普通家庭供配电分解.docx

家里的电是怎么来的 摘要： 电能的产生到使用是一个连续的过程，这一过程的实现依赖电力系统来完成，电力系统一般由发电、变电、输电、配电、用电等几个子环节组成。发电主要由发电站完成，变电主要由变电站中的变压器完成，输电有电力线路。这些环节环环相扣，互相配合才能完成电能从发电站到我们家里的这一过程。 关键词： 电力系统、发电站、变压器、电力线路、输电、配电等 正文： 我们家里的电是与千里外的许多东西联系在一起的，它们共同属于一个系统，因此它们都不可能脱离彼此而单独存在，这个系统就叫电力系统。电力系统是由发电厂、送变电线路、供配电所和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输电、变电和配电将电能供应到各用户。为了实现这一功能，电力系统在各个环节和不同层次还具有相应的信息与控制系统，对电能的生产过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，以保证用户获得安全、优质的电能。电能的产生，输送，分配与使用的整个过程其实都是同时进行的。即发电厂任何时刻产生的电能等于该时刻用电设备消耗的电能与输送，分配中损耗的电能之和，因此它们都不可能脱离彼此而单独存在。通过这个电力系统，自然界中的一些能量转变为电能后进入千家万户而方便人们的生活。 电力系统简要示意图 具体来讲，家里面电的来源分为以下几个步骤（简要过程见上述电力系统简要示意图）： 一．电能的产生 电能的产生方式一般有两种，一是利用发电机将机械能转化为电能，二是用化学能或者光能之类直接转化为电能的其他发电方式。要产生大量的电以及实现大规模的配送与传输，目前使用的是第一种方式，一般来说是在发电站中将化学能转化为机械能再转化为电能的过程。发电站是将自然界中蕴含的各种一次能源转化为电能的地方。现在的发电厂有多种途径发电：靠石油、煤炭、天然气产生的能量驱动涡轮发电机的称为火电厂；靠水力驱动发电机的称为水电厂；还有一些靠，核能，风力和潮汐发电的发电站。总的来说，就是利用自然界的其他能源所产生的能量来驱动发电机产生电能。 1.1发电机的工作原理： 发电的过程依赖发电站实现，这一工作的核心就是发电机。发电机通常是由定子、转子、端盖以及轴承等部件构成。它利用的是导线切割磁力线感应出电动势的电磁感应原理将原动机的机械能转化为电能输出。具体实现时是由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。 在实际的发电站的生产之中，发电机发的电的电压一般在3.15到20千伏，其实这是比较低的电压。这个电压是不适合输送的，这在后续分析。 二．电能的输送 电能产生之后就必须把它输送给用户，电能的传输是电力系统整体功能的重要组成环节。发电站与电力负荷中心通常都是不同的地区，相差可能很远，因此通过输电可以将电能输送到远离发电厂的负荷中心，从而使电能的开发和利用超越地域的限制。而且输送电能是损耗小、效益高、易于控制调节和相对环保的。 2.1 电能传输的方式 输送电能的方式就是通过电线进行传输，但传输的方式是很有讲究的。就节能这一方面来说，根据功率计算公式P（损）=I*I*Ｒ（其中Ｐ（损）为电路的功率损失，Ｉ为电路中的电流，Ｒ为电路中的等效总电阻），在这种情况之下有两种方式可以减少功率损耗。第一是减小等效总电阻，这种方式是很难实现的，在现有的技术下，总电阻的减小可以通过使用低电阻材料的方式实现，但这些电阻很低的材料的一大问题就是价格昂贵，因此不可行；还有一种就是超导体（电阻很小），但这技术现在并不能大规模用于输电。还有一种方式就是减小电流Ｉ，在产生的电能的功率一定的情况之下，电压升高的话电流就会减小，那么损耗的功率也会大幅减小（公式中Ｉ有平方关系），这样就可以减少输送途中的电能损耗同时也改善了电压质量。而且提高电压之后电流减小还可以减少导线的截面积从而节约金属材料。这就是为什么输电要采用高压的原因。 2.2实现电压升降的方式 输电途中会经历一次升压和几次降压过程，而这个过程的是通过变压器实现的。变压器的原理是电磁感应，它能够改变的是交流电的电压，正好输电的电也是交流的，因此这就可以实现。 变压器由铁芯和线圈组成，线圈是两边都有，电压进入的是原线圈，输出电压的是副线圈。而这线圈上都有一些绕组，通常就说是线圈的匝数，这关系到电压的升降倍数。当变压器的原线圈接在交流电上面时，铁芯的中心就会产生磁通，假设用φ表示交变磁通。而原、副线圈的的φ是相同的，φ也是简谐函数，表为φ=φmsinωt。由法拉第电磁感应定律可知，原、副线圈中的感应电动势为e1=-N1dφ/dt、e2=-N2dφ/