电气控制技术复习笔记

1、第一部分：供配电第1章 电力系统概述第一节 电能与电力系统1、 构成和各环节各类型发电：火力发电70%，水力发电20%2、 电力线路其作用是输送电能，并把发电厂、变配电所和电能用户连接起来。从发电厂发出的电，需要经过较长距离的输送，才能到达各级电能用户，在整个电能输送过程中，电力线路电压等级确定、电力线路线径和规格型号选择，电力线路敷设所需要的相关附件等的选用，就是供配电技术的组成部分。3、 变配电所变电所：受电 变压（升压或降压） 配电。配电所：受电 配电4、 电力负荷电力系统特点：（1）可靠性要求非常高（2）生产和消费需要实时平衡（3）暂态过程非常短暂作业：高低压电网传输系统的定义？高低压

2、电网传输系统中直流与交流传输的优缺点？一、标准高压是指交流1000v以上，直流1200v以上。二、交流电的最大优点是：1、电力远距离输送方便，可以将低压通过升压变压器后，升压到十几万伏后输送到很远的地方，然后再通过降压变压器把高压将为低压供给民用（220V）或工厂（三相380V）用。2、发电量相同条件下，交流电的发电设备比直流发电设备要简单。交流电的缺点是：大多数用电器都是使用直流电，这需要将交流电经过整流滤波后才能使用。直流电的优点：可以不用整流滤波设备就可以直接使用。缺点：1、直流电电压无法通过变压器进行升压或降压。只能通过专门的电子电路进行升压或降压变换。 2、发电量相同条件下，直流发电

3、设备比交流发电设备复杂。5、 供配电工作的意义与要求供配电工作要很好地为国民经济服务，并切实搞好安全用电、 节约用电和计划用电（俗称“ 三电” ）工作。基本要求如下：第二节 电力系统的标准电压1、 电压层次用电设备额定电压主要有10kV和380/220V两类。常用供电电压主要有10kV、 380/220V、 6kV、 35kV和110kV两类。供电电压一般总是等于或高于用电电压，故，很多供配电系统中需要进行电压等级变换，这就形成了供配电系统不同的电压层次结构。按电压层次可分为：二次降压的供配电系统、一次降压的供配电系统、低压直供的供配电系统2、 标准电压1>电力系统标称电压UN 、电气设

4、备额定电压Ur、 系统平均电压Uav（P68）2>电力线路的额定电压3>用电设备的额定电压：规定与同级电力线路的额定电压相同。4>发电机的额定电压：由于电力线路允许的电压损耗为±5%，即整个线路允许有10%的电压损耗，因此为了维护线路首端与末端平均电压的额定值，线路首端（电源端）电压应比线路额定电压高5%，而发电机是接在线路首端的，所以规定发电机的额定电压高于同级线路额定电压5%，用以补偿线路上的电压损耗。5>变压器的额定电压一次绕组：a/电力变压器直接与发电机相连，其一次绕组的额定电压应与发电机额定电压相同，如图b/电力变压器不与发电机相连，连接在线路上，可

5、将变压器看作是线路上的用电设备，因此其一次绕组的额定电压应与线路额定电压相同。二次绕组：变压器二次绕组的额定电压，是指变压器一次绕组接上额定电压而二次绕组开路时的电压，即空载电压。而变压器在满载运行时，二次绕组内约有5% 的阻抗电压降。因此分两种情况讨论：1)如果变压器二次侧供电线路很长（例如较大容量的高压线路WL），则变压器二次绕组额定电压，一方面要考虑补偿变压器二次绕组本身5%的阻抗电压降，另一方面还要考虑变压器满载时输出的二次电压要满足线路首端应高于线路额定电压的5%，以补偿线路上的电压损耗。所以，变压器二次绕组的额定电压要比线路额定电压高10%2)如果变压器二次侧供电线路不长（例如为低

6、压线路或直接供电给高、低压用电设备的线路），则变压器二次绕组的额定电压，只需高于其所接线路额定电压5%，即仅考虑补偿变压器内部5%的阻抗电压降3、 电力负荷1> 可靠性分类：2> 工作制分类：连续工作制负荷是指长时间连续工作的用电设备，其特点是负荷比较稳定，连续工作发热使其达到热平衡状态，其温度达到稳定温度，用电设备大都属于这类设备。如泵类、通风机、压缩机、电炉、运输设备、照明设备等。短时工作制负荷是指工作时间短、停歇时间长的用电设备。如机床的横梁升降、刀架快速移动电动机、闸门电动机等。反复短时工作制负荷是指时而工作、时而停歇、反复运行的设备，其运行特点为工作时温度达不到稳定温度，

7、停歇时也达不到环境温度。如起重机、电梯、电焊机等。暂载率如下：第三节 电力系统的中性点1、 电力系统中性点运行方式a/小电流接地系统=中性点不接地 + 中性点经消弧圈接地b/大电流接地系统=包括中性点直接接地 + 中性点经低电阻接地(a)中性点不接地，我国366kV系统，特别是310kV系统，一般采用中性点不接地的运行方式。中性点不接地系统一般都装有单相接地保护装置或绝缘监测装置，在系统发生接地故障时，会及时发出警报，提醒工作人员尽快排除故障；同时，在可能的情况下，应把负荷转移到备用线路上去(b)中性点经消弧圈接地, 在中性点不接地系统中，当单相接地电流超过规定数值时（310kV系统中，接地电

8、流大于30A，20kV及以上系统中接地电流大于10A时），将产生断续电弧，从而在线路上引起危险的过电压，因此须采用经消弧线圈接地的措施来减小这一接地电流，熄灭电弧，避免过电压的产生(c)中性点直接接地, 通过接地中性点形成单相短路，单相短路电流比线路的正常负荷电流大许多倍。因此，在系统发生单相短路时保护装置应动作于跳闸，切除短路故障，使系统的其它部分恢复正常运行。目前我国110kV以上电力网均采用中性点直接接地方式(d)中性点低电阻接地, 10kV系统采用了中性点经低电阻接地的方式。它接近于中性点直接接地的运行方式，在系统发生单相接地时，保护装置会迅速动作，切除故障线路，通过备用电源的自动投入

9、，使系统的其他部分恢复正常运行2、低压系统中性点连接中性线(N线)，一是用来接相电压为220V的单相用电设备；二是用来传导三相系统中的不平衡电流和单相电流；三是减少负载中性点的电压偏移保护线(PE线)，保障人身安全，防止触电事故发生保护中性线(PEN线)，兼有中性线和保护线的功能，在我国俗称为零线或地线3、低压系统分类(按电气设备的外露可导电部分保护接地的形式)TN系统：即中性点直接接地系统，且有有中性线（N线）引出TT系统：中性点直接接地系统，且有中性线（N线）引出IT系统：是中性点非直接接地系统4、 接地与接零工作接地:将电力系统中的某一点,通常是中性点,直接或经特殊设备(如消弧线圈、电抗

10、器、电阻、击穿熔断器等)与地作金属连接保护接地:将电气设备在正常情况下不带电的金属部分与接地体之间作良好的金属连接,以保护人身安全保护接零:在交流低压配电系统中,将电气设备在正常情况下不带电的金属部分与系统中的零线相连接,以免人体遭受触电 第二章 负荷计算及短路电流第1节 电力负荷相关研究2、设备容量确定：通常用一个工作周期内工作时间占整个周期的百分比来表示负荷持续率（或称暂载率） 用电设备的额定功率: 用电设备在额定电压下，在规定的使用寿命内能连续输出或耗用的最大功率。(1)电动机P max(2)电炉、电灯P N (W , kW )(3)变压器或电焊机S N (VA kVA, )(4)电容器

11、设备QN (var, kvar)设备容量的定义（Pe ）:设备的铭牌额定功率P N 经过换算至统一规定的工作制下的“ 额定功率” 称为设备容量，用Pe 来表示.5、 尖峰电流是指单台或多台用电设备持续1 2s的短时最大负荷电流，由电动机启动、电压波动等原因引起。 第2节 负荷计算计算负荷是指导体中通过一个等效负荷时，导体的最高温升正好和通过实际的变动的负荷时其产生的最高温升相等，该等效负荷就称为计算负荷第3节 功率因素及无功补偿高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调压装置的电力用户，功率因数应达到0.9以上， 其他用户功率因数应在0.85以上。提高功率因素的措施：提高自然功率因素和人工补偿无

12、功功率因素。供电指标：暂载率平均负荷Pav=Wt/t，W t ，t时间内耗用的电能年平均负荷Pav=Wa/8760年最大负荷Pmax，即年负荷持续时间曲线上的最大负荷，是全年中负荷最大的工作班消耗电能最多的半小时平均负荷P 30。年最大负荷利用小时T max 是假设负荷按最大负荷Pmax 持续运行时，在此时间内电力负荷所耗用的电能与电力负荷全年实际耗用的电能相同. T max= Wa/Pmax第4节 短路电流分析短路故障：是指运行中的电力系统或工厂供配电系统的相与相或相与地之间发生的金属性非正常连接。短路产生原因：系统中带电部分的电气绝缘出现破坏、误操作、鸟兽害。短路危害：由于短路时电流不经过

13、负载，只在电源内部流动，内部电阻很小，因而电流很大，强大的电流会产生很大的热效应和机械效应，使电源或电路受到损坏，或引起火灾。短路防护: 预防短路故障的主要措施是限制短路电流、缩短短路电流的持续时间、减少发生短路的机会。一、作好短路电流的计算。二、正确选择继电保护的整定值和熔体的额定电流。三、采用电抗器增加系统阻抗，限制短路电流。四、禁止带负荷拉刀闸、带电合接地刀闸。五、带电安装和检修电气设备时，要防止误接线、误操作，在距带电部位距离较近的部位工作，要采取防止短路的措施。短路保护指的是某些器件可以监测工作电路中的异常情况（比如短路），发生异常时，切断电路并发出报警，防止危害进一步扩大。典型的短

14、路保护就是保险丝，短路时，电流很大，保险丝熔断，电路就断电了。第3章 供配电系统结构及电力线路第1节 一次系统常备设备常用设备及图文符号：高压断路器QF、负荷开关QL、隔离开关QS、高压熔断器FU、电流/电压/互感器TA/TV、高低压成套配电装置、母线W或WL。一次设备：一次设备是指直接生产、输送和分配电能的设备，主电路中的变压器、高压断路器、隔离开关、电抗器、并联补偿电力电容器、电力电缆、送电线路以及母线等设备都属于一次设备二次设备：对一次设备进行监察、测量、控制、保护、调节的辅助设备。如电压/电流/功率表，各种继电器保护及自动装置电弧的产生：当用开关电器断开电流时，如果电路电压不低于102

15、0伏，电流不小于80100mA，电器的触头间便会产生电弧。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。电弧的形成是触头间中性质子(分子和原子)被游离的过程。开关触头分离时，触头间距离很小，电场强度E很高(E = U/d)。当电场强度超过3×106V/m时，阴极表面的电子就会被电场力拉出而形成触头空间的自由电子如何灭弧：灭弧的基本方法就是加强去游离提高弧隙介质强度的恢复过程，或改变电路参数降低弧隙电压的恢复过程。利用介质灭弧，如油断路器、六氟化硫断路器和真空断路器；利用气体或油吹动电弧；电磁吹弧。1、高压断路器（QF）：是供电系统中最重要的设备之一。它有完

16、善的灭弧装置，是一种专门用于断开或接通电路的开关设备2、隔离开关3、负荷开关功能：（1）能通断一定的负荷电流和过负荷电流，不能切断短路电流故障。（2）必须与高压熔断器串联，借助于熔断器切除短路电流。（3）与隔离开关一样，具有明显的断开间隙，也具有隔离电源，保证安全检修的功能4、变压器：5、互感器：电流互感器和电压互感器统称为互感器，是一种特殊的变压器（1）变换功能 把大电压和大电流变换为低电压和小电流，便于连接测量仪表和继电器。（2）隔离作用 使仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘。（3）扩大仪表继电器等二次设备应用的电流范围，使仪表、继电器等二次设备的规格统一，利于批量生产。电流互感器注意事项

17、：（1）电流互感器在工作时二次侧不能开路。如果开路，二次侧会出现危险的高电压，危及设备及人身安全。而且铁心会由于二次开路磁通剧增而过热，并产生剩磁，使得互感器准确度降低。结线应牢靠和接触良好，并且不允许串接熔断器和开关等。（2）电流互感器的二次侧必须有一端接地，防止其一、二次绕组间绝缘击穿时，一次侧的高压窜入二次侧，危及人生安全和测量仪表、继电器等设备的安全。（3）电流互感器在连接时必须注意端子极性，防止接错线。电压互感器注意事项：（1）电压互感器在工作时二次侧不能短路。电压互感器的一、二次侧都必须实施短路保护，装设熔断器。（2）电压互感器二次侧有一端必须接地。防止电压互感器一、二次绕组绝缘击

18、穿时，一次侧的高压窜入二次侧，危及人身和设备安全。（3）电压互感器结线时必须注意极性。防止接错线时，引起事故。单相电压互感器分别标A、 X和a、x 。三相电压互感器分别标A、 B、 C、 N和a、 b、c、n。第2节 走进变配电所变电所的作用是：从电力系统接受电能，经过变压器降压（通常降为0.4kV），然后按要求把电能分配到各车间供给各类用电设备。配电所的作用是：接受电能，然后按要求分配电能。两者所不同的是，变电所中有配电变压器，而配电所中没有配电变压器。第3节 电力线路的认识1、架空线(裸线)结构：工厂架空电力线路是由电杆、导线、金具、绝缘子、横担构成的，为了平衡电杆各方向的拉力，增强电杆稳

19、定性，有的电杆上还装有拉线。为防雷击，有的架空线路上还架有避雷线。 2、导线：导线有裸导线和绝缘导线两种。架空线路一般采用裸导线铝绞线的优点是重量轻，价格低，缺点是导线性能比铜差，机械强度低，运行中表面易形成氧化铝薄膜，使接头的接触电阻增大。铜绞线的优点是导电性能最好，机械强度也高，抗腐蚀性能好，但密度大，价格贵3、横担与电杆：电杆与横担组装在一起，其作用是支持绝缘子架设导线，保证导线对地及导线与导线之间有足够的距离。规程规定，高、低压线路同杆架设时，直线杆横担间的垂直距离不小于1.2m，分支杆或转角杆横担间垂直距离不小于1m。4、绝缘子：用来支承架空导线，使导线与大地保持足够的绝缘同时还承受

20、着导线的质量与其他作用力5、电缆敷设：（1）直接埋地敷设（2）敷设在混凝土管中（3）敷设在电缆沟中（4）电缆架桥第4章 保护及安全第1节 高压线路保护一次设备是指直接生产、输送和分配电能的设备，主电路中的变压器、高压断路器、 隔离开关、 电抗器、并联补偿电力电容器、 电力电缆、 送电线路以及母线等设备都属于一次设备1、线路过流保护：基本要求：当供电系统发生故障时，离故障点最近的保护装置应先动作，切除故障，而供电系统的其他无故障部分继续运行，满足这一要求的动作就叫有选择性；快速性，保护装置在尽可能的条件下，应尽快地动作切除事故，以减少对用电设备的影响，如果故障能在0.2s内切除，则一般电动机就不

21、会停转；保护装置在其保护范围内发生故障时，必须可靠动作，不应拒绝动作，在不该动作的情况下就不应该误动作；保护装置对其保护区内发生故障或不正常运行状态的反应能力称为灵敏性，如果保护装置对其保护区内极轻微的故障都能及时地反应动作，即具有足够的反应能力，说明保护装置的灵敏度高2、定时限过电流保护装置和原理：当被保护线路中电流增大且超过整定值时，电流继电器启动，同时启动时间继电器，待时间继电器延时到预先整定时间，保护装置动作切除故障并报警。这种保护装置的动作时间是预先整定的，不随短路电流大小的变化而变化，因而称为定时限。一般取0.5s3、反时限过电流保护：反时限过电流保护就是通过保护装置的故障电流越大

22、，动作时间越短，而故障电流越小，动作时间就越长。这种保护装置由GL型电流继电器组成。Dt一般取0.7s第2节 低压供电系统保护1、熔断器保护：低压熔断器广泛应用于低压500V以下的电路中，作为电力线路、电动机及其他电器的过载及短路保护2、低压断路器保护3、防雷与安全用电：v避雷针接地必须良好，接地电阻不宜超过10 ；v35kV及以下变配电所的避雷针应单独装设支架，避雷针与被保护设备之间的空气距离不小于5m；v独立避雷针应有自己专用的接地装置，接地装置与变配电所接地网间的地中距离不应小于3m；v避雷针及接地装置与道路入口等的距离不小于3m4、安全用电工频交流电大致分为下列三种：感觉电流:指引起人

23、的感觉的最小电流(1-3mA)。摆脱电流:指人体触电后能自主摆脱电源的最大电流(10mA) 。致命电流:指在较短的时间内危及生命的最小电流(30mA)一般认为40-60Hz的交流电对人最危险。随着频率的增加，危险性将降低。当电源频率大于2000Hz时，所产生的损害明显减小，但高压高频电流对人体仍然是十分危险的。触电原因：当带电体接地时有电流向大地流散，在以接地点为圆心，半径20m的圆面积内形成分布电位。人站在接地点周围，两脚之间(以0.8m计算)的电位差称为跨步电压Uk。离接地点越近、两脚距离越大，跨步电压值就越大。一般10m以外就没有危险。第5章 低压电器原理第1节 低压电器基本知识1、概述

24、 电压以交流1000V、 直流1200V分界为高压、低压电器2、触点系统 接触形式：点接触、 面接触和线接触3种 控制电路：主触头和辅助触头 原始状态（吸引线圈未通电时的状态）：常开触点和常闭触点。(动作顺序：一般是先断后合)第2节 常用低压电器1、主令电器刀开关QS、SA： 按钮SB：红色按钮：用于“停止”、“断电”或“事故”。绿色按钮：优先用于“起动”或“通电 ，但也允许选用黑、白或灰色按钮。一钮双用的“起动”与“停止”或“通电”与“断电”，即交替按压后改变功能的，用黑、白或灰色按钮。行程开关SQ: 其动作要由机械撞击接近开关SK: 行程控制和限位保护2、控制电器低压断路器：可实现短路、过

25、载、失压保护接触器：适用于远距离频繁接通和分断交直流主电路和控制电路的自动控制电器继电器：接触器的主触点可以通过大电流；电器的体积和触点容量小，触点数目多，且只能通过小电流。所以，继电器一般用于控制电路中（继电器与接触器区别）。电流继电器：可用于过载或过载保护，电压继电器：主要作为欠压、失压保护。中间继电器：触头容量小，触点数目多，用于控制线路时间继电器：适用于定时控制 3、保护电器熔断器热继电器4、电动机电动机转速：旋转磁场转速n0 当旋转磁场具有p 对极对数时，磁场的转速为n0 =60 f1 /p(r/min)第二部分 电力系统第6章 电气控制的基本线路第1节 基本电路由继电器接触器所组成

26、的电气控制电路，基本控制规律有自锁与互锁的控制、 点动与连续运转的控制、 多地联锁控制、 顺序控制与自动循环的控制等。一、自锁与互锁的控制（统称为电气的联锁控制）1、点动与连续动控制 2、异步电动机全压起动单向运转3、转换开关控制电机正反转4、三相异步电动机正反转控制5、多地联锁控制6-1、顺序起动运行控制6-2、顺序联锁控制7、顺序起停控制 8-1、异步电动机间歇循环运行控制8-2 自动循环往返控制9、异步电动机制动（1）按时间原则的单向能耗制动控制（2）按速度原则的单向能耗制动（3）电动机单向反接制动控制思考：此电路图如何改进？第2节 电气控制系统设计与分析常用的电气控制系统图有电气原理图

27、、电器布置图与电气安装接线图。经例题说明设计方案,主电路设计动力头拖动电动机只要求单方向旋转，为使两台电动机同步起动，可用一只接触器KM3控制。滑台拖功电动机需要正转、反转，可用两只接触器KM1、 KM2接制。滑台的快速移动由电磁铁YA改变机械传动链来实现，由接触器KM4来控制。控制电路设计联锁与保护环节设计电路的完善：电路初步设计完后，可能还有不够合理的地方，因此需仔细校核。一共用了三个KMl的常开辅助触点，而一般的接触器只有两个常开辅助触点。因此，必须进行修改。从电路的工作情况可以看出，KM3的常开辅助触点完全可以代替KM1的常开辅助触点去控制电磁铁YA，修改后的辅助电路如图所示。、控制电

28、路注意问题（1）尽量减少连接导线。 设计控制电路时，应考虑电器元件的实际位置，尽可能地减少配线时的连接导线，如图a 是不合理的。按钮一般是装在操作台上，而接触器则是装在电器柜内，这样接线就需要由电器柜二次引出连接线到操作台上，所以一般都将起动按钮和停止按钮直接连接，就可以减少一次引出线，如图b所示。（2）正确连接电器的线圈。1)电压线圈通常不能串联使用，如图a 所示。由于它们的阻抗不尽相同，会造成两个线圈上的电压分配不等。即使外加电压是同型号线圈电压的额定电压之和，也不允许。因为电器动作总有先后，当有一个接触器先动作时，则其线圈阻抗增大, 该线圈上的电压降增大，使另一个接触器不能吸合，严重时将

29、使电路烧毁。2)电感量相差悬殊的两个电器线圈，也不要并联连接。图b中直流电磁铁YA与继电器KA并联，在接通电源时可正常工作，但在断开电源时，由于电磁铁线圈的电感比继电器线圈的电感大得多，所以断电时，继电器很快释放，但电磁铁线圈产生的自感电动势可能使继电器又吸合一段时间，从而造成继电器的误动作。解决方法可备用一个接触器的触点来控制。如图c 所示（3）控制电路中应避免出现寄生电路（4）尽可能减少电器数量（5）多个电器的依次动作问题n多个电器的依次动作问题：在电路中应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一个电器的控制电路。n可逆电路的联锁：在频繁操作的可逆电路中，正反向接触器之间不仅要有电气联锁，而且

30、还有机械联锁。n要有完善的保护措施控制电路中元器件的选择电动机额定电压选择：交流电动机额定电压应与供电电网电压一致。中小型异步电动机额定电压为220V/380V（三角形/Y联结）及380V/660V（三角形/Y联结）两种，后者可用Y/三角形起动；当电动机功率较大时，可选用相应电压的高压电动机。直流电动机的额定电压也要与电源电压相一致。电气控制系统中的保护环节短路保护：若主电动机容量较小，主电路中的熔断器可同时作为控制电路的短路保护；若主电动机容量较大，则控制电路一定要单独设置短路保护熔断器。若主电路采用三相四线制或对变压器采用中性点接地的三相三线制的供电电路中，必须采用三相短路保护。过电流保护

31、：不正确的起动和过大的冲击负载，常常引起电动机出现很大的过电流。过电流的危害，导致电机损坏，引起过大的电动机转矩，使机械的转动部件受到损坏过载保护：电动机长期超载运行的危害，使其绕组的温升将超过额定值而损坏，常采用热继电器作为过载保护元件失压保护：失电压保护: 是指防止电压恢复时电动机自起动的保护。通常采用接触器的自锁控制电路来实现第三部分 液压与气压控制基础 液压泵和液压马达液压泵： 将电动机或其它原动机输入的机械能转换为液体的压力能，向系统供油。液压泵由电动机带动，将液压油从油箱吸上来并以一定的压力输送出去，使执行元件推动负载做功液压马达： 将泵输入的液压能转换成机械能而对负载做功。液压泵

32、图形符号：液压执行元件：1、液压马达，将液压泵供给的液压能转换为机械能而对负载作功，实现连续旋转运动。 输出转矩和角速度2、液压缸，将液压泵供给的液压能转换为机械能而对负载作功，实现直线往复运动或旋转运动气动执行元件第1节 液压流体力学基础 液压传动特点：（1）用具有一定压力的液体来传动（2）传动过程中必须经过两次能量转换（3）传动必须在密封容器内进行，而且容积要发生变化。1、液压与气压传动3个基本关系压力与负载的关系：Pascals Principle速度与流量的关系：连续性原理，q = VA = 常数，v = q/A 速度 = 流量/断面面积。结论： 液体在管道中流动时，流过各个断面的流量是相等的，因而流速和过流