《相電路及安全用電》PPT課件.ppt

第4章 三相電路及安全用電,后一頁(yè),返回,4.1 三相電壓,4.2 負(fù)載星形聯(lián)接的三相電路,4.3 負(fù)載三角形聯(lián)接的三相電路,4.4 三相功率,4.5 安全用電,本章要求： 1. 搞清對(duì)稱三相負(fù)載Y和聯(lián)接時(shí)相線電壓、相線電流關(guān)系。 2. 掌握三相四線制供電系統(tǒng)中單相及三相負(fù)載的正確聯(lián)接方法，理解中線的作用。 3. 掌握對(duì)稱三相電路電壓、電流及功率的計(jì)算。 4. 了解安全用電常識(shí)。,返回,前一頁(yè),后一頁(yè),4.1 三相電壓,一、三相電壓的產(chǎn)生,工作原理：動(dòng)磁生電,三相交流發(fā)電機(jī)示意圖,轉(zhuǎn)子,定子,返回,前一頁(yè),后一頁(yè),三相交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu),返回,前一頁(yè),后一頁(yè),相量表示:,= E/+120,返回,前一頁(yè),后一頁(yè),對(duì)稱三相電勢(shì)的瞬時(shí)值之和為 0。,三相交流電到達(dá)正最大值的順序稱為相序。,三個(gè)正弦交流電動(dòng)勢(shì)滿足以下特征：,返回,前一頁(yè),后一頁(yè),二、三相電源的星形聯(lián)接,1. 聯(lián)接方式,中線(零線、地線),中性點(diǎn),端線(相線、火線),在低壓系統(tǒng),中性點(diǎn)通常接地，所以也稱地線。,相電壓：端線與中線間（發(fā)電機(jī)每相繞組）的電壓。,線電壓：端線與端線間的電壓。,、Up,返回,前一頁(yè),后一頁(yè),、Ul,跳轉(zhuǎn),2. 線電壓與相電壓的關(guān)系,相電壓：端線與中線間的電壓。,線電壓：端線與端線間的電壓。,相量圖：,30,根據(jù)KVL定律：,由相量圖可得，,返回,前一頁(yè),后一頁(yè),同理可得：,三、三相電源的三角形聯(lián)接,返回,前一頁(yè),后一頁(yè),4.2負(fù)載星形聯(lián)接的三相電路,不對(duì)稱三相負(fù)載： 不滿足 ZA =ZB = ZC 如由單相負(fù)載組成的三相負(fù)載,對(duì)稱三相負(fù)載：ZA=ZB= ZC 如三相電動(dòng)機(jī),三相負(fù)載的聯(lián)接： 三相負(fù)載也有 Y和 兩種接法，至于采用哪種方法 ， 要根據(jù)負(fù)載的額定電壓和電源電壓確定，原則是：負(fù)載必須承受額定電壓。,前一頁(yè),后一頁(yè),一、三相負(fù)載,單相負(fù)載：只需一相電源供電 照明負(fù)載、家用電器,分類：,三相負(fù)載：需三相電源同時(shí)供電 三相電動(dòng)機(jī)等,返回,二、負(fù)載星形聯(lián)接的三相電路,N 電源中性點(diǎn),N負(fù)載中性點(diǎn),線電流：流過(guò)端線的電流,相電流：流過(guò)每相負(fù)載的電流,結(jié)論： 負(fù)載 Y聯(lián)接時(shí)，線電流 等于相電流。,前一頁(yè),后一頁(yè),1. 聯(lián)接形式,返回,2.負(fù)載Y 0聯(lián)接三相電路的計(jì)算,1）負(fù)載端的線電壓電源線電壓 2）負(fù)載的相電壓電源相電壓,負(fù)載 Y 聯(lián)接帶中線時(shí)，可將各相分別看作單相電路來(lái)計(jì)算。,3）線電流相電流,Y0 聯(lián)接時(shí)：,4）中線電流,前一頁(yè),后一頁(yè),返回,3. 對(duì)稱負(fù)載Y0 聯(lián)接三相電路的計(jì)算,負(fù)載對(duì)稱時(shí)，三相電流也對(duì)稱。,負(fù)載對(duì)稱時(shí),中線無(wú)電流,可省掉中線。,負(fù)載對(duì)稱時(shí)，只需計(jì)算一相電流，其它兩相電流可根據(jù)對(duì)稱性直接寫(xiě)出。,前一頁(yè),后一頁(yè),返回,例1：,前一頁(yè),后一頁(yè),返回,三相對(duì)稱：,中線電流:,例1：,(1) 線電流：,前一頁(yè),后一頁(yè),返回,(2) 三相負(fù)載不對(duì)稱（RA=5 、RB=10 、RC=20 ） 分別計(jì)算各線電流：,中線電流:,前一頁(yè),后一頁(yè),返回,例2：照明系統(tǒng)故障分析,在上例中，試分析下列情況： 1. A相短路：中線未斷，求各相負(fù)載電壓； 中線斷開(kāi)，求各相負(fù)載電壓。 2. A相斷路：中線未斷，求各相負(fù)載電壓； 中線斷開(kāi)，求各相負(fù)載電壓。,B、C相燈由于承受電壓 過(guò)高將燒壞,2) 中線斷開(kāi),UA = 0 UB=UBA= 380V UC=UCA= 380V,前一頁(yè),后一頁(yè),返回,中線未斷:,IB =IC=UBC/（RB+RC) =380/（10+20） =12.7 A,結(jié)論: 1.不對(duì)稱負(fù)載Y聯(lián)接又未接中線時(shí)，負(fù)載電壓不再對(duì)稱，且負(fù)載電阻越大，負(fù)載承受的電壓越高。 2. 中線的作用：保證星形聯(lián)接三相不對(duì)稱負(fù)載的相電壓對(duì)稱。 3. 照明負(fù)載三相不對(duì)稱，必須采用三相四線制供電方式，且中線上不允許接刀閘和熔斷器。,B、C相燈仍承受220V電壓正常工作。,變?yōu)閱蜗嚯娐?前一頁(yè),后一頁(yè),返回,例三:,求例一電路中線斷開(kāi)時(shí)的負(fù)載相電壓及負(fù)載相電流。,則節(jié)點(diǎn)電壓,前一頁(yè),后一頁(yè),返回,可見(jiàn)： 1. 不對(duì)稱三相負(fù)載做星形聯(lián)接且無(wú)中線時(shí), 三相負(fù)載的相電壓不對(duì)稱。 2. 照明負(fù)載三相不對(duì)稱，必須采用三相四線制 供電方式，且中線上不允許接刀閘和熔斷器。,前一頁(yè),后一頁(yè),返回,一、聯(lián)接形式,4.3 負(fù)載三角形聯(lián)接的三相電路,線電流：流過(guò)端線的電流,相電流：流過(guò)每相負(fù)載的電流 、 、,前一頁(yè),后一頁(yè),返回,線電流不等于相電流,2. 相電流,3. 線電流,1. 負(fù)載相電壓=電源線電壓,即: UP = Ul,一般電源線電壓是對(duì)稱的，所以不論負(fù)載是否對(duì)稱，負(fù)載相電壓始終對(duì)稱。,二、分析計(jì)算,前一頁(yè),后一頁(yè),返回,前一頁(yè),后一頁(yè),返回,相量圖:,4. 三相負(fù)載對(duì)稱時(shí),三相負(fù)載對(duì)稱時(shí)， 三相相電流對(duì)稱,同理可得：,線電流,三相負(fù)載的聯(lián)接原則：,負(fù)載的額定電壓 = 電源的線電壓,應(yīng)作 聯(lián)接,負(fù)載的額定電壓 = 電源線電壓,應(yīng)作 Y 聯(lián)接,前一頁(yè),后一頁(yè),返回,應(yīng)使加于每相負(fù)載上的電壓等于其額定電壓， 與電源的聯(lián)接方式無(wú)關(guān)。,4.4 三相功率,無(wú)論負(fù)載為 Y 或聯(lián)接，每相有功功率都應(yīng)為： Pp= Up Ip cosp,對(duì)稱負(fù)載 聯(lián)接時(shí)：,同理：,對(duì)稱負(fù)載 Y聯(lián)接時(shí)：,相電壓與相 電流的相位差,當(dāng)負(fù)載對(duì)稱時(shí)：P = 3Up Ipcosp,前一頁(yè),后一頁(yè),返回,正誤判斷：,對(duì)稱負(fù)載 Y聯(lián)接：,ZB,ZC,ZA,N,N,+,+,+,前一頁(yè),后一頁(yè),返回,正誤判斷：,對(duì)稱負(fù)載 Y聯(lián)接：,前一頁(yè),后一頁(yè),返回,例一：,三相對(duì)稱負(fù)載作三角形聯(lián)接，Ul =220V，當(dāng) K1和K2均 閉合時(shí)，各電流表讀數(shù)均為17.3A，三相功率P = 4.5 kW，試求: 1）每相負(fù)載的電阻和感抗； 2）K1合、K2斷開(kāi)時(shí)，各電流表讀數(shù)和有功功率P； 3）K1斷、K2閉合時(shí)，各電流表讀數(shù)和有功功率P。,返回,前一頁(yè),后一頁(yè),2) K1閉合、K2斷開(kāi)時(shí)：, IA=IC =10A IB =17.32A,流過(guò)電流表 A、C 的電流變?yōu)橄嚯娏?IP，流過(guò)電流表B 的電流仍為線電流Il 。,當(dāng)開(kāi)關(guān)均閉合時(shí)，每相有功功率 P =1.5 kW。,K1合、K2斷時(shí)，ZAB、ZBC 的相電壓和相電流 沒(méi)變，則PAB、PBC不變。,P = PAB+PBC = 3 kW,前一頁(yè),后一頁(yè),返回,IB = 0A,3) K1斷開(kāi)、 K2閉合時(shí),變?yōu)閱蜗嚯娐?I1 仍為相電流 IP ， I2 變?yōu)?1/2 IP 。, IA=IC =10 + 5 = 15A, I2 變?yōu)?1/2 IP，所以 AB、 BC 相的功率變?yōu)樵瓉?lái)的1/4 。,P = 1/4 PAB+ 1/4 PBC +PCA = 0.375 + 0.375 + 1.5 = 2.25 kW,前一頁(yè),后一頁(yè),返回,例二：,某大樓為日光燈和白熾燈混合照明，需裝40瓦日光燈210盞（Cos1=0.5），60瓦白熾燈90盞（Cos2=1），它們的額定電壓都是220V，由380V/220V的電網(wǎng)供電。試分配其負(fù)載并指出應(yīng)如何接入電網(wǎng)。這種情況下，線路電流為多少？,解：1.該照明系統(tǒng)與電網(wǎng)連接圖,前一頁(yè),后一頁(yè),返回,解：1. 該照明系統(tǒng)與電網(wǎng)連接圖,2. 計(jì)算線電流 :,前一頁(yè),后一頁(yè),返回,例三：,某大樓電燈發(fā)生故障，第二層樓和第三層樓所有電燈都突然暗下來(lái)，而第一層樓電燈亮度不變，試問(wèn)這是什么原因？這樓的電燈是如何聯(lián)接的？同時(shí)發(fā)現(xiàn)，第三層樓的電燈比第二層樓的電燈還暗些，這又是什么原因？,解：1. 本系統(tǒng)供電線路圖,前一頁(yè),后一頁(yè),返回,2. 當(dāng)P處斷開(kāi)時(shí)，二、三層樓的燈串聯(lián)接380V 電壓，所以亮度變暗，但一層樓的燈仍承受220V電壓亮度不變。,3. 三樓燈多于二樓燈即 R3 R2 , 所以三樓燈比二樓燈暗。,解：1. 本系統(tǒng)供電線路圖,前一頁(yè),后一頁(yè),返回,4.5 安全用電,一、概述,安全用電：人身安全、設(shè)備安全。,1. 電流對(duì)人體的危害 人體允許的安全工頻電流: 30mA 工頻危險(xiǎn)電流: 50mA 人體電阻: Rb=1000 (一般情況) 人體危險(xiǎn)電壓: U = 0. 051000 = 50V 我國(guó)規(guī)定安全電壓: 36V 、24V、12V。,前一頁(yè),后一頁(yè),返回,2. 觸電原因及常見(jiàn)觸電事故,1) 發(fā)生觸電的原因 未遵守操作規(guī)程或粗心大意，直接接觸或過(guò)分 靠近電氣設(shè)備的帶電部分。,通過(guò)人體電流:,中性點(diǎn)接地系統(tǒng)單相觸電,前一頁(yè),后一頁(yè),返回,中性點(diǎn)接地系統(tǒng)一相接地時(shí),在煤礦井下足以引起瓦斯、煤塵爆炸。,井下供電系統(tǒng)變壓器中性點(diǎn)禁止接地。, 煤礦井下： 照明負(fù)載、煤電鉆、電動(dòng)機(jī)三相繞組均接形。 保證每相負(fù)載電壓 UL = 127V,前一頁(yè),后一頁(yè),返回,中性點(diǎn)不接地系統(tǒng),設(shè): UP = 380V Rb=1000 R=35k ,當(dāng)發(fā)生單相對(duì)地短路:,入地電流很小, 引燃瓦斯，煤塵的可能性大大減少。,人體接觸某一相:,對(duì)地絕 緣電阻,前一頁(yè),后一頁(yè),返回,（2）雙相觸電,二、接地與接零,保護(hù)接地：將電氣設(shè)備不帶電的金屬外殼與 接 地體可靠地連接起來(lái)。 保護(hù)接零：將電氣設(shè)備不帶電的金屬外殼與 零線相連。,觸電后果更為嚴(yán)重,Ib,通過(guò)人體的電流：,前一頁(yè),后一頁(yè),返回,1. 保護(hù)接地 用于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng),電氣設(shè)備外殼未裝保護(hù)接地時(shí):,當(dāng)電氣設(shè)備內(nèi)部絕緣損壞發(fā)生一相碰殼時(shí)：由于外殼帶電 , 當(dāng)人觸及外殼,接地電流 Ie 將經(jīng)過(guò)人體入地后, 再經(jīng)其它兩相對(duì)地絕緣電阻R 及分布電容C 回到電源。當(dāng)R 值較低、C 較大時(shí)，Ib 將達(dá)到或超過(guò)危險(xiǎn)值。,對(duì)地絕緣電阻,分布電容,前一頁(yè),后一頁(yè),返回,電氣設(shè)備外殼有保護(hù)接地時(shí),通過(guò)人體的電流：,Rb與Ro并聯(lián)，且 Rb Ro 通過(guò)人體的電流可減小到安全值以內(nèi)。,由圖可知,利用接地裝置的分流作用來(lái)減少通過(guò)人體的電流。,前一頁(yè),后一頁(yè),返回,2. 保護(hù)接零（用于 380V / 220V 三相四線制系統(tǒng)）,電氣設(shè)備的外殼 可靠地接到零線上。,當(dāng)電氣設(shè)備絕緣損 壞造成一相碰殼，該相 電源短路，其短路電流 使保