相交流电路及安全用电.ppt

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1、第五章 三相电路本章要求：1.搞清对称三相负载Y和联接时相线电压、相线电流关系。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。4.了解安全用电常识。返回前一页 后一页5、1 三相电压一、三相电压的产生eAeBeCXA BYCZ(首端)(尾端)工作原理：动磁生电三相电动势瞬时表示式eA=Emsin teB=Em(sin t-120)eC=Em(sin t+120)三相交流发电机示意图XYCAZ B+n-NS转子定子返回前一页 后一页三相交流发电机结构定子铁芯（作为导磁路经）三相绕组匝数相同空间排列互差1200转子：直流励磁的

2、电磁铁三相电动势瞬时表示式eA=Emsin teB=Em(sin t-1200)eC=Em(sin t+1200).相量表示:.EC=E/+1200EB=E/-1200.=E/00EA返回前一页 后一页三相电动势瞬时表示式eA=Emsin teB=Em(sin t-120)eC=Em(sin t+120).相量表示:.EC=E/+120EB=E/-120.=E/0 EAe0eAeBeC2波形图：EA.EB.EC.相量图：120120120返回前一页 后一页最大值相等；频率相同；相位互差120。对称三相电势的瞬时值之和为 0。三相交流电到达正最大值的顺序称为相序。供电系统三相交流电的相序为 A

3、B C。称为对称三相电势三个正弦交流电动势满足以下特征：返回前一页 后一页二、三相电源的星形联接1.联接方式中线(零线、地线)NBCAXYZeAeBeC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返回 前一页 后一页2.线电压与相电压的关系相电压：端线与中线间的电压。线电压：端线与端线间的电压。NBCAXYZeAeBeC相量图：30根据KVL定律：由相量图可得，返回前一页 后一页同理可得：三、三相电源的三角形联接BAC返回 前一页 后一页5、2 负载星形联结的三相电路一、三相负载单相负载

4、：只需一相电源供电 照明负载、家用电器分类：负载三相负载不对称三相负载：ZA ZB ZC 如由单相负载组成的三相负载对称三相负载：ZA=ZB=ZC三相电动机三相负载：需三相电源同时供电 三相电动机等 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，原则是：负载必须承受额定电压。返回前一页 后一页 二、负载星形联接的三相电路N 电源中性点N负载中性点ZBZCZANN线电流：流过端线的电流相电流：流过每相负载的电流结论：负载 Y联接时，线电流等于相电流。Y:三相三线制Y0：三相四线制返回 前一页 后一页1.负载Y 0联接三相电路的计算ZBZCZANN1）负载端的

5、线电压电源线电压2）负载的相电压电源相电压负载 Y 联接带中线时，可将各相分别看作单相电路来计算。3）线电流相电流Y0 联接时：4）中线电流返回前一页 后一页2.对称负载Y0 联接三相电路的计算ZBZCZANN负载对称时，三相电流也对称。负载对称时,中线无电流,可省掉中线。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。如：.IA=10/300 A.IB=10/-900 AIC.=10/+1500 A可知：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。返回前一页 后一页若RA=RB=RC=5，求线电流及中线电流IN。若：RA=5，RB=10，RC=20，同上所

6、求。三相电路如图：已知.IANNIBICIaIBINUCUAUBRARBRCIC解：U.AB=380/300V U.A=220/00V已知：1.线电流：三相对称：中线电流:例1：返回前一页 后一页2.三相负载不对称（RA=5、RB=10、RC=20）分别计算各线电流：中线电流:返回 前一页 后一页 例2：照明系统故障分析解：1.A相短路 1)中线未断:在上例中，试分析下列情况：1.A相短路：中线未断，求各相负载电压；中线断开，求各相负载电压。2.A相断路：中线未断，求各相负载电压；中线断开，求各相负载电压。NRARCRBABNC B、C相灯由于承受电压 过高将烧坏C相灯不受影响A相熔断丝熔断，

7、B、U A=0 U B=UBA=380V U C=UCA=380V 2)中线断开返回前一页 后一页U B=IRB=12.7 10=127 VU C=IRC=12.7 20=254 V 2.A相断路 NRARCRBABNC中线未断:中线断开:IBCUAUBIB=IC=UBC/（RB+RC)=380/（10+20）=12.7 A 结论:1.不对称负载Y联接又未接中线时，负载电压不再对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越高。2.中线的作用：保证星形联接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，且中线上不允许接刀闸和熔断器。B、C相灯仍承受220V电压正常工作。变

8、为单相电路返回前一页 后一页返回例三:求例一电路中线断开时的负载相电压及负载相电流。则节点电压UA.UA.UN N.=-=144/00V负载电压：UB.UB.UN N.=-=249.4/00V解：U.A=220/00V设，UN NRBRCUC.UC.IC.UB.UA.UB.UB.IB.IA.RANN前一页 后一页可见：1.不对称三相负载做星形联接且无中线时,三相负载的相电压不对称。2.照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，且中线上不允许接刀闸和熔断器。返回前一页 后一页线电流不等于相电流5、3 负载三角形联结的三相电路 2.相电流IAZABZBCZCAICACBIBIABICAIBC

9、UABUBCUCA.线电流：IBIA.IC、IBC.IABICA.相电流：、3.线电流.IA.IABICA.=-.IBIBC.=-.IAB.IC=ICA.-IBC.1.负载相电压=电源线电压即:UP=Ul 一般电源线电压是对称的，所以不论负载是否对称，负载相电压始终对称。返回前一页 后一页相量图:BCABCABCABCABC304.三相负载对称时三相负载对称时，三相相电流对称.IA.IABICA.=-.IBIBC.=-.IAB.IC=ICA.-IBC.同理可得：线电流返回前一页后一页三相负载的联接原则：应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，与电源的联接方式无关。负载的额定电压=电源的线电压应

10、作 联接负载的额定电压=电源线电压应作 Y 联接返回前一页 后一页5、4三相功率计算 无论负载为 Y 或联接，每相有功功率都应为：Pp=Up Ip cos p对称负载 联接时：同理：对称负载 Y联接时：相电压与相电流的相位差当负载对称时：P=3Up Ipcos p返回前一页 后一页正误判断：对称负载 Y联接：ZBZCZANN返回前一页 后一页正误判断：对称负载 Y联接：返回前一页 后一页例一：三相对称负载作三角形联接，Ul=220V，当 K1和K2均 闭合时，各电流表读数均为17.3A，三相功率P=4.5 kW，试求:1）每相负载的电阻和感抗；2）K1合、K2断开时，各电流表读数和有功功率P；

11、3）K1断、K2闭合时，各电流表读数和有功功率P。解：1.由已知条件可求得:AAACABK1K2ZABZCAZBC或：P=I2RP=UIcos tg=XL/R返回 前一页 后一页2)K1闭合、K2断开时：AAACABK1K2ZABZCAZBC IA=IC=10A IB=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。当开关均闭合时，每相有功功率 P=1.5 kW。K1合、K2断时，ZAB、ZBC 的相电压和相电流没变，则PAB、PBC不变。P=PAB+PBC=3 kW返回前一页 后一页IB=0A 3)K1断开、K2闭合时AAACABK1K2ZABZ

12、CAZBCZABZBCZCAAC变为单相电路I1I2 I1 仍为相电流 IP，I2 变为 1/2 IP。IA=IC=10+5=15A I2 变为 1/2 IP，所以 AB、BC 相的功率变为原来的1/4。P=1/4 PAB+1/4 PBC+PCA=0.375+0.375+1.5=2.25 kW返回前一页 后一页例二：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，线路电流为多少？解：1.该照明系统与电网连接图ABC30盏70

13、盏N返回前一页 后一页解：1.该照明系统与电网连接图 2.计算线电流:设U.=220/00VABC30盏 70盏N返回前一页 后一页例三：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ABCN三层 二层 一层P返回前一页 后一页 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。3.三楼灯多于二楼灯即 R3 R2,所以三楼灯比二楼灯暗。解：1.本系统供电线路图ABCN三层

14、 二层 一层P返回前一页 后一页 安全用电一、概述 安全用电：人身安全、设备安全。1.电流对人体的危害 人体允许的安全工频电流:30mA 工频危险电流:50mA 人体电阻:Rb=1000(一般情况)人体危险电压:U=0.051000=50V 我国规定安全电压:36V、24V、12V。返回前一页 后一页2.触电原因及常见触电事故 1)发生触电的原因 未遵守操作规程或粗心大意，直接接触或过分靠近电气设备的带电部分。2)常见触电事故(1)单相 触电通过人体电流:式中:UP:电源相电压(220V)Ro:接地电阻 4 Rb:人体 电阻 1000 R0CAB 中性点接地系统单相触电返回前一页 后一页中性点

15、接地系统一相接地时CAR0B短路点产生大电弧在煤矿井下足以引起瓦斯、煤尘爆炸。井下供电系统变压器中性点禁止接地。煤矿井下：照明负载、煤电钻、电动机三相绕组均接形。保证每相负载电压 UL=127V返回前一页 后一页Ib中性点不接地系统CBRA设:UP=380V Rb=1000 R=35k CABR当发生单相对地短路:入地电流很小,引燃瓦斯，煤尘的可能性大大减少。人体接触某一相:对地绝缘电阻返回前一页 后一页（2）双相触电二、接地与接零 保护接地：将电气设备不带电的金属外壳与接地体可靠地连接起来。保护接零：将电气设备不带电的金属外壳与零线相连。双相触电CAB触电后果更为严重Ib通过人体的电流：返回

16、前一页 后一页1.保护接地 用于中性点不接地系统电气设备外壳未装保护接地时:CABRCIbIe 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返回前一页 后一页电气设备外壳有保护接地时通过人体的电流：CIbCABRIeRbIbR0I0 Rb与Ro并联，且 Rb Ro 通过人体的电流可减小到安全值以内。由图可知 利用接地装置的分流作用来减少通过人体的电流。返回前一页 后一页2.保护接零（用于 380V/220V 三相四线制系统）CABR0N(a)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。返回前一页 后一页若保护接地和保护接零同时使用时:当A相绝缘损坏碰壳时，式中：R0：保护接地电阻4 R 0：工作接地电阻4 注：中性点接地系统 1.不允许采用保护接地，只能采用保护接零；2.不准保护接地和保护接零同时使用。接地电流此电流不足以使大容量的保护装置动作。CABR0N(b)R0Ie返回前一页 后一页