《电工技术 第2版 工业和信息化高职高专“十二五”规划教材立项项目 教学课件 ppt 作者 黄军辉 黄晓红 26024-项目六三相交流电路的连接》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电工技术 第2版 工业和信息化高职高专“十二五”规划教材立项项目 教学课件 ppt 作者 黄军辉 黄晓红 26024-项目六三相交流电路的连接(159页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、项目六 三相交流电路的连接,一、项目分析,项目实例内容 本项目要求能分析、计算三相交流用电系统,主要包括三相交流发电机、三相动力电路,完成分析、计算三相照明电路,及熟悉安全用电和触电急救常识,接地及防雷直流等生活常识。,知识点,1三相正弦量的特点及相序的概念; 2对称三相电路中星形接法和三角形接法; 3线电压与相电压、线电流与相电流的关系;,4电气安全的一般措施、触电急救的基本常识和触电事故的预防措施; 5接地和防雷的基本概念及基本的应对措施。,能力点,1会计算三相电路电压、电流和功率; 2能熟练分析线电压与相电压、线电流与相电流的关系; 3能熟练运用触电事故急救措施; 4会对接地和防雷进行相
2、应措施应对。,二、相关知识,(一)认识三相交流发电机 对称三相制就是由3个频率相同、幅值相等、相位互差120电角的正弦电动势所组成的电源系统。,1三相交流电压源, 如图6-1示、定子中放入3个线圈:U1U2,V1V2,W1W2。 其中U1、V1、W1为首端,U2、V2、W2为末端。, 3个线圈空间位置各差120,转子装有磁极并以的速度旋转,3个线圈中随后产生3个单相电压。,2对称三相电压,(1)定义: 三个频率相同、幅值相等、相位相差120的正弦电压。 (2)相: 每一个电源称为三相电源的一相,共三相。 分别称为U相、V相和W相。,(3)相电压表达式:, 对称三相正弦电压是由三相发电机产生的,
3、三相电源的始端(也叫相头)分别标以U1、V1、W1,末端(也叫相尾)分别标以U2、V2、W2,如图6-2所示。,对称三相电压解析式为 (6-1),图6-1,图6-2 三相电源, 也可用相量表示为 (6-2), 它们的波形图和相量图分别如图6-3(a)和(b)所示。 对称三相正弦电压瞬时值之和恒为零,这是对称三相正弦电压的特点,也适用于其他对称三相正弦量。 从图6-3的波形图或通过计算可得出上述结论。,图6-3 对称三相电压波形图与相量图, 解析式之和为零,即, 从相量图上可以看出,对称三相正弦电压的相量和为零,即, 对称三相正弦电压的频率相同,振幅相等,其区别是相位不同。 相位不同,表明各相电
4、压到达零值或正峰值的时间不同,这种先后次序称为相序。, 在图6-3中,三相电压到达正峰值或零值的先后次序为uU、uV、uw,其相序为UVWU,这样的相序称为正序。 如果到达正峰值或零值的顺序为uU、uw、uV,那么,三相电压的相序UWVU称为负序。, 工程上通用的相序是正序,如果不加说明,都为正序。 在变配电所的母线上一般都涂以黄、绿、红3种颜色,分别表示U相、V相和W相。, 对于三相电动机,改变其电源的相序就可改变电动机的运转方向,这种方法常用来控制电动机的正转或反转。,(二)分析计算三相动力电路,1三相电源的连接方式 (1)星形(Y形) 如图6-4所示,把三相电源的负极性端即末端接在一起成
5、为一个公共点,叫做中性点,用N表示,由始端U1、V1、W1引出3根线作为输电线,这种连接方式称为星形连接。, 由始端U1、V1、W1引出的3根线叫做端线。 从中性点引出的线叫做中性线。,图6-4 三相电源的星形连接, 每相电源的电压称为电源的相电压。 星形连接又有中性线时相电压就是端线与中性线之间的电压,用符号uU、uV、uW表示。, 端线之间的电压称为线电压。 线电压的参考方向规定为由U1相指向V1相、V1相指向W1相、W1相指向U1相,即用uUV、uVW、uWU表示。,(2)三角形(形), 如图6-5所示,把3个电源首尾顺次连接成三角形,3个连接点引出3个端线与负载或电网连接,此方式叫三角
6、形连接。,图6-5 三相电源的三角形连接,(3)术语, 通常所说的火线、零线、地线是指在三相四线制供电系统中不同用途的线路。, 端线(火线):发电机3个线圈的末端连接在一起,3个线圈的头端引出3条线,即端线。 与中线之间的电压是220V,所以也称火线。 端线与零线构成工作回路。, 中线(零线):发电机三个线圈的末端连接在一起,成为一个公共端点(也称为中性点),从中性点引出的输电线称为中性线,中性点通常与大地相接,并把接大地的中性点称为零点,对地保持零电平。 这也就是把中性线称为零线的原因。零线是与火线构成工作回路。, 地线:接地线也叫保护线,是给电器设备金属外壳接地的线。 通常是为了安全和消除
7、静电而做的接地线,不做工作回路。,2三相电源的相电压与线电压,(1)相电压: 指每相电源两端的电压,参考方向:由端线指向中点。, 每相电源绕组的首端与末端之间的电压称为电源的相电压,用uU、uV、uW表示。 每相负载两端的电压为负载的相电压,用uU、uV、uW表示。,(2)线电压:两条端线间的电压, 三相电源的任意两条端线间的电压称为电源线电压,用uUV、uVW、uWU表示。 任意两条负载端线间的电压称为负载的线电压,用uUV、uVW、uWU表示。,(3)线电压和相电压的关系, 星形连接, 由KVL定律可知,线、相电压之间的关系如下。 瞬时值关系:, 相量关系:, 电源相电压对称时的相量图:,
8、 根据相量图可以看出:, 即线电压在相位上分别超前于相电压30,数值关系为线电压等于 的相电压。 在对称情况下U1表示线电压的有效值,Up表示相电压的有效值,那么 。, 线电压和相电压的相量关系式为, 三角形连接, 根据线电压和相电压的定义可知,线电压与相电压相等,即 有效值关系: 。,3三相电路的相电流与线电流,(1)相电流: 流过每相负载或电源的电流。 星形连接时,电源的相电流用iU、iV、iW表示,参考方向为中点指向端线。 负载的相电流用、表示,参考方向为端线指向中点。, 三角形连接时,负载的相电流参考方向为iUV、iVW、iVU。,(2)线电流:, 流过端线的电流用iU、iV、iW表示
9、。,(3)线电流和相电流的关系:, 星形连接: 根据线电流和相电流的定义可知,线电流与相电流相等。, 三角形连接:, 由KCL定律可知,线、相电流之间的关系为 瞬时值关系:, 相量关系:, 负载相电流对称时的相量图:, 根据相量图可以看出:, 即线电流在相位上分别滞后于相电流30。 数值关系为线电流等于 的相电流。, 在对称情况下I1表示线电流的有效值,Ip表示相电流的有效值,则 ,线电流和相电流的相量关系式为,4概念,(1)对称三相电路: 由对称三相电源、对称三相负载和复阻抗相等的端线组成的电路。,(2)对称三相电源:, 指三相电动势对称且三相内阻抗相等的电源。,(3)对称三相负载:, 指复
10、阻抗相等的三相负载。,5电路分析, 设三相四线制对称电路中,三相电源的电压分别为, 三相负载的复阻抗为:ZU = ZV = ZW=Z 每根端线的复阻抗为ZL,中线的复阻抗为ZN。, 应用弥尔曼定律求得,结论: 对于YY连接的对称三相正弦交流电路,电源中性点N与负载中性点N等电位,所以可以用无阻抗的导线将中性点连接起来,可以通过求某一相的电流或电压来对电路进行计算。,6功率,(1)有功功率 三相负载的有功功率等于每相负载上的有功功率之和,即P = PV + PW + PU,负载对称时: 对称负载Y形连接时: , 对称负载形连接时: , 其功率均为:, 无论是星形连接还是三角形连接,对称三相负载的
11、有功功率总可以用线电压、线电流(或相电压、相电流)以及每相的功率因数来表示,即 。,(2)无功功率,Q = QV + QW + QU 三相负载对称时:,(3)视在功率,三相负载对称时:,(4)三相负载的功率因数,(三)接地及防雷,1接地 (1)接地有关概念 电气设备的某部分与土壤之间作良好的电气连接称为接地,与土壤直接接触的金属物件称为接地体。, 连接接地体与电气设备接地部分的金属线为接地线。 接地体与接地线总称为接地装置。 当电气设备发生接地短路时,电流就通过接地装置向大地作半球形散开,此电流称为接地短路电流。, 试验证明,在距单根接地体或故障点20m左右的地方,实际的流散电阻已趋近于零,故
12、这里的电位也已趋近于零。 把电位为零的地方称为电气上的“地”或“大地”。, 电气设备的接地部分,如接地的金属外壳和接地体等,与零电位的“地”之间的电位差,称为接地部分的对地电压。, 在用星形连接的三相电路中,3个线圈连接在一起的点称为三相电路的中性点,当中性点接地时,则该点称为零点。 由中性点引出的线,称为中性线,由零点引出的线称为零线,以符号N表示。 PEN表示。, 以防止触电为目的而用来使设备或线路的金属外壳与接地母线、接地端子、接地板、接地金属部件等作电气连接的导线与 当零线N与保护线PE共为一体时,就同时具有零线和保护线两种功能的导体,称为保护零线或保护中性线,以符号,(2)接地的类型
13、, 电力系统和设备的接地,按其功能可分为 工作接地和保护接地两大类,此外尚有进一步保证保护接地的重复接地。, 工作接地, 在电力系统中凡运行所需的接地均称为工作接地,如系统变压器的中性点接地、防雷设备的接地等。, 保护接地,为保障人身安全,防止间接触电而将设备的外露可导电部分进行接地,称为保护接地。, 重复接地, 重复接地是指线路中除中性点工作接地以外,还在其他一处或多处将N线再度接地。 规程规定,在架空线的干线和分支线的终端及沿线1kM处N线应重复接地。 每 一重复接地装置的接地电阻应不大于10。, 工作接地允许10的场合,每一重复接地装置的接地电阻应不大于30,但重复接地不得少于3处。 重
14、 复接地与工作电阻并联,可降低总的接地电阻,从而降低N线对地电压,增加故障时的短路电流,加速线路保护装置的动作,使保护水平进一步提高。,(3)接地的运行方式, 保护接地根据电力系统中性点的运行方式分为TN系统、TT系统和IT系统3种方式。, TN系统, 在中性点直接接地系统中,将设备的外露可导电部分经公共的PE线接地,这种系统称为TN系统,即三相四线制的保护接零。 TN系统广泛用于220/380V供电线路中。, TT系统, 在中性点直接接地系统中,将设备外露的可导电部分经各自的PE线接地,这种系统称为TT系统,即三相四线制的保护接地。, TT系统如因设备不良引起漏电,而漏电电流较小,不能使熔断
15、器或断路器动作,会使漏电设备的外露可导电部分长期带电,增加了人体触电的危险。, 因而这种系统要加装灵敏的触电保护装置。 但由于TT系统各自的PE线间无电磁联系,因而适合于向数据处理、精密检测装置等供电,这种系统在国外应用比较广泛,国内应用较少。, IT系统, 在中性点不接地(或经阻抗接地)系统中,通常不引出N线,这时,电气设备外露可导电部分经各自的PE线接地,这种系统称IT系统,即三相三线制的保护接地。, 在IT系统中,当有人触及设备外壳时,流过人体的电流可按图6-10所示被各自的接地装置分流(减少流过人体电流)达到保护人身安全的目的。 图中Z是各相对地的绝缘电阻。,图6-10 IT系统人在中性点不接地系统中外壳触电, IT系统的一个突出的优点是,当发生一相接地故障时,3个线电压无论相位和数值均未发生变化,所有三相用电设备仍可暂时继续运行。 但同时另两相对地的电压将由相电压升为线电压,增加了对人身和设备安全的威胁。, 低压的IT系统仅应用在某些矿井下和对供电不间断要求较高的电气装置,如发电厂的厂用电等。, 中性点对地绝缘的电网发生人体单相触电时,设人体电阻为Rr,通过人体电流为Ir,如图6-11(