电气基本概念.docx

电工基础的基本概念1. 欧姆定律： 在直流情况下，一闭合电路中的电流与电动势成正比，或当一电路元件中没有电动势时，其中的电流与两端的电位差成正比。标准式：I=U/R2. 电磁感应：电磁感应是指因为磁通量变化产生感应电动势的现象。：在电磁感应现象中产生的电动势，叫做感应电动势。方向是由低电势指向高电势。(2)产生感应电动势的条件：穿过回路的磁通量发生变化。公式：=BS。当平面与磁场方向不垂直时：=BS=BSsin（为两个平面的二面角）3. 交流电：一般指大小和方向随时间作周期性变化的电压或电流。它的最基本的形正弦电流4. 直流电：是指方向和时间不作周期性变化的电流，但电流大小可能不固定，而产生波形。又称恒定电流。所通过的电路称直流电路，是由直流电源和电阻构成的闭合导电回路。5. 电流的热效应：当电流通过电阻时，电流作功而消耗电能，产生了热量，这种现象叫做电流的热效应。实践证明，电流通过导体所产生的热量和电流的平方，导体本身的电阻值以及电流通过的时间成正比。Q = W=UIT（只适用于电热器）6. 短路：电流自电源一端未流过负载而直接流回电源的另一端；电流没有经过用电器而构成回路。7. 电导：电导dindaoconductance ：表示某一种导体传输电流能力强弱程度1。单位是西门子，简称西，符号S。或姆欧。对于纯电阻线路，电导与电阻的关系方程为G=1/R，8. 电压：也称作电势差或电位差，是衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量。其大小等于单位 正电荷因受电场力作用从A点移动到B点所作的功，电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。9. 电流：是指电荷的定向移动。电源的电动势形成了电压，继而产生了电场力，在电场力的作用下，处于电场内的电荷发生定向移动，形成了电流。10. 电动势：电动势（electromotive force (emf)）是一个表征电源特征的物理量。定义电源的电动势是电源将其它形式的能转化为电能的本领，在数值上，等于非静电力将单位正电荷从电源的负极通过电源内部移送到正极时所做的功。电动势的大小等于非静电力把单位正电荷从电源的负极，经过电源内部移到电源正极所作的功。如设W为电源中非静电力(电源力)把正电荷量q从负极经过电源内部移送到电源正极所作的功，则电动势大小为E=W/q11. 功率：功率是指物体在单位时间内所做的功，即功率是描述做功快慢的物理量。功的数量一定，时间越短，功率值就越大。求功率的公式为功率=功/时间12. 功率因素：在交流电路中，电压与电流之间的相位差()的余弦叫做功率因数，用符号cos表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cos=P/S13. 串联电路：使同一电流通过所有相连接器件的联结方式。并联电路：使同一电压施加于所有相连接器件的联结方式。14. 单相交流电：在电路中只具有单一的交流电压，在电路中产生的电流，电压都以一定的频率随时间变化。比如在单个线圈的发电机中（即只有一个线圈在磁场中转动）。在线圈中只产生一个交变电动势e=Emsint15. 三相交流电是由三个频率相同、电势振幅相等、相位差互差120角的交流电路组成的电力系统。目前，我国生产、配送的都是三相交流电。16. 交流电三要素：最大值、角频率、初相位17. 电磁和电磁感应：电磁是物质所表现的电性和磁性的统称，如电磁感应、电磁波、电磁场等等18. 电磁和电磁感应：电磁感应是指因为磁通量变化产生感应电动势的现象。电磁感应现象的发现，是电磁学领域中最伟大的成就之一。19. 电流的磁效应：电流的磁效应(通电会产生磁)：奥斯特发现：任何通有电流的导线，都可以在其周围产生磁场的现象，称为电流的磁效应.非磁性金属通以电流，却可产生磁场，其效果与磁铁建立的磁场相同.通有电流的长直导线周围产生的磁场.在通电流的长直导线周围，会有磁场产生，其磁感线的形状为以导线为圆心一封闭的同心圆，且磁场的方向与电流的方向互相垂直.20. 自感：由于导体本身电流的变化而产生的电磁感应现象叫做自感现象。当导体中的电流发生变化时，它周围的磁场就随着变化，并由此产生磁通量的变化，因而在导体中就产生感应电动势，这个电动势总是阻碍导体中原来电流的变化，此电动势即自感电动势。这种现象就叫做自感现象。在载流线圈中，载流线圈激发的磁场与其电流I成正比，通过线圈的磁通匝链数（当线圈为多匝时，通过各匝线圈的磁通量之和称为磁通匝链数，若通过每匝线圈的磁通量都相同，则N，N为线圈匝数）也与I成正比，即LI=N 。21. 互感：当一线圈中的电流发生变化时，在临近的另一线圈中产生感应电动势，叫做互感现象。如果有两只线圈互相靠近，则其中第一只线圈中电流所产生的磁通有一部分与第二只线圈相环链。当第一线圈中电流发生变化时，则其与第二只线圈环链的磁通也发生变化，在第二只线圈中产生感应电动势。这种现象叫做互感现象。22. 涡流：当线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，附近的另一个线圈中会产生感应电流。实际上这个线圈附近的任何导体中都会产生感应电流。如果用图表示这样的感应电流，看起来就象水中的旋涡，所以我们把它叫做涡电流引。23. 二极管：（英语：Diode），电子元件当中，一种具有两个电极的装置，只允许电流由单一方向流过。许多的使用是应用其整流的功能。而变容二极管（Varicap Diode）则用来当作电子式的可调电容器。24. 三极管：半导体三极管又称“晶体三极管”或“晶体管”。在半导体锗或硅的单晶上制备两个能相互影响的PN结，组成一个PNP（或NPN）结构。中间的N区（或P区）叫基区，两边的区域叫发射区和集电区，这三部分各有一条电极引线，分别叫基极B、发射极E和集电极C，是能起放大、振荡或开关等作用的半导体电子器件。25. 晶闸管：晶闸管（Thyristor）是晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器，以前被简称为可控硅；晶闸管是PNPN四层半导体结构，它有三个极：阳极，阴极和门极； 晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。26. 低压电器的分类：按电压等级来分的。交流1200V以上为高压。直流1500V以上为高压，在这种条件下生产出的电气电气设备就是低压电器；低压电器还有配电电器和控制电器分类等。举例来说吧！比如某厂生产有：1.变压器2.刀开关。3.塑壳断路器4.小型断路器5.接触器6.控制按钮7.热继电器8.时间继电器9.电能表10.仪器仪表11.调压器12.稳压器13.减压启动柜14.软起动柜等等，这些统统都属于低压电器范畴。而2、3、4这类电器又属于配电电器；6、7、8这类产品就属于控制电器。27. 常用电动机种类：按工作电源分类 根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。2按结构及工作原理分类 电动机按结构及工作原理可分为直流电动机，异步电动机和同步电动机。 同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机又分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机又分为稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。3按起动与运行方式分类 电动机按起动与运行方式可分为电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。4按用途分类 电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。 驱动用电动机又分为电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其它通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。28. 电机结构及工作原理：1.电动机的构造：电动机是一个圆柱体,里面装有一对能产生磁场的固定电磁极叫定子(永久式和电磁式的区别就在这里，永久式的定子是一对永久磁铁，电磁式的定子是一对电磁线圈)装在钉子中间的是一个能转动的电磁体叫电枢，又叫转子。转子是由特种材料作成的圆柱体，套在电动机轴上。2.工作原理：在转子的纵向凹槽里嵌入有绝缘铜丝饶成的转子绕组，电流通过电刷和换向器导入转子绕组就能产生电磁场29. 常用变压器种类：按冷却方式分类：干式（自冷）变压器、油浸（自冷）变压器、氟化物（蒸发冷却）变压器。按防潮方式分类：开放式变压器、灌封式变压器、密封式变压器。按铁芯或线圈结构分类：芯式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、壳式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、环型变压器、金属箔变压器。按电源相数分类：单相变压器、三相变压器、多相变压器。按用途分类：电源变压器、调压变压器、音频变压器、中频变压器、高频变压器、脉冲变压器。30. 变压器的结构及工作原理：当变压器一次侧施加交流电压U1，流过一次绕组的电流为I1,则该电流在铁芯中会产生交变磁通，使一次绕组和二次绕组发生电磁联系，根据电磁感应原理，交变磁通穿过这两个绕组就会感应出电动势，其大小与绕组匝数以及主磁通的最大值成正比，绕组匝数多的一侧电压高，绕组匝数少的一侧电压低，当变压器二次侧开路，即变压器空载时，一二次端电压与一二次绕组匝数成正比，变压器起到变换电压的目的。当变压器二次侧接入负载后，在电动势E2的作用下，将有二次电流通过，该电流产生的电动势，也将作用在同一铁芯上，起到反向去磁作用，但因主磁通取决于电源电压，而U1基本保持不变，故一次绕组电流必将自动增加一个分量产生磁动势F1,以抵消二次绕组电流所产生的磁动势F2,在一二次绕组电流L1、L2作用下，作用在铁芯上的总磁动势（不计空载电流I0),F1+F2=0, 由于F1=I1N1,F2=I2N2,故 I1N1+I2N2=0,由式可知，I1和I2同相，所以I1/I2=N2/N1=1/K由式可知，一二次电流比与一二次电压比互为倒数，变压器一二次绕组功率基本不变，（因变压器自身损耗较其传输功率相对较小），二次绕组电流I2的大小取决于负载的需要，所以一次绕组电流I1的大小也取决于负载的需要，变压器起到了功率传递的作用。31. 变压器并联运行的目的和条件：所谓变压器的并联运行，是指变压器的原绕组都接在某一电压等级的公共母线上，而各变压器的副绕组也都接在另一电压等级的公共母线上，共同向负载供电的运行方式。变压器并联运行有如下优点：1、多台变压器并联运行时，如果其中一台变压器发生故障或需要检修，那么另外几台变压器可分担它的负载继续供电，从而提高了供电的可靠性。2、可根据电力系统中负荷的变化，调整投入并联的变压器台数，以减少电能损耗，提高运行效率。3、可根据用电量的增加，分期分批安装新变压器，以减少初期投资。对变压器的并联运行状态有一定的要求，最理想的并联运行情况是：1、空载时各台变压器中只有原边的空载电流，由各变压器副边绕组通过母线组成的回路中，以及原边回路中没有环流。2、负载时各变压器所分担的负载量，应该按各自额定容量的大小成比例分配，防止其中某台过载或欠载。3、负载时各变压器所分担的电流，应该与总的负载电流同相位。这样当总的负载电流一定时，各变压器所分担的电流最小；如果各变压器所分但的电流一定时，则总的负载电流最大。要达到上述理想的并联状态，并联运行的变压器必须具备以下三个条件：1、各变压器的原边额定电压要相等，各副边额定电压也要相等，即变比要相等；2、各变压器副边线电势对原边线电势的相位差应相等，即连接组要相同；3、各变压器的阻抗电压标么值应相等，短路阻抗角应相等。32. 电压互感器：电压互感器是一个带铁心的变压器。它主要由一、二次线圈、铁心和绝缘组成。当在一次绕组上施加一个电压U1时，在铁心中就产生一个磁通，根据电磁感应定律，则在二次绕组中就产生一个二次电压U2。改变一次或二次绕组的匝数，可以产生不同的一次电压与二次电压比，这就可组成不同比的电压互感器。电压互感器将高电压按比例转换成低电压，即100V，电压互感器一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表、继电保护等；主要是电磁式的（电容式电压互感器应用广泛），另有非电磁式的，如电子式、光电式。不允许短路33. 电流互感器：电流互感器原理是依据电磁感应原理的。电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。它的一次绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中，因此它经常有线路的全部电流流过，二次绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器在工作时，它的2次回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路。电流互感器（Current transformer 简称CT）1的作用是可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。如变比为400/5的电流互感器，可以把实际为400A的电流转变为5A的电流。不允许开路34. 高压电器基本知识短路：电流自电源一端未流过负载而直接流回电源的另一端；电流没有经过用电器而构成回路。35. 电弧：电弧是一种气体放电现象，电流通过某些绝缘介质（例如空气）所产生的瞬间火花。36. 高压断路器：高压断路器（或称高压开关）它不仅可以切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流，而且当系统发生故障时通过继电器保护装置的作用，切断过负荷电流和短路电流，它具有相当完善的灭弧结构和足够的断流能力，可分为：油断路器（多油断路器、少油断路器）、六氟化硫断路器（SF6断路器）、真空断路器、压缩空气断路器等。37. 电抗器也叫电感器，一个导体通电时就会在其所占据的一定空间范围产生磁场，所以所有能载流的电导体都有一般意义上的感性。然而通电长直导体的电感较小，所产生的磁场不强，因此实际的电抗器是导线绕成螺线管形式，称空心电抗器；有时为了让这只螺线管具有更大的电感，便在螺线管中插入铁心，称铁心电抗器。电抗分为感抗和容抗，比较科学的归类是感抗器（电感器）和容抗器（电容器）统称为电抗器，然而由于过去先有了电感器，并且被称谓电抗器，所以现在人们所说的电容器就是容抗器，而电抗器专指电感器。38. 电容器通常简称其为电容，用字母C表示。定义1：电容器，顾名思义，是装电的容器，是一种容纳电荷的器件。英文名称：capacitor。电容是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于电路中的隔直通交，耦合，旁路，滤波，调谐回路， 能量转换，控制等方面。定义2：电容器，任何两个彼此绝缘且相隔很近的导体（包括导线）间都构成一个电容器。这得从电容器的结构上说起。最简单的电容器是由两端的极板和中间的绝缘电介质（包括空气）构成的。通电后，极板带电，形成电压（电势差），但是由于中间的绝缘物质，所以整个电容器是不导电的。不过，这样的情况是在没有超过电容器的临界电压（击穿电压）的前提条件下的。我们知道，任何物质都是相对绝缘的，当物质两端的电压加大到一定程度后，物质是都可以导电的，我们称这个电压叫击穿电压。电容也不例外，电容被击穿后，就不是绝缘体了。不过在中学阶段，这样的电压在电路中是见不到的，所以都是在击穿电压以下工作的，可以被当做绝缘体看。39. 功率补偿及电压调整：在电力系统中的变电所或直接在电能用户变电所装设无功功率电源,以改变电力系统中无功功率的流动,从而提高电力系统的电压水平，减小网络损耗和改善电力系统的动态性能，这种技术措施称为无功功率补偿。无功功率指的是交流电路中，电压U与电流I存在一相角差时,电流流过容性电抗(XC)或感性电抗(XL)时所形成的功率分量。这种功率在电网中会造成电压降落（感性电抗时）或电压升高（容性电抗时）和焦耳（电阻发热）损失，却不能做出有效的功。因而需要对无功功率进行补偿。合理配置无功补偿（包括在什么地点、用多大容量和采用何种型式）是电力系统规划和设计工作中一项重要内容。在运行中,合理使用无功补偿容量，控制无功功率的流动是电力系统调度的主要工作之一。40. 电压调整 ，调节电力系统的电压，使其变化不超过规定的允许范围，以保证电力系统的稳定水平及各种电力设备和电器的安全、经济运行。电压是衡量电能质量的基本指标之一，是反映电力系统无功功率平衡和合理分布的标志。无功功率平衡和电压调整是电力系统规划设计必须考虑的因素；进行电压调整，确保电压质量是运行调度人员的主要任务之一。41. 高压成套配电装置：高压成套配电装置又称高压成套配电柜。高压成套配电装置是由制造厂成套供应的设备，运抵现场后组装而成的高压配电装置。它将电气主电路分成若干个单元，每个单元即一条回路，将每个单元的断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器，以及保护、控制、测量等设备集中装配在一个整体柜内（通常称为一面或一个高压开关柜），有多个高压开关柜在发电厂、变电所或配电所安装后组成的电力装置称为成套配电装置。高压成套配电装置按其特点分为金属封闭式、金属封闭铠装式、金属封闭箱式和SF6封闭组合电器等等；按断路器的安装方式分为固定式和手车式；按安装地点分为户外式和户内式；按柜体结构形式分为开启式和封闭式。开关柜具有“五防”连锁功能，即防误分、和断路器，防带负荷拉合隔离刀闸，防带电合接地刀闸，防带接地线合断路器，防误入带电间隔连锁功能。“五防”连锁功能常采用断路器、隔离开关、接地开关与柜门之间的强制性机械闭锁方式或电磁锁方式实现。42. 软启动：电压由零慢慢提升到额定电压，这样电机在启动过程中的启动电流，就由过去过载冲击电流不可控制变成为可控制。并且可根据需要调节启动电流的大小。电机启动的全过程都不存在冲击转矩，而是平滑的启动运行。这就是软启动。软启动器（soft starter）是一种集电机软起动、软停车、多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，国外称为Soft Starter。它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联晶闸管及其电子控制电路。运用不同的方法，控制三相反并联晶闸管的导通角，使被控电机的输入电压按不同的要求而变化，就可实现不同的功能。软起动器和变频器是两种完全不同用途的产品。变频器是用于需要调速的地方，其输出不但改变电压而且同时改变频率；软起动器实际上是个调压器，用于电机起动时，输出只改变电压并没有改变频率。变频器具备所有软起动器功能，但它的价格比软起动器贵得多，结构也复杂得多。电动机软起动器是运用串接于电源与被控电机之间的软启动器，控制其内部晶闸管的导通角，使电机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升，直至启动结束，赋予电机全电压，即为软启动，在软起动过程中，电机起动转矩逐渐增加，转速也逐渐增加。43. 电机保护：电动机保护器的作用是给电机全面的保护控制，在电机出现过流、欠流、断相、堵转、短路、过压、欠压、漏电、三相不平衡、过热、接地、轴承磨损、定转子偏心时、绕组老化予以报警或保护控制。44. 变频器：变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，