电工电子技术(1)教学教材.ppt
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1、电工电子技术电工电子技术首首 页页电工电子技术电工电子技术电工电子技术(1)电工电子技术电工电子技术首首 页页电工电子技术电工电子技术 三相交流电路三相交流电路 现代电力工程上几乎都采用三相四线制。三相交流供电系统在发电、输电和配电方面较单相供电具有很多不可比拟的优点,主要表现在:1.三相电机产生的有功功率为恒定值,因此电机的稳定性好。2.三相交流电的产生与传输比较经济。3.三相负载和单相负载相比,容量相同情况下体积要小得多。由于上述优点,使三相供电在生产和生活中得到了极其广泛的应用。电工电子技术电工电子技术首首 页页电工电子技术电工电子技术 三相定子绕组对称嵌放在定子铁心槽中。定子铁心尾端:
2、X Y Z 3.1 三相电源的连接方式 三相交流电是由三相发电机产生的。发电机主要由定子和转子两大部分构成。A AX XB BY YC CZ Z定子绕组首端:A B C+转子铁心转子绕组转子绕组通电后产生磁场。转轴NS 三相定子绕组与旋转磁场相切割,感应对称三相电动势。原动机带动转子绕轴旋转,形成气隙旋转磁场。电工电子技术电工电子技术首首 页页电工电子技术电工电子技术 电路分析中很少用电动势,通常用电压来表示。以A相绕组的感应电压为参考正弦量,则发电机感应的对三相电压分别为:1.对称三相交流电的特点u uA Au uB Bu uC Cu0Tt对称三相交流电最大值相等,频率相同,相位互差对称三相
3、交流电最大值相等,频率相同,相位互差120120。120UBU UA AU UC C120 120电工电子技术电工电子技术首首 页页电工电子技术电工电子技术三相电源Y接时的三个相电压显然是对称的!2.三相电源的星形(Y)连接方式X XY YZ ZA AC CB BN NuAuBuC三相电源尾端连在一起三相电源首端分别向外引出端线,俗称火线。尾端公共点向外引出的导线称为中线,中线俗称零线。显然火线与零线之间的电压等于发电机绕组的三相感应电压相电压 火线与火线之间的电压称为线电压。uABuBCuCA结论结论:三相电源绕组作Y形连接时,可以向负载提供两种 电压。此种供电系统称为三相四线制。电工电子技
4、术电工电子技术首首 页页电工电子技术电工电子技术 数量上,线电压uAB是相电压uA的1.732倍;相位上,线电压超前与其相对应的相电压30电角!三相电源Y接时线、相电压之间的关系三个相电压对称电源的中性点总是接地的,因此相电压在数值上等于各相绕组首端电位。线电压与相电压之间的关系UBU UA AU UC C120120 120电压等于两点电位之差-UBU UABAB30同理可得U UBCBCU UCACA显然,电源Y接时的三个线电压也是对称的!UC-30UA-30电工电子技术电工电子技术首首 页页电工电子技术电工电子技术3.三相电源的三角形()连接方式显然发电机绕组作接时只能向负载提供一种电压
5、!三相电源首尾相接构成闭环在电源的三个连接点处分别外引三根火线。显然,电源绕组作接时,线电压等于发电机绕组的三相感应电压。发电机三相绕组作接时,不允许首尾端接反!否则将在三角形环路中引起大电流而致使电源过热烧损。uABuBCuCA结论结论:三相电源绕组作接时,线电压等于电源绕组的感应电压。此种供电系统称为三相三线制。通常电源绕组的连接方式为星形。X XY YZ ZuAuCuBA AB BC CB BC CA A电工电子技术电工电子技术首首 页页电工电子技术电工电子技术日常生活与工农业生产中,多数用户的电压等级为:三相电源绕组连接成Y接方式的最大优越性就是可向负载提供两种不同的电压,且其中线电压
6、是发电机一相绕组感应电压的1.732倍!三相四线制供电系统两种电压一般表示为或电工电子技术电工电子技术首首 页页电工电子技术电工电子技术验电笔的正确握法如下图示你能说出对称你能说出对称三相交流电的三相交流电的特征吗?特征吗?你会做吗?三相四线制供电体制三相四线制供电体制中,你能说出线、相中,你能说出线、相电压之间的数量关系电压之间的数量关系及相位关系吗?及相位关系吗?如何用验电笔或如何用验电笔或400V400V以上以上的交流电压表测出三相四线制的交流电压表测出三相四线制供电线路上的火线和零线?供电线路上的火线和零线?电笔头与被测导线接触时,使氖管发光的是火线,不发光的是零线。利用一块电压表的测
7、利用一块电压表的测量,你能正确判断出火量,你能正确判断出火线和零线吗?线和零线吗?电工电子技术电工电子技术首首 页页电工电子技术电工电子技术3.2 三相负载的连接方式三相负载也有Y形和形两种连接方式。1.三相负载的Y形连接ZA AC CB B NZZiA线电流由连接方式决定了相电流uAuBuCY接时负载端电压等于电源相电压(1)对称三相负载满足称为对称三相负载。Y接对称三相负载中通过的电流iNY接对称三相电流对称,因此对称负载Y接时,由于中线电流为零,中线不起作用,可以拿掉!电工电子技术电工电子技术首首 页页电工电子技术电工电子技术电源线电压为380V,对称三相负载Y接,Z=3+j4,求:各相
8、负载中的电流及中线电流。设根据对称关系:对称三相电路的计算可归结为一相电路计算,其它两相根据对称关系可直接写出。结论:结论:则有解得中线电流实用中,三相电动机、变压器等都是对称三相负载。电工电子技术电工电子技术首首 页页电工电子技术电工电子技术已知电源线电压为380V。三相Y接照明负载均为“220V、40W”白炽灯50盏,求:U相开路,V相开25盏,W相灯全开时各相电流及中线电流。(2)不对称三相负载时,称之为不对称三相负载。求解不对称三相负载电路时,只要电路中有中线,就可把各相按照单相电路的分析方法分别计算,注意此时中线电流不等于零!U相开路相当于断路,U UV VWWN N有中线,V相和W
9、相正常工作,电流分别为:应用实例应用实例照明电路电工电子技术电工电子技术首首 页页电工电子技术电工电子技术U UV VWWN NUBU UA AU UC C显然,中线保证了Y接不对称三相负载的相电压平衡。有了中线,各相情况互不影响。中线电流由相量图分析问题及讨论问题及讨论上述照明电路若中线因故断开,且发生:(1)一相断路;(2)一相短路;情况又如何?(1)无中线一相断路时,其余两相相当于串联接于380V线电压上:V相、,W相均不能正常工作!电工电子技术电工电子技术首首 页页电工电子技术电工电子技术问题及讨论问题及讨论(2)无中线一相短路时;U UV VWWN N此时,V相和W相均通过短路相分别
10、形成回路,各相端电压为380V,高于额定电压220V,显然都会被烧损。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,当有的超过用电设备的额定电压时,可能烧损或减少使用寿命;而有的达不到额定电压不能正常工作。如前面所讲到的照明电路,由于中线断开且一相发生故障,由此造成各相负载的不对称。换句话讲,如果有中线,当一相发生故障时,其它无故障负载相仍能正常工作。因此,对通常工作在不对称情况下的三相电路而言,中线绝对不允许断开!而且必须保证中线可靠。为确保中线在运行中不断开,中线上不允许安装保险丝和开关。关于中线的讨论关于中线的讨论电工电子技术电工电子技术首首 页页电工电子技术电工电子技术2.负
11、载的形连接A AC CB B线电流三相负载首尾相接构成一个闭环,相电流对三个结点列KCL方程可得:相量图分析 接时负载的端电压等于电源线电压。由于三个线电压对称,因此三个相电流对称。ZZZiA由三个联结点分别向外引出端线。iABiBiCiBCiCA(1)三相负载对称时-IBCIAICA-IBIAB-IC电工电子技术电工电子技术首首 页页电工电子技术电工电子技术观察相量图可得:uABuBCuCA-IBCIAICA-IBIAB-IC即:线、相电流的数量关系为:相位上,线电流滞后相电流30。(2)三相负载不对称时各相电流分别计算:线、相电流之间不再有倍的关系应根据分别计算。A AC CB BZBCZ
12、ABZCA电工电子技术电工电子技术首首 页页电工电子技术电工电子技术指出图中各电指出图中各电表的读数。表的读数。你会做吗?某设备采用三相三线某设备采用三相三线制供电。当因故断掉制供电。当因故断掉一相时,能否认为是一相时,能否认为是两相供电了?两相供电了?三相照明电路如图示,如果中三相照明电路如图示,如果中线在线在处断开,各相灯泡是否还处断开,各相灯泡是否还有电流通过?如果有电流通过时有电流通过?如果有电流通过时,各相灯负载还能正常发,各相灯负载还能正常发 光吗?光吗?为什么照明电路中为什么照明电路中一定要火线进开关一定要火线进开关?ABCNS(b)V2 101010ABCA1 A2 V1 AN
13、(a)101010BC V A2 A3 A1 V1 电工电子技术电工电子技术首首 页页电工电子技术电工电子技术3.3 三相电路的功率复习单相交流电路功率:1.三相电路的功率 三相电路对称时,各种功率分别为:三相电路不对称时,各种功率分别为:其中容性Q为负值和连接方法和连接方法有无关系?有无关系?Y接时接时无关!电工电子技术电工电子技术首首 页页电工电子技术电工电子技术如何用两个瓦特表测三相电路的功率?三相交流电路功率的测量三相交流电路功率的测量二瓦计法如图示二瓦计法如图示W1W2ABCM3 二瓦计法只适用于对称三相电路的功率测量。对于不对称三相电路的功率,应按照单相电路功率的测量方法,即逐个测
14、量每一相功率。其中:*电工电子技术电工电子技术首首 页页电工电子技术电工电子技术2.发配电概况电能是由发电厂产生,通过输电线作远距离或近距离的输送。电力生产的过程,就是利用水能、煤、核能、风能等一次能源转化为效率高、易传输、适用面广的电能,由于电能是由一次能源经人类加工而得到的,因此把电能称为二次能源。电能都是由发电厂的发电机产生的;电能都是由发电厂的发电机产生的;电能向外输送时必须经过升压和变电;电能向外输送时必须经过升压和变电;输送电能需用不同电压等级的输配电设备;输送电能需用不同电压等级的输配电设备;最后由用户接收和使用电能。最后由用户接收和使用电能。电工电子技术电工电子技术首首 页页电
15、工电子技术电工电子技术电力系统电力系统=发电厂发电厂+变电所变电所+输电线路输电线路+用户用户电力系统中发电机、变压器、电力线路和用电设备等的投入和撤除都是在一瞬间完成的,所以,电力系统中电能的生产、输送、分配和消费是同时进行的。电工电子技术电工电子技术首首 页页电工电子技术电工电子技术利用燃煤(或石油、天然气)燃烧使汽轮机转动。生产过程:化学能化学能热能热能机械能机械能电能电能电工电子技术电工电子技术首首 页页电工电子技术电工电子技术利用水的流量和落差使水轮机转动。生产过程:生产过程:水水能能机械能机械能电能电能电工电子技术电工电子技术首首 页页电工电子技术电工电子技术利用利用原子能在反应堆
16、的核裂变原子能在反应堆的核裂变使汽轮机转动使汽轮机转动生产过程:生产过程:原子能原子能机械能机械能电能电能电工电子技术电工电子技术首首 页页电工电子技术电工电子技术生产过程:生产过程:风能风能机械能机械能电能电能风力发电是利用风力风力发电是利用风力带动风车叶片旋转,再带动风车叶片旋转,再通过增速机将旋转的速通过增速机将旋转的速度提升,來促使发电机度提升,來促使发电机发电。依据目前的风车发电。依据目前的风车技术,大約是每秒三公技术,大約是每秒三公尺的微风速度,便可以尺的微风速度,便可以开始发电。开始发电。电工电子技术电工电子技术首首 页页电工电子技术电工电子技术生产过程:生产过程:潮汐能潮汐能机
17、械能机械能电能电能 潮汐发电与水力发电的原理相似,它是利用潮水涨、落产潮汐发电与水力发电的原理相似,它是利用潮水涨、落产生的水位差所具有势能来发电的,也就是把海水涨、落潮的生的水位差所具有势能来发电的,也就是把海水涨、落潮的能量变为机械能,再把机械能转变为电能发电的过程。具体能量变为机械能,再把机械能转变为电能发电的过程。具体地说,潮汐发电就是在海湾或有潮汐的河口建一拦水堤坝,地说,潮汐发电就是在海湾或有潮汐的河口建一拦水堤坝,将海湾或河口与海洋隔开构成水库,再在坝内或坝房安装水将海湾或河口与海洋隔开构成水库,再在坝内或坝房安装水轮发电机组,然后利用潮汐涨落时海水位的升降,使海水通轮发电机组,
18、然后利用潮汐涨落时海水位的升降,使海水通过轮机转动水轮发电机组发电。过轮机转动水轮发电机组发电。电工电子技术电工电子技术首首 页页电工电子技术电工电子技术变电所可分为:升压变电所、降压变电所、区域变电所、终端变电所等。电工电子技术电工电子技术首首 页页电工电子技术电工电子技术电力线路分有输电线路和配电线路。由于发电厂一般都远离用电中心,所以必须用高压输电;为了确保用户安全用电,还必须降压配置为用户所需的各种电压。电工电子技术电工电子技术首首 页页电工电子技术电工电子技术(1)电流对人体的危害3.安全用电触电:触电:当人体触及带电体承受过高的电压而导致死亡或局部受伤 的现象。触电依伤害程度不同可
19、分为电击和电伤两种。电击:电击:指电流触及人体而使内部器官受到损害,它是最危险的触电事故。当电流通过人体时,轻者使人体肌肉痉挛,产生麻电感觉,重者会造成呼吸困难,心脏麻痹,甚至导致死亡。电击多发生在对地电压为220V的低压线路或带电设备上,因为这些带电体是人们日常工作和生活中易接触到的。电伤:电伤:由于电流的热效应、化学效应、机械效应以及在电流的作用下使熔化或蒸发的金属微粒等侵入人体皮肤,使皮肤局部发红、起泡、烧焦或组织破坏,严重时更能危及人命。电伤多发生在1000V及1000V以上的高压带电体上。电工电子技术电工电子技术首首 页页电工电子技术电工电子技术(2)伤害程度与电流强度之间的关系 对
20、于工频交流电,按照人体对所通过大小不同的电流所呈现的反应,通常可将电流划分为三级。名称名称名称名称定义定义定义定义大小大小大小大小男子男子男子男子女子女子女子女子感知电流感知电流引起感觉的最小电流引起感觉的最小电流1.1mA1.1mA0.7mA0.7mA摆脱电流摆脱电流人触电后能自主摆脱电源的最大电流人触电后能自主摆脱电源的最大电流 9mA9mA6mA6mA致命电流致命电流在较短时间内引起心室颤动、危及生命在较短时间内引起心室颤动、危及生命的电流的电流 与通电时间有关与通电时间有关 电工电子技术电工电子技术首首 页页电工电子技术电工电子技术 缺乏电气安全常识;违反操作规程;设备不合格;维修维护
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