第4章供電與用電

1、第4章 供電與用電,4.1 三相電源,4.2 三相負(fù)載,4.3 三相功率,本章要求,1. 搞清對(duì)稱三相負(fù)載Y和△聯(lián)結(jié)時(shí)相線電壓、相線 電流關(guān)系。 2. 掌握三相四線制供電系統(tǒng)中單相及三相負(fù)載的正 確聯(lián)接方法，理解中線的作用。 3. 掌握對(duì)稱三相電路電壓、電流及功率的計(jì)算。,電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生,在兩磁極中間，放一個(gè)線圈。,根據(jù)右手定則可知，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其方向由A?X。,只要合理設(shè)計(jì)磁極

2、形狀，磁通就會(huì)按正弦規(guī)律分布，則線圈兩端便可得到單相交流電動(dòng)勢(shì)。,4.1 三相電源,工作原理：動(dòng)磁生電,4.1 三相電源,1. 三相電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生,圖4.1.2 三相繞組示意圖,圖4.1.3電樞繞組及其電動(dòng)勢(shì),線圈通直流電,,三相電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)表示式,相量表示,: 直流勵(lì)磁的電磁鐵,對(duì)稱三相交流量的瞬時(shí)值之和為 0,最大值相等頻率相同相位互差120°,稱為對(duì)稱三相交流量,,如果三個(gè)正弦交流量滿足以下特征:,三相交流電到

3、達(dá)正最大值的順序稱為正序。,三相交流電到達(dá)正最大值（或零值）的順序稱為相序。,(1) 聯(lián)接方式,2. 三相電源的星形聯(lián)結(jié),2. 三相電源的星形聯(lián)結(jié),中性線(零線、地線),中性點(diǎn),端線(相線、火線),在低壓系統(tǒng),中性點(diǎn)通常接地，所以也稱地線。,相電壓：端線與中性線間或發(fā)電機(jī)每相繞組的電壓,線電壓：端線與端線間的電壓,(2) 線電壓與相電壓的關(guān)系,根據(jù)KVL定律,相量圖,30°,,,,,,,由相量圖可得,,,,在日常生活與工農(nóng)

4、業(yè)生產(chǎn)中，多數(shù)用戶的電壓等級(jí)為,考慮相量間對(duì)應(yīng)關(guān)系,3. 三相電源的三角形聯(lián)結(jié),4.2 三相負(fù)載,三相負(fù)載,不對(duì)稱三相負(fù)載： 不滿足 Z1 =Z2 = Z3 如由單相負(fù)載組成的三相負(fù)載,一、 三相負(fù)載,分類:,三相負(fù)載連接原則（1） 電源提供的電壓=負(fù)載的額定電壓；（2） 單相負(fù)載盡量均衡地分配到三相電源上。,三相負(fù)載的聯(lián)接 三相負(fù)載也有 Y和 ? 兩種接法，至于采用哪種方法 ，要根據(jù)負(fù)載的額定電

5、壓和電源電壓確定。,二、三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié),,線電流：流過(guò)端線的電流,相電流：流過(guò)每相負(fù)載的電流,結(jié)論： 負(fù)載 Y聯(lián)結(jié)時(shí)，線電流等于相應(yīng)的相電流。,,(1) 聯(lián)結(jié)形式,,,(2) 負(fù)載Y聯(lián)結(jié)三相電路的計(jì)算,1)負(fù)載端的線電壓＝電源線電壓2)負(fù)載的相電壓＝電源相電壓,3)線電流＝相應(yīng)的相電流,4)中線電流,負(fù)載 Y 聯(lián)結(jié)帶中性線,并且Y 聯(lián)結(jié)時(shí)：所有,這時(shí)可將各相計(jì)算分別看作單相電路計(jì)算,中性線無(wú)電流,可省掉中性線。,(3)

6、 對(duì)稱負(fù)載Y 聯(lián)結(jié)三相電路的計(jì)算,所以負(fù)載對(duì)稱時(shí)，三相電流也對(duì)稱。,這時(shí)負(fù)載對(duì)稱只需計(jì)算一相電流，其它兩相電流可根據(jù)對(duì)稱性直接寫(xiě)出。,例1：照明系統(tǒng)故障分析.在上例中試分析下列情況，,解: (1) L1相短路,1) 中性線未斷,此時(shí)L1相短路電流很大，將L1相熔斷絲熔斷，而 L2相和L3相未受影響，其相電壓仍為220V, 正常工作。,(1) L1相短路: 中性線未斷時(shí)，求各相負(fù)載電壓；

7、 中性線斷開(kāi)時(shí)，求各相負(fù)載電壓。 (2) L1相斷路: 中性線未斷時(shí)，求各相負(fù)載電壓； 中性線斷開(kāi)時(shí)，求各相負(fù)載電壓。,,此情況下，L2相和L3相的電燈組由于承受電壓上所加的電壓都超過(guò)額定電壓（220V) ，這是不允許的。,2) L1相短路, 中性線斷開(kāi)時(shí),,此時(shí)負(fù)載中性點(diǎn)N´即為L(zhǎng)1, 因此負(fù)載各相電壓為,(2) L1相斷路,2) 中性線斷開(kāi),L2、L3相燈仍承受

8、220V電壓, 正常工作。,1) 中性線未斷,變?yōu)閱蜗嚯娐?，如圖(b)所示, 由圖可求得,結(jié) 論,（1）不對(duì)稱負(fù)載Y聯(lián)結(jié)又未接中性線時(shí)，負(fù)載相電壓不再對(duì)稱，且負(fù)載電阻越大，負(fù)載承受的電壓越高。 （2） 中線的作用：保證星形聯(lián)結(jié)三相不對(duì)稱負(fù)載的相電壓對(duì)稱。 （3）照明負(fù)載三相不對(duì)稱，必須采用三相四線制供電方式，且中性線（指干線）內(nèi)不允許接熔斷器或刀閘開(kāi)關(guān)。,,1. 聯(lián)結(jié)形式,三、三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié),相電流:

9、 流過(guò)每相負(fù)載的電流 、 、,L3,,,,線電流: 流過(guò)端線的電流,線電流不等于相電流,(1) 負(fù)載相電壓=電源線電壓,即: UP = UL,一般電源線電壓對(duì)稱，因此不論負(fù)載是否對(duì)稱，負(fù)載相電壓始終對(duì)稱, 即,2. 分析計(jì)算,U12=U32=U31=Ul=UP,(3) 線電流,當(dāng)負(fù)載對(duì)稱時(shí)，相電流對(duì)稱,(2) 相電流,相量圖,,,,,由相量圖可求得,線電流也對(duì)稱，即,三相負(fù)載的聯(lián)接原則,負(fù)載的額定電壓 = 電源

10、的線電壓,負(fù)載的額定電壓 = 電源線電壓,應(yīng)使加于每相負(fù)載上的電壓等于其額定電壓，而與電源的聯(lián)接方式無(wú)關(guān)。,三相電動(dòng)機(jī)繞組可以聯(lián)結(jié)成星形，也可以聯(lián)結(jié)成三角形，而照明負(fù)載一般都聯(lián)結(jié)成星形（具有中性線）。,4.3 三相功率,無(wú)論負(fù)載為 Y 或△聯(lián)結(jié)，每相有功功率都應(yīng)為 Pp= Up Ip cos?p,對(duì)稱負(fù)載? 聯(lián)結(jié)時(shí)：,同理,對(duì)稱負(fù)載Y聯(lián)結(jié)時(shí)：,相電壓與相電流的相位差,當(dāng)負(fù)載對(duì)稱時(shí)

11、：P = 3Up Ipcos?p,所以,三相交流電路的小結(jié)（1）--三相電源,三相四線制,,三相三線制,三相交流電路的小結(jié)(2)--三相負(fù)載,,三相交流電路的小結(jié)(3)--三相電路計(jì)算,,三相電路的計(jì)算要特別注意相位問(wèn)題。,三相交流電路的小結(jié)(4)--三相功率計(jì)算,三相總功率：,正誤判斷,對(duì)稱負(fù)載 Y聯(lián)結(jié),?,?,?,對(duì)稱負(fù)載 Y聯(lián)結(jié),?,?,?,,正誤判斷,有一三相電動(dòng)機(jī), 每相的等效電阻R = 29?, 等效感抗XL=21.8?,

12、試求下列兩種情況下電動(dòng)機(jī)的相電流、線電流以及從電源輸入的功率，并比較所得的結(jié)果： (1) 繞組聯(lián)成星形接于UL =380 V的三相電源上; (2) 繞組聯(lián)成三角形接于UL=220 V的三相電源上。,例1:,解:,(1),(2),比較(1), (2)的結(jié)果:,有的電動(dòng)機(jī)有兩種額定電壓, 如220/380 V。當(dāng)電源電壓為380 V時(shí), 電動(dòng)機(jī)的繞組應(yīng)聯(lián)結(jié)成星形；當(dāng)電源電壓為220 V時(shí), 電動(dòng)機(jī)的繞組應(yīng)聯(lián)結(jié)成三角形。

13、,在三角形和星形兩種聯(lián)結(jié)法中, 相電壓、相電流以及功率都未改變，僅三角形聯(lián)結(jié)情況下的線電流比星形聯(lián)結(jié)情況下的線電流增大　 倍。,某大樓為日光燈和白熾燈混合照明，需裝40瓦日光燈210盞(cos?1=0.5)，60瓦白熾燈90盞(cos?2=1),它們的額定電壓都是220V，由380V/220V的電網(wǎng)供電。試分配其負(fù)載并指出應(yīng)如何接入電網(wǎng)。這種情況下,線路電流為多少？,例2：,解: (1) 該照明系統(tǒng)與電網(wǎng)連接圖,,解: (1)

14、 該照明系統(tǒng)與電網(wǎng)連接圖,例3：,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(lái)，而第一層樓電燈亮度不變，試問(wèn)這是什么原因？這樓的電燈是如何聯(lián)接的？同時(shí)發(fā)現(xiàn)，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(tǒng)供電線路圖,(2) 當(dāng)P處斷開(kāi)時(shí)，二、三層樓的燈串聯(lián)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) 因?yàn)槿龢菬舳嘤诙菬艏?R3? R2 , 所以三樓燈比