第4章 三相電路及安全用電,后一頁,返回,4.1 三相電壓,4.2 負載星形聯接的三相電路,4.3 負載三角形聯接的三相電路,4.4 三相功率,4.5 安全用電,本章要求： 1. 搞清對稱三相負載Y和聯接時相線電壓、相線電流關系。 2. 掌握三相四線制供電系統中單相及三相負載的正確聯接方法，理解中線的作用。 3. 掌握對稱三相電路電壓、電流及功率的計算。 4. 了解安全用電常識。,返回,前一頁,后一頁,4.1 三相電壓,一、三相電壓的產生,工作原理：動磁生電,三相交流發(fā)電機示意圖,轉子,定子,返回,前一頁,后一頁,三相交流發(fā)電機結構,返回,前一頁,后一頁,相量表示:,= E/+120,返回,前一頁,后一頁,對稱三相電勢的瞬時值之和為 0。,三相交流電到達正最大值的順序稱為相序。,三個正弦交流電動勢滿足以下特征：,返回,前一頁,后一頁,二、三相電源的星形聯接,1. 聯接方式,中線(零線、地線),中性點,端線(相線、火線),在低壓系統,中性點通常接地，所以也稱地線。,相電壓：端線與中線間（發(fā)電機每相繞組）的電壓。,線電壓：端線與端線間的電壓。,、Up,返回,前一頁,后一頁,、Ul,跳轉,2. 線電壓與相電壓的關系,相電壓：端線與中線間的電壓。,線電壓：端線與端線間的電壓。,相量圖：,30,根據KVL定律：,由相量圖可得，,返回,前一頁,后一頁,同理可得：,三、三相電源的三角形聯接,返回,前一頁,后一頁,4.2負載星形聯接的三相電路,不對稱三相負載： 不滿足 ZA =ZB = ZC 如由單相負載組成的三相負載,對稱三相負載：ZA=ZB= ZC 如三相電動機,三相負載的聯接： 三相負載也有 Y和 兩種接法，至于采用哪種方法 ， 要根據負載的額定電壓和電源電壓確定，原則是：負載必須承受額定電壓。,前一頁,后一頁,一、三相負載,單相負載：只需一相電源供電 照明負載、家用電器,分類：,三相負載：需三相電源同時供電 三相電動機等,返回,二、負載星形聯接的三相電路,N 電源中性點,N負載中性點,線電流：流過端線的電流,相電流：流過每相負載的電流,結論： 負載 Y聯接時，線電流 等于相電流。,前一頁,后一頁,1. 聯接形式,返回,2.負載Y 0聯接三相電路的計算,1）負載端的線電壓電源線電壓 2）負載的相電壓電源相電壓,負載 Y 聯接帶中線時，可將各相分別看作單相電路來計算。,3）線電流相電流,Y0 聯接時：,4）中線電流,前一頁,后一頁,返回,3. 對稱負載Y0 聯接三相電路的計算,負載對稱時，三相電流也對稱。,負載對稱時,中線無電流,可省掉中線。,負載對稱時，只需計算一相電流，其它兩相電流可根據對稱性直接寫出。,前一頁,后一頁,返回,例1：,前一頁,后一頁,返回,三相對稱：,中線電流:,例1：,(1) 線電流：,前一頁,后一頁,返回,(2) 三相負載不對稱（RA=5 、RB=10 、RC=20 ） 分別計算各線電流：,中線電流:,前一頁,后一頁,返回,例2：照明系統故障分析,在上例中，試分析下列情況： 1. A相短路：中線未斷，求各相負載電壓； 中線斷開，求各相負載電壓。 2. A相斷路：中線未斷，求各相負載電壓； 中線斷開，求各相負載電壓。,B、C相燈由于承受電壓 過高將燒壞,2) 中線斷開,UA = 0 UB=UBA= 380V UC=UCA= 380V,前一頁,后一頁,返回,中線未斷:,IB =IC=UBC/（RB+RC) =380/（10+20） =12.7 A,結論: 1.不對稱負載Y聯接又未接中線時，負載電壓不再對稱，且負載電阻越大，負載承受的電壓越高。 2. 中線的作用：保證星形聯接三相不對稱負載的相電壓對稱。 3. 照明負載三相不對稱，必須采用三相四線制供電方式，且中線上不允許接刀閘和熔斷器。,B、C相燈仍承受220V電壓正常工作。,變?yōu)閱蜗嚯娐?前一頁,后一頁,返回,例三:,求例一電路中線斷開時的負載相電壓及負載相電流。,則節(jié)點電壓,前一頁,后一頁,返回,可見： 1. 不對稱三相負載做星形聯接且無中線時, 三相負載的相電壓不對稱。 2. 照明負載三相不對稱，必須采用三相四線制 供電方式，且中線上不允許接刀閘和熔斷器。,前一頁,后一頁,返回,一、聯接形式,4.3 負載三角形聯接的三相電路,線電流：流過端線的電流,相電流：流過每相負載的電流 、 、,前一頁,后一頁,返回,線電流不等于相電流,2. 相電流,3. 線電流,1. 負載相電壓=電源線電壓,即: UP = Ul,一般電源線電壓是對稱的，所以不論負載是否對稱，負載相電壓始終對稱。,二、分析計算,前一頁,后一頁,返回,前一頁,后一頁,返回,相量圖:,4. 三相負載對稱時,三相負載對稱時， 三相相電流對稱,同理可得：,線電流,三相負載的聯接原則：,負載的額定電壓 = 電源的線電壓,應作 聯接,負載的額定電壓 = 電源線電壓,應作 Y 聯接,前一頁,后一頁,返回,應使加于每相負載上的電壓等于其額定電壓， 與電源的聯接方式無關。,4.4 三相功率,無論負載為 Y 或聯接，每相有功功率都應為： Pp= Up Ip cosp,對稱負載 聯接時：,同理：,對稱負載 Y聯接時：,相電壓與相 電流的相位差,當負載對稱時：P = 3Up Ipcosp,前一頁,后一頁,返回,正誤判斷：,對稱負載 Y聯接：,ZB,ZC,ZA,N,N,+,+,+,前一頁,后一頁,返回,正誤判斷：,對稱負載 Y聯接：,前一頁,后一頁,返回,例一：,三相對稱負載作三角形聯接，Ul =220V，當 K1和K2均 閉合時，各電流表讀數均為17.3A，三相功率P = 4.5 kW，試求: 1）每相負載的電阻和感抗； 2）K1合、K2斷開時，各電流表讀數和有功功率P； 3）K1斷、K2閉合時，各電流表讀數和有功功率P。,返回,前一頁,后一頁,2) K1閉合、K2斷開時：, IA=IC =10A IB =17.32A,流過電流表 A、C 的電流變?yōu)橄嚯娏?IP，流過電流表B 的電流仍為線電流Il 。,當開關均閉合時，每相有功功率 P =1.5 kW。,K1合、K2斷時，ZAB、ZBC 的相電壓和相電流 沒變，則PAB、PBC不變。,P = PAB+PBC = 3 kW,前一頁,后一頁,返回,IB = 0A,3) K1斷開、 K2閉合時,變?yōu)閱蜗嚯娐?I1 仍為相電流 IP ， I2 變?yōu)?1/2 IP 。, IA=IC =10 + 5 = 15A, I2 變?yōu)?1/2 IP，所以 AB、 BC 相的功率變?yōu)樵瓉淼?/4 。,P = 1/4 PAB+ 1/4 PBC +PCA = 0.375 + 0.375 + 1.5 = 2.25 kW,前一頁,后一頁,返回,例二：,某大樓為日光燈和白熾燈混合照明，需裝40瓦日光燈210盞（Cos1=0.5），60瓦白熾燈90盞（Cos2=1），它們的額定電壓都是220V，由380V/220V的電網供電。試分配其負載并指出應如何接入電網。這種情況下，線路電流為多少？,解：1.該照明系統與電網連接圖,前一頁,后一頁,返回,解：1. 該照明系統與電網連接圖,2. 計算線電流 :,前一頁,后一頁,返回,例三：,某大樓電燈發(fā)生故障，第二層樓和第三層樓所有電燈都突然暗下來，而第一層樓電燈亮度不變，試問這是什么原因？這樓的電燈是如何聯接的？同時發(fā)現，第三層樓的電燈比第二層樓的電燈還暗些，這又是什么原因？,解：1. 本系統供電線路圖,前一頁,后一頁,返回,2. 當P處斷開時，二、三層樓的燈串聯接380V 電壓，所以亮度變暗，但一層樓的燈仍承受220V電壓亮度不變。,3. 三樓燈多于二樓燈即 R3 R2 , 所以三樓燈比二樓燈暗。,解：1. 本系統供電線路圖,前一頁,后一頁,返回,4.5 安全用電,一、概述,安全用電：人身安全、設備安全。,1. 電流對人體的危害 人體允許的安全工頻電流: 30mA 工頻危險電流: 50mA 人體電阻: Rb=1000 (一般情況) 人體危險電壓: U = 0. 051000 = 50V 我國規(guī)定安全電壓: 36V 、24V、12V。,前一頁,后一頁,返回,2. 觸電原因及常見觸電事故,1) 發(fā)生觸電的原因 未遵守操作規(guī)程或粗心大意，直接接觸或過分 靠近電氣設備的帶電部分。,通過人體電流:,中性點接地系統單相觸電,前一頁,后一頁,返回,中性點接地系統一相接地時,在煤礦井下足以引起瓦斯、煤塵爆炸。,井下供電系統變壓器中性點禁止接地。, 煤礦井下： 照明負載、煤電鉆、電動機三相繞組均接形。 保證每相負載電壓 UL = 127V,前一頁,后一頁,返回,中性點不接地系統,設: UP = 380V Rb=1000 R=35k ,當發(fā)生單相對地短路:,入地電流很小, 引燃瓦斯，煤塵的可能性大大減少。,人體接觸某一相:,對地絕 緣電阻,前一頁,后一頁,返回,（2）雙相觸電,二、接地與接零,保護接地：將電氣設備不帶電的金屬外殼與 接 地體可靠地連接起來。 保護接零：將電氣設備不帶電的金屬外殼與 零線相連。,觸電后果更為嚴重,Ib,通過人體的電流：,前一頁,后一頁,返回,1. 保護接地 用于中性點不接地系統,電氣設備外殼未裝保護接地時:,當電氣設備內部絕緣損壞發(fā)生一相碰殼時：由于外殼帶電 , 當人觸及外殼,接地電流 Ie 將經過人體入地后, 再經其它兩相對地絕緣電阻R 及分布電容C 回到電源。當R 值較低、C 較大時，Ib 將達到或超過危險值。,對地絕緣電阻,分布電容,前一頁,后一頁,返回,電氣設備外殼有保護接地時,通過人體的電流：,Rb與Ro并聯，且 Rb Ro 通過人體的電流可減小到安全值以內。,由圖可知,利用接地裝置的分流作用來減少通過人體的電流。,前一頁,后一頁,返回,2. 保護接零（用于 380V / 220V 三相四線制系統）,電氣設備的外殼 可靠地接到零線上。,當電氣設備絕緣損 壞造成一相碰殼，該相 電源短路，其短路電流 使保