論電力系統(tǒng)三相短路的原因和防范措施-資料下載頁
2024-11-14 22:46本頁面
【正文】 采用三相是和成本自接相關的，相數(shù)越多，電力生產(chǎn)和運輸?shù)某杀驹礁撸绻捎脙上嗟脑?，為保證兩相穩(wěn)定運行的成本也很高，于是乎，現(xiàn)在實際使用中的“交流電，’k卜是二相的。制造三相發(fā)電機、變壓器較制造單相發(fā)電機、變壓器省材料，而且構造簡單、性能優(yōu)良。又如，用同樣材料所制造的三相電機，其容量比單相電機大500/0，三相旋轉電機的瞬時功率是恒定的，其瞬時轉矩也是恒定的，運轉就比較平穩(wěn)。在輸送同樣功 率的情況下，三相輸電線較單相輸電線，可節(jié)省有色金屬25%，而目電能損耗較單相 輸電時少。使用4相、5相、6相不可以嗎?當然可以。使用更多相時會使發(fā)電、輸配電及用電環(huán)節(jié)變得復雜，輸電線路根數(shù)要增加，發(fā)電機、變壓器、電動機等設備也趨于復雜化，增加制造成本，當然大容量設備假定使用四相交流電單從設備制造上也許會更合理，但電網(wǎng)就不同了。另外三相不平衡己經(jīng)引起很多問題了，相數(shù)多了會引起更多 的問題。三相交流電在交流電機定子繞組中可以產(chǎn)生旋轉磁場，而且這個磁場是穩(wěn)定的具有固定旋轉方向的旋轉磁場，6...能產(chǎn)生更穩(wěn)定的旋轉磁場，但是那樣會增加變電設備和動力的成本。單相電機的瞬時功率是變化的，而三相電機瞬時功率是不變的，就等于平均功率。從而電機轉矩恒定，運行穩(wěn)定，噪聲小等等。主要是交流電機方面的知識吧，正在痛苦的補電機中。首先，要在不使用使用輔助設備的情況下產(chǎn)生旋轉磁場必須至少三相供電，三相交流電在交流電機定子繞組中可以產(chǎn)生旋轉磁場，而且這個磁場是穩(wěn)定的具有固定旋轉方向的旋轉磁場，6...能產(chǎn)生更穩(wěn)定的旋轉磁場，但是那樣會增加變電設備和動力的成本。而正交排列的兩相系統(tǒng)也能構成旋轉磁場，但是不具有固定的旋轉方向（是不是這樣，回去后好好研究下），這會造成電機極距下線圈無法均布，從而不但降低了電機容量，還會產(chǎn)生主磁場的嚴重崎變。此外，三相供電系統(tǒng)具有很多優(yōu)點，為各國廣泛采用。在發(fā)電方面，相同尺寸的三相發(fā)電機比單相發(fā)電機的功率大，在三相負載相同的情況下，發(fā)電機轉矩恒定，有利于發(fā)電機的工作；在傳輸方面，三相系統(tǒng)比單相系統(tǒng)節(jié)省傳輸線，三相變壓器比單相變壓器經(jīng)濟；在用電方面，三相電容易產(chǎn)生旋轉磁場使三相電動機平穩(wěn)轉動。為什么交流電源是正弦波呢？因為切割磁感線的導線圈的有效面積的變化率符合正弦曲線，這就決定了交流電源是正弦波，這個和彈簧陣子的規(guī)律是一樣的。為什么我國采用50Hz交流電？50Hz或60Hz（美國、日本等國家采用）也是在考慮綜合成本的情況下確定的，頻率太低，電力轉換成動力的效率就會太低，頻率太高，變壓設備的損耗會增加以及遠程輸電的功率因數(shù)會下降。50赫的兩極發(fā)電機的同步轉速是3000轉/分，而如果頻率上升一倍達到100赫，那么同步轉速將會是6000轉/分。如此高的速度將會給發(fā)電機的制造帶來很多問題，特別是轉子表面的線速度太高，必將大大限制容量的增加。另外，從使用角度看，頻率過高，使得電抗增加，電磁損耗大，加劇了無功的數(shù)量。譬如以三相電機為例，其電流大大下降，輸出功率及轉矩也大大下降，實在沒有益處。另外，如果采用較低的頻率譬如30赫，變壓效率低，那么將不利于交流電的變壓和傳輸。交流電在中國以220V 50HZ接入送電，他的50HZ頻率，可以使用普通的工頻變壓器（則一般的變壓器）進行變壓，比較方便，而直流電想變壓，則需要用開關電源，而開關電源相當貴，所以對于電網(wǎng)公司來說，投入太大了。但是，為什么超高壓，比如遠距離送電，跨省的這些，都是直流輸送？因為直流輸送可以更加高效的利用導線的有效面積，主要是交流電存在感抗而影響效率的。但直流送電一般只用在遠距離，比如西電東送，這樣總體上看可以更加節(jié)約成本，但是兩端需要建設整流設備以及逆變設備將交流變?yōu)橹绷饕约皩⒅绷髯優(yōu)榻涣鞑⒕W(wǎng)。所以如果是短距離傳輸，則成本太高了。適合長距離傳輸或者作為非同步聯(lián)網(wǎng)背靠背直流輸電（扯遠了，有興趣請自行研究）？是電力的輸送及使用過程中的技術合理性與節(jié)省設備投資的綜合平衡結果。原因如下：a）旋轉磁場：三相是交流電在不使用輔助設備能產(chǎn)生“穩(wěn)定旋轉磁場”的最小相數(shù)，這點最重要，有了旋轉磁場其它的事情就好理解了......。也許有人說了不對，家用電器都用單相，沒有旋轉磁場小電機怎么會轉？其實家用電器是利用通過電容時電流相位超前的特性從單相電源分出來一相與原來的一相產(chǎn)生旋轉磁場，這點不符合上述條件吧？不使用輔助設備能產(chǎn)生“穩(wěn)定旋轉磁場”b）三相交流電相位互差120176。，任意兩相之間的線壓相同，使其較之單相交流電有很多優(yōu)點，它在發(fā)電、輸配電以及電能轉換為機械能方面都有明顯的優(yōu)越性。例如：制造三相發(fā)電機、變壓器都較制造單相發(fā)電機、變壓器省材料，而且構造簡單、性能優(yōu)良。又如，用同樣材料所制造的三相電機，其容量比單相電機大50%，三相旋轉電機的瞬時功率是恒定的，其瞬時轉矩也是恒定的，運轉就比較平穩(wěn)；在輸送同樣功率的情況下，三相輸電線較單相輸電線，可節(jié)省有色金屬25%，而且電能損耗較單相輸電時少。c）使用4相、5相、6相...不可以嗎？當然可以。使用更多相時會使發(fā)電、輸配電及用電環(huán)節(jié)變得復雜，輸電線路根數(shù)要增加，發(fā)電機、變壓器、電動機等設備也趨于復雜化，增加制造成本；當然大容量設備假定使用四相交流電單從設備制造上也許會更合理，但電網(wǎng)就不同了。另外三相不平衡已經(jīng)引起很多問題了，相數(shù)多了會不會更困難？寫道這兒，想到了里想到了另外一個問題：發(fā)動機的問題，農(nóng)村用的手扶拖拉機是單缸發(fā)動機，夏利是三缸，桑塔納是四缸。，奔馳寶馬用到了六缸、八缸甚至更多，功率（馬力）越大，使用的缸數(shù)越多。雖然四缸車比較普遍，但也不能否認六缸發(fā)動機的合理性吧，當然不同的車可以行駛在同一道路上，可以并存；電網(wǎng)就不同了，只能統(tǒng)一。d）類似的問題還有頻率為什么是50Hz或60Hz？這也是在考慮綜合成本的情況下確定的，頻率太低電力轉換成動力的效率就會太低，頻率太高，輸變電的損耗會增加以及遠程輸電的功率因數(shù)會下降，選擇50Hz、60Hz也是有其道理的。實際上，現(xiàn)代輸電技術還會不斷革新。我記得美國有人研究采用高頻電磁波直接傳輸電能，導體都省了。
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