2023年級電氣工程概論范瑜考試重點

1.1電氣工程是與電能生產(chǎn)和應(yīng)用相關(guān)的技術(shù),同時它也是工程教育體系中的一個學(xué)科。在我國高等學(xué)校的本科專業(yè)名目中,電氣工程對應(yīng)的專業(yè)是電氣工程及其自動化或電氣工程與自動化。電氣工程的理論根底是電氣科學(xué)。電氣科學(xué)與電氣工程所涉及的領(lǐng)域格外寬廣,爭論的內(nèi)容格外豐富,國家自然科學(xué)基金委員會劃分的電氣科學(xué)與工程的領(lǐng)域和子領(lǐng)域見表1-1。電能是最清潔的能源,而且易于遠(yuǎn)距離傳輸和把握,所以已經(jīng)成為人類現(xiàn)代社會最主要的能源形式。電作為一種特別的能量存在形態(tài),在物質(zhì)、能量、信息的相互轉(zhuǎn)化過程以及能量的相互轉(zhuǎn)化中起著重要的作用。由于電(或磁、電磁)本身具有極強的可控性,大多數(shù)的能量轉(zhuǎn)換過程都以電(或磁、電磁)作為中間能量形態(tài)進展調(diào)控,信息表達的交換也越來越多地承受電(或磁)這種特別介質(zhì)來實施,因此,當(dāng)代高技術(shù)都與電能親熱相關(guān),并依靠于電能：1.4電氣工程學(xué)科除具有其各分支學(xué)科的專業(yè)理論外,還具有本學(xué)科的共性根底理論(電路理論、電磁場理論、電磁計量理論等,它與根底科學(xué)(如物理、數(shù)學(xué)等)的相應(yīng)分支具有親熱的聯(lián)系,但又具有明顯的差異。由于根底科學(xué)的主要任務(wù)是生疏客觀世界的本質(zhì)及其內(nèi)在規(guī)律,而技術(shù)科學(xué)的目的則在于改造客觀世界以到達人們的預(yù)定要求。電流的方向規(guī)定為正電荷運動的方向或負(fù)電荷運動的相反方向電壓的方向規(guī)定為由高電位端指向低電位瑞,即為電位降低的方向;上述規(guī)定的方向,通常作為它們的實際方向。二、歐姆定律歐姆定律在物理課中早就學(xué)過,它是電路的根本定律之一,但在電路理論中處理這個定律時并不是簡潔重復(fù)過去所講的內(nèi)容,而是通過它進一步加深對電壓、電流正方向的理動勢的正方向,當(dāng)電壓和電流的正方向選得相反時,表達式須帶負(fù)號;其次,在正方向選1-22與圖1-23所示。三、基爾霍夫定律〔1〕基爾霍夫電流定律,∑I=0反映了集合到電路中任一結(jié)點的各支路電流間相互制約的關(guān)系。其實質(zhì)是電流連續(xù)性。即在任何一個無限小的時間間隔內(nèi),流向結(jié)點的電荷必定等于流出的電荷,在結(jié)點上不能聚攏電荷。(2)基爾霍夫電壓定律,∑U=0電位單值性原理,即在任一瞬時,從回路中任意一點動身,沿回路繞行一周,電位升之和必定等于電位降之和,回到動身點時,該點的電位不會發(fā)生變化。2.1.1變成電能;或作為電動機,把電能轉(zhuǎn)變成機械能。有的電機還用作調(diào)相機,用于改善電網(wǎng)對運動的電能變換裝置,廣泛應(yīng)用于電能傳輸,電壓、電流、阻抗的變換和電路隔離。電機的主要作用表現(xiàn)在三個方面：電能的生產(chǎn)、傳輸和安排在發(fā)電廠中,發(fā)電機由汽輪機、燃?xì)廨啓C、柴油機或水輪機帶動。發(fā)電機將燃料燃燒、后用變壓器上升電壓,通過輸電線把電能送到用電地區(qū),再經(jīng)變壓器降低電壓,供用戶使用。驅(qū)動各種生產(chǎn)機械和裝備在工農(nóng)業(yè)、交通運輸、國防等部門和生活設(shè)施中,極為廣泛地應(yīng)用各種電動機來驅(qū)動生產(chǎn)機械、設(shè)備和器具。例如,機床驅(qū)動、電力排灌、農(nóng)副產(chǎn)品加工、礦石采掘和輸送、等一般都承受電動機來拖動。作為各種把握系統(tǒng)和自動化、智能扮裝置的重要元件隨著工農(nóng)業(yè)和國防設(shè)施自動化水平的日益提高,消滅了多種多樣的把握電機,它們在把握和解算元件。這類電機一般功率較小,但品種繁多、用途各異,例如,電梯的自動選層與顯示,閥門遙控,火炮和雷達的自動定位,飛行器的放射和姿勢的把握,機床加工的自動把握和顯示,以及計算機外圍設(shè)備、各種自動記錄儀表、音像錄放設(shè)備、醫(yī)療器械和現(xiàn)代家用電器設(shè)備等的運行把握、檢測或者記錄顯示。2.2.1電機是進展機電能量轉(zhuǎn)換或信號轉(zhuǎn)換的電磁機械裝置的總稱。依據(jù)不同的角度,電機有不同的分類方法：依據(jù)在應(yīng)用中的功能來分,電機可以分為以下各類。將機械功率轉(zhuǎn)換為電功率—發(fā)電機。將電功率轉(zhuǎn)換為機械功率—電動機。將電功率轉(zhuǎn)換為另一種形式的電功率,又可分為:①輸出和輸入有不同的電壓—變壓器。②輸出與輸入有不同的波形,如將溝通變?yōu)橹绷鳌兞鳈C。③輸出與輸入有不同的頻率——變頻機。④輸出與輸入有不同的相位——移相機。按運行速度，電機又可以分為：靜止設(shè)備—變壓器。沒有固定的同步速度—直流電機。(4)速度等于同步速度—同步電機。(5)速度可以在寬廣范圍內(nèi)任憑調(diào)整——溝通換向器電機。隨著電力電子技術(shù)和電工材料的進展,消滅了其他一些特別電機,它們并不屬于上述傳常被稱為特種電機。變壓器變壓器是一種靜止電機其主要組成局部是鐵心和繞組。為了改善散熱條件,大、中容量的電力變壓器的鐵心和繞組浸入在盛滿變壓器油的封閉油箱中,各繞組對外線路的連接由絕緣套管引出。為了使變壓器安全牢靠地運行,還設(shè)有儲油柜、安全氣道、氣體繼電2-4變壓器主體是鐵心及套在鐵心上的繞組,圖2-5所示為三相變壓器的鐵心與繞組。把接溝通電源的繞組設(shè)定為一次繞組,其匝數(shù)用字母N1表示;把接負(fù)載的繞組設(shè)定為二次繞組,其匝數(shù)用字母N2表示。當(dāng)一次繞組接通溝通電源時,二次繞組接的電燈就會發(fā)光。這可以依據(jù)電磁感應(yīng)原理來說明：步進電動機(SteppingMotor)把電脈沖信號變換成角位移以把握轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動,在自動把握裝置中作為執(zhí)行元件。每輸入一個脈沖信號,步進電動機前進一步,故又稱脈沖電動機。隨著微電子和計算機技術(shù)的進展,步進電動機的需求量與日俱增,在國民經(jīng)濟各領(lǐng)域都有應(yīng)用。步進電動機的驅(qū)動電源由變頻脈沖信號源、脈沖安排器及脈沖放大器組成,由此驅(qū)動電好協(xié)作。軸轉(zhuǎn)動一角度,通過抗旋轉(zhuǎn)齒輪使輸出轉(zhuǎn)軸保持在的工作位置;線圈再通電,轉(zhuǎn)軸又轉(zhuǎn)動一角度,依次進展步進運動。磁電式步進電動機主要有永磁式、反響式和永磁感應(yīng)子2-8四、超導(dǎo)電機2-9所示是一臺艦船用超導(dǎo)直流電動機。五、超聲波壓電電動機超聲波壓電電動機是20世紀(jì)80年月中期進展起來的一種全概念的型驅(qū)動裝置,它將電能轉(zhuǎn)換為彈性體的超聲振動,并將摩擦傳動轉(zhuǎn)換成運動體的旋轉(zhuǎn)或直線運動。這類電動機具有運行速度低、出力大、構(gòu)造緊湊、體積小、噪聲小等優(yōu)點,而且不受環(huán)境磁場的影響,可以應(yīng)用于生物生命科學(xué)、光學(xué)儀器、高周密機械等領(lǐng)域。圖2-10所示是一個微型超聲波壓電電動機。電機的應(yīng)用領(lǐng)域電力工業(yè)〔汽輪機)轉(zhuǎn)速很高.一般為3000r/min,因此汽輪發(fā)電機的轉(zhuǎn)子細(xì)而長,以減小線速度。圖2-11所示是一臺國產(chǎn)60萬千瓦汽輪發(fā)電機正在安裝轉(zhuǎn)子。目前世界上最大的汽輪發(fā)電機容量已經(jīng)超100為幾百轉(zhuǎn)/2-12所示是在三峽電站安裝的水輪發(fā)電機,三峽機組是目前世界上最大的水輪發(fā)電機組,功率達70萬千瓦。2670三、風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)力發(fā)電就是通過捕風(fēng)裝置的葉輪將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機械能,再將機械能轉(zhuǎn)換成電能的過程。風(fēng)能是最廉價、最清潔、最有開發(fā)價值的能源。近十幾年來,我國政府加快了風(fēng)電的開發(fā),還引進了國外生產(chǎn)的、技術(shù)先進的大型風(fēng)力機,組建風(fēng)電場,促進了我國風(fēng)電事業(yè)的進展。按裝機容量分,風(fēng)力發(fā)電機有小型、中型、大型、特大型系列。小型風(fēng)力發(fā)電機容量為0.1-1kW,中型風(fēng)力發(fā)電機為1-100kW,大型風(fēng)力發(fā)電機為100-1000kW,特大型風(fēng)力發(fā)電機為1000kW以上。幾乎全部類型的發(fā)電機都用到風(fēng)力發(fā)電中,最常見的有同步、異步、2.7電器的分類器等。敏起動器、變阻器、把握繼電器等(用于電機的各種起動器正越來越多地被電力電子裝置所取代)用于切換電路的電器主要有轉(zhuǎn)換開關(guān)、主令電器等。用于檢測電路系數(shù)的電器主要有互感器、傳感器等。(5電器按工作電壓可分為高壓電器和低壓電器兩類。在我國,工作溝通電壓在1000V及以1500y10001500V以上的屬于高壓電器。下面主要按電壓的分類介紹電力系統(tǒng)中的高壓電器和低壓電器的根本構(gòu)造與作用。2.8.2互感器的作用是:向測量、保護和把握裝置傳遞信息。使測量、保護和把握裝置與高電壓之間隔離。有利于儀器、儀表和保護、把握裝置小型化、標(biāo)準(zhǔn)化。常用的電流互感器是按電磁變換原理工作的,構(gòu)造與變壓器一樣,稱為電磁式電流互感2-43所示是正在對我國三峽左岸電站的高壓電壓互感器進展介質(zhì)損耗試驗。電力系統(tǒng)進展簡史電力工業(yè)簡介源主要包括植物能源(柴草等)、礦物能源(煤、油、自然氣等)、可再生能源(水、風(fēng)、潮汐、地?zé)?、太陽能?及核能(核裂變、核聚變)。由一種或多種一次能源經(jīng)過轉(zhuǎn)換或加工得到的能源產(chǎn)品,稱為能二次能源。二次能源更具優(yōu)越性，其利用效率高清潔、便利。簡潔、便于遠(yuǎn)距離輸送,能靈敏、便利地進展把握,生產(chǎn)本錢低,電能應(yīng)用對環(huán)境不構(gòu)成污染等。因此,電能已成為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸、國防科技及人民生活等各方面不行缺少的能源。電力工業(yè)是生產(chǎn)和銷售電能的行業(yè)。電力工業(yè)的任務(wù)是為社會供給能源,即向用戶供給安全、牢靠、便利、優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟的電能。它是現(xiàn)代社會不行或缺的一種公用事業(yè),是國民經(jīng)濟重要的根底產(chǎn)業(yè),也是國民經(jīng)濟進展戰(zhàn)略中的重點和先行產(chǎn)業(yè)。電力工業(yè)必需優(yōu)先速度,只有這樣,國民經(jīng)濟各部門才能夠快速而穩(wěn)定地進展,這是社會的進步、綜合國力的增加及人民物質(zhì)文化生活現(xiàn)代化的需要。電力工業(yè)的主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)有：發(fā)電利用各種能源資源,生產(chǎn)電能。發(fā)電過程是各種不同形式的能源轉(zhuǎn)換為電能的目前世界上的絕大多數(shù)電能是由前三種電站供給的。220kV及以上電壓等級的電力線路及變電站構(gòu)成的電力網(wǎng)絡(luò)完成。等級。依據(jù)電壓等級的不同分為高壓配電(35-110kV)、中壓配電(1-35kV)和低壓配電(1kV以下,如380/220V)。由相應(yīng)電壓等級的配電線路(饋線)及配電變電站或變壓器構(gòu)成的配電網(wǎng)絡(luò)完成。助各種能量轉(zhuǎn)換裝置(用電設(shè)備)轉(zhuǎn)換為機械能、熱能、光能、化學(xué)能等,以滿足社會政治、經(jīng)濟、文化和人民生活的需要。用于輸電、變電、配電的線路、變電站組成的網(wǎng)絡(luò)稱為輸配電網(wǎng)絡(luò)或電力網(wǎng)絡(luò),簡稱電網(wǎng)。輸配電網(wǎng)再加上發(fā)電廠(站)電力用戶就構(gòu)成了電力系統(tǒng)。電力工業(yè)還包括以下環(huán)節(jié):規(guī)劃、勘測設(shè)計、施工建設(shè)、運行調(diào)度、維護改造、安全監(jiān)察、科研開發(fā)、設(shè)備制造、教育培訓(xùn)、法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)、電力營銷(電力市場)等。3.2.1電力系統(tǒng)是由發(fā)電、變電、輸電、配電、用電等設(shè)備和相應(yīng)的關(guān)心系統(tǒng),按規(guī)定的技術(shù)產(chǎn)、輸送與安排電能,滿足國民經(jīng)濟和人民生活的需要。華東、東北、華北、華中、川渝、西北、南方四省等區(qū)域電網(wǎng)和局部省網(wǎng),規(guī)劃到2023決能源資源與負(fù)荷分布地區(qū)間的不平衡問題;②可以錯開用電頂峰低谷,削減裝機和備用;③有利于承受標(biāo)準(zhǔn)化大型設(shè)備,節(jié)約投資和提高運行經(jīng)濟性;④便于故障時相互支援,提高運行安全性;⑤便于集中治理,實現(xiàn)經(jīng)濟調(diào)度和電力合理安排。發(fā)電、變電、輸電、配電、用電等設(shè)備稱為電力主設(shè)備,主要有發(fā)電機、變壓器、架空成的系統(tǒng)稱為關(guān)心系統(tǒng),也稱為二次系統(tǒng)(由于它們接于互感器的二次側(cè)或電力主設(shè)備的操作把握接口上〕3.2.310002.6萬億噸,列世界第2位;我國水力資源隱蔽量有6.76×10*8kW,居世界首位,其中可供開發(fā)利用的就有3.7×10*3kW,居世界首位,70%以上的水能資源集中在西南地區(qū);其他如石油、核燃料、風(fēng)能、太陽能、地?zé)岬饶茉匆草^豐富,這些都為我國電力工業(yè)的進展奠定了雄厚的物質(zhì)根底。中國資源的分布(西部為主)中國能源的構(gòu)造(水、煤為主)、中國經(jīng)濟的進展格局(東部領(lǐng)先)打算了中國電網(wǎng)的進展格局:西電東送、南北互供、全國聯(lián)網(wǎng)。電牢靠性分類,電力級荷分為三級。使大量產(chǎn)品報廢,給國民經(jīng)濟造成重大損失,使市政生活發(fā)生混亂。響等。上述定性分類外,近年來還開展了以概率統(tǒng)計為根底的定量分析爭論。是:要在國家經(jīng)濟進展打算的指導(dǎo)下,對能源進展合理開發(fā)利用,協(xié)調(diào)進展發(fā)、輸、變、牢靠性,要有足夠的抗干擾力氣。由于電力建設(shè)周期較長,大型水電和核電廠8-10年,大型火電廠3-5年,因此需擬訂15-30年的電力系統(tǒng)長遠(yuǎn)進展規(guī)劃,并在其具體指導(dǎo)下,制定5-15年的中期進展規(guī)劃。前者進展電力負(fù)荷需求推想,把握可開發(fā)動力資源、技術(shù)的進展趨勢、電力系統(tǒng)對社會進展的適應(yīng)性等資料,然后充分考慮原有系統(tǒng)的條件,提出電源的構(gòu)成與配置輸電網(wǎng)的電壓等級和構(gòu)造,以及配電網(wǎng)的進展原則等。后者則是對規(guī)劃期內(nèi)系統(tǒng)的進展進展調(diào)研、計算、分析、方案比較,提出具體分階段的電源和電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)工程和進度等。溝通系統(tǒng)與直流系統(tǒng)電力系統(tǒng)的電大致可分為直流電和溝通電。直流電的大小相對于時間是恒定的,方向也電則與此不同,其大小及方向隨時間做周期性變化,與直流電相比,其變化比較簡潔。所謂方向變化也就是表示極性的變化。假設(shè)用示波器觀測直流電與溝通電的波形,可得如3-4電力系統(tǒng)的進展首先是從直流開頭的。為了照明的目的,原始的直流發(fā)電機連接到電力線路上承受110-220V直流電供給串聯(lián)的弧光路燈,供電距離在1-2km進展,要求增大輸送功率與輸電距離,提高輸電效率,這就要求提高輸電電壓,而發(fā)電機電壓因避開消滅電暈不行能提得很高,且直流高壓輸電與用戶低壓用電之間存在著難以抑制的沖突,使得當(dāng)時的直流輸電制遇到很大的挑戰(zhàn)。而溝通輸電制卻可使用變壓器,從而簡潔、經(jīng)濟、牢靠地解決了提高輸電電壓的問題,使得直流輸電系統(tǒng)漸漸被興的三相溝通輸電制所代替。1885硏究出封閉磁路的單相變壓器,由此實現(xiàn)了單相溝通輸電。但由于單相溝通電動機起動困難,不能保證增加發(fā)電廠的容量和擴大電網(wǎng)的伸展長度。1888年俄國工程師多利沃一多勃羅沃利斯基先后制造了三相異步電動機、三相變壓器和三相溝通制。1891工程師奧斯卡拉馮密勒主持建立了最早的三相輸電系統(tǒng)(如圖3-5電至法蘭克福,輸送距離是175km,輸送功率約為130kW。工程的建成標(biāo)志著歷史上輸電技術(shù)的重大突破,由此奠定了現(xiàn)代電力系統(tǒng)的輸電模式。三相溝通電的消滅抑制了原來再僅僅用于照明,而且在工業(yè)、生活中也得到了廣泛應(yīng)用。不斷增大。提高線路電壓與線路的絕緣有著親熱的關(guān)系,隨后線路的絕緣成為輸電進展為徹底解決溝通輸電中同步發(fā)電機并聯(lián)運行的穩(wěn)定性問題,工程師的思想又轉(zhuǎn)向直流輸電。當(dāng)今的直流輸電系統(tǒng)已經(jīng)不同于早年的直流系統(tǒng),現(xiàn)代高壓直流輸電是將三相溝通電通過換流站整流變成直流電,然后通過高壓直流輸電線路送往另一個換流站逆變成三相溝通電的輸電方式。它根本上由兩個換流站和直流輸電線路組成,兩個換流站與兩端的溝通系統(tǒng)相連接(如圖3-6變800kV,輸送距離已超過1700km6400MW,居世界領(lǐng)先水平。直流輸電線路造價低于溝通輸電線路但換流站造價卻比溝通變電站高得多。一般地,架空線路超過600-800km,電纜線路超過40-60km,直流輸電比溝通輸電更經(jīng)濟。隨著高電壓大容量電力電子元件及把握保護技術(shù)的進展,換流設(shè)備造價漸漸降低,直流輸電近年來進展較快。概而言之,輸電技術(shù)的進展大致經(jīng)受了直流傳輸一溝通傳輸一交直流傳輸?shù)倪M展過程。電力系統(tǒng)的運行無功功率u電流i的乘積ui)也是交變的(如圖3-7所示為有功功率P，根本單位為瓦特〔。四、電能質(zhì)量電能質(zhì)量是電力系統(tǒng)對用戶供電的標(biāo)準(zhǔn)條件。在一個抱負(fù)的溝通電力系統(tǒng)中,電能是以一恒定的工業(yè)頻率(50Hz60Hz)和正弦的波形,按規(guī)定的電壓水平向用戶供電。在三相溝通電力系統(tǒng)中各相電壓和電流應(yīng)當(dāng)是幅值相等,相位差120度的對稱狀態(tài)(如圖3-10aaaaa波形三相電壓和電流的不對稱度來衡量。率和電壓對額定值的偏移都將影響這些設(shè)備的運行性能和效率,同時也會縮短各種設(shè)備質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。抱負(fù)的電壓波形是正弦波。但由于各種非線性負(fù)荷、設(shè)備的接入,使電壓和電流波形發(fā)相系統(tǒng)中分布的不均勻性、單相負(fù)荷投入斷開的隨機性,以及電力系統(tǒng)各相元件阻抗的不等,都會使對稱的三相系統(tǒng)變得不對稱。電力系統(tǒng)中的諧波和三相電流、電壓的不對稱都將影響各種電力設(shè)備和通信線路的正常運行性能,所以各國及各電力系統(tǒng)也都擬訂了治理電力系統(tǒng)諧波的規(guī)定和電力系統(tǒng)不對稱度的標(biāo)準(zhǔn)。另外,電力系統(tǒng)頻率的波動,電壓的波動和閃變(波動的幅值和頻率),直流輸電系統(tǒng)中的電壓脈動,供電的連續(xù)性(年不停電時間)、牢靠性等也都是考核電能質(zhì)量的指標(biāo)。3.3.5目前,世界上除了以利用燃料的化學(xué)能、水的位能、核燃料的裂變和聚合能為生產(chǎn)電能的主要方式外,利用太陽能、風(fēng)能、地?zé)帷⒊毕?、波浪、海洋溫差、沼氣、垃圾、燃料一、太陽能發(fā)電太陽光直接轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電方式,也廣泛用于宇航裝置、人造地球衛(wèi)星上。利用太陽熱能發(fā)電,有直接熱電轉(zhuǎn)換和間接熱電轉(zhuǎn)換兩種形式。溫差發(fā)電、熱離子和磁3-15無污染現(xiàn)象發(fā)生。目前,世界各國在太陽發(fā)電設(shè)備制造及有用性等方面的爭論也取得了很大的進展，在全球，太陽能發(fā)電將具有寬闊的進展前景。3.4.6常見的故障有:1單相接地;②兩相接地短路;③兩相短路;④三相短路;⑤斷線等。系統(tǒng)故障可能造成的后果是：短路故障點強大的短路電流及燃起的電弧,可能損毀設(shè)備。(3)短路電流所通過設(shè)備因熱效應(yīng)和電動力而損壞或縮短了壽命。(4)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性遭到破壞,產(chǎn)生振動，甚至引起系統(tǒng)瓦解。3.6.7分布式發(fā)電系統(tǒng)90%以上的電力負(fù)荷供電。但這種方式也存在一些弊端,主要有:不能靈敏跟蹤負(fù)荷的變化;局部事故極易集中和導(dǎo)致大面積的停電;輸電線路產(chǎn)生的電磁影響使開拓的線路走廊越來越困難。分布式發(fā)電(DistributedGeneration)系統(tǒng)是指功率為數(shù)千瓦至50MW的小型、模塊式與環(huán)境兼容的獨立電源。這些電源由電力部門、電力用戶或第三方全部,用以滿足電力系統(tǒng)和用戶特定的要求,如調(diào)峰、為遙遠(yuǎn)用戶或商業(yè)區(qū)和居民區(qū)供電,節(jié)約輸變電投資、提高供電牢靠性等等。隨著電力體制改革的進展,分布式發(fā)電也可為一些用戶供給一種自主的選擇,使其更能適應(yīng)電力市場。通過分布式發(fā)電和集中供電系統(tǒng)的協(xié)作應(yīng)用有以下優(yōu)點:分布式發(fā)電系統(tǒng)中各電站相互獨立,用戶由于可以自行把握,不會發(fā)生大規(guī)模停電事故,所以安全牢靠性比較高。分布式發(fā)電可以彌補大電網(wǎng)安全穩(wěn)定性的缺乏,在意外災(zāi)難發(fā)生時連續(xù)供電,成為集中供電方式不行缺少的重要補充。城市或商業(yè)區(qū)的居民供電,可大大減小環(huán)保壓力。分布式發(fā)電的輸配電損耗可以無視,無需建配電站,可降低或避開附加的輸配電本錢,同時土建和安裝本錢低。可以滿足特別場合的需求,如移動分散式發(fā)電車。調(diào)峰性能好,操作簡潔,由于參與運行的系統(tǒng)少,啟?？焖?便子實現(xiàn)全自動。電力電子技術(shù)的作用〔如220V50Hz48V直流等)變換為所需要的電源〔如15V直流、110V60Hz溝通等)的一門科學(xué)應(yīng)用技術(shù)。它是電子工程、電力工程和把握工程相結(jié)合的一門技術(shù),以把握理論為根底、以微電子器件或微計算機為工具、以電子開關(guān)器件為執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)對電能的有效變換。2023年,IEEE(電氣電子工程師協(xié)會,國際)終身會士、美國電力電子學(xué)會前主席ThomasG.Wilson總結(jié)了電力電子技術(shù)半個多世的進展，給出了一個更貼切的定義:電力電子技術(shù)是通過靜止的手段對電能進展有效的轉(zhuǎn)換把握和調(diào)整,從而把能得到的輸入電源形式變成所期望得到的輸出電源形式的科學(xué)應(yīng)用技術(shù)通過合理選擇使用電氣電子元器件和相關(guān)拓?fù)渥儞Q電路,應(yīng)用各種把握理論和特地設(shè)計技術(shù),高效、有用、牢靠地把能得到的電源變?yōu)樗枰碾娫?以滿足不同的負(fù)載要求,4-2電力電子技術(shù)的萌芽1948年硅晶體管制造之后,引發(fā)了電子學(xué)的第一次革命。以硅半導(dǎo)體材料制作的電子器大電流的電力電子器件芯片,絕大多數(shù)都是以硅材料制作的。PN結(jié)的正向?qū)妷航当乳l流管和引燃管等要低得多,而反向漏電流比鍺材料制作的器件要小得多。也就是說使用硅半導(dǎo)體器件后,1948年硅晶體管制造以后,把硅材料用于整流器的努力1953年研制出100A的鍺功率二極管后,1954年研制出了硅材料的功率極管。到了20世紀(jì)50年月的末期,承受硅材料的功率二極管水量應(yīng)用于大功率的交直動重盛行起來,消滅了“直流牽引”時代。硅功率二極管在其他領(lǐng)域的應(yīng)用更是比比皆是。電力電子器件的進展1957年美國通用電氣公司(GeneralElectric,GE)制造了可控硅(SiliconControlledRectifier，SCR〕,后被國際電工學(xué)會正式命名為晶閘管(Thyristor)。晶閘管于1960PNPN構(gòu)造,具有更低的導(dǎo)通壓降,文是可控的器件,因此它的制造被稱為電子學(xué)的其次次革命。從現(xiàn)代角度來理解電力電子技術(shù)的內(nèi)涵,晶閘管可以說是第一種電力電子半導(dǎo)體器件,它開啟了電力電子技術(shù)的紀(jì)元。由于晶閘管在電源變換中的突出作用和眾多優(yōu)點,它自制造以來得到快速進展。圖4-4所示是Powerex公司開發(fā)的12kV/1.5kA1980年,已經(jīng)開發(fā)出承受光觸發(fā)4000V/1500A。晶閘管加上正向電壓后,通過觸發(fā)極可選擇任何時刻把握其開通;一旦導(dǎo)通后,觸發(fā)極便1961年由美國GTO。1948制造的硅晶體管(三個極為基極、集電極、放射極)，通過把握其基極,集射極之間可以起到類似機械開關(guān)的作用,可以把握電路中電流的通斷。當(dāng)晶體管基射極之間不加正向電流時,甚至加確定反向電壓時,晶體管不導(dǎo)通,相當(dāng)于機械開關(guān)斷開;當(dāng)晶體管基射極之間加上正向電流大于某確定值時,晶體管進入飽和導(dǎo)通態(tài),相當(dāng)于機械開關(guān)閉合導(dǎo)通。1970年,美國國際整流器公司(Internationalrectifier,IR)開發(fā)出500V/20A的功率晶體管?，F(xiàn)在晶體管一般稱為雙極晶體管(BipolarJunctionTransistor)，簡稱BJT。1975年,300V/400A的功率BJT問世。由于功率晶體管的容量相對于信號用的晶體管,無論是器件耐壓還是電流通過力氣都要大得多,因此,功率BJT又稱巨型晶體管(Gianttransistor,GTR)。為使功率BJT能到達高的電流通過力氣,實行了一種基射極級聯(lián)的復(fù)合晶體管構(gòu)造,稱為達林頓構(gòu)造(Darlington),所以功率BJT也叫達林頓晶體管。電力電子變換技術(shù)的進展:AC/DC(溝通到直流〕4--6電子技術(shù)的特點它是從電氣工程(EE)中3大學(xué)科領(lǐng)域〔電力、把握、電子〕進展起來的一門型穿插學(xué)科。電力電子技術(shù)的爭論內(nèi)容從以下8個方面介紹電力電子技術(shù)的爭論內(nèi)容：①電力半導(dǎo)體器件;②變換器電路構(gòu)造與設(shè)計;③把握與調(diào)整;④電力電子技術(shù)中的儲能元件;⑤電力半導(dǎo)體器件的封裝與制造;⑥電磁干擾和電磁兼容;⑦電機把握;⑧電力穩(wěn)定與電能質(zhì)量把握。4.3.6電力電子技術(shù)以把握電子開關(guān)的導(dǎo)通和斷開為根本工作形態(tài)。把握導(dǎo)通時,電子開關(guān)兩端的電壓從外加電壓值下降至接近0，流過電子開關(guān)的電流從0上升至負(fù)載電流：把握斷開時,電子開關(guān)兩端的電壓和流過電子開關(guān)的電流變化反之。這說明電力電子技術(shù)是du/dtdi/dtdu/dtdi/dt容是其中重要內(nèi)容之一。直流電機傳動直流電動機工作方式;施加轉(zhuǎn)動機械能而發(fā)出直流電的運行方式為直流發(fā)電機工作方式。直流電機傳動主要是電動機運行方式,即通以直流電,使電機依據(jù)要求輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。直流電機傳動在制動時,電機可以是發(fā)電機運行方式,發(fā)出直流電,把旋轉(zhuǎn)機械能變成電能回饋到直流電網(wǎng)中。直流電機有兩個獨立的磁通源,且一般狀況下兩個磁通源相互正交(垂直)。一個磁通源用于建立電機主磁場,也稱勵磁磁通,由定子上的勵磁繞組產(chǎn)生;另一個磁通源由轉(zhuǎn)子繞組的電流產(chǎn)生。通以電流的轉(zhuǎn)子繞組在主磁場作用下受力,帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子繞組也式的組合把握。直流傳動電機兩端電壓的調(diào)整依據(jù)供電電源是溝通電源還是直流電源,分為AC/DC的整流方式和DC/DC的直流斬波方式。對于AC/DC的整流方式,電機兩端電壓的調(diào)整主要有相控方式和脈寬調(diào)制(PulseWidthModulation,PWM)方式兩種。如圖4-29所示是二極PWMAC/DC直流傳動調(diào)速格外便利,但直流電機的電刷和機械換向器給直流傳動帶來了諸多不便和次是機械換向器雖然損耗和功率密度不大,但是對于換向器片間電壓、換向電流和電機轉(zhuǎn)速有嚴(yán)格限制。一般地,直流電機的最高電壓限制在1500V左右,相應(yīng)地,最大功率不800kW。直流電機還不能用在化學(xué)腐蝕和易于爆炸的環(huán)境中。溝通電機傳動〔參考書上內(nèi)容〕高電壓與絕緣技術(shù)的進展高電壓與絕緣技術(shù)是以試驗爭論為根底的應(yīng)用技術(shù),主要爭論在高電壓作用下各種絕緣設(shè)備及方法,電力系統(tǒng)的過電壓，高電壓或大電流產(chǎn)生的強電場、強磁場或電磁波對環(huán)境的影響和防護措施,以及高電壓、大電流的應(yīng)用等。高電壓技術(shù)對電力工業(yè)、電工制造業(yè)以及近代物理的進展(如X影響。高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容高電壓與絕緣技術(shù)學(xué)科爭論高電壓的產(chǎn)生,在高電壓下絕緣介質(zhì)及其系統(tǒng)的特性，電氣設(shè)備及絕緣,電氣系統(tǒng)過電壓及其限制措施,高電壓試驗技術(shù),電磁環(huán)境及電磁污染防護,以及高電壓技術(shù)的應(yīng)用等,其主要內(nèi)容可分為四局部:各類電介質(zhì)在高電場下的特性,電氣設(shè)備絕緣試驗技術(shù),電力系統(tǒng)過電壓與絕緣協(xié)作,高電壓技術(shù)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用等。一、雷電位差時,就會發(fā)生放電,放電會產(chǎn)生猛烈的光和熱,通道溫度高達15000-20230度，使空氣急劇膨脹震驚,發(fā)出隆隆聲響,形成雷閃(雷擊)。,雷電電流達100kA×10^8V,功率為10^10kW雷的能量所持續(xù)的時間格外短,平均電能在300KW·h左右。因此，把雷電轉(zhuǎn)化為可利用能源的價值并不大。5.2.4一般地講，過電壓都是由于系統(tǒng)中的電磁場能量發(fā)生變化而引起的。