电气设备的结构和工作原理
交流接触器结构与工作原理
交流接触器结构与工作原理
交流接触器是一种常用的电气控制器件，广泛应用于电力系统、工业自动化控制、家用电器等领域。它的主要作用是控制电路的开关，实现电气设备的启动、住手、正反转等功能。本文将详细介绍交流接触器的结构和工作原理。
一、交流接触器的结构
交流接触器主要由触点系统、电磁系统和辅助系统组成。
1. 触点系统：触点系统是交流接触器的核心部份，它由固定触点和动触点组成。固定触点固定在接触器本体上，而动触点则通过电磁系统的作用进行开合运动。触点通常由优质的导电材料制成，如铜合金，以确保良好的导电性能和耐磨性。
2. 电磁系统：电磁系统是交流接触器实现开合动作的关键部份。它由线圈、铁
芯和机械结构组成。当线圈通电时，产生的磁场会使铁芯受力，进而带动动触点的开合运动。电磁系统通常采用交流电源供电，通过控制线圈电流的大小和方向，可以实现接触器的闭合和断开。
3. 辅助系统：辅助系统包括接线端子、触点保护装置和辅助触点等。接线端子
用于连接交流接触器与外部电路，触点保护装置则可以保护触点免受过大的电流和电压的伤害。辅助触点通常用于实现接触器的信号传递和辅助控制。
二、交流接触器的工作原理
交流接触器的工作原理可以分为闭合过程和断开过程。
1. 闭合过程：当线圈通电时，电磁系统产生的磁场会使铁芯受力，带动动触点
与固定触点接触，实现闭合。闭合过程中，由于动触点与固定触点的接触面积较小，接触电阻较大，因此会产生一定的接触电压降和发热。为了减小接触电阻和延长触点寿命，通常会在接触面涂覆一层导电材料，如银合金。
2. 断开过程：当线圈断电时，电磁系统的磁场消失，铁芯受力减小，动触点受
发电厂电气部分-电气设备的结构和工作原理
第一节 绝缘子和母线
一、绝缘子
3、套管绝缘子
用于母线在屋内穿过墙壁或天花板，以及屋内向屋外引出， 或用于使用封闭外壳的电器的载流部分引出壳外。型号含义：
第一节 绝缘子和母线
（1）户内式（6-35kv,200-2000A） 1）带导体型
第一节 绝缘子和母线
2）母线型 额定电压20kv及以下当负荷超过1000A时，广泛采用
合电缆等。 油浸纸绝缘电缆、聚氯乙烯绝缘电缆（简称塑力 电缆）、交联聚乙烯绝缘电缆（简称交联电缆）、橡 皮绝缘电缆、高压充油电缆等。
4、电力电缆的种类及特点
1).油浸纸绝缘电缆 主绝缘用经过处理的纸浸透电缆油制成，适用于35kV及以下的输 配电线路。 2).聚氯乙烯电力电缆 主绝缘采用聚氯乙烯，内护套大多也是采用聚氯乙烯。主要用 优点：绝缘性能好、耐热能力强、承受电压高、使用寿命长 于6kV 及以下电压等级的线路。 黏性浸渍电缆：将电缆以松香和矿物油组成的黏性浸渍剂充分浸 3). 交联聚氯乙烯电力电缆 优点：电气性能好、耐水、耐酸碱盐、防腐蚀、机械强度较好、 渍，其额定电压为 1～35kV。 主要绝缘材料为交联聚乙烯，用于 1～110kV线路。在35kV及以 敷设不受高差限制，可垂直敷设。 不滴流电缆：采用与黏性浸渍电缆完全相同的结构尺寸，以不滴 下电压等级，交联聚乙烯电缆已逐步取代了油浸绝缘电缆。 4). 橡胶绝缘电力电缆 缺点：塑料易老化，绝缘强度低，介质损耗大，耐热性能差， 流浸渍剂的方法制造，敷设时不受高差限制。 优点：结构简单、外径小、质量小、耐热性能好、线芯允许工 并且燃烧时会释放氯气，对人体有害，对设备有严重腐蚀作用。 作温度高（长期90℃，短路时250℃）、比相同截面的油浸纸绝缘电 5 ）.高压充油电力电缆 绝缘材料为橡皮，主要 1－线芯；2－线 缆允许载流量大、可制成较高电压级、机械性能好、敷设不受高差 特点：铅套内部有油道。油道由缆芯导线或扁铜线绕制成的螺旋 用于35kV及以下电力线路。 管构成。在单芯电缆中，油道就直接放在线芯的中央；在三芯电缆中， 6 ） .SF6 气体绝缘电缆 芯屏蔽层；3－ 1－线芯； 2－聚氯乙烯绝缘； 限制、安装工艺较为简便。缺点：抗电晕和游离放电性能差。 优点：柔软性好，弯曲
交流接触器结构与工作原理
交流接触器结构与工作原理
交流接触器是一种电气开关装置，主要用于控制电动机、电炉、空调等大功率
电器设备的启停和控制。它通过控制电路中的继电器或触发器，实现对电器设备的电流的开关控制。本文将详细介绍交流接触器的结构和工作原理。
一、交流接触器的结构
1. 接触器外壳：交流接触器的外壳通常由耐热、耐磨损的材料制成，以保护内
部电器元件。
2. 触点系统：交流接触器的核心部分是触点系统。触点系统由固定触点和动触
点组成，它们之间通过弹簧连接。固定触点和动触点通常由铜制成，因为铜具有良好的导电和导热性能。
3. 励磁线圈：交流接触器的励磁线圈是触点系统的驱动力源。当励磁线圈通电时，会产生磁场，吸引动触点与固定触点接触，闭合电路，使电器设备工作。
4. 辅助触点：交流接触器通常还配备了辅助触点，用于实现额外的控制功能。
辅助触点可以用于信号传递、报警、故障检测等用途。
5. 热继电器：部分交流接触器还配备了热继电器，用于过载保护。热继电器可
以通过检测电流大小来判断是否超过额定值，当电流过大时，热继电器会自动切断电路，以保护电器设备。
二、交流接触器的工作原理
交流接触器的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：
1. 励磁：当控制电路中的继电器或触发器通电时，励磁线圈会产生磁场。
2. 吸引：励磁线圈产生的磁场会吸引动触点，使其与固定触点接触，闭合电路。
3. 闭合：当动触点与固定触点接触时，电流可以通过触点系统流动，电器设备
开始工作。
4. 分离：当控制电路中的继电器或触发器断电时，励磁线圈停止产生磁场，动
触点会分离固定触点，打开电路。
发电厂电气部分-电气设备的结构和工作原理
置，并用橡胶圈密封，以保证区内的密封维持微正压
运行的需要。
•
•
（2）共箱式封闭母线 其三相母线分别装设在支柱型绝缘子上，并
用一个金属薄板制成的箱罩保护。用于单机容量 200-300MW的发电厂的厂用电回路。
•
•封闭母线
•
•
第二节 电力电缆和电抗器
•一、电力电缆
•
1、电力电缆的用途
电力电缆主要用于：发电厂、变电站的进出线 ；跨越海峡、山谷及江河地区；大城市缺少空中 走廊的地区；国防等特殊需要的地区
缘 • 双。保芯使护、用导三的体芯材和料绝四：缘芯橡电 胶 层缆、，。聚防乙止烯外、力聚损氯伤乙、 烯 水、分交侵联入聚和乙绝烯缘、油聚外 丁 流烯。、分棉内、保麻护、层丝和、外 绸 保、护纸层、。矿内物保油护、层植由 物 铝油、、铅气或体塑等料。制成，
外保护层由内衬层和
外被层组成。
•1－导体；2－相绝缘；3－纸绝缘； •4－铅包皮；5－麻衬；6－钢带铠甲； •7－麻被；8－钢丝铠甲；9－填充物
4).橡胶绝缘电力电缆 ，• •其主额优要定点绝电：缘压电材为气料1性～为能3交5好k联V、聚。耐乙水烯、，耐用酸于碱1盐～、11防0k腐V蚀线、路机。械在强35度k较V及好
➢•以、下不敷电滴设压流不等电受级缆高，：差交采限联用制聚与，乙黏可烯性垂电浸直缆渍敷已电设逐缆。步完取全代相了同油的浸结绝构缘尺电寸缆，。以不滴流
第03章电气设备的结构和工作原理
第03章电⽓设备的结构和⼯作原理
第三章电⽓设备的结构和⼯作原理
3－1 绝缘⼦和母线
⼀、绝缘⼦
1．作⽤——绝缘⼦⼴泛应⽤在发电⼚和变电所的配电装置、变压器、开关电器及输电线路上。
1）⽤来⽀持和固定载流导体；
2）使⾮全绝缘载流导体与接地部分绝缘；
3）使装置中处于不同电位的⾮全绝缘载流导体之间绝缘。
2．分类
1）按额定电压：⾼压绝缘⼦和低压绝缘⼦；
2）按安装地点：户内式和户外式；
3）按结构形式和⽤途：⽀柱式、套管式和盘形悬式。
3．组成——⾼压绝缘⼦主要由绝缘件和⾦属附件两部分组成。
1）绝缘件通常⽤电⼯瓷制成。盘形悬式绝缘⼦的绝缘件也有⽤钢化玻璃制成的。
2）⾦属附件的作⽤是将绝缘⼦固定在⽀架上和将载流导体固定在绝缘⼦上。⾦属附件装在绝缘件的两端，两者通常是⽤⽔泥胶合剂胶合在⼀起。
4．主要参数
⽀柱绝缘⼦和套管绝缘⼦的机械强度⽤机械破坏负荷（或称抗弯破坏负荷）表⽰，单位为kN。同⼀电压级的绝缘⼦，按机械破坏负荷的不同分为四组，在其型号中分别⽤A、B、C、D表⽰，也有些绝缘⼦直接⽤kN 数表⽰。
盘形悬式绝缘⼦按机电破坏负荷分级，单位为t或kN。
5．分类介绍
（1）⽀柱绝缘⼦
1）户内式⽀柱绝缘⼦。
户内式⽀柱绝缘⼦分内胶装、外胶装、联合胶装三种，主要应⽤在3～35kV屋内配电装置。
a）外胶装式⽀柱绝缘⼦。有效⾼度减少，电⽓性能降低，但其机械强度较⾼。这类产品在逐步淘汰。
b）内胶装式⽀柱绝缘⼦。体积⼩、质量轻、电⽓性能好等优点，但机械强度较低。
c）联合胶装式⽀柱绝缘⼦。属实⼼不可击穿结构，它兼有内、外胶装式⽀柱绝缘⼦之长，尺⼨⼩、泄漏距离⼤、电⽓性能好、机械强度⾼。适⽤于潮湿和湿热带地区。
交流接触器结构与工作原理
交流接触器结构与工作原理
交流接触器是一种用于控制电动机、发电机和其他电气设备的电器元件。它的主要作用是在电路中打开或关闭电流，以实现对电气设备的控制。在本文中，我们将详细介绍交流接触器的结构和工作原理。
一、交流接触器的结构
交流接触器由以下几个主要部分组成：
1. 触点：交流接触器的触点是其最重要的部分，它由导电材料制成，通常是银合金或铜合金。触点分为主触点和辅助触点两种。主触点用于控制电流的开关，而辅助触点则用于辅助电路的控制。
2. 线圈：交流接触器的线圈是通过通电产生磁场，控制触点的开合。线圈通常由绝缘导线绕制而成，其匝数和电阻值会根据具体的应用需求进行设计。
3. 磁路：磁路是由磁芯和磁导体组成的。磁芯通常采用硅钢片制成，以提高磁路的导磁性能。磁导体则用于引导磁场的传输，确保磁场能够充分作用于触点。
4. 辅助装置：交流接触器通常还配备有各种辅助装置，如过载保护器、灯泡指示器、辅助触点等。这些装置能够提高接触器的安全性和可靠性。
二、交流接触器的工作原理
交流接触器的工作原理可以分为两个过程：吸合和分离。
1. 吸合过程：当线圈通电时，产生的磁场会吸引触点，使其闭合。这样，电流就能够通过主触点流入电路，实现对电气设备的供电。吸合过程是通过电磁力的作用实现的。
2. 分离过程：当线圈断电时，磁场消失，触点由于弹簧力的作用而分离。这样，电流就无法通过触点流入电路，电气设备停止工作。分离过程是通过弹簧力的作用实现的。
交流接触器的工作过程是周期性的，即不断地吸合和分离。通过控制线圈的通断，可以实现对电气设备的启动、停止和反转等操作。
电气设备的结构和工作原理(ppt107页)
套管绝缘子
支柱绝缘子
3-2 母线
1、作用 汇集和分配电能，集中的大容量传送电能
散热 集肤效应、邻近效应 电磁场
2、母线分类
硬母线 软母线
铜母线 铝母线
敞露母线 封闭母线
矩形母线 槽形母线 管形母线
3、金属外壳的封闭母线 （1）采用金属外壳封闭母线的结构
共箱封闭母线
金属外壳
母线导体
绝缘子
3-3 高压开关
几种高压开关作用的比较
隔离电 通断正常工 开断过负
压
作电流
荷电流
隔离开关
×
×
开断短 路电流
×
高压接触器 ×
×
×
负荷开关 ×
wk.baidu.com
×
高压断路器 ×
一、高压断路器概述（circuit breaker）
1、作用
（1）正常时接通、断开负荷电流。
（2）故障时接通、断开短路电流。
2、符号 QF，DL
SF6断路器
（１）SF6气体
优点：1）绝缘性能好；2）灭弧性能好；3）热、化学稳定性好； 4）无爆炸危险。 缺点：1）需要SF6气体压力监视装置；2）对SF6气体纯度和含水 量要求高；3）需要SF6气体回收装置。
（２）SF6断路器 优点：开断能力强，断口开距小，开断时间短，体积小，重量轻， 维护工作量小，噪音低，寿命长等， 缺点：但结构复杂，金属消耗量大，制造工艺、材料和密封要求 高，价格高等。
交流接触器结构与工作原理
交流接触器结构与工作原理
交流接触器是一种常用的电气控制器件，广泛应用于电力系统、工业自动化和家电等领域。它主要用于控制电路的开关和断开，实现电气设备的启动、停止和保护。本文将详细介绍交流接触器的结构和工作原理。
一、交流接触器的结构
交流接触器主要由电磁系统、触点系统和辅助系统组成。
1. 电磁系统
电磁系统是交流接触器的核心部分，它由电磁线圈和铁磁系统组成。电磁线圈是交流接触器的电源，当通入电流时，它会产生磁场。铁磁系统由铁芯和固定在铁芯上的移动铁片组成，它们的作用是增强磁场并传递力量。
2. 触点系统
触点系统是交流接触器的开关部分，它由固定触点和移动触点组成。固定触点固定在交流接触器的主体上，而移动触点则由电磁系统的铁磁系统控制。当电磁线圈通电时，移动铁片会受到磁力吸引，使得移动触点与固定触点接触或分离，从而实现电路的闭合或断开。
3. 辅助系统
辅助系统包括控制回路、继电器和辅助触点等。它们的作用是提供额外的功能和保护，例如过载保护、短路保护和远程控制等。
二、交流接触器的工作原理
交流接触器的工作原理基于电磁感应和电磁力的作用。
1. 吸合过程
当交流接触器的电磁线圈通电时，电流通过线圈产生磁场。磁场使得铁磁系统的移动铁片受到吸引力，移动触点与固定触点接触，闭合电路。此时，交流接触器处于吸合状态，电流可以通过触点流过，实现电路的通断控制。
2. 断开过程
当交流接触器的电磁线圈断电时，磁场消失，移动铁片失去吸引力，移动触点与固定触点分离，断开电路。此时，交流接触器处于断开状态，电流无法通过触点流过。
电机控制器的结构组成和工作原理
电机控制器是现代电气设备中的重要组成部分，其结构组成和工作原
理对于电机的运行和性能起着关键作用。本文将对电机控制器的结构
组成和工作原理进行详细介绍，以便读者对该领域有更深入的了解。
一、电机控制器的结构组成
电机控制器通常由以下几个主要部分组成：
1. 电源模块：电机控制器的电源模块用于提供稳定的电力供应，通常
包括电源输入、整流、滤波和功率放大等部分，用于将电网或电池提
供的电能转化为适合控制电机的电能。
2. 信号采集模块：该模块用于采集电机的运行状态、外部信号和控制
指令等信息，通常包括传感器接口、模拟/数字转换器、滤波器等部分，用于实时监测电机的运行情况并反馈给控制器。
3. 控制逻辑模块：控制逻辑模块是电机控制器的核心部分，用于处理
信号采集模块采集到的信息，计算电机的控制策略并生成控制指令，
通常包括微处理器、程序存储器、数据总线等部分，用于实现电机的
精准控制。
4. 驱动模块：驱动模块用于接收控制逻辑模块生成的控制指令，驱动
电机的运行，通常包括功率放大器、输出级驱动电路等部分，用于将
控制逻辑模块生成的低功率电信号转化为适合电机的高功率电能。
5. 保护模块：保护模块用于监测电机的运行状态，当出现异常情况时
及时采取保护措施，通常包括过流保护、过压保护、短路保护等部分，用于保障电机和电机控制器的安全运行。
二、电机控制器的工作原理
电机控制器的工作原理主要包括信号采集、控制逻辑处理、驱动输出
和保护反馈四个方面。
1. 信号采集：电机控制器通过信号采集模块实时监测电机的转速、电流、温度等运行状态，同时接收外部控制指令和参数设定，将采集到
电气设备知识点总结
电气设备知识点总结
电气设备是一种用于电力系统中传输、分配、控制和保护电能的设备。它们包括变压器、
断路器、电动机、发电机、输电线路、开关设备等，广泛应用于工业生产、市政工程、交
通运输、商业建筑等领域。对电气设备的理解和掌握，是保障电力系统正常运行和安全运
行的关键。
一、变压器
1. 变压器的种类
变压器主要分为油浸式和干式两种类型。油浸式变压器主要用于大功率、大容量的场合，
而干式变压器则用于小功率、小容量的场合。
2. 变压器的原理
变压器是利用电磁感应原理，通过互感器的作用，实现电能的变压和传输。原理上，当在
一组线圈中变化的电流产生变化的磁场时，这个磁场就会通过另一组线圈，诱发产生感应
电动势，从而实现电能的传输。
3. 变压器的工作原理
变压器的工作原理是利用磁场相互感应的规律，将输入的交流电压变换成需要的输出电压，从而实现电能的传输和变压。
4. 变压器的应用
变压器广泛应用于电力系统的输电、升压、降压、分配等各个环节，是电气系统中必不可
少的重要设备。
二、断路器
1. 断路器的种类
断路器主要分为空气断路器、真空断路器、SF6断路器和油浸式断路器等。不同种类的断
路器适用于不同的场合和环境。
2. 断路器的原理
断路器的主要原理是利用触头与固定触头之间的间隙，通过气体、真空或油介质，实现对
电路中电流的控制和保护作用。
3. 断路器的工作原理
断路器的工作原理是通过控制触头的闭合和分离，切断或接通电路中的电流，实现对电路
的控制和保护功能。
4. 断路器的应用
断路器广泛应用于电力系统中的过载、短路、接地故障等情况下，保护电气设备和设备安
交流接触器的结构及工作原理
交流接触器的结构及工作原理
交流接触器是一种常用的电气控制设备，主要用于继电保护、电动机控制等领域。它通过控制电路的开关状态来实现对电器的控制。本文将介绍交流接触器的结构及其工作原理。
一、交流接触器的结构
交流接触器通常由线圈、静触点、动触点、弹簧等构件组成。下面我们分别介绍这些组件的作用。
（一）线圈
线圈是交流接触器中的一个重要组件，它主要的作用是在施加电压时，使铁芯产生磁场，控制静触点和动触点的接触及脱离。交流接触器的线圈一般由绕在铁芯上的导线组成。
（二）静触点
静触点是交流接触器中一个不动的接触片，由导电材料制成。当线圈产生磁场时，它与动触点发生接触和脱离以控制电路的开闭状态。
（三）动触点
动触点是交流接触器中一个可移动的接触片，也由导电材料制成。当线圈产生磁场时，它会受到磁力作用而运动，与静触点相互接触、脱离，控制电路的开闭状态。
（四）弹簧
弹簧是交流接触器中的一个重要的构件，它主要作用是保证静触点和动触点的接触力。当线圈不通电时，弹簧会迫使动触点与静触点分离，避免产生接触瞬间的电弧，使交流接触器更加稳定和安全。
二、交流接触器的工作原理
交流接触器的工作过程可以分为两个部分，分别是吸合和分离。下面我们分别介绍这两个过程。
（一）吸合过程
吸合指的是当线圈受到电压激励时，线圈的电流增大，铁芯磁化，动触点被吸引，接触静触点，在静触点和动触点之间形成一条低接触电阻的电路。这个过程的主要作用是使电器设备开始运作。
吸合后，线圈的电流不断增大，磁力也不断增大，直到磁力超过弹簧的弹力，动触点与静触点接触，从而产生电路的通电状态。
汽车发电机的结构组成与工作原理
汽车发电机的结构组成与工作原理汽车发电机是汽车电气系统中不可或缺的部分，它的主要功能是为电动设备提供电力。发电机通过车辆的发动机转动，在磁场作用下将机械能转换成电能，以充电汽车电池。发电机的结构组成和工作原理如下。
一、结构组成：
1.转子和定子
汽车发电机的核心部分是定子和转子。定子是以铁芯为基础的静止部分，通常由铁芯和线圈组成。转子安装在轴上，然后上下旋转，由磁场和电梯制动器产生的磁流排除定子的线圈。
2.电动机结构
电动机组成是一种电路，该电路包括由转子和定子构成的磁路和线圈。线圈就是导体，如铜线，绕在铁芯上，并通过电控管制电流的电路过载。
3.电压调节器
发电机输出的电压可以根据汽车电池是否需要充电而调整。这个过程由电压调节器来控制。电压调节器可以在电路中增加或减少电流来保持电池的电压。
4.滑环和碳刷
滑环是连接发电机和控制器的一种大型接头。碳刷与滑环接触，并通过电源传输电流。滑环和碳刷之间的接触可以产生摩擦，所以需要定期维护。
二、工作原理
汽车发电机的工作原理以电磁学原理为基础，由机械能转换成电能。当转子旋转时，产生磁场，并在定子绕制的线圈中产生电动势。磁场的方向和大小不断变化，电动势也不断变化。这使得输出电压是交流电。
为了使发电机输出直流电，需要在滑环上安装一系列碳刷。当滑环旋转时，碳刷与滑环接触并传输电流，通过电路中的电压调节器控制电压和电流的输出量和方向。同时，电压调节器还会监测电池的电荷状态，并决定何时充电。
总之，汽车发电机是汽车系统中重要的组成部分，它通过转化机械能为电能来为汽车电子设备提供动力。了解汽车发电机的结构和工作原理可以帮助驾驶员更好地维护和修理汽车电气系统。
交流接触器的结构及工作原理
交流接触器的结构及工作原理
交流接触器是一种常见的电气元件，广泛应用于各种电气控制系统中。它的主要作用是在电路中开关电流，控制电器设备的启停。本文将介绍交流接触器的结构及工作原理。
一、交流接触器的结构
交流接触器通常由电磁系统、接触系统、弹簧系统和外壳等部分组成。
1. 电磁系统
电磁系统是交流接触器的核心部分，它由线圈和铁芯组成。线圈是由绕制在绕线管上的导线组成的，当通电时会产生磁场。铁芯是由软磁材料制成的，它的作用是增强磁场的强度。
2. 接触系统
接触系统是交流接触器的关键部分，它由触点、触点座和动触头组成。触点是由导电材料制成的，当电磁系统通电时，动触头就会被吸引，使触点闭合。触点座则是固定在接触器的外壳上，用于固定触点。
3. 弹簧系统
弹簧系统是交流接触器的辅助部分，它由恢复弹簧和保持弹簧组成。恢复弹簧的作用是在电磁系统断电后，使动触头恢复原位，打开触点。保持弹簧的作用是在电磁系统通电后，使动触头保持闭合状态，保证电路的通断。
4. 外壳
外壳是交流接触器的外部保护部分，它由绝缘材料制成，用于防止触电和保护内部元件。
二、交流接触器的工作原理
交流接触器的工作原理是基于电磁感应原理。当线圈通电时，会产生磁场，磁场作用于铁芯上，使铁芯成为一只电磁铁。电磁铁的吸力使动触头被吸引，使触点闭合。当线圈断电时，磁场消失，恢复弹簧的作用使动触头恢复原位，打开触点。
交流接触器的工作过程可以分为两个阶段：吸合阶段和分离阶段。
1. 吸合阶段
当线圈通电时，电流通过线圈，产生磁场，磁场作用于铁芯上，使铁芯成为一只电磁铁。电磁铁的吸力使动触头被吸引，使触点闭合。此时电路通电，电器设备开始工作。
电气设备的结构和工作原理
电气设备的结构和工作原理
引言
电气设备是现代工业和生活中不可或缺的一部分，它们承担着电能转换、控制和传输等重要任务。本文将介绍电气设备的结构和工作原理，帮助读者更好地理解电气设备的基本原理。
一、电气设备的结构
电气设备的结构通常由以下几个主要组成部分组成：
1. 电源部分
电源部分通常包括电源输入端、滤波电路和稳压电路等。电源输入端接收来自电网的电能，并经过滤波电路去除电网中的杂波和干扰。稳压电路则用于将输入电压稳定在设定值，以保证电气设备的正常运行。
2. 控制部分
控制部分主要由控制器和相关电路组成。控制器接收用户的指令，并根据指令来控制电气设备的运行状态。相关电路则用于检测和反馈设备的工作状态，以便控制器实时了解设备的运行情况。
3. 电气驱动部分
电气驱动部分是电气设备的核心部分，主要实现电能转换和传动。根据不同的设备类型和功能，电气驱动部分可以包括电机、传感器、变压器等组件。电机负责将电能转换为机械能，传感器用于感知环境和设备状态，变压器则用于实现电能的变压和传输。
4. 输出部分
输出部分是电气设备最终产生的效果。根据设备的功能不同，输出部分可以是声音、光线、动力等。以电视机为例，它的输出部分就是屏幕上显示的图像和声音。
二、电气设备的工作原理
电气设备的工作原理基本上遵循能量转换的基本定律，即能量守恒和能量转换。下面以电动机为例，简要介绍电气设备的工作原理。
电动机是一种将电能转化为机械能的设备，其具体工作原理如下：1. 电源输入：电动机通过电源接收输入电能。这里的电源可以是直流电源或交流电源，具体根据电动机的类型和需求而定。 2. 电机转换：电能通过电机的转换装置（例如转子和定子）转换为机械能。当电流通过电机的线圈时，会在磁场中产生力和转矩，进而使转子转动。 3. 控制：通过控制电流的大小和方向，可以控制电机的转速和转向。这一过程通常由控制器和相关电路实现。 4. 功率输出：转动的转子通过联轴器传递机械能，将功率输出给负载。
电力系统的主要电气设备
(四)、变压器的容量选择
变压器台数：与负荷等级有关
三级负荷：1台变压器 二级负荷：2 一级负荷：2+备用
低压用户侧用电量总视在计算负荷大小：
对单台变压器 满足条件 ： SN>SC （应留有10～20％余量）
对两台变压器（一般为等容量，互为备用）满足条件： SN≈0.7Sc且SN≥ScⅠ+ Sc Ⅱ
三、变压器的选择
（一）、作用及意义：将由高压电网接受到的电压变换为用 电设备所需的电压等级。选择是否合理，直接影响到投资的 多少，运行费用的高低，供电质量的好坏及供电的可靠性。
电气设备和电力网额定电压标准化，统一组成了电力系统 的标准电压等级：220V，380V，3KV，6KV,10KV， 35KV， 110KV， 220KV， 330KV， 500KV
SB3（上） 和SB3 （下） KM1触头（上） 和KM1触头（下）
KM2触头（上） 和KM2触头（下）
正转：
按下SB2 （上）
SB2 （下）同时打开； KM1得电，KM1触头（上）闭合接通；
KM1触头（下）打开。
手松开的同时SB2 （上） 断开， SB2 （下）同时闭合。
反转： 按下SB3 （下）
整定： （1）改变电磁脱扣器铁心机构的 气隙大小。 （2）改变热脱扣器的弯曲程度。
交流接触器的工作原理
1、当交流接触器的电磁线圈 接通电源时，线圈电流产 生磁场，使静铁心产生足 以克服弹簧反作用力的吸 力，将动铁心向下吸合， 使常开主触头和常开辅助 触头闭合，常闭辅助触头 断开。主触头将主电路接 通，辅助触头则接通或分 断与之相联的控制电路。
电气自动化设备的组成与工作原理
电气自动化设备的组成与工作原理
一、引言
电气自动化设备是现代工业生产中不可或缺的重要组成部分。它通过电力和自
动化技术的结合，实现了工业生产的高效、精确和安全。本文将探讨电气自动化设备的组成和工作原理，以帮助读者更好地理解和应用这一领域的知识。
二、电气自动化设备的组成
1. 传感器
传感器是电气自动化设备的重要组成部分，它能够将物理量转化为电信号。常
见的传感器有温度传感器、压力传感器、光电传感器等。传感器的作用是将被测量的物理量转化为电信号，以便后续的处理和控制。
2. 控制器
控制器是电气自动化设备的核心部件，它根据传感器获取的信号进行逻辑判断
和控制操作。控制器可以是PLC（可编程逻辑控制器）、DCS（分散控制系统）等。控制器的作用是根据预设的逻辑规则，对生产过程进行自动控制和调节。
3. 执行器
执行器是电气自动化设备中负责执行控制命令的部件。常见的执行器有电动机、气动阀、液压缸等。执行器的作用是根据控制信号，将能量转化为力或者运动，实现对生产过程的控制和调节。
4. 人机界面
人机界面是电气自动化设备与操作人员之间的交互界面。它可以是触摸屏、键盘、显示器等设备，用于显示生产过程的状态信息、操作界面和报警信息。人机界面的作用是方便操作人员对生产过程进行监控和操作。
三、电气自动化设备的工作原理
电气自动化设备的工作原理可以简单概括为传感器采集信号、控制器进行逻辑判断、执行器执行控制命令。具体来说，它包括以下几个步骤：
1. 传感器采集信号
传感器根据被测量的物理量，如温度、压力等，将其转化为电信号。传感器的选择和安装位置对于信号的准确性和可靠性非常重要。
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1、作用
3-1 绝缘子
用来支持和固定裸载流体，并使裸导体与地绝缘，
或者用于使装置和电器中处在不同电位的载流导体之间 相互绝缘。
2、基本要求
足够的绝缘强度、机械强度、耐热性和防潮性
（1）材料：电工瓷，钢化玻璃，聚乙烯 （2）抗弯破坏荷重
3、分类
（1）支柱绝缘子 ①户内式支柱绝缘子，②户外式支柱绝缘子 （2）套管绝缘子 ①户内式套管绝缘子，②户外式套管绝缘子
0.2，0.5，1，3，5
5、技术参数
额定变压比，准确度级，额定容量
同一电压互感器在不同准确度级下有不同额定容量
6、接线
1个单相双绕组TV的应用
110~220KV 测线电压
3~35KV 测相对地电压
2个单相双绕组TV的V，v接线
3~35KV，测3个线电压
1个三相三柱式双绕组TV的Y，yn接线
×
×
负荷开关 ×
×
高压断路器 ×
一、高压断路器概述（circuit breaker）
1、作用
（1）正常时接通、断开负荷电流。
（2）故障时接通、断开短路电流。
2、符号 QF，DL
3、类型
油：灭弧介质 空 SF气 6：： 真空： 磁吹：
4、型号
123
45
6 7 额定开断电流
额定电流 改进型：G， 手车式：C 额定电压 设计序号
1个三相五柱式三绕组TV的YN，yn， 接线
3~35KV 测三个线电压，三个相对地电压，零序电压，用于交流绝缘监察
应用于中性点不接地系统，当系统发生单相接地故障时，
TV的第一二次绕组（yn绕组）： （1）三个监视线电压的电压表指示基本不变； （2）三个监视相对地电压的电压表指示一低两高：故障相对地 电位下降，非故障相对地电位升高。
户内：N， 户外：W
断路器类型
5、技术参数
（1）额定电压（2）额定电流（3）额定开断电流（4）动稳定电流 （5）热稳定电流（6）关合电流（7）全开断时间（8）操作循环
6、基本结构
（1）通断元件： 主电路的接通或断开
通断元件
（2）支撑绝缘元件：带电部分与地绝缘
绝 缘
（3）操作机构： 产生分、合驱动力
5、分类
低压熔断器 <1KV 高压熔断器 1KV 有填料 无填料 限流型 在短路电流达到冲击短路电流之前熔断，熔断时间不超过0.01s 非限流型 专职人员使用 非专职人员使用 带电部分不易被触及，爬距和安全净距要求高，外壳
防护等级IP2
（1）低压熔断器
RM10型无填料封闭管式
1-黄铜圈， 2-绝缘纸管， 3-黄铜帽， 4-插刀， 5-熔体， 6-特种垫圈， 7-刀座
（3）绝缘底座：电工瓷，环氧树脂
4、技术特点
（1）参数
额定电压，额定电流，熔体的额定电流，极限开断电流
（2）保护特性
I
极限开断电流
短路电流
短路——瞬时熔断
I1 I2
熔体的额定电流
过负荷——反时限熔断
正常——不熔断
t1
t2
t
（3）保护的选择性
FU0
FU1
…
上一级——熔体额定电流大 下一级——熔体额定电流小 既保证可靠性又保证选择性 配合方式： 在熔断时间相同的情况下，约3倍
优点： 开断能力强，断口开距小，开断时间短，体积小，重量轻，触头不 易氧化，运行维护简单，灭弧室免维护，结构简单，噪音低，寿命 长，无火灾、爆炸危险等。 缺点： 制造工艺、材料和密封要求高，开断电流和断口电压不能做得很高。 使用场合：3~35KV
７、操动机构
作用：使断路器分闸、合闸，并维持合闸 基本要求（１）动作可靠
绝缘油（ 充油电缆）
保护层——保护绝缘层，并有防止绝缘油外溢和防止外界水分潮 气入侵的作用。
内护层：防渗漏、防受潮、放腐蚀；
外护层：加强机械强度，放外伤。
油浸纸绝缘电缆
聚氯乙烯绝缘电力电缆结构图
l－导体；2－聚氯乙烯绝缘；3－填充物；4 －聚氯乙烯包带；5－聚氯乙烯内护套；6 －钢带铠装；7－聚氯乙烯外护套
0.2，0.5，1，3，5
保护用：5PX（1%，6’，5%），10P（3%，10%）
5、技术参数 额定电压（一次） ，额定变流比，准确度级，
额定容量（二次侧额定阻抗）
SN
I
2 2N
Z
2
N
同一电流互感器在不同准确度级下有不同额定容量
6、接线
7、类型 户内，户外
穿墙式，母线式，套管式，支持式 干式，浇注式，油浸式 单匝式，多匝式
隔离开关
双柱式
电容式电压互感器
三柱式
液压式操动机构
3-4 熔断器（fuse）
1、作用
熔断器是最简单的保护电器。串联接入被保护电路，发生短 路、过负荷时，熔断器熔体熔断，保护电路中其他设备的安全。
2、符号 FU，RD 3、构成
（1）熔管：绝缘纤维，电工瓷
（2）熔体：铅、锡，锌，合金
（2）支持固定熔管的载流部分：铜，铝
绝缘子——使导线与杆塔保持绝缘；
金具——连接导线或将导线固定在绝缘子上，以及将绝缘固定 在杆塔上，也可作连接绝缘子或保护绝缘子和导线等用。
架空线路
分裂导线
2、电缆
导电线芯——传输电能； 铜，铝； 单心，两心，三心，四心，五心，多心
绝缘层——使导线芯与导电线芯、导电线芯与保护层互相隔绝； 塑料，橡胶，油浸纸，聚乙烯，聚氯乙烯，交链聚乙烯，
3~35KV测三个线电压
当系统发生单相接地故障，TV一次侧三相电压不对称， 因而在TV一次绕组中产生不对称的三相电流。若TV中性点引 出并接地， 则TV一次绕组中的不对称三相电流就含有零序分 量，从而在TV铁心中产生零序磁通。由于三相三柱式的铁心 不能为零序磁通提供磁路，故零序磁通将通过铁心以外形成通 路，由于此通路磁阻大，会引起TV激磁电流增大，产生较大 发热，可能烧毁TV。
户内（RN型）： 通用型——RN1型
用于电动机、变压器、线路、配电盘、电容器等 实现短路保护、过负荷保护 根据保护特性选择 专用型——RN2型 用于电压互感器 实现短路保护 根据机械强度选择，材料电阻率大
3-5 互感器
1、作用 将电路中大电流变成小电流，高电压变成低电压的
电器设备，作为测量仪表和继电器的交流电源。 2、电压互感器，电流互感器符号
分闸电磁铁
分闸一级阀
合闸一级阀
二级阀
ຫໍສະໝຸດ Baidu
蓄能器
排油阀
进油阀
液压缸
二、 高压隔离开关（disconnector,isolator）
1、作用
（1）保证高压电气装置检修的安全 （2）切换电路 （3）开断小电流电路
2、特点
（1） 触头在空气中，明显可见的断开点 （2）无灭弧装置
3、符号 QS
4、型号
123
45
LH,
YH,
CT,
PT,
TA,
TV,
3、特点
（1）使二次侧设备与一次侧高压设备电气隔离，保证工 作人员安全。 （2）测量仪表和继电器实现标准化和小型化。 （3）采用低压小截面控制电缆，实现远距离测量和控制。 （4）一次电路发生短路时，能保护二次侧设备免受损害。
4、使用注意 二次侧必须有一点接地
1、工作原理 2、工作特点
二次侧开路时:
I2=0
•
•
F F1 (I0 N1 I1 N1)
F d 很大,很大
dt
铁心饱和
（1）二次侧感应很高的电压，危及人身和设备安全；
（2）磁通经铁心以外形成磁路，激磁电流增大，烧毁TA；
（3）剩磁增大，准确度下降
3、误差 ①变比误差 ②角误差 ③影响因素：一次侧电流、二次侧负载及功率因数 4、准确度级
3、运行注意事项 （1）严格控制母线温度。 （2）金属外壳牢固接地。不全连，全连 （3）保证安装正确。 （4）防潮、防露。 （5）表面涂漆完好。 4、冷却方式
自然风冷、人工通风冷却、水冷
3-3 架空线路和电缆
1、架空线路
导线——传输电能；
避雷线——将雷电流引入大地，以保护电力线路免遭雷击；
杆塔——支持导线和避雷线，使导线与导线、导线与大地之间 保持一定的安全距离；
真空断路器灭弧室
真空度：出厂——133*10-7Pa；运行中——133*10-4Pa 电弧的产生——金属蒸汽
电弧的熄灭 （１）真空作为绝缘和灭弧介质——介质击穿电压高 （２）开距小——均匀电场 （３）触头：材料、形状（磁吹）、截面（均匀电场） （４）屏蔽罩——改善电场、吸附带电质点、保护绝缘外壳
1、工作原理 2、工作特点
3-3 电压互感器
U1N N1 U2N N2
U2N 100,100 / 3,100 / 3
①一次侧绕组并联于一次侧电路。
②二次侧绕组并接二次负荷。
③二次侧负荷阻抗大，二次负荷的变化对一次侧影响 可忽略。
④二次侧绕组不允许短路。
3、误差 ①变比误差 ②角误差 ③影响因素：一次侧电压、二次侧负载及功率因数 4、准确度级
（２）SF6断路器 优点：开断能力强，断口开距小，开断时间短，体积小，重量轻， 维护工作量小，噪音低，寿命长等， 缺点：但结构复杂，金属消耗量大，制造工艺、材料和密封要求 高，价格高等。
支柱式
220KV断路器结构
灭弧室 支柱
接线板 接线板
控制箱
传动箱
落地式
变开距灭弧室
定开距灭弧室
真空断路器
支
（4）中间传动机构：传递操作动力
撑
中 间 传操 动动
机
（5）基座：支持固定整体机构
基座 构
户内油断路器灭弧室
少油断路器
压缩空气断路器 外形
压缩空气断路器
压缩空气断路器灭弧室
SF6断路器
（１）SF6气体
优点：1）绝缘性能好；2）灭弧性能好；3）热、化学稳定性好； 4）无爆炸危险。 缺点：1）需要SF6气体压力监视装置；2）对SF6气体纯度和含水 量要求高；3）需要SF6气体回收装置。
6
额定电流
改进型：G， 带接地刀：D 额定电压 设计序号 户内：N， 户外：W
隔离开关：G
5、操作原则 先通后断 6、使用要求
（1）安装于断路器两侧 （2）足够的动稳定和热稳定能力 （3）规定的通断次数 （4）与断路器间良好的联锁 （5）可靠的操作机构
7、类型
（1）户内 （2）户外：单柱式，双柱式，三柱式
思考题
1、绝缘子的作用、基本要求、分类。 2、母线的作用、分类。 3、封闭母线的优点、适用场合、结构、冷却、注意事项。 4、架空线路的构成。 5、电缆的优点、分类、基本构成。
3-3 高压开关
几种高压开关作用的比较
隔离电 通断正常工 开断过负
压
作电流
荷电流
隔离开关
×
×
开断短 路电流
×
高压接触器 ×
分相封闭母线
（2）采用金属外壳封闭母线的优点
①减少接地故障，避免相间短路。
②减少母线周围钢结构发热。
③减少相间电动力。
④母线被封闭后，通常采用微正压方式运行，这样可以 防止绝缘子结露，提高了运行的可靠性，并且为母线强 迫通风冷却创造了条件。
⑤封闭母线由工厂成套生产，施工安装简便，简化了对 土建结构的要求，运行维护工作量较小。
套管绝缘子
支柱绝缘子
3-2 母线
1、作用 汇集和分配电能，集中的大容量传送电能
散热 集肤效应、邻近效应 电磁场
2、母线分类
硬母线 软母线
铜母线 铝母线
敞露母线 封闭母线
矩形母线 槽形母线 管形母线
3、金属外壳的封闭母线 （1）采用金属外壳封闭母线的结构
共箱封闭母线
金属外壳
母线导体
绝缘子
电缆线路的优点
（1）占用地面和空间少
（2）供电安全可靠
（3）触电可能性小
（4）有利于提高电力系统 的功率因数
（5）运行、维护工作简单 方便
（6）有利于美化城市，具 有保密性
电缆线路的缺点
（1）一次性投资费用大
（2）线路不易变更
（3）线路不易分支
（4）故障测寻困难、修复 时间长
（5）电缆接头附件的制作 工艺要求高、费用高
（２）足够的操作功 （３）动作迅速 （４）具有自由脱扣功能 分类：（1）电磁式 （2）弹簧储能式 （3）液压式 （4）气压式
电磁式：直流电磁铁的电磁力
优点：结构简单、工作可靠、维护简便、成本低 合闸电流大，需要大容量直流电源，合闸时间长
电磁式操动机构 动作过程
弹簧式：弹簧储能
合闸电磁铁
液压式：气体储能，液体传递
3-2 电流互感器
I1N N2 I2N N1
I2N 1A或5A
①一次侧绕组串联于一次侧电路。
②二次侧绕组串接二次负荷。
③二次侧负荷阻抗小，二次电流的变化对一次侧影响 可忽略。
④二次侧绕组不允许开路。
正常运行时: 铁心按F设计——节省重量、尺寸、耗材
•
•
•
F F1 F2 (I0 N1 I1 N1 I2 N2 )
RT0型有填料封闭管式
1-瓷波纹管，2-盖板，3-螺钉，4-熔断指示器，5-指示器熔体， 6-工作熔体，7-插刀，8-石英砂，9-熔体的引燃器，10-锡桥， 11-熔体的变截面小孔
（2）高压熔断器
户内（RN型）
1-熔体，2-静触头座 3-绝缘子，4-底座 5-接线端
1-熔管 2-端盖 3-顶盖 4-瓷心 5-熔体 6-小锡球 7-石英砂 8-指示熔体 9-熔断指示器