第四章供電與用電

優(yōu)選第四章供電與用電目前一頁\總數(shù)八十一頁\編于十點22

4.1三相電源目錄

4.2三相負載

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

4.7靜電防護

4.8電器防火和防爆目前二頁\總數(shù)八十一頁\編于十點3三相交流電動勢的產(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:直流勵磁的電磁鐵定子轉(zhuǎn)子發(fā)電機結(jié)構(gòu)原動機帶動轉(zhuǎn)子以的速度旋轉(zhuǎn)，三個定子繞組線圈切割磁力線，便感應(yīng)產(chǎn)生三個單相正弦電動勢工作原理：動磁生電4.1三相電源目前三頁\總數(shù)八十一頁\編于十點44

產(chǎn)生對稱三相電動勢的電源稱為對稱三相電源簡稱三相電源。

對稱三相電動勢最大值相等頻率相同相位互差120°電動勢特征：三個電動勢瞬時表示式對稱三相電動勢的瞬時值之和為0ee1e2e3t波形圖:

目前四頁\總數(shù)八十一頁\編于十點55三相電動勢的相量關(guān)系：三相交流電到達正最大值的順序稱為相序。三相電源的相序為相量表示★相序:三相電動勢由超前相到滯后相的順序

目前五頁\總數(shù)八十一頁\編于十點66

三相交流電源的連接（一）星形接法N目前六頁\總數(shù)八十一頁\編于十點7N中性點中性線（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),中性點通常接地，所以也稱地線。目前七頁\總數(shù)八十一頁\編于十點88

1、星形接法的兩組電壓：相電壓：火線對零線間的電壓。線電壓：火線間的電壓。相量圖:U1

·U2

·U3

·U31

·

·-U2U23·1200300U12

·根據(jù)KVL定律目前八頁\總數(shù)八十一頁\編于十點91.相電壓對稱:Up=U1=U2=U3

線電壓也對稱: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)用戶的電壓等級為目前九頁\總數(shù)八十一頁\編于十點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：由端點輸送出去的電流。目前十頁\總數(shù)八十一頁\編于十點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目前十一頁\總數(shù)八十一頁\編于十點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稱.Up=UL

且相位相同

+U12=U1_··

+U23=U2_

··

_U31=U3+

·

·目前十二頁\總數(shù)八十一頁\編于十點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目前十三頁\總數(shù)八十一頁\編于十點1414三相負載不對稱三相負載：不滿足Z1=Z2

=

Z3

如由單相負載組成的三相負載對稱三相負載：Z1=Z2=

Z3

如三相電動機負載分類:單相負載：只需一相電源供電

照明負載、家用電器負載三相負載：須三相電源同時供電

三相電動機等三相負載的聯(lián)接:

三相負載也有Y和兩種接法，至于采用哪種方法，要根據(jù)負載的額定電壓和電源電壓確定。4.2三相負載目前十四頁\總數(shù)八十一頁\編于十點1515三相負載連接原則

（1）電源提供的電壓=負載的額定電壓；

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

額定相電壓為220伏的單相負載

額定線電壓為380伏的三相負載目前十五頁\總數(shù)八十一頁\編于十點16（一）三相負載的星形聯(lián)接N電源中性點N′負載中性點NN'Y0：三相負載為三相四線制時星形連接目前十六頁\總數(shù)八十一頁\編于十點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:若電源電壓對稱,負載的線電壓和相電壓是對稱的···Z3Z2Z1L1L2L3N+U1_·_+

·U2+_

·U3

·I1

·I3I2

·IL1

·IN

·IL2

·IL3

·U1

·U2

·U3

·U31

·300U12

·

·-U2U23·當負載對稱時:Z1=Z2=Z3=Z三相對稱電源+三相對稱負載=三相對稱電路目前十七頁\總數(shù)八十一頁\編于十點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:

若負載對稱Z1=Z2=Z3=Z，相電流和線電流就對稱Ip=IL相位相同目前十八頁\總數(shù)八十一頁\編于十點19問題及討論零線是否可以取消？答：三相完全對稱時，零線可以取消。稱為三相三線制。1.負載對稱時,=0IN=I1+I2+I3····必須有中線2.負載不對稱時,≠0IN=I1+I2+I3····目前十九頁\總數(shù)八十一頁\編于十點20Y:三相三線制Y0：三相四線制+–+–+–NN'負載星形接法時的一般計算方法解題思路：

一般線電壓為已知，然后根據(jù)電壓和負載求電流。目前二十頁\總數(shù)八十一頁\編于十點21（1）負載不對稱時，各相單獨計算。各相負載的電壓與電流之間的相位差分別為每相負載電流可分別求出??????式中：每相負載中電流的有效值分別為目前二十一頁\總數(shù)八十一頁\編于十點22

已知：三相負載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目前二十二頁\總數(shù)八十一頁\編于十點23解：1.

CRABNLC相電壓線電壓目前二十三頁\總數(shù)八十一頁\編于十點24CRABNLC2.相、線電流：+–目前二十四頁\總數(shù)八十一頁\編于十點253.中線電流4.各電流相量關(guān)系目前二十五頁\總數(shù)八十一頁\編于十點26NBCRLA例4.2.2電路如圖，電源電壓380/220V，接有對稱星形聯(lián)接的白熾燈負載，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,

????目前二十六頁\總數(shù)八十一頁\編于十點2727解:設(shè)每相白熾燈的功率????NBCRLA目前二十七頁\總數(shù)八十一頁\編于十點2828目前二十八頁\總數(shù)八十一頁\編于十點2929（2）負載對稱時，只需計算一相。

如：則：據(jù)此可直接得出另兩相電流：（中線電流為0）（3）負載對稱，只要求電流、電壓大小時，僅算一相有效值即可。目前二十九頁\總數(shù)八十一頁\編于十點30A相電流有一星形聯(lián)接的三相負載

,電源電壓對稱,每相設(shè)試求電流。例題4.2.3解:因為負載對稱,只須計算一相。比滯后30°目前三十頁\總數(shù)八十一頁\編于十點3131感性負載滯后于所以因為電流對稱，則目前三十一頁\總數(shù)八十一頁\編于十點32應(yīng)用實例----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。目前三十二頁\總數(shù)八十一頁\編于十點3333解:

(1)

A相短路1)中性線未斷

NRARCRBABNC

此時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，求各相負載電壓；中性線斷開時，求各相負載電壓。

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

在照明示例中，試分析下列情況目前三十三頁\總數(shù)八十一頁\編于十點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,

此時負載中性點N′即為A,因此負載各相電壓為

ABNCN′iAiCiB+++–––目前三十四頁\總數(shù)八十一頁\編于十點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)目前三十五頁\總數(shù)八十一頁\編于十點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負載上。如果兩相負載對稱，則每相負載上的電壓為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。目前三十六頁\總數(shù)八十一頁\編于十點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分析目前三十七頁\總數(shù)八十一頁\編于十點3838

（1）不對稱負載Y聯(lián)結(jié)又未接中性線時，負載相電壓不再對稱，且負載電阻越大，負載承受的電壓越高。（2）中線的作用：保證星形聯(lián)結(jié)三相不對稱負載的相電壓對稱。（3）照明負載三相不對稱，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)論目前三十八頁\總數(shù)八十一頁\編于十點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目前三十九頁\總數(shù)八十一頁\編于十點4040(2)當P處斷開時，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)因為三樓燈多于二樓燈即R3R2

,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–+目前四十頁\總數(shù)八十一頁\編于十點41(二)三相負載的三角形聯(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:

流過每相負載的電流

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

即:Ul=Up=U1=U2=U3目前四十一頁\總數(shù)八十一頁\編于十點4242相量圖21321330°負載對稱時,相電流對稱，即L2L3由相量圖可求得為此線電流也對稱，即。

線電流比相應(yīng)的相電流滯后30。目前四十二頁\總數(shù)八十一頁\編于十點4343（1）負載對稱時（Z1=Z2=Z3=Z

），各相電流有效值相等，相位互差120

。有效值為：（2）負載不對稱時，先算出各相電流，然后計算線電流。Z1Z3Z2L1L2L3·IL1IL2IL3I1I2I3·····+U1_U12=+

U2_U23=_U3+=U31······目前四十三頁\總數(shù)八十一頁\編于十點4444正誤判斷對稱負載Y聯(lián)結(jié)+ZBZCZAN'N++–––目前四十四頁\總數(shù)八十一頁\編于十點4545對稱負載Y聯(lián)結(jié)正誤判斷目前四十五頁\總數(shù)八十一頁\編于十點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

無論負載為Y或△聯(lián)結(jié)，每相有功功率都應(yīng)為目前四十六頁\總數(shù)八十一頁\編于十點4747同理相電壓與相電流的相位差當負載對稱時：星形接法時：三角形接法時：目前四十七頁\總數(shù)八十一頁\編于十點4848三相電路的功率在對稱三相電路中：有功功率：無功功率：視在功率：目前四十八頁\總數(shù)八十一頁\編于十點49

有一三相電動機,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機的相電流、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目前四十九頁\總數(shù)八十一頁\編于十點50

有一三相電動機,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機的相電流、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目前五十頁\總數(shù)八十一頁\編于十點51(2)

比較(1),(2)的結(jié)果:

有的電動機有兩種額定電壓,如220/380V。當電源線電壓為380V時,電動機的繞組應(yīng)聯(lián)結(jié)成星形；當電源線電壓為220V時,電動機的繞組應(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。目前五十一頁\總數(shù)八十一頁\編于十點52例題4.3.2另一組星形聯(lián)接的電阻性負載。一組三角形聯(lián)接的電感性負載，每相線電壓Ul為380V的三相電源上接有兩組對稱三相負載:BCADZRY試求:(1)各組負載的相電流(3)三相有功功率。(2)電路線電流目前五十二頁\總數(shù)八十一頁\編于十點53解：設(shè)線電壓則（1）各組負載的相電流由于三相負載對稱，所以只需計算一相即可，其他兩相可依據(jù)對稱性寫出。負載三角形聯(lián)接時，其相電流為負載星形聯(lián)接時，其相電流=線電流線電壓目前五十三頁\總數(shù)八十一頁\編于十點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目前五十四頁\總數(shù)八十一頁\編于十點55(3)三相電路的有功功率目前五十五頁\總數(shù)八十一頁\編于十點56

三相對稱負載作三角形聯(lián)結(jié)，UL

=220V，當S1、

S2均閉合時，各電流表讀數(shù)均為17.3A，三相功率

P=4.5kW，試求:

1)每相負載的電阻和感抗；

2)S1合、S2斷開時,各電流表讀數(shù)和有功功率P；

3)S

1斷、S

2閉合時,各電流表讀數(shù)和有功功率P。ZCAAAAS1S2ZABZBCCAB例題4.3.3目前五十六頁\總數(shù)八十一頁\編于十點57或：P=I2RP=UIcos

tg=XL/R

解：(1)由已知條件可求得ZCAAAAS1S2ZABZBCCAB目前五十七頁\總數(shù)八十一頁\編于十點582)S1閉合、S2斷開時

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

。因為開關(guān)s均閉合時

每相有功功率P=1.5kW

當S1合、S2斷時，ZAB、ZBC

的相電壓和相電流不變，則PAB、PBC不變。P=PAB+PBC

=3kWS1AAAS2ZABZCAZBCCAB目前五十八頁\總數(shù)八十一頁\編于十點59IB

=0A3)S1斷開、S2閉合時變?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目前五十九頁\總數(shù)八十一頁\編于十點60單相功率的測量-電動式瓦特計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載目前六十頁\總數(shù)八十一頁\編于十點61三相功率的測量

負載ACBN三相總功率為三個功率表測得數(shù)據(jù)的總和三相四線制接法，用三個功率表測量：目前六十一頁\總數(shù)八十一頁\編于十點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：目前六十二頁\總數(shù)八十一頁\編于十點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。每單個功率表的讀數(shù)沒有意義，實驗用的三相瓦特計實際上就是根據(jù)“二表法”的原理設(shè)計的。目前六十三頁\總數(shù)八十一頁\編于十點644.4電力系統(tǒng)電力傳輸過程：電力網(wǎng)額定電壓等級為:3KV、6KV、10KV、110KV、220KV、330KV、500KV目前六十四頁\總數(shù)八十一頁\編于十點65低壓供電系統(tǒng)的連接方式：1.放射式：2.樹干式：目前六十五頁\總數(shù)八十一頁\編于十點664.5觸電事故觸電：指人體接觸帶電體時，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雙線觸電目前六十六頁\總數(shù)八十一頁\編于十點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)、機械效應(yīng)等對人體表面或外部造成的局部傷害。目前六十七頁\總數(shù)八十一頁\編于十點684.6觸電防護(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目前六十八頁\總數(shù)八十一頁\編于十點69（二).保護接地和保護接零接地裝置一般要求接地電阻≤4ΩM接地線接地體1.接地:目前六十九頁\總數(shù)八十一頁\編于十點70接地分為兩種:⑴工作接地:為保證電力設(shè)備和設(shè)備達到正常工作要求而進行的接地.

如:電源中性點接地,防雷裝置接地等.⑵保護接地: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.目前七十頁\總數(shù)八十一頁\編于十點712.保護接地和保護接零⑴IT系統(tǒng)電源中性點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.

稱為保護接地MRdL3L2L1目前七十一頁\總數(shù)八十一頁\編于十點72⑵TN系統(tǒng)電源中性點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目前七十二頁\總數(shù)八十一頁\編于十點73⑶TT系統(tǒng)電源中性點接地的三相四線制供電系