第三章三相交流电路和安全用电.pptx
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1、第三章三相交流电路和平安用电1第三章第三章 三相交流电路和平安用电三相交流电路和平安用电 3-1 三相交流电源三相交流电源 3-2 三相负载的星形联结三相负载的星形联结3-3 三相负载的三角形联结三相负载的三角形联结3-4 三相负载的功率三相负载的功率3-6 平安用电平安用电23-1 三相交流电源三相交流电源一、三相电动势的产生一、三相电动势的产生二、三相电动势的表示二、三相电动势的表示三、三相交流电源的联结三、三相交流电源的联结3概述概述 目前世界上电力系统的供电方式,绝大多数采目前世界上电力系统的供电方式,绝大多数采用的是三相供电制。用的是三相供电制。所谓三相制,是由三个幅值相等、频率相同
2、、相所谓三相制,是由三个幅值相等、频率相同、相位互差位互差120120o o的单相交流电源作为电源的供电体系,简的单相交流电源作为电源的供电体系,简称三相电源。由三相电源构成的电路,称为三相交流称三相电源。由三相电源构成的电路,称为三相交流电路。电路。满足以上关系的三相电源为对称电源。满足以上关系的三相电源为对称电源。4一、三相交流电动势的产生一、三相交流电动势的产生U1U2V2W1V1W2SN定子定子转子转子 定子中放三个线圈(绕组)定子中放三个线圈(绕组):U1 U2V1 V2W1 W2始端始端末端末端三线圈空间位置三线圈空间位置各差各差120o 转子装有磁极并以转子装有磁极并以 的速度旋
3、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。右手定则右手定则:当导体在磁场中切割磁感线的运动时当导体在磁场中切割磁感线的运动时,其产其产生的感应电流的磁感线垂直穿过掌心生的感应电流的磁感线垂直穿过掌心,大拇指指向导大拇指指向导体的运动方向体的运动方向,四指指向为感应电流的方向四指指向为感应电流的方向.5二、三相电动势的表示式二、三相电动势的表示式三相电动势的特征:大小相等,频率相同,相位互差三相电动势的特征:大小相等,频率相同,相位互差120。1.三角函数式三角函数式 相序:三相交流电动势出现最大值的先后顺序称为三相序:三相交流电动势出现最大值的先后顺序称为
4、三相电源的相序。相电源的相序。上述三相电源的相序是:上述三相电源的相序是:123 62.相量表示式及相互关系相量表示式及相互关系Em 120120120Ot7三相四线三相四线制供电制供电火线相线、端线火线相线、端线:L1L2L3中线零线、地线:中线零线、地线:N三、三相交流电源的星形联结三、三相交流电源的星形联结 1.联结方式联结方式L1L3L2(中线)(中线)(火线)(火线)(火线)(火线)(火线)(火线)U1U2V2W1V1W2N8 2.三相电源星形接法的两组电压三相电源星形接法的两组电压相电压相电压:火线对零线间的电压。火线对零线间的电压。有效值:有效值:UP120 120 120 L1
5、L3L2U1U2V2W1V1W2NUP=E9L1L3L2U1U2V2W1V1W2N注意规定的注意规定的正方向正方向线电压线电压:火线间的电压火线间的电压有效值:有效值:相电压相电压:10 同同理:理:30 30 30 11线电压与相电压的通用关系表达式:线电压与相电压的通用关系表达式:30 30 30 -为相电压为相电压 -为线电压为线电压当相电压对称时,当相电压对称时,线电压也是对称的。线电压也是对称的。12线电压与相电压的关系线电压与相电压的关系30 30 30 从相位上看:从相位上看:线电压是相电压的线电压是相电压的 倍,线电压超前所对应倍,线电压超前所对应的相电压的相电压3030o o
6、。13在日常生活与工农业生产中,多数用户的电压等级为在日常生活与工农业生产中,多数用户的电压等级为14第三章第三章 三相交流电路和平安用电三相交流电路和平安用电 3-1 三相交流电源三相交流电源 3-2 三相负载的星形联结三相负载的星形联结3-3 三相负载的三角形联结三相负载的三角形联结3-4 三相负载的功率三相负载的功率3-6 平安用电平安用电15三相电源的负载包括三相电源的负载包括单相负载如家用电器、实验仪器、电灯等单相负载如家用电器、实验仪器、电灯等。16三相负载如三相交流电动机、三相变压器等三相负载如三相交流电动机、三相变压器等。*工农业生产与生活用电多为三相四线制电工农业生产与生活用
7、电多为三相四线制电 源提供。负载接入电源的原则,应视其额定电源提供。负载接入电源的原则,应视其额定电压而定。压而定。17如:额定电压如:额定电压220V220V的单相灯负载,应接在相线与中的单相灯负载,应接在相线与中性线之间;额定电压性线之间;额定电压380V380V的三相电动机负载,应接的三相电动机负载,应接在三根相线上。在三根相线上。通常三相负载的连接方式有两种:星形联结通常三相负载的连接方式有两种:星形联结和三角形联结。和三角形联结。L1L2电源电源L3N220V220V三三相相负负载载18星形联结星形联结L1L3L2 NZZZ3-2 三相负载的星形联结三相负载的星形联结三角形联结三角形
8、联结L1L3L2ZZZ三相负载的两种接法三相负载的两种接法:19L1Z1Z3Z2L3NL2一、星形接法一、星形接法相电流相电流:流经负载的电流流经负载的电流 有效值:有效值:IP线电流:流经相线上的电流线电流:流经相线上的电流有效值:有效值:20L1Z1Z3Z2L3NL2相电流相电流=线电流线电流*中线电流中线电流21L1Z1Z3Z2L3NL2解题思路:解题思路:一般线电压一般线电压 为已知,然后根据电压和负载求为已知,然后根据电压和负载求电流。电流。二、负载星形接法时的一般计算方法二、负载星形接法时的一般计算方法22(中线电流为(中线电流为0)2.负载对称,只要求电流、电压大小时,仅算一相负
9、载对称,只要求电流、电压大小时,仅算一相 有效值即可。有效值即可。1.负载对称时,只需计算一相。负载对称时,只需计算一相。如:如:则:则:据此可直接得出另两相电流:据此可直接得出另两相电流:23负载对称时负载对称时问题及讨论问题及讨论中线是否可中线是否可以取消?以取消?答:三相完全对称时,中线可以取消。称为答:三相完全对称时,中线可以取消。称为 三相三线制。三相三线制。L1ZZZL3NL2N24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?L1L3L2.一层楼一层楼二层楼二层楼三层楼三层楼N不加中线不加中线会不会出会不会出现问题现问题?25 设线电压为设线电压
10、为380V。L1相断开后,相断开后,L2、L3 两相两相串连,电压串连,电压U23 380V加在加在L2、L3负载上。如果负载上。如果两相负载对称,则每相负两相负载对称,则每相负载上的电压为载上的电压为190V。问题问题1:假设一楼全部断开,二、三楼仍然接通:假设一楼全部断开,二、三楼仍然接通,情况如何情况如何?L1L3L2.一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。26 问题问题2:假设一楼断开,二、三楼接通。但两层:假设一楼断开,二、三楼接通。但两层楼楼 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
11、楼灯的数量为三层的 1/4 结果如何?结果如何?R2=4R3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。L1L3L2R2R3分析分析27照明电路的一般画法照明电路的一般画法中线上不能加中线上不能加刀闸和保险刀闸和保险L1L2L3N.一一层层二二层层三三层层28关于中线的结论关于中线的结论负载不对称而又没有中线时,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,有的超过用电设备的额定电压,有的小不等的电压,有的超过用电设备的额定电压,有的达不到额定电压,都不能正常工作。比方,照明电路达不到额定
12、电压,都不能正常工作。比方,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中各相负载不能保证完全对称,所以绝对不能采用三相三线制供电,而且必须保证中线可靠。相三线制供电,而且必须保证中线可靠。中线的作用在于,使星形连接的不对称负载得到中线的作用在于,使星形连接的不对称负载得到相等的相电压。为了确保中线在运行中不断开,其上相等的相电压。为了确保中线在运行中不断开,其上不允许接保险丝也不允许接刀闸。不允许接保险丝也不允许接刀闸。293.三相三线制供电时各相电流的计算三相三线制供电时各相电流的计算计算时与对称负载三相四线制的运算一样。负载的中计算时与对称负载三相四线制的运算一样。负载的中性点
13、性点N电位也等于零。此时,负载的相电压仍然等于电位也等于零。此时,负载的相电压仍然等于电源相电压电源相电压L1ZZZL3NL2N30三个相等的阻抗三个相等的阻抗 Z=(4+=(4+j3)3)。星形联结。星形联结,接在接在UL380380V的对称三相电源上。设传输线的电压降可的对称三相电源上。设传输线的电压降可以不计以不计.电源中性点和负载中性点通过阻抗电源中性点和负载中性点通过阻抗ZN连接起连接起来来.试问试问1)1)负载电流与负载电流与ZN有无关系有无关系?2)2)如如ZN=(1+j0.5)=(1+j0.5),求负载的电流求负载的电流?3)3)如如ZN=0,=0,求负载的电流求负载的电流?例
14、例31L1、L2两相电流由对称关系直接写出:两相电流由对称关系直接写出:因为因为:解解Z8j6=10 36.9有一星形连接的负载。每相负载为有一星形连接的负载。每相负载为R8,XL6 相串联,接于相串联,接于UL380V的对称三相电源上。设的对称三相电源上。设求:各相电流。求:各相电流。例例32第三章第三章 三相交流电路和平安用电三相交流电路和平安用电 3-1 三相交流电源三相交流电源 3-2 三相负载的星形联结三相负载的星形联结3-3 三相负载的三角形联结三相负载的三角形联结3-4 三相负载的功率三相负载的功率3-6 平安用电平安用电33负载相电压负载相电压=线电压线电压L1L3NL2Z31
15、Z23Z12相电流:相电流:I12,I23,I31线电流:线电流:I1L,I2L,I3L特点:特点:3-3 三相负载的三角形联结三相负载的三角形联结34各电流的计算各电流的计算相电流相电流线电流线电流L1L3NL2Z31Z23Z12352负载对称时负载对称时Z12=Z23=Z31=Z,各相电流有各相电流有 效值相等,相位互差效值相等,相位互差120 。有效值为:有效值为:1负载不对称时,先算出各相电流,然后计算线电流。负载不对称时,先算出各相电流,然后计算线电流。L1L3NL2Z31Z23Z1236同理:同理:设:负载为阻性的,阻抗角为设:负载为阻性的,阻抗角为 0 。负载对称时,三角形接法负
16、载对称时,三角形接法 线、相电流的相位关系线、相电流的相位关系L1L3L237负载对称时三角形接法的特点负载对称时三角形接法的特点 注意电路注意电路中规定的中规定的正方向正方向L1L3NL2ZZZ 线电流滞后所对应的相电流线电流滞后所对应的相电流3030o38三相负载中各电压和电流和关系三相负载中各电压和电流和关系负载的负载的联结联结电压电压电流电流对称负载对称负载对称负载对称负载星星形形有中线有中线YN无中线无中线三角形三角形线电流滞后所对应的相电流线电流滞后所对应的相电流3030o线电压超前所对应的相电压线电压超前所对应的相电压3030o39107页页三角形联结的对称阻抗三角形联结的对称阻
17、抗,每相为每相为 Z=(30+=(30+j40)40)。1)1)接在接在UL380380V的对称三相电源上。计算相电的对称三相电源上。计算相电 流和线电流流和线电流?2)2)接在接在UL220V的对称三相电源上。计算相电的对称三相电源上。计算相电流和线电流流和线电流?例例40第三章第三章 三相交流电路和平安用电三相交流电路和平安用电 3-1 三相交流电源三相交流电源 3-2 三相负载的星形联结三相负载的星形联结3-3 三相负载的三角形联结三相负载的三角形联结3-4 三相负载的功率三相负载的功率3-6 平安用电平安用电41负载对称时:负载对称时:3-4 三相负载的功率三相负载的功率三相总有功功率
18、:三相总有功功率:星形接法时:星形接法时:三角形接法时:三角形接法时:注意:注意:角仍然是相角仍然是相电压与相电流间的电压与相电流间的相位差角!相位差角!j42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,三相电路的功率:在三相负载对称的条件下,三相电路的功率:43三相交流电路的小结三相交流电路的小结 (1)-三相电源三相电源三相三线制三相三线制三相四线制三相四线制三相电源一三相电源一般都是对称般都是对称的,而且多的,而且多用三相四线用三相四线制接法。制接法。L1L3NL2L1L3NL244三相交流电路的小结三相交流电路的小结(2)-三相负载三相负载星形负
19、载星形负载三角形负载三角形负载L1L3L2NZZZL1L3L2ZZZ45三相交流电路的小结三相交流电路的小结(3)-三相电路计算三相电路计算各相电压、电流单独计算。各相电压、电流单独计算。负载不对称时:负载不对称时:负载对称时:负载对称时:电压对称、电流对称,只需计算一相。电压对称、电流对称,只需计算一相。求电表读数时,可只算有效值,不算相位。求电表读数时,可只算有效值,不算相位。三相电路的计算要特别注意相位问题。三相电路的计算要特别注意相位问题。负载负载Y Y形接法形接法电源对称时:电源对称时:负载负载 形接法形接法对称负载下:对称负载下:46三相交流电路的小结三相交流电路的小结(4)-三相
20、功率计算三相功率计算负载对称时:负载对称时:和接法和接法无关无关有功功率:有功功率:无功功率:无功功率:视在功率:视在功率:47例:例:三相电阻炉每相电阻:三相电阻炉每相电阻:R8.68,(1)R作作 连接,接在连接,接在380V的对称电源上,求的对称电源上,求P ;(2)R作作Y连接,仍接在连接,仍接在380V对称电源上,求:对称电源上,求:PY解解 (1)12可见:可见:U不变、不变、R不变、不变、连接方法:连接方法:Y功率:功率:P PY线线 电电 流:流:48练习练习1 1设电源电压不变,设电源电压不变,当开关当开关S S断开时,三只电断开时,三只电流表的读数各是多少?流表的读数各是多
21、少?如下图电路,当闭合开关如下图电路,当闭合开关S S时,三只电时,三只电流表的读数都是流表的读数都是3.8A3.8A。107107页页(2 2)如负载)如负载 求线电压和上述两种情况求线电压和上述两种情况下负载吸收的有功功率?下负载吸收的有功功率?49 三相负载为三角形联结,三相负载为三角形联结,UL220V,IL17.3A,三相负载消耗功率三相负载消耗功率P4.5kW。107107页页练习练习1 1设阻抗设阻抗Z是由电阻是由电阻R和感抗和感抗XL组成,求组成,求R和和XL2 2电源线电源线L3断线,求电断线,求电流流I1和和I2。50第三章第三章 三相交流电路和平安用电三相交流电路和平安用
22、电 3-1 三相交流电源三相交流电源 3-2 三相负载的星形联结三相负载的星形联结3-3 三相负载的三角形联结三相负载的三角形联结3-4 三相负载的功率三相负载的功率3-6 平安用电平安用电513-6 平安用电平安用电一、平安用电概述一、平安用电概述二、触电事故的种类二、触电事故的种类三、电流对人体的作用和伤害程度三、电流对人体的作用和伤害程度四、保护接地和保护接零四、保护接地和保护接零七、防火与防爆七、防火与防爆五、静电防护五、静电防护六、触电急救六、触电急救52电在造福于人类的同时,也会给人类带来灾难。电在造福于人类的同时,也会给人类带来灾难。统计资料说明:在工伤事故中,电气事故占有不少的
23、统计资料说明:在工伤事故中,电气事故占有不少的比例。例如:触电死亡人数占全部事故死亡人数的比例。例如:触电死亡人数占全部事故死亡人数的5%左右。左右。一、平安用电概述一、平安用电概述53二、触电事故的种类二、触电事故的种类1.电击电击直接接触电击直接接触电击间接接触电击间接接触电击单相触电、两相触电单相触电、两相触电跨步电压触电跨步电压触电:触及:触及正常状态下带电正常状态下带电的带电体。的带电体。:触及:触及正常状态下不带电、而在故障正常状态下不带电、而在故障下意外带电下意外带电的带电体。的带电体。人体电阻:枯燥环境下:约人体电阻:枯燥环境下:约1000 潮湿环境下:约潮湿环境下:约500
24、54相电压相电压线电压线电压两相触电:人与地面隔离,两手各触一线。可以两相触电:人与地面隔离,两手各触一线。可以是直接或间接;可以是两相,也可以是单相是直接或间接;可以是两相,也可以是单相单相触电:人站在地面上,与一线接触。可以单相触电:人站在地面上,与一线接触。可以是直接或间接是直接或间接55UEba20 mUN跨步电压触电:当带电体接地有电流流入地下时,电跨步电压触电:当带电体接地有电流流入地下时,电流在接地点周围土壤中产生电压降。人在接地点周围,流在接地点周围土壤中产生电压降。人在接地点周围,两脚之间出现的电压叫跨步电压。由此引起的触电事两脚之间出现的电压叫跨步电压。由此引起的触电事故叫
25、跨步电压触电。高压故障接地处,或有大电流流故叫跨步电压触电。高压故障接地处,或有大电流流地的接地装置附近都可能出现较高的跨步电压。地的接地装置附近都可能出现较高的跨步电压。56UEba20 mUN跨步电压触电的预防:当发现设备出现接地故障或导跨步电压触电的预防:当发现设备出现接地故障或导线断线落地时,要远离断线落地区;一旦不小心已步线断线落地时,要远离断线落地区;一旦不小心已步入断线落地区且感觉到有跨步电压时,应赶快把双脚入断线落地区且感觉到有跨步电压时,应赶快把双脚并在一起或用一条腿跳着离开断线落地区;当必须进并在一起或用一条腿跳着离开断线落地区;当必须进入断线落地区救人或排除故障时,应穿绝
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