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题目:现代电气控制技术及电力系统
作者:卢炜
单位:金陵科技学院14级电气工程及其自动化1班
摘要:过去的电气控制技术以传统的低压电器元件为根底,以传统的测试方式为手段,形成了以继电-接触器为主的电气控制系统,以控制机的起/制动、转向、调速为主要内容。近年来,随着电力电子。计算机、控制理论、通信网络技术的开展,电气控制技术发生了翻天覆地的变化。电器元件经历了四代的开展,电子化、智能化、可通信化是它开展的主要趋势;可编程控制器、变频调速技术、数控技术的应用已从简易数控机床到高精度的加工中心。另一方面,现代电气控制技术呈现一种相互融合与综合的趋势。
关键词:电气控制技术、低压电器、继电器、电力系统
正文:
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电机是以电磁感应现象为根底实现机械能与电能之间的转换及变换电能的机械,包括旋转电机和变压器两大类,其主要作用表现在三个方面,电能的生产、传输和分配,驱动各种生产机械和装配,作为各种控制系统和自动化智能化的重要部件。电机的应用领域,电力工业、工业生产部门与建筑业、交通运输、医疗办公设备与家用电器和航天航空国防。电机的开展不仅极大的提高了人类的生产力,同时也极大的丰富了人类的生活。在我们的日常生活中,电机无处不在,我们的空调,我们的电冰箱,我们的微波炉,我们的电脑,或多或少都有电机的存在,甚至有人把一个家庭中拥有电机的数量看作是衡量一个家庭生活水平的标准。可见电机在我们生活中的重要性。
学科在一体化电机的理论与技术方面,主要研究了步进电机、无刷直流电机、感应同时器等。在电机的电力电子驱动技术方面,研究了电动车、电机驱动系统的结构与控制策略、变频电源谐波抑制技术。在高环境、高可靠电机与电器方面,研究了高环境电器可靠性理论与技术、航天电器的理论与技术、卫星姿控用飞轮的可靠性设计。在新型电磁机构的理论与应用方面,研究了特种电机、磁性流体密封、旋转轴的在线动平衡、电磁成型技术。其中在步进电机和无刷直流电机等特种电机及航天电器方面具有较大影响。
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主要包括发电机、电动机、变压器等电机设备的制造,也包括开关、用电设备等电器与电气设备的制造,还包括电力电子设备的制造、各种电气控制装置、电子控制装置的制造以及电工材料、电气绝缘等内容。
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电器就是广义的电气设备。在工业意义上,电器是指能根据特定的信号和要求,自动或手动地接通或断开电路,断续或连续得改变电路参数,实现对电路或非电对像切换、控制、保护、检测、变换和调节用的电气设备。电器种类繁多,构造各异,通常按以下分类方法分为几类:按电压等级;按所控制的对象;按使用系统;按工作职能;按电器组合;按有无触点;按使用场合。常用低压电器涉及电力拖动自动控制系统用电器,如交直流接触器、各类继电器、自动空气断路器、行程开关熔断器、主令电器。
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从结构上看,电器一般都具有两个根本组成局部,即感测局部与执行局部。感测局部受外界输入的信号,并通过转换、放大、判断,做出有规律的反响,使执行局部动作,输出相应的指令,实现控制的目的。对于有触头的电磁式电器,感测局部大都是电磁机构,而执行局部那么是触头。对于非电磁式的自动电器,感测局部因其工作原理不同而各有差异,但执行局部仍是触头。
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接触器是用来频繁接通和切断电机或其他负载主电路的一种自动切换电器。接触器由于生产方便、本钱低廉、用途广泛,故在各类低压电器中,生产量最大、使用面最广。
接触器是利用电磁吸力的作用来使触头闭合或断开大电流电路的,是一种非常典型的电磁式电器。接触器的主要组成局部为电磁系统和触头系统。电磁系统是感测局部,触头系统是执行局部。触头工作时,需经常接通和分断额定电流或更大的电流,所以常有电弧产生,为此,一般情况下都装有灭弧装置,并与触头—灭弧系统,只有额定电流甚小者才不设灭弧装置。
接触器按其主触头通过的电流种类,分为直流接触器和交流接触器。按主触头的极数又可分为单极、双极、三极、四级和五极等几种。直流接触器一般为单极或双极;交流接触器大多为三极,四极多用于双回路控制,五极多用于多速电动机控制或者自动式或自耦减压启动器中。
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继电器是一种据特定形式的输出信号而动作的自动控制电器。继电器由承受机构、中间机构和执行机构三局部组成。承受机构反映继电器的输入量,并传递给中间机构,将它与预定的量〔即整定值〕进行比拟,当到达整定值时〔过量或欠量〕,中间机构就使执行机构产生输出量,用于控制电路的开、断。继电器通常触点容量较小,接在控制电路中,主要用于反响控制信号,是电气控制系统中的信号检测元件;而接触器触点容量较大,直接用于开、断主电路,是电气控制系统中的执行元件。
继电器可以有以下各种分类方法:按输入量的物理性质分为电压继电器、电流继电器、功率继电器、时间继电器、温度继电器速度继电器等;按动作原理分为电磁式继电器、感应式继电器。电动式继电器、热继电器、电子式继电器等;按动作时间分为快速继电器、延时继电器、一般继电器;按执行环节作用原理分为有触点继电器、无触点继电器。
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继电器的主要特点是具有跳跃式的输入-输出特性,电磁式继电器的特性如下图,这一矩形曲线统称为继电器特性曲线。
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图1
当继电器输入量由零增至以前,继电器的输出量为零。当输入量增加到时,继电器吸合,通过其触点的输入量为,假设再增加,值不变。当减少到时,继电器释放,输出由降到0,再减小,值永为0。在图中,称为继电器吸合值,欲使继电器动作,输入量必须大于此值;称为继电器释放值,欲使继电器释放,输入量必须小于此值。
称为继电器的返还系数,它是继电器的重要参数之一。不同场合要求不同的值。例如,一般继电器要求低返还系数,-,这样当继电器吸合后,输入值波动较大时不致引起误动作;欠电压继电器那么要求高返还系数,。设某继电器=,吸合电压为额定电压的90%,那么电压低于额定电压的60%时继电器释放,起到欠电压保护作用。值是可以调节的,具体方法随着继电器结构不同而有所差异。
另一个重要参数是吸合时间和释放时间。吸合时间是从线圈接受电信号到衔铁完全吸合时所需要的时间;释放时间是从线圈失电到衔铁完全释放时所需要的时间。-,快速继电器为0,005-,它的大小影响着继电器的操作频率。
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行程开关:
行程开关又称限位开关,是一种根据生产机械运动的行程位置而动作的小电流开关电器。它是通过其机械结构中的可动局部的动作,将机械信号变换为电信号,以实现对机械的电气控制。
从结构看,行程开关由3个局部组成:操作头、触头系统和外壳。操作头是开关的感测局部,它接受机械结构发出的动作信号,并将此信号传递给触头系统。触头系统是开关的执行局部,它将操作头传来的机械信号,通过本身的转换动作,变换为电信号,输出到有关控制回路,使之能按需求作出必要的反响。
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低压熔断器:
熔断器是一种利用熔体的熔化作业而切断电路的、最初级的保护电路,适用于交流低压配电系统或直流系统,作为线路的过负载及系统的短路保护用。
低压隔离器:
低压隔离器是指在断开位置能符合规定的隔离功能要求的低压机械开关电器,而隔离开关的含义是在断开位置能满足隔离要求的开关。
低压断路器:
低压断路器按结构形式分为万能式和塑料外壳式两类。其中,万能式原称作框架式断路器,为与IEC标准使用的名字相符合,已改称为万能式断路器。
低压断路器又称作自动空气断路器,简称自动空气开关或自动开关。低压断路器虽然允许切断短路电流,但允许操作的次数较低,不适宜频繁操作。
主令电器:
主令电器是电气控制系统中用于发送控制指令的非自动切换的小电流开关电器。在控制系统中是以控制电力拖动系统的启动与停止,以及改变系统的工作状态,如正传与反转。主令电器可直接作用于控制线路,也可以通过电磁式电器间接作用。由于它是一种专门发号施令的电器,故称主令电器。
主令电器应用广泛,种类繁多,主要有控制按钮、万能转换开关等。
电力系统自动化概述
电力系统自动控制简介
电力系统自动化就是根据电力系统自身的规律,应用自动控制原理,采用自动装置来自动实或现电力生产的平安可靠运行。电力系统自动化是应用各种具有自动检测、决策和控制功能的装置,通过信号系统和数据传输系统对电力系统各元件、局部系统或全系统进行就地或远方的自动监视、调节和控制,保证电力系统平安经济运行,并保证电能质量。
电力系统是每时每刻都在发生变化的复杂多变量的大系统,为了能够掌握电力系统的运行情况,及时的对电力系统运行状态进行必要的调整和控制,保证电力系统最大可能的平安经济运行,必须实时地将各处的大量数据迅速、准确的采集起来,并传送到电力系统调度中心进行处理。主要信息有电力系统组成的各元件的等值参数及连接方式、厂站母线电压、输电线路有功、无功潮流等。
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电力系统的根本参量
表一电力系统的根本参量及其涵义、单位
名称
涵义
单位〔国际/俗称〕
总装机容量
发电机额定容量之和
MW/万kW
最大负荷
负荷有功之和的最大值
MW/万kW
年发电量
所发电能总和
MW·h/亿度
年用电量
所用电能总和
MW·h/亿度
额定频率
规定的频率〔50Hz/60Hz〕
Hz/赫兹
额定电压
规定的电压
kV/万伏
参考文献:
[1].[M].重庆:重庆大学出版社,-21
[2]鞠平,.[M].北京:***出版社,-8
[3].[M].北京:中国水利水电出版社,-11
[4].[M].天津:天津大学出版社,-13
[5].[M].北京:中国电力出版社,-3