電工學(xué)-第4章供電與用電.ppt

1 第4章供電與用電 4 1三相電源 4 2三相負(fù)載 4 3三相功率 4 4電力系統(tǒng) 4 5觸電事故 4 6觸電防護(hù) 4 7靜電防護(hù) 4 8電器防火和防爆 下一章 上一章 返回主頁(yè) 大連理工大學(xué)電氣工程系 2 三相交流電的優(yōu)點(diǎn) 三相交流發(fā)電機(jī)體積小 重量輕 成本低 節(jié)省輸電線金屬的消耗量 輸電成本較低 應(yīng)用廣泛的三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 價(jià)格低廉 性能良好和使用維護(hù)方便 三相交流電路 由三相交流電源供電的電路 電力系統(tǒng)目前普遍采用三相交流電源供電 大連理工大學(xué)電氣工程系 3 4 1三相電源 一 三相交流電的產(chǎn)生 a 結(jié)構(gòu) b 繞組 c 三相電動(dòng)勢(shì) 大連理工大學(xué)電氣工程系 4 分類磁極放在轉(zhuǎn)子上 轉(zhuǎn)子由原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)作勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 定子三相繞組切割轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)而感應(yīng)出三相交流電動(dòng)勢(shì) 1 三相交流電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生原理 2 三相交流電動(dòng)勢(shì)的特點(diǎn) 幅值相等頻率相同相位差 120 大連理工大學(xué)電氣工程系 5 3 三相交流電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式 a 波形圖 b 相量圖 e1 Emsin t e2 Emsin t 120 Emsin t 120 e3 Emsin t 240 大連理工大學(xué)電氣工程系 6 二 三相電源的星形聯(lián)結(jié) 發(fā)電機(jī)三相繞組通常將三個(gè)末端接在一起 三個(gè)繞組末端的連接點(diǎn)稱為中性點(diǎn) N 三個(gè)首端L1 L2 L3稱為端點(diǎn) 由中性點(diǎn)N引出的供電線稱為中性線或零線 由三個(gè)首端引出的供電線稱為相線或火線 大連理工大學(xué)電氣工程系 7 中性線 零線 線電流 相電壓 相線 火線 線電壓 相電流 三相四線制 1 線電流與相電流的有效值關(guān)系 2 線電壓與相電壓的有效值關(guān)系 IL IP 大連理工大學(xué)電氣工程系 8 大連理工大學(xué)電氣工程系 9 三 三相電源的三角形聯(lián)結(jié) 將三相電源中每相繞組的首端依次與另一相繞組的末端連接在一起 形成閉合回路 大連理工大學(xué)電氣工程系 10 三相三線制 線電流 相電壓 相線 火線 線電壓 相電流 1 線電壓與相電壓的有效值關(guān)系 UL UP 2 線電流與相電流的有效值關(guān)系 大連理工大學(xué)電氣工程系 11 大連理工大學(xué)電氣工程系 12 4 2三相負(fù)載 三相對(duì)稱負(fù)載 三相阻抗相等的三相負(fù)載 三相不對(duì)稱負(fù)載 使用時(shí)平均分配到三個(gè)相上 三相負(fù)載 由三相電源供電的負(fù)載 大連理工大學(xué)電氣工程系 13 星形聯(lián)結(jié) 三角形聯(lián)結(jié) 三相負(fù)載也有兩種接法 具體采用何種接法 應(yīng)根據(jù)電源電壓和負(fù)載額定電壓的大小來(lái)決定 原則上應(yīng)使負(fù)載的實(shí)際電壓等于其額定相電壓 大連理工大學(xué)電氣工程系 14 一 三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié) 三相負(fù)載的三個(gè)末端連接在一起 接到電源的中性線上 三相負(fù)載的三個(gè)首端分別接到電源的三根相線上 大連理工大學(xué)電氣工程系 15 如果負(fù)載對(duì)稱 阻抗Z1 Z2 Z3 則為對(duì)稱三相電路 大連理工大學(xué)電氣工程系 16 如果負(fù)載對(duì)稱 阻抗Z1 Z2 Z3 則為對(duì)稱三相電路 大連理工大學(xué)電氣工程系 17 三相負(fù)載不對(duì)稱而又沒(méi)有中性線時(shí) 三相負(fù)載的相電壓不會(huì)對(duì)稱 導(dǎo)致有的相電壓超過(guò)負(fù)載的額定相電壓 有的低于額定相電壓 致使負(fù)載不能正常工作 甚至損壞 因此 在三相四相制電路中 中性線不允許斷開 也不允許安裝熔斷器等短路或過(guò)電流保護(hù)裝置 大連理工大學(xué)電氣工程系 18 每相負(fù)載的首端都依次與另一相負(fù)載的末端連在一起 形成閉合回路 將三個(gè)連接點(diǎn)分別接到三個(gè)電源的三根相線上 二 三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié) 三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)只能是三相三線制 大連理工大學(xué)電氣工程系 19 對(duì)于三相對(duì)稱負(fù)載 大連理工大學(xué)電氣工程系 20 例4 2 1 有一電源為星形聯(lián)結(jié) 而負(fù)載為三角形聯(lián)結(jié)的對(duì)稱三相電路 已知電源相電壓UPS 220V 負(fù)載每相阻抗 Z 10 試求負(fù)載的相電流和線電流以及電源的線電流和相電流的有效值 解 由于電源為星形聯(lián)結(jié) 故電源線電壓 忽略供電線路的阻抗 則負(fù)載線電壓 ULL ULS 380V 負(fù)載為三角形聯(lián)結(jié) 則負(fù)載相電壓 UPL ULL 380V 負(fù)載相電流 負(fù)載為三角形聯(lián)結(jié) 故負(fù)載線電流 大連理工大學(xué)電氣工程系 21 電源只向一組三相負(fù)載供電 故電源線電流 電源為星形聯(lián)結(jié) 故電源相電流 ILS ILL 66A IPS ILS 66A 大連理工大學(xué)電氣工程系 22 4 3三相功率 三相總有功功率P P1 P2 P3 P 3UPIPcos Q 3UPIPsin S 3UPIP 三相對(duì)稱負(fù)載功率表達(dá)式 相電壓 相電流 線電壓 線電流 一 三相功率的計(jì)算 三相總無(wú)功功率Q Q1 Q2 Q3 大連理工大學(xué)電氣工程系 23 例4 3 1 電路中有兩個(gè)負(fù)載 其中負(fù)載2為感性 負(fù)載1 UN 380V P1 75kW cos 1 1 Y形聯(lián)結(jié) 負(fù)載2 UN 380V P2 36kW cos 2 0 8 形聯(lián)結(jié) 求 電源提供的電流 解 P P1 P2 111kWQ Q1 Q2 P1tan 1 P2tan 2 27kvar 114kV A 大連理工大學(xué)電氣工程系 24 4 4電力系統(tǒng) 水力發(fā)電廠 用電設(shè)備 變電所輸電線配電設(shè)備 火力發(fā)電廠 原子能發(fā)電廠 用電設(shè)備 太陽(yáng)能發(fā)電廠 地?zé)岚l(fā)電廠 潮汐發(fā)電廠 生物質(zhì)發(fā)電廠 大連理工大學(xué)電氣工程系 25 380V220V 6kV10kV 110kV 220kV 500kV 電能 負(fù)荷 升壓變壓器 降壓變壓器 10kV 輸電方式 交流輸電 輸電距離越遠(yuǎn) 輸送功率越大 要求的輸電電壓就越高 直流輸電 輸電線路的功率損耗小 電壓降小 適用于大功率 長(zhǎng)距離輸電 大連理工大學(xué)電氣工程系 26 低壓供電系統(tǒng)的接線方式 放射式 供電可靠性高 導(dǎo)線用量大 費(fèi)用高 樹干式 適用于用電比較分散 每個(gè)節(jié)電的用電量較大 變電所又居于各用電點(diǎn)的中央時(shí) 變電所 變電所 大連理工大學(xué)電氣工程系 27 4 5觸電事故 一 電流對(duì)人體的危害 電流對(duì)人體組織的危害作用主要有以下幾方面 1 生物性質(zhì)的作用 引起神經(jīng)功能和肌肉功能紊亂 2 化學(xué)性質(zhì)的作用 電解而破壞人體細(xì)胞 3 熱性質(zhì)的作用 灼傷 產(chǎn)生電烙印及皮膚金屬化等 4 機(jī)械性質(zhì)的作用 骨折 組織受傷等 大連理工大學(xué)電氣工程系 28 按人體所受傷害方式的不同可分為 1 電傷 人體外表的局部損傷 對(duì)人體內(nèi)部器官的傷害 2 電擊 二 電擊對(duì)人體的傷害程度與以下因素有關(guān) 1 通過(guò)人體電流的大小 2 電流通過(guò)人體的途徑 3 觸電時(shí)間的長(zhǎng)短 通過(guò)心臟的電流達(dá)到50mA s即致人死地 4 電流的頻率 工頻電流對(duì)人體的危害最大 手 手 手 腳最為危險(xiǎn) 大連理工大學(xué)電氣工程系 29 三 觸電事故 單線觸電事故 兩線觸電事故 1 直接觸電 單線觸電事故 兩線觸電事故 2 間接接觸觸電 人體接觸到正常情況下不帶電 僅在事故情況下才會(huì)帶電的部分而發(fā)生的觸電事故 間接接觸觸電 大連理工大學(xué)電氣工程系 30 4 6觸電防護(hù) 常規(guī)環(huán)境 交流50V 直流120V潮濕環(huán)境 交流25V 直流60V 一 安全電壓 2 GB規(guī)定的安全電壓額定值為 1 通用接觸電壓極限 42V 36V 24V 12V 6V要求 獨(dú)立的電源供電 大連理工大學(xué)電氣工程系 31 二 保護(hù)接地和保護(hù)接零 1 IT系統(tǒng) 保護(hù)接地 適用于中性點(diǎn)不接地的三相三線制供電系統(tǒng) 將用電設(shè)備的金屬外殼通過(guò)接地裝置接地 IT系統(tǒng)也稱為保護(hù)接地 接地裝置的接地電阻一般不超過(guò)4 大連理工大學(xué)電氣工程系 32 TN 系統(tǒng) TN C PE和N共用 TN S PE和N完全分開共用 TN C S PE和N部分共用 三相五線制系統(tǒng)分為 2 保護(hù)接零 TN系統(tǒng) 適用于中性點(diǎn)接地的三相四線制供電系統(tǒng)中的電氣設(shè)備 大連理工大學(xué)電氣工程系 33 3 TT系統(tǒng) 電源的中性點(diǎn)接地 而用電設(shè)備采用保護(hù)接地的系統(tǒng) 采用TT系統(tǒng)供電的用電設(shè)備應(yīng)采用漏電電流動(dòng)作保護(hù)裝置 漏電開關(guān) 同一供電系統(tǒng)中 TN和TT兩種系統(tǒng)不宜同時(shí)采用 工作接地 保護(hù)接地 大連理工大學(xué)電氣工程系 34 三 漏電開關(guān) 作用 主要用于低壓供電系統(tǒng) 當(dāng)被保護(hù)的設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí) 故障電流作用于保護(hù)開關(guān) 若該電流超過(guò)預(yù)定值 則使開關(guān)自動(dòng)斷開 以切斷供電電路 2 漏電開關(guān)的選擇若用于保護(hù)人 動(dòng)作電流30mA以下 漏電動(dòng)作時(shí)間0 1s以下 若用于保護(hù)線路 動(dòng)作電流30 100mA以下 漏電動(dòng)作時(shí)間0 2 0 4s以下 大連理工大學(xué)電氣工程系 35 一 什么是靜電在宏觀范圍內(nèi)暫時(shí)失去平衡的相對(duì)靜止的正 負(fù)電荷 四 靜電的危害影響生產(chǎn) 危及人身安全 引起火災(zāi)和爆炸 4 7靜電防護(hù) 二 靜電的形成摩擦起電 破斷起電 感應(yīng)起電 三 靜電的應(yīng)用靜電除塵 靜電復(fù)印 靜電噴漆 靜電選礦 靜電植絨等 大連理工大學(xué)電氣工程系 36 五 靜電的防護(hù)1 限制靜電的產(chǎn)生2 防止靜電的積累3 控制危險(xiǎn)的環(huán)境 防靜電工具箱 防靜電鞋 防靜電手套 防靜電服裝 大連理工大學(xué)電氣工程系 37 4 8電氣防火