03三相交流电路及供电方式安全用电

1、1第第3 3讲讲 三相电路三相电路（three-three-phase circuitphase circuit）及供电方式及供电方式3.1 3.1 三相电压三相电压3.2 3.2 负载星形联接的三相电路负载星形联接的三相电路3.3 3.3 负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路3.4 3.4 电力系统电力系统3.5 3.5 节约用电与安全用电节约用电与安全用电2正弦交流电的优越性：正弦交流电的优越性： 便于传输；便于传输； 便于运算；便于运算； 有利于电器设备的运行；有利于电器设备的运行； . . . . . . . . .33 3.1 三相电压（电源）三相电压（电源）1. 1.

2、三相电动势的产生三相电动势的产生NS AXe在两磁极中间，放一个线圈。在两磁极中间，放一个线圈。 根据右手定则可知，线圈中产根据右手定则可知，线圈中产生感应电动势，其方向由生感应电动势，其方向由AX。让线圈以让线圈以 的速度顺时的速度顺时针旋转。针旋转。 合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，线圈两端便可得到线圈两端便可得到单相单相交流电动势。交流电动势。tEeAXsin242. 三相交流电动势的产生三相交流电动势的产生AXYCBZSN定子定子转子转子 定子中放三个线圈：定子中放三个线圈：A XB YC Z首端首端末端末端三个线圈空间位置三个线圈空间位

3、置互差互差120o 转子装有磁极并以转子装有磁极并以 的速度旋转。三个的速度旋转。三个线圈中便产生三个单相电动势。线圈中便产生三个单相电动势。5三相电动势的瞬时值三相电动势的瞬时值三相电动势的特征：三相电动势的特征： 幅值相等，频率相同，相位互差幅值相等，频率相同，相位互差120，称为对称电动势。称为对称电动势。240sin120sinsintEetEetEemCmBmA)120sin(tEm63.1.2 3.1.2 三相交流电源的联接三相交流电源的联接1. 星形接法星形接法AeCeBeAXYCBZN+-7三相四线制三相四线制（three-phase four-wire system）供电供电

4、火线（相线）火线（相线）:ABC中线（零线）：中线（零线）：NCe（中线）（中线）（火线）（火线）（火线）（火线）（火线）（火线）ceBeAXYCBZNAe+-8 三相电源星形接法得到两组电压三相电源星形接法得到两组电压（1）相电压：火线对零线间的电压。）相电压：火线对零线间的电压。（2）线电压：火线间的电压。）线电压：火线间的电压。9线电压与相电压的大小关系表达式：线电压与相电压的大小关系表达式： 3plUU通常的低压配电系统（三相四线制）的电压等级为：通常的低压配电系统（三相四线制）的电压等级为：V380 V220lPUU、102. 三角形接法三角形接法特点：得到一种电压特点：得到一种电压

5、线电压线电压=相电压相电压ACAuAXYCBZABuBCuBC+-PlUU 11星形接法星形接法ACB NZZZ3.2 3.2 负载星形联接的三相电路负载星形联接的三相电路三角形接法三角形接法ACBZZZ负载也有两种接法负载也有两种接法:120CBANIIII)(ZZZZCBA零线是否可以零线是否可以取消？取消？ 三相负载完全对称时，零线可以取消。三相负载完全对称时，零线可以取消。称为三相三线制供电。称为三相三线制供电。AIACAUBUCUCIBICe+-+BNZZZ（1） 负载对称负载对称13结论结论当负载对称时：当负载对称时：三相电压和电流都是对称的。三相电压和电流都是对称的。中线可以省去

6、，形成三相三线制，如三中线可以省去，形成三相三线制，如三相电动机。相电动机。相电流对称，计算一相电流即可。相电流对称，计算一相电流即可。 14（2） 负载不对称，且有中线负载不对称，且有中线0CBANIIIINIAIACAUBUCUCIBICe+-+BNAZBZCZ15不对称负载，但有中线不对称负载，但有中线0CBANIIII结论结论负载不对称有中线时：负载不对称有中线时： 相电压仍然对称，负载能正常工作。相电压仍然对称，负载能正常工作。 各相电流不对称，需要单独计算（包括各相电流不对称，需要单独计算（包括中线电流）。中线电流）。16（3） 负载不对称，但无中线，则负载电压不负载不对称，但无中

7、线，则负载电压不对称，导致有些负载相电压过高，有些负载对称，导致有些负载相电压过高，有些负载相电压过低，影响设备正常工作，所以应有相电压过低，影响设备正常工作，所以应有中线。中线。AIACNAUBUCUCIBICe+-+BN+-CUBUAUAZBZCZ17应用实例应用实例-照明电路照明电路ACB.一层楼一层楼二层楼二层楼三层楼三层楼N 正确接法正确接法:每层楼的灯相互并每层楼的灯相互并联，然后分别接至联，然后分别接至各相电源上。设电各相电源上。设电源电压为：源电压为：V220380PlUU则每盏灯上都可则每盏灯上都可得到额定的工作电压得到额定的工作电压220V。18照明电路的一般画法照明电路的

8、一般画法零线上不能加零线上不能加刀闸和保险刀闸和保险ABCN. . . . . . .一一层层二二层层三三层层19讨论讨论讨论讨论照明电路能否采用三相三线制照明电路能否采用三相三线制供电方式？供电方式？ACB.一层楼一层楼二层楼二层楼三层楼三层楼N不加零线不加零线会不会出会不会出现问题现问题?20 设线电压为设线电压为380V。A相断开后，相断开后，B、C 两相串两相串连，电压连，电压UBC （380V）加）加在在B、C负载上。如果两相负载上。如果两相负载对称，则每相负载上负载对称，则每相负载上的电压为的电压为190V。问题问题1：若一楼全部断开，二、三楼仍然接通若一楼全部断开，二、三楼仍然接

9、通, 情况如何情况如何?ACB.一层楼一层楼二层楼二层楼三层楼三层楼分析：分析：结果二、三楼电灯全部变暗，不能正常工作。结果二、三楼电灯全部变暗，不能正常工作。21 问题问题2：若一楼断开，二、三楼接通。但两层楼若一楼断开，二、三楼接通。但两层楼 灯的数量不等（设二楼灯的数量为三层的灯的数量不等（设二楼灯的数量为三层的 1/4 ）结果如何？）结果如何？结果：二楼灯泡上的电压超过额定电压，结果：二楼灯泡上的电压超过额定电压， 灯泡被烧毁；三楼的灯不亮。灯泡被烧毁；三楼的灯不亮。ACBR2R3V 76380513RUV 304380542RU分析分析22关于中性线的作用关于中性线的作用 负载不对称

10、而又没有中线时，负载上可能得到大负载不对称而又没有中线时，负载上可能得到大小不等的电压，有的电压超过用电设备的额定电压，小不等的电压，有的电压超过用电设备的额定电压，有的电压达不到额定电压，都不能正常工作。比如，有的电压达不到额定电压，都不能正常工作。比如，照明电路中各相负载不能保证完全对称，所以绝对不照明电路中各相负载不能保证完全对称，所以绝对不能采用三相三相制供电，而且必须保证零线可靠。能采用三相三相制供电，而且必须保证零线可靠。 中线的作用：中线的作用：使星形连接的不对称负载得到对称使星形连接的不对称负载得到对称的相电压。为了确保零线在运行中不断开，其上不允的相电压。为了确保零线在运行中

11、不断开，其上不允许接保险丝也不允许接刀闸开关。许接保险丝也不允许接刀闸开关。 233.3 负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路ABiCAiBCiCiBiAiCAuABuBCuACBlpUU 特点特点：相电压相电压=线电压线电压24负载对称时：负载对称时：cos3ppIUP 三相电路的功率三相电路的功率CBAPPPP三相总的有功功率：三相总的有功功率： 由负载由负载性质决定性质决定 3plplIIUU星形接法：星形接法： 3 plplIIUU三角形接法：三角形接法：cos3llIUP 25三相功率三相功率（three-phase power）llllllIUSIUQIUP3sin3c

12、os3有功功率：有功功率：无功功率：无功功率：视在功率：视在功率：在三相负载对称的条件下：在三相负载对称的条件下：263.4 电力系统电力系统电力系统由发电厂、变电站、配电所、到用电力系统由发电厂、变电站、配电所、到用户等环节组成。户等环节组成。现代电力系统：现代电力系统：利用输电线路把一个个独立利用输电线路把一个个独立运行的分散在各地的发电厂连接成一个整体运行的分散在各地的发电厂连接成一个整体电网，然后由电网向所覆盖的地区范围内所电网，然后由电网向所覆盖的地区范围内所有用户供电。有用户供电。27变变 电电 站站 输输 电电 线线281 电力系统的优越性（技术经济）电力系统的优越性（技术经济）

13、（1）减少系统中的总装机容量）减少系统中的总装机容量（2）合理使用动力资源，充分发挥水力发）合理使用动力资源，充分发挥水力发电厂的作用电厂的作用（3）提高供电的可靠性）提高供电的可靠性（4）提高运行的经济性）提高运行的经济性292 对电力系统的要求对电力系统的要求（1）电力系统的建设必须优先于其他工业部门）电力系统的建设必须优先于其他工业部门（2）保证供电的可靠性）保证供电的可靠性（3）保证电能质量）保证电能质量（4）保证电力系统经济运行）保证电力系统经济运行303 交流输电系统交流输电系统与各输电线电压等级相适应的输送功率和输送距离与各输电线电压等级相适应的输送功率和输送距离电压等级电压等级

14、/kV1035110220330500输送功率输送功率/MW2.010.050.05008001500输送距离输送距离/km2050150300600850交流输电技术的发展是以增加输送容量、提高交流输电技术的发展是以增加输送容量、提高输电线路电压等级以及增加输送距离为标志。输电线路电压等级以及增加输送距离为标志。31低压配电系统低压配电系统常用的低压配电方式：常用的低压配电方式：三相三线制、三相四三相三线制、三相四线制、单相二线制。线制、单相二线制。低压供电电气安全规程：要求敷设保护零线低压供电电气安全规程：要求敷设保护零线1 配电方式配电方式32工厂企业配电系统图工厂企业配电系统图33三相

15、五线供电图三相五线供电图34楼宇指高层建筑或高层建筑群。楼宇指高层建筑或高层建筑群。其负荷应包括：照明设备，运输设备，给排水其负荷应包括：照明设备，运输设备，给排水设备，采暖设备，通风设备，通信、广播、电设备，采暖设备，通风设备，通信、广播、电视设备，安全监控及保安设备，消防设备等视设备，安全监控及保安设备，消防设备等2 楼宇供电楼宇供电35室内配电箱图室内配电箱图3 住宅供电住宅供电36远程自动抄表系统图远程自动抄表系统图37 随着国民经济的发展，各行各业对电量的需随着国民经济的发展，各行各业对电量的需求日益增长。增加发电量和节约用电都显得非常求日益增长。增加发电量和节约用电都显得非常重要。

16、重要。节约用电的具体措施：节约用电的具体措施：（1）发挥用电设备的效能：如让电动机和变压）发挥用电设备的效能：如让电动机和变压器在接近额定负载时效率最高，轻载时效率较低。器在接近额定负载时效率最高，轻载时效率较低。所以使用时正确选用它们的功率。所以使用时正确选用它们的功率。3.5 节约用电与安全用电节约用电与安全用电3.5.1 节约用电节约用电38（2）提高线路和用电设备的功率因数：减少输）提高线路和用电设备的功率因数：减少输电线路的损失，工矿企业要求功率因数大于电线路的损失，工矿企业要求功率因数大于0.9。 （3）降低线路损失：提高功率因数可以降低线）降低线路损失：提高功率因数可以降低线路损

17、失，合理选择导线截面适当缩短大电流负路损失，合理选择导线截面适当缩短大电流负载的连线，安排三相负载接近对称等。载的连线，安排三相负载接近对称等。（4）技术革新：如电车上采用晶闸管调速比电）技术革新：如电车上采用晶闸管调速比电阻调速可节电阻调速可节电20左右；采用节能灯。左右；采用节能灯。（5）加强用电管理，多方面注意）加强用电管理，多方面注意节约用电。节约用电。39如果居民家庭使用如果居民家庭使用 5瓦的绿色照明节能灯，其瓦的绿色照明节能灯，其光亮相当于光亮相当于 25瓦的白炽灯的亮度，而绿色照瓦的白炽灯的亮度，而绿色照明灯将比使用明灯将比使用 25瓦的白炽灯每年节约电瓦的白炽灯每年节约电 3

18、8.81元；使用元；使用 7瓦的节能灯将比瓦的节能灯将比 40瓦的白炽灯节约瓦的白炽灯节约 70.97元；使用元；使用 25瓦的节能灯比瓦的节能灯比 150瓦的白炽瓦的白炽灯节约灯节约 308.37元。元。40购买节能的办公设备，如复印机和打印机。采购买节能的办公设备，如复印机和打印机。采用双面打印，用电子邮件代替公文、文件等用双面打印，用电子邮件代替公文、文件等在晚间和周末等非办公时间，关闭不需要的办在晚间和周末等非办公时间，关闭不需要的办公设备，如电脑、复印机和打印机。公设备，如电脑、复印机和打印机。41 电能可以造福人类，但使用不当会引发事电能可以造福人类，但使用不当会引发事故，危及人身

19、安全，引发火灾和爆炸，给社会故，危及人身安全，引发火灾和爆炸，给社会造成巨大损失。所以为保证使用者的人身安全造成巨大损失。所以为保证使用者的人身安全和电气装置的正常运行，必须有相应的安全措和电气装置的正常运行，必须有相应的安全措施，防止触电和设备事故的发生。安全用电包施，防止触电和设备事故的发生。安全用电包括人身安全和设备安全。括人身安全和设备安全。3.5.2 安全用电安全用电421. 电流对人体的伤害电流对人体的伤害 电流对人体的作用伤害为电流对人体的作用伤害为电击电击和和电伤电伤电击：电击：电流通过人体，使内部器官组织受到损伤。电流通过人体，使内部器官组织受到损伤。电伤：电伤：在电弧作用下

20、或熔断熔丝时对人体外部造成在电弧作用下或熔断熔丝时对人体外部造成的伤害。的伤害。电击电击伤害程度与下面因素有关：伤害程度与下面因素有关：（1） 人体电阻的大小（人体电阻的大小（104105）（2） 电流通过时间的长短电流通过时间的长短（3） 电流的大小（电流的大小（0.05A)（4）电流的频率）电流的频率43较高的电压较高的电压对人体的危害十分严重，轻者引起对人体的危害十分严重，轻者引起灼伤，重者足以使人致死。较低的电压，人体灼伤，重者足以使人致死。较低的电压，人体抵抗得住，可以避免死亡。从人触碰的电压情抵抗得住，可以避免死亡。从人触碰的电压情况来看，一般除况来看，一般除36V以下的安全电压外

21、，高于这以下的安全电压外，高于这个电压人触碰后都将是危险的。个电压人触碰后都将是危险的。人体接触的电压愈高，人体接触的电压愈高，通过人体的电流通过人体的电流愈大，愈大，只要超过只要超过0.1A就能造成触电死亡。就能造成触电死亡。44电流通过人体的路径电流通过人体的路径，如果是手到脚，从手到，如果是手到脚，从手到手，中间经过重要器官手，中间经过重要器官(心脏心脏)时最为危险；如时最为危险；如果是从脚到脚，则危险性较小。果是从脚到脚，则危险性较小。 频率的高低频率的高低：一般说来工频：一般说来工频5060Hz对人体是对人体是最危险的。最危险的。452 触电事故触电事故触电是指人体接触带电体时，电流

22、流过人体造触电是指人体接触带电体时，电流流过人体造成的伤害。成的伤害。触电方式：单相触电、两相触电和跨步触电触电方式：单相触电、两相触电和跨步触电46当人体当人体 触及三相电源中触及三相电源中的一根相线时。设接地的一根相线时。设接地电阻为电阻为R0，人体电阻为，人体电阻为RT，则流过人体的电流，则流过人体的电流为为（1） 单相触电单相触电TPdRRUI0流过人体电流超过流过人体电流超过30mA50mA时，对人有生时，对人有生命危险命危险47此时加在人体上的电压此时加在人体上的电压是线电压。比单相触电是线电压。比单相触电更加危险。更加危险。（2） 两相触电两相触电TldRRUI048跨步电压触电

23、多发生在高压故障接地处，此时电流跨步电压触电多发生在高压故障接地处，此时电流自接地点向四周流散，产生电位降。它以地面上电自接地点向四周流散，产生电位降。它以地面上电流流入点为圆心，不同圆周上有不同的电位。人两流流入点为圆心，不同圆周上有不同的电位。人两脚跨在地面上不同的两点所承受的电压称为跨步电脚跨在地面上不同的两点所承受的电压称为跨步电压。压。预防方法：人们不要走近电网断线的落地点，如必预防方法：人们不要走近电网断线的落地点，如必须跨过该区域时，可以双脚并拢，蹦跳行进。须跨过该区域时，可以双脚并拢，蹦跳行进。（3） 跨步电压触电跨步电压触电49 为了保障人身安全，常用的保护措施有：为了保障人

24、身安全，常用的保护措施有：工作接地工作接地、保护接地保护接地和和保护接零保护接零。3. 触电防护触电防护安全电压：干燥处为安全电压：干燥处为36V以下；潮湿时下降为以下；潮湿时下降为12V或或24V。50工作接地：工作接地：将电力系统的中性点直接或经特殊装置接地。将电力系统的中性点直接或经特殊装置接地。工作接地的作用工作接地的作用：（1）降低人体的接触电压；）降低人体的接触电压；（2）迅速切断故障设备；）迅速切断故障设备；（3）降低电气设备和输电线路的绝缘水平。）降低电气设备和输电线路的绝缘水平。（1 1）工作接地）工作接地51若电动机某一相绕组的绝缘损坏而使外壳带电，人若电动机某一相绕组的绝

25、缘损坏而使外壳带电，人体触及外壳，在外壳未接地情况下，相当于单相触体触及外壳，在外壳未接地情况下，相当于单相触电。若外壳接地，这时电流将同时沿着接地极和人电。若外壳接地，这时电流将同时沿着接地极和人体两条路流过，即人体电阻与接地电阻并联，由于体两条路流过，即人体电阻与接地电阻并联，由于人体电阻人体电阻Rb在在1000以上，比接地电阻以上，比接地电阻R0大得多，大得多，因此，电流基本上从接地电阻中流过，而人体的电因此，电流基本上从接地电阻中流过，而人体的电流很小，不会有危险。流很小，不会有危险。保护接地：保护接地：将电气设将电气设备在正常情况下不带备在正常情况下不带电的金属外壳与接地电的金属外壳与接地体作良好联接。体作良好联接。（用于中性点不接地（用于中性点不接地低压系统）低压系统）（2 2）保护接地）保护接地52（用于中性点接地低压系统）（用于中性点接地低压系统）保护接零：保护接零：将正常情况下不带电的金属部分将正常情况下不带电的金属部分与电网的零线作良好联接。与电网的零线作良好联接。若电动机外壳带电，外若电动机外壳带电，外壳接到零线上，人体触壳接到零线上，人体触及外壳，则通过外壳形及外壳，则通过外壳形成相线对零线的单相短成相线对零线的单相短路，由于人体电阻远大路，由于人体电阻远大于线路电阻，通过人体于线路电阻，通过