第四章供電與用電

優(yōu)選第四章供電與用電當(dāng)前1頁，總共81頁。22

4.1三相電源目錄

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電器防火和防爆當(dāng)前2頁，總共81頁。3三相交流電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生SN定子轉(zhuǎn)子鐵心（導(dǎo)磁路徑）三相繞組匝數(shù)相同空間排列互差120:直流勵(lì)磁的電磁鐵定子轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子以的速度旋轉(zhuǎn)，三個(gè)定子繞組線圈切割磁力線，便感應(yīng)產(chǎn)生三個(gè)單相正弦電動(dòng)勢(shì)工作原理：動(dòng)磁生電4.1三相電源當(dāng)前3頁，總共81頁。44

產(chǎn)生對(duì)稱三相電動(dòng)勢(shì)的電源稱為對(duì)稱三相電源簡稱三相電源。

對(duì)稱三相電動(dòng)勢(shì)最大值相等頻率相同相位互差120°電動(dòng)勢(shì)特征：三個(gè)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)表示式對(duì)稱三相電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值之和為0ee1e2e3t波形圖:

當(dāng)前4頁，總共81頁。55三相電動(dòng)勢(shì)的相量關(guān)系：三相交流電到達(dá)正最大值的順序稱為相序。三相電源的相序?yàn)橄嗔勘硎尽锵嘈?三相電動(dòng)勢(shì)由超前相到滯后相的順序

當(dāng)前5頁，總共81頁。66

三相交流電源的連接（一）星形接法N當(dāng)前6頁，總共81頁。7N中性點(diǎn)中性線（零線、地線）相線（端線、火線）（火線）（火線）火線（相線）:中線（零線）：N三相四線制供電三相三線制供電:無N供電方式在低壓系統(tǒng),中性點(diǎn)通常接地，所以也稱地線。當(dāng)前7頁，總共81頁。88

1、星形接法的兩組電壓：相電壓：火線對(duì)零線間的電壓。線電壓：火線間的電壓。相量圖:U1

·U2

·U3

·U31

·

·-U2U23·1200300U12

·根據(jù)KVL定律當(dāng)前8頁，總共81頁。91.相電壓對(duì)稱:Up=U1=U2=U3

線電壓也對(duì)稱:Ul=U12=U23=U31結(jié)論:2.U12=√3U1(大小關(guān)系)U12超前U1300(相位關(guān)系)相量圖U1

·U2

·U3

·U31

·

·-U2U23·1200300U12

·由相量圖可得:在日常生活與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，多數(shù)用戶的電壓等級(jí)為當(dāng)前9頁，總共81頁。102.相電流與線電流的關(guān)系:··IL1=I1··IL2=I2··IL3=I3⑴相電流和線電流都是對(duì)稱的⑵Ip=Il

并且相位相同IN

·IL3

·IL2

·IL1

·I2

·I1

·I3

·相電流：每相繞組中的電流。線電流：由端點(diǎn)輸送出去的電流。當(dāng)前10頁，總共81頁。11（二）三相電源的三角形聯(lián)結(jié)注意:這種接法只有三相三線制當(dāng)前11頁，總共81頁。121.相電壓與線電壓的關(guān)系······根據(jù)KVL定律:U12=U1U23=U2U31=U3結(jié)論:相電壓和線電壓都對(duì)稱.Up=UL

且相位相同

+U12=U1_··

+U23=U2_

··

_U31=U3+

·

·當(dāng)前12頁，總共81頁。132.相電流與線電流的關(guān)系:根據(jù)KCL定律:IL1=I1-I3

·

··IL3=I3-I2

·

·

·IL2=I2-I1

··

·I1

·I2

·IL2

·IL1

·

·-I3I3

·IL3

·相量圖:IL1·IL2·IL3·I1·I2·I3·=I1+(-I3)

··300當(dāng)前13頁，總共81頁。1414三相負(fù)載不對(duì)稱三相負(fù)載：不滿足Z1=Z2

=

Z3

如由單相負(fù)載組成的三相負(fù)載對(duì)稱三相負(fù)載：Z1=Z2=

Z3

如三相電動(dòng)機(jī)負(fù)載分類:單相負(fù)載：只需一相電源供電

照明負(fù)載、家用電器負(fù)載三相負(fù)載：須三相電源同時(shí)供電

三相電動(dòng)機(jī)等三相負(fù)載的聯(lián)接:

三相負(fù)載也有Y和兩種接法，至于采用哪種方法，要根據(jù)負(fù)載的額定電壓和電源電壓確定。4.2三相負(fù)載當(dāng)前14頁，總共81頁。1515三相負(fù)載連接原則

（1）電源提供的電壓=負(fù)載的額定電壓；

（2）單相負(fù)載盡量均衡地分配到三相電源上。AB電源C保險(xiǎn)絲三相四線制380/220伏N

額定相電壓為220伏的單相負(fù)載

額定線電壓為380伏的三相負(fù)載當(dāng)前15頁，總共81頁。16（一）三相負(fù)載的星形聯(lián)接N電源中性點(diǎn)N′負(fù)載中性點(diǎn)NN'Y0：三相負(fù)載為三相四線制時(shí)星形連接當(dāng)前16頁，總共81頁。17+U23__U31++U12_1.線電壓與相電壓的關(guān)系

U12=U1-U2·

·

·

U31=U3-U1·

·

·

U23=U2-U3·

·

·根據(jù)KVL定律:若電源電壓對(duì)稱,負(fù)載的線電壓和相電壓是對(duì)稱的···Z3Z2Z1L1L2L3N+U1_·_+

·U2+_

·U3

·I1

·I3I2

·IL1

·IN

·IL2

·IL3

·U1

·U2

·U3

·U31

·300U12

·

·-U2U23·當(dāng)負(fù)載對(duì)稱時(shí):Z1=Z2=Z3=Z三相對(duì)稱電源+三相對(duì)稱負(fù)載=三相對(duì)稱電路當(dāng)前17頁，總共81頁。18

2.相電流與線電流的關(guān)系

U3·=Z3

U2·=Z2

U1·=Z1得出:··IL1=I1··IL2=I2··IL3=I3IN=I1+I2+I3····+U23__U31++U12_···Z3Z2Z1L1L2L3N+U1_·_+

·U2+_

·U3

·I1

·I3I2

·IL1

·IN

·IL2

·IL3

·結(jié)論:

若負(fù)載對(duì)稱Z1=Z2=Z3=Z，相電流和線電流就對(duì)稱Ip=IL相位相同當(dāng)前18頁，總共81頁。19問題及討論零線是否可以取消？答：三相完全對(duì)稱時(shí)，零線可以取消。稱為三相三線制。1.負(fù)載對(duì)稱時(shí),=0IN=I1+I2+I3····必須有中線2.負(fù)載不對(duì)稱時(shí),≠0IN=I1+I2+I3····當(dāng)前19頁，總共81頁。20Y:三相三線制Y0：三相四線制+–+–+–NN'負(fù)載星形接法時(shí)的一般計(jì)算方法解題思路：

一般線電壓為已知，然后根據(jù)電壓和負(fù)載求電流。當(dāng)前20頁，總共81頁。21（1）負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，各相單獨(dú)計(jì)算。各相負(fù)載的電壓與電流之間的相位差分別為每相負(fù)載電流可分別求出??????式中：每相負(fù)載中電流的有效值分別為當(dāng)前21頁，總共81頁。22

已知：三相負(fù)載R、L、C

以及三相線電壓：求：各相、各線及中線電流CRABNLC例4.2.1當(dāng)前22頁，總共81頁。23解：1.

CRABNLC相電壓線電壓當(dāng)前23頁，總共81頁。24CRABNLC2.相、線電流：+–當(dāng)前24頁，總共81頁。253.中線電流4.各電流相量關(guān)系當(dāng)前25頁，總共81頁。26NBCRLA例4.2.2電路如圖，電源電壓380/220V，接有對(duì)稱星形聯(lián)接的白熾燈負(fù)載，總功率為180W.CIII、、BANI

試求：

及

.的日光燈一支。C相還接有額定電壓為220V，功率為40W,

????當(dāng)前26頁，總共81頁。2727解:設(shè)每相白熾燈的功率????NBCRLA當(dāng)前27頁，總共81頁。2828當(dāng)前28頁，總共81頁。2929（2）負(fù)載對(duì)稱時(shí)，只需計(jì)算一相。

如：則：據(jù)此可直接得出另兩相電流：（中線電流為0）（3）負(fù)載對(duì)稱，只要求電流、電壓大小時(shí)，僅算一相有效值即可。當(dāng)前29頁，總共81頁。30A相電流有一星形聯(lián)接的三相負(fù)載

,電源電壓對(duì)稱,每相設(shè)試求電流。例題4.2.3解:因?yàn)樨?fù)載對(duì)稱,只須計(jì)算一相。比滯后30°當(dāng)前30頁，總共81頁。3131感性負(fù)載滯后于所以因?yàn)殡娏鲗?duì)稱，則當(dāng)前31頁，總共81頁。32應(yīng)用實(shí)例----照明電路ACB.........一層樓二層樓三層樓N

正確接法:每層樓的燈相互并聯(lián),然后分別接至各相電壓上。設(shè)電源電壓為：則每盞燈上都可得到額定的工作電壓220V。當(dāng)前32頁，總共81頁。3333解:

(1)

A相短路1)中性線未斷

NRARCRBABNC

此時(shí)A相短路電流很大，將A相熔斷絲熔斷，而

B相和C相未受影響，其相電壓仍為220V,正常工作。

(1)A相短路:中性線未斷時(shí)，求各相負(fù)載電壓；中性線斷開時(shí)，求各相負(fù)載電壓。

(2)A相斷路:中性線未斷時(shí)，求各相負(fù)載電壓；中性線斷開時(shí)，求各相負(fù)載電壓。照明系統(tǒng)故障分析RA=5,RB=10,RC=20

在照明示例中，試分析下列情況當(dāng)前33頁，總共81頁。3434

此情況下，B相和C相的電燈組由于所承受電壓都超過額定電壓（220V)，這是不允許的。2)A相短路,中性線斷開時(shí),

此時(shí)負(fù)載中性點(diǎn)N′即為A,因此負(fù)載各相電壓為

ABNCN′iAiCiB+++–––當(dāng)前34頁，總共81頁。35(2)A相斷路2)中性線斷開B、C相燈仍承受220V電壓,正常工作。1)中性線未斷變?yōu)閱蜗嚯娐?，如圖(b)所示,由圖可求得IBCU′BU′C+––+(b)

NRARCRBABNC(a)當(dāng)前35頁，總共81頁。3636

設(shè)線電壓為380V。A相斷開后，B、C兩相串連，電壓UBC

（380V）加在B、C負(fù)載上。如果兩相負(fù)載對(duì)稱，則每相負(fù)載上的電壓為190V。問題1：若一樓全部斷開，二、三樓仍然接通,

情況如何?ACB.........一層樓二層樓三層樓分析：結(jié)果二、三樓電燈全部變暗，不能正常工作。當(dāng)前36頁，總共81頁。37

問題2：若一樓斷開，二、三樓接通。但兩層樓燈的數(shù)量不等（設(shè)二樓燈的數(shù)量為三層的

1/4）結(jié)果如何？結(jié)果：二樓燈泡上的電壓超過額定電壓，燈泡被燒毀；三樓的燈不亮。ACBR2R3分析當(dāng)前37頁，總共81頁。3838

（1）不對(duì)稱負(fù)載Y聯(lián)結(jié)又未接中性線時(shí)，負(fù)載相電壓不再對(duì)稱，且負(fù)載電阻越大，負(fù)載承受的電壓越高。（2）中線的作用：保證星形聯(lián)結(jié)三相不對(duì)稱負(fù)載的相電壓對(duì)稱。（3）照明負(fù)載三相不對(duì)稱，必須采用三相四線制供電方式，且中性線（指干線）內(nèi)不允許接熔斷器或刀閘開關(guān)。關(guān)于零線的結(jié)論當(dāng)前38頁，總共81頁。3939

某大樓電燈發(fā)生故障，第二層樓和第三層樓所有電燈都突然暗下來，而第一層樓電燈亮度不變，試問這是什么原因？這樓的電燈是如何聯(lián)接的？同時(shí)發(fā)現(xiàn)，第三層樓的電燈比第二層樓的電燈還暗些，這又是什么原因？解:

(1)本系統(tǒng)供電線路圖P三層二層ABCN–+一層例題4.2.3當(dāng)前39頁，總共81頁。4040(2)當(dāng)P處斷開時(shí)，二、三層樓的燈串聯(lián)接380V電壓，所以亮度變暗，但一層樓的燈仍承受220V電壓亮度不變。(3)因?yàn)槿龢菬舳嘤诙菬艏碦3R2

,所以三樓燈比二樓燈暗。解：(1)本系統(tǒng)供電線路圖APBCN三層二層一層–+當(dāng)前40頁，總共81頁。41(二)三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)這種連接方法只能是三相三線制Z1Z3Z2L1L2L3·IL1IL2IL3I1I2I3·····+U1_U12=+

U2_U23=_U3+=U31······(2)線電流:

流過端線的電流相電流:

流過每相負(fù)載的電流

、、(1)負(fù)載相電壓=電源線電壓即:Up=Ul一般電源線電壓對(duì)稱，因此不論負(fù)載是否對(duì)稱，負(fù)載相電壓始終對(duì)稱,

即:Ul=Up=U1=U2=U3當(dāng)前41頁，總共81頁。4242相量圖21321330°負(fù)載對(duì)稱時(shí),相電流對(duì)稱，即L2L3由相量圖可求得為此線電流也對(duì)稱，即。

線電流比相應(yīng)的相電流滯后30。當(dāng)前42頁，總共81頁。4343（1）負(fù)載對(duì)稱時(shí)（Z1=Z2=Z3=Z

），各相電流有效值相等，相位互差120

。有效值為：（2）負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，先算出各相電流，然后計(jì)算線電流。Z1Z3Z2L1L2L3·IL1IL2IL3I1I2I3·····+U1_U12=+

U2_U23=_U3+=U31······當(dāng)前43頁，總共81頁。4444正誤判斷對(duì)稱負(fù)載Y聯(lián)結(jié)+ZBZCZAN'N++–––當(dāng)前44頁，總共81頁。4545對(duì)稱負(fù)載Y聯(lián)結(jié)正誤判斷當(dāng)前45頁，總共81頁。4646三相總有功功率：三相總無功功率：三相總視在功率：4.3三相功率

無論負(fù)載為Y或△聯(lián)結(jié)，每相有功功率都應(yīng)為當(dāng)前46頁，總共81頁。4747同理相電壓與相電流的相位差當(dāng)負(fù)載對(duì)稱時(shí)：星形接法時(shí)：三角形接法時(shí)：當(dāng)前47頁，總共81頁。4848三相電路的功率在對(duì)稱三相電路中：有功功率：無功功率：視在功率：當(dāng)前48頁，總共81頁。49

有一三相電動(dòng)機(jī),每相的等效電阻R=29,等效感抗XL=21.8,試求下列兩種情況下電動(dòng)機(jī)的相電流、線電流以及從電源輸入的功率，并比較所得的結(jié)果：

(1)繞組聯(lián)成星形接于UL

=380V的三相電源上;(2)繞組聯(lián)成三角形接于UL=220V的三相電源上。解:(1)例題4.3.1當(dāng)前49頁，總共81頁。50

有一三相電動(dòng)機(jī),每相的等效電阻R=29,等效感抗XL=21.8,試求下列兩種情況下電動(dòng)機(jī)的相電流、線電流以及從電源輸入的功率，并比較所得的結(jié)果：

(1)繞組聯(lián)成星形接于UL

=380V的三相電源上;(2)繞組聯(lián)成三角形接于UL=220V的三相電源上。解:(1)例題4.3.1當(dāng)前50頁，總共81頁。51(2)

比較(1),(2)的結(jié)果:

有的電動(dòng)機(jī)有兩種額定電壓,如220/380V。當(dāng)電源線電壓為380V時(shí),電動(dòng)機(jī)的繞組應(yīng)聯(lián)結(jié)成星形；當(dāng)電源線電壓為220V時(shí),電動(dòng)機(jī)的繞組應(yīng)聯(lián)結(jié)成三角形。在三角形和星形兩種聯(lián)結(jié)法中,相電壓、相電流以及功率都未改變，僅三角形聯(lián)結(jié)情況下的線電流比星形聯(lián)結(jié)情況下的線電流增大倍。當(dāng)前51頁，總共81頁。52例題4.3.2另一組星形聯(lián)接的電阻性負(fù)載。一組三角形聯(lián)接的電感性負(fù)載，每相線電壓Ul為380V的三相電源上接有兩組對(duì)稱三相負(fù)載:BCADZRY試求:(1)各組負(fù)載的相電流(3)三相有功功率。(2)電路線電流當(dāng)前52頁，總共81頁。53解：設(shè)線電壓則（1）各組負(fù)載的相電流由于三相負(fù)載對(duì)稱，所以只需計(jì)算一相即可，其他兩相可依據(jù)對(duì)稱性寫出。負(fù)載三角形聯(lián)接時(shí)，其相電流為負(fù)載星形聯(lián)接時(shí)，其相電流=線電流線電壓當(dāng)前53頁，總共81頁。54一相電壓與電流的相量圖如圖所示(2)電路線電流-30o-67o-46.7o當(dāng)前54頁，總共81頁。55(3)三相電路的有功功率當(dāng)前55頁，總共81頁。56

三相對(duì)稱負(fù)載作三角形聯(lián)結(jié)，UL

=220V，當(dāng)S1、

S2均閉合時(shí)，各電流表讀數(shù)均為17.3A，三相功率

P=4.5kW，試求:

1)每相負(fù)載的電阻和感抗；

2)S1合、S2斷開時(shí),各電流表讀數(shù)和有功功率P；

3)S

1斷、S

2閉合時(shí),各電流表讀數(shù)和有功功率P。ZCAAAAS1S2ZABZBCCAB例題4.3.3當(dāng)前56頁，總共81頁。57或：P=I2RP=UIcos

tg=XL/R

解：(1)由已知條件可求得ZCAAAAS1S2ZABZBCCAB當(dāng)前57頁，總共81頁。582)S1閉合、S2斷開時(shí)

IA=IC=10AIB

=17.32A

流過電流表A、C

的電流變?yōu)橄嚯娏鱅P，流過電流表B的電流仍為線電流IL

。因?yàn)殚_關(guān)s均閉合時(shí)

每相有功功率P=1.5kW

當(dāng)S1合、S2斷時(shí)，ZAB、ZBC

的相電壓和相電流不變，則PAB、PBC不變。P=PAB+PBC

=3kWS1AAAS2ZABZCAZBCCAB當(dāng)前58頁，總共81頁。59IB

=0A3)S1斷開、S2閉合時(shí)變?yōu)閱蜗嚯娐穁ABZBCZCAACI1I2

I1仍為相電流

IP

，

I2

變?yōu)?/2

IP

。IA=IC

=10A+5A=15A

I2

變?yōu)?/2

IP，所以AB、BC

相的功率變?yōu)樵瓉淼?/4

。

P=1/4PAB+1/4PBC+PCA

=0.375W+0.375W+1.5W

=2.25kWAAAS1S2ZABZBCZCAABC當(dāng)前59頁，總共81頁。60單相功率的測量-電動(dòng)式瓦特計(jì)iu在交流電路中其中，為間的夾角。指針偏轉(zhuǎn)角度電流線圈電壓線圈負(fù)載當(dāng)前60頁，總共81頁。61三相功率的測量

負(fù)載ACBN三相總功率為三個(gè)功率表測得數(shù)據(jù)的總和三相四線制接法，用三個(gè)功率表測量：當(dāng)前61頁，總共81頁。62三相總功率等于兩表測得數(shù)據(jù)之和。ACB三相三線制的電路中，用二表法測功率：當(dāng)前62頁，總共81頁。63兩表法測量功率的原理：結(jié)論：三相總功率等于兩表測得數(shù)據(jù)之和。每單個(gè)功率表的讀數(shù)沒有意義，實(shí)驗(yàn)用的三相瓦特計(jì)實(shí)際上就是根據(jù)“二表法”的原理設(shè)計(jì)的。當(dāng)前63頁，總共81頁。644.4電力系統(tǒng)電力傳輸過程：電力網(wǎng)額定電壓等級(jí)為:3KV、6KV、10KV、110KV、220KV、330KV、500KV當(dāng)前64頁，總共81頁。65低壓供電系統(tǒng)的連接方式：1.放射式：2.樹干式：當(dāng)前65頁，總共81頁。664.5觸電事故觸電：指人體接觸帶電體時(shí)，電流流經(jīng)人體造成的傷害.觸電事故又分為:1.直接觸電L3R0L2L1N單線觸電L3R0L2L1N雙線觸電當(dāng)前66頁，總共81頁。672.間接觸電是指人體接觸到正常情況下不帶電,僅在事故下才帶電的部分而發(fā)生的觸電事故⑴電擊:電流通過人體內(nèi)部,影響呼吸系統(tǒng)、心臟和神經(jīng)系統(tǒng)，造成人體內(nèi)部組織的破壞乃至死亡。⑵電傷：電流得熱效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)等對(duì)人體表面或外部造成的局部傷害。當(dāng)前67頁，總共81頁。684.6觸電防護(hù)(一).安全電壓常規(guī)環(huán)境下:交流電壓為50V直流電壓為120V我國規(guī)定的工頻安全電壓額定值分別為:42V、36V、24V、12V和6V當(dāng)前68頁，總共81頁。69（二).保護(hù)接地和保護(hù)接零接地裝置一般要求接地電阻≤4ΩM接地線接地體1.接地:當(dāng)前69頁，總共81頁。70接地分為兩種:⑴工作接地:為保證電力設(shè)備和設(shè)備達(dá)到正常工作要求而進(jìn)行的接地.

如:電源中性點(diǎn)接地,防雷裝置接地等.⑵保護(hù)接地:為保證人身安全,防止間接觸電,而將設(shè)備的外殼可導(dǎo)電金屬部分接地.當(dāng)前70頁，總共81頁。712.保護(hù)接地和保護(hù)接零⑴IT系統(tǒng)電源中性點(diǎn)不接地的三相三線制供電系統(tǒng),電器設(shè)備的金屬外殼接地.

稱為保護(hù)接地MRdL3L2L1當(dāng)前71頁，總共81頁。72⑵TN系統(tǒng)電源中性點(diǎn)接地的三相四線制供電系統(tǒng)電器設(shè)備的金屬外殼與零線相連稱為保護(hù)接零系統(tǒng)分為: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)(PE)三相五線制N(PE)MR0L3L2L1當(dāng)前72頁，總共81頁。73⑶TT系統(tǒng)電源中性點(diǎn)接地的三