電工學(xué)少學(xué)時第四章演示

（優(yōu)選）電工學(xué)少學(xué)時第四章當前1頁，總共73頁。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電器防火與防爆第4章供電與用電當前2頁，總共73頁。電動勢的產(chǎn)生NSAXe在兩磁極中間，放一個線圈。根據(jù)右手定則可知，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其方向由AX。讓線圈以的速度順時針旋轉(zhuǎn)。4.1三相電源第4章供電與用電當前3頁，總共73頁。動生電動勢合理設(shè)計磁極形狀，使磁通按正弦規(guī)律分布，線圈兩端便可得到單相交流電動勢。第4章供電與用電當前4頁，總共73頁。圖4.1.1三相交流發(fā)電機示意圖1.三相電壓的產(chǎn)生工作原理：動磁生電(尾端)+u1u2u3XABYCZ(首端)++––

–++__eeAX?圖4.1.2三相繞組示意圖圖4.1.3電樞繞組及其電動勢定子轉(zhuǎn)子ZAXYNSC-+B???轉(zhuǎn)子裝有磁極并以的速度旋轉(zhuǎn)。三個線圈中便產(chǎn)生三個單相電動勢。第4章供電與用電當前5頁，總共73頁。三相電壓瞬時表示式相量表示鐵心（作為導(dǎo)磁路經(jīng)）三相繞組匝數(shù)相同空間排列互差120:直流勵磁的電磁鐵定子轉(zhuǎn)子發(fā)電機結(jié)構(gòu)第4章供電與用電當前6頁，總共73頁。對稱三相電壓的瞬時值之和為0三相交流電到達正最大值的順序稱為相序。最大值相等頻率相同相位互差120°稱為對稱三相電動勢三個正弦交流電壓滿足以下特征供電系統(tǒng)三相交流電的相序為A

B

C第4章供電與用電當前7頁，總共73頁。2.三相電源的星形聯(lián)結(jié)(1)聯(lián)接方式中性線(零線、地線)中性點端線(相線、火線)在低壓系統(tǒng),中性點通常接地，所以也稱地線。相電壓：端線與中性線間（發(fā)電機每相繞組）的電壓線電壓：端線與端線間的電壓、Up–+–++–、UlXYZNBCAeA+–eC+–eB+––+–+–+第4章供電與用電當前8頁，總共73頁。(2)線電壓與相電壓的關(guān)系根據(jù)KVL定律由相量圖可得相量圖30°AXYZNBCeA+–eC+–eB+–+–+–+––+–+–+第4章供電與用電當前9頁，總共73頁。同理線電流：由端點輸送出去的電流相電流：每相繞組中的電流(2)線電流與相電流的關(guān)系線電流與對應(yīng)的相電流相位相同。第4章供電與用電當前10頁，總共73頁。3.三相電源的三角形聯(lián)結(jié)–++–+BAC–將三相電源的每相繞組的首尾依次相聯(lián)，從三個聯(lián)結(jié)點引出三根供電線，這種聯(lián)結(jié)方式——三相電源的三角形聯(lián)結(jié)。線電壓與對應(yīng)的相電壓相位相同注意:這種接法只有三相三線制1.相電壓與線電壓的關(guān)系:第4章供電與用電當前11頁，總共73頁。2.相電流與線電流的關(guān)系:根據(jù)KCL定律:IL1=I1-I3···IL3=I3-I2···IL2=I2-I1···I1·I2·IL2·IL1·

·-I3I3·IL3·相量圖:ABC132IL1·IL2·IL3·I1·I2·I3·=I1+(-I3)··第4章供電與用電當前12頁，總共73頁。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:⑴一般所說的三相電源電壓、電流是指線電壓、線電流.⑵電源內(nèi)部無環(huán)流.∵∑U=0·I1·I2·IL2·IL1·

·-I3I3·IL3·相量圖:第4章供電與用電當前13頁，總共73頁。短路+–E三個電源串接能否造成短路？直流電源行嗎？A?XYZBC??問題討論???+++---EEE直流電源串接不行，三相交流電源可以，為什么？第4章供電與用電當前14頁，總共73頁。A?XYZBC??Em三相交流電源中三個電源可以串接的原因在于：

三個電源的電壓任何瞬間相加均為零。第4章供電與用電當前15頁，總共73頁。求uAN。問題討論解：第4章供電與用電當前16頁，總共73頁。4.2三相負載三相負載不對稱三相負載：不滿足ZA=ZB

=

ZC

如由單相負載組成的三相負載對稱三相負載：ZA=ZB=

ZC

如三相電動機1.三相負載分類單相負載：只需一相電源供電

照明負載、家用電器負載三相負載：需三相電源同時供電

三相電動機等三相負載的聯(lián)接

三相負載也有Y和兩種接法，至于采用哪種方法，要根據(jù)負載的額定電壓和電源電壓確定。第4章供電與用電當前17頁，總共73頁。三相負載連接原則

（1）電源提供的電壓=負載的額定電壓；

（2）單相負載盡量均衡地分配到三相電源上。AB電源C保險絲三相四線制380/220伏N

額定相電壓為220伏的單相負載

額定線電壓為380伏的三相負載第4章供電與用電當前18頁，總共73頁。一.負載星形聯(lián)結(jié)的三相電路線電流：流過端線的電流相電流：流過每相負載的電流結(jié)論：負載Y聯(lián)結(jié)時，線電流等于相電流。Y:三相三線制Y0：三相四線制(1)聯(lián)結(jié)形式+ZBZCZAN'N++–––N電源中性點N′負載中性點第4章供電與用電當前19頁，總共73頁。(2)負載Y聯(lián)結(jié)三相電路的計算1)負載端的線電壓＝電源線電壓2)負載的相電壓＝電源相電壓3)線電流＝相電流Y

聯(lián)結(jié)時：4)中線電流負載Y聯(lián)結(jié)帶中性線時,可將各相分別看作單相電路計算+ZBZCZAN'N++–––第4章供電與用電當前20頁，總共73頁。負載對稱時,中性線無電流,

可省掉中性線。(3)對稱負載Y聯(lián)結(jié)三相電路的計算所以負載對稱時，三相電流也對稱。負載對稱時，只需計算一相電流，其它兩相電流可根據(jù)對稱性直接寫出。+ZBZCZAN'N++–––第4章供電與用電當前21頁，總共73頁。例1：N+++–––NRARBRCACB若RA=RB=RC=5，求線電流及中性線電若RA=5,RB=10,RC=20,求線電流及一星形聯(lián)結(jié)的三相電路，電源電壓對稱。設(shè)電源線電壓。負載為電燈組，流IN;中性線電流IN。第4章供電與用電當前22頁，總共73頁。中性線電流解：已知：N+++–––NRARBRCACB(1)線電流三相對稱第4章供電與用電當前23頁，總共73頁。(2)三相負載不對稱（RA=5、RB=10、RC=20）

分別計算各線電流中性線電流第4章供電與用電當前24頁，總共73頁。例2：照明系統(tǒng)故障分析解:

(1)A相短路1)中性線未斷

NRARCRBABNC此時A相短路電流很大，將A相熔斷絲熔斷，而B相和C相未受影響，其相電壓仍為220V,正常工作。在上例中，試分析下列情況(1)A相短路:中性線未斷時，求各相負載電壓；中性線斷開時，求各相負載電壓。(2)A相斷路:中性線未斷時，求各相負載電壓；中性線斷開時，求各相負載電壓。第4章供電與用電當前25頁，總共73頁。此情況下，B相和C相的電燈組由于承受電壓上所加的電壓都超過額定電壓（220V)，這是不允許的。2)A相短路,中性線斷開時,此時負載中性點N′即為A,因此負載各相電壓為

ABNCN′iAiCiB+++–––第4章供電與用電當前26頁，總共73頁。(2)A相斷路2)中性線斷開B、C相燈仍承受220V電壓,正常工作。1)中性線未斷變?yōu)閱蜗嚯娐?，如圖(b)所示,由圖可求得IBCU′BU′C+––+(b)

NRARCRBABNC(a)第4章供電與用電當前27頁，總共73頁。結(jié)論

（1）不對稱負載Y聯(lián)結(jié)又未接中性線時，負載相電壓不再對稱，且負載電阻越大，負載承受的電壓越高。（2）中線的作用：保證星形聯(lián)結(jié)三相不對稱負載的相電壓對稱。（3）照明負載三相不對稱，必須采用三相四線制供電方式，且中性線（指干線）內(nèi)不允許接熔斷器或刀閘開關(guān)。第4章供電與用電當前28頁，總共73頁。1.聯(lián)結(jié)形式二、三相負載的三角形聯(lián)結(jié)線電流:

流過端線的電流相電流:

流過每相負載的電流

、、ZABZBCZCAACB+++–––第4章供電與用電當前29頁，總共73頁。線電流不等于相電流(2)相電流(1)負載相電壓=電源線電壓即:UP

=UL一般電源線電壓對稱，因此不論負載是否對稱，負載相電壓始終對稱,即2.分析計算ZABZBCZCAACB+++–––相電流：線電流：UAB=UBC=UCA=Ul=UP第4章供電與用電當前30頁，總共73頁。相量圖BCABCABCABCA30°負載對稱時,相電流對稱，即BC(3)線電流由相量圖可求得為此線電流也對稱，即。

線電流比相應(yīng)的相電流滯后30。第4章供電與用電當前31頁，總共73頁。三相負載的聯(lián)接原則負載的額定電壓=電源的線電壓應(yīng)作聯(lián)結(jié)負載的額定電壓=

電源線電壓應(yīng)作Y聯(lián)結(jié)應(yīng)使加于每相負載上的電壓等于其額定電壓，而與電源的聯(lián)接方式無關(guān)。三相電動機繞組可以聯(lián)結(jié)成星形，也可以聯(lián)結(jié)成三角形，而照明負載一般都聯(lián)結(jié)成星形（具有中性線）。第4章供電與用電當前32頁，總共73頁。ABCIB?IC?IBC?IAB?ICA?RRRNIA?IA?IAN?例:三相對稱電源

,三相電阻爐每相UAB?0o=380V負載R=38,UN=380V。接在A與N之間的單相負載P=1100W,cos=0.5(感性),試求各相電流和線電流,并畫出相量圖。

IAB=100oA?IBC=10–120oA?ICA=10120oA?P=UAIANcos=220IAN0.5=1100WIAN=10A解：第4章供電與用電當前33頁，總共73頁。UBC?UAB?UCA?IA?IAB?ICA?IBC?IAN?IB?IC?IA?51.2o=24–

51.2oA=17.3–

150oAIB?=17.3+90oAIC?

IAN=10

–

90oA?=103–

30oA=103–

150oAIA?=IA?IAN?+=–j10+15–

j53=15

–

j18.6630o30o30o=220UA?V–30oIC?ICA?IBC?==103+90oA–IAB?ICA?=IA?–IB?IBC?IAB?=–第4章供電與用電當前34頁，總共73頁。4.3三相功率無論負載為Y或△聯(lián)結(jié)，每相有功功率都應(yīng)為

Pp=Up

Ip

cosp對稱負載聯(lián)結(jié)時：同理對稱負載Y聯(lián)結(jié)時：相電壓與相電流的相位差當負載對稱時：P=3UpIpcosp所以第4章供電與用電當前35頁，總共73頁。正誤判斷對稱負載Y聯(lián)結(jié)+ZBZCZAN'N++–––第4章供電與用電當前36頁，總共73頁。對稱負載Y聯(lián)結(jié)正誤判斷第4章供電與用電當前37頁，總共73頁。有一三相電動機,每相的等效電阻R=29,等效感抗XL=21.8,試求下列兩種情況下電動機的相電流、線電流以及從電源輸入的功率，并比較所得的結(jié)果：(1)繞組聯(lián)成星形接于UL

=380V的三相電源上;(2)繞組聯(lián)成三角形接于UL=220V的三相電源上。例1:解:(1)第4章供電與用電當前38頁，總共73頁。(2)比較(1),(2)的結(jié)果:有的電動機有兩種額定電壓,如220/380V。當電源電壓為380V時,電動機的繞組應(yīng)聯(lián)結(jié)成星形；當電源電壓為220V時,電動機的繞組應(yīng)聯(lián)結(jié)成三角形。在三角形和星形兩種聯(lián)結(jié)法中,相電壓、相電流以及功率都未改變，僅三角形聯(lián)結(jié)情況下的線電流比星形聯(lián)結(jié)情況下的線電流增大倍。第4章供電與用電當前39頁，總共73頁。例2:各電阻負載的相電流由于三相負載對稱，所以只需計算一相，其它兩相可依據(jù)對稱性寫出。ABC線電壓Ul為380V的三相電源上，接有兩組對稱三相負載：一組是三角形聯(lián)結(jié)的電感性負載，每相阻抗;另一組是星形聯(lián)結(jié)的電阻性負載，每相電阻R=10,如圖所示。試求：各組負載的相電流；(2)電路線電流；(3)三相有功功率。設(shè)解：第4章供電與用電當前40頁，總共73頁。負載星形聯(lián)接時，其線電流為負載三角形聯(lián)解時，其相電流為(2)電路線電流一相電壓與電流的相量圖如圖所示第4章供電與用電當前41頁，總共73頁。一相電壓與電流的相量圖如圖所示(3)三相電路的有功功率-30o-67o-46.7o第4章供電與用電當前42頁，總共73頁。三相對稱負載作三角形聯(lián)結(jié)，UL

=220V，當S1、S2均閉合時，各電流表讀數(shù)均為17.3A，三相功率

P=4.5kW，試求:

1)每相負載的電阻和感抗；

2)S1合、S2斷開時,各電流表讀數(shù)和有功功率P；

3)S

1斷、S

2閉合時,各電流表讀數(shù)和有功功率P。例3：ZCAAAAS1S2ZABZBCCAB第4章供電與用電當前43頁，總共73頁?；颍篜=I2RP=UIcostg=XL/R解：(1)由已知條件可求得ZCAAAAS1S2ZABZBCCAB第4章供電與用電當前44頁，總共73頁。2)S1閉合、S2斷開時

IA=IC=10AIB

=17.32A流過電流表A、C的電流變?yōu)橄嚯娏鱅P，流過電流表B的電流仍為線電流IL。因為開關(guān)s均閉合時

每相有功功率P=1.5kW

當S1合、S2斷時，ZAB、ZBC

的相電壓和相電流不變，則PAB、PBC不變。P=PAB+PBC

=3kWS1AAAS2ZABZCAZBCCAB第4章供電與用電當前45頁，總共73頁。IB

=0A3)S1斷開、S2閉合時變?yōu)閱蜗嚯娐穁ABZBCZCAACI1I2

I1仍為相電流

IP

，

I2

變?yōu)?/2

IP

。IA=IC

=10A+5A=15A

I2

變?yōu)?/2

IP，所以AB、BC

相的功率變?yōu)樵瓉淼?/4

。P=1/4PAB+1/4PBC+PCA

=0.375W+0.375W+1.5W

=2.25kWAAAS1S2ZABZBCZCAABC第4章供電與用電當前46頁，總共73頁。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。試分配其負載并指出應(yīng)如何接入電網(wǎng)。這種情況下,線電流為多少？例4：解:

(1)該照明系統(tǒng)與電網(wǎng)連接圖NABC30盞+–70盞第4章供電與用電當前47頁，總共73頁。解:

(1)該照明系統(tǒng)與電網(wǎng)連接圖NABC30盞+–70盞V(2)計算線電流U.設(shè)=2200°第4章供電與用電當前48頁，總共73頁。例5：

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，而第一層樓電燈亮度不變，試問這是什么原因？這樓的電燈是如何聯(lián)接的？同時發(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P三層二層ABCN–+一層第4章供電與用電當前49頁，總共73頁。(2)當P處斷開時，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)因為三樓燈多于二樓燈即R3R2

,所以三樓燈比二樓燈暗。解：(1)本系統(tǒng)供電線路圖APBCN三層二層一層–+第4章供電與用電當前50頁，總共73頁。本章要求：

1.搞清對稱三相負載Y和△聯(lián)結(jié)時相線電壓、相線電流關(guān)系。2.掌握三相四線制供電系統(tǒng)中單相及三相負載的正確聯(lián)接方法，理解中線的作用。3.掌握對稱三相電路電壓、電流及功率的計算。第4章供電與用電當前51頁，總共73頁。發(fā)電機組發(fā)出的電壓一般為6~10KV。4.4電力系統(tǒng)

電力是現(xiàn)代工業(yè)的主要動力，在各行各業(yè)中都得到了廣泛的應(yīng)用。電力系統(tǒng)是發(fā)電廠、輸電線、變電所及用電設(shè)備的總稱。1.發(fā)電發(fā)電是將水力、火力、風(fēng)力、核能和沼氣等非電能轉(zhuǎn)換成電能的過程。我國以水利和火力發(fā)電為主，近幾年也在發(fā)展核能發(fā)電。電力系統(tǒng)由發(fā)電、輸電和配電系統(tǒng)組成。當前52頁，總共73頁。2.輸電

輸電就是將電能輸送到用電地區(qū)或直接輸送到大型用電戶。輸電網(wǎng)是由35KV及以上的輸電線路與其相連接的變電所組成，它是電力系統(tǒng)的主要網(wǎng)絡(luò)。輸電是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)。輸電過程中,一般將發(fā)電機組發(fā)出的6~10KV

電壓經(jīng)升壓變壓器變?yōu)?5~500KV高壓，通過輸電線可遠距離將電能傳送到各用戶，再利用降壓變壓器將35KV高壓變?yōu)?~10KV高壓。當前53頁，總共73頁。380V220V6kV10kV110kV、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。當前54頁，總共73頁。3.配電

配電是由10KV級以下的配電線路和配電(降壓)變壓器所組成。它的作用是將電能降為380/220V低壓再分配到各個用戶的用電設(shè)備。電力網(wǎng)的電壓等級高壓：1KV及以上的電壓稱為高壓。有3,6,10,35,110,220,330,500KV等。低壓：1KV及以下的電壓稱為低壓。有220，380V。當前55頁，總共73頁。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。變電所配電室放射式配電線路變電所配電室樹干式配電線路當前56頁，總共73頁。某校實驗樓樹形供電線路示意圖去教學(xué)樓去宿舍食堂干線干線干線2#生活區(qū)配電柜1#教學(xué)區(qū)配電柜3#實驗區(qū)配電柜實驗樓總配電箱……X房間配電箱X房間配電箱分支線分支線分支線2層配電箱11層配電箱1層配電箱1#主配電柜10kV去報告廳實驗樓配電變壓器配電柜當前57頁，總共73頁。電力系統(tǒng)的示意圖~水力發(fā)電廠升壓變電所220kV地區(qū)樞紐所10kV至用戶配電所10kV10kV升壓變電所220kV220kV220kV輸電線路220kV35kV35kV負荷變電所35kV~火力發(fā)電廠10kV為保證供電的可靠性和安全連續(xù)性，電力系統(tǒng)將各地區(qū)、各種類型的發(fā)電機變壓器、輸電線、配電和用電設(shè)備等連成一個環(huán)形整體。當前58頁，總共73頁。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(zhì)的作用——引起神經(jīng)功能和肌肉功能紊亂2.化學(xué)性質(zhì)的作用——電解而破壞人體細胞3.熱性質(zhì)的作用——灼傷、產(chǎn)生電烙印及皮膚金屬化等4.機械性質(zhì)的作用——骨折、組織受傷等當前59頁，總共73頁。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(nèi)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(guān)：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—腳最為危險當前60頁，總共73頁。三、觸電事故單線觸電事故兩線觸電事故1.直接觸電IdId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。間接接觸觸電當前61頁，總共73頁。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。當前62頁，總共73頁。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(shè)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。

Rd當前63頁，總共73頁。1.保護接地R'C'IbIe當電氣設(shè)備內(nèi)部絕緣損壞發(fā)生一相碰殼時：由于外殼帶電,當人觸及外殼,接地電流Ie

將經(jīng)過人體入地后,再經(jīng)其它兩相對地絕緣電阻R及分布電容C回到電源。當R值較低、C較大時，Ib

將達到或超過危險值。對地絕緣電阻分布電容電氣設(shè)備外殼未裝保護接地時:當前64頁，總共73頁。電氣設(shè)備外殼有保護接地時通過人體的電流：

Rb與Ro并聯(lián)，且Rb

?Ro

通過人體的電流可減小到安全值以內(nèi)。R'C'R0IbIeI0利用接地裝置的分流作用來減少通過人體的電流。保護接地：將電氣設(shè)備的金屬外殼(正常情況下是不帶電的)接地。用于中性點不接地的低壓系統(tǒng)當前65頁，總共73頁。（用于380V/220V三相四線制系統(tǒng)）將電氣設(shè)備