电工学少学时第四章ppt课件

1、.,第4章供电与用电,.,第4章:供电与用电,4.1三相电源,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电器防火与防爆,第4章供电与用电,.,电动势的产生,在两磁极中间，放一个线圈。,根据右手定则可知，线圈中产生感应电动势，其方向由AX。,4.1三相电源,第4章供电与用电,.,动生电动势,合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，线圈两端便可得到单相交流电动势。,第4章供电与用电,.,图4.1.1三相交流发电机示意图,1.三相电压的产生,工作原理：动磁生电,图4.1.2三相绕组示意图,图4.1.3电枢绕组及其电动势,转子装有磁极并以的速

2、度旋转。三个线圈中便产生三个单相电动势。,第4章供电与用电,.,三相电压瞬时表示式,相量表示,:直流励磁的电磁铁,第4章供电与用电,.,对称三相电压的瞬时值之和为0,三相交流电到达正最大值的顺序称为相序。,三个正弦交流电压满足以下特征,第4章供电与用电,.,2.三相电源的星形联结,(1)联接方式,中性线(零线、地线),中性点,端线(相线、火线),在低压系统,中性点通常接地，所以也称地线。,相电压：端线与中性线间（发电机每相绕组）的电压,线电压：端线与端线间的电压,、Up,、Ul,第4章供电与用电,.,(2)线电压与相电压的关系,根据KVL定律,由相量图可得,相量图,30,第4章供电与用电,.,

3、同理,线电流：由端点输送出去的电流,相电流：每相绕组中的电流,(2)线电流与相电流的关系,线电流与对应的相电流相位相同。,第4章供电与用电,.,3.三相电源的三角形联结,将三相电源的每相绕组的首尾依次相联，从三个联结点引出三根供电线，这种联结方式三相电源的三角形联结。,线电压与对应的相电压相位相同,注意:这种接法只有三相三线制,1.相电压与线电压的关系:,第4章供电与用电,.,2.相电流与线电流的关系:,根据KCL定律:,相量图:,第4章供电与用电,.,结论:,第4章供电与用电,.,三个电源串接能否造成短路？直流电源行吗？,A,X,Y,Z,B,C,问题讨论,直流电源串接不行，三相交流电源可以，

4、为什么？,第4章供电与用电,.,三相交流电源中三个电源可以串接的原因在于：三个电源的电压任何瞬间相加均为零。,第4章供电与用电,.,求uAN。,问题讨论,解：,第4章供电与用电,.,4.2三相负载,三相负载,不对称三相负载：不满足ZA=ZB=ZC如由单相负载组成的三相负载,1.三相负载,分类,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。,第4章供电与用电,.,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。,第4章供电与用电,.,一.负载星形联结的三相电路,线电流：流过端线的电流,相电流：流过每相

5、负载的电流,结论：负载Y联结时，线电流等于相电流。,(1)联结形式,N电源中性点,N负载中性点,第4章供电与用电,.,(2)负载Y联结三相电路的计算,1)负载端的线电压电源线电压2)负载的相电压电源相电压,3)线电流相电流,Y联结时：,4)中线电流,负载Y联结带中性线时,可将各相分别看作单相电路计算,第4章供电与用电,.,负载对称时,中性线无电流,可省掉中性线。,(3)对称负载Y联结三相电路的计算,所以负载对称时，三相电流也对称。,负载对称时，只需计算一相电流，其它两相电流可根据对称性直接写出。,第4章供电与用电,.,例1：,第4章供电与用电,.,中性线电流,第4章供电与用电,.,(2)三相负

6、载不对称（RA=5、RB=10、RC=20）分别计算各线电流,中性线电流,第4章供电与用电,.,例2：照明系统故障分析,解:(1)A相短路,1)中性线未断,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。,在上例中，试分析下列情况(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。,第4章供电与用电,.,此情况下，B相和C相的电灯组由于承受电压上所加的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,

7、因此负载各相电压为,第4章供电与用电,.,(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,第4章供电与用电,.,结论,（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。,第4章供电与用电,.,1.联结形式,二、三相负载的三角形联结,线电流:流过端线的电流,相电流:流过每相负载的电流、,第4章供电与用电,.,线电流

8、不等于相电流,(2)相电流,(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,2.分析计算,相电流：,线电流：,UAB=UBC=UCA=Ul=UP,第4章供电与用电,.,相量图,负载对称时,相电流对称，即,(3)线电流,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。,第4章供电与用电,.,三相负载的联接原则,负载的额定电压=电源的线电压,负载的额定电压=电源线电压,应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，而与电源的联接方式无关。,三相电动机绕组可以联结成星形，也可以联结成三角形，而照明负载一般都联结成星形（具

9、有中性线）。,第4章供电与用电,.,A,B,C,R,R,R,N,例:三相对称电源,三相电阻炉每相,0o,=380,V,负载R=38,UN=380V。接在A与N之间的单相负载P=1100W,cos=0.5(感性),试求各相电流和线电流,并画出相量图。,P=UAIANcos,=220IAN0.5,=1100W,IAN=10A,解：,第4章供电与用电,.,51.2o,=2451.2oA,=17.3150oA,=17.3+90oA,=15j18.66,第4章供电与用电,.,4.3三相功率,无论负载为Y或联结，每相有功功率都应为Pp=UpIpcosp,对称负载联结时：,同理,对称负载Y联结时：,相电压与

10、相电流的相位差,当负载对称时：P=3UpIpcosp,所以,第4章供电与用电,.,正误判断,对称负载Y联结,第4章供电与用电,.,对称负载Y联结,正误判断,第4章供电与用电,.,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。,例1:,解:,(1),第4章供电与用电,.,(2),比较(1),(2)的结果:,有的电动机有两种额定电压,如220/380V。当电源电压为380V时,电动机的绕组应联结成星形

11、；当电源电压为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。,第4章供电与用电,.,例2:,各电阻负载的相电流,由于三相负载对称，所以只需计算一相，其它两相可依据对称性写出。,第4章供电与用电,.,负载星形联接时，其线电流为,负载三角形联解时，其相电流为,(2)电路线电流,一相电压与电流的相量图如图所示,第4章供电与用电,.,一相电压与电流的相量图如图所示,(3)三相电路的有功功率,第4章供电与用电,.,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

12、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)S1断、S2闭合时,各电流表读数和有功功率P。,例3：,第4章供电与用电,.,或：P=I2RP=UIcostg=XL/R,解：,(1)由已知条件可求得,第4章供电与用电,.,2)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=3kW,第4章供电

13、与用电,.,IB=0A,3)S1断开、S2闭合时,变为单相电路,I1仍为相电流IP，I2变为1/2IP。,IA=IC=10A+5A=15A,I2变为1/2IP，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=2.25kW,第4章供电与用电,.,某大楼为日光灯和白炽灯混合照明，需装40瓦日光灯210盏(cos1=0.5)，60瓦白炽灯90盏(cos2=1),它们的额定电压都是220V，由380V/220V的电网供电。试分配其负载并指出应如何接入电网。这种情况下,线电流为多少？,例4：,解:(1)该照明系统与电网连接图,第4章

14、供电与用电,.,解:(1)该照明系统与电网连接图,第4章供电与用电,.,例5：,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,第4章供电与用电,.,(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,第4章供电与用电,.,本章要求：1.搞清对称三相负载Y和联结时相线电压、相线电

15、流关系。2.掌握三相四线制供电系统中单相及三相负载的正确联接方法，理解中线的作用。3.掌握对称三相电路电压、电流及功率的计算。,第4章供电与用电,.,发电机组发出的电压一般为610KV。,4.4电力系统,电力是现代工业的主要动力，在各行各业中都得到了广泛的应用。电力系统是发电厂、输电线、变电所及用电设备的总称。,1.发电,发电是将水力、火力、风力、核能和沼气等非电能转换成电能的过程。我国以水利和火力发电为主，近几年也在发展核能发电。,电力系统由发电、输电和配电系统组成。,.,2.输电,输电就是将电能输送到用电地区或直接输送到大型用电户。输电网是由35KV及以上的输电线路与其相连接的变电所组成，

16、它是电力系统的主要网络。输电是联系发电厂和用户的中间环节。,输电过程中,一般将发电机组发出的610KV电压经升压变压器变为35500KV高压，通过输电线可远距离将电能传送到各用户，再利用降压变压器将35KV高压变为610KV高压。,.,380V220V,6kV10kV,110kV、220kV、500kV,电能,负荷,升压变压器,降压变压器,10kV,输电方式,交流输电：输电距离越远，输送功率越大，要求的输电电压就越高。,直流输电：输电线路的功率损耗小，电压降小，适用于大功率、长距离输电。,.,3.配电,配电是由10KV级以下的配电线路和配电(降压)变压器所组成。它的作用是将电能降为380/22

17、0V低压再分配到各个用户的用电设备。,电力网的电压等级,高压：1KV及以上的电压称为高压。,有3,6,10,35,110,220,330,500KV等。,低压：1KV及以下的电压称为低压。,有220，380V。,.,低压供电系统的接线方式,放射式：供电可靠性高，导线用量大，费用高。,树干式：适用于用电比较分散，每个节电的用电量较大，变电所又居于各用电点的中央时。,.,某校实验楼树形供电线路示意图,去教学楼,去宿舍食堂,2层配电箱,11层配电箱,1层配电箱,去报告厅,实验楼,配电变压器,配电柜,.,电力系统的示意图,升压变电所,220kV,地区枢纽所,10kV,至用户,配电所,10kV,10kV

18、,升压变电所,220kV,220kV,220kV,输电线路,220kV,10kV,为保证供电的可靠性和安全连续性，电力系统将各地区、各种类型的发电机变压器、输电线、配电和用电设备等连成一个环形整体。,.,4.5触电事故,一、电流对人体的危害,电流对人体组织的危害作用主要有以下几方面：,1.生物性质的作用,引起神经功能和肌肉功能紊乱,2.化学性质的作用,电解而破坏人体细胞,3.热性质的作用,灼伤、产生电烙印及皮肤金属化等,4.机械性质的作用,骨折、组织受伤等,.,按人体所受伤害方式的不同可分为,1.电伤,人体外表的局部损伤,对人体内部器官的伤害,2.电击,二、电击对人体的伤害程度与以下因素有关：

19、,1.通过人体电流的大小,2.电流通过人体的途径,3.触电时间的长短,通过心脏的电流达到50mA/s即致人死地,4.电流的频率,工频电流对人体的危害最大,手手、手脚最为危险,.,三、触电事故,单线触电事故,两线触电事故,1.直接触电,单线触电事故,两线触电事故,2.间接接触触电,人体接触到正常情况下不带电、仅在事故情况下才会带电的部分而发生的触电事故。,间接接触触电,.,4.6触电防护,常规环境：交流50V、直流120V潮湿环境：交流25V、直流60V,一、安全电压,2.GB规定的安全电压额定值为：,1.通用接触电压极限：,42V、36V、24V、12V、6V要求：独立的电源供电。,.,二、保

20、护接地和保护接零,1.IT系统,保护接地,适用于中性点不接地的三相三线制供电系统。将用电设备的金属外壳通过接地装置接地。IT系统也称为保护接地。接地装置的接地电阻一般不超过4。,.,1.保护接地,当电气设备内部绝缘损坏发生一相碰壳时：由于外壳带电,当人触及外壳,接地电流Ie将经过人体入地后,再经其它两相对地绝缘电阻R及分布电容C回到电源。当R值较低、C较大时，Ib将达到或超过危险值。,对地绝缘电阻,分布电容,电气设备外壳未装保护接地时:,.,电气设备外壳有保护接地时,通过人体的电流：,Rb与Ro并联，且RbRo通过人体的电流可减小到安全值以内。,利用接地装置的分流作用来减少通过人体的电流。,保

21、护接地：将电气设备的金属外壳(正常情况下是不带电的)接地。用于中性点不接地的低压系统,.,（用于380V/220V三相四线制系统）,将电气设备的外壳可靠地接到零线上。,当电气设备绝缘损坏造成一相碰壳，该相电源短路，其短路电流使保护设备动作，将故障设备从电源切除，防止人身触电。,把电源碰壳，变成单相短路，使保护设备能迅速可靠地动作，切断电源。,2.保护接零,.,TN系统,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),三相五线制系统分为:,2.保护接零（TN系统）,适用于中性点接地的三相四线制供电系统中的电气设备。,.,工作零线与保护零线为确保设备外壳对地电压为零，专设保护零线。所有的接零设备都要通过三孔插座接到保护零线上。在正常工作时，工作零线中有电流，保护零线中不应有电流。,图（a）是正确联接。图（b）、（c）的联接是不正确的。,.,3