电气设备原理及功能
电气工作原理
电气工作原理电气工作原理是指电气设备或电路如何工作的基本原理。
它涉及到电流、电压、电阻、电感、电容等电气元件及其互相作用的规律。
在一个电路中，电流是沿着闭合回路流动的带电粒子的数量。
电流的大小可以通过欧姆定律计算，即电流等于电压与电阻的比值，I = U/R。
电流的方向由电子的流动方向决定，电子的流动从正电压端流向负电压端。
电压是驱动电流流动的力量，常用单位是伏特(V)。
在一个闭合的回路中，电压源会产生电势差，使得带电粒子形成电流。
电压源可以是电池、发电机等。
电阻是电流流过时产生的阻碍。
它是材料或器件对电流流动的阻碍程度的度量。
电阻的大小取决于材料的电阻率和器件的几何形状。
通过欧姆定律可以得知，电阻与电流成正比，与电压成反比，即R = U/I。
电阻可以通过调节电路中的电阻器来控制电流的大小。
电感是由电流通过导线时产生的磁场引起的。
当电流变化时，磁感应强度也随之变化，从而产生感应电动势。
它的单位是亨利(H)。
电感器可以用来存储电能，并且在电路中起到过滤高频信号的作用。
电容是将电荷存储在两个导体之间的设备。
它的单位是法拉(F)。
当电容器两个导体带电，它们之间会产生电场。
电容器可以在电路中储存和释放电荷。
除了这些基本的电气元件，电气工作原理还包括各种电路的工作原理，如放大器、开关电源、滤波器等。
电气工作原理的研究和应用在电子技术、电力系统、通信系统等领域起着重要作用。
通过掌握电气工作原理，人们可以设计和维护各种电气设备，解决电气故障和提高电路性能。
所以，了解电气工作原理对于电气工程师和电子技术人员来说是非常重要的。
电气设备工作原理
电气设备工作原理电气设备是现代社会中不可或缺的重要组成部分，它们在各个领域发挥着至关重要的作用。
本文将详细介绍电气设备的工作原理，从而帮助读者更好地理解电气设备的运行机制。
一、电气设备的定义和分类电气设备是指能够通过电力驱动进行工作和生产的各种设备。
根据其功能和特点，电气设备可以分为以下几类：1. 发电设备：包括火力发电厂和水力发电厂等，其工作原理是通过燃烧或水力驱动发电机转动产生电能。
2. 输配电设备：主要包括变压器、开关设备和电缆等，用于将发电厂产生的电能输送到各个用电终端。
3. 电机类设备：包括交流电机和直流电机等，其工作原理是利用电磁感应产生转矩，从而实现机械能到电能的转换。
4. 控制设备：用于实现对电气设备的控制和调节，如传感器、继电器和可编程控制器等。
二、电气设备的工作原理1. 发电设备的工作原理发电设备的工作原理主要分为热力发电和水力发电两种。
热力发电是利用燃烧产生的热能转化为蒸汽，蒸汽驱动汽轮机运转，汽轮机上的发电机将机械能转化为电能。
整个过程涉及燃烧、蒸汽运动和电能转换三个主要环节。
水力发电是通过水能转化为动能，由涡轮叶片带动发电机转动，将机械能转化为电能。
它的关键是利用水流产生的动能，通过水轮机、发电机、水库等设备将水能转化为电能。
2. 输配电设备的工作原理输配电设备起到将发电厂产生的高压电能变换为适合用户使用的低压电能的作用。
变压器是其中的关键装置，其工作原理是基于电磁感应和磁路定律。
通过一定的变比将高压侧的电能转换成低压侧的电能，确保电能能够在输配电系统中进行传输和分配。
开关设备主要用于控制电能的通断和分配，通过开关的操作实现各个电路的连接和隔离，确保电能能够按需供给。
电缆是输配电线路的关键组成部分，它通过将电能进行导线内部的传输，起到电能传输和绝缘隔离的作用。
3. 电机设备的工作原理电机设备是将电能转化为机械能的关键设备。
交流电机的工作原理是基于电磁感应和楞次定律。
当定子线圈通电时，形成的磁场与转子磁场相互作用，产生转矩使转子旋转，从而将电能转化为机械能。
电气系统的工作原理
电气系统的工作原理
电气系统是由各种电气设备和元件组成的，通过电流的传输和控制实现对电能的利用和管理。
它主要包括发电设备、输电设备、配电设备和用电设备等。
发电设备是电气系统中最基本的部分，它可以将其他形式的能量转化为电能。
常见的发电设备包括发电机、太阳能电池板和风力发电机等。
这些设备通过转换机械能、光能或风能等为电能，产生交流电或直流电。
输电设备主要用于将发电设备产生的电能进行输送，使其能够达到需要用电的地方。
输电设备通常采用高压输电，以减小能量损耗和线路成本。
其中，高压电缆和输电塔是常用的输电设备。
配电设备起到将输电过来的电能分配到各个用电设备的作用。
它包括变压器、开关设备和保护设备等。
变压器用于变换电压，以适应不同用电设备的需求。
开关设备用于控制电流的通断和分配。
保护设备则负责对电气系统进行监测和保护，确保系统的安全运行。
用电设备则是电气系统中直接提供电能给用户使用的设备。
如灯具、电视、电脑等。
这些设备通过接入电源，使用电能完成各种功能。
在使用过程中，还需要通过开关等控制设备来控制电流的通断和分配。
总之，电气系统通过发电设备产生电能，经过输电设备进行输
送，再通过配电设备将电能分配给各个用电设备，以供其正常运行和使用。
通过电流的传输和控制，电气系统实现对电能的利用和管理。
电气控制的原理与应用
电气控制的原理与应用前言电气控制是现代工业中最常见的一种控制方式，它利用电气信号和电磁原理来实现对设备和系统的精确控制。
本文将从电气控制的基本原理开始，介绍电气控制的应用场景和常见的控制原理。
一、电气控制的基本原理1.电气控制的定义：电气控制是利用电气信号和电磁原理控制设备和系统运行的一种方法。
它可以实现对电动机、灯光、传动装置等的启停、调速和方向控制，并能实现复杂的自动化控制功能。
2.电气控制的基本元件：电气控制包括电源、开关、传感器、继电器、接触器、电动机等基本元件。
其中，电源提供电力，开关用于手动或自动控制电路的开关，传感器用于感知环境参数并将其转化为电信号，继电器和接触器用于控制高功率电路，而电动机则是电气控制的执行组件。
3.电气控制的工作原理：电气控制是基于电流和电压的变化来实现。
通过控制电路中的电流和电压，可以控制电流大小、方向和频率，从而实现对电动机等设备的控制。
二、电气控制的应用场景电气控制广泛应用于工业生产、交通运输、建筑等领域。
下面列举几个常见的应用场景：1.工业生产：在工业生产中，电气控制常用于控制生产线上的设备运行。
例如，通过控制开关和继电器，可以实现对自动装配线上的机器人、输送带等设备的启停和调速控制。
2.交通运输：在交通运输中，电气控制被广泛应用于交通信号灯、电梯、扶梯等设备的控制。
例如，通过控制信号灯的电路，可以实现交通信号的红绿灯控制；通过控制电梯的电路，可以实现电梯的上下行和门的开关控制。
3.建筑：在建筑领域，电气控制常用于楼宇自动化系统的控制。
例如，通过控制中央空调的电路，可以实现楼宇温度的自动调节；通过控制照明系统的电路，可以实现灯光的调光和定时控制。
三、常见的电气控制原理1.开关控制原理：开关控制是最基本的电气控制方法之一。
它通过控制开关的闭合和断开状态，来实现设备的启停控制。
在电路中，通常使用继电器或接触器来实现开关的远程控制。
2.变频控制原理：变频控制是一种通过改变电压频率来控制电动机转速的方法。
电气工程设备介绍
变压器变压器（Transformer）是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯（磁芯）。
主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压（磁饱和变压器）等。
按用途可以分为：配电变压器、电力变压器、全密封变压器、组合式变压器、干式变压器、油浸式变压器、单相变压器、电炉变压器、整流变压器等。
基本组成变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈工作原理变压器是变换交流电压、交变电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。
主要分类1、按相数分：1）单相变压器：用于单相负荷和三相变压器组。
2）三相变压器：用于三相系统的升、降电压。
2、按冷却方式分：1）干式变压器：依靠空气对流进行自然冷却或增加风机冷却，多用于高层建筑、高速收费站点用电及局部照明、电子线路等小容量变压器。
2）油浸式变压器：依靠油作冷却介质、如油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环等。
3、按用途分：1）电力变压器：用于输配电系统的升、降电压。
油浸式变压器油浸式试验变压器。
为工矿企业与民用建筑供配电系统中的重要设备之一，它将网络电压降至用户使用的230/400V 母线电压。
此类产品适用于交流，三相最大额定容量2500kVA（单相最大额定容量833kVA，一般不推），可在户内（外）使用，容量在315kVA 及以下时可安装在40℃，不低于-25℃，最高日平均温度30℃，最高年平均90%（环境温度25℃），海拔高度不超过与上述使用条件不符时，应按GB6450-86的有关规定，作适当的定额调整。
b、铁心和绕组各自采用了紧固措施，器身高、低压引线等紧固部分都带自锁防松螺母，采用了不吊心结构，能承受运输的颠震。
c、线圈和铁心采用真空干燥，变压器油采用真空滤油和注油的工艺，使变压器内部的潮气降至最低。
高压电气设备的作用及工作原理
高压电气设备的作用及工作原理高压电气设备广泛应用于电力系统、电网、工矿企业以及各类大型工业设备中。
它们的作用主要包括电能传输、变电与配电、电力负荷控制和电力系统保护等方面。
下面将对高压电气设备的作用及工作原理进行详细阐述。
一、高压电气设备的作用1. 电能传输：高压电气设备能够进行高压电力传输，将电能从发电厂输送到变电站，再由变电站输送到各个配电站，最终到达用户终端。
这样的电力传输能够满足电力系统的供电需求。
2. 变电与配电：高压电气设备在变电站和配电站中发挥着重要作用。
在变电站中，高压电气设备将输送来的电能进行变压、变频等处理，并将电能分配到不同电压等级的电路中。
在配电站中，高压电气设备将变压器输出的电能进行供电网的接入和分配，确保用户获得稳定、可靠的电力供应。
3. 电力负荷控制：高压电气设备能够根据电力系统负荷情况进行电能调控。
通过控制开关设备的操作状态，实现对电路的切换和分配，调整电力供给的方式和范围，以适应不同负荷情况下的供电要求。
4. 电力系统保护：高压电气设备对电力系统中的电气设备、线路和用户提供保护。
例如，过电压保护装置能够对瞬变过电压进行检测和保护，过电流保护装置能够对电路中的过电流情况进行检测和保护，保证电力系统的安全运行。
二、高压电气设备的工作原理高压电气设备实际上是由多种不同的设备组成，其中包括开关设备、变压器、电能质量调节装置、保护装置等。
这些设备在高压电气系统中起着不同的作用，各自采用不同的工作原理。
1. 开关设备的工作原理：开关设备包括隔离开关、断路器等，用于控制电路的通断。
通常，开关设备采用机械式或电磁式操作方式。
当需要进行电路的开关操作时，机械式开关会进行机械式的操作动作，将电路断开或闭合；电磁式开关则通过控制电磁吸合来切断或接通电路。
2. 变压器的工作原理：变压器用于电能的变换和传递。
变压器由铁芯和两个或多个线圈（即绕组）组成。
当交流电通过一个绕组，产生变化的磁场，该磁场会感应到其他线圈上，并在其上产生交流电，实现电能的传递和变换。
《电气设备》课件
定期清除电气设备表面的灰尘和污垢，保持设备清洁，防止灰尘和 污垢影响设备的散热和正常运行。
紧固螺丝
定期检查并紧固电气设备各部件的螺丝，确保设备牢固稳定。
故障诊断与排除
故障现象观察
观察电气设备运行时的声音、温度、气味等异常现象，初步判断 故障原因。
仪表检测
使用万用表、钳形电流表等仪表对电气设备的电压、电流、电阻 等参数进行检测，进一步确定故障原因。
继电器
继电器用于实现电路的保护和控制，具有隔离和放大功能。
控制系统
PLC控制系统
PLC控制系统是一种基于可编程逻辑 控制器的工业自动化控制系统，可以 实现顺序控制、过程控制和运动控制 等功能。
DCS控制系统
DCS控制系统是一种分散控制系统， 可以实现多变量、多回路的控制和监 测，广泛应用于化工、电力等领域。
高压电气设备是指工作电压在交流1000V以上或直流1500V以上的电气
设备。
02
高压电气设备的优势
高压电气设备具有传输效率高、容量大、覆盖范围广等优点，广泛应用
于电力系统和工业领域。
03
高压电气设备的实例
高压开关柜、高压变压器、高压电缆等。
新能源电气设备
新能源电气设备的定义
新能源电气设备是指用于开发、转换和利用新能源的电气设备，如太阳能、风能、水能等 。
智能化阶段
随着信息技术和人工智能的发展，电气设备逐渐向智能化 、自动化和远程控制方向发展，为电力系统的安全稳定运 行提供了更加可靠的保障。
02
电气设备的组成与原理
电机与变压器
电机
电机是将电能转换为机械能的一种电气设备，包括直流电机、交流电机和步进 电机等。
变压器
电气设备的主要知识点总结
电气设备的主要知识点总结电气设备是指利用电力和电工技术制造的用于输送、分配、控制电能的各种设备。
在现代工业生产和日常生活中，电气设备扮演着非常重要的角色。
本文将就电气设备的主要知识点做一总结。
一、电气设备的分类1. 电气设备按功能分类按功能分类，电气设备主要包括输电、配电和用电三大类。
(1) 输电设备：输电设备是指用于输送电能的设备，包括发电机、变电站、输电线路等。
(2) 配电设备：配电设备是指用于将输送来的电能分配到各个用电设备中的设备，包括变压器、开关设备、配电盘等。
(3) 用电设备：用电设备是指用于在工业生产和日常生活中将电能转化为其他形式能量的设备，包括电动机、照明设备、加热设备等。
2. 电气设备按用途分类按用途分类，电气设备主要包括发电设备、变电设备、配电设备、控制设备和用电设备。
(1) 发电设备：发电设备是指利用各种能源将机械能转化为电能的设备，包括燃煤发电机组、水电站、风电机组、太阳能发电设备等。
(2) 变电设备：变电设备是指用于将发电设备产生的高压电能升压、降压、分配和传输的设备，包括变电站、变压器、隔离开关等。
(3) 配电设备：配电设备是指用于将输电线路输送来的电能分配到各个用电设备中的设备，包括电缆、配电盘、接线端子等。
(4) 控制设备：控制设备是指用于对电气设备进行远程控制、监测和保护的设备，包括继电器、保护装置、自动化控制系统等。
(5) 用电设备：用电设备是指用电能转化为其他形式能量的设备，包括电动机、照明设备、加热设备等。
二、电气设备的基本原理1. 电气设备的工作原理电气设备的工作原理是建立在电磁感应和电磁场的理论基础上的。
当电流通过导体时，会在周围产生磁场；反之，当导体在磁场中运动时，也会感应出电流。
这种电流和磁场之间的相互作用，是电气设备工作的基本原理之一。
2. 电气设备的运行机理电气设备的运行机理主要包括电磁场的作用、电机的转动和发电机的转动。
(1) 电磁场的作用：电气设备中的电磁铁、绕组和磁场等起到重要的作用，它们相互作用产生电磁感应，从而实现电能转换。
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电气设备的原理与功能
（1）油断路器
n 多油断路器 多油断路器的触头和灭弧系统放置在由钢板焊接成的装 有大量绝缘油的油箱中，其绝缘油既是灭弧介质，又是 主要的绝缘介质，承受不同的导体之间及导体与地之间 的绝缘。
开断元件
支
持
主要零部件：开关本体 绝
的底架、底座
缘
功能：整台产品的基础 件
传
动
元
件
操
动
机
基座
构
电气设备的原理与功能
•支持绝缘件：
•主要零部件：
•
瓷柱
•
瓷套管
•
绝缘管等构成的支柱本体
•
拉紧绝缘子等
•功能：
• 保证开断元件有可靠的对地绝缘，承受开 断元件的操作力及各种外力
电气设备的原理与功能
•传动元件：
电气设备的原理与功能
n二次设备
在电力系统中为了能对电气一次设备和系统的运行状况进行测 量、控制、保护和监察而需要一些专门的设备，包括：
（1）测量表计。如电压表、电流表、功率表、电能表、频 率表等，用于测量一次电路中的电气参数。
（2）继电保护及自动装置。如各种继电器和自动装置等， 用于监视一次系统的运行状况，迅速反应不正常情况并进行调 节或作用于断路器跳闸，切除故障。
（3）直流设备。如直流发电机、蓄电池组、硅整流装置等， 为保护、控制和事故照明等提供直流电源。
电气设备的原理与功能
第二节 同步发电机
发电机
定子
将机械能
转变为电 能的机械
水轮机
风力机
蒸汽轮机
燃气轮机
转子
柴油机
…
（a） 定子
转子
(b)
电气设备的原理与功能
第三节 电力变压器
变压器
将一种电 压的电能 变换为另 一种电压 的电能的
（2）变压器损耗Σp。
（3）变压器效率η。
电气设备的原理与功能
（四）变压器分类
电气设备的原理与功能
第四节 电动机
电动机
将电能变 换为机械 能的装置
异步电动机 同步电动机 特种电机
电气设备的原理与功能
第五节 高压断路器
额定电压为3kV及以上，能够关合、承载和开断运 行状态的正常电流，并能在规定时间内关合、承载和 开断规定的异常电流（如短路电流、过负荷电流）的 开关电器称为高压断路器。高压断路器的作用：电力 网正常工作和发生故障时开断和关合电路。也即， ① 控制（操作）作用；②保护作用。
n 断路器的型号含义 n 断路器的基本结构 n 断路器的型号含义 n 断路器的基本技术参数
电气设备的原理与功能
一、断路器的型号含义
产品名称；S—少油断路器，D—多油补断充路特器性，：LC—－六手氟车式， 化硫（SF6）断路器，Z—真空断路器G，－K改—进压型缩，空W气－断防污
路器，Q—自产气断路器，C—磁吹型断，路Q器－防震型
（6）空载电流，通常以额定电流的百分数表示 I0 % 由变压器空载试验获得，相应的有空载损耗P0
（7）连接组号
Y——星形连接，YN——星形连接并有中性点引线，
d——三角形连接， 例 YNd11
电气设备的原理与功能
2 性能参数 （1）变压器负载运行，二次侧端电压变化率∆u%。
变压器外特性
电气设备的原理与功能
电气设备原理及功能
电气设备的原理与功能
电气设备原理与功能
n 电气设备的分类 n 同步发电机 n 电力变压器 n 电动机 n 高压断路器 n 互感器 n 隔离开关
电气设备的原理与功能
第一节 电气设备的分类
n一次设备
直接生产、输送、分配和使用电能的设备，包括： （1）生产和转换电能的设备，如发电机和变压器等； （2）接通或断开电路的开关设备，如断路器、隔离开 关、熔断器、接触器等； （3）将有关电气设备连接成电路的载流导体，如母线、 电缆等； （4）变换电气量的设备，电压互感器和电流互感器； （5）保护电器，如电抗器和避雷器等； （6）接地装置，电力系统中有工作接地、保护接地和 防雷接地；
（三）变压器基本参数及性能指标
1 基本参数
（1）额定电压U1N, U2N，三相变压器指线电压； （2）额定容量SN ； （3）额定电流I1N, I2N ，根据额定电压和额定容量计算得出； （4）额定频率fN ，我国规定工业用电频率为50Hz；
（5）阻抗电压（短路电压），通常以额定电压的百分数表示Uk % 由变压器短路试验获得，其反映在变压器在额定负载下运行时， 漏阻抗压降的大小，相应的有短路损耗Pk
结构特点：结构简单，制造方便，便于在套管上加装电 流互感器，配套性强；耗钢、耗油量大、体积大、重量 重；属自能式灭弧结构。
技术特点：额定电流不易做得很大；开断小电流时，燃 弧时间较长；开断电路的速度较慢；油量多，有发生爆 炸和火灾的危险性。
装置
单相变压器 三相变压器
…
电气设备的原理与功能
（一）变压器的工作原理
变压器是通过电磁感应原理，通过电磁耦合实现电能 传递的一种静止电气设备，主要由铁芯及绕在铁芯上的绕 组组成。
电气设备的原理与功能
（二）变压器的结构
1脂浇注的变压器称为环氧树脂干式变压器。
电气设备的原理与功能
额定开断电 流（kA）
123 45
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安型装，地W点－；户N－外户型内设计序额号作定电电压压）（（或k最额V高定）工电流（A）
例如：ZN28－12/1250－25，表示户内式真空断 路器，设计序号为28，最高工作电压12kV，额定电 流为1250A，额定开断电流为25kA。
电气设备的原理与功能
• 二、断路器的基本结构：
•主要零部件：
•
各种连杆
•
齿轮
•
拐臂
•
液压管道
•
压缩空气管道等
•功能：
•
将操作命令及操作功传递给开断元件的触
头和其它部件
电气设备的原理与功能
• 开断元件：
• 主要零部件：
•
主灭弧室
•
主触头系统
•
主导电回路
•
辅助灭弧室
•
辅助触头系统
•
并联电阻
• 功能：
•
开断及关合电力线路，安全隔离电源
电气设备的原理与功能
•操作机构：
•主要零部件：
•
弹簧、液压、电磁、气动及手动机构的
本体及其配件
•功能：
•
为开断元件分合闸操作提供能量，并实
现各种规定的操作
电气设备的原理与功能
三、断路器的类型
按灭弧介质的不同分类 （1）油断路器
采用绝缘油作为灭弧介质的断路器，逐渐被淘汰。 （2）压缩空气断路器
采用压缩空气作为灭弧介质及操作机构能源的断路器。 （3）真空断路器