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1、3 低压电气线路及常用低压电气设备,3.1 常用低压控制电器3.2 配电导线与保护装置的选择3.3 电力负荷的计算3.4 变压器3.5 三相异步电动机,一、低压电器的基本知识,1、什么是低压电器：在交流电压小于1200V、直流电压小于1500V（也有说交流1000V，直流1200V）的电路中起通断、保护、控制或调节等作用的电气设备。,3.1 常用低压控制电器,2、低压电器的常见分类（1）按用途或控制对象：(a)低压配电电器：开关、接触器、熔断器、断路器等。(b)低压控制电器：接触器、继电器等。（2）按照动作方式：(a)自动切换电器：接触器、继电器。(b)非自动切换电器：刀开关、转换开关、按钮。
2、（3）按执行机能：(a)有触头电器：接触器、按钮。(b)无触头电器：接近开关、电子式时间继电器。（4）按工作原理：(a)电磁式电器：交直流接触器、各种继电器。(b)非电量控制电器：压力、速度、温度继电器。,二、低压电器电磁系统,1、低压电器的基本组成：感受机构：以外部信号变化作出反应。电磁系统执行机构：执行电路的通断控制。触头系统和灭弧系统。2、电磁系统的组成：铁心、线圈、衔铁,三、低压电器的触头系统,1、触头的材料 银 铜2、触头系统的结构形式（1）桥式触头（2）指式触头,交流接触器,1、接触器：是一种可以远距离控制的电器。用来接通或分断正常工作状态下的主电路和控制电路。它具有低电压释放保护
3、性能、控制容量大、能远距离控制等优点，在自控系统中应用非常广泛。2、接触器的型号：CJ10、CJ12、CJ10X、CJ20、3TB、3TD等CJ20系列为全国统一新产品。,交流接触器,3、接触器的组成：（1）触头系统（2）动作机构（3）灭弧装置。,a）产生原因：触头接通电路时存在接触电阻，引起触头温升；触头分断时，由于热电子发射和强电场作用，使气体游离，从而在分断瞬间产生电弧。b）产生后果：使电路延时断开/产生高温烧毁触头。c）灭弧措施：灭弧罩等。,交流接触器,交流接触器结构图,交流接触器,4、接触器按其触头通过电流的种类不同，可分为交流接触器和直流接触器。5、接触器的结构原理（实物展示）,交
4、流接触器,6、接触器的符号：KM,交流接触器,7、接触器的应用举例与参数选择（1）一般要求选择类型（交流，直流）（2）触头额定电压（大于或等于负载回路电压），线圈额定电压（必须与控制电路电压一致）（3）主触头的额定电流（大于或等于负载额定电流），线圈额定电压（必须与控制电路电压一致）（4）负载类别（常选AC-3类，对于频繁起制动场合选AC-4类）。,交流接触器,应用实例分析：一台7.8KW电动机，380V的三相异步电动机通常2A/KW左右，所以电动机的额定电流约为16A。KM额定电流大于16A即可（选CJ20，380V线圈）。,继电器（器件）,继电器是根据某种输入信号的变化而接通或断开所控制的
5、电路,实现自动控制或保护电动机的自动电器。作用：控制、放大、联锁、保护和调节分类：按用途分：控制和保护继电器 按动作原理分：电磁式、感应式、电动式、电子式、机械式 按输入量分：电流、电压、时间、速度、压力按动作时间分：瞬时、延时继电器 特点：额定电流不大于5A,特点：线圈串接于电路中，导线粗、匝数少、阻抗小。分类：过电流继电器、欠电流继电器,过流电流继电器,欠流电流继电器,继电器一、电磁式继电器（一）电流继电器,继电器一、电磁式继电器（一）电流继电器,主要技术指标：,动作电流q：使电流继电器开始动作所需的电流值；返回电流f：电流继电器动作后返回原状态时的电流值返回系数f：返回值与动作值之比，f
6、f/q。,继电器一、电磁式继电器（二）电压继电器,特点：线圈并联在电路中，匝数多，导线细分类：过电压继电器和欠电压继电器结构原理：与电流继电器类似,继电器一、电磁式继电器（三）中间继电器,中间继电器实质上是一种电压继电器，结构和工作原理与接触器相同。但它的触点数量较多，在电路中主要是扩展触点的数量。另外其触头的额定电流较大。,继电器,作用：按整定时间长短通断电路分类：按构成原理分：电磁式 电动式 空气阻尼式 晶体管式 数字式按延时方式分：通电延时型 断电延时型,时间继电器,(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h),(a)线圈一般符号(b)通电延时线圈(c)断电延时线圈(d)通电延时闭合
7、动合（常开）触点(e)通电延时断开动断（常闭）触点（f）断电延时断开动合（常开）触点（g）断电延时闭合动断（常闭）触点（h）瞬动触点,二、时间继电器,符号,三、热继电器,作用：电动机的过载保护,型式：双金属片式,热敏电阻式,易熔合金式,结构：由发热元件、双金属 片和触头及动作机构 等部分组成。,三、热继电器,双金属片式热继电器,三、热继电器,双金属片式热继电器原理示意图,使用与选择,使用：作为电动机的过载保护，注意与熔断器的配合。选择：eRed eR：热继电器热元件的额定电流；ed：电动机的额定电流。,三、热继电器,作用：根据速度的大小通断电路结构：定子、转子和触头原理：与异步电动机类似参数：
8、动作转速：120rpm 复位转速：100rpm,四、速度继电器,四、速度继电器,转子-圆柱形永久磁铁，与电动机同轴连接。,五、固态继电器是一种新型无触头继电器。光电耦合式继电器工作原理常用的产品有DJ型,六、其他继电器干簧式相序继电器温度继电器压力继电器,熔断器,一、熔断器的结构原理及分类熔断器是低压电路及电动机控制电路中用作短路保护的电器，它串联在线路中，当线路或电气设备发生短路（或严重过流）时，熔断器中的熔体首先因电路电流增大而过热熔断，自动切断电路，以保护电气设备。二、熔断器的主要参数额定电压熔体额定电压熔断器额定电流,熔断器,三、常用的熔断器1、插入式熔断器2、螺旋式熔断器3、封闭管式
9、熔断器4、自复式熔断器5、高分断能力熔断器四、熔断器的应用举例与参数选择对于单台运行的电动机，FU的额定电流选电动机额定电流的倍左右；对于多台运行的电动机，FU的额定电流考虑其他电动机运行时（IN和），最大容量的电动机起动（倍IN）；对于电热设备等FU的选择只要大于负载电流，考虑线路的承受能力即可。上下级配合电流比不小于1.6：1,插入式熔断器,螺旋式熔断器,无填料密封式式熔断器,有填料式密封式熔断器,自恢复熔断器,低压开关和低压断路器,一、低压开关主要包括刀开关、组合开关、倒顺开关等。主要作用是通断电源。,1-5 低压开关和低压断路器,一：低压开关（一）刀开关:刀开关是一种手动电器，广泛用于
10、配电设备作隔离电源用，有时也用于直接起动小容量的笼型异步电动机。主要包括：开启式负荷开关、封闭式负荷开关。作用：通常在电路中起通断、隔离作用。不能倒装或平装。不能频繁操作，只能通断小负载。型号：HD、HS、HK、HR 刀开关的选择原则：（1）类型、极数、操作方式（2）额定电压大于线路电压（3）额定电流大于线路额定电流。,低压开关和低压断路器,二、组合开关（转换开关）特点：刀片式转动，操作灵活、，组合方便。与普通刀开关相比，抗振性能好，机床常选用。符号：QS选择（1）适合于小容量电动机起停控制，额定电流为电动机额定电流的3倍。（2）作电源开关，额定电流稍大于电动机额定电流。,（a）外形（b）符号
11、（c)结构,低压开关和低压断路器,三、低压断路器：低压断路器又称自动开关，是低压配电系统和电力拖动系统中非常重要的电器，具有操作安全、使用方便、工作可靠、安装简单、分断能力高等优点。低压断路器结构：主要由触头、操作机构、脱扣器、灭弧装置等。低压断路器的主要技术参数和类型：主要技术参数：额定电压、额定电流、极数、脱扣器类型、整定电流范围、分断能力、动作时间等。类型：框架式断路器、塑料外壳式断路器、直流快速断路器和限流式断路器等。低压断路器的选择,万能式低压断路器结构图,塑壳式低压断路器原理图,1主触头2自由脱扣器 3过电流脱扣器 4分励脱扣器5热脱扣器6失压脱扣器 7按钮,电动机的失压保护,主令
12、电器,主令电器是用来接通和分断控制电路以发号施令的电器。常见的有，按钮、行程开关、万能转换开关、主令控制器等。,主令电器,一、按钮按钮是一种手动且可以自动复位的主令电器。结构示意图、图形与文字符号见P.20 图1-19按钮的选择原则（1）根据使用场合，选择控制按钮的种类，如开启式，防水式，防腐式。（2）根据用途，选用合适的形式，如钥匙式，紧急式，带灯式。（3）按控制回路的需要，确定不同的按钮数，如单钮，双钮，三钮，多钮等。（4）按工作状态指示和工作情况的要求，选择按钮及指示灯的颜色。,控制按钮,主令电器,二、位置开关位置开关:又称行程开关或限位开关，种类很多，按运动形式分为直动式，旋转式，微动
13、式；按触头的性质分为有触头式和无触头式。行程开关:主要用于检测工作机械的位置，发出命令以控制其运动方向或行程。接近开关:又称无触头行程开关，是当运动的金属片与开关接近到一定距离发出接近信号，以不直接接触方式进行控制。,行程开关,接近开关,主令电器,三、万能转换开关万能转换开关是一种多档位、多触头能控制多回路的主令电器。可用于控制高压油断路器、低压断路器等操作机构的分合闸，各种配电设备中线路的换接、遥控和电流表、电压表的换相测量等；也可用于控制小容量电动机的起动、换相、调速。万能转换开关的结构原理，结构示意图见 图1-22常用型号：常用型号有LW2、LW5、LW6系列，LW2系列用于高压断路器操
14、作回路的控制。LW5、LW6系列多用于电力拖动系统中对线路或电动机实行控制。,万能转换开关,对于电动机的控制，目前国内普遍采用继电器、接触器及其按钮等控制电器，称为继电接触器控制电路，它是一种有触点地断续控制。现介绍常用控制与保护电器的结构和动作原理。,电动机的直接起动是指将电动机的额定电压直接加在定子绕组上是电动机从静止状态逐渐加速到稳定运转状态的过程，也称为全压起动。本节讨论直接起动的基本控制电路，主要包括有点动、起停（长动）、正反转等基本控制电路环节。,按下SB1KM+KM常开主触点闭合 M+起动并运行松开SB1 KM-KM常开主触点复位 M-停车（实现电动机点动控制）,一、三相异步电动
15、机点动控制,二、三相异步电动机长动控制,按下SB2KM+KM常开主触点闭合 M+KM辅助常开触点闭合（自锁）起动并运行松开SB2 M保持运行 按下SB1KM-（触点复位）M-停车,三、三相异步电动机点动、长动控制,按下SB2KM+KM常开主触点闭合 M+KM辅助常开触点闭合（自锁）起动并运行松开SB2M 保持运行 按下SB1 KM-（触点复位）M-停车按下SB3KM+KM常开主触点闭合 M+SB3常闭触点断开自锁支路起动并运行松开SB3 M-停车（实现点动控制）,3.2 配电导线与保护装置的选择,(1)放射式它是由变压器低压输出母线上引出几条干线，由干线将电能输送给各个用电设备或各配电箱。放射
16、式线路的组成它是由各条干线的控制开关及配电线路等组成。放射式线路的特点它的供电可靠性较高，操作和检修方便。,3.2.1 低压配电线路接线方式,适用范围放射式配线方式的供电可靠性较高，所以它特别适用于施工质量要求较高、工期要求较短的建筑工程施工现场；同时也适用于负荷相对较集中，对供电有特殊要求的场所。,(2)树干式由变压器低压母线上引出一条或两三条干线，沿着干线敷设方向引出若干条分支干线，由这些分支干线将电能配送到各用电设备或各配电箱。树干式线路的组成：它是由一个或两三个控制开关、配电干线和配电分支干线等组成。树干式线路的特点：它的投资费用较低；供电可靠性较差。树干式配电线路的适用范围：这种配电
17、方式适用于用电量在200kVA以下，负荷布置较均匀且无特殊要求的用电设备的小型建筑施工现场。,(3)环形式它是变压器低压侧母线引出两条树干式干线，即两路主干线供电，各支路由主干线上引出，且在某些支线上由这两条干线同时供电（或互为备用形式），从而形成环形状供电网络。它的特点是：由于是从树干式接线方式演变而来，吸收了放射式接线的优点；故而供电可靠性较树干式提高了，为故障处理及维修管理提供了方便，且配线线路较简单。但是这套环形接线装置较复杂，操作较困难。,3.2.2 配电导线的选择,配电线路的导线截面的选择必须满足下列三个方面的要求：导线的发热条件、允许的电压损失和机械强度。(1)按发热条件确定导线
18、截面导线在通过正常最大负荷电流时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。由这个条件来确定的导线截面称为“按发热条件”或“按允许载流量”选择导线截面。导线的允许载流量大于或等于该导线所在线路的计算电流，即：INIJS,【例3.1】某建筑施工现场采用220/380V的低压配电系统供电，现场最高气温为30，其干线的计算电流为140A，架空敷设，试确定进户导线的型号及截面积。【解】考虑到施工现场的特点，采用铝芯导线。在室外架空敷设，可选择价格低廉的橡皮绝缘导线，导线的型号为：BLX橡皮绝缘铝芯导线。根据计算电流140A，查附录1，可得在30温度时，大于或等于140A的载流量是163A，截面
19、积为50mm2,所以选择截面积为50mm2的橡皮绝缘铝芯进户线,截面积为25mm2 的橡皮绝缘铝芯工作零线和保护零线。,(2)按允许电压损失选择导线截面规范规定：从变压器低压侧母线到用电设备受电端的电压损耗，一般不超过用电设备额定电压的5%；对视觉要求较高的照明电路，则为2%3%。如果线路的电压损耗值超过了允许值，应适当加大导线的截面，减小配电线路的电压降，以满足用电设备的要求。线路的电压损耗U为：,配电线路上电压损耗的大小与导线上输送功率的大小、输送距离的远近及导线截面的大小有关。可用下列公式进行导线截面的选择：C为电压损耗计算常数，它是由电路相数、额定电压及导线材料的电阻率等因素决定的一个
20、常数，如表3.1所示；,表3.1计算线路电压损耗公式中系数C值,【例3.2】某学生宿舍楼白炽灯照明的计算负荷为50kW，由100m远处的变电所用橡皮绝缘铝线（BLX）供电，供电方式为三相五线制，要求这段线路的电压损耗不超过2.5%，试选择导线截面积。【解】所以，选择截面积为50mm2的橡皮绝缘铝线。,【例3.3】某工地进户线的计算负荷为65kW，进户线的长度为60m，导线架空敷设，如采用BLV500（335125）规格的导线是否满足5%的电压损耗率？【解】满足要求。,(3)按机械强度选择导线截面导线和电缆应有足够的机械强度以避免在刮风、结冰时被拉断，使供电中断，造成事故。国家有关部门强制规定了
21、在不同敷设条件下，导线按机械强度要求允许的最小截面,见表3.2所示。导线截面按不同的选择方法，可以得出不同的计算结果，但是导线截面必须同时满足三个条件。所以，在计算时可以分别按三个条件来选择导线截面，从中取最大值作为所选导线的截面积。,表3.2按机械强度选择导线截面(mm2),【例3.4】某建筑工地上的计算负荷为30kW，cos=0.78，距变电所240m，采用铝线架空敷设，环境温度为30，试选择输电线路的导线截面积。【解】(1)首先按发热条件选择导线截面。计算电流为：查附录1，铝线明敷设，环境温度为30时，选用BLX416mm2导线，其安全载流量为79A，大于58.4A。,(2)按电压损失条
22、件校验。选用BLX416mm2导线，线路上的电压损耗为：不满足要求，加大导线截面积，选BLX-425mm2导线 选用BLX425mm2导线，线路上的电压损耗为：仍不满足要求，再加大导线截面积，选BLX-35mm2导线。,选用BLX435mm2导线，线路上的电压损耗为：满足要求。(3)按机械强度校验。查表3.2,绝缘导线在户外敷设，铝线的最小截面为10mm2。35mm210mm2，满足要求。所以，最后选择导线截面积为35mm2。,3.2.3.1 刀开关、负荷开关、隔离开关的选择,(1)选择原则 按线路的额定电压、计算电流选择；宜采用同时断开电源所有极和N极的开关作隔离电器；变压器后的总开关、终端
23、配电箱总开关一般应选用同时断开相线和N线的开关；按刀开关的用途选择合适的操作方式，中央手柄式刀开关不能切断负荷电流，其它型式的刀开关可切断一定的负荷电流，但必须选带灭弧型的刀开关。,3.2.3 保护装置的选择,(2)选择方法 按额定电压选择安装刀开关、负荷开关、隔离开关的线路，其额定电压不应超过开关的额定电压值。按计算电流选择开关、负荷开关、隔离开关的额定电流应大于或等于线路的额定电流。,具体选择应满足以下条件：(1)额定电压 熔断器的额定电压应大于或等于配电线路的额定电压。(2)额定电流熔断器熔体的额定电流Ir应大于或等于配电线路的计算电流IJS。即：IrIJS,3.2.3.2 熔断器的选择
24、,对于不同用电设备回路的熔断器，还要符合下述附加约束条件：对于单台电动机电路的熔断器，熔体的额定电流Ir与电动机的尖峰电流（启动电流）Ig之间应满足以下条件：IrKIg 对于多台电动机电路的熔断器，熔体的额定电流Ir应满足下述关系，即 IrK（IgmIJS）在照明及电阻电路中，熔体的额定电流大于或等于电路的额定电流。,【例3.5】有一台180L6型的电动机，其额定功率为15kW，额定电流为32A，启动电流为205A，请选择该电动机所在线路的熔断器。【解】电动机回路熔体选择计算系数K按电动机重载启动考虑，取K=0.38、K=0.3。如果用RL1熔断器，2050.38=78 选100/80A；如果
25、用RM10熔断器，2050.38=78选100/80A；如果用RT10熔断器，2050.3=60选60/60A；如果用RT0熔断器，2050.3=60选100/60A。,(3)最大分断电流最大分断电流是指熔断器能够安全、可靠地分断的最大短路冲击电流值，又称极限分断电流，它是熔断器分断电路能力的标志。择熔断器时，应使其最大分断电流大于或等于配电线路可能发生的短路冲击电流值。,(4)熔断器的上下级配合为满足选择性保护的要求，应注意上下级间的配合。选择熔体时，应使下一级熔断器的熔断时间比上一级熔断器的熔断时间少。靠近电源的熔断器称为上一级熔断器，远离电源的熔断器称为下一级熔断器。一般要求上一级熔断器
26、的熔断时间是下一级熔断器的熔断时间的3倍以上。,断路器应按电气线路额定电压、计算电流、使用场所、动作选择性等因素进行选择。具体选择应满足以下条件。(1)额定电压 断路器的额定电压应大于或等于配电线路的额定电压。(2)额定电流断路器的额定电流IN应大于或等于配电线路的计算电流IJS。即：INIJS,3.2.3.3 断路器的选择,(3)极限分断能力断路器的极限分断电流是指断路器能够安全、可靠地分断的最大短路电流值。(4)脱扣器整定 配电用断路器延时脱扣器的整定 电动机保护用断路器延时脱扣器的整定 照明回路用断路器延时脱扣器的整定 断路器与熔断器的配合使用,【例3.6】某建筑工地上有一分配电箱，该分
27、配电箱控制着5台电动机。电动机型号如下：一台塔吊，型号为：QZ315型（3315）kW，JC=25%，15kW电动机的额定电流为30A，启动电流是额定电流的7倍；两台振捣器，型号为：Y系列，2.2kW；通过计算得知该分配电箱的计算电流为59A。试选择该分配电箱的进线熔断器，并选择该分配电箱的进线断路器。,【解】（1）进线熔断器的选择由于容量最大的一台电动机（塔吊）的启动电流为730=210A，所以，熔体选择计算系数K取0.6。该分配电箱的计算电流中已经包括了塔吊的额定电流30A，所以熔体的额定电流为：IrK（IgmIJS）=0.6(63059)=143A该分配电箱的进线熔断器选RM10，熔断器
28、的额定电流为200A，熔体的额定电流为160A。（2）该分配电箱的进线断路器采用DZ系列，其型号为DZ20Y200/3300，复式脱扣整定电流为160A。,漏电开关也具有与断路器相同的功能，如可以正常接通或分断电路，具有短路、过载、欠压、失压保护功能，此时，漏电开关的选择方法和断路器相同。漏电开关的漏电保护特性的选择如下：漏电开关应装设在配电箱电源隔离开关的负荷侧和开关箱电源隔离开关的负荷侧。开关箱内的漏电保护器的额定漏电动作电流应不大于30mA，额定漏电动作时间应小于0.1s。使用于潮湿和有腐蚀介质场所的漏电保护器应采用防溅型产品，其额定漏电动作电流应不大于15mA，额定漏电动作时间应小于0
29、.1s。,3.2.3.4 漏电开关的选择,3.3 电力负荷的计算,低压配电的方式有放射式、树干式和混合式三种。低压配电线路有架空线路和电缆线路两种。架空线路的特点是设备材料简单，成本低，但容易发生故障。架空线路由电杆、横担、绝缘子和导线组成。,3.3.1 负荷的分类与供电要求,电缆供电的特点是不受外界环境的影响，供电可靠性较高；电缆埋在地下，不影响环境，比较美观；电缆的电容较大，减少了电感对输电线路的影响，使输电线路上的电压损耗较小；但是电缆线路的成本较高，造价约为架空线路的10倍。（1）负荷的分类负荷是电力负荷的简称。所谓负荷，从广义上说是泛指电气设备（发电机、变压器、配电装置、配电线路、用
30、电设备等）中的电流或功率。,符合下列情况之一时，应为一级负荷：中断供电将造成人身伤亡者；中断供电将造成重大政治影响者；中断供电将造成重大经济损失者；中断供电将造成公共场所秩序严重混乱者。符合下列情况之一时，应为二级负荷：中断供电将在政治、经济上造成较大损失者；中断供电将影响重要用电单位的正常工作主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。,不属于一级和二级负荷者为三级负荷。（2）供电要求一级负荷应由两个独立电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏，并能及时向一级负荷提供电源。特别重要负荷除由两个电源供电外，还要增设应急电源。二级负荷应
31、采用双回路供电，或采用一回专用线路供电。三级负荷对供电无特殊要求。,所谓负荷计算，就是计算用电设备、配电线路、配电装置，以及发电机、变压器中的电流或功率。这些按照一定方法计算出来的电流或功率称为计算电流或计算功率，我们也把它称为计算负荷。（1）计算负荷的概念及作用计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。我们根据计算负荷来选择变压器的容量、导线的截面积及开关电器的型号。,3.3.2 负荷计算,（2）负荷计算的方法 需要系数法用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷。这种方法比较简单，应用广泛，适用于变配电所
32、以及施工现场的负荷计算。二项式法在设备组容量之和的基础上，考虑若干容量最大的设备的影响，采用经验系数用加权求和法进行计算负荷。,（3）设备容量PS的确定用电设备的额定功率PN和额定容量SN是指铭牌上的数据。负荷计算中的所谓设备容量PS不能简单地理解为用电设备的铭牌功率，它是根据用电设备的工作性质和铭牌功率或铭牌容量经换算后得到的换算功率。进行负荷计算时，需将用电设备按其性质分为不同的用电设备组，然后确定设备容量。,连续工作制电动机的设备容量 该电气设备的设备容量等于其额定功率（即铭牌上规定的额定功率）。PS=PN 短时或周期工作制电动机的设备容量 该电气设备的设备容量等于将其额定功率换算为统一
33、负载持续率下的有功功率，及换算到负载持续率JC=25%时的有功功率。,用电设备在一个周期内的工作时间与周期时间的比值称为负载持续率，用JC(%)表示，负载持续率也称为暂载率。起重机的设备容量在进行负荷计算时，要统一换算到负载持续率JC=25%时的功率。,【例3.7】某施工现场有一吊车，其额定功率为20kW，铭牌负载持续率JC=40%，求换算到JC=25%时的设备容量。【解】,白炽灯的设备容量为灯泡的额定功率。气体放电灯的设备容量为灯管额定功率加上镇流器的功率损耗（荧光灯加20%，荧光高压汞灯及镝灯加8%）。电焊机的设备容量电焊机的设备容量是将其铭牌额定容量换算到负载持续率为100%时的有功功率
34、。,【例3.8】一台单相电焊机380V，SN=80kVA，JC=50%，cos=0.5，求换算到JC=100%时的设备容量。【解】,（4）单相负荷的设备容量的计算 1)计算原则 单相负荷与三相负荷同时存在时，应将单相负荷换算为等效三相负荷,再与三相负荷相加。在进行单相负荷计算时，一般采用计算功率。当单相负荷均为同类用电设备时，直接用设备容量进行计算。2)单相负荷换算为等效三相负荷的简化方法 只有相负荷时，等效三相负荷Pd为最大相负荷的3倍。,只有线间负荷Pab时，其等效三相负荷Pd为：只有线间负荷Pab、Pbc时，如果Pab=Pbc，其等效三相负荷Pd为Pd=3Pab 有线间负荷Pab、Pbc
35、、Pca时，选取较大两相数据计算。现以PabPbcPca为例：,3)当单相负荷的总容量小于计算范围内三相对称负荷总容量的15%时，全部按三相对称负荷计算，不必换算；当超过15%时，应将单相负荷换算为等效三相负荷，等效三相负荷为单相最大功率的3倍。,【例3.9】某新建办公楼照明设备采用白炽灯A相3.k，相4k，C相5k,求设备容量是多少?如果改为相3.8k，相4k，C相4.8kW,求设备容量是多少?【解】三相平均容量为：（3.645）/3=4.2kW三相负载不平衡容量占三相平均容量的百分比为：（5-4.2）4.2=0.84.2=19%，大于15%，所以白炽灯的设备容量为35=15kW；改善后：（
36、）4.2=14.29%，小于15%，所以白炽灯的设备容量为3.8+4+4.8=12.6kW。,【例3.10】某施工现场有两台单相电焊机，其型号为SN=21kVA，UN=380V，JC=65%，cos=0.87,分别接于AB相、BC相上，该低压供电系统的线电压为380V，求这两台电焊机的等效三相负荷的设备容量。【解】一台电焊机的设备容量为：这两台电焊机的等效三相负荷的设备容量为：PS=314.7=44.1kW,【例3.11】假如例3.10中的两台单相电焊机，都接在AB相上，求这两台电焊机的等效三相负荷的设备容量。【解】这两台电焊机的等效三相负荷的设备容量为：,【例3.12】假如该施工现场有四台电
37、焊机，型号与例3.10相同，求这四台电焊机的等效三相负荷的设备容量。【解】这四台电焊机应尽量均衡地分配到三相上，两台电焊机接于AB相，其它两台电焊机分别接于BC相、AC相。这两台电焊机的等效三相负荷的设备容量为：,（1）用电设备组分组计算时应注意以下几点：成组用电设备的设备容量，指不包括备用设备在内的所有单个用电设备的设备容量之和。设备数量小于或等于3台时，计算负荷等于其设备容量的总和；设备数量大于3台以上时，计算负荷应通过计算确定。类型相同的用电设备，其设备总容量可以用算术加法求得。类型不同的用电设备，其设备总容量应按有功和无功负荷分别相加确定。,3.3.3 用需要系数法确定计算负荷,（2）
38、用电设备组的计算负荷及计算电流,（3）总计算负荷的确定总计算负荷是由不同类型的多组用电设备的设备容量组成。总有功功率的计算负荷为,（4）临时用电施工组织设计的内容和步骤 现场勘探；确定电源进线，变电所、配电室、总配电箱、分配电箱等的位置及线路走向；进行负荷计算；选择变压器容量、导线截面和电器的类型和规格；绘制施工现场用电平面布置图；制定安全用电技术措施和电器防火措施。图3.1为某工地施工现场用电平面布置图。,图3.1施工现场用电平面布置图,变压器是一种将交流电电压升高或降低，并保持其频率不变的静止的电气设备。变压器除了改变电压之外，还可改变电流（如变流器、大电流发生器）；变换阻抗（如电子电路中
39、输入、输出变压器）；改变相位（如改变线圈的连接方法来改变变压器的极性或组别）。,3.4 变压器,3.4.1.1 变压器用途与种类,根据用途的不同可分为：输配电用的电力变压器，冶炼用的电炉变压器，电解用的整流变压器，焊接用的电焊变压器，实验用的调压器，用于测量高电压、大电流的仪用变压器。根据变压器输入端电源相数的不同可分为：三相变压器、单相变压器。根据变压器输入端、输出端电压高低的不同分为：升压变压器、降压变压器。,（1）单相变压器 变压器的电磁感应部分包括电路和磁路两部分。电路又有一次电路与二次电路之分。各种变压器由于工作要求、用途和型式不同，外形结构不尽相同，但是它们的基本结构都是由铁心和绕
40、组组成的。铁心是磁通的通路，它是用导磁性能好的硅钢片冲剪成一定的尺寸，并在两面涂以绝缘漆后，按一定规则叠装而成。,3.4 变压器,3.4.1.2 变压器的结构,变压器的铁心结构可分为心式和壳式两种，如图3-2所示。心式变压器绕组安装在铁心的边柱上，制造工艺比较简单，一般大功率的变压器均采用此种结构。壳式变压器的绕组安装在铁心的中柱上，线圈被铁心包围着，所以它不需要专门的变压器外壳，只有小功率变压器采用此种结构。绕组是电流的通路。小功率变压器的绕组一般用高强度漆包线绕制，大功率变压器的绕组可以采用有绝缘的扁形铜钱或铝线绕制。绕组分为高压和低压绕组。高压绕组匝数多，导线细；低压绕组匝数少，导线粗。
41、,3.4 变压器,3.4 变压器,图3-2心式和壳式变压器(a)心式变压器；(b)壳式变压器；(c)单相变压器的符号,（2）三相电力变压器 三相变压器可以看成三个单相变压器组合，结构、原理与单相变压器类似，三个绕组可以接成星形或三角形。变压器主要由铁心、绕组、变压器器身以及置放在变压器器身内的变压器油四部分组成。另外还有绝缘套管、储油柜、瓦斯气体继电器、防爆管、放油阀等电器部件。,图3-3变压器的构造,3.4 变压器,变压器的外壳上的铭牌标注以下内容：（1）型号 例如：SL7630/10，表示为三相油浸自冷铝线变压器，设计序号为7，额定容量为630kVA，高压侧额定电压等级为10kV。,（2）
42、额定电压U1N/U2N 一次额定电压U1N是指加到一次绕组上的电源线电压额定值。二次额定电压U2N是指当一次绕组所接电压为额定值、分接开关位于额定分接头上，变压器空载时，二次绕组的线电压，单位为kV或V。,3.4 变压器,（3）额定电流I1N/I2N 指一、二次绕组的线电流，可根据额定容量和额定电压计算出电流值，单位为A。,（4）额定容量SN 额定容量是变压器在额定工作状态下输出的视在功率，单位为kVA或VA。单相变压器SN=U2NI2N三相变压器SN=3U2NI2N,3.4 变压器,（5）额定频率fN 指变压器一次绕组所加电压的额定频率，额定频率不同的变压器是不能替换使用工作的。国产电力变压
43、器的额定频率均为50Hz。,变压器铭牌上还标明阻抗电压、联结组别、油重、器身重、总重、绝缘材料的耐热等级及各部分允许温升等。,3.4 变压器,单相变压器有两个绕组，其中一个绕组接交流电源，叫做一次绕组（又叫原绕组、初级绕组），匝数为N1，另一个绕组接负载，叫做二次绕组（又叫副绕组、次级绕组），匝数为N2。,3.4 变压器,3.4.1.3 变压器的工作原理,图3-4变压器的工作原理,同电源相连的原绕组匝数为 N1，同负载相连的副绕组匝数为N2，它们在电路上是分开的。变压器是利用两个绕组之间的电磁感应来变换电压和传递能量的。变压器的运行方式有两种：一种是空载运行，一种是有载运行。当变压器的副边绕组
44、开路时，变压器没有能量输出，这种状态称为变压器的空载运行。当变压器的副边绕组接上负载时，变压器有能量输出，这种状态称为变压器的有载运行。,1变压器的空载运行 当一次绕组接上交流电压U1时，绕组中有空载电流I0流过。在铁心中产生磁场，根据电磁感应原理，交变的主磁通必然在一次、二次绕组中产生感应电动势E1、E2。当变压器空载运行时，忽略一次绕组的电阻、漏磁通和铁耗的影响，则它们在数值上分别为：U1=E1=4.44fN1m U2=E2=4.44fN2m 电压比K则为 K=U1/U2=E1/E2=N1/N2,3.4 变压器,3.4 变压器,图3-5 单相变压器空载运行,如果K1，变压器将低电压变为高电
45、压，这样的变压器叫做升压变压器。如果K1，变压器将高电压变为低电压，这样的变压器叫做降压变压器。,2变压器的负载运行 当变压器的一次绕组接交流电源，二次绕组两端接上负载时，称为变压器的负载运行，如图3-6所示。变压器的二次绕组接上负载ZL之后，由于电动势E2的作用，在二次绕组中便有电流I2流过，I2的大小和相位决定于负载阻抗的大小和性质，因此称为负载电流。根据能量守恒定律，忽略损耗，S1=U1I1U2I2=S2，所以一次、二次电流的关系为：I1/I2U2/U1=N2/N1=1/K,3.4 变压器,【例3-1】某变压器的一次绕组电压220V，匝数N1为825匝，二次绕组电压36V，纯电阻负载为6
46、0W的白炽灯泡。试求二次绕组的匝数N2和接负载时一、二次绕组中的电流I1、I2。【解】（1）二次绕组的匝数 N2=U2/U1N1=36/220825=135(匝)（2）负载电灯泡为纯电阻负载 接负载时二次绕组电流为 I2=P/U2=60/36=1.67(A)一次绕组电流为 I1=N2/N1I2=135/8251.67=0.27(A),3.4 变压器,3.4 变压器,图3-6 单相变压器负载运行,在电源电压1和负载的功率因数不变的情况下，U2和I2的变化关系，称为变压器的外特性。如图3-所示。从空载到额定负载，副绕组电压变化的程度用电压调整率U来表示：电压调整率：电压调整率越小越好 负载电压越稳
47、定,3.4.1.4 变压器的外特性,3.4 变压器,图3-7 变压器的外特性,3.4 变压器,额定电压原绕组的额定电压U1N是指变压器在正常运行时加在变压器原绕组上的电压；副绕组的额定电压U2N是指变压器在空载运行时，原绕组加上额定电压后副绕组两端的空载电压。额定电流原绕组、副绕组的额定电流I1N、I2N是指根据允许发热条件，变压器长时间工作允许通过的电流。在三相变压器中，额定电流指的都是线电流，单位用安（）。,3.4.1.5 变压器的技术指标,3.4 变压器,额定容量额定容量是指在额定使用条件下变压器的输出能力，用视在功率表示，单位用千伏安（kVA）。对于三相变压器，是指三相容量之和。额定温
48、升额定温升是变压器在额定状态下运行，允许超过周围环境温度的温度值。它取决于变压器所用绝缘材料的等级。,3.4 变压器,1)变压器的选型原则 优先选用节能型产品 满足防火防爆的特殊要求 适当选取变压器的容量2）变压器的安全使用 变压器的安装要符合有关规范的规定。严禁变压器长时间超载运行，以免损坏变压器。认真作好对变压器的日常巡视和检查。,3.4.1.6 变压器的选型和安全使用,3.4 变压器,（1）仪用互感器 仪用互感器按用途的不同分为电流互感器和电压互感器两种。1)电压互感器 电压互感器是一种专用的降压变压器，它可以将高电压转换为低电压，接入低量程的电压表进行测量；也可以接入继电器进行继电保护
49、。电压互感器的原边绕组匝数多，副边绕组匝数少。原绕组与被测的高压电网相连，副绕组与电压表或电度表的电压线圈相连（图3-8）。,3.4.2 特殊变压器,图3-8 电压互感器工作原理图,2)电流互感器电流互感器是把大电流转换为小电流的一种升压变压器。电流互感器的原边绕组导线粗、匝数少，串联在被测的大电流电路中；电流互感器的副边绕组导线细、匝数多，与电流表、电度表的电流线圈连接(图3.9)。常用的电流互感器的电流比有10/5、20/5、30/5、40/5、50/5、75/5、100/5等几种。,图3-9 电流互感器工作原理图,3)钳形电流表就是电流互感器和电流表的组合，只是其中电流互感器只有副绕组而
50、没有原绕组。使用时，将被测的导线套入铁心中，被测的导线实际上变成了原绕组，如图3-10所示。,图3-10 钳形电流表,（2）自耦变压器自耦变压器没有独立的副绕组，而是把原绕组的一部分作为副绕组，如图3.11所示。原、副绕组之间既有磁的联系，又有电的联系，这是自耦变压器的结构特点。与普通双绕组变压器的关系一样，可得,图3.11 自耦变压器,【例3.2】在一台容量为15kVA的自耦变压器中，已知U1=220V，N1=500匝。如要想使输出电压U2=209V，应该在线圈什么地方抽出线头？满载时额定电流等于多少？【解】(1)由公式U1/U2=N1/N2，可知抽头处的匝数应为：N2=U2N1/U1209
