3章三相交流电.ppt

1 第三章三相交流电路及安全用电知识 3 1三相交流电源 3 2三相电路负载的连接 3 3三相电路的功率及安全用电知识 2 了解对称三相交流电的概念 了解三相电路中相 线电压及相 线电流的概念 了解三相电路中中线电流的概念 了解相 线电压及相 线电流之间的数量关系 掌握对称三相电路特点及对称三相电路的分析方法 了解中线的作用 了解安全用电的常识 本章基本要求 第3章三相交流电路及安全用电知识 3 三相交流电应用非常广泛 生产和生活用电几乎都是由三相交流电源供给的 三相供电的优越性 在发电方面 三相交流发动机比相同尺寸的单相交流发动机容量大 在输送方面 如果以同样电压将同样大小的功率输送到同样的距离 三相输电比单相输电节省材料 在用电设备方面 三相交流电动机比单相交流电动机结构简单 性能好 便于维护 4 3 1三相电源 一 对称三相交流电的产生 三相绕组 单相绕组 A B C三端称为首端 X Y Z三端称为尾端 三相绕组A B C空间位置各差120o 匀速转动时 绕组切割磁力线产生感应电压 三相交流发电机示意图 定子内放三个绕组 单相交流电压 如果只有一个绕组 当转子转动时 只会产生一个交流电动势 这样的发动机叫单相交流发动机 它产生的电动势 称为单相交流电压 5 对称三相交流电压 三个互成120 的绕组 当转子转动时 三相绕组中产生三个以正弦规律变化 最大值相等 角频率相同 相位上互差120 的交流电动势 称为对称三相交流电压 规定电压参考正方向由首段指向尾端 1 三相交流电压的解析式 2 波形图 6 120 120 120 4 相量图 3 相量式 7 5 对称三相交流电压的特点 6 对称三相电源的相序 相序 指三相交流电达到最大值 或零值 的顺序 正序 顺序 A B C 负序 逆序 C B A 在电力系统中一般用黄 绿 红区别A B C三相 8 N 火线 中线或零线 火线 火线 中点或零点 相电压 线电压 L1 L2 L3 将三相电源各相的末端X Y Z连成一点N 把始端A B C引出来 这种连接形式称为三相电源的星形联接 用Y表示 二 星形 Y 连接的三相电源 9 名词解释 火线 从三相电源的始端A B C引出的导线 也称端线 零线 从中点N引出的导线 也称为中线 相电压 火线与零线间的电压 用 统称UP 线电压 火线与火线间的电压 用 统称UL 三相四线制 三相电源向外引出三条火线 一条零线 三相三线制 若不引出零线 用三条火线向外供电 目前 我国供电系统线电压380V 相电压220V 10 相量图 各线电压与相电压之间的关系 由相量图可得 结论 三相电源星形连接 线电压 且超前相应的相电压30 注意 一般低压供电系统 经常采用线电压380V 相电压220V 生活和办公设备所用电器的额定电压一般为220V 接在火线和零线之间 不加说明的三相电源或负载的额定电压通常指线电压的数值 11 将三相电源各相的始端和末端依次相连 引出三条线 称为三角形接法 用 表示 线电压就是相电压 即 二 三角形 连接的三相电源 注意 1 三角形连接时的线电压在数值上等于一相绕组上的感应电压 仅为星接时线电压的 星形连接时 绕组上的电压即相电压为线电压的 2 三角形连接时 首尾绝对不能接反 否则电源内部形成较大的环流 烧毁电源 3 应用较少 大多用星接 12 三相负载 需要接在三相电源上才能正常工作的负载 由三部分组成 其中每一部分叫做单相负载 对称三相负载 每相负载的阻抗值和阻抗角完全相等 如下图三相电动机 不对称三相负载 不满足每相负载的阻抗值和阻抗角完全相等 如由单相负载组成的三相负载 如下图灯泡三相负载的连接方式 有Y和 两种接法 至于采用哪种方法 要根据负载的额定电压和电源电压确定 3 2三相电路负载的连接 50W 60W 100W 13 一 三相负载的星形连接 Y 负载的相电压 每相负载两端的电压 负载端的线电压 负载一侧端线之间的电压 14 1 负载端的相电压 电源相电压 线电压超前相应的相电压30 所以线电压和相电压也都是对称的 2 负载的线电压 电源线电压 相电流 各相负载的电流 正方向与相电压的极性一致 线电流 端线中的电流 正方向从电源流向负载 中线电流 中线中的电流 正方向从负载流回电源 相量图 15 3 线电流 相电流 4 中线电流 负载Y接带中线时 可将各相分别看作单相电路计算 16 1 对称负载Y接三相电路 对称负载 线电流 相量图 所以负载对称时 线电流也对称 负载对称时 只需计算一相电流 其它两相电流可根据对称性直接写出 负载对称时 中线无电流 可省掉中线 此供电方式称为三相三线制 17 N A B C 图3 8三相四线制与三相三线制接线 a b c 三相电路的一般画法 中线上不能加刀闸和保险丝 18 例 在图3 8 a 所示电路中 已知电源线电压为380V A B C三相各装 220V 40W 白炽灯50盏 求三相灯负载全部使用时的各相电流及中线电流 解 对称三相 接电路的分析可以归结为一相电路来分析 各相负载电阻为 各相负载电流为 三相负载对称时 IN IA IB IC 0 各相电压有效值为 19 2 不对称 接三相负载 例3 2 图3 9所示照明电路 电源线电压与负载参数和例3 1相同 假设A相灯全部打开 B相没有用电 而C相仅开了25盏灯 试分析 有中线 中线断开两种情况下 各相负载上实际承受的电压分别为多少 图3 9例3 2照明线路示意图 20 解 由于星接三相负载不对称 各相负载应该分开计算 由题意可得 有中线时 无论负载是否对称 各相负载相电压都为220V 无中线且B相断开时 A C两相构成串联 有 超过了的额定电压 灯将被损坏 低于额定电压 灯变暗 结论 不对称三相电路中 中线不允许断开 为保证中线不断开 要求中线采用机械强度较高的导线 并规定中线上不得安装熔断器和开关 N 21 负载 接的三相电路图 三 三相负载的三角形连接 负载的相电压 每相负载两端的电压 负载端的线电压 负载一侧端线之间的电压 线电流 流过端线的电流 相电流 流过每相负载的电流 返回23页 22 2 相电流 1 相电压 即 一般电源线电压对称 因此不论负载是否对称 负载相电压始终对称 即 UAB UBC UCA UL UP 负载相电压 电源线电压 流过每相负载的电流 23 流过端线的电流 负载对称时 相电流对称 即 3 线电流 24 例3 3 某三相电路 已知各相等效电阻R 6 感抗XL 8 试求下列两种情况下三相用电器的相电流和线电流 并比较所得结果 用电器的三相绕组连结成星形接于UL 380V三相电源上 绕组连接成三角形接于UL 220V的三相电源上 解 负载 接时 负载 接时 此例表明 若实用中三相用电器额定电压标为220 380V 说明当电源线电压为220V时 三相用电器应该连接成三角形 当电源线电压为380V时 三相用电器应该连接成星形 25 例3 4 三相对称负载 各相等效电阻R 12 感抗XL 16 接在线电压为380V的三相四线制电源上 试分别计算负载 接和 接时的相电流 线电流 并比较结果 解 负载 接时 负载 接时 比较结果可知 同一三相负载 在电源线电压相同时 作三角形连接时的负载端电压是做星接时的负载端电压的倍 26 三相负载采用何种联接方式由负载的额定电压决定 当负载额定电压等于电源线电压时采用三角形联接 当负载额定电压等于电源相电压时采用星形联接 三角形联接 27 3 3三相电路的电功率及安全用电知识 一 三相电路的功率 不论负载联接方式如何 总的功率必定等于三相功率之和 若三相负载对称 三相总功率是各相功率的三倍 即 3 3三相电路的功率及安全用电知识 28 例3 5 一台三相异步电动机 铭牌上额定电压是220 380V 接线是 接 额定电流是11 2 6 48A cos 0 84 试分别求出电源线电压为380V和220V时 输入电动机的电功率 解 UL 380V时 按名牌规定电动机定子绕组应 接 UL 220V时 按名牌规定电动机定子绕组应该 接 29 电力系统 由发电 输电和配电系统组成 二 发配电简介 发电 变电升压 变电降压 配电和用电 输电 30 1 发电方式火力发电 以汽轮机作为原动机带动发电机运转发电 水力发电 以水轮机作为原动机 需要丰富水利资源 原子能发电 是以原子反应堆代替燃煤锅炉 以少量的 原子燃料 代替了大量的燃煤 还有风力发电厂 潮汐电站及太阳能发电等 2 发电机电压通常是6 3kV 10 5kV 13 8kV和15 75kV 3 输电电压通常是10kV 35kV 110kV 220kV 330kV和500kV等多个等级 4 为保证工厂和生活用电需要 并有效的节约能源 供电必须做到安全 可靠 优质 经济 31 三 安全用电技术 1 安全电流与电压 安全电流 5mA 人体电阻 1000 安全电压 36V 在特别潮湿的场所 应采用12V以下的电压 32 2 几种触电方式 1 两相触电 2 电源中线接地时的单相触电 因火线与大地间分布电容的存在 使电流形成了回路 也是很危险的 人体承受的是线电压 人体承受的是相电压 3 电源中线不接地时的单相触电 33 3 防触电的安全技术 1 接零保护 此法适用于低压供电系统中变压器中性点接地的情况 电动