不同的电路元件或器件所组成.实际电路元件种类繁多,且电磁性质较为复杂.为便于对实际电路进行分析和数学描述,需将实际电路元件用能够代
9、表其主要电磁特性的理想电路元件(ideal element)或它们的组合来表示。理想电路元件(ideal element)是指只反映某一个物理过程的电路元件,包括电阻、电感、电容、电源等。图11是电工技术中经常用到的三种理想电路元件的电路符号.CR电阻元件R 电感元件 L 电容元件 C图11 三种理想电路元件的电路符号由理想元件所组成的电路称为实际电路的电路模型(circuit model),如图12 中的白炽灯照明电路。图1-3 是图12 的电路模型。图12 照明电路 图1-3 照明电路的电路模型1。2 电路的基本物理量在分析各种电路之前,我们先来介绍电路中的基本物理量包括电流、电压和功率及
10、其相关的概念。1。2。1 电流及其参考方向电荷的定向移动形成电流。在电场的作用下,正电荷与负电荷向不同的方向移动,习惯上规定正电荷的移动方向为电流的方向(事实上,金属导体内的电流是由带负电的电子的定向移动产生的)。电流的大小为单位时间内通过导体横截面的电量,用公式表示即量纲:安培(A) 1kA=103A ;1mA=10-3A;1A=106A。前面提到的电池提供的就是直流电流,通常直流电流用大写字母I表示,而随时间变化的电流用小写字母i 表示。iABi电流的参考方向(reference direction):是一种任意的选定的方向,当i0时参考方向与实际方向一致,当i0时参考方向与实际方向相反。
11、图1-4a 中参考方向下,通过元件A的电流为3A ,说明实际电流的大小为3A ,方向(如虚箭头所示)与参考方向相同。图14b 中参考方向下,通过元件B 的电流为2A ,说明实际电流的大小为2A ,方向与参考方向相反。图14参考方向下的电流1。2。2 电压及其参考方向电压也称电位差(或电势差),定义为电场力将单位正电荷由点a 移动到点b 所做的功。电路中a、b 两点间的电压用u ab 表示,即ABq量纲:伏特(V)1kV=103V ;1mV=103V;1V=10-6V.电路中,电压的实际方向定义为电位降低或称电压降的方向,可用极性“+”和“-表示,其中“+”表示高电位,“”表示低电位;也可用双下
12、标表示,如Uab 表示电压的方向由a 到b.电源电动势的实际方向,规定为从电源内部的“”极指向“+”极,即电位升高的方向。电压的参考方向(reference direction):是一种任意的选定的方向,当u0时参考方向与实际方向一致,当u0时参考方向与实际方向相反。图1-5a 中参考方向下,元件A 两端的电压为5V,表示元件A 两端实际电压的大小为5V,方向由a到b,与参考方向相同。图15b 中参考方向下,元件B两端的电压为6V,表示元件B两端实际电压的大小为6V,方向由d 到c,与参考方向相反。图1-5 参考方向下的电压如果不特别指出,书中电路图上所标明的电流和电压方向都为参考方向。当电流
13、、电压的参考方向一致时,称为关联方向,见图1-5a;否则为非关联方向,见图15b。1。3 电阻、电感和电容本节讨论三种基本电路元件的伏安特性。1.3。1 电阻元件若一个二端元件的电压与电流之间的关系可以用u-i平面上的一条曲线表征时称之为电阻ui0ui0 非线性电阻元件伏安特性 线性电阻元件伏安特性线性电阻(linear resistance)的阻值不变,其伏安特性曲线是一条过原点的直线,否则称为非线性电阻(nonlinear resistance)。 +_uiR 线性电阻:R=() (关联)u= Ri+_uiR(非关联) u=-Ri 电阻的倒数称为电导(conductance),也是一个常用
14、的物理量,用G 表示,单位为西门子(S)。电阻与电导的关系为1。3。2 电感元件电感(Inductance)元件是一种能够贮存磁场能量的元件,是实际电感器的理想化模型,单位是亨利(H)。符号伏安特性关联参考方向 非关联参考方向只有电感上的电流变化时,电感两端才有电压。在直流电路中,电感上即使有电流通过,但,相当于短路。存储能量 1。3。3 电容元件电容(Capacitance)元件是一种能够贮存电场能量的元件,是实际电容器的理想化模型,单位是法拉(F)。符号伏安特性 关联参考方向 非关联参考方向只有电容上的电压变化时,电容两端才有电流。在直流电路中,电容上即使有电压,但,相当于开路,即电容具有
15、隔直作用.存储能量 1.4 电压源和电流源独立电源指电源输出的电压(电流)仅由独立电源本身性质决定与电路中其余部分的电压(电流)无关。分类1。4.1电压源1.4.1。1理想电压源:若一个二端元件输出电压恒定则称为理想电压源。电路符号Us+_us(t)Us10VR 105+_U+_I基本性质a 输出电压恒定,和外电路无关;b 其流过的电流由外电路决定伏安曲线UI0Us1.4。1。2 实际电压源若一个二端元件所输出的电压随流过它的电流而变化就称为实际电流源.us+_u+_Rsi电路模型 伏安特性u=iRs+usui0usRsius/R三种工作状态 a加载 u=us-Rsib开路 i=0 uoc=u
16、s (uoc开路电压)c短路 u=0 isc=us/R (isc短路电流)1.4。2电流源1.4。2。1 理想电流源若一个二端元件的输出电流恒定时,则称为理想电流源电路符号is(t) (Is)基本性质a输出电流恒定和外电路无关 b其端电压由外电路确定UI0Is伏安曲线1.4.2.2 实际电流源若一个二端元件所输出的电流随其端电压变化而变化称为实际电流源i电路模型 is+Rsu_ 伏安特性Gsui = is-us/Rs= isGsu(us/R)uiis0三种工作状态a 加载 i=isu/Rsb 短路 u=0,isc=isc 开路 i=0,uoc=Rsis1。5 受控电源前面提到的电源如发电机和电
17、池,因能独立地为电路提供能量,所以被称为独立电源(independent source)。而有些电路元件,如晶体管、运算放大器、集成电路等,虽不能独立地为电路提供能量,但在其他信号控制下仍然可以提供一定的电压或电流,这类元件被称为受控电源(dependent source)。受控电源提供的电压或电流由电路中其他元件(或支路)的电压或电流控制.受控电源按控制量和被控制量的关系分为四种类型:电压控制电压源(VCVS)、电流控制电压源(CCVS)、电压控制电流源(VCCS)、电流控制电流源(CCCS)。+_+_i1=0u11122u2=u1+_+_+_+_i1u1=0u2=ri111221电压控制电
18、压源(VCVS) 2电流控制电压源(CCVS)(无纲量)电压放大倍数 r转移电阻,电阻量纲+_+_i1=0u11122i23电压控制电流源(VCCS) 4电流控制电流源(CCCS)+_+_i1u1=01122i2=i1i2 g电导量纲 无纲量,电流放大倍数注意:判断电路中受控电源的类型时,应看它的符号形式,而不应以它的控制量作为判断依据.图1-6 所示电路中,由符号形式可知,电路中的受控电源为电流控制电压源,大小为10I,其单位为伏特而非安培。图1-6 含有受控源的电路1。6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律是电路中的基本定律,不仅适用于直流电路也适用于交流电路。它包括基尔霍夫电流定律(Kirchho
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