電工學(xué)4章供電與用電ppt課件

1、電工技術(shù)電工技術(shù) 下一章下一章 上一章上一章 前往主頁(yè)前往主頁(yè) 三相交流電的優(yōu)點(diǎn)三相交流電的優(yōu)點(diǎn) 三相交流發(fā)電機(jī)體積小、分量輕、本錢低。三相交流發(fā)電機(jī)體積小、分量輕、本錢低。 節(jié)省輸電線金屬的耗費(fèi)量，輸電本錢較低。節(jié)省輸電線金屬的耗費(fèi)量，輸電本錢較低。 運(yùn)用廣泛的三相異步電動(dòng)機(jī)構(gòu)造簡(jiǎn)單、價(jià)運(yùn)用廣泛的三相異步電動(dòng)機(jī)構(gòu)造簡(jiǎn)單、價(jià) 格低廉、性能良好和運(yùn)用維護(hù)方便。格低廉、性能良好和運(yùn)用維護(hù)方便。 三相交流電路三相交流電路 由三相交流電源供電的電路。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。電力系統(tǒng)目前普遍采用三相交流電源供電。 4.1 三相電源三相電源+ e1L1 L1 +

2、e2L2 L2 + e3L3 L3 L1 L1 L2 L2 L3 L3 L1 L1 三相交流發(fā)電機(jī)由三個(gè)對(duì)稱的繞組組成，三相交流發(fā)電機(jī)由三個(gè)對(duì)稱的繞組組成， 在空間上彼此相差在空間上彼此相差 120，它們的始端記為，它們的始端記為 L1 、L2 、L3 ，末端記為，末端記為L(zhǎng)1 、L2 、L3 。a構(gòu)造構(gòu)造b繞組繞組c三相電動(dòng)勢(shì)三相電動(dòng)勢(shì) 分類磁極放在轉(zhuǎn)子分類磁極放在轉(zhuǎn)子 上，轉(zhuǎn)子由原動(dòng)機(jī)上，轉(zhuǎn)子由原動(dòng)機(jī) 拖動(dòng)作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。拖動(dòng)作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。 定子三相繞組切割定子三相繞組切割 轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)而感應(yīng)出轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)而感應(yīng)出 三相交流電動(dòng)勢(shì)。三相交流電動(dòng)勢(shì)。L1L2 L3 L2L3L1 幅值相等幅值相等 頻率一樣

3、頻率一樣 相位差相位差 = 120 SNe2e3e1teO(a) 波形圖波形圖U1U3U2(b) 相量圖相量圖120o120o120oe1 = Em sin te2 = Em sin ( t - 120)= Em sin ( t + 120)e3 = Em sin ( t - 240)E1 = E 0o E2 = E -120o E2 = E 120o 二、三相電源的星形結(jié)合二、三相電源的星形結(jié)合 發(fā)電機(jī)三相繞組通常將三個(gè)末端接在一同。發(fā)電機(jī)三相繞組通常將三個(gè)末端接在一同。 三個(gè)繞組末端的銜接點(diǎn)稱為中性點(diǎn)三個(gè)繞組末端的銜接點(diǎn)稱為中性點(diǎn) ( N )。 三個(gè)首端三個(gè)首端L1 、L2、 L3稱為端點(diǎn)

4、。稱為端點(diǎn)。 由中性點(diǎn)由中性點(diǎn)N引出的供電線稱為中性線或零線。引出的供電線稱為中性線或零線。 由三個(gè)首端引出的供電線稱為相線或火線。由三個(gè)首端引出的供電線稱為相線或火線。L1 L3 L2 L1 L3 + e1+ e2L2 + e3星形結(jié)合星形結(jié)合L1L2 L3L1L2L3 I1 I3 I2中性線中性線 (零線零線) 線電流線電流相電壓相電壓相線相線 (火線火線) 線電壓線電壓相電流相電流三相四線制三相四線制 I1 IL1 = I2 IL2 = I3 IL3 = U12 U1U23 U2U31 U3L1L2L3N IL2 IL3 IL1 IN1.線電流與相電流的有效值關(guān)系線電流與相電流的有效值關(guān)

5、系2.線電壓與相電壓的有效值關(guān)系線電壓與相電壓的有效值關(guān)系IL= IPU12+ U23+U31+U1+U2+U3+ 30U23U2U31U3U2U12U1 =3 U12U1 30o =3 U23U2 30o =3 U31U3 30o 三、三相電源的三角形結(jié)合三、三相電源的三角形結(jié)合 將三相電源中每相繞組的首端依次與另一相將三相電源中每相繞組的首端依次與另一相 繞組的末端銜接在一同，構(gòu)成閉合回路。繞組的末端銜接在一同，構(gòu)成閉合回路。三角形結(jié)合三角形結(jié)合L1 L1 L2 L3 L2L3L1 L3 L2 L1 L3 + e1+ e2L2 + e3三相三線制三相三線制 I1 I2 I3線電流線電流相電

6、壓相電壓相線火線相線火線線電壓線電壓相電流相電流U12 U1 = U23 U2 = U31 U3= 1.線電壓與相電壓的有效值關(guān)系線電壓與相電壓的有效值關(guān)系UL= UP I1 IL1= - I3 I2 IL2= - I1 I3 IL3= - I22.線電流與相電流的有效值關(guān)系線電流與相電流的有效值關(guān)系L1L2L3 IL1 IL3 IL2( U1 )U12+U23 ( U2 )+U31 ( U3 )+ I1 I1 30 IL1 I2 I3 IL2 IL2I3I2 =3 IL1 I1 30o =3 IL2 I2 30o =3 IL3 I3 30o 4.2 三相負(fù)載三相負(fù)載 三相對(duì)稱負(fù)載三相對(duì)稱負(fù)載

7、: 三相阻抗相等的三相負(fù)載。三相阻抗相等的三相負(fù)載。 三相不對(duì)稱負(fù)載三相不對(duì)稱負(fù)載: 運(yùn)用時(shí)平均分配到三個(gè)相上。運(yùn)用時(shí)平均分配到三個(gè)相上。L1L2L3NM 3 三相負(fù)載三相負(fù)載: 由三相電源供電的負(fù)載。由三相電源供電的負(fù)載。Z2Z1Z3星形結(jié)合星形結(jié)合 三角形結(jié)合三角形結(jié)合 三相負(fù)載也有兩種接法三相負(fù)載也有兩種接法: 詳細(xì)采用何種接法，應(yīng)根據(jù)電源電壓和負(fù)載詳細(xì)采用何種接法，應(yīng)根據(jù)電源電壓和負(fù)載 額定電壓的大小來(lái)決議。額定電壓的大小來(lái)決議。 原那么上應(yīng)使負(fù)載的實(shí)踐電壓等于其額定相電原那么上應(yīng)使負(fù)載的實(shí)踐電壓等于其額定相電 壓。壓。ZZZL1L2L3ZZZL1L2L3N一、三相負(fù)載的星形結(jié)合一、三

8、相負(fù)載的星形結(jié)合 三相負(fù)載的三個(gè)末端銜接在一同，接到電源三相負(fù)載的三個(gè)末端銜接在一同，接到電源 的中性線上。的中性線上。 三相負(fù)載的三個(gè)首端分別接到電源的三根相三相負(fù)載的三個(gè)首端分別接到電源的三根相 線上。線上。 IN IL3 I2 I1 IL1 I3 L2L3L1NZ1 Z2 Z3 + + + U3 IL2U1 U2 Z1 Z2 Z3L1L2L3N IL3 IL1+ + U3 U1 U2 IL1 IL2+I1 =U1Z1U2U31U3U12U1 U2 U1 U3 I1 I2 I3U23I1 =U1Z1I1 =U1Z1 IN IL3 I2 I1 IL1 I3 L2L3L1NZ1 Z2 Z3 +

9、 + + U3 IL2U1 U2 假設(shè)負(fù)載對(duì)稱，阻抗假設(shè)負(fù)載對(duì)稱，阻抗 Z1 = Z2 = Z3 。那么為對(duì)稱三相電路。那么為對(duì)稱三相電路。 IN = I1 + I2 + I3 = IL1 + IL2 + IL3 I1 =U1Z1I1 =U1Z1I1 =U1Z1假設(shè)負(fù)載對(duì)稱，阻抗假設(shè)負(fù)載對(duì)稱，阻抗 Z1 = Z2 = Z3 。那么。那么為對(duì)為對(duì)稱三相電路。稱三相電路。 IN = I1 + I2 + I3= IL1 + IL2 + IL3 U2U31U3U12U1 U2 U1 U3 I1 I2 I3U23 IN IL3 I2 I1 IL1 I3 L2L3L1NZ1 Z2 Z3 + + + U3

10、IL2U1 U2 三相負(fù)載不對(duì)稱而又沒(méi)三相負(fù)載不對(duì)稱而又沒(méi)有中性線時(shí)，三相負(fù)載有中性線時(shí)，三相負(fù)載的相電壓不會(huì)對(duì)稱，導(dǎo)的相電壓不會(huì)對(duì)稱，導(dǎo)致有的相電壓超越負(fù)載致有的相電壓超越負(fù)載的額定相電壓，有的低的額定相電壓，有的低于額定相電壓，致使負(fù)于額定相電壓，致使負(fù)載不能正常任務(wù)，甚至載不能正常任務(wù)，甚至損壞。損壞。因此，在三相四相制電路中，中性線不允許斷因此，在三相四相制電路中，中性線不允許斷開(kāi)，也不允許安裝熔斷器等短路或過(guò)電流維護(hù)開(kāi)，也不允許安裝熔斷器等短路或過(guò)電流維護(hù)安裝。安裝。R2 R3 L1 L2 L3 R1 N S 每相負(fù)載的首端都依次與另一相負(fù)載的末端每相負(fù)載的首端都依次與另一相負(fù)載的末

11、端 連在一同，構(gòu)成閉合回路。連在一同，構(gòu)成閉合回路。 將三個(gè)銜接點(diǎn)分別接到三個(gè)電源的三根相線將三個(gè)銜接點(diǎn)分別接到三個(gè)電源的三根相線 上。上。二、三相負(fù)載的三角形結(jié)合二、三相負(fù)載的三角形結(jié)合U2 I3 I2 I1 L2 L3 L1 + + + Z1Z2 Z3 U1 IL1 IL2 IL3 U3 三相負(fù)載的三角形結(jié)合只能是三相三線制。三相負(fù)載的三角形結(jié)合只能是三相三線制。ZZZL1L2L3 =3 IL1 I1 - 30o =3 IL2 I2 - 30o =3 IL3 I3 - 30o =3 IL IPZ1 = Z2 = Z3 = Z 對(duì)于三相對(duì)稱負(fù)載對(duì)于三相對(duì)稱負(fù)載: I1 IL1 I2 I3 I

12、L2 IL2 U1U2U3 I3 I2 I1 例例4.2.1 有一電源為星形結(jié)合，而負(fù)載為三角形結(jié)有一電源為星形結(jié)合，而負(fù)載為三角形結(jié)合的對(duì)稱三相電路，知電源相電壓合的對(duì)稱三相電路，知電源相電壓UPS= 220 V，負(fù)載每，負(fù)載每相阻抗相阻抗| Z | = 10 。試求負(fù)載的相電流和線電流以及電。試求負(fù)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。源的線電流和相電流的有效值。 解解 由于電源為星形結(jié)合，故電源線電壓由于電源為星形結(jié)合，故電源線電壓忽略供電線路的阻抗，那么負(fù)載線電壓忽略供電線路的阻抗，那么負(fù)載線電壓ULL = ULS = 380V負(fù)載為三角形結(jié)合，那么負(fù)載相電壓負(fù)載為三角形

13、結(jié)合，那么負(fù)載相電壓UPL = ULL = 380V負(fù)載相電流負(fù)載相電流 IPL = UPL| Z |=38010A = 38 A負(fù)載為三角形結(jié)合，故負(fù)載線電流負(fù)載為三角形結(jié)合，故負(fù)載線電流ULS = 3UPS = 1.73220V = 380VILL = 3IPL = 1.7338 A = 66 A電源只向一組三相負(fù)載供電，故電源線電流電源只向一組三相負(fù)載供電，故電源線電流電源為星形結(jié)合，故電源相電流電源為星形結(jié)合，故電源相電流ILS = ILL = 66 AIPS = ILS = 66 A4.3 三相功率三相功率三相總有功功率三相總有功功率 P = P1 + P2+ P3三相總視在功率三相

14、總視在功率 S = P 2 + Q 2 P = 3 UP IPcos Q = 3 UP IPsin S = 3 UP IP 三相對(duì)稱負(fù)載功率表達(dá)式三相對(duì)稱負(fù)載功率表達(dá)式相電壓、相電流：相電壓、相電流： 線電壓、線電流：線電壓、線電流：一、三相功率的計(jì)算一、三相功率的計(jì)算Q =3 UL IL sin S =3 UL IL P = 3 UL IL cos 三相總無(wú)功功率三相總無(wú)功功率 Q = Q1 + Q2 + Q3 例例4.3.1 電路中有兩個(gè)負(fù)載，其中負(fù)載電路中有兩個(gè)負(fù)載，其中負(fù)載 2 為為 感性感性 ， 負(fù)載負(fù)載 1：UN = 380 V，P1 = 75 kW， cos 1 = 1， Y 形

15、結(jié)形結(jié)合。負(fù)載合。負(fù)載 2：UN = 380 V ，P2 = 36 kW， cos 2 = 0.8，形結(jié)合。求形結(jié)合。求: 電源提供的電流？電源提供的電流？解解P = P1 + P2 = 111 kWQ = Q1 + Q2 = P1 tan 1 + P2 tan 2 = 27 kvar S = P2 + Q2 Il = = 173 AS3 Ul = 114 kVARRRL2L3L1ZZZ IL1 IL12 IL11 水力發(fā)電廠水力發(fā)電廠用電設(shè)備用電設(shè)備 變電所變電所輸電線輸電線配電設(shè)備配電設(shè)備火力發(fā)電廠火力發(fā)電廠原子能發(fā)電廠原子能發(fā)電廠用電設(shè)備用電設(shè)備 太陽(yáng)能發(fā)電廠太陽(yáng)能發(fā)電廠地?zé)岚l(fā)電廠地?zé)岚l(fā)

16、電廠潮汐發(fā)電廠潮汐發(fā)電廠生物質(zhì)發(fā)電廠生物質(zhì)發(fā)電廠380 V220 V6 kV10 kV110kV 、220kV 、500 kV電能電能負(fù)荷負(fù)荷升升壓壓變變壓壓器器降降壓壓變變壓壓器器10 kV 輸電方式輸電方式交流輸電：輸電間隔越遠(yuǎn)，保送功率越大，要交流輸電：輸電間隔越遠(yuǎn)，保送功率越大，要 求的輸電電壓就越高。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，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(zhǎng)間隔輸電。適用于大功率、長(zhǎng)間隔輸電。 低壓供電系統(tǒng)的接線方式低壓供電系統(tǒng)的接線方式放射式：供電可靠性高，導(dǎo)線用量大，費(fèi)用高。放射式：供電可靠性高，導(dǎo)線用量大，費(fèi)用高。

17、樹(shù)干式：適用于用電比較分散，每個(gè)節(jié)電的用樹(shù)干式：適用于用電比較分散，每個(gè)節(jié)電的用電量較大，變電所又居于各用電點(diǎn)的中央時(shí)。電量較大，變電所又居于各用電點(diǎn)的中央時(shí)。變電所變電所配電箱配電箱配電箱配電箱配電箱配電箱變電所變電所配電箱配電箱配電箱配電箱配電箱配電箱配電箱配電箱一、電流對(duì)人體的危害一、電流對(duì)人體的危害電流對(duì)人體組織的危害作用主要有以下幾方面：電流對(duì)人體組織的危害作用主要有以下幾方面：1. 生物性質(zhì)的作用生物性質(zhì)的作用引起神經(jīng)功能和肌肉功能紊亂引起神經(jīng)功能和肌肉功能紊亂2. 化學(xué)性質(zhì)的作用化學(xué)性質(zhì)的作用電解而破壞人體細(xì)胞電解而破壞人體細(xì)胞3. 熱性質(zhì)的作用熱性質(zhì)的作用灼傷、產(chǎn)生電烙印及皮膚

18、金屬化等灼傷、產(chǎn)生電烙印及皮膚金屬化等4. 機(jī)械性質(zhì)的作用機(jī)械性質(zhì)的作用骨折、組織受傷等骨折、組織受傷等按人體所受損傷方式的不同可分為按人體所受損傷方式的不同可分為1. 電傷電傷人體外表的部分損傷人體外表的部分損傷對(duì)人體內(nèi)部器官的損傷對(duì)人體內(nèi)部器官的損傷2.電擊電擊二、電擊對(duì)人體的損傷程度與以下要素有關(guān)：二、電擊對(duì)人體的損傷程度與以下要素有關(guān)：1. 經(jīng)過(guò)人體電流的大小經(jīng)過(guò)人體電流的大小2. 電流經(jīng)過(guò)人體的途徑電流經(jīng)過(guò)人體的途徑3. 觸電時(shí)間的長(zhǎng)短觸電時(shí)間的長(zhǎng)短 經(jīng)過(guò)心臟的電流到達(dá)經(jīng)過(guò)心臟的電流到達(dá)50 mA/s 即致人死地即致人死地 4. 電流的頻率電流的頻率工頻電流對(duì)人體的危害最大工頻電流對(duì)

19、人體的危害最大手手手、手手、手腳最為危險(xiǎn)腳最為危險(xiǎn)三、三、 觸電事故觸電事故單線觸電事故單線觸電事故兩線觸電事故兩線觸電事故1. 直接觸電直接觸電Id Id 單線觸電事故單線觸電事故兩線觸電事故兩線觸電事故2. 間接接觸觸電間接接觸觸電人體接觸到正常情況下人體接觸到正常情況下不帶電、僅在事故情況不帶電、僅在事故情況下才會(huì)帶電的部分而發(fā)下才會(huì)帶電的部分而發(fā)生的觸電事故。生的觸電事故。間接接觸觸電間接接觸觸電 常規(guī)環(huán)境：交流常規(guī)環(huán)境：交流 50 V、直流、直流 120 V 潮濕環(huán)境：交流潮濕環(huán)境：交流 25 V、直流、直流 60 V 一、平安電壓一、平安電壓2. GB規(guī)定的平安電壓額定值為：規(guī)定的

20、平安電壓額定值為：1. 通用接觸電壓極限：通用接觸電壓極限： 42 V、36 V、24 V、12 V、6 V 要求：獨(dú)立的電源供電。要求：獨(dú)立的電源供電。二、維護(hù)接地和維護(hù)接零二、維護(hù)接地和維護(hù)接零1. IT 系統(tǒng)系統(tǒng) 維護(hù)接地維護(hù)接地 適用于中性點(diǎn)不接地的三相三線制供電系統(tǒng)。適用于中性點(diǎn)不接地的三相三線制供電系統(tǒng)。 將用電設(shè)備的金屬外殼經(jīng)過(guò)接地安裝接地。將用電設(shè)備的金屬外殼經(jīng)過(guò)接地安裝接地。 IT 系統(tǒng)也稱為維護(hù)接地。系統(tǒng)也稱為維護(hù)接地。 接地安裝的接地電阻普通不超越接地安裝的接地電阻普通不超越 4 。 RdPEL1L2L3N TN系統(tǒng)系統(tǒng)TN-C (PE 和和 N 共用共用)TN-S (P

21、E 和和 N 完全分開(kāi)共用完全分開(kāi)共用)TN-C-S (PE 和和 N 部分共用部分共用) 三相五線制系統(tǒng)分為三相五線制系統(tǒng)分為:2. 維護(hù)接零維護(hù)接零TN系統(tǒng)系統(tǒng) 適用于中性點(diǎn)接地的三相四線制供電系統(tǒng)中適用于中性點(diǎn)接地的三相四線制供電系統(tǒng)中 的電氣設(shè)備。的電氣設(shè)備。3. TT 系統(tǒng)系統(tǒng) 電源的中性點(diǎn)接地，而用電設(shè)備采用維護(hù)接電源的中性點(diǎn)接地，而用電設(shè)備采用維護(hù)接 地的系統(tǒng)。地的系統(tǒng)。 采用采用TT系統(tǒng)供電的用電設(shè)備應(yīng)采用漏電電系統(tǒng)供電的用電設(shè)備應(yīng)采用漏電電 流動(dòng)作維護(hù)安裝漏電開(kāi)關(guān)流動(dòng)作維護(hù)安裝漏電開(kāi)關(guān) 同一供電系統(tǒng)中，同一供電系統(tǒng)中，TN 和和 TT 兩種系統(tǒng)不宜同兩種系統(tǒng)不宜同 時(shí)采用。時(shí)采用。 RoRd任務(wù)接地任務(wù)接地 維護(hù)接地維護(hù)接地 三、漏電開(kāi)關(guān)三、漏電開(kāi)關(guān)作用：作用： 主要用于低壓供電系統(tǒng)，當(dāng)被維護(hù)的設(shè)備主要用于低壓供電系統(tǒng)，當(dāng)被維護(hù)的設(shè)備出現(xiàn)缺點(diǎn)時(shí)，缺點(diǎn)電流作用于維護(hù)開(kāi)關(guān)，假出現(xiàn)缺點(diǎn)時(shí)，缺點(diǎn)電流作用于維護(hù)開(kāi)關(guān)，假設(shè)該電流超越預(yù)定值，那么使開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷開(kāi)，設(shè)該電流超越預(yù)定值，那么使開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷開(kāi)，以切