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1、第4章 三相电路及安全用电,后一页,返回,4.1 三相电压,4.2 负载星形联接的三相电路,4.3 负载三角形联接的三相电路,4.4 三相功率,4.5 安全用电,本章要求：1.搞清对称三相负载Y和联接时相线电压、相线电流关系。2.掌握三相四线制供电系统中单相及三相负载的正确联接方法，理解中线的作用。3.掌握对称三相电路电压、电流及功率的计算。4.了解安全用电常识。,返回,前一页,后一页,4.1 三相电压,一、三相电压的产生,工作原理：动磁生电,三相交流发电机示意图,转子,定子,返回,前一页,后一页,三相交流发电机结构,返回,前一页,后一页,相量表示:,=E/+120,返回,前一页,后一页,对称
2、三相电势的瞬时值之和为 0。,三相交流电到达正最大值的顺序称为相序。,三个正弦交流电动势满足以下特征：,返回,前一页,后一页,二、三相电源的星形联接,1.联接方式,中线(零线、地线),中性点,端线(相线、火线),在低压系统,中性点通常接地，所以也称地线。,相电压：端线与中线间（发电机每相绕组）的电压。,线电压：端线与端线间的电压。,、Up,返回,前一页,后一页,、Ul,跳转,2.线电压与相电压的关系,相电压：端线与中线间的电压。,线电压：端线与端线间的电压。,相量图：,30,根据KVL定律：,由相量图可得，,返回,前一页,后一页,同理可得：,三、三相电源的三角形联接,返回,前一页,后一页,4.
3、2负载星形联接的三相电路,不对称三相负载：不满足 ZA=ZB=ZC 如由单相负载组成的三相负载,对称三相负载：ZA=ZB=ZC 如三相电动机,三相负载的联接：三相负载也有 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，原则是：负载必须承受额定电压。,前一页,后一页,一、三相负载,单相负载：只需一相电源供电 照明负载、家用电器,分类：,三相负载：需三相电源同时供电 三相电动机等,返回,二、负载星形联接的三相电路,N 电源中性点,N负载中性点,线电流：流过端线的电流,相电流：流过每相负载的电流,结论：负载 Y联接时，线电流等于相电流。,前一页,后一页,1.联接形式,返回,2
4、.负载Y 0联接三相电路的计算,1）负载端的线电压电源线电压2）负载的相电压电源相电压,负载 Y 联接带中线时，可将各相分别看作单相电路来计算。,3）线电流相电流,Y0 联接时：,4）中线电流,前一页,后一页,返回,3.对称负载Y0 联接三相电路的计算,负载对称时，三相电流也对称。,负载对称时,中线无电流,可省掉中线。,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。,前一页,后一页,返回,例1：,前一页,后一页,返回,三相对称：,中线电流:,例1：,(1)线电流：,前一页,后一页,返回,(2)三相负载不对称（RA=5、RB=10、RC=20）分别计算各线电流：,中线电流:,前
5、一页,后一页,返回,例2：照明系统故障分析,在上例中，试分析下列情况：1.A相短路：中线未断，求各相负载电压；中线断开，求各相负载电压。2.A相断路：中线未断，求各相负载电压；中线断开，求各相负载电压。,B、C相灯由于承受电压 过高将烧坏,2)中线断开,UA=0 UB=UBA=380V UC=UCA=380V,前一页,后一页,返回,中线未断:,IB=IC=UBC/（RB+RC)=380/（10+20）=12.7 A,结论:1.不对称负载Y联接又未接中线时，负载电压不再对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越高。2.中线的作用：保证星形联接三相不对称负载的相电压对称。3.照明负载三相不对称，必须采
6、用三相四线制供电方式，且中线上不允许接刀闸和熔断器。,B、C相灯仍承受220V电压正常工作。,变为单相电路,前一页,后一页,返回,例三:,求例一电路中线断开时的负载相电压及负载相电流。,则节点电压,前一页,后一页,返回,可见：1.不对称三相负载做星形联接且无中线时,三相负载的相电压不对称。2.照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，且中线上不允许接刀闸和熔断器。,前一页,后一页,返回,一、联接形式,4.3 负载三角形联接的三相电路,线电流：流过端线的电流,相电流：流过每相负载的电流、,前一页,后一页,返回,线电流不等于相电流,2.相电流,3.线电流,1.负载相电压=电源线电压,即:UP
7、=Ul,一般电源线电压是对称的，所以不论负载是否对称，负载相电压始终对称。,二、分析计算,前一页,后一页,返回,前一页,后一页,返回,相量图:,4.三相负载对称时,三相负载对称时，三相相电流对称,同理可得：,线电流,三相负载的联接原则：,负载的额定电压=电源的线电压,应作 联接,负载的额定电压=电源线电压,应作 Y 联接,前一页,后一页,返回,应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，与电源的联接方式无关。,4.4 三相功率,无论负载为 Y 或联接，每相有功功率都应为：Pp=Up Ip cosp,对称负载 联接时：,同理：,对称负载 Y联接时：,相电压与相电流的相位差,当负载对称时：P=3Up
8、Ipcosp,前一页,后一页,返回,正误判断：,对称负载 Y联接：,ZB,ZC,ZA,N,N,+,+,+,前一页,后一页,返回,正误判断：,对称负载 Y联接：,前一页,后一页,返回,例一：,三相对称负载作三角形联接，Ul=220V，当 K1和K2均 闭合时，各电流表读数均为17.3A，三相功率P=4.5 kW，试求:1）每相负载的电阻和感抗；2）K1合、K2断开时，各电流表读数和有功功率P；3）K1断、K2闭合时，各电流表读数和有功功率P。,返回,前一页,后一页,2)K1闭合、K2断开时：,IA=IC=10A IB=17.32A,流过电流表 A、C 的电流变为相电流 IP，流过电流表B 的电流
9、仍为线电流Il。,当开关均闭合时，每相有功功率 P=1.5 kW。,K1合、K2断时，ZAB、ZBC 的相电压和相电流没变，则PAB、PBC不变。,P=PAB+PBC=3 kW,前一页,后一页,返回,IB=0A,3)K1断开、K2闭合时,变为单相电路,I1 仍为相电流 IP，I2 变为 1/2 IP。,IA=IC=10+5=15A,I2 变为 1/2 IP，所以 AB、BC 相的功率变为原来的1/4。,P=1/4 PAB+1/4 PBC+PCA=0.375+0.375+1.5=2.25 kW,前一页,后一页,返回,例二：,某大楼为日光灯和白炽灯混合照明，需装40瓦日光灯210盏（Cos1=0.
10、5），60瓦白炽灯90盏（Cos2=1），它们的额定电压都是220V，由380V/220V的电网供电。试分配其负载并指出应如何接入电网。这种情况下，线路电流为多少？,解：1.该照明系统与电网连接图,前一页,后一页,返回,解：1.该照明系统与电网连接图,2.计算线电流:,前一页,后一页,返回,例三：,某大楼电灯发生故障，第二层楼和第三层楼所有电灯都突然暗下来，而第一层楼电灯亮度不变，试问这是什么原因？这楼的电灯是如何联接的？同时发现，第三层楼的电灯比第二层楼的电灯还暗些，这又是什么原因？,解：1.本系统供电线路图,前一页,后一页,返回,2.当P处断开时，二、三层楼的灯串联接380V 电压，所以亮
11、度变暗，但一层楼的灯仍承受220V电压亮度不变。,3.三楼灯多于二楼灯即 R3 R2,所以三楼灯比二楼灯暗。,解：1.本系统供电线路图,前一页,后一页,返回,4.5 安全用电,一、概述,安全用电：人身安全、设备安全。,1.电流对人体的危害 人体允许的安全工频电流:30mA 工频危险电流:50mA 人体电阻:Rb=1000(一般情况)人体危险电压:U=0.051000=50V 我国规定安全电压:36V、24V、12V。,前一页,后一页,返回,2.触电原因及常见触电事故,1)发生触电的原因 未遵守操作规程或粗心大意，直接接触或过分靠近电气设备的带电部分。,通过人体电流:,中性点接地系统单相触电,前
12、一页,后一页,返回,中性点接地系统一相接地时,在煤矿井下足以引起瓦斯、煤尘爆炸。,井下供电系统变压器中性点禁止接地。,煤矿井下：照明负载、煤电钻、电动机三相绕组均接形。保证每相负载电压 UL=127V,前一页,后一页,返回,中性点不接地系统,设:UP=380V Rb=1000 R=35k,当发生单相对地短路:,入地电流很小,引燃瓦斯，煤尘的可能性大大减少。,人体接触某一相:,对地绝缘电阻,前一页,后一页,返回,（2）双相触电,二、接地与接零,保护接地：将电气设备不带电的金属外壳与 接 地体可靠地连接起来。保护接零：将电气设备不带电的金属外壳与 零线相连。,触电后果更为严重,Ib,通过人体的电流
13、：,前一页,后一页,返回,1.保护接地 用于中性点不接地系统,电气设备外壳未装保护接地时:,当电气设备内部绝缘损坏发生一相碰壳时：由于外壳带电,当人触及外壳,接地电流 Ie 将经过人体入地后,再经其它两相对地绝缘电阻R 及分布电容C 回到电源。当R 值较低、C 较大时，Ib 将达到或超过危险值。,对地绝缘电阻,分布电容,前一页,后一页,返回,电气设备外壳有保护接地时,通过人体的电流：,Rb与Ro并联，且 Rb Ro 通过人体的电流可减小到安全值以内。,由图可知,利用接地装置的分流作用来减少通过人体的电流。,前一页,后一页,返回,2.保护接零（用于 380V/220V 三相四线制系统）,电气设备的外壳 可靠地接到零线上。,当电气设备绝缘损坏造成一相碰壳，该相电源短路，其短路电流使保护设备动作，将故障设备从电源切除，防止人身触电。,把电源碰壳，变成单相短路，使保护设备能迅速可靠地动作，切断电源。,前一页,后一页,返回,若保护接地和保护接零同时使用时:,当A相绝缘损坏碰壳时，,式中：R0：保护接地电阻4 R0：工作接地电阻4,注：中性点接地系统 1.不允许采用保护接地，只能采用保护接零；2.不准保护接地和保护接零同时使用。,接地电流,此电流不足以使大容量的保护装置动作。,前一页,后一页,返回,
