第四章供电与用电

优选第四章供电与用电目前一页\总数八十一页\编于十点22

4.1三相电源目录

4.2三相负载

4.3三相功率

4.4电力系统

4.5触电事故

4.6触电防护

4.7静电防护

4.8电器防火和防爆目前二页\总数八十一页\编于十点3三相交流电动势的产生SN定子转子铁心（导磁路径）三相绕组匝数相同空间排列互差120:直流励磁的电磁铁定子转子发电机结构原动机带动转子以的速度旋转，三个定子绕组线圈切割磁力线，便感应产生三个单相正弦电动势工作原理：动磁生电4.1三相电源目前三页\总数八十一页\编于十点44

产生对称三相电动势的电源称为对称三相电源简称三相电源。

对称三相电动势最大值相等频率相同相位互差120°电动势特征：三个电动势瞬时表示式对称三相电动势的瞬时值之和为0ee1e2e3t波形图:

目前四页\总数八十一页\编于十点55三相电动势的相量关系：三相交流电到达正最大值的顺序称为相序。三相电源的相序为相量表示★相序:三相电动势由超前相到滞后相的顺序

目前五页\总数八十一页\编于十点66

三相交流电源的连接（一）星形接法N目前六页\总数八十一页\编于十点7N中性点中性线（零线、地线）相线（端线、火线）（火线）（火线）火线（相线）:中线（零线）：N三相四线制供电三相三线制供电:无N供电方式在低压系统,中性点通常接地，所以也称地线。目前七页\总数八十一页\编于十点88

1、星形接法的两组电压：相电压：火线对零线间的电压。线电压：火线间的电压。相量图:U1

·U2

·U3

·U31

·

·-U2U23·1200300U12

·根据KVL定律目前八页\总数八十一页\编于十点91.相电压对称:Up=U1=U2=U3

线电压也对称:Ul=U12=U23=U31结论:2.U12=√3U1(大小关系)U12超前U1300(相位关系)相量图U1

·U2

·U3

·U31

·

·-U2U23·1200300U12

·由相量图可得:在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为目前九页\总数八十一页\编于十点102.相电流与线电流的关系:··IL1=I1··IL2=I2··IL3=I3⑴相电流和线电流都是对称的⑵Ip=Il

并且相位相同IN

·IL3

·IL2

·IL1

·I2

·I1

·I3

·相电流：每相绕组中的电流。线电流：由端点输送出去的电流。目前十页\总数八十一页\编于十点11（二）三相电源的三角形联结注意:这种接法只有三相三线制目前十一页\总数八十一页\编于十点121.相电压与线电压的关系······根据KVL定律:U12=U1U23=U2U31=U3结论:相电压和线电压都对称.Up=UL

且相位相同

+U12=U1_··

+U23=U2_

··

_U31=U3+

·

·目前十二页\总数八十一页\编于十点132.相电流与线电流的关系:根据KCL定律:IL1=I1-I3

·

··IL3=I3-I2

·

·

·IL2=I2-I1

··

·I1

·I2

·IL2

·IL1

·

·-I3I3

·IL3

·相量图:IL1·IL2·IL3·I1·I2·I3·=I1+(-I3)

··300目前十三页\总数八十一页\编于十点1414三相负载不对称三相负载：不满足Z1=Z2

=

Z3

如由单相负载组成的三相负载对称三相负载：Z1=Z2=

Z3

如三相电动机负载分类:单相负载：只需一相电源供电

照明负载、家用电器负载三相负载：须三相电源同时供电

三相电动机等三相负载的联接:

三相负载也有Y和两种接法，至于采用哪种方法，要根据负载的额定电压和电源电压确定。4.2三相负载目前十四页\总数八十一页\编于十点1515三相负载连接原则

（1）电源提供的电压=负载的额定电压；

（2）单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。AB电源C保险丝三相四线制380/220伏N

额定相电压为220伏的单相负载

额定线电压为380伏的三相负载目前十五页\总数八十一页\编于十点16（一）三相负载的星形联接N电源中性点N´负载中性点NN'Y0：三相负载为三相四线制时星形连接目前十六页\总数八十一页\编于十点17+U23__U31++U12_1.线电压与相电压的关系

U12=U1-U2·

·

·

U31=U3-U1·

·

·

U23=U2-U3·

·

·根据KVL定律:若电源电压对称,负载的线电压和相电压是对称的···Z3Z2Z1L1L2L3N+U1_·_+

·U2+_

·U3

·I1

·I3I2

·IL1

·IN

·IL2

·IL3

·U1

·U2

·U3

·U31

·300U12

·

·-U2U23·当负载对称时:Z1=Z2=Z3=Z三相对称电源+三相对称负载=三相对称电路目前十七页\总数八十一页\编于十点18

2.相电流与线电流的关系

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

·结论:

若负载对称Z1=Z2=Z3=Z，相电流和线电流就对称Ip=IL相位相同目前十八页\总数八十一页\编于十点19问题及讨论零线是否可以取消？答：三相完全对称时，零线可以取消。称为三相三线制。1.负载对称时,=0IN=I1+I2+I3····必须有中线2.负载不对称时,≠0IN=I1+I2+I3····目前十九页\总数八十一页\编于十点20Y:三相三线制Y0：三相四线制+–+–+–NN'负载星形接法时的一般计算方法解题思路：

一般线电压为已知，然后根据电压和负载求电流。目前二十页\总数八十一页\编于十点21（1）负载不对称时，各相单独计算。各相负载的电压与电流之间的相位差分别为每相负载电流可分别求出••••••式中：每相负载中电流的有效值分别为目前二十一页\总数八十一页\编于十点22

已知：三相负载R、L、C

以及三相线电压：求：各相、各线及中线电流CRABNLC例4.2.1目前二十二页\总数八十一页\编于十点23解：1.

CRABNLC相电压线电压目前二十三页\总数八十一页\编于十点24CRABNLC2.相、线电流：+–目前二十四页\总数八十一页\编于十点253.中线电流4.各电流相量关系目前二十五页\总数八十一页\编于十点26NBCRLA例4.2.2电路如图，电源电压380/220V，接有对称星形联接的白炽灯负载，总功率为180W.CIII、、BANI

试求：

及

.的日光灯一支。C相还接有额定电压为220V，功率为40W,

••••目前二十六页\总数八十一页\编于十点2727解:设每相白炽灯的功率••••NBCRLA目前二十七页\总数八十一页\编于十点2828目前二十八页\总数八十一页\编于十点2929（2）负载对称时，只需计算一相。

如：则：据此可直接得出另两相电流：（中线电流为0）（3）负载对称，只要求电流、电压大小时，仅算一相有效值即可。目前二十九页\总数八十一页\编于十点30A相电流有一星形联接的三相负载

,电源电压对称,每相设试求电流。例题4.2.3解:因为负载对称,只须计算一相。比滞后30°目前三十页\总数八十一页\编于十点3131感性负载滞后于所以因为电流对称，则目前三十一页\总数八十一页\编于十点32应用实例----照明电路ACB.........一层楼二层楼三层楼N

正确接法:每层楼的灯相互并联,然后分别接至各相电压上。设电源电压为：则每盏灯上都可得到额定的工作电压220V。目前三十二页\总数八十一页\编于十点3333解:

(1)

A相短路1)中性线未断

NRARCRBABNC

此时A相短路电流很大，将A相熔断丝熔断，而

B相和C相未受影响，其相电压仍为220V,正常工作。

(1)A相短路:中性线未断时，求各相负载电压；中性线断开时，求各相负载电压。

(2)A相断路:中性线未断时，求各相负载电压；中性线断开时，求各相负载电压。照明系统故障分析RA=5,RB=10,RC=20

在照明示例中，试分析下列情况目前三十三页\总数八十一页\编于十点3434

此情况下，B相和C相的电灯组由于所承受电压都超过额定电压（220V)，这是不允许的。2)A相短路,中性线断开时,

此时负载中性点N´即为A,因此负载各相电压为

ABNCN´iAiCiB+++–––目前三十四页\总数八十一页\编于十点35(2)A相断路2)中性线断开B、C相灯仍承受220V电压,正常工作。1)中性线未断变为单相电路，如图(b)所示,由图可求得IBCU´BU´C+––+(b)

NRARCRBABNC(a)目前三十五页\总数八十一页\编于十点3636

设线电压为380V。A相断开后，B、C两相串连，电压UBC

（380V）加在B、C负载上。如果两相负载对称，则每相负载上的电压为190V。问题1：若一楼全部断开，二、三楼仍然接通,

情况如何?ACB.........一层楼二层楼三层楼分析：结果二、三楼电灯全部变暗，不能正常工作。目前三十六页\总数八十一页\编于十点37

问题2：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

1/4）结果如何？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。ACBR2R3分析目前三十七页\总数八十一页\编于十点3838

（1）不对称负载Y联结又未接中性线时，负载相电压不再对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越高。（2）中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相电压对称。（3）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，且中性线（指干线）内不允许接熔断器或刀闸开关。关于零线的结论目前三十八页\总数八十一页\编于十点3939

某大楼电灯发生故障，第二层楼和第三层楼所有电灯都突然暗下来，而第一层楼电灯亮度不变，试问这是什么原因？这楼的电灯是如何联接的？同时发现，第三层楼的电灯比第二层楼的电灯还暗些，这又是什么原因？解:

(1)本系统供电线路图P三层二层ABCN–+一层例题4.2.3目前三十九页\总数八十一页\编于十点4040(2)当P处断开时，二、三层楼的灯串联接380V电压，所以亮度变暗，但一层楼的灯仍承受220V电压亮度不变。(3)因为三楼灯多于二楼灯即R3R2

,所以三楼灯比二楼灯暗。解：(1)本系统供电线路图APBCN三层二层一层–+目前四十页\总数八十一页\编于十点41(二)三相负载的三角形联结这种连接方法只能是三相三线制Z1Z3Z2L1L2L3·IL1IL2IL3I1I2I3·····+U1_U12=+

U2_U23=_U3+=U31······(2)线电流:

流过端线的电流相电流:

流过每相负载的电流

、、(1)负载相电压=电源线电压即:Up=Ul一般电源线电压对称，因此不论负载是否对称，负载相电压始终对称,

即:Ul=Up=U1=U2=U3目前四十一页\总数八十一页\编于十点4242相量图21321330°负载对称时,相电流对称，即L2L3由相量图可求得为此线电流也对称，即。

线电流比相应的相电流滞后30。目前四十二页\总数八十一页\编于十点4343（1）负载对称时（Z1=Z2=Z3=Z

），各相电流有效值相等，相位互差120

。有效值为：（2）负载不对称时，先算出各相电流，然后计算线电流。Z1Z3Z2L1L2L3·IL1IL2IL3I1I2I3·····+U1_U12=+

U2_U23=_U3+=U31······目前四十三页\总数八十一页\编于十点4444正误判断对称负载Y联结+ZBZCZAN'N++–––目前四十四页\总数八十一页\编于十点4545对称负载Y联结正误判断目前四十五页\总数八十一页\编于十点4646三相总有功功率：三相总无功功率：三相总视在功率：4.3三相功率

无论负载为Y或△联结，每相有功功率都应为目前四十六页\总数八十一页\编于十点4747同理相电压与相电流的相位差当负载对称时：星形接法时：三角形接法时：目前四十七页\总数八十一页\编于十点4848三相电路的功率在对称三相电路中：有功功率：无功功率：视在功率：目前四十八页\总数八十一页\编于十点49

有一三相电动机,每相的等效电阻R=29,等效感抗XL=21.8,试求下列两种情况下电动机的相电流、线电流以及从电源输入的功率，并比较所得的结果：

(1)绕组联成星形接于UL

=380V的三相电源上;(2)绕组联成三角形接于UL=220V的三相电源上。解:(1)例题4.3.1目前四十九页\总数八十一页\编于十点50

有一三相电动机,每相的等效电阻R=29,等效感抗XL=21.8,试求下列两种情况下电动机的相电流、线电流以及从电源输入的功率，并比较所得的结果：

(1)绕组联成星形接于UL

=380V的三相电源上;(2)绕组联成三角形接于UL=220V的三相电源上。解:(1)例题4.3.1目前五十页\总数八十一页\编于十点51(2)

比较(1),(2)的结果:

有的电动机有两种额定电压,如220/380V。当电源线电压为380V时,电动机的绕组应联结成星形；当电源线电压为220V时,电动机的绕组应联结成三角形。在三角形和星形两种联结法中,相电压、相电流以及功率都未改变，仅三角形联结情况下的线电流比星形联结情况下的线电流增大倍。目前五十一页\总数八十一页\编于十点52例题4.3.2另一组星形联接的电阻性负载。一组三角形联接的电感性负载，每相线电压Ul为380V的三相电源上接有两组对称三相负载:BCADZRY试求:(1)各组负载的相电流(3)三相有功功率。(2)电路线电流目前五十二页\总数八十一页\编于十点53解：设线电压则（1）各组负载的相电流由于三相负载对称，所以只需计算一相即可，其他两相可依据对称性写出。负载三角形联接时，其相电流为负载星形联接时，其相电流=线电流线电压目前五十三页\总数八十一页\编于十点54一相电压与电流的相量图如图所示(2)电路线电流-30o-67o-46.7o目前五十四页\总数八十一页\编于十点55(3)三相电路的有功功率目前五十五页\总数八十一页\编于十点56

三相对称负载作三角形联结，UL

=220V，当S1、

S2均闭合时，各电流表读数均为17.3A，三相功率

P=4.5kW，试求:

1)每相负载的电阻和感抗；

2)S1合、S2断开时,各电流表读数和有功功率P；

3)S

1断、S

2闭合时,各电流表读数和有功功率P。ZCAAAAS1S2ZABZBCCAB例题4.3.3目前五十六页\总数八十一页\编于十点57或：P=I2RP=UIcos

tg=XL/R

解：(1)由已知条件可求得ZCAAAAS1S2ZABZBCCAB目前五十七页\总数八十一页\编于十点582)S1闭合、S2断开时

IA=IC=10AIB

=17.32A

流过电流表A、C

的电流变为相电流IP，流过电流表B的电流仍为线电流IL

。因为开关s均闭合时

每相有功功率P=1.5kW

当S1合、S2断时，ZAB、ZBC

的相电压和相电流不变，则PAB、PBC不变。P=PAB+PBC

=3kWS1AAAS2ZABZCAZBCCAB目前五十八页\总数八十一页\编于十点59IB

=0A3)S1断开、S2闭合时变为单相电路ZABZBCZCAACI1I2

I1仍为相电流

IP

，

I2

变为1/2

IP

。IA=IC

=10A+5A=15A

I2

变为1/2

IP，所以AB、BC

相的功率变为原来的1/4

。

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

=0.375W+0.375W+1.5W

=2.25kWAAAS1S2ZABZBCZCAABC目前五十九页\总数八十一页\编于十点60单相功率的测量-电动式瓦特计iu在交流电路中其中，为间的夹角。指针偏转角度电流线圈电压线圈负载目前六十页\总数八十一页\编于十点61三相功率的测量

负载ACBN三相总功率为三个功率表测得数据的总和三相四线制接法，用三个功率表测量：目前六十一页\总数八十一页\编于十点62三相总功率等于两表测得数据之和。ACB三相三线制的电路中，用二表法测功率：目前六十二页\总数八十一页\编于十点63两表法测量功率的原理：结论：三相总功率等于两表测得数据之和。每单个功率表的读数没有意义，实验用的三相瓦特计实际上就是根据“二表法”的原理设计的。目前六十三页\总数八十一页\编于十点644.4电力系统电力传输过程：电力网额定电压等级为:3KV、6KV、10KV、110KV、220KV、330KV、500KV目前六十四页\总数八十一页\编于十点65低压供电系统的连接方式：1.放射式：2.树干式：目前六十五页\总数八十一页\编于十点664.5触电事故触电：指人体接触带电体时，电流流经人体造成的伤害.触电事故又分为:1.直接触电L3R0L2L1N单线触电L3R0L2L1N双线触电目前六十六页\总数八十一页\编于十点672.间接触电是指人体接触到正常情况下不带电,仅在事故下才带电的部分而发生的触电事故⑴电击:电流通过人体内部,影响呼吸系统、心脏和神经系统，造成人体内部组织的破坏乃至死亡。⑵电伤：电流得热效应、化学效应、机械效应等对人体表面或外部造成的局部伤害。目前六十七页\总数八十一页\编于十点684.6触电防护(一).安全电压常规环境下:交流电压为50V直流电压为120V我国规定的工频安全电压额定值分别为:42V、36V、24V、12V和6V目前六十八页\总数八十一页\编于十点69（二).保护接地和保护接零接地装置一般要求接地电阻≤4ΩM接地线接地体1.接地:目前六十九页\总数八十一页\编于十点70接地分为两种:⑴工作接地:为保证电力设备和设备达到正常工作要求而进行的接地.

如:电源中性点接地,防雷装置接地等.⑵保护接地:为保证人身安全,防止间接触电,而将设备的外壳可导电金属部分接地.目前七十页\总数八十一页\编于十点712.保护接地和保护接零⑴IT系统电源中性点不接地的三相三线制供电系统,电器设备的金属外壳接地.

称为保护接地MRdL3L2L1目前七十一页\总数八十一页\编于十点72⑵TN系统电源中性点接地的三相四线制供电系统电器设备的金属外壳与零线相连称为保护接零系统分为:TN-C(PE和N共用)TN-S(PE和N完全分开共用)TN-C-S(PE和N部分共用)(PE)三相五线制N(PE)MR0L3L2L1目前七十二页\总数八十一页\编于十点73⑶TT系统电源中性点接地的三相四线制供电系