電工學-第4章供電與用電.ppt

1 第4章供電與用電 4 1三相電源 4 2三相負載 4 3三相功率 4 4電力系統(tǒng) 4 5觸電事故 4 6觸電防護 4 7靜電防護 4 8電器防火和防爆 下一章 上一章 返回主頁 大連理工大學電氣工程系 2 三相交流電的優(yōu)點 三相交流發(fā)電機體積小 重量輕 成本低 節(jié)省輸電線金屬的消耗量 輸電成本較低 應用廣泛的三相異步電動機結構簡單 價格低廉 性能良好和使用維護方便 三相交流電路 由三相交流電源供電的電路 電力系統(tǒng)目前普遍采用三相交流電源供電 大連理工大學電氣工程系 3 4 1三相電源 一 三相交流電的產生 a 結構 b 繞組 c 三相電動勢 大連理工大學電氣工程系 4 分類磁極放在轉子上 轉子由原動機拖動作勻速轉動 定子三相繞組切割轉子磁場而感應出三相交流電動勢 1 三相交流電動勢產生原理 2 三相交流電動勢的特點 幅值相等頻率相同相位差 120 大連理工大學電氣工程系 5 3 三相交流電動勢的表達式 a 波形圖 b 相量圖 e1 Emsin t e2 Emsin t 120 Emsin t 120 e3 Emsin t 240 大連理工大學電氣工程系 6 二 三相電源的星形聯結 發(fā)電機三相繞組通常將三個末端接在一起 三個繞組末端的連接點稱為中性點 N 三個首端L1 L2 L3稱為端點 由中性點N引出的供電線稱為中性線或零線 由三個首端引出的供電線稱為相線或火線 大連理工大學電氣工程系 7 中性線 零線 線電流 相電壓 相線 火線 線電壓 相電流 三相四線制 1 線電流與相電流的有效值關系 2 線電壓與相電壓的有效值關系 IL IP 大連理工大學電氣工程系 8 大連理工大學電氣工程系 9 三 三相電源的三角形聯結 將三相電源中每相繞組的首端依次與另一相繞組的末端連接在一起 形成閉合回路 大連理工大學電氣工程系 10 三相三線制 線電流 相電壓 相線 火線 線電壓 相電流 1 線電壓與相電壓的有效值關系 UL UP 2 線電流與相電流的有效值關系 大連理工大學電氣工程系 11 大連理工大學電氣工程系 12 4 2三相負載 三相對稱負載 三相阻抗相等的三相負載 三相不對稱負載 使用時平均分配到三個相上 三相負載 由三相電源供電的負載 大連理工大學電氣工程系 13 星形聯結 三角形聯結 三相負載也有兩種接法 具體采用何種接法 應根據電源電壓和負載額定電壓的大小來決定 原則上應使負載的實際電壓等于其額定相電壓 大連理工大學電氣工程系 14 一 三相負載的星形聯結 三相負載的三個末端連接在一起 接到電源的中性線上 三相負載的三個首端分別接到電源的三根相線上 大連理工大學電氣工程系 15 如果負載對稱 阻抗Z1 Z2 Z3 則為對稱三相電路 大連理工大學電氣工程系 16 如果負載對稱 阻抗Z1 Z2 Z3 則為對稱三相電路 大連理工大學電氣工程系 17 三相負載不對稱而又沒有中性線時 三相負載的相電壓不會對稱 導致有的相電壓超過負載的額定相電壓 有的低于額定相電壓 致使負載不能正常工作 甚至損壞 因此 在三相四相制電路中 中性線不允許斷開 也不允許安裝熔斷器等短路或過電流保護裝置 大連理工大學電氣工程系 18 每相負載的首端都依次與另一相負載的末端連在一起 形成閉合回路 將三個連接點分別接到三個電源的三根相線上 二 三相負載的三角形聯結 三相負載的三角形聯結只能是三相三線制 大連理工大學電氣工程系 19 對于三相對稱負載 大連理工大學電氣工程系 20 例4 2 1 有一電源為星形聯結 而負載為三角形聯結的對稱三相電路 已知電源相電壓UPS 220V 負載每相阻抗 Z 10 試求負載的相電流和線電流以及電源的線電流和相電流的有效值 解 由于電源為星形聯結 故電源線電壓 忽略供電線路的阻抗 則負載線電壓 ULL ULS 380V 負載為三角形聯結 則負載相電壓 UPL ULL 380V 負載相電流 負載為三角形聯結 故負載線電流 大連理工大學電氣工程系 21 電源只向一組三相負載供電 故電源線電流 電源為星形聯結 故電源相電流 ILS ILL 66A IPS ILS 66A 大連理工大學電氣工程系 22 4 3三相功率 三相總有功功率P P1 P2 P3 P 3UPIPcos Q 3UPIPsin S 3UPIP 三相對稱負載功率表達式 相電壓 相電流 線電壓 線電流 一 三相功率的計算 三相總無功功率Q Q1 Q2 Q3 大連理工大學電氣工程系 23 例4 3 1 電路中有兩個負載 其中負載2為感性 負載1 UN 380V P1 75kW cos 1 1 Y形聯結 負載2 UN 380V P2 36kW cos 2 0 8 形聯結 求 電源提供的電流 解 P P1 P2 111kWQ Q1 Q2 P1tan 1 P2tan 2 27kvar 114kV A 大連理工大學電氣工程系 24 4 4電力系統(tǒng) 水力發(fā)電廠 用電設備 變電所輸電線配電設備 火力發(fā)電廠 原子能發(fā)電廠 用電設備 太陽能發(fā)電廠 地熱發(fā)電廠 潮汐發(fā)電廠 生物質發(fā)電廠 大連理工大學電氣工程系 25 380V220V 6kV10kV 110kV 220kV 500kV 電能 負荷 升壓變壓器 降壓變壓器 10kV 輸電方式 交流輸電 輸電距離越遠 輸送功率越大 要求的輸電電壓就越高 直流輸電 輸電線路的功率損耗小 電壓降小 適用于大功率 長距離輸電 大連理工大學電氣工程系 26 低壓供電系統(tǒng)的接線方式 放射式 供電可靠性高 導線用量大 費用高 樹干式 適用于用電比較分散 每個節(jié)電的用電量較大 變電所又居于各用電點的中央時 變電所 變電所 大連理工大學電氣工程系 27 4 5觸電事故 一 電流對人體的危害 電流對人體組織的危害作用主要有以下幾方面 1 生物性質的作用 引起神經功能和肌肉功能紊亂 2 化學性質的作用 電解而破壞人體細胞 3 熱性質的作用 灼傷 產生電烙印及皮膚金屬化等 4 機械性質的作用 骨折 組織受傷等 大連理工大學電氣工程系 28 按人體所受傷害方式的不同可分為 1 電傷 人體外表的局部損傷 對人體內部器官的傷害 2 電擊 二 電擊對人體的傷害程度與以下因素有關 1 通過人體電流的大小 2 電流通過人體的途徑 3 觸電時間的長短 通過心臟的電流達到50mA s即致人死地 4 電流的頻率 工頻電流對人體的危害最大 手 手 手 腳最為危險 大連理工大學電氣工程系 29 三 觸電事故 單線觸電事故 兩線觸電事故 1 直接觸電 單線觸電事故 兩線觸電事故 2 間接接觸觸電 人體接觸到正常情況下不帶電 僅在事故情況下才會帶電的部分而發(fā)生的觸電事故 間接接觸觸電 大連理工大學電氣工程系 30 4 6觸電防護 常規(guī)環(huán)境 交流50V 直流120V潮濕環(huán)境 交流25V 直流60V 一 安全電壓 2 GB規(guī)定的安全電壓額定值為 1 通用接觸電壓極限 42V 36V 24V 12V 6V要求 獨立的電源供電 大連理工大學電氣工程系 31 二 保護接地和保護接零 1 IT系統(tǒng) 保護接地 適用于中性點不接地的三相三線制供電系統(tǒng) 將用電設備的金屬外殼通過接地裝置接地 IT系統(tǒng)也稱為保護接地 接地裝置的接地電阻一般不超過4 大連理工大學電氣工程系 32 TN 系統(tǒng) TN C PE和N共用 TN S PE和N完全分開共用 TN C S PE和N部分共用 三相五線制系統(tǒng)分為 2 保護接零 TN系統(tǒng) 適用于中性點接地的三相四線制供電系統(tǒng)中的電氣設備 大連理工大學電氣工程系 33 3 TT系統(tǒng) 電源的中性點接地 而用電設備采用保護接地的系統(tǒng) 采用TT系統(tǒng)供電的用電設備應采用漏電電流動作保護裝置 漏電開關 同一供電系統(tǒng)中 TN和TT兩種系統(tǒng)不宜同時采用 工作接地 保護接地 大連理工大學電氣工程系 34 三 漏電開關 作用 主要用于低壓供電系統(tǒng) 當被保護的設備出現故障時 故障電流作用于保護開關 若該電流超過預定值 則使開關自動斷開 以切斷供電電路 2 漏電開關的選擇若用于保護人 動作電流30mA以下 漏電動作時間0 1s以下 若用于保護線路 動作電流30 100mA以下 漏電動作時間0 2 0 4s以下 大連理工大學電氣工程系 35 一 什么是靜電在宏觀范圍內暫時失去平衡的相對靜止的正 負電荷 四 靜電的危害影響生產 危及人身安全 引起火災和爆炸 4 7靜電防護 二 靜電的形成摩擦起電 破斷起電 感應起電 三 靜電的應用靜電除塵 靜電復印 靜電噴漆 靜電選礦 靜電植絨等 大連理工大學電氣工程系 36 五 靜電的防護1 限制靜電的產生2 防止靜電的積累3 控制危險的環(huán)境 防靜電工具箱 防靜電鞋 防靜電手套 防靜電服裝 大連理工大學電氣工程系 37 4 8電氣防火