第4章供电与用电.ppt

第,4,章 供电与用电,4.1,三相电源,4.2,三相负载,4.3,三相功率,本章要求,1.,搞清对称三相负载,Y,和,联结时相线电压、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。,电动势的产生,N,S,A,X,e,在两磁极中间，放一个线圈。,根据右手定则可知，线圈中产生感应电动势，其方向由,A,X,。,让线圈以,的速度顺时,针旋转。,只要合理设计磁极形状，磁通就会按正弦规律分布，则线圈两端便可得到,单相,交流电动势。,4.1,三相电源,工作原理：动磁生电,4.1,三相电源,1.,三相电动势的产生,图,4.1.2,三相绕组示意图,图,4.1.3,电枢绕组及其电动势,定子,(,尾端,),+,e,1,e,2,e,3,L1,L 2,L3,(,首端,),+,+,+,+,_,_,e,e,L1,线圈通,直流电,图,4.1.1,三相交流发电机,结构示意图,LI,N,S,L3,-,+,L2,转子,铁心,（作为导磁路径）,三相绕组,尺寸，匝数相同,空间排列互差,120,三相电动势,瞬时表示式,相量表示,:,直流励磁的电磁铁,定子,转子,发电机结构,幅值相等，频率相同，相位互差,120,对称三相交流量的瞬时值之和为,0,最大值相等,频率相同,相位互差,120,称为对称三相交流量,如果三个正弦交流量满足以下特征,:,三相交流电到达正最大值的顺序称为正序。,本书供电系统的三相交流电均按正序分析，即为,L1,L2,L3,三相交流电到达正最大值（或零值）的顺序称为相序。,(1),联接方式,2.,三相电源的星形联结,L1,L3,L2,N,L2,L1,L3,2.,三相电源的星形联结,中性线,(,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,：端线与中性线间或发电机每相绕组的电压,线电压,：端线与端线间的电压,+,+,+,+,+,+,N,L2,L3,L1,+,+,+,(2),线电压与相电压的关系,根据,KVL,定律,+,+,+,+,+,+,N,L2,L3,L1,+,+,+,相量图,30,由相量图可得,在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为,+,+,+,L2,LI,L3,考虑相量间对应关系,3.,三相电源的三角形联结,4.2,三相负载,三相负载,不对称三相负载：,不满足,Z,1,=,Z,2,=,Z,3,如由单相负载组成的三相负载,对称三相负载：,Z,1,=,Z,2,=,Z,3,如,三相电动机,一、,三相负载,分类,:,单相负载：,只需一相电源供电,照明负载、家用电器,负载,三相负载：,需三相电源同时供电,三相电动机等,三相负载连接原则,（,1,）电源提供的电压,=,负载的额定电压；（,2,）单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。,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。,LI,L2,电源,L3,保险丝,三相四线制,380/220,伏,N,额定相电压为,220,伏的单相负载,额定线电压为,380,伏的三相负载,二、三相负载的星形联结,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,联结时，线电流等于相应的相电流。,Y,0,三相四线制,Y:,三相三线制,(1),联结形式,+,Z,2,Z,3,Z,1,N,N,+,+,N,电源中性点,N,负载中性点,(2),负载,Y,联结三相电路的计算,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,3),线电流相应的相电流,4),中线电流,负载,Y,联结,带中性线,+,Z,2,Z,3,Z,1,N,N,+,+,并且,Y,联结时：所有,这时可将各相计算分别看作单相电路计算,+,Z,2,Z,3,Z,1,N,N,+,+,中性线无电流,可省掉中性线。,(3),对称负载,Y,联结三相电路的计算,所以负载对称时，,三相电流也对称。,这时负载对称只需计算一相电流，其它两相电流可根据对称性直接写出。,+,Z,2,Z,3,Z,1,N,N,+,+,例,1,：照明系统故障分析,.,在上例中试分析下列情况，,解,:,(,1,),L1,相短路,1),中性线未断,N,R,1,R,3,R,2,L1,L2,N,L3,此时,L1,相短路电流很大，将,L1,相熔断丝熔断，而,L2,相和,L3,相,未受影响，其相电压,仍为,220V,正常工作。,(1)L1,相短路,:,中性线未断时，求各相负载电压；,中性线断开时，求各相负载电压。,(2)L1,相断路,:,中性线未断时，求各相负载电压；,中性线断开时，求各相负载电压。,此情况下，,L2,相和,L3,相的电灯组由于承受电压上所加的电压都超过额定电压（,220V),，,这是不允许的。,2),L1,相短路,中性线断开,时,此时负载中性点,N,即为,L1,因此负载各相电压为,L1,L2,N,L3,N,i,1,i,3,i,2,+,+,+,(2)L1,相断路,2),中性线断开,L2,、,L3,相灯仍承受,220V,电压,正常工作。,1),中性线未断,变为单相电路，,如图,(b),所示,由图可求得,I,L2,L3,U,1,U,2,+,+,(b),N,R,1,R,3,R,2,L1,L2,N,L3,(a),结 论,（,1,）,不对称负载,Y,联结又未接中性线时，负载相电压不再对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越高。,（,2,）中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相电压对称。,（,3,）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，且中性线（指干线）内不允许接熔断器或刀闸开关。,1.,联结形式,三、三相负载的三角形联结,相电流,:,流过每相负载的电流,、,L3,Z,12,Z,23,Z,31,L1,L2,+,+,+,线电流,:,流过端线的电流,线电流不等于相电流,(1),负载相电压,=,电源线电压,即:,U,P,=,U,L,一般电源线电压对称，因此不论负载是否对称，负载相电压始终对称,即,2.,分析计算,Z,12,Z,23,Z,31,L1,L3,L2,+,+,+,U,12,=,U,32,=,U,31,=,U,l,=,U,P,Z,12,Z,23,Z,31,L1,L3,L2,+,+,+,(3),线电流,当负载对称时，相电流对称,相量图,23,12,31,(2),相电流,相量图,23,12,31,23,12,31,30,2,3,由相量图可求得,线电流也对称，即,三相负载的联接原则,负载的额定电压,=,电源的线电压,应作,联结,负载的额定电压,=,电源线电压,应作,Y,联结,应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，而与电源的联接方式无关。,三相电动机绕组可以联结成星形，也可以联结成三,角形，而照明负载一般都联结成星形（具有中性线）。,4.3,三相功率,无论负载为,Y,或,联结，每相有功功率都应为,P,p,=,U,p,I,p,cos,p,对称负载,联结时：,同理,对称负载,Y,联结时：,相电压,与相电,流的相,位差,当负载对称时：,P=,3,U,p,I,p,cos,p,所以,三相交流电路的小结（,1,）,-,三相电源,三相四线制,L1,L3,L2,N三相电源一般都是对称的，而且多用三相四线制接法。,三相三线制,L1,L3,L2,三相交流电路的小结,(2)-,三相负载,星形负载,L1,L3,L2,N,Z,Z,Z,三角形负载,L1,L3,L2,Z,Z,Z,三相交流电路的小结,(3)-,三相电路计算,三相电路的计算要特别注意相位问题。,各相电压、电流单独计算。,负载不对称时：,负载对称时：,电压对称、电流对称，只需计算一相。,求电表读数时，可只算有效值，不算相位。,负载,Y,形接法,对称负载时：,负载,形接法,对称负载时：,三相交流电路的小结,(4)-,三相功率计算,三相总功率,：,负载对称时：,和接法,无关,正误判断,对称负载,Y,联结,+Z,2,Z,3,Z,1,N,N,+,+,对称负载,Y,联结,正误判断,有一三相电动机,每相的等效电阻,R,=29,等效感抗,X,L,=21.8,试求下列两种情况下电动机的相电流、线电流以及从电源输入的功率，并比较所得的结果：,(1),绕组联成星形接于,U,L,=380 V,的三相电源上,;,(2),绕组联成三角形接于,U,L,=220 V,的三相电源上。,例1:,解:,(1),(2),比较,(1),(2),的结果,:,有的电动机有两种额定电压,如,220/380 V,。,当电源电压为,380 V,时,电动机的绕组应联结成星形；,当电源电压为,220 V,时,电动机的绕组应联结成三角形,。,在三角形和星形两种联结法中,相电压、相电流,以及功率都未改变,，仅,三角形联结情况下的线电流,比星形联结情况下的线电流增大 倍,。,某大楼为日光灯和白炽灯混合照明，需装,40,瓦日光灯,210,盏,(cos,1,=,0.5,),，,60,瓦白炽灯,90,盏,(c,os,2,=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？,例,2,：,解,:,(1),该照明系统与电网连接图,N,L1,L2,L3,30,盏,+,70,盏,解,:,(1),该照明系统与电网连接图,V,(2),计算线电流,U,.,设,=220 0,N,L1,L2,L3,30,盏,+,70,盏,例,3,：,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,P,三,层,二层,L1,L2,L3,N,+,一层,(2),当,P,处断开时，二、三层楼的灯串联接,380V,电压，所,以,亮度变暗，但一层楼的灯仍承受,220V,电压亮度不变。,(3),因为,三楼灯多于二楼灯即,R,3,R,2,所以三楼灯比,二楼灯暗。,解：,(1),本系统供电线路图,P,三,层,二层,L1,L2,L3,N,+,一层,作 业,P115,：,4.2.3,4.3.2 4.3.6,结,束,第,4,章,