《电工电子技术基础.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电工电子技术基础.ppt（62页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、3.1 三相电源的连接方式,第3章三相交流电路,3.2 三相负载的连接方式,3.3 三相电路的功率,学习目的与要求,了解三相交流电的基本概念；熟悉三相电源和三相负载的两种连接方式；掌握对称三相交流电的概念及对称三相电路的分析与计算；理解中线的作用和两种连接方式下线、相电压，线、相电流之间的关系；熟悉对称与不对称下三相电路各种功率的计算方法；了解安全用电的基本常识；学习和掌握三相电路中电压、电流及功率的测量方法。,三相交流电路,现代电力工程上几乎都采用三相四线制。三相交流供电系统在发电、输电和配电方面较单相供电具有很多不可比拟的优点，主要表现在：1.三相电机产生的有功功率为恒定值，因此电机的稳定
2、性好。2.三相交流电的产生与传输比较经济。3.三相负载和单相负载相比，容量相同情况下体积要小得多。由于上述优点，使三相供电在生产和生活中得到了极其广泛的应用。,三相定子绕组对称嵌放在定子铁心槽中。,定子铁心,尾端：X Y Z,3.1 三相电源的连接方式,三相交流电是由三相发电机产生的。发电机主要由定子和转子两大部分构成。,定子绕组,首端：A B C,转子铁心,转子绕组,转子绕组通电后产生磁场。,转轴,三相定子绕组与旋转磁场相切割，感应对称三相电动势。,原动机带动转子绕轴旋转，形成气隙旋转磁场。,电路分析中很少用电动势，通常用电压来表示。以A相绕组的感应电压为参考正弦量，则发电机感应的对三相电压
3、分别为：,1.对称三相交流电的特点,uA,uB,uC,对称三相交流电最大值相等，频率相同，相位互差120。,三相电源Y接时的三个相电压显然是对称的！,2.三相电源的星形（Y）连接方式,三相电源尾端连在一起,三相电源首端分别向外引出端线，俗称火线。,尾端公共点向外引出的导线称为中线，中线俗称零线。,显然火线与零线之间的电压等于发电机绕组的三相感应电压相电压,火线与火线之间的电压称为线电压。,结论：,三相电源绕组作Y形连接时，可以向负载提供两种 电压。此种供电系统称为三相四线制。,数量上，线电压uAB是相电压uA的1.732倍；相位上，线电压超前与其相对应的相电压30电角！,三相电源Y接时线、相电
4、压之间的关系,三个相电压对称,电源的中性点总是接地的，因此相电压在数值上等于各相绕组首端电位。,线电压与相电压之间的关系,电压等于两点电位之差,30,同理可得,显然，电源Y接时的三个线电压也是对称的！,30,30,3.三相电源的三角形（）连接方式,显然发电机绕组作接时只能向负载提供一种电压！,三相电源首尾相接构成闭环,在电源的三个连接点处分别外引三根火线。,显然，电源绕组作接时，线电压等于发电机绕组的三相感应电压。,发电机三相绕组作接时，不允许首尾端接反！否则将在三角形环路中引起大电流而致使电源过热烧损。,结论：,三相电源绕组作接时，线电压等于电源绕组的感应电压。此种供电系统称为三相三线制。通
5、常电源绕组的连接方式为星形。,日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为:,三相电源绕组连接成Y接方式的最大优越性就是可向负载提供两种不同的电压，且其中线电压是发电机一相绕组感应电压的1.732倍！,三相四线制供电系统两种电压一般表示为,或,验电笔的正确握法如下图示,你能说出对称三相交流电的特征吗？,你会做吗？,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？,电笔头与被测导线接触时，使氖管发光的是火线，不发光的是零线。,检验学习结果,3.2 三相负载的连接方式,三相负载也有Y形和形两种连接方式。,1.三相负载的Y形连接,线电流,由连接方式决定了,相电流,Y接时负载端电压
6、等于电源相电压,(1)对称三相负载,满足,称为对称三相负载。,Y接对称三相负载中通过的电流,Y接对称三相电流对称，因此,对称负载Y接时，由于中线电流为零，中线不起作用，可以拿掉！,电源线电压为380V，对称三相负载Y接，Z=3+j4，求：各相负载中的电流及中线电流。,解,例,设,根据对称关系：,对称三相电路的计算可归结为一相电路计算，其它两相根据对称关系可直接写出。,结论：,则,有,解得,中线电流,实用中，三相电动机、变压器等都是对称三相负载。,已知电源线电压为380V。三相Y接照明负载均为“220V、40W”白炽灯50盏，求：U相开路，V相开25盏，W相灯全开时各相电流及中线电流。,(2)不
7、对称三相负载,时，称之为不对称三相负载。,求解不对称三相负载电路时，只要电路中有中线，就可把各相按照单相电路的分析方法分别计算，注意此时中线电流不等于零！,解,U相开路相当于断路，,有中线，V相,和W相正常工作，电流分别为：,应用实例照明电路,显然，中线保证了Y接不对称三相负载的相电压平衡。有了中线，各相情况互不影响。,中线电流由相量图分析,问题及讨论,上述照明电路若中线因故断开，且发生：(1)一相断路；(2)一相短路；情况又如何？,分析,(1)无中线一相断路时，,其余两相相当于串联接于380V线电压上：,V相、，W相均不能正常工作！,问题及讨论,分析,(2)无中线一相短路时；,此时，V相和W
8、相均通过短路相分别形成回路，各相端电压为380V，高于额定电压220V，显然都会被烧损。,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，当有的超过用电设备的额定电压时，可能烧损或减少使用寿命；而有的达不到额定电压不能正常工作。如前面所讲到的照明电路，由于中线断开且一相发生故障，由此造成各相负载的不对称。换句话讲，如果有中线，当一相发生故障时，其它无故障负载相仍能正常工作。因此，对通常工作在不对称情况下的三相电路而言，中线绝对不允许断开！而且必须保证中线可靠。为确保中线在运行中不断开，中线上不允许安装保险丝和开关。,关于中线的讨论,2.负载的形连接,线电流,三相负载首尾相接构成一个闭环
9、，,相电流,对三个结点列KCL方程可得：,相量图分析,接时负载的端电压等于电源线电压。由于三个线电压对称，因此三个相电流对称。,由三个联结点分别向外引出端线。,(1)三相负载对称时,观察相量图可得：,即：线、相电流的数量关系为：,相位上，线电流滞后相电流30。,(2)三相负载不对称时,各相电流分别计算：,线、相电流之间不再有 倍的关系,应根据,分别计算。,指出图中各电表的读数。,你会做吗？,某设备采用三相三线制供电。当因故断掉一相时，能否认为是两相供电了？,为什么照明电路中一定要火线进开关？,检验学习结果,3.3 三相电路的功率,复习单相交流电路功率：,1.三相电路的功率,三相电路对称时，各种
10、功率分别为：,三相电路不对称时，各种功率分别为：,其中容性Q为负值,和连接方法有无关系？,Y接时,接时,无关！,如何用两个瓦特表测三相电路的功率？,三相交流电路功率的测量,二瓦计法如图示,二瓦计法只适用于对称三相电路的功率测量。对于不对称三相电路的功率，应按照单相电路功率的测量方法，即逐个测量每一相功率。,其中:,*,2.发配电概况,电能是由发电厂产生，通过输电线作远距离或近距离的输送。电力生产的过程，就是利用水能、煤、核能、风能等一次能源转化为效率高、易传输、适用面广的电能，由于电能是由一次能源经人类加工而得到的，因此把电能称为二次能源。,电能都是由发电厂的发电机产生的；,电能向外输送时必须
11、经过升压和变电；,输送电能需用不同电压等级的输配电设备；,最后由用户接收和使用电能。,电力系统=发电厂+变电所+输电线路+用户,电力系统中发电机、变压器、电力线路和用电设备等的投入和撤除都是在一瞬间完成的，所以，电力系统中电能的生产、输送、分配和消费是同时进行的。,利用燃煤(或石油、天然气)燃烧使汽轮机转动。,火 电 厂,生产过程：化学能热能机械能电能,利用水的流量和落差使水轮机转动。,生产过程：水能机械能电能,水 电 站,核 电 站,利用原子能在反应堆的核裂变使汽轮机转动,生产过程：原子能机械能电能,生产过程：风能机械能电能,风力发电站,风力发电是利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转
12、的速度提升，來促使发电机发电。依据目前的风车技术，大約是每秒三公尺的微风速度，便可以开始发电。,生产过程：潮汐能机械能电能,潮汐发电站,潮汐发电与水力发电的原理相似，它是利用潮水涨、落产生的水位差所具有势能来发电的，也就是把海水涨、落潮的能量变为机械能，再把机械能转变为电能发电的过程。具体地说，潮汐发电就是在海湾或有潮汐的河口建一拦水堤坝，将海湾或河口与海洋隔开构成水库，再在坝内或坝房安装水轮发电机组，然后利用潮汐涨落时海水位的升降，使海水通过轮机转动水轮发电机组发电。,变电所可分为：升压变电所、降压变电所、区域变电所、终端变电所等。,变电所,电力线路分有输电线路和配电线路。由于发电厂一般都远
13、离用电中心，所以必须用高压输电；为了确保用户安全用电，还必须降压配置为用户所需的各种电压。,电力线路,(1)电流对人体的危害,3.安全用电,触电：当人体触及带电体承受过高的电压而导致死亡或局部受伤 的现象。触电依伤害程度不同可分为电击和电伤两种。,电击：指电流触及人体而使内部器官受到损害，它是最危险的触 电事故。当电流通过人体时，轻者使人体肌肉痉挛，产生 麻电感觉，重者会造成呼吸困难，心脏麻痹，甚至导致死 亡。电击多发生在对地电压为220 V的低压线路或带电设备 上，因为这些带电体是人们日常工作和生活中易接触到的。,电伤：由于电流的热效应、化学效应、机械效应以及在电流的作 用下使熔化或蒸发的金
14、属微粒等侵入人体皮肤，使皮肤局 部发红、起泡、烧焦或组织破坏，严重时更能危及人命。电伤多发生在1000 V及1000 V以上的高压带电体上。,(2)伤害程度与电流强度之间的关系,对于工频交流电，按照人体对所通过大小不同的电流所呈现的反应，通常可将电流划分为三级。,缺乏电气安全常识；违反操作规程；设备不合格；维修维护不及时；偶然因素等。,触电原因,触电急救措施,如果触电地点附近有电源，可立即断开开关、拔下插头或熔断器等。,如果事故现场离电源太远，可用有绝缘柄的电工钳或有干燥木柄的斧头切断电线。,对于低压触电事故：,当电线搭接在触电者身上或被压在身下时，可使用非导电体，如木棒、竹竿、塑料棍等，去拨
15、开电源。,应立即电话通知有关部门停电。,带上绝缘手套，穿上绝缘靴，用相应电压等级的绝缘工具拉开高压开关,抛掷裸金属导线使线路短路、接地，迫使保护装置动作，断开电源。,（1）救护人不可直接用手或其他导电及潮湿的物件作为救护工具，必须使用适当的绝缘工具。,注意,（2）要防止触电者脱离电源后可能的摔伤。,对于高压事故,3.人体触电的形式,单相触电,在人体与大地之间互不绝缘情况下，人体的某一部位触及到三相电源线中的任意一根导线，电流从带电导线经过人体流入大地而造成的触电伤害。单相触电又可分为中性线接地和中性线不接地两种情况。左图为中性点接地系统的单相触电；右图为中性点不接地系统的单相触电。,单相触电电
16、流通过的路径,电流通过人体的心脏，肺部、和中枢神经系统的危险性比较大，特别是电流通过心脏时危险最大。所以从手到脚的电流途径最为危险。,两相触电,在两相触电，也叫相间触电，这是指在人体与大地绝缘的情况下，同时接触到两根不同的相线，或者人体同时触及到电气设备的两个不同相的带电部位时，电流由一根相线经过人体到另一根相线，形成闭合回路，如图所示。,两相触电情境,两相触电比单相触电更危险，因为此时加在人体心脏上的电压是线电压！,哈！,啊！,双线触电,跨步电压触电,输电线路火线断线落地时，落地点的电位即导线电位，电流将从落地点流入地中。离落地点越远，电位越低。根据实际测量，在离导线落地点20 m以外的地方
17、，由于入地电流非常小，地面的电位近似等于零。如果有人走近导线落地点附近，由于人的两脚电位不同，则在两脚之间出现电位差，这个电位差叫作跨步电压。距离电流入地点越近，人体承受的跨步电压越大；距离电流入地点越远，人体承受的跨步电压越小;在20 m以外，跨步电压很小，可以看作为零。,学生宿舍私用电器现象成为安全隐患,不要在输电线附近搭晒湿衣服！,不要随便扯拉电线！,不要用湿毛巾擦洗正在使用的电器！,安全隐患图例,触电能使人造成烧伤或死亡，但是事故的多数原因是人为造成的。用电中注意以下问题，可以预防触电事故。（1）损坏的开关、插销等应赶快修理或更换，不能将就使用。（2）不懂电气技术和一知半解的人，对电气
18、设备不要乱拆、乱装，更不要乱接电线。（3）灯头用的软线不要东拉西扯，灯头距地不要太低，扯灯照明时，不要往铁丝上搭。（4）电灯开关最好用拉线开关，尤其是土地潮湿的房间里，不要用床头开关和灯头开关。（5）屋内电线太乱或发生问题时，不能私自摆弄，一定要找电气承装部门或电工来改修。（6）拉铁丝搭东西时，注意不要接触到附近的电线。（7）屋外电线和进户线要架设牢固，以免被风吹断，发生危险。（8）外线折断时，不要靠近或用手去拿，应找人看守，赶快通知电工修理。（9）不要用湿手、湿脚接触电气设备和开关插销，以免触电。（10）大清扫时，不要用湿抹布擦电线、开关和插销，也不要用水冲洗电线及各种用电器具、电灯和收音机
19、等。,电力系统和电气装置的中性点，电气设备的外露导电部分通过导体与大地相连称为接地。接地的目的：一是保证人身安全，使人可能接触到的设备外露导电部分的电位基本降低到接近地电位，当人触及这些部位时，即使这些部位带电，因其电位与地电位基本接近，可以减少电击危险。二是保证电力系统正常、稳定运行。由接了地的变压器和发电机中性点引出的中性线称地线。电器设备的某部分直接与地线相连接叫作保护接零。保护接零也能起到与接地相似的安全保护作用。,4.保护接地和保护接零,保护接地的原理,在中性点不接地系统中，设备外壳不接地且意外带电，外壳与大地间存在电压，人体触及外壳，人体将有电容电流流过，如图(a)所示。,如果将外
20、壳接地，人体与接地体相当于电阻并联，流过每一通路的电流值将与其电阻的大小成反比。人体电阻通常为600 1000，而接地电阻通常小于4，因此流过人体的电流很小，这样就完全能保证人体的安全，如图(b)所示。,保护接零的原理,当设备正常工作时，外露部分不带电，人体触及外壳相当于触及零线，无危险，如图所示。采用保护接零时，应注意不宜将保护接地和保护接零混用，而且中性点工作接地必须可靠。,在电源中性线做了工作接地的系统中，为确保保护接零的可靠，还需相隔一定距离将中性线或接地线重新接地，称为重复接地。,一些常见的错误连接,在实际工作中，常有一些不规则的保护接地和接零，甚至是错误的保护接地和接零，起不到保护
21、作用或作用不可靠，甚至导致相反作用使事故范围扩大。常见的错误联接如下：,1、将家用电器的金属外壳用导线和自来水管联接 此种保护措施是不可靠的，甚至是危险的。因为陆地低压电网采用的是系统中性点接地的供电方式，自来水管的接地电阻远达不到国家规定的要求，尤其采用屋顶水箱供水的自来水管，接地电阻更大。一旦用电器外壳带电，势必导致触电危险，也可能导致其它用电器带电。,2、同一系统中存在两种不同的保护方式 在同一段母线供电的线路中，一部分设备采用保护接地，另一部分采用保护接零，在此种状况下，一旦当某一接地设备的金属外壳漏电而导致零线电位上升，将会使外壳和零线相接的所有处于接零状态下的设备外壳带电。,在中性
22、点接地的三相四线制供电系统中应注意：,工作零线和保护零线不能混淆！,火线L,工作零线N,保护零线E,设备没有接零保护,正确的接零保护,错误的接零保护,指出下图中各电器的连接方式。,你会做吗？,何谓三相负载？何谓单相负载？单相负载的三相连接方式又是指的什么？,三相电器铭牌上标示的额定功率是指输入的电功率吗？,检验学习结果,三相照明电路和三相动力电路功率的测量方法相同吗？,防雷保护,一、雷电的形成：雷电是一种常见的大气放电现象。在夏天的午后或傍晚，地面的热空气携带大量的水汽不断地上升到高空，形成大范围的积雨云，积雨云的不同部位聚集着大量的正电荷或负电荷，形成雷雨云，而地面因受到近地面雷雨云的电荷感
23、应，也会带上与云底相反符号的电荷。当云层里的电荷越积越多，达到一定强度时，就会把空气击穿，打开一条狭窄的通道强行放电。当云层放电时，由于云中的电流很强，通道上的空气瞬间被烧得灼热，温度高达6000-20000，所以发出耀眼的强光，这就是闪电，而闪道上的高温会使空气急剧膨胀，同时也会使水滴汽化膨胀，从而产生冲击波，这种强烈的冲击波活动形成了雷声。,一次雷击或者一次云闪所释放出的能量大约在300千瓦以上，如果把这些能量全部利用起来，可供一个普通家庭使用两个月以上。由于雷电释放的能量相当大，它所产生的强大,一、雷电的危害,电流、灼热的高温、猛烈的冲击波、剧变的静电场和强烈的电磁辐射等物理效应给人们带
24、来了多种危害。雷电的破坏主要有直击雷破坏和感应雷破坏。,雷电的作用主要是雷电流引起的，雷电流是一种冲击波。,雷击破坏的实例1,雷击破坏的实例2,日本一架客机不久前在起飞后不久,遭到闪电击中,整个过程刚好被摄影机拍了下來。画面中显示：一阵闪电正好击中客机机身,由于飞机上都装备有避雷裝置,因此並沒有造成任何伤亡。,雷击破坏的实例3,2005年5月4日，湖南、江西、浙江、福建等省的不少地方发生雷电冰雹暴雨天气，出现一些护坡倒塌，房屋进水，电线、大树被刮倒，人员被雷电击死等险情。,雷击破坏的实例4,2005年5月21日，荔波县一对夫妻在大树下躲雨，被雷电击中身亡，当时与他们相伴而行的还有其爱犬。14时
25、30分许，雷电交加、天空突降暴雨，夫妇俩在田间一大樟树下躲雨，爱犬依偎在他们中间。忽然，一道高光划过天空，雷电向树干劈来，夫妻双双被击中不幸身亡。据村民讲，大家赶到时，丈夫高桂林被打翻在距树干2米的地方，手里还握着锄头，其妻谢昌芬被打得卷成一团倒在树根下，夫妻俩头发烧焦，衣裤被烧烂，惨不忍睹。,雷击破坏的实例5,2004年8月4日晚8时，一场电闪雷鸣划破成都自来水六厂上空，将水厂AB两厂的双供电电源击毁，全城自来水管网遭遇了前所未有的严峻考验，全城水压骤减，极个别区域还出现临时停水。,雷击破坏的防范,雷电除了造成森林火灾等灾害外，每年夺去不少人的生命。雷雨时，人应尽量远离孤立的大树-电杆等，它
26、们都是雷击的目标。当雷打中一棵树时，沿树干而下的电流可能会跳到站在附近或靠在树干上的人在入地。打到地面的雷击其电流非常大（曾经在雷击点半公里外的电线上测到100A的电流）。强大电流自电荷落地点向四面流开，地面上相距1m的两点间的电势差可以致人于死命。故雷雨时双脚应合拢。在旷野中遇雷雨，应尽可能躲在低洼处并下蹲，但避免躺在地上。在室内，应避免使用水龙头和电话，避免接触电线插头。因为自来水管-电话线-电线等都有可能把雷击电流引进室内。也不要洗澡-游泳。,防雷保护的措施,雷电保护原理很简单，就是提供和造就一种手段使雷闪放电能进入或离开大地，而不致破坏被保护的财产。现在没有证据和措施表明有哪一种保护方
27、法能防止雷闪放电现象的发生。雷电保护系统要能起到两个作用，一是把雷闪放电在它尚未击中被保护对象时截住；二是把雷闪电流无害地释放至大地。这就要求建筑物安装避雷器，把电流引至大地。建筑的金属构件也必须连接作为避雷系统的组成部分。,雷电是常见的自然现象，它实质上是天空中雷暴云中的火花放电，放电时产生的光是闪电，闪电使空气受热迅速膨胀而发出的巨大声响是雷声，雷雨天容易遭受雷击，致人受伤甚至死亡。避免雷击应当做到：1、在外出时遇到雷雨天气，要及时躲避，不要在空旷的野外停留。2、雷电交加时，如果在空旷的野外无处躲避，应该尽量寻找如土坑式的低凹地藏身，或者立即下蹲、双脚并拢、双臂抱膝、头部下俯，尽量降低身体
28、的高度。如果手中有导电的铁锹、金属杆雨伞等物体，要迅速抛到远处，千万不能拿着这些物品在旷野中奔跑，否则会成为雷击的目标。3、特别要小心的是，遇到雷电时一定不能到高耸的物体：如旗杆、大树、烟囱、电杆下站立；这些地方最容易遭遇雷击危险。,人身安全与避雷常识1,当有雷电时应避免进入和接近不加保护的小型建筑、仓库、棚舍等；未采取防雷保护的帐篷及临时掩蔽所；非金属车顶或敞篷的汽车；空旷的田野、运动场、游泳池、湖泊和海滨，铁丝网、晾衣绳、架空线路、孤立的树木等。应避免使用或接触电气设备、电话以及管道装置，尽快躲入：采取防雷保护措施的住宅和其它建筑物；地下掩蔽所、地铁、隧道和洞穴；大型金属或金属框架结构建筑
29、物；具有金属车顶的封闭汽车及其它车辆。应寻找低洼地区避开山顶和高地，寻找茂密树林。如果你处于暴露区域，孤立无援，当雷电来临时，你感到头发竖起，预示将遭雷击，则应立即蹲下，身子向前弯曲，并将手放在膝盖上。切勿在地下躺平，也不得把手放在地上。,人身安全与避雷常识2,A、鸟儿电阻小；B、鸟儿干燥不导电；C、鸟儿两只脚在同一根线上；D、鸟儿体积小。,问题：人体接触220V裸线触电，而小鸟儿两脚站在高压裸线上却无事，这是为什么？,分析：人和鸟都是导体，人站在地上和220V火线接触造成触电事故，高压电线上的电压是指两根高压线之间或高压线与地面之间的电压，鸟儿两只脚站在同一根高压线上且靠很近，电压很小，故不触电。,本章学习结束。Goodbye!,
