1、3.1三相電源的連接方式,第3章三相交流電路,3.2三相負載的連接方式,3.3三相電路的功率,學習目的與要求,了解三相交流電的基本概念；熟悉三相電源和三相負載的兩種連接方式；掌握對稱三相交流電的概念及對稱三相電路的分析與計算；理解中線的作用和兩種連接方式下線、相電壓，線、相電流之間的關(guān)系；熟悉對稱與不對稱下三相電路各種功率的計算方法；了解安全用電的基本常識；學習和掌握三相電路中電壓、電流及功率的測量方法。,三相交流電路,現(xiàn)代電力工程上幾乎都采用三相四線制。三相交流供電系統(tǒng)在發(fā)電、輸電和配電方面較單相供電具有很多不可比擬的優(yōu)點，主要表現(xiàn)在：1.三相電機產(chǎn)生的有功功率為恒定值，因此電機的穩(wěn)定性好。

2、2.三相交流電的產(chǎn)生與傳輸比較經(jīng)濟。3.三相負載和單相負載相比，容量相同情況下體積要小得多。由于上述優(yōu)點，使三相供電在生產(chǎn)和生活中得到了極其廣泛的應(yīng)用。,三相定子繞組對稱嵌放在定子鐵心槽中。,定子鐵心,尾端：XYZ,3.1三相電源的連接方式,三相交流電是由三相發(fā)電機產(chǎn)生的。發(fā)電機主要由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分構(gòu)成。,定子繞組,首端：ABC,轉(zhuǎn)子鐵心,轉(zhuǎn)子繞組,轉(zhuǎn)子繞組通電后產(chǎn)生磁場。,轉(zhuǎn)軸,三相定子繞組與旋轉(zhuǎn)磁場相切割，感應(yīng)對稱三相電動勢。,原動機帶動轉(zhuǎn)子繞軸旋轉(zhuǎn)，形成氣隙旋轉(zhuǎn)磁場。,電路分析中很少用電動勢，通常用電壓來表示。以A相繞組的感應(yīng)電壓為參考正弦量，則發(fā)電機感應(yīng)的對三相電壓分別為：,1.對

3、稱三相交流電的特點,uA,uB,uC,對稱三相交流電最大值相等，頻率相同，相位互差120。,三相電源Y接時的三個相電壓顯然是對稱的！,2.三相電源的星形（Y）連接方式,三相電源尾端連在一起,三相電源首端分別向外引出端線，俗稱火線。,尾端公共點向外引出的導線稱為中線，中線俗稱零線。,顯然火線與零線之間的電壓等于發(fā)電機繞組的三相感應(yīng)電壓相電壓,火線與火線之間的電壓稱為線電壓。,結(jié)論：,三相電源繞組作Y形連接時，可以向負載提供兩種電壓。此種供電系統(tǒng)稱為三相四線制。,數(shù)量上，線電壓uAB是相電壓uA的1.732倍；相位上，線電壓超前與其相對應(yīng)的相電壓30電角！,三相電源Y接時線、相電壓之間的關(guān)系,三個

4、相電壓對稱,電源的中性點總是接地的，因此相電壓在數(shù)值上等于各相繞組首端電位。,線電壓與相電壓之間的關(guān)系,電壓等于兩點電位之差,30,同理可得,顯然，電源Y接時的三個線電壓也是對稱的！,30,30,3.三相電源的三角形（）連接方式,顯然發(fā)電機繞組作接時只能向負載提供一種電壓！,三相電源首尾相接構(gòu)成閉環(huán),在電源的三個連接點處分別外引三根火線。,顯然，電源繞組作接時，線電壓等于發(fā)電機繞組的三相感應(yīng)電壓。,發(fā)電機三相繞組作接時，不允許首尾端接反！否則將在三角形環(huán)路中引起大電流而致使電源過熱燒損。,結(jié)論：,三相電源繞組作接時，線電壓等于電源繞組的感應(yīng)電壓。此種供電系統(tǒng)稱為三相三線制。通常電源繞組的連接方

5、式為星形。,日常生活與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，多數(shù)用戶的電壓等級為:,三相電源繞組連接成Y接方式的最大優(yōu)越性就是可向負載提供兩種不同的電壓，且其中線電壓是發(fā)電機一相繞組感應(yīng)電壓的1.732倍！,三相四線制供電系統(tǒng)兩種電壓一般表示為,或,驗電筆的正確握法如下圖示,你能說出對稱三相交流電的特征嗎？,你會做嗎？,三相四線制供電體制中，你能說出線、相電壓之間的數(shù)量關(guān)系及相位關(guān)系嗎？,電筆頭與被測導線接觸時，使氖管發(fā)光的是火線，不發(fā)光的是零線。,檢驗學習結(jié)果,3.2三相負載的連接方式,三相負載也有Y形和形兩種連接方式。,1.三相負載的Y形連接,線電流,由連接方式?jīng)Q定了,相電流,Y接時負載端電壓等于電源相電壓,(1

6、)對稱三相負載,滿足,稱為對稱三相負載。,Y接對稱三相負載中通過的電流,Y接對稱三相電流對稱，因此,對稱負載Y接時，由于中線電流為零，中線不起作用，可以拿掉！,電源線電壓為380V，對稱三相負載Y接，Z=3+j4，求：各相負載中的電流及中線電流。,解,例,設(shè),根據(jù)對稱關(guān)系：,對稱三相電路的計算可歸結(jié)為一相電路計算，其它兩相根據(jù)對稱關(guān)系可直接寫出。,結(jié)論：,則,有,解得,中線電流,實用中，三相電動機、變壓器等都是對稱三相負載。,已知電源線電壓為380V。三相Y接照明負載均為“220V、40W”白熾燈50盞，求：U相開路，V相開25盞，W相燈全開時各相電流及中線電流。,(2)不對稱三相負載,時，稱

7、之為不對稱三相負載。,求解不對稱三相負載電路時，只要電路中有中線，就可把各相按照單相電路的分析方法分別計算，注意此時中線電流不等于零！,解,U相開路相當于斷路，,有中線，V相,和W相正常工作，電流分別為：,應(yīng)用實例照明電路,顯然，中線保證了Y接不對稱三相負載的相電壓平衡。有了中線，各相情況互不影響。,中線電流由相量圖分析,問題及討論,上述照明電路若中線因故斷開，且發(fā)生：(1)一相斷路；(2)一相短路；情況又如何？,分析,(1)無中線一相斷路時，,其余兩相相當于串聯(lián)接于380V線電壓上：,V相、，W相均不能正常工作！,問題及討論,分析,(2)無中線一相短路時；,此時，V相和W相均通過短路相分別形

8、成回路，各相端電壓為380V，高于額定電壓220V，顯然都會被燒損。,負載不對稱而又沒有中線時，負載上可能得到大小不等的電壓，當有的超過用電設(shè)備的額定電壓時，可能燒損或減少使用壽命；而有的達不到額定電壓不能正常工作。如前面所講到的照明電路，由于中線斷開且一相發(fā)生故障，由此造成各相負載的不對稱。換句話講，如果有中線，當一相發(fā)生故障時，其它無故障負載相仍能正常工作。因此，對通常工作在不對稱情況下的三相電路而言，中線絕對不允許斷開！而且必須保證中線可靠。為確保中線在運行中不斷開，中線上不允許安裝保險絲和開關(guān)。,關(guān)于中線的討論,2.負載的形連接,線電流,三相負載首尾相接構(gòu)成一個閉環(huán)，,相電流,對三個結(jié)

9、點列KCL方程可得：,相量圖分析,接時負載的端電壓等于電源線電壓。由于三個線電壓對稱，因此三個相電流對稱。,由三個聯(lián)結(jié)點分別向外引出端線。,(1)三相負載對稱時,觀察相量圖可得：,即：線、相電流的數(shù)量關(guān)系為：,相位上，線電流滯后相電流30。,(2)三相負載不對稱時,各相電流分別計算：,線、相電流之間不再有倍的關(guān)系,應(yīng)根據(jù),分別計算。,指出圖中各電表的讀數(shù)。,你會做嗎？,某設(shè)備采用三相三線制供電。當因故斷掉一相時，能否認為是兩相供電了？,為什么照明電路中一定要火線進開關(guān)？,檢驗學習結(jié)果,3.3三相電路的功率,復習單相交流電路功率：,1.三相電路的功率,三相電路對稱時，各種功率分別為：,三相電路不

10、對稱時，各種功率分別為：,其中容性Q為負值,和連接方法有無關(guān)系？,Y接時,接時,無關(guān)！,如何用兩個瓦特表測三相電路的功率？,三相交流電路功率的測量,二瓦計法如圖示,二瓦計法只適用于對稱三相電路的功率測量。對于不對稱三相電路的功率，應(yīng)按照單相電路功率的測量方法，即逐個測量每一相功率。,其中:,*,2.發(fā)配電概況,電力生產(chǎn)的過程，就是利用水能、煤、核能、風能等一次能源轉(zhuǎn)化為效率高、易傳輸、適用面廣的電能，由于電能是由一次能源經(jīng)人類加工而得到的，因此把電能稱為二次能源。,1.電力生產(chǎn)的基本環(huán)節(jié),電能都是由發(fā)電廠的發(fā)電機產(chǎn)生的；,電能向外輸送時必須經(jīng)過升壓和變電；,輸送電能需用不同電壓等級的輸配電設(shè)備

11、；,最后由用戶接收和使用電能。,電力系統(tǒng)=發(fā)電廠+變電所+輸電線路+用戶,電力系統(tǒng)中發(fā)電機、變壓器、電力線路和用電設(shè)備等的投入和撤除都是在一瞬間完成的，所以，電力系統(tǒng)中電能的生產(chǎn)、輸送、分配和消費是同時進行的。,利用燃煤(或石油、天然氣)燃燒使汽輪機轉(zhuǎn)動。,火電廠,生產(chǎn)過程：化學能熱能機械能電能,利用水的流量和落差使水輪機轉(zhuǎn)動。,生產(chǎn)過程：水能機械能電能,水電站,核電站,利用原子能在反應(yīng)堆的核裂變使汽輪機轉(zhuǎn)動,生產(chǎn)過程：原子能機械能電能,生產(chǎn)過程：風能機械能電能,風力發(fā)電站,風力發(fā)電是利用風力帶動風車葉片旋轉(zhuǎn)，再通過增速機將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機發(fā)電。依據(jù)目前的風車技術(shù)，大約是每秒三公尺

12、的微風速度，便可以開始發(fā)電。,生產(chǎn)過程：潮汐能機械能電能,潮汐發(fā)電站,潮汐發(fā)電與水力發(fā)電的原理相似，它是利用潮水漲、落產(chǎn)生的水位差所具有勢能來發(fā)電的，也就是把海水漲、落潮的能量變?yōu)闄C械能，再把機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔馨l(fā)電的過程。具體地說，潮汐發(fā)電就是在海灣或有潮汐的河口建一攔水堤壩，將海灣或河口與海洋隔開構(gòu)成水庫，再在壩內(nèi)或壩房安裝水輪發(fā)電機組，然后利用潮汐漲落時海水位的升降，使海水通過輪機轉(zhuǎn)動水輪發(fā)電機組發(fā)電。,變電所可分為：升壓變電所、降壓變電所、區(qū)域變電所、終端變電所等。,變電所,電力線路分有輸電線路和配電線路。由于發(fā)電廠一般都遠離用電中心，所以必須用高壓輸電；為了確保用戶安全用電，還必須降壓配

13、置為用戶所需的各種電壓。,電力線路,(1)電流對人體的危害,3.安全用電,觸電：當人體觸及帶電體承受過高的電壓而導致死亡或局部受傷的現(xiàn)象。觸電依傷害程度不同可分為電擊和電傷兩種。,電擊：指電流觸及人體而使內(nèi)部器官受到損害，它是最危險的觸電事故。當電流通過人體時，輕者使人體肌肉痙攣，產(chǎn)生麻電感覺，重者會造成呼吸困難，心臟麻痹，甚至導致死亡。電擊多發(fā)生在對地電壓為220V的低壓線路或帶電設(shè)備上，因為這些帶電體是人們?nèi)粘９ぷ骱蜕钪幸捉佑|到的。,電傷：由于電流的熱效應(yīng)、化學效應(yīng)、機械效應(yīng)以及在電流的作用下使熔化或蒸發(fā)的金屬微粒等侵入人體皮膚，使皮膚局部發(fā)紅、起泡、燒焦或組織破壞，嚴重時更能危及人命。

14、電傷多發(fā)生在1000V及1000V以上的高壓帶電體上。,(2)傷害程度與電流強度之間的關(guān)系,對于工頻交流電，按照人體對所通過大小不同的電流所呈現(xiàn)的反應(yīng)，通?？蓪㈦娏鲃澐譃槿?。,缺乏電氣安全常識；違反操作規(guī)程；設(shè)備不合格；維修維護不及時；偶然因素等。,觸電原因,觸電急救措施,如果觸電地點附近有電源，可立即斷開開關(guān)、拔下插頭或熔斷器等。,如果事故現(xiàn)場離電源太遠，可用有絕緣柄的電工鉗或有干燥木柄的斧頭切斷電線。,對于低壓觸電事故：,當電線搭接在觸電者身上或被壓在身下時，可使用非導電體，如木棒、竹竿、塑料棍等，去撥開電源。,應(yīng)立即電話通知有關(guān)部門停電。,帶上絕緣手套，穿上絕緣靴，用相應(yīng)電壓等級的絕緣

15、工具拉開高壓開關(guān),拋擲裸金屬導線使線路短路、接地，迫使保護裝置動作，斷開電源。,（1）救護人不可直接用手或其他導電及潮濕的物件作為救護工具，必須使用適當?shù)慕^緣工具。,注意,（2）要防止觸電者脫離電源后可能的摔傷。,對于高壓事故,3.人體觸電的形式,單相觸電,在人體與大地之間互不絕緣情況下，人體的某一部位觸及到三相電源線中的任意一根導線，電流從帶電導線經(jīng)過人體流入大地而造成的觸電傷害。單相觸電又可分為中性線接地和中性線不接地兩種情況。左圖為中性點接地系統(tǒng)的單相觸電；右圖為中性點不接地系統(tǒng)的單相觸電。,單相觸電電流通過的路徑,電流通過人體的心臟，肺部、和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的危險性比較大，特別是電流通過心

16、臟時危險最大。所以從手到腳的電流途徑最為危險。,兩相觸電,在兩相觸電，也叫相間觸電，這是指在人體與大地絕緣的情況下，同時接觸到兩根不同的相線，或者人體同時觸及到電氣設(shè)備的兩個不同相的帶電部位時，電流由一根相線經(jīng)過人體到另一根相線，形成閉合回路，如圖所示。,兩相觸電情境,兩相觸電比單相觸電更危險，因為此時加在人體心臟上的電壓是線電壓！,跨步電壓觸電,輸電線路火線斷線落地時，落地點的電位即導線電位，電流將從落地點流入地中。離落地點越遠，電位越低。根據(jù)實際測量，在離導線落地點20m以外的地方，由于入地電流非常小，地面的電位近似等于零。如果有人走近導線落地點附近，由于人的兩腳電位不同，則在兩腳之間出現(xiàn)

17、電位差，這個電位差叫作跨步電壓。距離電流入地點越近，人體承受的跨步電壓越大；距離電流入地點越遠，人體承受的跨步電壓越小;在20m以外，跨步電壓很小，可以看作為零。,學生宿舍私用電器現(xiàn)象成為安全隱患,不要在輸電線附近搭曬濕衣服！,不要隨便扯拉電線！,不要用濕毛巾擦洗正在使用的電器！,安全隱患圖例,觸電能使人造成燒傷或死亡，但是事故的多數(shù)原因是人為造成的。用電中注意以下問題，可以預防觸電事故。（1）損壞的開關(guān)、插銷等應(yīng)趕快修理或更換，不能將就使用。（2）不懂電氣技術(shù)和一知半解的人，對電氣設(shè)備不要亂拆、亂裝，更不要亂接電線。（3）燈頭用的軟線不要東拉西扯，燈頭距地不要太低，扯燈照明時，不要往鐵絲上搭

18、。（4）電燈開關(guān)最好用拉線開關(guān)，尤其是土地潮濕的房間里，不要用床頭開關(guān)和燈頭開關(guān)。（5）屋內(nèi)電線太亂或發(fā)生問題時，不能私自擺弄，一定要找電氣承裝部門或電工來改修。（6）拉鐵絲搭東西時，注意不要接觸到附近的電線。（7）屋外電線和進戶線要架設(shè)牢固，以免被風吹斷，發(fā)生危險。（8）外線折斷時，不要靠近或用手去拿，應(yīng)找人看守，趕快通知電工修理。（9）不要用濕手、濕腳接觸電氣設(shè)備和開關(guān)插銷，以免觸電。（10）大清掃時，不要用濕抹布擦電線、開關(guān)和插銷，也不要用水沖洗電線及各種用電器具、電燈和收音機等。,電力系統(tǒng)和電氣裝置的中性點，電氣設(shè)備的外露導電部分通過導體與大地相連稱為接地。接地的目的：一是保證人身安全

19、，使人可能接觸到的設(shè)備外露導電部分的電位基本降低到接近地電位，當人觸及這些部位時，即使這些部位帶電，因其電位與地電位基本接近，可以減少電擊危險。二是保證電力系統(tǒng)正常、穩(wěn)定運行。由接了地的變壓器和發(fā)電機中性點引出的中性線稱地線。電器設(shè)備的某部分直接與地線相連接叫作保護接零。保護接零也能起到與接地相似的安全保護作用。,4.保護接地和保護接零,保護接地的原理,在中性點不接地系統(tǒng)中，設(shè)備外殼不接地且意外帶電，外殼與大地間存在電壓，人體觸及外殼，人體將有電容電流流過，如圖(a)所示。,如果將外殼接地，人體與接地體相當于電阻并聯(lián)，流過每一通路的電流值將與其電阻的大小成反比。人體電阻通常為6001000，而

20、接地電阻通常小于4，因此流過人體的電流很小，這樣就完全能保證人體的安全，如圖(b)所示。,保護接零的原理,當設(shè)備正常工作時，外露部分不帶電，人體觸及外殼相當于觸及零線，無危險，如圖所示。采用保護接零時，應(yīng)注意不宜將保護接地和保護接零混用，而且中性點工作接地必須可靠。,在電源中性線做了工作接地的系統(tǒng)中，為確保保護接零的可靠，還需相隔一定距離將中性線或接地線重新接地，稱為重復接地。,一些常見的錯誤連接,在實際工作中，常有一些不規(guī)則的保護接地和接零，甚至是錯誤的保護接地和接零，起不到保護作用或作用不可靠，甚至導致相反作用使事故范圍擴大。常見的錯誤聯(lián)接如下：,1、將家用電器的金屬外殼用導線和自來水管聯(lián)

21、接此種保護措施是不可靠的，甚至是危險的。因為陸地低壓電網(wǎng)采用的是系統(tǒng)中性點接地的供電方式，自來水管的接地電阻遠達不到國家規(guī)定的要求，尤其采用屋頂水箱供水的自來水管，接地電阻更大。一旦用電器外殼帶電，勢必導致觸電危險，也可能導致其它用電器帶電。,2、同一系統(tǒng)中存在兩種不同的保護方式在同一段母線供電的線路中，一部分設(shè)備采用保護接地，另一部分采用保護接零，在此種狀況下，一旦當某一接地設(shè)備的金屬外殼漏電而導致零線電位上升，將會使外殼和零線相接的所有處于接零狀態(tài)下的設(shè)備外殼帶電。,在中性點接地的三相四線制供電系統(tǒng)中應(yīng)注意：,工作零線和保護零線不能混淆！,火線L,工作零線N,保護零線E,設(shè)備沒有接零保護,

22、正確的接零保護,錯誤的接零保護,指出下圖中各電器的連接方式。,你會做嗎？,何謂三相負載？何謂單相負載？單相負載的三相連接方式又是指的什么？,三相電器銘牌上標示的額定功率是指輸入的電功率嗎？,檢驗學習結(jié)果,三相照明電路和三相動力電路功率的測量方法相同嗎？,防雷保護,一、雷電的形成：雷電是一種常見的大氣放電現(xiàn)象。在夏天的午后或傍晚，地面的熱空氣攜帶大量的水汽不斷地上升到高空，形成大范圍的積雨云，積雨云的不同部位聚集著大量的正電荷或負電荷，形成雷雨云，而地面因受到近地面雷雨云的電荷感應(yīng)，也會帶上與云底相反符號的電荷。當云層里的電荷越積越多，達到一定強度時，就會把空氣擊穿，打開一條狹窄的通道強行放電。

23、當云層放電時，由于云中的電流很強，通道上的空氣瞬間被燒得灼熱，溫度高達6000-20000，所以發(fā)出耀眼的強光，這就是閃電，而閃道上的高溫會使空氣急劇膨脹，同時也會使水滴汽化膨脹，從而產(chǎn)生沖擊波，這種強烈的沖擊波活動形成了雷聲。,一次雷擊或者一次云閃所釋放出的能量大約在300千瓦以上，如果把這些能量全部利用起來，可供一個普通家庭使用兩個月以上。由于雷電釋放的能量相當大，它所產(chǎn)生的強大,一、雷電的危害,電流、灼熱的高溫、猛烈的沖擊波、劇變的靜電場和強烈的電磁輻射等物理效應(yīng)給人們帶來了多種危害。雷電的破壞主要有直擊雷破壞和感應(yīng)雷破壞。,雷電的作用主要是雷電流引起的，雷電流是一種沖擊波。,雷擊破壞的

24、實例1,雷擊破壞的實例2,日本一架客機不久前在起飛后不久,遭到閃電擊中,整個過程剛好被攝影機拍了下來。畫面中顯示：一陣閃電正好擊中客機機身,由于飛機上都裝備有避雷裝置,因此並沒有造成任何傷亡。,雷擊破壞的實例3,2005年5月4日，湖南、江西、浙江、福建等省的不少地方發(fā)生雷電冰雹暴雨天氣，出現(xiàn)一些護坡倒塌，房屋進水，電線、大樹被刮倒，人員被雷電擊死等險情。,雷擊破壞的實例4,2005年5月21日，荔波縣一對夫妻在大樹下躲雨，被雷電擊中身亡，當時與他們相伴而行的還有其愛犬。14時30分許，雷電交加、天空突降暴雨，夫婦倆在田間一大樟樹下躲雨，愛犬依偎在他們中間。忽然，一道高光劃過天空，雷電向樹干劈

25、來，夫妻雙雙被擊中不幸身亡。據(jù)村民講，大家趕到時，丈夫高桂林被打翻在距樹干2米的地方，手里還握著鋤頭，其妻謝昌芬被打得卷成一團倒在樹根下，夫妻倆頭發(fā)燒焦，衣褲被燒爛，慘不忍睹。,雷擊破壞的實例5,2004年8月4日晚8時，一場電閃雷鳴劃破成都自來水六廠上空，將水廠AB兩廠的雙供電電源擊毀，全城自來水管網(wǎng)遭遇了前所未有的嚴峻考驗，全城水壓驟減，極個別區(qū)域還出現(xiàn)臨時停水。,雷擊破壞的防范,雷電除了造成森林火災等災害外，每年奪去不少人的生命。雷雨時，人應(yīng)盡量遠離孤立的大樹-電桿等，它們都是雷擊的目標。當雷打中一棵樹時，沿樹干而下的電流可能會跳到站在附近或靠在樹干上的人在入地。打到地面的雷擊其電流非常大（曾經(jīng)在雷擊點半公里外的電線上測到100A的電流）。強大電流自電荷落地點向四面流開，地面上相距1m的兩點間的電勢差可以致人于死命。故雷雨時雙腳應(yīng)合攏。在曠野中遇雷雨，應(yīng)盡可能躲在低洼處并下蹲，但避免躺在地上。在室內(nèi)，應(yīng)避免使用水龍頭和電話，避免接觸電線插頭。因為自來水管-電話線-電線等都有可能把雷擊電流引進室內(nèi)。也不要洗澡-游泳。,防雷保護的措施,雷電保護原理很簡單，就是提供和造就一種手段使雷閃放電能進入或離開大地，而不致破壞被保護的財產(chǎn)。現(xiàn)在沒有證據(jù)和措施表明有哪一種保護方法能防止雷閃放電現(xiàn)象的發(fā)生。雷電保護系統(tǒng)要能起到兩個作用，一是把雷閃放電在它尚未擊中被保護對象時截??；二是把