发电机电气系统运行培训教材
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发电机组培训试用教材(某公司内部教材)发电机组培训试用教材目录一、发电机组设施的认知和相关说明 3 (一)CAT275机型(二)CAT300F机型(三)CAT奥林匹克GEH275机型(四)CAT1250F发电机组(五)帕金斯800KW发电机(六)帕金斯P50E1发电机组二、CAT发电机的部分构件和系统11(一)发动机系统(二)发动机部件(三)发电机(四)发电机系统三、CAT发电机组的常识17四、发电机组常识补充五、操作规程和相关制度一、发电机组设施的认知和相关说明2327(一)CAT275机型外观说明 1)机组正面2)机组背面3)控制器面板排烟管道高压油管柴油压力表回油管柴油细滤清器手动排空泵柴油粗滤清器发电机运行时电池充电发电机机油排油阀电子调速器电子调速器连杆启动马达启动马达热保护器油水分离器加注柴油管道油表油水分离器排水口水温传感器空气滤清器水箱排水阀转速传感器机油滤清器机油压力传感器电池柴油储存箱转速传感器机油加注口机油尺(二)CAT300F 机型外观说明1)机组正面2)机组背面控制面板指示灯电压、频率、电流显示屏机油压过低指示紧急停机指示冷却液温度过高指示超速指示冷却液液位低指示启动失败、曲柄空转指示故障报警报警器指示电池电压、油压、水温、运行时间和转速显示相序(上显示屏)选择下显示屏选择油水分离器排水阀输出频率调整控制面板指示灯开关输出电压调整停止位置紧急停机开关延时停机位置自动启动位置启动转换开关手动启动位置油水分离器进气阀油水分离器柴油压力表柴油细滤清器转速传感器手动排空泵柴油粗滤清器机油排油阀柴油回油管油表柴油储油箱柴油出油管油箱盖启动电机热保护器启动继电器启动电机柴油电磁阀3)控制器面板与275机型基本相同(没有频率调节)在此不再叙述。
(三)CAT 奥林匹克GEH275机型外观说明 1)机组正面2)机组背面空气滤清器水温传感器机油加注口转速传感器机油压力传感器机油油尺机油滤清器空气滤清器继电器控制箱电池组油水分离器排水口油水分离器启动继电器启动马达油箱盖回油管油表控制模块柴油出油管调整模块柴油滤清器柴油泵水温传感器手动排空泵机油压力传感器机油尺机油排油口3)控制器面板(四)CAT1250F 发电机组水温传感器空气滤清器检测器排烟管电球转速传感器发电机运行电池充电发电机冷却水过滤器阀门冷却水过滤器入油管柴油储油箱运行查阅按钮市电指示发电指示低油压故障手动状态公共报警自动状态显示屏启动按钮自动按钮市电停止急停开关手动按钮停止按钮外观说明1)机组图2)控制器面板(五)帕金斯800KW 发电机回油管排烟管道空气滤清器机油加注口手动转轴螺帽机油尺地线接点柴油粗滤清器油水分离器柴油泵发电时电池充电发电机紧急停机把手电压、频率、功率、电流显示屏控制面板指示灯停止位置启动转换开关自动位置延时停机位置手动位置频率输出调节输出电压调节控制面板指示灯开关急停开关电池电压、油压、水温、油温、运行时间和转速显示下显示屏选择交流仪表电源仪表报警器指示故障停机指示??启动失败、曲柄空转指示超速指示冷却液温度过高指示发电机停止机油压过低指示外观说明 1)机组正面2)机组背面3)控制面板空气滤清器检测器空气滤清器机油加注口机油滤清器启动马达启动继电器开关柴油回油管机油排油口电池组紧急停机把手机油泵发电时电池充电发电机柴油泵机油尺柴油滤清器?电加热器柴油滤清器排油口柴油入油管排烟管水温传感器转速传感器机油压力传感器(六)帕金斯P50E1发电机组外观说明1)机组正面2)机组背面模式调整按钮显示屏(转速、油压、水温等信息)菜单选择显示屏信息查阅显示屏信息查阅输入按钮合闸/分闸按钮消音按钮故障复位按钮停止按钮启动按钮模式调整按钮?水温表机油压力表转速表指示灯排烟管空气滤清器检测器空气滤清器保险管输出电源主线控制线调节器启动马达转速传感器柴油表柴油储油箱柴油输出管油水分离器排水口油水分离器启动继电器手动油泵发电时电池充电发电机电池组3)控制面板二、CAT 发电机的部分构件和系统高压油管汽缸盖调节器机油滤清器回油管机油尺机油压力传感器柴油滤清器柴油泵输出断路器电压表频率表电流表电压显示相位调节运行时间电流显示相位调节水温表电池电压机油压力表急停开关控制柜门锁转换开关自动位置运行位置停止位置?超速/停机显示低油压故障指示高水温故障指示启动故障显示(一)发动机部件1、主机2、基本部件1)缸体2)活塞3)上下止点4)速度传感器5)压力传感器6)温度传感器7)模拟传感器(二)发动机系统1、燃油系统2、进排气系统3、冷却系统4、润滑系统(三)发电机(四)发电机系统1、调压系统三、CAT发电机组的常识(一)发电机结构:1.充电机2.发动机电控器3.预润滑马达4.起动马达5.起动马达6.电阻器7.充电机断路器8.后冷却器温度传感器9.大气压力传感器10.曲轴箱压力传感器11.发动机电控器(ECM)断路器12.发动机冷却液温度传感器13. 已过滤机油压力传感器14. 未过滤机油压力传感器15.发动机正时\转速传感器16.燃油滤清器压力传感器(已过滤) 17.燃油滤清器压力传感器(未过滤) 18.左排气温度传感器19.左涡轮增压进气压力传感器20.右排气温度传感器21.右涡轮增压进气压力传感器22.涡轮增压气输入压力传感器23.空气关断电磁阀(左,选配件)24.空气关断电磁阀(右,选配件) 25.喷油器电磁阀26.辅助起动电磁阀27.辅助起动电磁阀28.预润滑压力开关(选配件)(二)柴油机和汽油机的比较1、燃烧室:大部分柴油机燃烧室顶上有成形的燃烧室。
目录第一章电气运行基本知识 (1)第一节电气运行的特点和任务 (1)第二节发电厂主要电气设备 (2)第三节电气设备倒闸操作规定 (2)第二章电力系统概述 ..................................................................................................................... 错误!未定义书签。
第一节现代电力网概述 ..............................................................................................................错误!未定义书签。
第二节电力系统的基本概念 ......................................................................................................错误!未定义书签。
第三节电力系统的额定电压 ......................................................................................................错误!未定义书签。
第四节我厂在电网中的地位和作用...........................................................................................错误!未定义书签。
第五节电力系统的中性点运行方式...........................................................................................错误!未定义书签。
电气运行培训第三课时介绍本文档是电气运行培训的第三课时,旨在帮助学员深入了解电气运行中的相关知识和技能。
本课时将讨论以下主题:1.电气设备的运行原理和注意事项2.电气设备的维护和保养方法3.电气事故的预防和应急处理措施请学员阅读本文档并做好相关的笔记。
1. 电气设备的运行原理和注意事项1.1 电气设备的基本原理电气设备是以电能为动力的设备,它们通过电流的流动和电压的作用来实现特定的功能。
常见的电气设备包括电动机、发电机、变压器等。
•电动机:将电能转换为机械能的装置。
根据不同的原理和结构,电动机可以分为直流电动机和交流电动机。
•发电机:将机械能转换为电能的装置。
发电机通常运行在恒定的转速下,通过磁场的旋转产生电压。
•变压器:用于改变交流电的电压的装置。
变压器通过电磁感应的原理,在绕组间传递能量,并改变电压大小。
1.2 电气设备的运行注意事项在运行电气设备时,务必遵守以下注意事项:•确保设备的正确安装和接线,避免因线路松动或接触不良引发安全隐患。
•定期检查设备的绝缘状况,如果发现绝缘破损或老化,需及时更换。
•使用合适的保险丝或断路器,以避免电流过载引起的设备损坏或火灾。
•避免使用劣质的电气设备和部件,确保选用符合标准的产品。
•定期进行设备的维护和保养,及时清洁和润滑设备,确保其正常运行。
2. 电气设备的维护和保养方法2.1 设备保养计划为了确保电气设备的长期运行和正常工作,建议制定设备保养计划,包括以下内容:•定期检查设备的机械部分,包括轴承、齿轮、传动部件等,确保其正常工作。
•清理设备的内部和外部,包括终端、排水孔、散热器等,确保设备散热和通风良好。
•检查设备的电气部分,包括接线、绝缘、接地等,确保设备电气安全。
•定期更换设备的易损件,如密封圈、滤芯、电池等,以确保设备的可靠性。
•记录设备的保养情况和故障信息,并及时采取措施进行修复。
2.2 设备故障排除当电气设备出现故障时,我们需要采取相应的排除措施来尽快恢复设备的正常运行。
第五章电厂主接线及运行发电厂电气主接线是指在电力系统中的发电厂中,为满足预定的功率传送方式和运行等要求设计的、表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电路。
其中的高压设备指:发电机、变压器、母线、开关电器、保护电器、输电线路等设备。
发电厂电气主接线的确定与机组容量、电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方式等的拟定有着密切的关系。
主接线设计是否合理、不仅关系到电厂的安全经济运行,也关系到整个电力系统的安全、灵活和经济运行。
电厂容量愈大,在系统中的地位愈重要,则影响也愈大。
因此,发电厂电气主接线的设计应综合考虑电厂所在电力系统的特点;电厂的性质、规模和在系统中的地位;电厂所供负荷的范围、性质和出线回路数等因素,并满足安全可靠、运行灵活、检修方便、运行经济和远景发展等要求。
大型发电厂典型的电气主接线,一般分为有母线和无母线两类,有母线类接线包括单母线、双母线及带旁路母线的接线等;无母线类主接线包括桥形、多角形和单元接线。
第一节大型发电厂主接线的基本要求电气主接线的选择正确与否对电力系统的安全、经济运行,对电气系统的稳定和调度的灵活性,以及对发电厂的电气设备的选择,配电装置的布置,继电保护及控制方式的拟定等都有重大的影响。
在选择电气主接线时,应满足下列基本要求。
1.运行的可靠性发、供电的安全可靠性,是电力生产和分配的第一要求,主接线必须首先给予满足。
因为电能的发、送、用必须在同一时刻进行,所以电力系统中任何一个环节故障,都将影响到整体,事故停电不仅是电力部门的损失,更严重的是会造成国民经济各部门的损失。
主接线若不能保证安全可靠的工作,发电厂就很难完成生产和输送数量和质量均符合要求的电能。
而主接线的可靠性并不是绝对的。
同样形成的接线对某些发电厂来说是可靠的,但对另一些发电厂就不能满足可靠性要求。
所以在分析主接线的可靠性时,不能脱离发电厂在系统中的地位、作用以及用户的负荷性质等。
衡量主接线的可靠性可以从以下几个方面去分析:(1)断路器检修时是否影响供电;(2)设备或线路故障或检修时,停电线路数目的多少和停电时间的长短,以及能否保证对重要用户的供电。
电气运行基础知识培训教材导言本教材旨在为电气运行基础知识的学习者提供一个全面且系统的培训资源。
通过学习本教材,学员将能够掌握电气系统运行的基础知识,包括电气设备的原理、电气安全、故障排除和维护等方面的内容。
本教材将采用Markdown文本格式,以便学员能够方便地阅读和理解。
第一章电气系统概述1.1 电气系统的定义和组成1.1.1 电气系统的定义电气系统是由各种电气设备、电源以及电气线路等组成,用于电能传输、控制和分配的系统。
#### 1.1.2 电气系统的组成电气系统主要由以下几部分组成: - 电源系统 - 配电系统 - 控制系统 - 照明系统 - 告警系统1.2 电气设备的分类和原理1.2.1 电气设备的分类根据功能和用途,电气设备可分为以下几类: - 发电设备 - 变压器设备 - 开关设备 - 控制设备 - 照明设备1.2.2 电气设备的原理每种电气设备都有其特定的工作原理和工作过程。
本节将逐一介绍不同类型电气设备的工作原理和主要组成部分。
第二章电气安全2.1 电气安全知识概述2.1.1 电气安全的重要性电气安全是电气工作中至关重要的一环。
不正确的操作和不安全的电气设备使用可能会导致事故和人员伤害。
2.1.2 电气安全的基本原则电气安全的基本原则包括: - 线路断电 - 线路接地 - 安全用具的使用 - 安全操作规程的制定和遵守2.2 电气事故的原因和预防2.2.1 电气事故的主要原因电气事故的主要原因包括: - 不正确的操作 - 电气设备故障 - 电气线路过载2.2.2 电气事故的预防措施为了预防电气事故发生,需要采取一系列预防措施,包括: - 良好的设备维护 - 规范的操作流程- 定期检测和维修电气设备和线路第三章故障排除和维护3.1 故障排除的基本步骤故障排除是电气运行中的重要工作,本节将介绍故障排除的基本步骤和方法。
3.2 电气设备的维护方法为了保证电气设备的正常运行,需要进行定期的维护工作。
600MW火电机组培训教材(电气篇)电厂电气设备及系统前言目前,600MW火力发电机组已经成为国内各大发电公司的主力机组,新技术、新设备的广泛应用,自动化程度的不断提高,对电力生产和管理人员提出了更高的要求。
为了实现我公司“建一流电厂,树鲁能品牌,运行全能值班、检修一专多能”的目标,为便于我厂各级生产管理人员、技术人员和广大员工更好的学习、掌握600MW机组设备及系统的技术特点和性能,编写了一套针对我公司设备特点的600MW机组培训教材。
本套培训教材共分七篇:锅炉篇、汽机篇、电气篇、化学篇、燃料篇、除灰脱硫篇、热控篇《电厂电气设备及系统》是本套培训教材的电气篇。
本篇较系统地介绍了云南滇东能源有限责任公司电气设备的结构、特性以及运行、维护等,内容包括:全厂电气系统概述、600MW发电机的规范和性能特点、励磁系统、发电机的结构、发电机的试验、发电机的运行、变压器的规范及运行、配电装置的规范及运行、继电保护、电气操作、事故处理等共计十八章。
本教材所涵盖内容仅作为培训参考用书,如与相关设备说明书、上级法规及我厂相关的规程、规定相抵触,应以上级规程、规定为准。
本教材在编写过程中曾参考相关资料并得到公司各级领导的大力支持和指导。
本教材由饶国平同志编写,生产准备部主任孟庆河审核,云南滇东能源有限责任公司副总经理亓振中审定并批准发行。
由于时间仓促、加上资料不全,编者水平有限,错漏之处难免,敬请读者批评指正。
目录第一章概述 (1)第一节全厂概况 (1)第二节电气系统概述 (4)第二章600MW发电机的规范、性能特点 (16)第一节大容量机组的特点 (16)第二节我厂600MW发电机技术参数 (17)第三节我厂600MW发电机技术性能 (26)第三章600MW机组励磁方式选择及我厂励磁系统特点 (29)第一节600MW机组励磁方式 (29)第二节我厂励磁系统技术特点 (31)第四章发电机结构 (34)第一节概述 (34)第二节发电机定子结构 (35)第三节发电机转子结构 (38)第五章发电机的试验 (41)第一节试验的种类 (41)第二节发电机的型式试验 (41)第三节发电机交接和预防性试验 (42)第六章发电机的运行 (51)第七章变压器的规范及运行 (60)第一节变压器的基本原理 (60)第二节主变压器 (60)第三节500KV降压变 (68)第四节高压厂用变压器 (72)第五节低压厂用变 (80)第六节变压器的检查试验及运行维护 (84)第八章直流系统 (95)第一节概述 (95)第二节直流系统的运行 (96)第三节异常运行和事故处理 (97)第九章保安电源系统 (100)第十章不停电电源系统 (105)第十一章配电装置 (106)第一节断路器 (106)第二节母线和刀闸 (122)第三节互感器 (133)第四节避雷器 (144)第十二章发电厂防雷与过电压保护 (147)第一节避雷针与避雷线 (147)第二节避雷器 (147)第三章发电厂的接地装置 (148)第四节我厂防雷与接地装置 (149)第十三章继电保护 (151)第一节500KV线路、母线、断路器保护 (151)第二节发变组保护 (159)第三节厂用电系统保护 (161)第四节110KV母线、线路、断路器保护 (168)第十四章电气倒闸操作原则及注意事项 (170)第十五章电气防止事故反措 (174)第十六章电气事故处理规程 (180)第十七章电气工作安全知识 (192)附件1:MFC2000-2型微机厂用电快速切换装置运行使用手册 (220)附件2:三菱MGS系列柴油发电机组操作手册 (233)附件3:UN 5000励磁系统运行手册 (255)附件4:SMC直流智能高频开关操作指导 (267)附件5:电气名词解释 (270)第一章概述第一节全厂概况1 工程概况云南滇东能源有限责任公司4×600MW新建工程厂址位于云南省富源县南部地区的黄泥河镇管辖区,富源县位于云南省东部,县境东面、东南面与贵州省的盘县、兴义市接壤,南部、西南部与罗平县毗邻,西部、西北部与沾益县交界,北部与宣威市相连,有云南东大门之称。
目录第十章发电机及电气系统的运行 (3)10.1发电机和励磁电压调节 (3)10.1.1有关发电机的基本原理 (3)10.1.1.1同步发电机工作原理 (3)10.1.1.2发电机的接线 (5)10.1.1.3发电机的功率 (6)10.1.1.4发电机的调节 (8)10.1.1.5P —Q图 (12)10.1.2励磁场机组结构 (16)10.1.2.1结构简述 (16)10.1.2.2励磁转子 (16)10.1.2.3励磁机定子 (16)10.1.2.4整流器 (16)10.1.2.5永磁场发电机 (16)10.1.3励磁系统工作原理 (17)10.2电气系统的运行 (20)10.2.1概述 (20)10.2.1.1电气主接线 (21)10.2.1.2电气设备的布置 (21)10.2.2发电机回 (22)10.2.2.1主回路接线方式 (22)10.2.2.2主发电机及并网系统(GSY) (22)10.2.2.3主变压器和厂用变压器 (24)10.2.3厂用电系统 (24)10.2.3.1厂用电系统的功能 (24)10.2.3.2厂用电负荷的分类 (24)10.2.3.3厂用电电源 (25)10.2.3.4厂用电等级和标识 (25)10.2.3.5厂用电系统的控制 (26)10.2.4电力输送系统 (26)10.2.4.1500KV开关站电气主接线 (26)10.2.4.2500KV超高压配电装置 (27)10.2.4.3500KV开关站的控制 (28)10.2.5220KV辅助电源系统 (28)10.2.5.1系统功能 (28)10.2.5.2电气主接线、设备布置及控制 (29)10.3电气保护 (30)10.3.1电机和输电保护 (30)10.3.1.1发电机和输电保护(GPA)的作用 (30)10.3.1.2发电机和输电保护系统(GPA)的配置 (31)10.3.1.3发电机和输电保护装置的分类 (33)10.3.1.4发电机和输电保护功能简述 (35)10.3.2辅助变系统保护配置 (37)10.3.2.1辅助变保护系统的作用 (37)10.3.2.2辅助变保护的配置 (37)10.3.2.3辅变保护的种类配置 (37)10.3.3500KV超高压开关站保护配置 (38)10.3.3.1线路保护 (38)10.3.3.2短引线保护 (39)10.3.3.3母差保护 (39)10.3.3.4失灵保护,重跳及重合闸 (39)第十章发电机及电气系统的运行10.1发电机和励磁电压调节10.1.1有关发电机的基本原理10.1.1.1 同步发电机工作原理图10.1 发电机原理示意图图10.1是同步发电机的示意图,以A1—A2,B1—B2,C1—C2代表定子的A,B,C三相绕组。
三相绕组沿定子铁芯内圆各相间隔120°电角度(电角度是机械角度乘以极对数)安放。
R1—R2代表转子绕组。
当直流电通入转子绕组后,由转子电流激起磁场,其极性如图N—S所示,Φο为转子磁极产生的磁通。
当发电机转子被原动机(汽轮机或水轮机)带动旋转之后,这个磁场是旋转的,其转向如箭头N所示,则定子绕组切割磁通就会感应出电势。
电势的大小与转子的转速以及磁通密度的大小有关,由于在设计和制造发电机时有意安排尽量使磁通密度的大小沿磁极极面的周向分布接近正弦波形,所以每根导体中感应出来的电势的大小,也随着时间按正弦波规律变化。
转子不停地旋转,磁场的磁力线被三相定子绕组切割,于是就在三相绕组中感应出三相交流电来,如图10.2所示。
图10.2 三相电势波形三个相感应电势达到最大值的先后顺序是A—B—C,称为相序。
三个相的电势到达最大值在时间上的先后差别就是三相交流电的相位差。
根据右手定则可确定出感应电势的方向是自A1进去从A2出来(见图10.1),此时若在外部加纯有功负载,则电流方向与电势方向相同。
这个电流在转子磁场里受到力的作用,力的方向用左手定则来确定,对A1来讲是向右,对A2来讲是向左,如图中F1所示。
这样形成一个力矩,将使定子按顺时针方向旋转,但是定子是不能转动的,于是根据作用力与反作用力的原理,相当于转子被加上一个反力矩,如图F2所示。
这个反力矩将使转子作反时针方向转动,因此发电机正常运行时原动机的主力矩克服阻力矩处于平衡状态而保持转速不变,把机械能转化为电功率。
当有功电流流过定子绕组后,定子绕组也产生一个磁场。
所以发电机运行时,在气隙里有两个磁场,一个是转子绕组流过励磁电流产生的转子磁场,一个是定子三相绕组流过对称的三相交流电流时合成产生的定子磁场,它们都是旋转的,所以叫旋转磁场。
当定子磁场和转子以相同的方向,相同的转速旋转时就叫同步。
定子旋转磁场的转速和发出来的交流电的频率保持严格不变的关系,可以用下面的式子来表示:n=60f/p(n:转速,f:频率,p:极对数)式中60系频率HZ与转速r/min的单位换算值。
我国的交流电的频率是50HZ(工频),对于只有一对磁极的汽轮机来说转速应该是3000r/min.如果把发电机定子三相绕组和负载联接成回路,如图10.3所示,则三相交流电在回路中的流动情况是时刻都在变化的,如图10.4所示。
若假定发电机的电流离开其中性点O时为负,指向中性点O时为正,那么在t1瞬时发电机的电流方向便如图中所标的箭头所示,即B相位为负向外流,A相和C相都为正向里流。
10.1.1.2发电机的接线发电机的电势随时间变化的波形决定于气隙里磁通密度沿空间分布的形状。
在实际的电机结构中是不可能使磁通密度沿空间的分布完全做到按正弦分布的,只能说是尽量接近正弦波。
由于任何一个非正弦波形总可以分解成许多幅值大小不同,频率不一样的正弦波形,因此可以认为非正弦波是由一个波值最大,其频率与被分解的非正弦波的频率相同的基波和其他幅值比基波小,频率比基波高的高次谐波组成。
磁通中有高次谐波,电势中也就有高次谐波。
图10.5表示一个矩形波形被分解后的情况,从中可以看出,三次谐波占主要成分。
在三相发电机绕组中,三个相基波电势相位差为120º,三个相的三次谐波之间的相位就各差3×120º=360º,这说明三相绕组中三次谐波电势具有同相性。
如果把发电机接成三角形接线,如图10.6所示,则三个三次谐波是相加的,三次谐波电流就能通过。
这个电流会产生额外损耗并使发电机的绕组发热,这是不希望的。
而采用星形接线就可以消除这个弊病,如图10.7所示。
在星形接线中,因为三次谐波电势都同时指向中性点或背离中性点,电流构不成回路,在相电势中的三次谐波电势在线电势中互相抵消了。
所以发电机一般都接成星形接线。
10.1.1.3发电机的功率在交流电能的发、输、用过程中,用于转换成非电,磁形式(如光,热,机械)的那部分能量叫有功,转换的有效功率叫有功功率.用于电路内电,磁交换的那部分能量叫无功,与之对应的功率叫无功功率.在交流电路中,电能的输送情况比较复杂。
第一是因为电压,电流都是在不断的变化的,所以每个瞬间的电功率也是变化的,即向负载输送的能量是不均匀的;第二是不仅有能量的消耗过程,还有能量的交换过程。
电力系统中的负载尽管多种多样,但从电路的观点来看,不外乎分为阻性,感性和容性三种。
阻性负载的特点是当加上电源后其电压和电流相同。
如图10.8(a)所示,电压与电流的方向始终是相同的,在半个周期内全为正,在另半个周期内全为负,它的功率始终是正值,这说明功率是由电源输送给负载而被消耗掉了。
图10.8 电压、电流及功率波形(a)阻性负载;(b) 感性负载;(c) 容性负载u—电压(瞬时值);i—电流(瞬时值);p—功率(瞬时值)感性负载的特点是电感可以储藏能量,这就构成了能够与电源交换能量的条件。
当电流通过感性负载时,在线圈的周围就会建立起交变磁场,而这个交变磁场又会在自己的电路里感应起电势,这个电势称为自感电势,也称反电势。
它在电路中对电流变化起阻尼作用,当电流增加时,它的方向和电流的方向相反,力图阻止电流增加;当电流减少时,它的方向又和电流相同,力图阻止电流减少。
这样就使负载两端的电压和电流变得不同相而使电流落后于电压90º相角。
这就产生一个情况,即当电流和电压的方向一致时,电源把电能输送给负载转换为磁场能量贮藏在电感中;而当电流和电压方向相反时,电感所储藏的磁场能量便会变换为电能而送还给电源。
如图10.8(b)所示,在一个周期内,电源将能量送出两次,收回两次,负载并没有把能量消耗掉。
图10.8(c)所示是容性负载的电压,电流,功率波形图,它和感性负载在性质上是相似的,它也是个能够储藏和释放出能量的负载,在交流电路中也能与电源进行能量交换,而不消耗能量,而且它的电压和电流的相角差也是90º.但容性负载和感性负载的不同点是容性负载有两个极板,充电时极板间产生电场,把能量储存在电场中,此外容性负载的电压是落后电流90º相角,因此它储存和释放能量的时间正好和感性负载储存和释放能量的时间相反,而且在一个周期中能量也是送两次,回两次,能量仅被用来进行交换而没有被负载消耗掉。
综上所述,电力系统在运行时,电源要供应两部分能量:一部分是用于做功时被消耗掉的有功能量,另一部分是用于交换的无功能量。
在一般交流电路里输送的电功率,即有有功成分又有无功成分。
因此,其电压有效值(U)与电流有效值(I)的乘积是有功功率和无功功率的合成量,叫做视在功率,用S来表示。
其单位是伏安(V A)。
S=UI电路里每单位时间内消耗掉的电能为有用功率,它等于视在功率乘以功率因数cosϕ,ϕ是电压与电流间的相角。
有功功率用P来表示,其单位为瓦(W)P=U.I cosϕ在交流电路内作为衡量能量交换规模的是无功功率。
无功功率等于视在功率乘以sinϕ,用Q表示,其单位为伏.安(V.A).过去曾用乏(var)为单位,现国家标准未推荐。
Q=U.I sinϕ视在功率,有功功率,无功功率三者之间的关系可用功率三角形来表示(见图10.9),根据这个三角形,可得S2=P2+Q2。
同步发电机都是三相的,三相功率具体计算如下:P=3U相.I相cosϕP=3U线.I线cosϕQ=3U线.I线sinϕS=3U线.I线10.1.1.4发电机的调节1.有功的调节在发电机发电原理(图10.1)中,已经讲到汽轮发电机在正常运行时汽轮机的主力矩与阻力矩的平衡.这个阻力矩的大小和有功电流大小有关,有功电流越大,阻力矩也越大,因此要保持转子转速不变,汽轮机输出的主力矩就要增大,这就需要调大进汽量。
此处,当有电流流过定子后,定子绕组也产生一个磁场,如图10.10所示。
s φ为定子磁场产生的磁通,这个磁场对原来转子磁场要产生影响,通常把这种影响称为电枢反应。