电气基本知识刘学芹

湖南石化职院刘学芹2014.10电气基本知识2014年长岭分公司设备技术人员培训班一、电路的基本知识

学习内容提纲二、常用的电气设备一、电路的基本知识1、电路的组成在炼油现场有很多电气设备，如电动机、控制柜等，为了掌握用电设备的工作情况采取了一种分析方式—电路。因而电路是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成的路径。

电路的组成：三部分电源或信号源：向电路提供电能或信号的电器元件。它是将非电能转换成电能的装置，或提供电能的装置。例如：发电机、干电池等。负载：用电设备是将电能转换成非电能的装置，或消耗电能的装置。例如：电动机、电炉、灯具等。中间环节：连接电源和负载的部分，起传输和分配电能的作用。例如：输电线路、开关、控制器等。

电路图为了便于分析电路,一般要将实际电路模型化，由一些理想电路元件所组成的电路就是电路模型。根据国家标准绘制的电路模型图称为电路图。常用理想元件用电气符号：电阻电容电源电感变频器控制电路2、电路中的基本物理量如图，在炼油现场用电设备的控制柜上有很多标有“A”或“V”等字母的仪表，它们显示设备工作的电流、电压等。这是因为电路分析的基本物理量是电流、电压等参数。EIRU+_+_手电筒电路中的基本物理量

流经灯泡的电流

I

灯泡两端的电压U电灯泡R消耗的电能为用电器的功率P

电路中a点的电位

VaaK3、分类：直流电及交流电在分析电路时不仅要考虑参数的大小，也要考虑其方向。以电流参数为例：直流电流：方向不随时间改变的电流；直流电路：电压、电流不随时间变化的电路。正弦交流电：

大小和方向都随时间按正弦规律周期性变化的电压、电流称为交流电压、交流电流。

我们在工农业生产和日常生活中使用的交流电都是按正弦规律变化的交流电。

不按正弦规律变化的交流电。

正弦波三角波矩形波3、分类：直流电及交流电我国电力工业的标准频率称为“工频”，规定为50Hz，其周期为0.02s，少数国家（如美国、日本）的工频为60Hz。正弦交流电的表示方法波形法

我们的家用电器和交流电器设备的产品铭牌标示的额定电压和额定电流指的都是有效值。使用交流电流表、电压表所测出的数据也多是有效值。例如“220V，40W”的白炽灯，其额定电压的有效值为220V。一般不加说明，交流电的大小皆指它的有效值而言。

我们日常生活中的一些小常识你知道吗？相电压：相线与中性线间（发电机每相绕组）的电压。线电压：相线与相线间的电压。用三相交流电路的知识从U、V、W

引出的三根导线称为相线或端线（俗称火线）。从N

引出的导线称为中性线（俗称零线）。表示用表示或三相交流电路的知识三相电源星形联结可以同时提供相电压和线电压，三角形联结由于不能引出中性线，只能提供线电压。有中性线的三相电源系统称为三相四线制电路，无中性线的则称为三相三线制电路。三相四线制电路三相三线制电路

炼油装置经常用的380V和220V电压，来自于我国低压配电系统，380V是线电压，220V是相电压。三相交流电路的知识家用电器、化验仪器的供电电源大多使用220V。三相交流电路的知识生产现场的用电设备如电动机大多使用380V、6KV、10KV等。二、常用的用电设备

电子手表用氧化银电池电压是1.5VMP3

电池电压约为3V1、直流电源电池：直流电路中非常重要的电源，是将化学能和光能转换成电能的设备。

万用表电池电压为9V数码相机电池电压为4.2V～9V工业用蓄电池组蓄电池是将化学能转换成直流电能的设备。工业用蓄电池一般有铅酸蓄电池和碱性蓄电池两种。在炼油装置中主要用于仪器仪表电源，UPS不间断电源装置的供电以及机车起动等。铅酸蓄电池

碱性蓄电池（1）EPS电源2、直流系统

EPS电源又称EPS、EPS应急电源、消防应急电源，是为了电力保障和消防安全而采用的一种应急电源。它主要由输入输出单元、充电模块、电池组、逆变器、监控器、输出切换装置等部分组成。广泛应用于节能供电、照明、电力、工矿企业、消防电梯等。

EPS电源工作原理：

在市电正常时，由市电经过输出切换装置给重要负荷供电，同时充电器为蓄电池进行充电；当市电断电后或电压超出供电范围，控制器启动逆变器，同时输出切换装置将市电供电状态立即切换到逆变器供电，为负荷设备提供应急供电；当市电恢复时，应急电源将恢复为市电供电。

（2）UPS电源

UPS电源称为不间断电源，是英文“不间断”单词字母的缩写。

当正常交流供电中断时，将蓄电池输出的直流电变换成交流持续供电的电源设备，是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不间断的电力供应。UPS电源UPS主机柜UPS主机柜UPS电源备用电源电池开关整流器检修旁路输出开关（2）UPS电源根据UPS电源的特点，一般用于向炼油装置仪表、DCS和ESD系统及一些重要的负荷(包括重要的电机等)提供可靠的电源。这是因为炼油生产具有易燃、易爆、连续生产的特点，当交流电源中断时，为了使炼油装置安全平稳的停下来，仪表控制系统和调节阀等重要负荷还需继续正常工作，在这种情况下，就必须使用UPS电源向这些重要负荷供电。目前炼油装置的仪表电源大都配罝了UPS电源设备。3、电机直流发电机直流电动机直流电机同步电机同步发电机同步电动机异步发电机异步电动机交流电机异步电机电机控制电机变压器（属交流电机的一种，静止不动）3.1交流发电机三相正弦交流电是由三相交流发电机组产生长岭公司动力厂发电设备发电机的转子为一磁铁，上有励磁绕组，当它以匀角速度旋转时，每一个定子线圈（电枢）都会产生交变电动势。三个线圈产生的交变电动势的幅值和频率都相同，位相彼此差120°。3.2交流电动机

交流电动机是将交流电能转换成机械能的设备，根据转子转速与电机定子旋转磁场转速的关系，又可分为同步电动机和异步电动机两种。

交流电动机具有结构简单、使用方便、运行可靠和价格低廉等优点，是炼油生产装置最主要的动力设备，广泛地应用在炼油企业中的在常减压、重整催化、气体分馏、气体储运、油品储运、锅炉、加热炉风机、水泵等装置上。

三相交流异步电动机的构造定子定子铁心定子绕组机座++=转子转子铁心转子绕组轴承++=AYCBZX(•)电流出()电流入三相交流异步电动机的工作原理三相异步电动机转动的基本工作原理是：1、当电机定子三相对称绕组接通三相电源后，三相对称电流在定子内的空间便产生旋转磁场。2、转子导体切割旋转的磁场产生感应电动势；3、在此感应电动势的作用下，转子导体内就有电流通过，载流的转子导体在旋转磁场中会受到电磁力的作用，这些电磁力对转轴形成电磁力矩，驱使电动机转子顺着旋转磁场的方向转动起来。在三相异步电动机的外壳上固定有一块牌子，称为铭牌。上面注明了该台电动机的主要技术数据，称为额定值，为电动机的选择、安装、使用和维修提供重要依据。三相交流异步电动机铭牌三相异步电动机的铭牌要正确使用电动机，必须要看懂铭牌。今以Y132M-4型电动机为例，来说明铭牌上各个数据的意义。三相异步电动机型号Y132M-4功率7.5KW频率50Hz电压380V电流15.4A接法△转速1440r/min绝缘等级B工作方式连续年月编号××电机厂此外，还有功率因数0.85，效率87%。鼠笼式防爆电动机

全封闭鼠笼型防爆三相异步电动机具有节能、安全、美观等特点。

随着石化企业发展日趋装置大型化、运行连续化，要求系统运行实现长周期、免维修或少维修。因此，防爆电机就成为保证上述要求的关键设备。防爆型三相异步电动机适用于有爆炸性气体混合物存在的场所，特别适用于工厂类A级、B级电气设备，温度组分别为T1、T2、T3、T4、T5、T6组爆炸性混合物存在的环境。炼油生产装置属于爆炸危险场所。在炼油生产装置中采用了许多防爆用电设备，将工厂或矿区的爆炸危险介质，按其引燃能量，最小点燃温度以及现场爆炸性危险气体存在的时间周期进行科学分类分级，以确定现场防爆设备的防爆标志和防爆形式。炼油装置常见的电动机控制线路电气开关

三相交流异步电动机常见故障的判断及处理

电动机在日常的运行过程中若使用或维护不当，常会发生一些故障，如电动机加电后不能起动，转速过快、过慢，电动机在运行过程中温升过高，有异常的响声和振动，电动机绕组冒烟、烧焦等。三相异步电动机的故障一般可分为机械和电气两部分。机械故障包括轴承、风扇叶、机壳、联轴器、端盖、轴承盖、转轴等。电气故障包括各种类型的开关、按钮、熔断器、电刷、定子绕组、转子绕组及起动设备等。其中电气故障占总故障的2/3，机械占总故障的1/3。三相异步电机故障分类三相异步电机故障电气方面故障机械方面故障绝缘损坏导体及回路接触不良定子绕组的短路断路和接线错误轴承的松动变形机座松动磨损端盖和铁心的变形及断裂

检查方法（1）听声音检查有听棒（铜棒）接触轴承盒，若听到冲击声，就表示可能有一只或几只滚珠扎碎；如果听到有咝咝声，就表示轴承的润滑油不足。（2）手动检查（断电）

①用手握住电动机的转轴，用力上下晃动，如下左图所示，若发现有松动现象，超过定子铁心和转子铁心的正常间隙，则说明轴承已损坏。②用手指捏住轴承得外圈，沿着轴向的方向晃动数次，若晃动过大，则说明轴承间隙过大。③将已拆卸并清洗过的轴承用手握紧，用力摇动，如下右图所示，若滚珠在内外圈之间有明显的撞击声，则说明轴承间隙过大。（3）温度检查对一台正在运行的电动机，用温度计测量轴承的温度，若滚动轴承的温度超过60℃、滑动轴承的温度超过45℃，则说明轴承发热严重，有故障。（4）测量检查用塞尺测量滑动轴承轴颈与衬套之间的间隙，若超过规定值，说明轴承已损坏。常见电气故障电动机常见的电气故障1、绕组受潮、绝缘电阻偏低2、绕组接地故障3、绕组短路故障4、绕组断路故障5、绕组接错故障6、极相组嵌反或接反7、绕组首尾端接错绕组故障检修1、绕组受潮、绝缘电阻偏低电动机长期停用或贮存，受周围的潮湿空气、雨水、腐蚀性气体及油污等侵入，使绕组表面吸附一层导电物质，导致绝缘电阻降低原因：修理方法：干燥处理，然后进行一次侵漆和烘干绕组故障检修2、绕组接地故障把各相绕组的线端连接片拆开，逐相检查是否有接地处，用测电笔通电电动机外壳，如果测电笔的氖灯发亮，则说明绕组有接地处检测方法：修理方法：将绕组包扎好，涂上绝缘漆烘干接地处发生在两头碰触端盖，则可用绝缘物衬在端盖上更换部分接地绕组绕组故障检修3、绕组短路故障检测方法：观察法：仔细观察绕组有无烧坏的痕迹和有无浓厚的焦味测量法：用电压表测量每个极向绕组两端的电压，如读数较小，则说明有短路线圈存在电阻法：用电桥或万用表分别测量各相绕组的直流电阻，电阻值小的为短路相将短路处绝缘重新处理将短路线圈废弃跨接重新更换绕组修理方法：绕组故障检修4、绕组断路故障检测方法：用万用表的电阻档，表笔分别接触电动机引线端子板上三相绕组，即可查出短路绕组的断路相修理方法：如发生在定子槽外部的导线接头处，将导线重新接好焊牢如发生在定子槽内，需把线圈拆除，重新绕制4、现场操作柱运行指示灯，绿色表示运行，红色表示停止转换开并或控制开关，上标有“起动”，“停止”，“锁停”用于控制电动机运行和停止4、现场操作柱运行指示灯，绿色表示运行，红色表示停止作用有三个：一是指示电气设备的运行与停止状态；二是监视控制电路的电源是否正常；三是利用红灯监视跳闸回路是否正常，用绿灯监视合闸回路是否正常。本装置中指示灯用于显示电动机工作状态，监视电动机的开、停机和运行。

5、控制箱（柜）转换开关控制按钮指示灯

除了现场操作柱外，炼油生产装置也使用了较多的电气控制柜，如图7.5所示。电气控制柜是炼油装置电气设备控制电路系统的操作中心，上有电气设备正常工作的转换开关、控制按钮、指示灯等。6、交流变压器

6.1作用三相电力变压