1、第二讲 电能的产生、输送和分配,2.1 直流电源 2.2 交流电源 2.3 电能的输送和分配 2.4 安全用电,翻页,2.1 直流电源,概述：,直流电源特征：,电源输出电压或电流的大小和极性（方向）不随时间变化。,直流电源类型：,电池含一次性电池、可充电电池、 燃料电池、太阳能电池,直流发电机把机械能转换为直流电能,直流稳压电源把交流电转换为直流电,翻页,2.1.1 一次性电池（干电池）,将化学能转换为电能。,对于普通干电池 ：,电动势 E=1.41.6V,内电阻 R0 =0.10.5 （ R0随使用时间而增大）,（电池的等效电路）,翻页,2.1.2 可充电电池,1.铅酸蓄电池,构成：正极板（
2、二氧化铅PbO2）、负极 板 （金属铅）、电解液（稀硫酸H2SO2）， 隔板（玻璃丝等）蓄电池槽等。,单个电压：2.0V,容量单位：Ah或mAh （常以0.2C电流条件下测试得到，如容量为 1800 mAh，即在18000.2=360mA电流下测得）,翻页,2.镍镉电池,组成：,正极 氢氧化镍Ni （ OH）2 ,负极 氢氧化镉Cd（OH）2和 氢氧化铁 Fe（OH） 3 ,电解液 （氢氧化钾KOH）,单个电压：1.2V,翻页,2.1.3 太阳能电池,将光能转换成电能,1.太阳能电池,单个电压：0.5V,2.太阳能发电,组成：太阳能电池组、太阳能控制器、 蓄电池组等。,翻页,太阳能 可再生，取
3、之不尽；利用它不改变地球热平衡。但能量密度低，需解决设备效率低，成本高的问题。,2.1.4 燃料电池,原理：一种电化学装置。单体电池由正负电极以及电解质组成。正、负极本身不包含活性物质，只是个催化转换元件。电池工作时，燃料和氧化剂由外部供给，进行反应。原则上只要反应物不断输入，反应产物不断排除，燃料电池就能连续地发电。,翻页,燃料电池优点,能量转换效率高可靠性高良好的环境效益被称为是继水力、火力、核能之后第四代发电方式 替代内燃机的动力装置,翻页,磷酸型燃料电池(PAFC),翻页,质子交换膜燃料电池(PEMFC),250kW,翻页,固体氧化物燃料电池(SOFC),功率220kW发电效率58%,
4、翻页,110kW的电力和64kW的热，发电效率46%,2.1.5 直流发电机,把机械能转换为直流电能,组成：磁极、电枢（线圈）、换向器等,原理：,磁极由励磁得到。,励磁方式：他励、并励、串励和复励。,翻页,2.1.6 直流稳压电源,翻页,1. 基本结构,电源变压器,整流电路,滤波电路,稳压电路,uo,uF,uR,u2,u1,2.基本原理,变压器：将输入交流电压降至合适的电压值。,整流电路：将交流电（双极性）变换为直流 电（单极性）。,滤波电路：滤去交流成分，使输出直流电压 脉动小而平稳。,稳压电路：使输出直流电压更平稳，且当输 入电压在一定范围变化时，输出 直流电压保持稳定。,翻页,2.2 交
5、流电源,2.2.1 正弦交流电的基本概念,正弦交流电压和电流：,1.频率与周期,周期T 正弦交流电变化一个循环所 需的时间（s）,频率f 每秒内变化的循环次数（Hz）,翻页,角频率,2.最大值与有效值,3.相位与初相位,每秒内变化的电角度（rad/s）,最大值:,Um、Im,有效值：,相位：,初相位(t=0时的相位)：,翻页,=2f,2.2.2 三相交流电源,三相交流发电机原理,三相电源电动势的表达式和波形：,翻页,发电机的额定电压（kV）： 0.4、0.69、3.15、6.3、10.5、13.8、 15.75、18、20、22、24、26等,汽轮发动机发电机的转速：3000 转/分,交流电源
6、频率：50 Hz,翻页,2.2.3 发电方式,1.水力发电站, 引水式水力发电站, 水坝式水力发电, 混合式水力发电站, 抽水蓄能式水力发电站, 经流式水力发电站, 调节式水力发电站, 水库式水力发电站,翻页,按构造及落差方式的分类,按水的运行方式的分类,2.火力发电厂,燃料,热能,蒸气,机械能,电能,翻页,3.核能发电厂,燃料,4.其它发电方式,热能,蒸气,机械能,电能,特点：能量高、耗料少、发电成本低、 基本无废气废水,1）磁流体发电,2）地热发电,3）风力发电,4）海洋发电,翻页,2.3 电能的输送和分配,2.3.1 电力系统的构成,翻页,连网运行的优点:,对电力系统的要求：, 减少系统
7、总装机产量, 有足够的供电能力, 合理利用动力资源，发挥水电站的峰谷 调节作用, 提交供电的可靠性, 提交运行的经济性, 保证供电可靠性, 保证电能质量：指标电压、频率, 保证经济运行,翻页,2.3.2 交流输电系统,1.交流输电线,电压等级/KV： 0.38 6 10 35 110 220 330 500输送功率/MW：0.1 1 2 10 50 500 800 1500输送距离/km： 0.25 10 20 50 150 300 600 850,不同电压等级的电力线路合理的输送功率和输送距离：,翻页,2.变压器,1）变压器的作用和基本结构,作用：改变交流电压的大小。,基本结构：,翻页,2）
8、变压器的工作原理,对理想变压器：,空载时有,变比,接负载时有,翻页,3）变压器的外特性和效率,外特性：,效率：,4）变压器的主要额定值,额定电压：U1N/U2N,额定容量：SN,额定电流：I1N/I2N,额定频率：fN,作用：改变电压，接受和分配电能。,3.变电站,翻页,2.3.3 直流输电系统,1.直流输电系统的组成原理,整流站把交流电变换为直流电,逆变站把直流电变换为交流电,翻页,2.直流输电的特点和问题,1）输电线路简单；,2）损耗小，没有电容电流和电抗压降；,3）输送线路两端的系统无需同步运行；,4）线路上只输送有功功率；,5）换流站（整流站和逆变站）投资大；,功率和电流受换流装置限制
9、；,直流高压大电流设备不完善等。,翻页,2.3.4 低压配电系统,1.配电方式,三相三线制工厂动力供电,三相四线制动力与单相负载混合供电,单相二线制单相供电,三相五线制动力与单相负载混合供电,翻页,工厂企业的配电系统,三相五线制供电,翻页,2.楼宇供电,含动力、照明等多种三相和单相用电设备常设配电变压器（多为10kV进线）。,3.住宅供电,室 内 配 电 箱,翻页,感应式电度表原理：,翻页,2.4 安全用电,2.4.1 触电及其危害,1.电流对人体的危害,当人体触及带电体、带电体与人体之间闪击放电或电弧波波及人体时，人体与大地或其他导体构成电流通路，这一现象称为触电。,触电的危害实质上是指电流
10、对人体的危害。根据大量事故资料分析和实验，证实伤害程度与下列因素有关。,翻页,触电伤害程度与下列因素有关：,人体的电阻愈大，通入的电流愈小，伤害的程度也就愈轻。皮肤干燥时，人体电阻大约104105，而皮肤出汗潮湿时，电阻会降到1k以下。,电流通过时间的长短,电流的大小,一般通过人体的电流超过50mA以上，就会有生 命危险。,安全电压：36V、24V、12V。,翻页,2.触电分析,单相触电,电源中性点直接接地,电源中性点不接地,翻页,1.保护接地和保护接零,正常情况下，电器设备的金属外壳是不带电的。,但由于绝缘遭受破坏或老化失效导致外壳带电，,这种情况下，人体触及设备外壳就会触电。接地,与接零技术是防止这类事故发生的有效措施。,按接地目的的不同，主要分为：,2.4.2 用电的安全措施,翻页,三相五线制的保护接零,翻页,单相供电的保护接零,翻页,2. 漏电保护,常采用漏电断路器：,3. 隔离电源,常采用隔离变压器。,翻页,本讲结束 谢谢！,
