电工学第4章供电与用电.ppt

ElectricPowerSupplyandUtilization 第4章供电与用电 电工与电子技术 三相电源 4 1 4 2 三相负载 4 3 三相功率 1 了解三相交流电的概念及三相电源的联接 2 重点掌握对称三相电路情况下 Y 接法时的电路分析 计算方法 3 掌握对称三相电路中功率的概念及计算方法 4 了解电源对称 负载不对称情况下Y形 形接法电路的特征 5 了解IT TN TT系统安全用电知识 案例4 1电能可以由水能 水力发电 热能 火力发电 核能 核能发电 化学能 电池 太阳能 太阳能电站 等转换而得 而各种电站 发电厂 其能量的转换由三相发电机来完成 如 三峡电站 三相水轮发电机将水能转换为电能 火电站 三相气轮发电机将燃烧煤炭产生的热能转换为电能 三相交流电是如何产生 有何特点 1 三相交流电的产生 三个绕组空间上相差120 三相电流在相位上 时间上 相差120 a 结构 b 绕组 c 三相电动势 始端 末端 一 三相交流电的产生及特点 1 三相交流电的产生 一 三相交流电的产生及特点 2 三相电动势的表达式 3 三相电动势的波形图及相量图 a 波形图 b 相量图 特点 大小相等 频率相同 相位互差120 对称三相电动势 symmetricalthree phaseelectromotiveforce 之和为0 4 三相电动势的相量图 一 三相交流电的产生及特点 5 三相电动势是平衡的任一时刻 三相交流电动势之和为零 a 用相量表达式相加的方法分析b 用相量作图相加的方法分析c 用波形相加的方法分析6 三相电动势的表示方法L1 L2 L3 A B C U V W7 三相交流电的相序 phasesequence L1 L2 L38 转子转速与电流频率之间的关系 一 三相交流电的产生及特点 中线 零线 相线 火线 相电流 1 联结方式 二 三相电源的星形联结 starconnection 或Y联结 三相四线制 threephasefourwiresystem 2 概念 N中性点 neutralpoint 中线 中性线 neutralwire 零线 地线 相线 phasewire端线 火线 3 相电流 phasecurrent 与线电流 linecurrent 的关系 相电流Ip 绕组上的电流 线电流Il 端线上的电流 三相对称交流电路 二 三相电源的星形联结 Y联结 4 相电压 phasevoltage 与线电压 linevoltage 的关系 相电压Up 相线与零线之间的电压 用Up表示 U1 U2 U3 线电压Ul 相线与相线之间的电压 用Ul表示 U12 U23 U31 用相量图来分析 二 三相电源的星形联结 Y联结 故 在日常生活与工农业生产中 多数用户的电压等级为 或 二 三相电源的星形联结 Y联结 4 相电压与线电压的关系 数量上线电压是相电压的1 732倍 在相位上超前线电压超前与其相对应的相电压30 你能说出对称三相交流电的特征吗 三相四线制供电体制中 你能说出线 相电压之间的数量关系及相位关系吗 三个最大值相等 角频率相同 相位上互差120 的正弦交流电 思考 L1 L2 L3 相电流 L1 L2 L3 线电流 1 联结方式 三相三线制 threephasethreewiresystem 三 三相电源的三角形联结 联结 2 相电压与线电压的关系 三 三相电源的三角形联结 联结 L1 L2 L3 相电流 L1 L2 L3 线电流 三相对称交流电路 3 相电流与线电流的关系 用相量图来分析 30 一般所说的三相电源电压 电流是指线电压 线电流 三 三相电源的三角形联结 联结 发电站由三相交流发电机发出的三相交流电 通过三相输电线传输 分配给不同的用户 一般发电站与用户之间有一定的距离 因此采用高压传输 而不同用户用电设备不同 如 工厂的用电设备一般为三相低压用电设备 且功率较大 家庭用电设备一般为单相低压用电设备 功率小 我们都听说过或看到过三相三线制供电方式和三相四线制供电方式 它们有何不同 如何连接 三相交流发电机实际有三个绕组 六个接线端 如果这三相电源分别用输电线向负载供电 则需六根输电线 每相用两根输电线 这样很不经济 我们目前采用的是将这三相交流电按照一定的方式 连接成一个整体向外送电的 连接的方法通常为星形和三角形 案例4 2 电力系统的负载 可以分成两类 一类叫做单相负载 另一类叫做三相负载 单相负载示例 电炉 电视机 白炽灯 案例4 3 三相对称负载 在三相负载中 每相负载的性质 阻抗完全相同不对称的三相负载 各相负载不同 如三相照明电路中的负载 三相负载的连接方法 星形联结或三角形联结 三相负载示例 案例4 4 三相负载的一端连在一起与零线相接 另一端分别与火线相接的方式称为 星 Y 形联结 三相负载 three phaseload 有两种接法 三相负载的首尾相连成一个闭环 然后与三根火线相接的方式称为 三角 形联结 i1 2 电路的特点 同三相电源的Y形联结 线电流等于相电流 线电压与相电压之间的关系 一 三相负载的Y形联结 1 联结方式 三相四线制 各相负载中通过的电流分别为 中线电流 三相电源和三相Y形负载也对称的情况下 三相负载电流也是对称的 此时中线电流为零 一 三相负载的Y形联结 3 电路的一般计算方法 电源线电压为380V 三相对称负载Y接 Z 3 j4 求 各相负载中的电流及中线电流 设 根据对称关系可得 由此例可得 三相负载对称时只计算一相的电流即可 其它两相的电流可直接写出 它们之间的相位相差120 一 三相负载的Y形联结 负载对称时 Y形联结三相完全对称时 中线可以去掉 称为三相三线制 threephasethreewiresystem 4 中性线的作用 一 三相负载的Y形联结 中线是否可以去掉 应用实例 照明电路 正确接法 每组灯相互并联 然后分别接至各相电压上 设电源电压为 当有中线时 每组灯的数量可以相等也可以不等 但每盏灯上都可得到额定的工作电压220V 若三相不对称 能否去掉中线 如果三相照明电路的中线因故断开 当发生一相灯负载全部断开时或一相发生短路 电路会出现什么情况 如果中线断开 设又发生A相短路 此时B C相都会与短接线构成通路 两相端电压均为线电压380V 因此B C相由于超过额定值而烧损 由此可得中线的作用 使不对称三相Y形负载的端电压保持对称 三相四线制Y接电路中 中线不允许断开 如果中线断开 设A相灯负载又全部断开 此时B C两相构成串联 其端电压为电源线电压380V 若B C相对称 各相端电压为190V 均低于额定值220V而不能正常工作 若B C相不对称 则负载多 电阻小 的一相分压少而不能正常发光 负载少 电阻大 的一相分压多则易烧损 案例4 5 负载不对称而又没有中线时 负载上可能得到大小不等的电压 有的超过用电设备的额定电压 有的达不到额定电压 都不能正常工作 比如 照明电路中各相负载不能保证完全对称 所以绝对不能采用三相三相制供电 而且必须保证零线可靠 中线的作用在于 使星形连接的不对称负载得到相等的相电压 为了确保零线在运行中不断开 其上不允许接保险丝也不允许接刀闸 关于中线结论 负载的端电压等于电源线电压 负载中通过的电流称为相电流IP 火线上通过的电流称为线电流Il 二 三相负载的 形联结 1 联结方式 三相三线制 2 电路的特点 同三相电源的 形联结 线电压等于相电压线电流与相电流的关系是 线电流落后相电流 然后计算线电流 4 三相负载对称时 二 三相负载的 形联结 3 电路的一般计算方法 先计算每一相的相电流 只计算一相的电流即可 其它两相的电流可直接写出 它们之间的相位相差120 某三相电路图 负载作 形联结 已知 每相负载的电阻是 感抗是 试求各相电流与线电流 二 三相负载的 形联结 二 三相负载的 形联结 案例4 2 二 三相负载对称时 1 各相的有功功率 无功功率 视在功率相等 其中 是每相负载的阻抗角 1 总有功功率等于各有功功率之和2 总无功功率等于各无功功率之和3 总视在功率的计算公式是 一 三相负载对称 不对称 2 三相功率的计算公式 对称负载 联结时 对称负载Y联结时 二 三相负载对称时 故 i1 2 三相功率的计算公式 二 三相负载对称时 1 总有功功率等于各相负载的有功功率之和 也等于各组负载的有功功率之和2 总无功功率等于各相负载的无功功率之和 也等于各组负载的无功功率之和3 总视在