设备、电气、仪表基础知识培训教材

设备、电气、仪表基础知识培训教材设备、电气和仪表基础知识培训材料。本文简介：第二节电器基础知识2.2.1变压器的工作原理、分类及结构（1）变压器的工作原理变压器---利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器，是电力系统中生产、输送、分配和使用电能的中的重要装置，也是电力拖动系统和自动控制系统中电能传递或作为信号传输的重要元件。变压器外形图（图2-设备、电气、仪表基础知识培训教材本文内容：第二节电器基础知识2.2.1变压器的工作原理、分类及结构（1）变压器的工作原理变压器---利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器，是电力系统中生产、输送、分配和使用电能的中的重要装置，也是电力拖动系统和自动控制系统中电能传递或作为信号传输的重要元件。变压器外形图（图2-1）①变压器――――静止的电磁装置变压器可将一种电压的交流电能变换为同频率的另一种电压的交流电能，电压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组。与电源相连的线圈，接收交流电能，称为一次绕组与负载相连的线圈，送出交流电能，称为二次绕组变压器原理图（图2-2）??????????????一次绕组的???????????????二次绕组的?????????????电压相量U1???????????????电压相量U2?????????????电流相量I1????????????????电流相量I2?????????????电动势相量E1???????????电动势相量E2?????????????匝数N1??????????????????????匝数N2同时交链一次，二次绕组的磁通量的相量为φm,该磁通量称为主磁通请注意图3.1.2各物理量的参考方向确定。②理想变压器不计一次、二次绕组的电阻和铁耗，其间耦合系数K=1的变压器称之为理想变压器。描述理想变压器的电动势平衡方程式为e1(t)=-N1dφ/dte2(t)=-N2dφ/dt若一次、二次绕组的电压、电动势的瞬时值均按正弦规律变化，则有不计铁心损失，根据能量守恒原理可得由此得出一次、二次绕组电压和电流有效值的关系????????????????????????令K=N1/N2，称为匝比（亦称电压比），则??????????????????????（2）变压器的分类①变压器按用途一般分为电力变压器和特种变压器两大类电力变压器可分为:升压变压器、降压变压器、配电变压器、联络变压器等。三相变压器(图2-3)特种变压器可分为:整流变压器、电炉变压器、高压试验变压器、控制变压器等。(图2-4)②变压器按相数可分为单相和三相变压器三相变压器外观示意图(图2-5)（3）变压器的结构简介①铁心铁心是变压器中主要的磁路部分。通常由含硅量较高，厚度为0.35或0.5mm，表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成，铁心分为铁心柱和铁轭俩部分，铁心柱套有绕组；铁轭闭合磁路之用，铁心结构的基本形式有心式和壳式两种。心式变压器结构示意图(图2-6)三相整流变压器(图2-7)②绕组绕组是变压器的电路部分，它是用纸包的绝缘扁线或圆线绕成。交叠式绕组(图2-8)③其他结构部件以典型的油侵式电力变压器为例，其他结构部件有:油箱、储油柜、散热器、高压绝缘管套以及继电保护装置等外形如下图。图2-9电力变压器(图2-10)（4）变压器的额定值①额定容量SN变压器视在功率的惯用数值，以VA，KVA，MVA表示。②额定电压UN变压器各绕组在空载额定分接下端子间电压的保证值，对于三相变压器额定电压系指线电压，以V或KV表示。③额定电流IN变压器的额定容量除以各绕组的额定电压所计算出来的线电流值，以A表示。单相变压器的一次、二次绕组的额定电流为I1N=SN/U1N??I2N=SN/U2N三相变压器的一次、二次绕组的额定电流为I1N=SN/sqrt(3)U1NI2N=SN/sqrt(3)U2N④额定频率：我国工业用电频率为50HZ2.2继电保护的作用及保护装置的基本原理（1）继电保护的作用由于电气设备内部绝缘的老化、损坏或工作人员的误操作、雷击、外力破坏等原因，可能使运行中的电力系统发生故障和不正常运行情况。最常见的故障是各种形式的短路，如三相短路、两相短路、两相对地短路、中心点直接接地系统中的一相对地短路、电气设备绕组层间和匝间短路等。各种短路均会产生很大的短路电流，同时使电力系统的电压水平下降，从而引发如下严重后果。①短路电流产生的电弧将短路点的电气设备烧坏；②短路电流通过非故障设备，由于发热和电动力的作用，很可能使非故障元件损坏或缩短其使用寿命；③电力系统电压水平下降，影响用电单位的生产，出现次品及废品，甚至烧毁电动机；④电力系统电压下降，可能破坏电力系统的稳定，使系统振荡而导致崩溃。电力系统中各种设备之间都有电或磁的联系，当某一设备发生故障，在很短的时间内就会影响到整个系统的其它部分。因此，一旦电力系统出现故障，必须尽快将其切除，恢复正常运行，减少对用电单位的影响；而当出现不正常运行情况时要及时处理，以免引起故障。继电保护装置是一种能反应电力系统电气设备发生故障或不正常工作状态而作用于开关跳闸或发出信号的自动装置。为了保证对用电单位的连续供电，故障切除以后，应尽快地使电气设备再次投入运行或由其他电源和设备替代工作。因此，电力系统中除了安装继电保护装置以外，还需装设各种自动装置，如自动重合闸、备用电源自动投入装置以及自动低周波减载装置等。（2）继电保护的基本原理电力系统发生故障时，会引起电流的增加和电压的降低，以及电流与电压间相位的变化，因此电力系统中所应用的各种继电保护，大多数是利用故障时物理与正常运行时物理量的差别来构成的。例如，反应电流增大的过电流保护、反应电压降低（或升高）的低电压（或过电压）保护、反应电流与电压间的相位角变化的方向保护等。继电保护原理结构的方框图，如图－1所示。由三大部分组成，分别为：测量部分，用来测量被保护设备输入的有关信号（电流、电压等），并和已给定的整定值进行比较判断是否应该启动；逻辑部分，根据测量部分各输出量的大小或性质及其组合或输出顺序，使保护按照一定的逻辑程序工作，并将信号传输给执行部分；执行部分，根据逻辑部分传输的信号，最后去完成保护装置所负担的任务，给出跳闸或信号脉冲。图－2为线路过电流保护的基本原理此意图，用以说明继电保护的组成和基本原理。在图－2中，电流继电器KA的线圈接于被保护线路电流互感器TA的二次回路，即保护的测量回路，它监察被保护线路的运行状态，测量线路中电流的大小。在正常运行情况下，当线路中通过最大负荷电流时，继电器不动作；当被保护线路K点发生短路时，线路上的电流突然增大，电流互感器TA二次侧的电流也按变比相应增大，当通过电流继电器KA的电流大于其整定值时，继电器立即动作，触点闭合，接通逻辑电路中时间继电器KT的线圈回路，时间继电器启动并根据短路故障持续的时间，作出保护动作的逻辑判断，时间继电器KT动作，其延时触点闭合，接通执行回路中的信号继电器KS和继电器QF的跳闸线圈回路，使断路器跳闸，切除故障。第三节常用电器基本操作2.3.1低压电气与工艺条件（仪表）几种联锁原理电动机的开、停机均由装置操作工进行，根据机泵的重要性，采用电气于工艺（仪表）自动开、停机联锁。（工艺条件有：温度、压力、流量、液位、润滑等影响）、高压电机与低压盘车电机联锁、高压电机与低压润滑油泵联锁及高压电机与自身电加热器联锁等多种类型，现介绍如下。（1）低压电气与工艺（仪表）联锁：①手动开机、自动停机工艺条件满足后才能人工开机，一旦工艺出现异常情况立即自动停机。②自动开机、手动停机现场装有“自动/手动”选择开关，当置于“手动”位置时，开、停机与工艺条件无关。当置于“自动”位置时，一旦工艺条件满足后，就会自动开机，开机后工艺条件就不再满足了，但也不会引起停机，停机仍要人工操作。③自动开停机现场“自动/手动”选择开关，当置于“手动”位置时，开、停机与工艺条件无关。当置于“自动”位置时，电机的开、停机就由工艺条件自动控制，不需要人工操作，（紧急情况时操作现场开闭器S1也能强行停机）④具有二组工艺条件的手动或自动开停机a现场装有“手动/自动”选择开关，工艺条件有二组。当第一组工艺条件满足时，才能在“手动”位置时操作S1手动开机。当第一组与第二组工艺条件同时满足时，能在“自动”位置时自动开机。当第一组工艺条件不满足时，无论“手动”或“自动”状态下运转的电机都会停机。当第一组工艺条件满足时，不管“手动”或“自动”状态下运转的电机操作开闭器都会停机。但第二组工艺条件若不满足对上述两种状态下运转的电机都不会引起停机。因电源通过S1开闭器接点至K1自保，K1线圈始终励磁，所以第二组工艺条件只能自动开机，不能自动停机b现场装有“手动/自动”选择开关，有二组工艺条件。当第一组工艺条件满足时，才能在“手动”位置时操作S1手动开机。当第一组与第二组工艺条件同时满足时，能在“自动”位置时自动开机。当第一组工艺条件不满足时，无论“手动”或“自动”状态下运转的电机都会停机。当第二组工艺条件不满足时，“自动”状态下运转的电机会立即停机。对“手动”状态下运转的电机无影响。当第一组工艺条件满足时，不论“手动/自动”选择开关放“手动”或“自动”位置，都可操作开闭器S1停机。⑤无操作开关、自动开停机ET电加热器等设备现场即无操作开闭器，也无“手动/自动”开关，设备的开、停完全受工艺条件控制来达到工艺的要求。（2）低压电气与高压电机的联锁：①高压电机与低压盘车电机联锁由于受工艺、设备条件限制，高压电机要靠先起动盘车电机待主轴盘转到一定的方向角度才能起动运转。盘车电机动作原理如下：合上Q1开关，控制电源→F2→F6→Q1→K1线圈吸,K3接点闭合→P1→6HS→B2/12(GB-302-M)联锁→A1/6现场开闭器合上→A2/S0限位开关→K1线圈吸,H1灯亮,K1接点自保,电机启动开始盘车.K1、K3接点闭合—高压柜联锁，当盘车到一定预定位置时，限位开关打开，盘车电机停转，高压电机就可以起动了。②高压电机与本身电加热联锁电机停机后易受潮降低绝缘，为此在绝大部分电机内部都有电加热器，作绝缘干燥处理。电加热主要由6个电热丝组成，有二个串联而成的温度控制元件来调节加热温度，温度时间长短根据需要来整定，电加热器的工作电源受高压电机停转后来接通。合上Q1开关，控制电源→F1→Q1→K3线圈,K3吸,控制电源经K3接点→相对应的高压开关柜分闸联锁接点→K1线圈，K1吸，H1红灯亮，主回路K1接通，电加热器开始加热。当高压电机起动后，高压开关联锁接点断开，切断电加热器控制电源，电加器停止加热。H3黄灯亮，表示有故障。（3）油泵联锁电气工作原理说明①油泵再启动装置把现场开闭器S1放到启动位置，油泵主接触器K1励磁并自保，电动机运转。同时再闭合（ARR）继电器内部K11、K12动作，电源分别经ARR/#10端子→K11的瞬动闭合接点→K12的延时闭合接点(设定0”秒)和ARR/#8端子构成自保回路,为再启动作好准备。一旦电源失电，在30”秒内恢复正常，由于K11的瞬时闭合、延返回接点还未断开（最长时间可设定36”秒）,现场开闭器S1仍处在中间位置,所以控制电源马上经开闭器S1的自保线→K3的瞬动闭合接点→ARR/#10端子→K11的延时返回接点→T变压器初级线圈→ARR/#5端子构成闭合回路。K11、K12重新动作并自保。自动再启动控制电源经→ARR/#10端子→K11的瞬动接点→K12的延时接点(设定0”秒)→ARR/#8端子→K1线圈构成闭合回路。K1励磁油泵自启动。在技术上确保了因电网停电引起油系统波动的处理速度。②联锁停车及信号装置a元器件分布状况：联锁装置集中装于P1-LV-07盘内，为了保证联锁的可靠性，其控制电源采用无停电电源DC/110V,由P1-GP-02/03、X3(53、54)端子引来，每套联锁系统分别进行单独控制。信号由MD集中报警和P1-LV-CP-07盘面方向性发信二种。b联锁停车工作原理：如运行中油泵因故