基本電氣常識(shí)
脈動(dòng)電流----大小隨時(shí)間變化而方向不變的電流，叫做脈動(dòng)電流。
視在功率----在具有電阻和電抗的電路內(nèi)，電壓與電流的乘積叫做視在功率，用字母S來(lái)表示，單位為瓦特。
相電壓----三相輸電線（火線）與中性線間的電壓叫相電壓。
線電壓----三相輸電線各線（火線）間的電壓叫線電壓，線電壓的大小為相電壓的1.732倍。
磁滯損耗----放在交變磁場(chǎng)中的鐵磁體，因磁滯現(xiàn)象而產(chǎn)生一些功率損耗，從而使鐵磁體發(fā)熱，這種損耗叫磁滯損耗。
擊穿---絕緣物質(zhì)在電場(chǎng)的作用下發(fā)生劇烈放電或?qū)щ姷默F(xiàn)象叫擊穿。
電磁感應(yīng)---當(dāng)環(huán)鏈著某一導(dǎo)體的磁通發(fā)生變化時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)就出現(xiàn)電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)。
趨膚效應(yīng)---又叫集膚效應(yīng)，當(dāng)高頻電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，電流將集中在導(dǎo)體表面流通，這種現(xiàn)象叫趨膚效應(yīng)

 

電壓閃變——電壓短時(shí)間超出規(guī)定范圍的擺動(dòng)或擾動(dòng)，屬于無(wú)功沖擊問(wèn)題，與負(fù)荷的啟動(dòng)特性有關(guān)，但網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行方式、參數(shù)及無(wú)功補(bǔ)償類型對(duì)該問(wèn)題也有相當(dāng)影響。產(chǎn)生的原因有，如大電機(jī)重負(fù)荷啟動(dòng)及切斷過(guò)程，在極端情況下可使設(shè)備斷電或設(shè)備損壞，例如照明系統(tǒng)有感的閃爍現(xiàn)象。

 

三相不平衡——三相電源各相的電壓不對(duì)稱。是各相電源所加的負(fù)荷不均衡所致，屬于基波負(fù)荷配置問(wèn)題。會(huì)使變壓器內(nèi)產(chǎn)生環(huán)流(及過(guò)熱),并可使電動(dòng)機(jī)的效率降低。發(fā)生三相不平衡即與用戶負(fù)荷特性有關(guān)，同時(shí)與電力系統(tǒng)的規(guī)劃、負(fù)荷分配也有關(guān)。

 

頻率偏差——電壓的頻率超出額定頻率規(guī)定時(shí)限。屬于基波有功問(wèn)題，它與電力系統(tǒng)有功儲(chǔ)備有關(guān)，和電壓偏差一樣是電力部門(mén)認(rèn)識(shí)較早、研究較成熟、控制方式與手段較完善的電能質(zhì)量指標(biāo)。

 

電壓偏差——長(zhǎng)時(shí)間的偏離額定電壓。該問(wèn)題屬于基波無(wú)功的范疇，主要與電能傳輸?shù)膶?dǎo)線直徑、供電距離、潮流分布、調(diào)壓方式、無(wú)功補(bǔ)償容量等因素有關(guān)。欠電壓可導(dǎo)致設(shè)備工作不正常，例如鼠籠型電動(dòng)機(jī)過(guò)熱和接觸器吸引線圈釋放。過(guò)電壓可使多種電子和電氣設(shè)備長(zhǎng)久性的(絕緣)損壞。

勵(lì)磁涌流——當(dāng)變壓器空載投入和外部故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)，則可能出現(xiàn)數(shù)值很大的勵(lì)磁電流，即為勵(lì)磁涌流。這是因?yàn)樵诜€(wěn)態(tài)工作情況下，鐵心中的磁通不能突變，因此，將出現(xiàn)一個(gè)非周期分量的磁通，其幅值為+Φm。這樣在經(jīng)過(guò)半個(gè)周期以后，鐵心之中的磁通達(dá)到2Φm。其數(shù)值可達(dá)額定電流的6～8倍，嚴(yán)重情況下其峰值可達(dá)額定電流的10到20倍，從而導(dǎo)致變壓器保護(hù)的誤動(dòng)作。

 

無(wú)功功率

 

在交流電路中，由電源供給負(fù)載的電功率有兩種；一種是有功功率，一種是無(wú)功功率。

 

有功功率是保持用電設(shè)備正常運(yùn)行所需的電功率，也就是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式能量(機(jī)械能、光能、熱能)的電功率。比如：5.5千瓦的電動(dòng)機(jī)就是把5.5千瓦的電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，帶動(dòng)水泵抽水或脫粒機(jī)脫粒；各種照明設(shè)備將電能轉(zhuǎn)換為光能，供人們生活和工作照明。有功功率的符號(hào)用P表示，單位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)。

 

無(wú)功功率比較抽象，它是用于電路內(nèi)電場(chǎng)與磁場(chǎng)的交換，并用來(lái)在電氣設(shè)備中建立和維持磁場(chǎng)的電功率。它不對(duì)外作功，而是轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰?。凡是有電磁線圈的電氣設(shè)備，要建立磁場(chǎng)，就要消耗無(wú)功功率。比如40瓦的日光燈，除需40多瓦有功功率(鎮(zhèn)流器也需消耗一部分有功功率)來(lái)發(fā)光外，還需80乏左右的無(wú)功功率供鎮(zhèn)流器的線圈建立交變磁場(chǎng)用。由于它不對(duì)外做功，才被稱之為“無(wú)功”。無(wú)功功率的符號(hào)用Q表示，單位為乏(Var)或千乏(kVar)。

 

無(wú)功功率決不是無(wú)用功率，它的用處很大。電動(dòng)機(jī)需要建立和維持旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)就是靠從電源取得無(wú)功功率建立的。變壓器也同樣需要無(wú)功功率，才能使變壓器的一次線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，在二次線圈感應(yīng)出電壓。因此，沒(méi)有無(wú)功功率，電動(dòng)機(jī)就不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，變壓器也不能變壓，交流接觸器不會(huì)吸合。為了形象地說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，現(xiàn)舉一個(gè)例子：農(nóng)村修水利需要開(kāi)挖土方運(yùn)土，運(yùn)土?xí)r用竹筐裝滿土，挑走的土好比是有功功率，挑空竹筐就好比是無(wú)功功率，竹筐并不是沒(méi)用，沒(méi)有竹筐泥土怎么運(yùn)到堤上呢?

 

在正常情況下，用電設(shè)備不但要從電源取得有功功率，同時(shí)還需要從電源取得無(wú)功功率。如果電網(wǎng)中的無(wú)功功率供不應(yīng)求，用電設(shè)備就沒(méi)有足夠的無(wú)功功率來(lái)建立正常的電磁場(chǎng)，那么，這些用電設(shè)備就不能維持在額定情況下工作，用電設(shè)備的端電壓就要下降，從而影響用電設(shè)備的正常運(yùn)行。

 

無(wú)功功率對(duì)供、用電產(chǎn)生一定的**影響，主要表現(xiàn)在：

 

(1)降低發(fā)電機(jī)有功功率的輸出。

 

(2)降低輸、變電設(shè)備的供電能力。

 

(3)造成線路電壓損失增大和電能損耗的增加。

 

(4)無(wú)功功率會(huì)導(dǎo)致電流增大和視在功率增加，導(dǎo)致設(shè)備容量增加。

 

(5)造成低功率因數(shù)運(yùn)行和電壓下降，使電氣設(shè)備容量得不到充分發(fā)揮，沖擊性無(wú)功負(fù)載還會(huì)使電壓劇烈波動(dòng)。

 

從發(fā)電機(jī)和高壓輸電線供給的無(wú)功功率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了負(fù)荷的需要，所以在電網(wǎng)中要設(shè)置一些無(wú)功補(bǔ)償裝置來(lái)補(bǔ)充無(wú)功功率，以保證用戶對(duì)無(wú)功功率的需要，這樣用電設(shè)備才能在額定電壓下工作。這就是電網(wǎng)需要裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置的道理。

 

功率因數(shù)

 

電網(wǎng)中的電力負(fù)荷如電動(dòng)機(jī)、變壓器等，屬于既有電阻又有電感的電感性負(fù)載。電感性負(fù)載的電壓和電流的相量間存在著一個(gè)相位差，通常用相位角φ的余弦cosφ來(lái)表示。cosφ稱為功率因數(shù)，又叫力率。功率因數(shù)是反映電力用戶用電設(shè)備合理使用狀況、電能利用程度和用電管理水平的一項(xiàng)重要指標(biāo)。三相功率因數(shù)的計(jì)算公式為：

 

 

 

式中cosφ——功率因數(shù)；
P——有功功率，kW；
Q——無(wú)功功率,kVar；
S——視在功率,kV。A；
U——用電設(shè)備的額定電壓,V；
I——用電設(shè)備的運(yùn)行電流,A。
功率因數(shù)分為自然功率因數(shù)、瞬時(shí)功率因數(shù)和加權(quán)平均功率因數(shù)。

 

(1)自然功率因數(shù)：是指用電設(shè)備沒(méi)有安裝無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)的功率因數(shù)，或者說(shuō)用電設(shè)備本身所具有的功率因數(shù)。自然功率因數(shù)的高低主要取決于用電設(shè)備的負(fù)荷性質(zhì)，電阻性負(fù)荷(白熾燈、電阻爐)的功率因數(shù)較高，等于1，而電感性負(fù)荷(電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī))的功率因數(shù)比較低，都小于1。

 

(2)瞬時(shí)功率因數(shù)：是指在某一瞬間由功率因數(shù)表讀出的功率因數(shù)。瞬時(shí)功率因數(shù)是隨著用電設(shè)備的類型、負(fù)荷的大小和電壓的高低而時(shí)刻在變化。

 

(3)加權(quán)平均功率因數(shù)：是指在一定時(shí)間段內(nèi)功率因數(shù)的平均值，其計(jì)算公式為：

 

提高功率因數(shù)的方法有兩種，一種是改善自然功率因數(shù)，另一種是安裝人工補(bǔ)償裝置。

 

諧波

 

電壓波形畸變。屬于負(fù)荷特性問(wèn)題，是非線性負(fù)荷造成的，與非線性負(fù)荷所固有的特性有關(guān)。與供電質(zhì)量關(guān)系不大，網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行方式、結(jié)構(gòu)參數(shù)、儲(chǔ)能設(shè)備的配置對(duì)諧波問(wèn)題有重要影響。只要有非線性負(fù)荷接入電網(wǎng)，就會(huì)產(chǎn)生諧波。其結(jié)果造成變壓器中由于渦流及磁滯損耗的加大而過(guò)熱、電動(dòng)機(jī)過(guò)熱和轉(zhuǎn)矩下降，以及中性線和補(bǔ)償電容器過(guò)熱。

 

電力電子裝置還會(huì)產(chǎn)生諧波，對(duì)公用電網(wǎng)產(chǎn)生危害，包括：

 

(1)諧波使電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加的諧波損耗，降低發(fā)電，輸電及用電設(shè)備的效率，大量的3次諧波流過(guò)中性線會(huì)使線路過(guò)熱甚至發(fā)生火災(zāi)。

 

(2)諧波影響各種電氣設(shè)備的正常工作，使發(fā)電機(jī)發(fā)生機(jī)械振動(dòng)、噪聲和過(guò)熱，使變壓器局部嚴(yán)重過(guò)熱，使電容器、電纜等設(shè)備過(guò)熱、使絕緣老化、壽命縮短以至損壞。

 

(3)諧波會(huì)引起電網(wǎng)中局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，會(huì)使上述(1）和(2）兩項(xiàng)的危害大大增加，甚至引起嚴(yán)重事故。

 

(4) 諧波會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作，并使電氣測(cè)量?jī)x表計(jì)量不準(zhǔn)確。

 

(5)諧波會(huì)對(duì)鄰近的通訊系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕者產(chǎn)生噪音，降低通信質(zhì)量，重者導(dǎo)致信息丟失，使通信系統(tǒng)無(wú)法正常工作。