1、電氣工程學科概論,河北科技大學電氣信息學院 電氣工程系 2011年10月,聯(lián)系方式,Name：郭英軍 E-mail: (Guoyj_) Tel: 81668734 （office） Office: 電氣信息學院電氣工程系（A310）,教學內(nèi)容,電氣工程學科概述 培養(yǎng)方案及課程設置 考研方向相關(guān) 就業(yè)方向相關(guān) 相關(guān)工具軟件 學習方法及參考資料,第一節(jié) 電氣工程學科概述,電氣工程學科概論 第一節(jié),電氣工程學科概論 第一節(jié),一、電氣工程學科 電氣工程（Electrical Engineering簡稱EE）是現(xiàn)代科技領域中的核心學科之一，更是當今高新技術(shù)領域中不可或缺的關(guān)鍵學科。例如正是電子技術(shù)的巨大

2、進步才推動了以計算機網(wǎng)絡為基礎的信息時代的到來，并將改變?nèi)祟惖纳罟ぷ髂Ｊ健ｋ姎夤こ痰陌l(fā)展前景同樣很有潛力，使得當今的學生就業(yè)比率一直很高。 電氣工程是研究電磁領域的客觀規(guī)律及其應用的科學技術(shù)，以電工科學中的理論和方法為基礎而形成的工程技術(shù)稱為電氣工程。,電氣工程學科概論 第一節(jié),一、電氣工程學科 傳統(tǒng)的電氣工程定義為用于創(chuàng)造產(chǎn)生電氣與電子系統(tǒng)的有關(guān)學科的總和。此定義本已經(jīng)十分寬泛，但隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，21世紀的電氣工程概念已經(jīng)遠遠超出上述定義的范疇，斯坦福大學教授指出：今天的電氣工程涵蓋了幾乎所有與電子、光子有關(guān)的工程行為。 電氣工程（0808）是1997年頒布的授予博士、碩士學位和培

3、養(yǎng)研究生的學科、專業(yè)目錄中的一級學科名稱。其在研究生階段下轄5個二級學科：電機與電器、電力系統(tǒng)及其自動化、高電壓與絕緣技術(shù)、電力電子與電力傳動、電工理論與新技術(shù)。,電氣工程學科概論 第一節(jié),電氣工程學科概論 第一節(jié),二、電機與電器 電機與電器的研究領域包括：電力系統(tǒng)中的大型發(fā)電機、電動機，有著廣泛應用的中小型電機。前者側(cè)重于運行分析、建模仿真及監(jiān)測診斷；后者側(cè)重于理論分析、設計方法及現(xiàn)代節(jié)能控制技術(shù)。就電力工業(yè)本身而言，電機就是發(fā)電廠和變電站的主要設備，它在機器制造業(yè)和輕、重型制造工業(yè)中應用廣泛?？梢哉f，只要涉及電機的場所都能看到該學科的研究成果。 該專業(yè)畢業(yè)生可在電力系統(tǒng)相關(guān)單位從事大型電機

4、運行分析、監(jiān)測控制或故障診斷等相關(guān)技術(shù)工作，也可在其他行業(yè)從事電機設計及運行控制和節(jié)能技術(shù)開發(fā)工作，還可在相關(guān)科研單位、高等學校從事科研及教學工作，或從事與電機及其運行控制相關(guān)的管理工作。,電氣工程學科概論 第一節(jié),三、電力電子與電力傳動 電力電子與電力傳動專業(yè)在各級工業(yè)、交通運輸、電力系統(tǒng)、新能源系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及家電產(chǎn)品等各個領域都有廣泛應用，如航天飛行器中的特種電源、遠程特高壓電壓傳輸系統(tǒng)，家用的空調(diào)、冰箱和計算機電源，都離不開電力電子及電力傳動技術(shù)。 電力電子技術(shù)在輸電網(wǎng)中的應用直流輸電已是較為成熟的技術(shù)，可控串補、靜態(tài)無功發(fā)生裝置等技術(shù)也正在快速發(fā)展中，而電力電子技術(shù)應用

5、于配電系統(tǒng)則是近年來隨著電力用戶對電能質(zhì)量要求的提高發(fā)展起來的，發(fā)展前景光明。因此，該專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)領域非常廣泛，各級電力系統(tǒng)都亟需這方面的人才。相應地，就業(yè)形勢好也促使該專業(yè)報考熱門，特別是一些名牌院校更是考生爭相追逐的目標，建議報考該專業(yè)的考生認真分析自己的能力，冷靜地選擇報考院校。,電氣工程學科概論 第一節(jié),四、電力系統(tǒng)及其自動化 電力系統(tǒng)及其自動化涉及電力生產(chǎn)的全過程（包括發(fā)電、輸電、配電、用電等），其研究內(nèi)容衍生的各項技術(shù)成果廣泛應用于發(fā)電廠、變壓器、輸電線路和配電裝置中，涉及控制、優(yōu)化、經(jīng)濟、穩(wěn)定等多項指標。除了涉及電氣工程相關(guān)知識外，該專業(yè)對自動化、測量、計算機、通信等技術(shù)也有

6、較高要求。 該專業(yè)是目前電氣工程相關(guān)學科中研究生報考最熱門的一個，競爭比較激烈，特別是該學科優(yōu)勢明顯的院校，錄取比例更低。建議報考該專業(yè)的考生在備考階段，除多掌握一些電氣工程的基礎知識外，還要多加掌握對電路理論、控制理論、信號與系統(tǒng)理論等基礎理論。,電氣工程學科概論 第一節(jié),五、高電壓與絕緣技術(shù) 高電壓與絕緣技術(shù)主要運用于：電力系統(tǒng)防雷保護設計、絕緣子在線監(jiān)測、防污閃、水果保鮮、真空斷路器設計、脈沖儲能技術(shù)及軍工產(chǎn)品等，其研究內(nèi)容與多個學科交叉，如脈沖與等離子方向、超導技術(shù)方向、自動化方向等。 該專業(yè)畢業(yè)生可在電力系統(tǒng)、電工制造和技術(shù)物理等領域從事高電壓、強電流技術(shù)、絕緣技術(shù)、放電應用技術(shù)、過

7、電壓防護技術(shù)、電磁兼容技術(shù)等方面的研究，或成為從事設計、制造、運行工作的高級工程技術(shù)人才。如今，高電壓這一傳統(tǒng)專業(yè)又創(chuàng)新意，顯現(xiàn)出前所未有的生機，可謂“老樹發(fā)新枝”。但是與電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)相比，該專業(yè)相對冷門，競爭強度不大，錄取比例接近1:1。 傳統(tǒng)高電壓技術(shù)是一門試驗型學科，理論與實踐在研究工作中占有相當比例。但是近年來高壓專業(yè)有向基礎理論研究和計算機模擬仿真方向發(fā)展的趨勢，試驗平臺的建設離不開自動控制和電力系統(tǒng)自動化方面的專業(yè)知識。建議考生在復試準備時注重對“高電壓技術(shù)”、“電力系統(tǒng)工程基礎”、“繼電保護”等課程的學習，這些知識與將來的研究和工作密切相關(guān)。,電氣工程學科概論 第一節(jié),

8、六、電工理論與新技術(shù) 電工理論與新技術(shù)專業(yè)主要是在電網(wǎng)絡理論和電磁場理論的基礎上，研究電網(wǎng)絡分析方法及其在電力系統(tǒng)中的應用、電磁場數(shù)值分析方法及其工程應用、電力系統(tǒng)的電磁兼容技術(shù)、基于微機的現(xiàn)代電磁測量技術(shù)、電力系統(tǒng)的信號分析與處理技術(shù)。 電工理論與新技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展還不成熟，很多人對這個專業(yè)了解不深，由于其涉及面廣，各院校在該專業(yè)上的發(fā)展側(cè)重點也不盡相同。因此，想報考該專業(yè)的考生應明確自己對所報考導師的研究方向是否感興趣，因為選擇感興趣的方向?qū)σ院蟮膶W習和就業(yè)都很重要。相對于電氣工程其他下屬二級學科來說，電工理論與新技術(shù)的競爭程度相對來說是較小的。至于其就業(yè)前景就要看具體的研究方向，不過一般

9、來說就業(yè)面還是比較廣的。,電氣工程學科概論 第一節(jié),除以上介紹的5個二級學科外，近年來也有不少院校和科研院所發(fā)展了電氣信息監(jiān)測技術(shù)、脈沖功率和等離子體等新興二級學科，電氣工程專業(yè)更加齊備完善。 七、電氣信息學院電氣學科介紹 本科：電氣工程及其自動化專業(yè) 方向：電機及電器；電力電子及電力傳動；電力系統(tǒng)自動化；高電壓與絕緣技術(shù)；電工理論與新技術(shù) 碩士（二級學科）：電機及電器；控制理論與控制工程；檢測技術(shù)與自動化裝置 碩士（一級學科）：電氣工程；控制科學與工程,第二節(jié) 培養(yǎng)方案及課程設置,電氣工程學科概論 第二節(jié),1、業(yè)務培養(yǎng)目標本專業(yè)培養(yǎng)在工業(yè)與電氣工程有關(guān)的運動控制、工業(yè)過程控制、電氣工程、電力

10、電子技術(shù)、檢測與自動化儀表、電子與計算機技術(shù)等領域從事工程設計、系統(tǒng)分析、系統(tǒng)運行、研制開發(fā)、經(jīng)濟管理等方面的高級工程技術(shù)人才。2、業(yè)務培養(yǎng)要求本專業(yè)學生主要學習電工技術(shù)、電子技術(shù)、自動控制理論、信息處理、計算機技術(shù)與應用等較寬廣領域的工程技術(shù)基礎和一定的專業(yè)知識。學生受到電工電子、信息控制及計算機技術(shù)方面的基本訓練，具有工業(yè)過程控制與分析，解決強弱電并舉的寬口徑專業(yè)的技術(shù)問題的能力。,電氣工程學科概論 第二節(jié),3、主干學科電氣工程、計算機科學與技術(shù)、控制科學與工程 4、主干課程電路原理、電子技術(shù)基礎、電機學、電力工程基礎、電力電子技術(shù)、電力拖動與控制、計算機技術(shù)（語言、軟件基礎、硬件基礎、單

11、片機等）、信號與系統(tǒng)、控制理論。高年級根據(jù)社會需要學習柔性的、適應性、覆蓋面寬的專業(yè)課及專業(yè)選修課。5、主要實踐環(huán)節(jié)金工實習、電子實習、模擬電子技術(shù)課程設計、數(shù)字電子技術(shù)課程設計、電力電子技術(shù)課程設計、電力工程課程設計、電氣控制與PLC課程設計、單片機原理與接口技術(shù)課程設計、電氣綜合大實驗、生產(chǎn)實習、畢業(yè)實習、畢業(yè)設計（論文）等。,電氣工程學科概論 第二節(jié),6、課程體系構(gòu)成及學分分配表,電氣工程學科概論 第二節(jié),6、課程設置及教學進程表,電氣工程學科概論 第二節(jié),6、課程設置及教學進程表,電氣工程學科概論 第二節(jié),6、課程設置及教學進程表,電氣工程學科概論 第二節(jié),6、課程設置及教學進程表,電

12、氣工程學科概論 第二節(jié),6、課程設置及教學進程表,電氣工程學科概論 第二節(jié),6、課程設置及教學進程表,電氣工程學科概論 第二節(jié),6、課程設置及教學進程表,電氣工程學科概論 第二節(jié),第三節(jié) 考研方向相關(guān),電氣工程學科概論 第三節(jié),電氣工程學科概論 第三節(jié),1、當今各電氣工程及其自動化強校強勢學科和強勢方向: 清華大學： 電機電器（國家重點學科） 電力系統(tǒng)及其自動化（國家重點學科，有國家重點實驗室） 高壓與絕緣（國家重點學科） 電工理論與新技術(shù)（國家重點學科） 西安交大： 電機電器（國家重點學科，強在電器） 電力系統(tǒng)及其自動化（國家重點學科） 高壓與絕緣（國家重點學科，有國家重點實驗室） 華中科技

13、大學： 電機電器（國家重點學科，強在電機。有國內(nèi)唯一新型電機國家專業(yè)實驗室） 電力系統(tǒng)及其自動化（國家重點學科） 電力電子與電力傳動（“電力傳動及其自動化”是81年唯一首批博點） 脈沖強磁場（引進TEX_U實驗裝置，985二期重大平臺建設，很有潛力） 電氣信息與電磁測量（原5個二級學科外，新開辟的學科方向）,電氣工程學科概論 第三節(jié),浙江大學： 電機電器（首批博士點） 電力系統(tǒng)及其自動化（國家重點學科） 電力電子與電力傳動（國家重點學科，有電力電子國家專業(yè)實驗室；工業(yè)電子唯一首批博點） 其他電氣強校： 哈工大：電機電器（國家重點學科） 重慶大學：電工理論與新技術(shù)（國家重點學科）；電機也不錯 合

14、肥工業(yè)大學：電力電子與電力傳動（國家重點學科，光復發(fā)電國內(nèi)領先）；電機也不錯，獲得過國際尤里卡設計金獎。 天津大學：電力系統(tǒng)及其自動化（國家重點學科） 中國礦業(yè)大學：電力電子與電力傳動（國家重點學科，重在拖動方向） 上海交通大學:電力系統(tǒng)及其自動化近來發(fā)展不錯 東南大學:繼電保護有點實力,電氣工程學科概論 第三節(jié),2、電氣工程及其自動化國家級重點學科分布： 電機與電器：清華大學河北工業(yè)大學沈陽工業(yè)大學哈爾濱工業(yè)大學華中科技大學西安交大 電力系統(tǒng)及其自動化：清華大學、天津大學、華北電力大學、浙江大學、華中科技大學、西南交通大學、西安交通大學 高電壓與絕緣技術(shù)：清華大學西安交通大學 電力電子與電力

15、傳動：中國礦業(yè)大學浙江大學合肥工業(yè)大學 電工理論與新技術(shù)：清華大學重慶大學,電力系統(tǒng)及其自動化（59）,電力電子與電力傳動（86）,高電壓與絕緣技術(shù)（20）,電工理論與新技術(shù)（39）,電機與電器（43）,電路與系統(tǒng)（91）,控制理論與控制工程（158）,控制理論與控制工程（158）,第四節(jié) 就業(yè)方向相關(guān),電氣工程學科概論 第四節(jié),電氣工程學科概論 第四節(jié),電氣工程及其自動化究竟是干什么的？ 1、電力企業(yè)（發(fā)電，輸電，變電，配電）的運營與控制，包括：電力調(diào)度、繼電保護、遠動通信、電力規(guī)劃、電力市場、電力自動化設備運行管理、電力設施建設等等。 2、電力設備制造，包括：電力系統(tǒng)的一、二次設備（發(fā)電機

16、、變壓器、繼電保護及安全自動裝置），電力電子設備（FACTS設備）。 3、電力系統(tǒng)的培訓、教學及科研。 4、非電力系統(tǒng)的相關(guān)行業(yè)，家電制造、工業(yè)（機械、煤礦等等）自動化、建筑（樓宇電梯）自動化、安防（報警監(jiān)視）系統(tǒng)、通信（移動、計算機網(wǎng)絡）。,電氣工程學科概論 第四節(jié),電氣工程及其自動化究竟是干什么的？ 電氣工程及其自動化可從字面理解分為：電氣、自動化。 電氣可分為強電、弱電（控制線都屬于弱電如電話線、電腦線、數(shù)控機床線低電壓的），可從事的行業(yè)有樓宇建筑、電力局； 自動化：顧名思義就是控制類，自動系統(tǒng)、智能系統(tǒng)等，它涉及的面很廣，只要是控制類、智能化的都可以，如：數(shù)控類的維修、鐵路機械的維修、

17、監(jiān)控系統(tǒng)的維修。 目前來說這個專業(yè)相當好找工作，屬于頂端技術(shù)類，是技術(shù)工程師類的。有同學現(xiàn)在從事的是機械維修，也有同學從事樓宇建筑、電力局、鐵路局等。就業(yè)相當廣泛。 電氣工程及其自動化專業(yè)的，不同學校分類不同。強電的學校，很多企業(yè)都需要學這個的，只要這個企業(yè)需要有自己的供電系統(tǒng)。發(fā)電：什么水、火、風、核電廠；輸、變、配電：國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)；電力相關(guān)的設計、設備制造、保護、維修；一般企業(yè)：什么建筑、鐵路、各類工廠等等，都需要。,第五節(jié) 相關(guān)工具軟件,電氣工程學科概論 第五節(jié),電氣工程學科概論 第四節(jié),EDA軟件：（電路設計及仿真類）SPICE 、multiSIM（EWB的最新版本）、 VHDL

18、語言 、Altera/Xilinx的器件結(jié)構(gòu)及開發(fā)系統(tǒng)等 。 Protel軟件 Proteus軟件 PLC編程軟件 工控組態(tài)軟件 AutoCAD軟件 C語言,第六節(jié) 學習方法 及參考資料,電氣工程學科概論 第五節(jié),學習方法,確定目標 培養(yǎng)興趣 打好理論基礎 多動手操作或找地方鍛煉 多關(guān)注專業(yè)的新技術(shù)的發(fā)展及應用,學習參考資料,電力電子技術(shù) 電氣自動化 電氣傳動自動化 電工技術(shù)學報 IEEE Transactions on Power Electronics（IEEE電力電子學會刊）PELS IEEE Transactions on Industry Electronics（IEEE工業(yè)電子學會

19、刊）,網(wǎng)絡資源的使用,1、學校圖書館網(wǎng)絡電子資源 2、電氣自動化專業(yè)網(wǎng)站及論壇 中國工控網(wǎng) 中華工控網(wǎng) ,問題答疑,二、 電氣工程的地位和發(fā)展,電氣工程概論 第一章緒論,解放前，我國電工科學的基礎薄弱而落后。建國后，有了多方面的巨大發(fā)展。,我國一次能源總產(chǎn)量達10.9億噸標準煤（2000），居世界第三位，比1949年增長了44倍。但電能比重仍較落后，只占國民經(jīng)濟總能源消耗的25%左右。,1949年,我國電力工業(yè)的發(fā)電量4.3億kWh（世界排序第25位）、裝機容量1850MW（世界排序第21位）。 2003年，分別增加到19052億kWh和391GW（皆居世界第二位），各增大443倍和211倍。

20、 截至2003年底，我國水電裝機達92170MW，占發(fā)電總裝機的24，年發(fā)電量2830億kWh，占總發(fā)電量的15。,電氣工程概論 第一章緒論,電工制造業(yè)以技術(shù)復雜的汽輪發(fā)電機組為例： 我國1956年才試制成功6000kW機組； 2002年，已制成并投產(chǎn)900MW，即46年期間汽輪發(fā)電機組單機容量的制造能力擴大到1500倍，居于世界先進行列。,電氣工程概論 第一章緒論,電氣工程概論 第一章緒論,在斷路器和避雷器等電器制造方面： 解放時，我國只能制造10kV的充油式斷路器； 目前，可制造500kV新型的SF6的斷路器；從10kV管式避雷器提高到500kV氧化鋅避雷器的制造水平，均已進入了世界先進行

21、列。,以大型電力變壓器為例： 1923年，我國生產(chǎn)第一臺三相電力變壓器50kVA； 1948年，制成國內(nèi)最大的6.6kV三相2500kVA電力變壓器； 本世紀初，我國已能生產(chǎn)500kV的三相750MVA和成組1000kV/250MVA的單相電力變壓器，按三相容量計算，制造能力擴大到300倍。,電氣工程概論 第一章緒論,電氣工程概論 第一章緒論,在輸電線路方面： 1949年，我國只有一回220kV線路，全部35kV以上輸電線僅6475km； 1999年底，我國超高壓輸電500kV（含直流線路）達22927km ，變電容量達80120MVA ；220kV以上輸電線路總長達495123km、變電容量

22、達593690MVA。,在電氣化方面： 工業(yè)用電量占全部電能生產(chǎn)的71.5%（2001），每年新增發(fā)電量的64.6%用于工業(yè)用電，其中輕工業(yè)用電的年增長率已達14.6%。 農(nóng)業(yè)用電增長也很快，自解放以來，平均每年以24%的高速增長，在全國2300個縣中，已有2280個縣用上了電。 第三產(chǎn)業(yè)用電（包括市政商業(yè)和交通通信）和居民用電量到2001年已達電能總生產(chǎn)量的24.61%。,電氣工程概論 第一章緒論,電氣工程概論 第一章緒論,在電力電子和電工新技術(shù)領域： 1962年，我國試制出第一個晶閘管； 目前，已能批量生產(chǎn)電流達3000A、電壓為8500V的晶閘管，并能研制生產(chǎn)和應用快速、全控器件或設備。

23、,在電力系統(tǒng)方面： 1949年，只有東北、京津唐和上海三個容量不大（分別為646，259和250MW）的電力系統(tǒng)； 2003年，已有11個電力系統(tǒng)發(fā)電裝機容量超過20000MW，其中東北、華北、華東、華中電網(wǎng)發(fā)電裝機容量均超過30000MW，華東、華中電網(wǎng)甚至超過40000MW ，西北電網(wǎng)的裝機容量也達到20000MW； 其他幾個獨立省網(wǎng)，如四川、山東、福建等電網(wǎng)發(fā)電裝機容量超過或接近10000MW； 大區(qū)電力系統(tǒng)目前正進入各自加強和彼此互聯(lián)以及進一步發(fā)展形成全國統(tǒng)一電力系統(tǒng)的過程中。,電氣工程概論 第一章緒論,在電工高技術(shù)的范圍內(nèi)： 我國也從空白狀態(tài)發(fā)展形成多個相互配合的研究基地或重點實驗室

24、，并相繼取得一些世人矚目的研究成果。 例如1983年建成的8MV閃光I強流脈沖電子束加速器和1990年建成的9MeV感應直線加速器、各種激光器、各種等離子體裝置的研制和應用、超導技術(shù)、醫(yī)療用電工技術(shù)、電接觸技術(shù)、新型電測技術(shù)等的成果（新裝置、新儀器、新方法等）都使我國在電工新技術(shù)和新技術(shù)領域中從填補空白的階段先后步入建立試驗基地，開展系統(tǒng)性研究，力求迎頭彌補差距的新階段。,電氣工程概論 第一章緒論,電氣工程概論 第一章緒論,在電力電子和電工新技術(shù)中： 我國已從1962年研制出第一個晶閘管起，到目前能批量生產(chǎn)電流達3000A、電壓為8500V的晶閘管，并能研制生產(chǎn)和應用快速、全控器件或設備。,電

25、氣工程概論 第一章緒論,綜上所述： 我國電工科學在傳統(tǒng)的電力輸送、電工制造或高電壓技術(shù)方面，取得可喜的進展和成績。 我國在電工新技術(shù)和高技術(shù)領域中也取得可喜的進展和成績。 這說明我國的電工科學已發(fā)展成為國民經(jīng)濟發(fā)展中可靠的支柱。,三、電氣工程的展望,20世紀中葉以來，以電子信息技術(shù)為核心的新技術(shù)革命正在興起，沖擊著所有傳統(tǒng)科學，包括基礎科學、技術(shù)科學、綜合科學，甚至社會科學等在內(nèi)的廣大領域。 有人統(tǒng)計，最近20年中的科技創(chuàng)造和發(fā)明超過了過去兩千年中創(chuàng)造發(fā)明的總和。 在技術(shù)科學范圍內(nèi)，不少學科都發(fā)生了“舊貌換新穎”的變化，電工學科的巨大變化也十分顯著。,電氣工程概論 第一章緒論,電氣工程概論 第

26、一章緒論,電氣工程學科是在經(jīng)驗和教訓中不斷發(fā)展起來的： 著名例子是美加“8.14大停電”，2003年8月14日下午，美國的中西部和東北部以及加拿大的安大略省經(jīng)歷了一次大停電事故，其影響范圍包括美國的俄亥俄州、密西根州、賓夕法尼亞州、紐約州、佛蒙特州、馬薩諸塞州、康涅狄格州、新澤西州和加拿大的安大略省，損失負載大61.8GW，影響了5千萬人口的用電。停電在美國東部時間下午4時06分開始，在美國的一些地區(qū)兩天內(nèi)未能恢復供電，加拿大的安大略省甚至一周未能恢復供電。這次停電事故引起了全世界的關(guān)注。 綜合資料，基本可以判斷本次大停電對全網(wǎng)而言屬于潮流大范圍轉(zhuǎn)移導致的快速電壓崩潰，同時伴有潮流大范圍轉(zhuǎn)移和

27、竄動導致的斷面線路相繼跳閘和系統(tǒng)解列后的頻率崩潰。,電簔工程概論 0 第一章緒論,第二章 電機與電器基礎,第一節(jié) 開關(guān)電器,一、概述,（一）開關(guān)電器概述 1 斷路器：電力網(wǎng)正常工作和發(fā)生故障時關(guān)合和開斷電路。 2 隔離開關(guān)：將高壓設備與電源隔離，以保證檢修工作人員的安全。 3 熔斷器：電路發(fā)生故障或短路時,依靠熔件的熔斷來開斷電路。 4 低壓控制電器：接通和分斷低壓交、直流的控制電路。 （二）開關(guān)電器技術(shù)參數(shù) 1 額定電壓：是指開關(guān)電器設計時所采用的標稱電壓。,2 額定電流：開關(guān)電器在額定頻率下能長期通過而各個金屬部分和絕緣部分的溫升不超過長期工作時最大容許溫升的最大標稱電流。 3 額定短時耐

28、受電流：額定短時耐受電流是高壓開關(guān)電器在規(guī)定時間內(nèi)能夠通過而其溫升不超過規(guī)定條件的最大標稱電流，主要反映開關(guān)電器承受短路電流熱效應的能力。 4 額定峰值耐受電流：額定峰值耐受電流是指開關(guān)電器在規(guī)定條件下能夠通過，而不發(fā)生機械損壞的最大標稱電流，主要反映開關(guān)電器承受短路電流電動力效應的能力。,二、低壓斷路器,（一）低壓斷路器概述 低壓斷路器主要用于配電線路和電氣設備的過載、欠壓、失壓和短路保護，常在低壓大功率電路中作為主控電器。按電源類型分為交流式和直流式低壓斷路器，按結(jié)構(gòu)可分為萬能式和裝置式低壓斷路器。,（二）低壓斷路器的選擇要點 （1）額定工作電壓不小于線路額定電壓。 （2）額定電流不小于線

29、路計算負載電流。 （3）額定短路通斷能力不小于線路中可能出現(xiàn)的最大短路電流。 （4）線路末端單相對地短路電流不小于1.5倍斷路器脫扣器整定電流。 （5）欠電壓脫扣器額定電壓等于線路額定電壓；按使用場合的需要來確定是否需要帶延時。 （6）注意斷路器接觸方向，母聯(lián)斷路器應選用可在下方進線的斷路器。 （7）注意與其他電器的配合協(xié)調(diào)，各級斷路器的過電流脫扣器整定值和延時應符合選擇性配合要求。,（8）電動機保護斷路器的瞬時動作電流應考慮電動機的啟動條件（電動機的種類、啟動電流倍數(shù)和時間）。 （三）斷路器額定電流的確定 斷路器殼架等級額定電流（指塑殼或框架中所能裝的最大過流脫扣器的額定電流）和斷路器額定電

30、流（過電流脫扣器額定電流）可確定為： 式中IN.QF為斷路器殼架等級的額定電流；Ica為線路的計算負載電流；IN.OR為過電流脫扣器的額定電流。,三、低壓控制電器,（一）低壓接觸器概述 低壓接觸器是電氣傳動和自動控制系統(tǒng)中應用最廣的一種電器，適用于遠距離頻繁的接通和分斷交、直流主電路及大容量控制電路，其主要控制對象是電動機，也可用于控制照明設備、電焊機、電容器、電熱設備等負載。,交流接觸器的結(jié)構(gòu),（二）低壓接觸器的選用 1、控制電動機負載 2、控制非電動機負載 （1）控制電熱設備 （2）控制電容器 （3）控制變壓器 （4）控制照明裝置 （5）控制電磁鐵 （三）控制繼電器概述 電磁式控制繼電器是

31、根據(jù)電磁吸合和釋放原理而動作的繼電器。常見的電磁式控制繼電器有通用（電壓、電流）繼電器、中間繼電器、時間繼電器、熱過載繼電器等。,四、真空斷路器,（一）真空斷路器概述 利用真空作為觸頭間的絕緣與滅弧介質(zhì)的斷路器稱為真空斷路器。,（二）真空斷路器的觸頭 1 圓盤形觸頭 圓盤形觸頭目前只用于開斷電流要求不大的真空負荷開關(guān)和真空接觸器上。,2 橫向磁場觸頭 橫向磁場就是與弧柱軸線相垂直的磁場，它與電弧電流產(chǎn)生的電磁力能使電弧在電極表面運動，防止電弧停留在某一點上，延緩陽極斑點的產(chǎn)生，提高了開斷能力。,3 縱向磁場觸頭 在同樣觸頭直徑的情況下，縱向磁場觸頭能夠開斷的電流最大。,4 觸頭材料 觸頭材料除

32、了要求具有一定的導電、導熱和機械性能外，還必須具備下述要求： （1）耐弧性能好。真空斷路器的特點是不需檢修，因此要求觸頭能夠耐受少則812次，多則3050次開合額定短路電流時對觸頭的燒損，還要求具有開合幾千上萬次額定電流的能力。 （2）截斷電流小。真空斷路器使用中的一個嚴重問題是截流過電壓高，往往使被控制的電器設備的絕緣受到損壞，降低這種過電壓的有效措施是減小截斷電流值，而截流值的大小與觸頭材料有關(guān)。 （3）抗熔焊性能好。 （4）含氣量低。放氣量太多會影響滅弧室的真空度，放氣量的多少取決于材料的性質(zhì)。,（三）真空滅弧室的基本結(jié)構(gòu) 真空滅弧室主要由以下部件組成： 1 絕緣外殼 2 屏蔽罩 3 波

33、紋管 4 動、靜觸頭,1 絕緣外殼 2 屏蔽罩 1）主屏蔽罩作用 （1）有效地防止金屬蒸氣噴濺到絕緣外殼的內(nèi)表面，避免內(nèi)表面絕緣性能下降。 （2）屏蔽罩可使交流電流過零時，滅弧室內(nèi)剩余的金屬 蒸氣和導電粒子徑向快速地擴散到屏蔽罩上冷卻、復合和 凝結(jié)，有利于電流過零后弧隙介質(zhì)強度的提高。 （3）提高觸頭間絕緣強度。,2）主屏蔽罩分類 （1）固定電位式。 （2）懸浮電位式。,3 波紋管 （1）液壓成形波紋管。長度有限，最大壓縮行程為自由長度的2030，壽命數(shù)萬次。 （2）薄片焊接成形波紋管。長度任意，最大壓縮行程可達自由長度的60，壽命幾百萬次。,五、六氟化硫斷路器,（一）六氟化硫斷路器概述 六氟

34、化硫（SF6）斷路器是利用SF6氣體作絕緣與滅弧介質(zhì)的斷路器。 優(yōu)點：與油斷路器比較，SF6斷路器具有斷流能力強，滅弧速度快，電絕緣性能好，檢修周期長的優(yōu)點。比較適于頻繁操作，而且沒有燃燒爆炸的危險。 缺點：要求斷路器加工精度很高，密封性能要求很嚴，因此價格比較昂貴。 （二）雙壓式SF6斷路器,（三）單壓式SF6斷路器 與雙壓式SF6斷路器相比，單壓式SF6斷路器具有結(jié)構(gòu)簡單和開斷電流大的特點。,（四）自能式氣自吹SF6斷路器,滅弧室的壓力變化特性曲線,六、熔斷器,（一）熔斷器概述 電路中通過短路電流或長期過負載電流時，利用熔體本身產(chǎn)生的熱量將自己熔斷，從而切斷電路，達到保護電氣設備和載流導體

35、的目的。 熔斷器按電壓可分為高壓熔斷器和低壓熔斷器；按裝設地點可分為戶內(nèi)式和戶外式；按結(jié)構(gòu)可分為螺旋式、插片式和管式；此外，還可分為限流式和無限流式等。 熔斷器的基本結(jié)構(gòu)由金屬熔體、支持熔體的觸頭和外殼組成。,（二）熔斷器的安秒特性 熔體的熔斷時間與通過的電流的關(guān)系稱為熔斷器的安秒特性。 （三）熔斷器過電壓 高壓熔斷器的額定電壓必須大于或等于電網(wǎng)的額定電壓。對于充填石英砂限流的熔斷器，在電流達最大值之前就將電流截斷而產(chǎn)生過電壓，這將對電氣設備造成威脅。過電壓倍數(shù)與電路的參數(shù)、熔體的長度有關(guān)。,第二節(jié) 變換電器,一、變壓器基本原理,（一）變壓器的工作原理 變壓器是通過電磁感應原理，通過電磁耦合實

36、現(xiàn)電能傳遞的一種靜止電氣設備，主要由鐵芯及繞在鐵芯上的兩個繞組組成。,變壓器原理圖,（二）變壓器的結(jié)構(gòu) 1 油浸式變壓器 2 干式變壓器 用環(huán)氧樹脂澆注的變壓器稱為環(huán)氧樹脂干式變壓器。,（三）變壓器基本參數(shù)及性能指標 1 基本參數(shù) （1）額定電壓U1N, U2N。三相變壓器指線電壓。 （2）額定容量SN。 （3）額定電流I1N, I2N 。根據(jù)額定電壓和額定容量計算得出。 （4）額定頻率fN。我國規(guī)定工業(yè)用電頻率為50Hz。 2 基本參數(shù) （1）變壓器負載運行，二次側(cè)端電壓變化率u%。,變壓器外特性,（2）變壓器損耗p。 （3）變壓器效率。,（四）變壓器分類,（五）變壓器應用綜述 1 電力變壓

37、器,電力變壓器用途示意圖,我國的電壓等級及相應的輸電容量和輸電距離,2 特種變壓器,特種變壓器用途表,二、變壓器等值電路,（一）空載運行等值電路,空載運行示意圖,空載運行等值電路,（二）負載運行等值電路,負載運行示意圖,負載運行等值電路,三、三相變壓器,（一）三相變壓器的磁路結(jié)構(gòu) 1 三相組式變壓器 2 三相芯式變壓器,（二）三相變壓器的連接組 三相變壓器和三相變壓器組可以連接成星形、三角形和曲折形。對應于高壓和低壓側(cè)分別用Y、D、Z和y、d、z來表示。當有中性點引出時，用YN 、 ZN和yn 、 zn表示。 若規(guī)定高壓側(cè)繞組的某感應線電壓相量始終指向鐘表的12點，則低壓側(cè)繞組所對應的感應線電

38、壓相量所指的小時數(shù)就稱為標號。,雙繞組變壓器常用連接組,雙繞組變壓器常用連接組,（三）變壓器的并聯(lián)運行 變壓器并聯(lián)運行條件： （1）各臺變壓器的一、二次側(cè)的額定電壓相同，變壓器連接組的標號相同。 （2）各臺變壓器的阻抗電壓相對值相等，各變壓器的短路阻抗幅角相等。,雙繞組變壓器常用連接組,四、多繞組變壓器、分裂變壓器和自耦變壓器,（一）多繞組變壓器 具有兩個以上繞組的變壓器稱為多繞組變壓器。 1 三繞組變壓器,三繞組變壓器 （a）升壓變壓器（b）降壓變壓器,（二）分裂繞組變壓器 1 分裂繞組變壓器結(jié)構(gòu) 分裂繞組變壓器低壓側(cè)繞組中有一個或幾個繞組被分裂成額定容量相等的幾個分裂繞組，各分裂繞組間無電

39、氣聯(lián)系，而僅有較弱的磁聯(lián)系。,單相雙繞組雙分裂變壓器 （a）接線圖（b）等值電路,分裂繞組變壓器在正常運行和低壓側(cè)短路時所呈現(xiàn)的電抗值不同，可完成電能變換的同時實現(xiàn)短路電流的限制。,雙柱式單相雙繞組雙分裂變壓器 （a）接線圖（b）等值電路,2 分裂繞組變壓器的應用,分裂變壓器電機連接示意圖 （a）接線圖（b）等值電路,正常工作時，流入變壓器的工作電流遇到的等效阻抗為穿越電抗XD=X10.5X2 。 當?shù)蛪簜?cè)一臺發(fā)電機出口處短路時，來自另外一臺發(fā)電機的短路電流遇到的電抗為分裂電抗XF=X2X2 ,來自母線的電流遇到的電抗為半穿越電抗XB=X1X2 。,（三）自耦變壓器 1 自耦變壓器的結(jié)構(gòu) 2

40、優(yōu)缺點,優(yōu)點：用料省，體積小，效率高，造價低； 缺點：自耦變壓器變比的減小會使自耦變壓器的短路阻抗值 減小，短路故障電流增大。,自耦變壓器,五、互感器,互感器是利用變壓器的電磁感應原理，將大電量信號變換為小電量信號以方便測量的一種設備，可分為電流互感器和電壓互感器。,（一）電流互感器（TA） 1、工作原理,電流互感器工作原理圖,2、使用注意事項 （1）電流互感器二次側(cè)繞組絕對不允許開路。 （2）電流互感器的二次側(cè)繞組和外殼必須可靠接地，以防止因絕緣擊穿而危害人身安全。 （二）電壓互感器(TV) 電壓互感器按工作原理可分為電磁式電壓互感器和電容式電壓互感器。 1、電磁式電壓互感器 （1）工作原理

41、,電壓互感器工作原理圖,（2）電磁式電壓互感器使用時的注意事項： 1）電壓互感器的二次側(cè)繞組絕對不允許短路。 2）電壓互感器的二次側(cè)繞組和鐵芯必須可靠接地。 3）電壓互感器的二次側(cè)負載不易接太多，以免降低負載阻抗，影響測量準確性。,2、電容式電壓互感器（CVT）,電容式電壓互感器,電容式電壓互感器理想情況下輸出電壓U2L的計算公式： 其中，k1=c1/(c1+c2);k2為中間變壓器的變換比。 電容式電壓互感器具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低等優(yōu)點，可用于110-500kV中性點直接接地系統(tǒng)中的電壓測量。其缺點主要是輸出容量較小，誤差較大。,第三節(jié) 限制電器,一、電力電容器,（一）電力電容器分類和

42、用途 電容器是一種基本的電器元件，兩個相互靠近的平行板即可構(gòu)成一個最簡單的電容器，兩極板間的絕緣材料稱為電介質(zhì)。應用在電力系統(tǒng)中的電容器稱為電力電容器，其基本功能是存儲電能（電荷），可用來實現(xiàn)對電網(wǎng)的無功補償（限制功率因數(shù)下降）、濾除高次諧波（限制高次諧波電流）等功能，對提高電能質(zhì)量、提高電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性、可靠性有重要的作用。 根據(jù)電力電容器用途的不同，下表列出了詳細的分類。,電容器的電性能很大程度上取決于絕緣介質(zhì)的材料性能，通?？偸窍Ｍ橘|(zhì)的耐壓性能好、介電常數(shù)大、損耗角正切小、體積電阻率高、耐老化性能好、介質(zhì)無污染。根據(jù)介質(zhì)的形態(tài)，電力電容器常用的介質(zhì)見下表所示。,電力電容器常用介質(zhì)分類,

43、隨著聚丙烯電工薄膜等材料的出現(xiàn)，電力電容器很快由全紙介質(zhì)經(jīng)過紙膜復合介質(zhì)向全膜介質(zhì)發(fā)展。全膜電力電容器具有擊穿場強高、局部放電電壓大、介質(zhì)損耗低、體積電阻率高、運行壽命長、安全可靠等諸多優(yōu)點，在我國得到了廣泛的應用。,（二）電力電容器參數(shù) 1 基本參數(shù) （1）額定電容CN,電力電容器的設計值； （2）額定電壓UN,表示正常運行時加到電容器上的額定電壓(有效值)； （3）額定電流IN,電容器正常工作時的電流有效值。 （4）額定無功功率Q，等于電容器額定電壓和額定電流的乘積。,2 性能指標 （1）損耗角正切， ,其中P是電容器在交流電壓作用下，其內(nèi)部的介質(zhì)、熔絲、放電器件等產(chǎn)生的總有功損耗。損耗角

44、正切越大，電容器相對有功損耗越大，內(nèi)部發(fā)熱越嚴重；反之，電容器發(fā)熱較輕，電容器的質(zhì)量及運行狀況較好。通常損耗角正切會隨外施電壓和溫度而有所變化。,1紙介質(zhì)電容器 2膜/紙復合介質(zhì)電容器 3全膜介質(zhì)電容器,（2）自放電時間常數(shù)T，T=RC,其中R是電容器的絕緣電阻，C為電容器的標稱值。自放電時間常數(shù)T也是衡量電容器性能、制造工藝的重要指標，通常認為T越大越好。 （3）耐壓性和比特性：電力電容器出廠前必須經(jīng)過各種測試，其中極間耐壓試驗和極對殼耐壓試驗十分重要，其性能的好壞將直接影響到投入運行后電容器的可靠性和安全性。比特性是表征電力電容器質(zhì)量與容量關(guān)系的一個參數(shù)，單位為kg/kvar。,（三）并聯(lián)

45、電力電容器 1 并聯(lián)電力電容器的結(jié)構(gòu) 高壓并聯(lián)電力電容器由許多電容器元件串聯(lián)或并聯(lián)組成，通常還附加一些輔助部件和結(jié)構(gòu)，以滿足電容器運行時的絕緣、散熱、機械保護等方面的需要。,并聯(lián)電力電容器,2 并聯(lián)電力電容器的應用 并聯(lián)電容器主要用在交流電力系統(tǒng)中，用來進行無功補償、提高功率因數(shù)、降低線路損耗，發(fā)揮輸變電設備效能。 （1）補償原理 電力系統(tǒng)中的感性負載較大時，會使母線上的電流滯后電壓一定的電角度,稱之為功率因數(shù)角。角的增大會增加系統(tǒng)的無功功率，造成電力系統(tǒng)及用戶設備容量的浪費。采用并聯(lián)電力電容器可以提高功率因數(shù)、降低線路損耗。,等值電路,相量圖,無功補償示意圖,（2）并聯(lián)電容器（組）的合閘涌流

46、問題 對電容器（組）進行投切時，會在電容器（組）之間和母線上出現(xiàn)一個高頻衰減電流，其幅值通常是電容器工作電流的幾倍甚至幾十倍，稱為并聯(lián)電容器（組）涌流（Surge Current）。涌流會導致電容器組及其它電力設備損壞。 涌流產(chǎn)生的原因： (a)電容器組投切時產(chǎn)生涌流。 （b）開斷電容器組時可能發(fā)生的重擊穿涌流。 (c)電容器組內(nèi)部電容器單元故障時產(chǎn)生的組內(nèi)涌流。 限制并聯(lián)電容器(組)的涌流的方法： (a)串聯(lián)電抗器。 (b)加長電容器間連接引線，增加電容器單元間電感，可以降低電容器故障時組內(nèi)涌流的幅值。,3 并聯(lián)電力電容器成套裝置 并聯(lián)電容器成套裝置分為高壓和低壓并聯(lián)電容器成套裝置兩種。高壓

47、并聯(lián)電容器成套裝置內(nèi)部集成了電容器、電容器過負載保護專用熔斷器、放電裝置、抑制涌流和限制高次諧波的空心電抗器、限制過電壓的避雷器、斷路器和開關(guān)等設備。低壓并聯(lián)電容器裝置結(jié)構(gòu)相對簡單，一般接成三角形裝設在負載附近。,a 高壓并聯(lián)電容器組裝置接線,b 低壓并聯(lián)電容器組裝置接線,（四）其它電容器 1、串聯(lián)電容器 可以抵消輸電線路的感抗，提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性和輸送能力，減小輸電線路的電壓降落。 2、電熱電容器 主要用于頻率40-24000Hz范圍內(nèi)的感應加熱電氣系統(tǒng)中，可提高系統(tǒng)的功率因數(shù)及改善回路特征。 3、高壓交流濾波電容器 連接到額定電壓大于1000V的交流電力系統(tǒng)附近，可為大功率諧波源的諧波

48、電流提供低阻抗通道，用來抑制諧波分量對電力系統(tǒng)及通訊系統(tǒng)的影響，改善電力系統(tǒng)功率因數(shù)。 4、脈沖電容器 脈沖電容器可在極短的時間內(nèi)，將存儲的能量迅速釋放出來，廣泛應用于高電壓試驗、海底探礦、激光技術(shù)和高能物理等領域。 5、高原型電容器 高原型電容器外殼內(nèi)設絕對壓力補償裝置，具有抗低氣壓、抗低氣溫、抗溫度突變的能力，可用于 1000米至5000米的高原地區(qū)進行無功補償。,二、避雷裝置和避雷器,（一）雷閃放電與過電壓,雷云放電過程,雷閃過電壓。發(fā)生雷閃時，除了會產(chǎn)生直擊雷過電壓之外，還會在輸電線路中出現(xiàn)感應過電壓，這兩種過電壓均會對輸電線路和電力設備造成危害。 （二）避雷裝置 避雷裝置是一種接地良

49、好的導電裝置，可用來保護物體免遭雷擊，它主要由引雷裝置、接地裝置和連接它們的引下線組成。按照引雷裝置的形式，避雷裝置可分為避雷針、避雷線和避雷帶。 （三）避雷器 避雷器實質(zhì)上是一種放電器，可優(yōu)先于被保護電器放電動作，限制由線路傳來的雷電沖擊電壓和操作過電壓，完成保護后迅速恢復原來對地絕緣的狀態(tài)，準備下次保護動作，同時使系統(tǒng)恢復正常工作狀態(tài)。 1、避雷器的分類 通常將避雷器分為保護間隙、管式避雷器、閥式避雷器三種，參見下表。,避雷器的用途和分類,2、避雷器的電氣性能指標及特性 (1)額定電壓:避雷器的最大允許工頻電壓。 (2)工頻放電電壓:避雷器間隙放電時的工頻電壓有效值。 (3)沖擊放電電壓:

50、給定波形和極性的沖擊電壓施加到避雷器上，放電前所對應的電壓峰值。 (4)放電電流:避雷器保護動作時通過它的沖擊電流及工頻續(xù)流統(tǒng)稱為放電電流。 (5)殘壓:放電電流通過避雷器時，避雷器端子間的電壓稱為殘壓。 (6)通流容量:即閥式避雷器的閥片耐受放電電流的能力，以規(guī)定的波形和通流次數(shù)下的電流幅值來表示。 (7)伏秒特性:指避雷器的絕緣介質(zhì)在不同幅值沖擊電壓作用下，沖擊電壓值與放電時間之間的關(guān)系曲線，它是綜合衡量避雷器保護效果的重要依據(jù)。,3、閥式避雷器 根據(jù)閥片材料的不同，閥式避雷器可分為碳化硅閥式避雷器和金屬氧化物閥式避雷器兩種。 （1）碳化硅避雷器 將多個串聯(lián)的保護間隙和串聯(lián)的閥片相串聯(lián)，壓

51、緊密封在避雷器瓷套內(nèi)，閥片的材料采用金剛砂為主要成分。,普通型碳化硅避雷器結(jié)構(gòu)簡圖,金剛砂顆粒非線性電阻,(2)金屬氧化物避雷器(MOA) 金屬氧化物避雷器由壓緊密封在避雷器瓷套內(nèi)的若干片ZnO閥片構(gòu)成。氧化鋅閥片外加氧化鉍及其它金屬氧化物粉碎燒結(jié)成園餅狀或環(huán)狀，上下端面噴有金屬電極，側(cè)面涂有絕緣釉以防沿面閃絡。這種閥片具有非常優(yōu)異的非線性特性，在高壓下電阻很小，泄放雷電流的同時能保持低殘壓,伏安特性曲線見下圖：,ZnO閥片伏安特性曲線,4、避雷器的選擇、使用和維護注意問題 （1） 避雷器連續(xù)雷電沖擊保護能力。碳化硅避雷器沒有連續(xù)雷電沖擊保護能力；氧化鋅避雷器有連續(xù)雷電沖擊保護能力。 （2）避

52、雷器使用壽命。避雷器使用壽命與許多因素有關(guān)，除了制造工藝、機械故障、密封失效受潮等因素外，避雷器閥片的老化速度是影響壽命的關(guān)鍵因素。碳化硅避雷器和無間隙氧化鋅避雷器壽命有效使用壽命通常在7-10年；串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器壽命可達20年以上。 （3）避雷器通常應垂直安裝，且周圍留有足夠的空間；頂部引線水平壓力不得超過允許值；對于由多節(jié)元件組裝的避雷器，應嚴格按照出廠標號組裝。 （4）避雷器運行過程中應經(jīng)常監(jiān)視和維護，有條件的電站型閥式避雷器應安裝動作次數(shù)記錄裝置。碳化硅避雷器和金屬氧化物避雷器應按有關(guān)標準定期測試性能，發(fā)現(xiàn)隱患應及時退出運行。,三、電抗器,電抗器屬于感性元件，同電容器一樣，也是一種

53、基本的電器元件。電抗器主要用于實現(xiàn)電力系統(tǒng)和工業(yè)用戶的限流、無功補償、移相等功能，是電力、冶金、化工、電氣化鐵路等供電、輸變電系統(tǒng)中所必需的重要設備。,（一）電抗器的結(jié)構(gòu),干式電抗器,（二）電抗器的基本參數(shù) (1)額定電感LN,是電抗器的設計值； (2)額定電壓UN,電抗器的額定工作電壓，通常大于等于電抗器所連接的交流電力系統(tǒng)額定工作電壓； (3)額定電流IN,電抗器正常工作時所允許的長期通過電流； (4)電抗百分比xN%，指電抗器在額定電流下，繞組兩端的電壓降與系統(tǒng)每相電壓值之比的百分數(shù)，即,U-繞組兩端電壓降； xN-繞組電抗值； LN-繞組電感值。,(三)電抗器的分類和應用 1、限流電抗

54、器 限流電抗器串聯(lián)于發(fā)電機的輸出回路、變壓器或其它高壓電器設備的輸出或輸入回路中，主要用來限制系統(tǒng)短路故障電流，保護輸電線路和電力設備。 在三相輸電系統(tǒng)中，三相干式空芯串聯(lián)電抗器是由三臺單相電抗器排列構(gòu)成，排列方式主要有以下三種：,三相垂直,兩相垂直，一相并列,三相并列,2、分裂電抗器 為了充分限制短路電流，希望電抗值越大越好，但是電抗值越大，電壓和電能的損失也越大。采用分裂電抗器可以很大程度上避免這個問題。分裂電抗器比普通電抗器多出了一個中間抽頭，從而形成了1、2兩個分支。設XL為一個分支的自感抗，f為兩個分支的互感系數(shù)，則互感抗Xm為：Xm=fXL。 下圖表示了分裂電抗器的接線情況。根據(jù)電

55、路理論中的互感消去法，可得右下圖所示的等值電路。,結(jié)構(gòu)示意圖,向量示意圖,3、消弧線圈 消弧線圈是一個帶有鐵芯的電感線圈，也稱為中性點接地電抗器。在中性點不接地的長距離輸電系統(tǒng)中，線路的對地電容不容忽視，當發(fā)生單相接地短路的電流超過下表中所示的極限值時，電弧將難以自行熄滅，會造成供電系統(tǒng)中性點電壓偏移，不接地兩相對地產(chǎn)生過電壓，損壞發(fā)電機和變壓器的絕緣。,接地故障電流允許極限值,對于中性點不接地的電力系統(tǒng)，若短路電容電流過大，通常需裝設接地消弧線圈，來補償輸電系統(tǒng)對地故障時的容性電流。,中性點不接地系統(tǒng)示意圖,一極故障接地相量圖,當C相發(fā)生弧光接地時，消弧線圈將產(chǎn)生感性電流 ，由相量圖可以看出

56、，該電流可以全部或部分抵消導線對地電容產(chǎn)生的電流，破壞了弧光持續(xù)放電的條件，提高了供電系統(tǒng)的可靠性。,（1）補償原理：,（2）應用注意事項： 1)系統(tǒng)中應盡可能采用多臺消弧線圈分散安裝。這樣做的優(yōu)點是發(fā)生故障時，不至于使大部分電力網(wǎng)失去消弧線圈的補償，可提高電網(wǎng)供電的可靠性。 2)消弧線圈宜裝設于Y,d接線的系統(tǒng)中性點上。若裝設于Y,y接線的中性點上，會使消弧線圈的利用容量降低，增加變壓器的額外損耗。 3)若變壓器無中性點引出，則應另外裝設一臺接地變壓器，以便引出中性點。對接地變壓器的要求是零序阻抗低、空氣阻抗高，高壓側(cè)繞組采用“Z”字形接線，這種結(jié)構(gòu)可以有效抑制變壓器與消弧線圈連接時的零序電

57、流所引起的變壓器附加發(fā)熱。,第四節(jié) 電機學,一、概述,電機是依據(jù)電磁感應定律和電磁力定律，實現(xiàn)電能和機械能相互轉(zhuǎn)化的電磁裝置。 按照電機的用途分類：可分為發(fā)電機、電動機和控制電機。 按照電機的電流類型分類：可以分為直流電機和交流電機，其中交流電機可以分為同步電機和異步電機。 按照電機的相數(shù)分類：可以分為單相電機和多相電機，如單相交流電機和最常見三相電機。 按照電機的大小尺寸、容量分類：有大、中、小和微型電機。,二、直流電機,(一) 直流發(fā)電機工作原理,(二) 直流電動機工作原理 （1）電機的可逆原理：直流電機可作為發(fā)電機運行，也可作為電動機運行。 （2）換向器的作用是實現(xiàn)電樞線圈內(nèi)的交流電動勢、電流與電刷的直流電壓、電流之間的轉(zhuǎn)化。,(三) 直流電機的結(jié)構(gòu) 直流電機主要包括轉(zhuǎn)子和定子兩大部分。轉(zhuǎn)子是電機的轉(zhuǎn)動部分，定子是電機的靜止部分。 1 定子：用來