一級建造師《機電工程》教材知識點：1H411024電氣設(shè)備的分類和性能

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　　1H411020機電工程常用工程設(shè)備

　　1H411024電氣設(shè)備的分類和性能

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　　機電工程常用的電氣設(shè)備有電動機、變壓器、高壓電器及成套裝置、低壓電器及成套裝置、電工測量儀器儀表等，是從電網(wǎng)受電，變壓，向負載供電，將電能轉(zhuǎn)換為機械能。本條主要知識點是：電動機、變壓器、高壓電器及成套裝置、低壓電器及成套裝置、電工測量儀器儀表的分類和性能。

　　一、電動機的分類和性能

　　1.電動機的分類

　　(1)按電動機工作電源不同分類，可分為直流電動機和交流電動機。

　　交流電動機分為單相電動機和三相電動機。單相電機供電電源為單相電源，例如，手持電動工具用電動機等。三相電機供電電源為三相電源，例如，切割機、套絲機、鋼筋彎曲機的電動機等。

　　(2)按結(jié)構(gòu)及工作原理分類，可分為直流電動機、交流異步電動機和交流同步電動機。

　　1)交流同步電動機還可分為永磁同步電動機、磁阻同步電動機和磁滯同步電動機。

　　2)交流異步電動機可分為感應(yīng)電動機和交流換向器電動機。感應(yīng)電動機又可分為三相異步電動機、單相異步電動機和罩極異步電動機等。交流換向器電動機又可分為單相串勵電動機、交直流兩用電動機和推斥電動機。

　　3)直流電動機按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為無刷直流電動機和有刷直流電動機。有刷直流電動機可分為永磁直流電動機和電磁直流電動機。電磁直流電動機又分為串勵直流電動機、并勵直流電動機、他勵直流電動機和復(fù)勵直流電動機。永磁直流電動機又分為稀土永磁直流電動機、鐵氧體永磁直流電動機和鋁鎳鈷永磁直流電動機。

　　(3)按電機功能分類，可以分為勻速運轉(zhuǎn)的電機、具有制動功能的電機和可調(diào)整速度的電機(調(diào)速電機)。

　　1)勻速運轉(zhuǎn)的電機。有感應(yīng)電機，包括單項型感應(yīng)電機和三相用感應(yīng)電機等兩種。

　　可逆式(換向)電機，為單相用電容啟動感應(yīng)電機，在電機內(nèi)部增加了簡單剎車，適于頻繁的正逆運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換。

　　2)具有制動功能的電機。有附電磁制動的電機，無激磁動作型內(nèi)藏電磁制動的電機。具有接點制動器和無接點制動器等兩種。

　　3)可調(diào)整速度的電機(調(diào)速電機)，包括一體式和分體式。

　　(4)按用途分類

　　電動機按用途可分為驅(qū)動用電動機和控制用電動機。

　　驅(qū)動用電動機又分為電動工具(例如鉆孔、拋光、磨光、開槽、切割、擴孔等工具)用電動機、家電(例如洗衣機、電風扇、電冰箱、空調(diào)器、吸塵器、電吹風、電動剃須刀等)用電動機及其他通用小型機械設(shè)備(例如小型機床、小型機械、醫(yī)療器械、電子儀器等)用電動機。

　　2.電動機的性能

　　(1)直流電動機常用于拖動對調(diào)速要求較高的生產(chǎn)機械。它具有較大的啟動轉(zhuǎn)矩和良好的啟、制動性能以及易于在較寬范圍內(nèi)實現(xiàn)平滑調(diào)速的特點。其缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格高。

　　(2)同步電動機常用于拖動恒速運轉(zhuǎn)的大、中型低速機械。它具有轉(zhuǎn)速恒定及功率因數(shù)可調(diào)的特點。其缺點是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、價格較貴、啟動麻煩。

　　(3)異步電動機是現(xiàn)代生產(chǎn)和生活中使用最廣泛的一種電動機。它具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、價格低廉、運行可靠、維護方便、堅固耐用等優(yōu)點。其缺點是：與直流電動機相比，其啟動性能和調(diào)速性能較差;與同步電動機相比，其功率因數(shù)不高，在運行時必須向電網(wǎng)吸收滯后的無功功率，對電網(wǎng)運行不利。但隨著科學(xué)技術(shù)的進步，異步電動機調(diào)速技術(shù)的發(fā)展較快，在電網(wǎng)功率因數(shù)方面，也可以采用其他辦法進行補償。

　　二、變壓器的分類和性能

　　1.變壓器的分類

　　變壓器是輸送交流電時所使用的一種變換電壓和變換電流的設(shè)備。

　　(1)按用途分類，可分為：電力變壓器、電爐變壓器、整流變壓器、工頻試驗變壓器、礦用變壓器、電抗器、調(diào)壓變壓器、互感器、其他特種變壓器。

　　(2)按相數(shù)分類，可分為：單相變壓器和三相變壓器;按繞組數(shù)量可分為雙繞組變壓器、三繞組變壓器和自耦電力變壓器。

　　(3)按變壓器的冷卻介質(zhì)分類，可分為：油浸式變壓器、干式變壓器、充氣式變壓器等。

　　(4)按冷卻方式分類，可分為：自冷(含干式、油浸式)變壓器、蒸發(fā)冷卻(氟化物)變壓器。

　　(5)按防潮方式分類，可分為：開放式變壓器、灌封式變壓器、密封式變壓器。

　　(6)按鐵芯或線圈結(jié)構(gòu)分類，可分為：芯式變壓器(插片鐵芯、C型鐵芯、鐵氧體鐵

　　芯)、殼式變壓器(插片鐵芯、C型鐵芯、鐵氧體鐵芯)、環(huán)形變壓器、金屬箔變壓器。

　　(7)按電源相數(shù)分類，可分為：單相變壓器、三相變壓器、多相變壓器。

　　(8)按容量分類，可分為：中小型變壓器(電壓在35kV以下，容量在10～6300kVA)、大型變壓器(電壓在63～ll。0kV，容量在6300～63000kVA)、特大型變壓器(電壓在220kV以上，容量在31500～360000kVA)。

　　2.變壓器的性能

　　變壓器的性能由多種參數(shù)決定，主要由變壓器線圈的繞組匝數(shù)、連接組別方式、外部接線方式及外接元器件來決定。

　　變壓器的主要參數(shù)：

　　(1)工作頻率，變壓器鐵芯損耗與頻率關(guān)系很大，故應(yīng)根據(jù)使用頻率來設(shè)計和使用，這種頻率稱工作頻率。

　　(2)額定功率，在規(guī)定的頻率和電壓下，變壓器能長期工作，而且不超過規(guī)定溫升的輸出功率。

　　(3)額定電壓，在變壓器的線圈上所允許施加的電壓，工作時不得大于規(guī)定值。

　　(4)電壓比，指變壓器初級電壓和次級電壓的比值，有空載電壓比和負載電壓比的區(qū)別。

　　(5)空載電流，變壓器次級開路時，初級仍有一定的電流，這部分電流稱為空載電流?？蛰d電流由磁化電流(產(chǎn)生磁通)和鐵損電流(由鐵芯損耗引起)組成。對于50Hz電源變壓器而言，空載電流基本上等于磁化電流。

　　(6)空載損耗，指變壓器次級開路時，在初級測得功率損耗。主要損耗是鐵芯損耗，其次是空載電流在初級線圈銅阻上產(chǎn)生的損耗(銅損)，這部分損耗很小。

　　(7)效率，次級功率P2與初級功率P1比值的百分比。通常變壓器的額定功率愈大，效率就愈高。

　　(8)絕緣電阻，表示變壓器各線圈之間、各線圈與鐵芯之間的絕緣性能。絕緣電阻的高低與所使用的絕緣材料的性能、溫度高低和潮濕程度有關(guān)。

　　三、高壓電器及成套裝置的分類和性能

　　1.高壓電器及成套裝置的分類

　　(1)高壓電器是指交流電壓1200V、直流電壓1500V及其以上的電器。高壓成套裝置是指由一個或多個高壓開關(guān)設(shè)備和相關(guān)的控制、測量、信號、保護等設(shè)備，以及所有內(nèi)部的電氣、機械的相互連接的一種組合體。

　　(2)常用高壓電器設(shè)備包括：高壓斷路器、高壓接觸器、高壓隔離開關(guān)、高壓負荷開關(guān)、高壓熔斷器、高壓互感器、高壓電容器、高壓絕緣子及套管、高壓成套設(shè)備等。

　　(3)高壓電器的種類。種類很多，按照它在電力系統(tǒng)中的作用可以分為：

　　1)開關(guān)電器，如斷路器、隔離開關(guān)、負荷開關(guān)、接地開關(guān)等。

　　2)保護電器，如熔斷器、避雷器。

　　3)測量電器，如電壓、電流互感器。

　　4)限流電器，如電抗器、電阻器。

　　5)成套電器與阻合電器。

　　6)其他，如電力電容器等。

　　例如，國內(nèi)高壓電器產(chǎn)品型號：126kV戶外六氟化硫斷路器LW29-126/T3150-40,252kV戶外六氟化硫斷路器LW25--252/T3150-40,550kV六氟化硫封閉組合電器ZF8--550/3150- 50,126kV戶外敞開式組合電器ZCW8- 126(L)/T2000- 31.5，252kV戶外高壓隔離開關(guān)GW16/17- 252/2500- 50,550kV戶外高壓接地開關(guān)JW8―550(W)/J63,12kV鎧裝移開式開關(guān)柜KYN33-12，彈簧操動機構(gòu)CT24。

　　2.高壓電器及成套裝置的性能

　　高壓電器及成套裝置的性能由其在電路中所起的作用來決定，主要有：通斷、保護、控制和調(diào)節(jié)四大性能。

　　(1)高壓斷路器(或稱高壓開關(guān))是變電所主要的電力控制設(shè)備，具有滅弧特性，當系統(tǒng)正常運行時，它能切斷和接通線路及各種電氣設(shè)備的空載和負載電流;當系統(tǒng)發(fā)生故障時，它和繼電保護配合，能迅速切斷故障電流，以防止擴大事故范圍。用途有：控制作用;保護作用;安全隔離作用。

　　(2)真空斷路器利用真空度約為10～4Pa(運行中不低于10～2Pa)的高真空作為內(nèi)絕緣和滅弧介質(zhì)，當滅弧室內(nèi)被抽成l0～4Pa的高真空時，其絕緣強度要比絕緣油、一個大氣壓力下的SF6和空氣的絕緣強度高很多。

　　(3)六氟化硫斷路器，利用六氟化硫(SF6)氣體作為滅弧介質(zhì)和絕緣介質(zhì)的一種斷，路器，簡稱SF6斷路器。由于這種氣體的優(yōu)異特性，使這種斷路器單斷口在電壓和電流參數(shù)方面大大高于壓縮空氣斷路器和少油斷路器，并且不需要高的氣壓和相當多的串聯(lián)斷口數(shù)。

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　　四、低壓電器及成套裝置的分類和性能

　　1.低壓電器及成套裝置的分類

　　我國規(guī)定低壓電器是指交流電壓1200V、直流電壓1500V以下的電路中起通斷、保護、控制或調(diào)節(jié)作用的電器產(chǎn)品。低壓成套裝置是指由一個或多個低壓開關(guān)設(shè)備和相關(guān)的控制、測量、信號、保護等設(shè)備，以及所有內(nèi)部的電氣、機械的相互連接與結(jié)構(gòu)部件完全組合好的一種組合體。

　　常用低壓電器設(shè)備包括：刀開關(guān)及熔斷器、低壓斷路器、交流接觸器、控制器與主令電器、電阻器與變阻器、低壓互感器、防爆電器、低壓成套設(shè)備等。

　　2.低壓電器及成套裝置的性能

　　低壓電器及成套裝置的性能由其在電路中所起的作用來決定，主要有：通斷、保護、控制和調(diào)節(jié)四大性能。

　　五、電工測量儀器儀表的分類和性能

　　1.電工測量儀器儀表的分類

　　電工儀器儀表分為電工測量指示儀表和較量儀表兩大類。在電工測量過程中，不需要度量器直接參與工作，而能夠隨時指示出被測量的數(shù)值的儀表稱為指示儀表，又稱為直讀儀表。如電壓表、電流表、矩形表、電能(度)表、萬用表、兆歐表等都是指示儀表。若在電工測量過程中，需要度量器直接參與工作才能確定被測量數(shù)值的儀表稱為較量儀表，如電橋、電位差計等。

　　除了這兩大類之外，電工儀表還包括數(shù)字儀表、記錄式儀表、機械示波器等。機械示波器和記錄式儀表的原理和一般電工測量指示儀表相似，只是讀數(shù)方法不同或附加有記錄部分，所以可以看成是電工測量指示儀表的特殊形式。至于擴大量程裝置，如分流器、互感器也可以看成是儀表的附件不單獨列成一類。

　　電工測量指示儀表的種類繁多，常用的分類方法有如下幾種。

　　(1)按儀表測量機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理分類，可分為磁電系、電磁系、電動系、感應(yīng)系、靜電系和整流系等。

　　(2)按使用方式分類，可分為安裝式和可攜帶式等。

　　(3)按儀表的測量對象分類，可分為電流表、電壓表、功率表、相位表、電度表、歐姆表、兆歐表、萬用電表等。

　　(4)按儀表所測的電種類分類，可分為直流、交流、交直流兩用儀表。

　　(5)按儀表外殼的防護性能，可分普通式、防塵式、氣密式、防濺式、防水式、水密式和隔爆式等。

　　(6)按儀表防御外界磁場或電場的性能分類，可分為I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個等級。

　　各級儀表在外磁場或外電場的影響下，允許其指示值改變量應(yīng)符合規(guī)定。

　　(7)按儀表準確等級分類，可分為七級。

　　儀表的準確度反映儀表的基本誤差范圍。儀表的準確度等級分類如表1H411024所示。

　　儀表的準確度等級分類表 表1H411024

　　2.電工測量儀器儀表的性能

　　電工測量儀器儀表的性能由被測量對象來決定，其測量的對象不同，性能有所區(qū)別。測量對象包括電流、電壓、功率、頻率、相位、電能、電阻、電容、電感等電參數(shù)，以及磁場強度、磁通、磁感應(yīng)強度、磁滯、渦流損耗、磁導(dǎo)率等參數(shù)。隨著技術(shù)的進步，以集成電路為核心的數(shù)字式儀表、以微處理器為核心的智能測量儀表已經(jīng)獲得了高速的發(fā)展和應(yīng)用。這些儀表不僅具有常規(guī)儀表的測量和顯示功能，而且通常都帶有參數(shù)設(shè)置、界面切換、數(shù)據(jù)通信等性能。

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