第四章 供電與用電(1)

1、成都大學(xué)成都大學(xué)工業(yè)制造學(xué)院工業(yè)制造學(xué)院 第第 4 4 章章 供供 電電 與與 用用 電電4.1 4.1 三相電源三相電源4.2 4.2 三相負(fù)載三相負(fù)載4.3 4.3 三相功率三相功率4.4 4.4 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)4.5 4.5 觸電事故觸電事故4.6 4.6 觸電防護(hù)觸電防護(hù)4.7 4.7 電器防火與防爆電器防火與防爆目目 錄錄1. 1. 三相電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生三相電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生NS AXe 在兩磁極中間，放一個(gè)線圈在兩磁極中間，放一個(gè)線圈，讓線圈以讓線圈以的角的角速度順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。速度順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。4.1 4.1 三相電源三相電源返回返回三相交流發(fā)電機(jī)的

2、原理圖三相交流發(fā)電機(jī)的原理圖定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子定子中放三個(gè)線圈：中放三個(gè)線圈：A XB YC Z首端首端 末端末端 三線圈空間位置三線圈空間位置各差各差120120o o 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子裝有磁極并以裝有磁極并以 的角速度旋轉(zhuǎn)。三個(gè)線圈的角速度旋轉(zhuǎn)。三個(gè)線圈中便產(chǎn)生三個(gè)單相電動(dòng)勢(shì)中便產(chǎn)生三個(gè)單相電動(dòng)勢(shì)。AXCBZYSN+_三相交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生三相電動(dòng)勢(shì)三相交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生三相電動(dòng)勢(shì)返回返回三相電動(dòng)勢(shì)：三相電動(dòng)勢(shì)：240sin120sinsinCBAtEetEetEemmm)120sin(tEmBeCeAe0te60o波形：波形：返回返回相量表示法相量表示法: :EA = Em 00EB = Em -12

3、00EC = Em+1200 相量圖相量圖: :EA EB 1200EC 12001200三相電源三相電源: :產(chǎn)生對(duì)稱的三相電動(dòng)勢(shì)的電源。產(chǎn)生對(duì)稱的三相電動(dòng)勢(shì)的電源。0CBAEEE三相電動(dòng)勢(shì)的相量關(guān)系：三相電動(dòng)勢(shì)的相量關(guān)系：三相電動(dòng)勢(shì)的特征：三相電動(dòng)勢(shì)的特征： 幅值相等，頻率相同，相位互差幅值相等，頻率相同，相位互差120120相序相序: : 三相電動(dòng)勢(shì)由超前相到滯后相的順序。三相電動(dòng)勢(shì)由超前相到滯后相的順序。返回返回2 2、三相電源的星形聯(lián)結(jié)（三個(gè)末端連在一起）、三相電源的星形聯(lián)結(jié)（三個(gè)末端連在一起）三相四線制三相四線制:L1 L2 L3 （火線）（火線）加加N （零線）（零線） 三相三線

4、制三相三線制: :L1 L2 L3（火線）（火線）無無N（零線）（零線） 相電壓（每相始端與末端相電壓（每相始端與末端Up）: U1 、U2 、U3線電壓（任意兩始端間線電壓（任意兩始端間UL）: U12 、U23 、 U31+U1_ _U2+ _U3+ + U12_+ U23_ _U31+E1_+_E2E3+_L1NL2L3N可提供兩種電壓可提供兩種電壓: :返回返回（1 1）相電壓與線電壓的關(guān)系）相電壓與線電壓的關(guān)系U12 = U1 - U2 =U1 +(- U2) U31 = U3 - U1 U23 = U2 - U3 相量圖：相量圖：+U1_ _U2+ _U3+ + U12_+ U23

5、_ _U31+E1_+_E2E3+_L1NL2L3NU1 U2 U3 U31 300U12 -U2U23 =U2 +(- U3) =U3 +(- U1) 根據(jù)基爾霍夫電壓定律：根據(jù)基爾霍夫電壓定律：返回返回1、相電壓對(duì)稱、相電壓對(duì)稱: Up= U1= U2= U3 線電壓也對(duì)稱線電壓也對(duì)稱: UL= U12= U23= U31結(jié)論結(jié)論:2、U12= 3 U1(大小關(guān)系大小關(guān)系)U12超前超前U1 300 (相位關(guān)系相位關(guān)系)推出一般結(jié)論推出一般結(jié)論: UL=3 UpUL超前于與之對(duì)應(yīng)的超前于與之對(duì)應(yīng)的Up 300U1 U2 U3 U31 300U12 -U2U23 在日常生活與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，多

6、數(shù)用戶的電壓等級(jí)為：在日常生活與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，多數(shù)用戶的電壓等級(jí)為：VV380220lPUU返回返回（2 2）相電流與線電流的關(guān)系）相電流與線電流的關(guān)系: :根據(jù)基爾霍夫根據(jù)基爾霍夫電流定律電流定律:IL1 = I1IL2 = I2IL3 = I3 相電流和線電流都是對(duì)稱的相電流和線電流都是對(duì)稱的 Ip= Il 并且相位相同并且相位相同+U1_ _U2+ _U3+ + U12_+ U23_ _U31+E1_+_E2E3+_L1NL2L3NIL3 IL2 IL1 IN I2 I1 I3 結(jié)論：結(jié)論：返回返回3 3、三相電源的三角形聯(lián)結(jié)、三相電源的三角形聯(lián)結(jié)注意注意: :這種接法只有三相三線制這種

7、接法只有三相三線制L1L2L3132 +U12=U1 _ +U23=U2 _ _ U31=U3 + IL1IL2IL3I1I2I3返回返回 將三相電源中每相繞組的將三相電源中每相繞組的首端首端依次與另一相繞依次與另一相繞組的組的末端末端連接，形成閉合回路。連接，形成閉合回路。（1 1）相電壓與線電壓的關(guān)系）相電壓與線電壓的關(guān)系有有:U12 = U1U23 = U2U31 = U3結(jié)論結(jié)論:1、相電壓和線電壓都對(duì)稱、相電壓和線電壓都對(duì)稱2、Up= UL 且相位相同且相位相同 L1L2L3132 +U12=U1 _ +U23=U2 _ _U31=U3 + 返回返回（2）相電流與線電流的關(guān)系）相電流

8、與線電流的關(guān)系:根據(jù)基爾霍夫電流定律根據(jù)基爾霍夫電流定律:IL1 = I1 - I3 IL3 = I3 - I2 IL2 = I2 - I1 I1 I2 IL2 IL1 -I3I3 IL3 相量圖相量圖: _ U31=U3 + L1L2L3132 +U12=U1 _ +U23=U2 _ IL1IL2IL3I1I2I3= I1 +(- I3 ) = I2 +(- I1 ) = I3 +(- I2 ) 返回返回結(jié)論結(jié)論: : IL =3 IPIL滯后于與之對(duì)應(yīng)的滯后于與之對(duì)應(yīng)的IP 300相電流和線電流對(duì)稱相電流和線電流對(duì)稱注意注意: 一般所說的三相電源電壓、三相電源電流是指一般所說的三相電源電壓

9、、三相電源電流是指線電壓線電壓、線電流線電流。I1 I2 IL2 IL1 -I3I3 IL3 相量圖相量圖:返回返回 思考題思考題1 1見書見書p96p96：(1)(1)、(2)(2)返回返回4.2 4.2 三相負(fù)載三相負(fù)載三相負(fù)載分為兩種三相負(fù)載分為兩種: :對(duì)稱負(fù)載對(duì)稱負(fù)載: 接在三相電源上，三相阻抗相等接在三相電源上，三相阻抗相等不對(duì)稱負(fù)載不對(duì)稱負(fù)載: 只需由單相電源供電，三相阻抗不等只需由單相電源供電，三相阻抗不等三相負(fù)載的連接方式有兩種三相負(fù)載的連接方式有兩種: :星形連接星形連接三角形連接三角形連接由由三相電源三相電源供電的負(fù)載稱為供電的負(fù)載稱為三相負(fù)載三相負(fù)載。返回返回每相負(fù)載首

10、末端之間的電壓每相負(fù)載首末端之間的電壓負(fù)載從供電線上取用的電流負(fù)載從供電線上取用的電流每相負(fù)載中流過的電流每相負(fù)載中流過的電流兩相負(fù)載兩始端之間的電壓兩相負(fù)載兩始端之間的電壓無論采用哪種連接方法，都存在：無論采用哪種連接方法，都存在：相電壓：相電壓：線電壓：線電壓：相電流：相電流：線電流：線電流：返回返回+U12_+U23_U31+Z3Z2Z1L1L2L3N+U1_+ U2+_ U3 I1 I3I2 IL1 IN IL2 IL3 注：注：三相負(fù)載為三相四線制時(shí)星形連接三相負(fù)載為三相四線制時(shí)星形連接1 1、三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)、三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)返回返回(1)(1)線電壓與相電壓的關(guān)系線電壓與相電

11、壓的關(guān)系 U12 = U1 - U2 U31 = U3 - U1 U23 = U2 - U3 根據(jù)基爾霍夫根據(jù)基爾霍夫電壓定律電壓定律:若電源電壓對(duì)稱若電源電壓對(duì)稱, ,負(fù)載的線電壓和相電壓是對(duì)稱的負(fù)載的線電壓和相電壓是對(duì)稱的+U12_+U23_U31+Z3Z2Z1L1L2L3N+U1_+ U2+_ U3 I1 I3I2 IL1 IN IL2 IL3 返回返回3 3、當(dāng)負(fù)載對(duì)稱時(shí)當(dāng)負(fù)載對(duì)稱時(shí): Z1=Z2=Z31 1、負(fù)載的線電壓和相電壓都對(duì)稱、負(fù)載的線電壓和相電壓都對(duì)稱相量圖相量圖:U1 U2 U3 U31 300U12 -U2U23 U12 = U1 - U2 =U1 +(- U2) U2

12、3 = U2 - U3 =U2 +(- U3) U31 = U3 - U1 =U3 +(- U1)結(jié)論結(jié)論: :4 4、三相對(duì)稱電源、三相對(duì)稱電源+ +三相對(duì)稱負(fù)載三相對(duì)稱負(fù)載= =三相對(duì)稱電路三相對(duì)稱電路 Ul=3 UpUl超前于與之對(duì)應(yīng)的超前于與之對(duì)應(yīng)的Up 3002 2、返回返回 (2) (2)相電流與線電流的關(guān)系相電流與線電流的關(guān)系 U3=Z3 U2=Z2 U1=Z1IL1 = I1IL2 = I2IL3 = I3IN = I1 + I2 + I3+U12_+U23_U31+Z3Z2Z1L1L2L3N+U1_+ U2+_ U3 I1 I3I2 IL1 IN IL2 IL3 根據(jù)基爾霍夫

13、根據(jù)基爾霍夫電流定律電流定律:若電源電流對(duì)稱若電源電流對(duì)稱, ,負(fù)載的線電流和相電流也是對(duì)稱的負(fù)載的線電流和相電流也是對(duì)稱的返回返回結(jié)論結(jié)論: Ip = IL Ip= IL相位相同相位相同討論討論:一般中線（零線）可不要一般中線（零線）可不要必需有中線（零線）必需有中線（零線）1. 負(fù)載對(duì)稱時(shí)負(fù)載對(duì)稱時(shí), = 0 IN = I1 + I2 + I32. 負(fù)載不對(duì)稱時(shí)負(fù)載不對(duì)稱時(shí), 0 IN = I1 + I2 + I3若負(fù)載對(duì)稱若負(fù)載對(duì)稱, ,相電流和線電流就對(duì)稱相電流和線電流就對(duì)稱返回返回2 2、三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)、三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)這種連接方法只能是三相三線制這種連接方法只能是三相三線

14、制Z1Z3Z2L1L2L3IL1IL2IL3I1I2I3+U1_U12=+ U2_U23=_U3+=U31返回返回(1)(1)相電壓與線電壓的關(guān)系相電壓與線電壓的關(guān)系結(jié)論：結(jié)論： 相電壓對(duì)稱、線電壓也對(duì)稱相電壓對(duì)稱、線電壓也對(duì)稱. . Up= ULU12 = U1U23 = U2U31 = U3有：有：Z1Z3Z2L1L2L3IL1IL2IL3I1I2I3+U1_U12=+ U2_U23=_U3+=U31返回返回(2)(2)相電流與線電流的關(guān)系相電流與線電流的關(guān)系根據(jù)基爾霍夫根據(jù)基爾霍夫電流定律電流定律: IL3 = I3 - I2 IL2 = I2 - I1 IL1 = I1 - I3 Z1

15、Z3Z2L1L2L3IL1IL2IL3I1I2I3I1 I2 IL2 -I3I3 IL3 相量圖相量圖:IL1 = I1 +(- I3 ) = I2 +(- I3 ) = I3 +(- I2 ) 返回返回若負(fù)載對(duì)稱若負(fù)載對(duì)稱 相電流和線電流對(duì)稱相電流和線電流對(duì)稱若負(fù)載不對(duì)稱若負(fù)載不對(duì)稱, ,由于電源電壓對(duì)稱由于電源電壓對(duì)稱, ,故負(fù)載的相電故負(fù)載的相電壓對(duì)稱壓對(duì)稱, ,但相電流和線電流不對(duì)稱。但相電流和線電流不對(duì)稱。結(jié)論：結(jié)論：IL滯后于與之對(duì)應(yīng)的滯后于與之對(duì)應(yīng)的IP 300 IL = 3 IPI1 I2 IL2 -I3I3 IL3 相量圖相量圖:IL1 返回返回 三相負(fù)載采取那種聯(lián)結(jié)方式三相

16、負(fù)載采取那種聯(lián)結(jié)方式 取決于電源電壓和負(fù)載的額定取決于電源電壓和負(fù)載的額定電壓電壓,原則上應(yīng)使負(fù)載的實(shí)際原則上應(yīng)使負(fù)載的實(shí)際工作相電壓工作相電壓等于等于額定相電壓額定相電壓。如如:某三相異步電動(dòng)機(jī)某三相異步電動(dòng)機(jī),三相繞組的額定電壓是三相繞組的額定電壓是220V,若電源電壓分別為若電源電壓分別為380V和和220V,應(yīng)采取那種聯(lián)結(jié)方式應(yīng)采取那種聯(lián)結(jié)方式? 答答:電源電壓為電源電壓為380V: Y接接 電源電壓為電源電壓為220V: 接接說明：說明：若為單相多臺(tái)負(fù)載，應(yīng)盡量均勻地分布在三相上。若為單相多臺(tái)負(fù)載，應(yīng)盡量均勻地分布在三相上。返回返回 思考題思考題2 2見書見書p101p101：(1)

17、(1)、(2)(2)返回返回有功功率有功功率無功功率無功功率視在功率視在功率說明說明任意任意負(fù)載負(fù)載P=PP=P1 1+ P+ P2 2+ P+ P3 3Q=QQ=Q1 1+Q+Q2 2+Q+Q3 3S=S=PP2 2+Q+Q2 2對(duì)稱對(duì)稱負(fù)載負(fù)載P=3PP=3P1 1=3U=3UP P I IP P coscos=3U=3Ul lI Il l coscosQ=3QQ=3Q1 1=3U=3UP P I IP P sinsin=3U=3Ul l I Il lsinsinS S=3U=3UP P I IP P =3U =3Ul l I Il l相值相值線值線值4.3 4.3 三相功率三相功率返回返

18、回 思考題思考題3 3見書見書p102p102：(1)(1)、(2)(2)、(3)(3)返回返回三相交流電路的小結(jié)三相交流電路的小結(jié)-三相電源三相電源三相三線制三相三線制三相四線制三相四線制AAeCeBeCBNAeCeBeACB三相電源一三相電源一般都是對(duì)稱般都是對(duì)稱的，而且多的，而且多用三相四線用三相四線制接法。制接法。返回返回三相交流電路的小結(jié)三相交流電路的小結(jié)-三相負(fù)載三相負(fù)載星形負(fù)載星形負(fù)載三角形負(fù)載三角形負(fù)載ACBNZZZACBZZZ返回返回三相交流電路的小結(jié)三相交流電路的小結(jié)-三相電路計(jì)算三相電路計(jì)算負(fù)載負(fù)載 形接法形接法PlPlUUII303負(fù)載不對(duì)稱時(shí)：各相電壓、電流單獨(dú)計(jì)算。

19、負(fù)載不對(duì)稱時(shí)：各相電壓、電流單獨(dú)計(jì)算。 負(fù)載對(duì)稱時(shí)：負(fù)載對(duì)稱時(shí)：電壓對(duì)稱、電流對(duì)稱，只需計(jì)算一相電壓對(duì)稱、電流對(duì)稱，只需計(jì)算一相。 三相電路的計(jì)算要特別注意相位問題。三相電路的計(jì)算要特別注意相位問題。 負(fù)載負(fù)載Y Y形接法形接法303PlPlUUII返回返回三相交流電路的小結(jié)三相交流電路的小結(jié)-三相功率計(jì)算三相功率計(jì)算CBAPPPP三相總功率三相總功率：負(fù)載對(duì)稱時(shí)：負(fù)載對(duì)稱時(shí)：cosppIUP3cosllIUP3和接法和接法無關(guān)無關(guān)返回返回4.4 4.4 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)電力傳輸過程：電力傳輸過程：電力網(wǎng)額定電壓等級(jí)為電力網(wǎng)額定電壓等級(jí)為: :3KV3KV、6KV6KV、10KV10KV、11

20、0KV110KV、220KV220KV、330KV330KV、500KV500KV返回返回樓樓 宇宇發(fā)電廠分為：發(fā)電廠分為： 水力發(fā)電、火力發(fā)電、原子能發(fā)電（核電站）、水力發(fā)電、火力發(fā)電、原子能發(fā)電（核電站）、風(fēng)力發(fā)電、沼氣發(fā)電，還有磁流體發(fā)電、太陽能發(fā)風(fēng)力發(fā)電、沼氣發(fā)電，還有磁流體發(fā)電、太陽能發(fā)電等。發(fā)電機(jī)的額定電壓為電等。發(fā)電機(jī)的額定電壓為10KV10KV。返回返回發(fā)電廠發(fā)電廠升壓變壓器：升壓變壓器：輸出電壓等級(jí)為：輸出電壓等級(jí)為：110KV110KV、220KV220KV、500KV500KV變電所變電所1 1（升壓變壓器）（升壓變壓器）110KV/5110KV/5萬千瓦萬千瓦50-15

21、0Km50-150Km220KV/20-30220KV/20-30萬千瓦萬千瓦200-400Km200-400Km500KV/100500KV/100萬千瓦萬千瓦500Km500Km返回返回高壓傳輸線：高壓傳輸線： 用電區(qū)高壓為用電區(qū)高壓為10KV10KV和和6KV6KV，低壓為，低壓為380V380V和和220V220V，引出若干條供電線到各用戶配電箱供用電設(shè)備使用。引出若干條供電線到各用戶配電箱供用電設(shè)備使用。返回返回變電所變電所2 2（降壓變壓器）（降壓變壓器）返回返回工業(yè)企業(yè)配電工業(yè)企業(yè)配電 從輸電線末端的變電所將電能分配給各工業(yè)從輸電線末端的變電所將電能分配給各工業(yè)企業(yè)和城市。企業(yè)和

22、城市。 工業(yè)企業(yè)設(shè)有工業(yè)企業(yè)設(shè)有中央變電所中央變電所和和車間變電所車間變電所：v 中央變電所接受送來的電能，分配到各車間；中央變電所接受送來的電能，分配到各車間；v 車間變電所或配電箱將電能分配給各用電設(shè)備。車間變電所或配電箱將電能分配給各用電設(shè)備。 從車間變電所或配電箱到用電設(shè)備的線路屬從車間變電所或配電箱到用電設(shè)備的線路屬于低壓配電線路。于低壓配電線路。1. 1. 放射式：放射式：2. 2. 樹干式：樹干式：低壓供電系統(tǒng)的連接方式：低壓供電系統(tǒng)的連接方式：特點(diǎn)：可靠性高、費(fèi)用高特點(diǎn)：可靠性高、費(fèi)用高特點(diǎn)：可靠性低、費(fèi)用低特點(diǎn)：可靠性低、費(fèi)用低返回返回4.5 4.5 觸電事故觸電事故返回返回

23、觸電觸電指人體接觸帶電體時(shí)，電流流經(jīng)人體指人體接觸帶電體時(shí)，電流流經(jīng)人體 造成的傷害。造成的傷害。v 電擊電擊: : 電流通過人體內(nèi)部電流通過人體內(nèi)部, ,影響呼吸系統(tǒng)、影響呼吸系統(tǒng)、 心臟心臟和神經(jīng)系統(tǒng)，造成人體內(nèi)部組織的破壞乃至死亡。和神經(jīng)系統(tǒng)，造成人體內(nèi)部組織的破壞乃至死亡。v 電傷：電流的熱效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)等對(duì)電傷：電流的熱效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)等對(duì)人體表面或外部造成的局部傷害。人體表面或外部造成的局部傷害。根據(jù)傷害的性質(zhì)可分為根據(jù)傷害的性質(zhì)可分為電擊電擊和和電傷電傷兩種。兩種。1.1.直接觸電直接觸電L3R0L2L1N單線觸電單線觸電L3R0L2L1N雙線觸電雙線觸電觸電事

24、故分為觸電事故分為: :2. 2. 間接觸電間接觸電 是指人體接觸到正常情況下不帶電是指人體接觸到正常情況下不帶電, ,僅在事故僅在事故下才帶電的部分而發(fā)生的觸電事故。下才帶電的部分而發(fā)生的觸電事故。返回返回4.6 4.6 觸電防護(hù)觸電防護(hù)1 1、安全電壓、安全電壓交流電壓為交流電壓為50V50V直流電壓為直流電壓為120V120V我國規(guī)定的工頻安全電壓額定值分別為我國規(guī)定的工頻安全電壓額定值分別為: : 42V 42V、36V36V、24V24V、12V12V和和6V 6V 返回返回常規(guī)環(huán)境下常規(guī)環(huán)境下: :2 2、保護(hù)接地和保護(hù)接零、保護(hù)接地和保護(hù)接零接地裝置接地裝置M接地線接地線接地體接地體接地：接地：v 保護(hù)接地保護(hù)接地: :為保證人身安全為保證人身安全, ,防止間接觸電防止間接觸電, ,而將而將設(shè)備的外殼可導(dǎo)電金屬部分設(shè)備的外殼可導(dǎo)電金屬部分接地接地。v 保護(hù)接零：保護(hù)接零：為保證人身安全為保證人身安全, ,防止間接觸電防止間接觸電, ,而將而將設(shè)備的外殼可導(dǎo)電金屬部分設(shè)備的外殼可導(dǎo)電金屬部分接到零線上接到零線上。v 工作接地工作接地: :為保證電力設(shè)備和設(shè)備達(dá)到正常工作為保證電力設(shè)備和設(shè)備達(dá)到正常工