1、電工學(xué)供電與用電1大連理工大學(xué)電氣工程系第1頁，共39頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五 三相交流電的優(yōu)點 三相交流發(fā)電機(jī)體積小、重量輕、成本低。 節(jié)省輸電線金屬的消耗量，輸電成本較低。 應(yīng)用廣泛的三相異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、價 格低廉、性能良好和使用維護(hù)方便。 三相交流電路 由三相交流電源供電的電路。 電力系統(tǒng)目前普遍采用三相交流電源供電。 2大連理工大學(xué)電氣工程系第2頁，共39頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五4.1 三相電源一、三相交流電的產(chǎn)生 + e1L1 L1 + e2L2 L2 + e3L3 L3 L1 L1 L2 L2 L3 L3 L1 L1 三相交流發(fā)電機(jī)由

2、三個對稱的繞組組成， 在空間上彼此相差 120，它們的始端記為 L1 、L2 、L3 ，末端記為L1 、L2 、L3 。（a）結(jié)構(gòu)（b）繞組（c）三相電動勢3大連理工大學(xué)電氣工程系第3頁，共39頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五 分類磁極放在轉(zhuǎn)子 上，轉(zhuǎn)子由原動機(jī) 拖動作勻速轉(zhuǎn)動。 定子三相繞組切割 轉(zhuǎn)子磁場而感應(yīng)出 三相交流電動勢。L1L2 L3 L2L3L11. 三相交流電動勢產(chǎn)生原理2. 三相交流電動勢的特點 幅值相等 頻率相同 相位差 = 120 SN4大連理工大學(xué)電氣工程系第4頁，共39頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五3. 三相交流電動勢的表達(dá)式e2e3e1

3、teO(a) 波形圖U1U3U2(b) 相量圖120o120o120oe1 = Em sin te2 = Em sin ( t - 120)= Em sin ( t + 120)e3 = Em sin ( t - 240)E1 = E 0o E2 = E -120o E2 = E 120o 5大連理工大學(xué)電氣工程系第5頁，共39頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五二、三相電源的星形聯(lián)結(jié) 發(fā)電機(jī)三相繞組通常將三個末端接在一起。 三個繞組末端的連接點稱為中性點 ( N )。 三個首端L1 、L2、 L3稱為端點。 由中性點N引出的供電線稱為中性線或零線。 由三個首端引出的供電線稱為相線或

4、火線。L1 L3 L2 L1 L3 + e1+ e2L2 + e3星形聯(lián)結(jié)L1L2 L3L1L2L3 6大連理工大學(xué)電氣工程系第6頁，共39頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五 I1 I3 I2中性線 (零線) 線電流相電壓相線 (火線) 線電壓相電流三相四線制 I1 IL1 = I2 IL2 = I3 IL3 = U12 U1U23 U2U31 U3L1L2L3N IL2 IL3 IL1 IN1.線電流與相電流的有效值關(guān)系2.線電壓與相電壓的有效值關(guān)系IL= IPU12+U23+U31+U1+U2+U3+7大連理工大學(xué)電氣工程系第7頁，共39頁，2022年，5月20日，4點54分，

5、星期五 30U23U2U31U3U2U12U1 =3 U12U130o =3 U23U230o =3 U31U330o 8大連理工大學(xué)電氣工程系第8頁，共39頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五三、三相電源的三角形聯(lián)結(jié) 將三相電源中每相繞組的首端依次與另一相 繞組的末端連接在一起，形成閉合回路。三角形聯(lián)結(jié)L1 L1 L2 L3 L2L3L1 L3 L2 L1 L3 + e1+ e2L2 + e39大連理工大學(xué)電氣工程系第9頁，共39頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五三相三線制 I1 I2 I3線電流相電壓相線（火線）線電壓相電流U12U1 = U23U2 = U31U3=

6、 1.線電壓與相電壓的有效值關(guān)系UL= UP I1 IL1= - I3 I2 IL2= - I1 I3 IL3= - I22.線電流與相電流的有效值關(guān)系L1L2L3 IL1 IL3 IL2( U1 )U12+U23 ( U2 )+U31( U3 )+10大連理工大學(xué)電氣工程系第10頁，共39頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五 I1 I1 30 IL1 I2 I3 IL2 IL2I3I2 =3 IL1 I1 30o =3 IL2 I2 30o =3 IL3 I3 30o 11大連理工大學(xué)電氣工程系第11頁，共39頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五4.2 三相負(fù)載 三相對稱

7、負(fù)載: 三相阻抗相等的三相負(fù)載。 三相不對稱負(fù)載: 使用時平均分配到三個相上。L1L2L3NM 3 三相負(fù)載: 由三相電源供電的負(fù)載。Z2Z1Z312大連理工大學(xué)電氣工程系第12頁，共39頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五星形聯(lián)結(jié) 三角形聯(lián)結(jié) 三相負(fù)載也有兩種接法: 具體采用何種接法，應(yīng)根據(jù)電源電壓和負(fù)載 額定電壓的大小來決定。 原則上應(yīng)使負(fù)載的實際電壓等于其額定相電 壓。ZZZL1L2L3ZZZL1L2L3N13大連理工大學(xué)電氣工程系第13頁，共39頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五一、三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié) 三相負(fù)載的三個末端連接在一起，接到電源 的中性線上。 三相負(fù)載

8、的三個首端分別接到電源的三根相 線上。 IN IL3 I2 I1 IL1 I3 L2L3L1NZ1 Z2 Z3 +U3 IL2U1 U2 Z1 Z2 Z3L1L2L3N IL3 IL1+ +U3 U1 U2 IL1 IL2+14大連理工大學(xué)電氣工程系第14頁，共39頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五I1 =U1Z1U2U31U3U12U1 U2U1U3 I1 I2 I3U23I1 =U1Z1I1 =U1Z1 IN IL3 I2 I1 IL1 I3 L2L3L1NZ1 Z2 Z3 +U3 IL2U1 U2 如果負(fù)載對稱，阻抗 Z1 = Z2 = Z3 。則為對稱三相電路。 IN =

9、I1 + I2 + I3 = IL1 + IL2 + IL3 15大連理工大學(xué)電氣工程系第15頁，共39頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五I1 =U1Z1I1 =U1Z1I1 =U1Z1如果負(fù)載對稱，阻抗 Z1 = Z2 = Z3 。則為對稱三相電路。 IN = I1 + I2 + I3= IL1 + IL2 + IL3 U2U31U3U12U1 U2U1U3 I1 I2 I3U23 IN IL3 I2 I1 IL1 I3 L2L3L1NZ1 Z2 Z3 +U3 IL2U1 U2 16大連理工大學(xué)電氣工程系第16頁，共39頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五三相負(fù)載不對稱

10、而又沒有中性線時，三相負(fù)載的相電壓不會對稱，導(dǎo)致有的相電壓超過負(fù)載的額定相電壓，有的低于額定相電壓，致使負(fù)載不能正常工作，甚至損壞。因此，在三相四相制電路中，中性線不允許斷開，也不允許安裝熔斷器等短路或過電流保護(hù)裝置。R2 R3 L1 L2 L3 R1 N S 17大連理工大學(xué)電氣工程系第17頁，共39頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五 每相負(fù)載的首端都依次與另一相負(fù)載的末端 連在一起，形成閉合回路。 將三個連接點分別接到三個電源的三根相線 上。二、三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)U2 I3 I2 I1 L2 L3 L1 +Z1Z2 Z3 U1 IL1 IL2 IL3 U3 三相負(fù)載的三角形聯(lián)

11、結(jié)只能是三相三線制。ZZZL1L2L318大連理工大學(xué)電氣工程系第18頁，共39頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五 =3 IL1 I1 - 30o =3 IL2 I2 - 30o =3 IL3 I3 - 30o =3 IL IPZ1 = Z2 = Z3 = Z 對于三相對稱負(fù)載: I1 IL1 I2 I3 IL2 IL2 U1U2U3 I3 I2 I119大連理工大學(xué)電氣工程系第19頁，共39頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五 例4.2.1 有一電源為星形聯(lián)結(jié)，而負(fù)載為三角形聯(lián)結(jié)的對稱三相電路，已知電源相電壓UPS= 220 V，負(fù)載每相阻抗| Z | = 10 。試求

12、負(fù)載的相電流和線電流以及電源的線電流和相電流的有效值。解 由于電源為星形聯(lián)結(jié)，故電源線電壓忽略供電線路的阻抗，則負(fù)載線電壓ULL = ULS = 380V負(fù)載為三角形聯(lián)結(jié)，則負(fù)載相電壓UPL = ULL = 380V負(fù)載相電流IPL = UPL| Z |=38010A = 38 A負(fù)載為三角形聯(lián)結(jié)，故負(fù)載線電流ULS = 3UPS = 1.73220V = 380VILL = 3IPL = 1.7338 A = 66 A20大連理工大學(xué)電氣工程系第20頁，共39頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五電源只向一組三相負(fù)載供電，故電源線電流電源為星形聯(lián)結(jié)，故電源相電流ILS = ILL =

13、 66 AIPS = ILS = 66 A21大連理工大學(xué)電氣工程系第21頁，共39頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五4.3 三相功率三相總有功功率 P = P1 + P2+ P3三相總視在功率 S = P 2 + Q 2 P = 3 UP IPcos Q = 3 UP IPsin S = 3 UP IP 三相對稱負(fù)載功率表達(dá)式相電壓、相電流：線電壓、線電流：一、三相功率的計算Q =3 UL IL sin S =3 UL IL P = 3 UL IL cos 三相總無功功率 Q = Q1 + Q2 + Q322大連理工大學(xué)電氣工程系第22頁，共39頁，2022年，5月20日，4點5

14、4分，星期五 例4.3.1 電路中有兩個負(fù)載，其中負(fù)載 2 為 感性 ， 負(fù)載 1：UN = 380 V，P1 = 75 kW， cos 1 = 1， Y 形聯(lián)結(jié)。負(fù)載 2：UN = 380 V ，P2 = 36 kW， cos 2 = 0.8，形聯(lián)結(jié)。求: 電源提供的電流？解P = P1 + P2 = 111 kWQ = Q1 + Q2 = P1 tan 1 + P2 tan 2 = 27 kvar S = P2 + Q2 Il = = 173 AS3 Ul = 114 kVARRRL2L3L1ZZZ IL1 IL12 IL11 23大連理工大學(xué)電氣工程系第23頁，共39頁，2022年，5月

15、20日，4點54分，星期五*4.4 電力系統(tǒng)水力發(fā)電廠用電設(shè)備 變電所輸電線配電設(shè)備火力發(fā)電廠原子能發(fā)電廠用電設(shè)備 太陽能發(fā)電廠地?zé)岚l(fā)電廠潮汐發(fā)電廠生物質(zhì)發(fā)電廠24大連理工大學(xué)電氣工程系第24頁，共39頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五380 V220 V6 kV10 kV110kV 、220kV 、500 kV電能負(fù)荷升壓變壓器降壓變壓器10 kV 輸電方式交流輸電：輸電距離越遠(yuǎn)，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。25大連理工大學(xué)電氣工程系第25頁，共39頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五 低壓

16、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。變電所配電箱配電箱配電箱變電所配電箱配電箱配電箱配電箱26大連理工大學(xué)電氣工程系第26頁，共39頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五4.5 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(xì)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(jī)械性質(zhì)的作用骨折、組織受傷等27大連理工大學(xué)電氣工程系第27頁，共39頁，2022年，5月20日，4

17、點54分，星期五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(dá)到50 mA/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28大連理工大學(xué)電氣工程系第28頁，共39頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五三、 觸電事故單線觸電事故兩線觸電事故1. 直接觸電Id Id 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29

18、大連理工大學(xué)電氣工程系第29頁，共39頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五4.6 觸電防護(hù) 常規(guī)環(huán)境：交流 50 V、直流 120 V 潮濕環(huán)境：交流 25 V、直流 60 V 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： 42 V、36 V、24 V、12 V、6 V 要求：獨立的電源供電。30大連理工大學(xué)電氣工程系第30頁，共39頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五二、保護(hù)接地和保護(hù)接零1. IT 系統(tǒng) 保護(hù)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(hù)接地。 接地裝置的接地電阻一般

19、不超過 4 。 Rd31大連理工大學(xué)電氣工程系第31頁，共39頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五PEL1L2L3N TN系統(tǒng)TN-C (PE 和 N 共用)TN-S (PE 和 N 完全分開共用)TN-C-S (PE 和 N 部分共用) 三相五線制系統(tǒng)分為:2. 保護(hù)接零（TN系統(tǒng)） 適用于中性點接地的三相四線制供電系統(tǒng)中 的電氣設(shè)備。32大連理工大學(xué)電氣工程系第32頁，共39頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五3. TT 系統(tǒng) 電源的中性點接地，而用電設(shè)備采用保護(hù)接 地的系統(tǒng)。 采用TT系統(tǒng)供電的用電設(shè)備應(yīng)采用漏電電 流動作保護(hù)裝置（漏電開關(guān)） 同一供電系統(tǒng)中，TN 和 TT 兩種系統(tǒng)不宜同 時采用。 RoRd工作接地 保護(hù)接地 33大連理工大學(xué)電氣工程系第33頁，共39頁，2022年，5月20日，4點54分，星期五三、漏電開關(guān)作用： 主要用于低壓供電系統(tǒng)，當(dāng)被保護(hù)的設(shè)備出現(xiàn)故障時，故障電流作用于保護(hù)開關(guān)，若該電流超過預(yù)定值，則使開關(guān)自動斷開，以切斷供電電路。2. 漏電開關(guān)的選擇 若用于保護(hù)人:動作電流 30 mA 以下。漏電 動作時間 0.1 s 以下。若用于保護(hù)線路: 動作電流 30100 mA