ppt-多媒体教学课件华北电力大学能源与动力工程学院

hs= hth /ηhyd= 143884/0第.9113页=/共11558页114J/kg
b)进、出口：u1=u2=100m/s; cz=100m/s
40° 80°
hpol= hth × ηhyd
w1
cz=100
w2
c1
c1
=9240×0.82 c2=7577 J/kg
hth =100×(100 – u1
(工作机) (原动机)
能量头h的表示、分类！
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1. 能量头有关量:
能量头h(J/kg)， 功 w (J/kg)， 焓差Δh (J/kg), 扬程H（m）, 压力差Δp (N/m2), 压力(或膨胀)比，
H = h/g Δp=ρ h
J/kg=Nm /kg=kg (m/s2) m /kg=(m/s2) m; J/kg=Nm /kg = (N/m2)/(kg/m3) ;
u2
100/tg80)=100×82.37=8237J/kg
cu1= -wu1+u1= u1-wu1cz1/tg40 =100-119.2=19.2
hth =100[(100 –100/tg75)+19.2]= 100[73.2+19.2]=9240 J/kg
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一、级中流体参数的变化（级工作原理概
述）
1、单级离心压缩机、通风机(泵)
滞止压力p*=p+ρc2/2
加速 加功 减速 接近等速
由能量方程式：W = ∫dp/ ρ +0.5(c22-c12)+g(z2-z1)+∑δW = cp(T2-T1)+0.5(c22-c12)= h2* -h1* =cp(T2* -T1* )

Ea ＝4.44fNkw1Φa
Ea a Fa I
Ea jIxa
式中：xa 称为电枢反应电抗
xa
Ea I
xa 是对称负载下每相电流为1安时所感应的电枢反应电动势。
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§10-3 隐极同步发电机的电动势方程式、同步电抗和相量图
➢一、不考虑饱和时的电动势方程式、同步电抗和相量图
4、漏电抗：
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1．试说明同步电机中的 、 、 、 、 、等物理量哪些是空间矢量？哪些是时间相量？试述两种矢（相） 量之间的统一性。如果不把相轴和时轴重合，那么时、空相（矢）量之间的关系怎样？
I Ff 1 Fa B0 Ba E0
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§10-2 三相同步发电机的电枢反应
➢三、不同ψ角时的电枢反应
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§10-2 三相同步发电机的电枢反应
➢二、时空相矢图－分析电枢反应时采用时间相量和空间矢量统一 图，这种图简称为“时空相矢图”
1.空间矢量：凡是沿空间按正弦分布的量都可表示为空间矢量。
基波励磁磁动势
Ff
及其磁密
1
B0
为一空间矢量。该矢量位于转子
的极轴线上，方向为N极指向，以同步速旋转，如图10－3所示。
B
t E0 IA (I)
IB
A t
E0
Fa
I
Ff 1
N
B0
图10-6 时空相矢图
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§10-2 三相同步发电机的电枢反应
➢二、时空相矢图－分析电枢反应时采用时间相量和空间矢量统一 图，这种图简称为“时空相矢图”
3.时空相矢图：
结论：在时空相矢图上E0 总是落后于 Ff1 以90度，Fa 总是与I 重 合。E0与 I 之间相位差 随着负载的性质不同而改变。而 Fa 与Ff1 之间相对位置又完全取决于ψ角 (它们之间的空间相位差为 90 角)，所以电枢反应的性质是由ψ角决定的，也就是说单机运行 时电枢反应的性质是由负载的性质决定的。

设回路电流i从零缓慢增长到终值I，回路磁通链随之由零值缓慢增长到终值，并在载流 回路产生感应电压u，在dt内电源作功为dW = uidt，且全部转换为磁场能量储存在磁场 中，即
dWm = dW = uidt = id = iLdi (u = d/dt)
在线性媒质中，单个载流回路的磁场能量为：
Wm dW m0IiLd2 1iL2I2 1ΨI
借助磁场能量来计算磁场力。 对于恒定磁场，能量平衡方程为
dW = dgWm+Fdg
式中，dW=∑Ikdk表示电源提供的能量，dgWm为广义坐标变化dg而引起的磁场能量增量， Fdg为在dg方向上，磁场力作的功。
13
常电流系统（恒流源）
dgW mIk常 量1 2kn 1Ikd
k
1dW 2
这表明电源提供的能量一半作为磁场能量的增量，另一半作为克服磁场力的作功， 即
FdgdgWmIk常量
FdgWm
Wm
dg Ik常量 g Ik常量
14
常磁链系统：设定载流回路的磁链保持不变，k =常量，dk=0，dW=∑Ikdk=0 （外电源 不提供能量）有
FdgdgWmk常量
磁场力作功所需能量取自于系统磁场能量的减少。得
FdgWm
Wm
dgk常量 g k常量
尽管上述计算方式不同，但其值相同，即
FWm
Wm
g k常量 g k常量
15
（例3-26）：求图示电磁铁对衔铁的吸力。设铁心截面积为S，空气隙长度为l，并忽略空 气隙处边缘效应，认为气隙中磁场均匀分布。
[解]：（常磁链系统）应用虚位移法。由于铁磁材 料的相对磁导率远大于气隙，故该电磁铁系统的 磁场能量可近似认为存储在两气隙内，

[解]：设导线之间的距离DAC、DAD、DBC和DBD均远 大于导线半径。设在导线AB（回路1）通有电流I， 在导线CD（回路2）交链的互磁通穿过面积CD’和面 积C’D，即
M
DAD
B•dS
S
DAC
0Il
DBC'
d
2
DBD
0Ild 2
图 两对传输线间的互感 P162，图3-39
0Il(lnDAD lnDBC')0Il(lnDADlnDBC)
设回路电流i从零缓慢增长到终值I，回路磁通链随之由零值缓慢增长到终值，并在载流 回路产生感应电压u，在dt内电源作功为dW = uidt，且全部转换为磁场能量储存在磁场 中，即
dWm = dW = uidt = id = iLdi (u = d/dt)
在线性媒质中，单个载流回路的磁场能量为：
Wm dW m0IiLd2 1iL2I2 1ΨI
9
W mdm W kn 1IkΨk0 1md2 1 m kn 1IkΨk
2．磁场能量密度
设各载流回路均为单匝回路，且设载流回路为体电流分布，则元电流Ikdlk=JdV。注意到 求和式化为体积分，则有
1n
1
W m2k1IklkAk•dlk
A•JdV 2V
A不是一个物理量，而且可以继续化简。将 J=H 代入上式，并利用矢量恒等式• (HA) = A• (H) - H• (A)（附录二，式(6)）及散度定理，得
2 DAC
DBD 2 DAC
DBD
互感为
MM0llnDADDBC
I 2 DACDBD
2
3.电感计算的一般公式
电感
L
L L
i o
M
dl

陆上和近海区域10米高度可开发风能资源储量约为10亿千瓦， 其中有很好开发利用价值的陆上风资源大约有……千瓦。
§ 我国风资源
中国气象局风能太阳能资源评估中心，公布了 全国平均风速分布和有效风功率密度分布情况，参见教材图 3.4和图3.5。
§3.3 风力机的种类
各种类型的风力机，都至少包括叶片（有些称为桨叶）、 轮毂、转轴、支架（有些称为塔架）等部分。其中由叶片 和轮毂等构成的旋转部分又称为风轮。
§3.1 风能利用的历史
人类利用风能的历史，至少可以追溯到5000多年以前。
埃及可能是最先利用风能的国家。 趣闻：风能与金字塔（见教材） 2000多年以前，人类开始利用风的力量进行生产，例如靠 风力带动简易装置来碾米磨面、引水灌溉。 公元前几百年，亚洲的巴比伦人、波斯人也开始利用风能 。 公元10世纪，伊斯兰人开始用风车提水。到11世纪，风车 在中东地区已经获得广泛的应用。
当超过额定风速后，叶片翼型发生变化，叶片后侧的气流分离 产生湍流，叶片效率急剧下降，输出功率不随风速上升而增加 。
失速型叶片存在扭角，失速从叶片的局部开始，随风速的上升 而逐步向叶片全长发展，起到功率调节作用。
定桨距风力机的风功率捕获控制完全依靠叶片的气动性能，优 点是结构简单、造价低、同时具有较好的安全系数。缺点是难 以对风功率的捕获进行精确的控制。
§ 水平轴风力机
(2)螺旋桨式风力机 螺旋桨式水平轴风力机目前技术最成熟、生产量最多。 其翼型与飞机的翼型类似，一般多为双叶片或三叶片，也有少 量用单叶片或四叶片以上的。
§ 水平轴风力机
(3)多翼式风力机 也叫多叶式风力机，一般装有20枚左右的叶片，是典型的低转 速大扭矩风力机。
§ 水平轴风力机
多个叶片会互相干扰，因此总体上高容积比的风力机效率低。 不过，空气动力学噪声一般较小。

2. 当电源电压 U1 一定时，T 是 s 的函数。 3. R2 的大小对 T 有影响。绕线型异步电动机可外 接电阻来改变转子电阻R2 ，从而改变转距。
7. 4. 2 机械特性曲线
机械特性：电动机电磁转矩T与转速n的关系
sR2U 根据转矩公式 T K 2 2 R2 (sX 20 )
T
2 1
E 20
2 20
cos 2
2 2 R2 X 2 R2 2
cos 2 1
s较大时 2 sX 20 R
cos 2 1
R ( sX 20 )
2 2
s
I 2、cos 2 随S变化曲线
转子绕组的感应电流
sE20 I2 2 2 2 2 ( n s I 2 ) R2 X 2 R2 ( sX 20 )
Tmax
Tst
TN
n n0
nN
变化
O
S N Sm
1 S
O
T f (s ) 曲线
TN Tst Tmax T n f (T ) 曲线
三个重要转矩 n0 nN 1.额定转矩TN 电动机在额定负载时的转矩。
n
P P T 9550 2 πn n 额定转矩 60
PN (千瓦) TN 9550 nN (转 / 分)
n0
a
常用特 性段
b
n
T 此过程中， n 、sE2 , I2 I1 O TL T'L 电源提供的功率自动增加。 电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调 整，这种能力称为自适应负载能力。
自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械 的重要特点（如：柴油机当负载增加时，必须由操 作者加大油门，才能带动新的负载)。

电网监视与控制
SCADA－数据采集与监视控制系统 （Supervisory Control And Data Acquisition ）
电气设备在线监测与故障诊断（计划检修→状态检修） 负荷分级（一级、二级、三级），故障时，按负荷等级
限电。
➢负荷（一级 二级 三级）
一级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成人 身事故，经济严重损失，人民生活发生混乱。
一、电力系统的形成与发展 二、电力系统的基本概念 三、电力系统的基本参量和接线图
电的产生
1831年 法拉第发现 电磁感应定律
交流发电机 直流发电机 直流电动机
= 直流发电机
100~400V
电弧灯
M 直流电动机
特点：输电电压低，输送距离短，输送功率小。
高压输电
1882年，法国人M ·德波列茨将位于弥斯巴赫煤矿的蒸汽 机发出的电能输送到 57km外的慕巴黑，并用以驱动水泵。
二级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成大 量减产，人民生活受影响。
三级负荷：所有不属于一、二级的负荷。
2.保证良好的电能质量
衡量电能质量的基本指标：
电压质量 35kV及以上：±5% 10kV及以上：±7% 频率质量 ±0.2 ~ 0.5Hz
主要指标：
电压偏差、频率偏差、谐波畸变率、三相不平衡度、 电压波动和闪变。
电气接线图：主要显示系统中某发电厂（变电所） 内的发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主 微观
要电机、电器、线路之间的电气接线。
1.2 电力系统运行的特点和要求
1. 可以很方便地转换成其他形式的能，如光能、热 能、机械能、化学能等。
2. 便于生产、输送、分配、使用，易于控制。
3. 可以方便地将自然界的一次能源转化为电能，如 煤、石油、天然气、水能、核能、风能和太阳能 等。

一消弧线圈 1.结构特点：
①为了保持补偿电流与电压之间的线性关系，采用滞气隙铁芯 ②气隙沿整个铁芯均匀设置，以减少漏磁 ③为了绝缘及散热，铁芯和线圈都浸在油中 ④为适应系统中电容电流变化特点，消弧线圈中设有分接头（5～9个）
1.接线： 电压互感器（110v、10A）——发生d(1)
时，电压升高动作，发信号，测电压 电流互感器（5A）——测量补偿电流 避雷器（中性点）——为了防止大气过电压损坏消弧线圈
➢ 为什么小接地电流系统在发生单相接地故障时可允许短时 继续运行而不允许长期运行？应采取什么对策？
➢ 电网对地电容与那些因素有关？小接地电流系统单相接地 电容电流与那些因素有关
➢ 为什么说利用消弧线圈进行全补偿并不可取？ ➢ 试述中性点直接接地系统在发生单相接地时的后果以及提
高供电可靠性的措施。
第3章 电弧及电气触头的基本理论
1.设备选择： 电压=补偿电网的额定电压，共分为6、10、35、60kv回解 容量S 1.35I地U/e 3
2.3中性点直接接地系统
优点： 1、不外加设备即可消弧 2、降低电网对地绝缘，节省造价
缺点： 1、供电可靠性降低 改进：装自动重合闸装置、 加备用电源 2、电流很大 改进： 中性点经电抗器接地 、仅部分中性点接地
➢
进行能量转换的设备： 发电机、变压器、电动机
➢
接通和开断电路的开关设备：QF、QS、FU、负荷开关
➢
交换电路电气量，隔离高压的设备：PT、CT
➢
限制电流和防止过电压的设备：电抗器、避雷器
二次设备——对一次设备、其它设备的工作进行监测和控制保护的设
备
➢
用于反映不正常工作状态——继电器、信号装置
➢
测量电气参数的设备：仪表、示波器、录波器

二、标准化热电偶
1. 几种标准化热电偶的性能和特点
1）铂铑10-铂热电偶 缺点：高温下长期，铂电极易断，对污染 敏感，导致热电势下降。它的热电势较小， 灵敏度较低；价格昂贵。 故国际温标中规定它为630.74－1064.43℃ 温度范围内复现温标的标准仪器。分度值 见附录1－1. 常用作标准热电偶或用于高温测量,价格贵， 精度高，灵敏度低。
二、标准化热电偶 标准化热电偶：是指制造工业较成熟， 应用广泛，能成批生产、性能优良而稳定 并已列入专业或国家工业标准化文件中的-铂热电偶（分度号S） •铂铑13-铂热电偶（分度号R） •铂铑30-铂铑6热电偶（分度号B） •镍铬一镍硅（镍铬一镍铝）热电偶（分 度号K） •镍铬一康铜热电偶（分度号E） •铁一康铜热电偶（分度号J） •铜一康铜热电偶（分度号T） •镍铬硅一镍硅镁热电偶（分度号N） •镍铬一金铁热电偶（分度号NiCr－ AuFe0.07）及铜一金铁热电偶（分度号Cu －AuFe0.07）
t
t t
6）推论2的用途： （1）已知热电极与标 准铂电极配对的热电 势，任何两种热电极 配对的热电势可知。
二、热电偶的三条基本定律 2 中间导体定律
7）推论2的证明 + A
t
EAC
t0 t0 t0
EAC(t, t0)＋ ECB(t, t0)
t
C + C ECB
B
=eAC(t)+ eCB(t) + eBA(t0)
EAB (t,t 0 ) eAB (t)-C
故测量热电势的大小就可以反映温度的数值
二、热电偶的三条基本定律
均匀导体定律、 中间导体定律、 中间温度定律 1. 均匀导体定律 1）定律内容：由一种均匀导体（或半导体）组 成的闭合回路，不论温度如何分布，都不能产 生电动势。 2）定律推论 （1)热电偶必须由两种不同材料组成 （2)由一种材料组成的闭合回路存在温差时， 如回路有热电势，则材料不均匀

2020/11/13
华中科技大学能源动力学院动力类专 业课件
• 无论是对于控制质量(CM)或控制容积(CV) ，如果所 发生的热力过程外部条件相同，譬如同为定温过程或绝 热过程等，工质的状态变化规律是一样的，不同的只是 系统与外界的能量交换情况。 • 本章基本上针对CM中的可逆过程进行讨论，个别情 况下也对CV的过程作附加说明
是压缩过程？ •答：⑴过程1：指数n值的范围(~0)•，T
•2
•s •v
•P
过程放热、降温，是压缩过程；
•3
•⑵ 过 程 2 ： 指 数 n 值 的 范 围 为 (1~k) ，
•T
过程放热、升温，是压缩过程；
•1
•4
•⑶过程3：指数n值的范围为(0 ~ 1)，
过程吸热、升温，是膨胀过程；
•s
•⑷过程4：过程指数n值的范围为(1 ~ k )，过程吸热、
•（任何工质绝热过程） • 对定比热容理想气体的绝热过程有过程功
•或
2020/11/13
华中科技大学能源动力学院动力类专 业课件
• 由热力学第一定律第二表达式
•知绝热过程的技术功
•（任何工质）
• 对定比热容理想气体的绝热过程有技术功
•或 • 绝热过程的技术功是过程功的k倍，wt,s=kws
2020/11/13
•定压过程中，气体的比体积与其温度成正比
2020/11/13
华中科技大学能源动力学院动力类专 业课件
•⑶ 定压过程的热量和 功
• 对于气体的可逆定压过程
•根据热力学第一定律
•（任何气体，不仅理想气体） •定压过程的热量等于过程中工质的焓增量 • 对于可逆的定压过程，利用定压比热容计算热量
•（任何气体，不仅理想气体） •对有限定压过程