第四章 供電與用電

成都大學(xué)工業(yè)制造學(xué)院

第4章供電與用電4.1三相電源4.2三相負(fù)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(hù)4.7電器防火與防爆目錄1.三相電動勢的產(chǎn)生NSAXe

在兩磁極中間，放一個線圈，讓線圈以ω的角速度順時針旋轉(zhuǎn)，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。4.1三相電源返回三相交流發(fā)電機(jī)的原理圖定子轉(zhuǎn)子定子中放三個線圈：AXBYCZ首端末端

三線圈空間位置各差120o

轉(zhuǎn)子裝有磁極并以

的角速度旋轉(zhuǎn)。三個線圈中便產(chǎn)生三個單相電動勢。AXCBZY??S?N+_三相交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生三相電動勢返回三相電動勢：0e60o波形：返回相量表示法:EA

=Em∠00·EB=Em∠-1200·EC=Em∠+1200

·相量圖:EA

·EB

·1200EC

·12001200三相電源:產(chǎn)生對稱的三相電動勢的電源。三相電動勢的相量關(guān)系：三相電動勢的特征：幅值相等，頻率相同，相位互差120o相序:

三相電動勢由超前相到滯后相的順序。返回2、三相電源的星形聯(lián)結(jié)（三個末端連在一起）三相四線制:L1L2L3

（火線）加N

（零線）

三相三線制:L1L2L3（火線）無N（零線）

相電壓（每相始端與末端Up）:

U1、U2、U3線電壓（任意兩始端間UL）:

U12、U23、U31+U1_

·_U2+

·_U3+

·+U12_·+U23_

·_U31+·+E1_+_E2E3+_L1NL2L3N···可提供兩種電壓:返回（1）相電壓與線電壓的關(guān)系U12=U1-U2···=U1+(-U2)··U31=U3-U1···U23=U2-U3···相量圖：+U1_

·_U2+

·_U3+

·+U12_·+U23_

·_U31+·+E1_+_E2E3+_L1NL2L3N···U1

·U2

·U3

·U31

·300U12

·

·-U2U23·=U2+(-U3)··=U3+(-U1)··根據(jù)基爾霍夫電壓定律：返回1、相電壓對稱:

Up=U1=U2=U3

線電壓也對稱:

UL=U12=U23=U31結(jié)論:2、U12=√3U1(大小關(guān)系)U12超前U1300(相位關(guān)系)推出一般結(jié)論:

UL=√3UpUL超前于與之對應(yīng)的Up300U1

·U2

·U3

·U31

·300U12

·

·-U2U23·在日常生活與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，多數(shù)用戶的電壓等級為：返回（2）相電流與線電流的關(guān)系:根據(jù)基爾霍夫電流定律:··IL1=I1··IL2=I2··IL3=I3⑴相電流和線電流都是對稱的⑵Ip=Il

并且相位相同+U1_

·_U2+

·_U3+

·+U12_·+U23_

·_U31+·+E1_+_E2E3+_L1NL2L3N···IL3

·IL2

·IL1

·IN

·I2

·I1

·I3

·結(jié)論：返回3、三相電源的三角形聯(lián)結(jié)注意:這種接法只有三相三線制L1L2L3132

+U12=U1_

·

·

+U23=U2_

·

·

_

U31=U3+

·

·IL1·IL2·IL3·I1·I2·I3·返回

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，形成閉合回路。（1）相電壓與線電壓的關(guān)系有:······U12=U1U23=U2U31=U3結(jié)論:1、相電壓和線電壓都對稱2、Up=UL且相位相同L1L2L3132

+U12=U1_··

+U23=U2_

··

_U31=U3+

·

·返回（2）相電流與線電流的關(guān)系:根據(jù)基爾霍夫電流定律:IL1=I1-I3

·

··IL3=I3-I2

·

·

·IL2=I2-I1

··

·I1

·I2

·IL2

·IL1

·

·-I3I3

·IL3

·相量圖:

_U31=U3+

·

·L1L2L3132

+U12=U1_

··

+U23=U2_

··IL1·IL2·IL3·I1·I2·I3·=I1+(-I3)

··=I2+(-I1)

··=I3+(-I2)

··返回結(jié)論:

IL=√3IPIL滯后于與之對應(yīng)的IP300相電流和線電流對稱注意:

一般所說的三相電源電壓、三相電源電流是指線電壓、線電流。I1

·I2

·IL2

·IL1

·

·-I3I3

·IL3

·相量圖:返回思考題1見書p96：(1)、(2)返回4.2三相負(fù)載三相負(fù)載分為兩種:對稱負(fù)載:接在三相電源上，三相阻抗相等不對稱負(fù)載:只需由單相電源供電，三相阻抗不等三相負(fù)載的連接方式有兩種:星形連接三角形連接由三相電源供電的負(fù)載稱為三相負(fù)載。返回每相負(fù)載首末端之間的電壓負(fù)載從供電線上取用的電流每相負(fù)載中流過的電流兩相負(fù)載兩始端之間的電壓無論采用哪種連接方法，都存在：相電壓：線電壓：相電流：線電流：返回···+U12_+U23__U31+Z3Z2Z1L1L2L3N+U1_·_+

·U2+_

·U3

·I1

·I3I2

·IL1

·IN

·IL2

·IL3

·注：三相負(fù)載為三相四線制時星形連接1、三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)返回(1)線電壓與相電壓的關(guān)系U12=U1-U2·

·

·U31=U3-U1·

·

·U23=U2-U3·

·

·根據(jù)基爾霍夫電壓定律:若電源電壓對稱,負(fù)載的線電壓和相電壓是對稱的···+U12_+U23__U31+Z3Z2Z1L1L2L3N+U1_·_+

·U2+_

·U3

·I1

·I3I2

·IL1

·IN

·IL2

·IL3

·返回3、當(dāng)負(fù)載對稱時:Z1=Z2=Z31、負(fù)載的線電壓和相電壓都對稱相量圖:U1

·U2

·U3

·U31

·300U12

·

·-U2U23·U12=U1-U2

·

·

·=U1+(-U2)··

U23=U2-U3·

·

·=U2+(-U3)··

U31=U3-U1·

·

·=U3+(-U1)··結(jié)論:4、三相對稱電源+三相對稱負(fù)載=三相對稱電路

Ul=√3UpUl超前于與之對應(yīng)的Up3002、返回

(2)相電流與線電流的關(guān)系U3·=Z3U2·=Z2U1·=Z1··IL1=I1··IL2=I2··IL3=I3IN=I1+I2+I3·······+U12_+U23__U31+Z3Z2Z1L1L2L3N+U1_·_+

·U2+_

·U3

·I1

·I3I2

·IL1

·IN

·IL2

·IL3

·根據(jù)基爾霍夫電流定律:若電源電流對稱,負(fù)載的線電流和相電流也是對稱的返回結(jié)論:

·∴Ip

=IL

·Ip=IL相位相同討論:一般中線（零線）可不要必需有中線（零線）1.負(fù)載對稱時,=0IN=I1+I2+I3····2.負(fù)載不對稱時,≠0IN=I1+I2+I3····若負(fù)載對稱,相電流和線電流就對稱返回2、三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)這種連接方法只能是三相三線制Z1Z3Z2L1L2L3·IL1IL2IL3I1I2I3·····+U1_U12=+

U2_U23=_U3+=U31······返回(1)相電壓與線電壓的關(guān)系結(jié)論：⑴相電壓對稱、線電壓也對稱.⑵Up=UL··U12=U1····U23=U2··U31=U3有：Z1Z3Z2L1L2L3·IL1IL2IL3I1I2I3·····+U1_U12=+

U2_U23=_U3+=U31······返回(2)相電流與線電流的關(guān)系根據(jù)基爾霍夫電流定律:IL3=I3-I2·

·

·IL2=I2-I1·

·

·IL1=I1-I3·

·

·Z1Z3Z2L1L2L3·IL1IL2IL3I1I2I3·····I1

·I2

·IL2

·

·-I3I3

·IL3

·相量圖:IL1

·=I1+(-I3)

··=I2+(-I3)

··=I3+(-I2)

··返回⑴若負(fù)載對稱相電流和線電流對稱⑵若負(fù)載不對稱,由于電源電壓對稱,故負(fù)載的相電壓對稱,但相電流和線電流不對稱。結(jié)論：IL滯后于與之對應(yīng)的IP300

IL=√3IPI1

·I2

·IL2

·

·-I3I3

·IL3

·相量圖:IL1

·返回⑴三相負(fù)載采取那種聯(lián)結(jié)方式取決于電源電壓和負(fù)載的額定電壓,原則上應(yīng)使負(fù)載的實(shí)際工作相電壓等于額定相電壓。如:某三相異步電動機(jī),三相繞組的額定電壓是220V,若電源電壓分別為380V和220V,應(yīng)采取那種聯(lián)結(jié)方式?答:電源電壓為380V:Y接電源電壓為220V:△接說明：⑵若為單相多臺負(fù)載，應(yīng)盡量均勻地分布在三相上。返回思考題2見書p101：(1)、(2)返回有功功率無功功率視在功率說明任意負(fù)載P=P1+P2+P3Q=Q1+Q2+Q3S=√P2+Q2對稱負(fù)載P=3P1=3UPIPcosφ=√3UlIlcosφQ=3Q1=3UPIPsinφ=√3UlIlsinφS=3UPIP=√3UlIl相值線值4.3三相功率返回思考題3見書p102：(1)、(2)、(3)返回三相交流電路的小結(jié)--三相電源三相三線制三相四線制ACBNACB三相電源一般都是對稱的，而且多用三相四線制接法。返回三相交流電路的小結(jié)--三相負(fù)載星形負(fù)載三角形負(fù)載ACBNZZZACBZZZ返回三相交流電路的小結(jié)--三相電路計(jì)算負(fù)載形接法負(fù)載不對稱時：各相電壓、電流單獨(dú)計(jì)算。負(fù)載對稱時：電壓對稱、電流對稱，只需計(jì)算一相。三相電路的計(jì)算要特別注意相位問題。負(fù)載Y形接法返回三相交流電路的小結(jié)--三相功率計(jì)算三相總功率：負(fù)載對稱時：和接法無關(guān)返回4.4電力系統(tǒng)電力傳輸過程：電力網(wǎng)額定電壓等級為:3KV、6KV、10KV、110KV、220KV、330KV、500KV返回樓宇發(fā)電廠分為：水力發(fā)電、火力發(fā)電、原子能發(fā)電（核電站）、風(fēng)力發(fā)電、沼氣發(fā)電，還有磁流體發(fā)電、太陽能發(fā)電等。發(fā)電機(jī)的額定電壓為10KV。返回發(fā)電廠升壓變壓器：輸出電壓等級為：110KV、220KV、500KV……變電所1（升壓變壓器）110KV/5萬千瓦50-150Km220KV/20-30萬千瓦200-400Km500KV/100萬千瓦500Km返回高壓傳輸線：用電區(qū)高壓為10KV和6KV，低壓為380V和220V，引出若干條供電線到各用戶配電箱供用電設(shè)備使用。返回變電所2（降壓變壓器）返回工業(yè)企業(yè)配電從輸電線末端的變電所將電能分配給各工業(yè)企業(yè)和城市。工業(yè)企業(yè)設(shè)有中央變電所和車間變電所：中央變電所接受送來的電能，分配到各車間；車間變電所或配電箱將電能分配給各用電設(shè)備。從車間變電所或配電箱到用電設(shè)備的線路屬于低壓配電線路。1.放射式：2.樹干式：低壓供電系統(tǒng)的連接方式：特點(diǎn)：可靠性高、費(fèi)用高特點(diǎn)：可靠性低、費(fèi)用低返回4.5觸電事故返回觸電——指人體接觸帶電體時，電流流經(jīng)人體造成的傷害。

電擊:電流通過人體內(nèi)部,影響呼吸系統(tǒng)、心臟和神經(jīng)系統(tǒng)，造成人體內(nèi)部組織的破壞乃至死亡。

電傷：電流的熱效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)等對人體表面或外部造成的局部傷害。根據(jù)傷害的性質(zhì)可分為電擊和電傷兩種。1.直接觸電L3R0L2L1N單線觸電L3R0L2L1N雙線觸電觸電事故分為:2.間接觸電是指人體接觸到正常情況下不帶電,僅在事故下才帶電的部分而發(fā)生的觸電事故。返回4.6觸電防護(hù)1、安全電壓交流電壓為50V直流電壓為120V我國規(guī)定的