《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 新教学课件 ppt 作者 黄军辉 黄晓红 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 新教学课件 ppt 作者 黄军辉 黄晓红 项目六 三相交流电路的连接（102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) 三相交流发电机 (二) 三相负载的星形联接 (三) 三相负载的三角形联接 (四) 对称三相电路的功率 (五) 接地及防雷,三相交流发电机是产生正弦交流电的主要设备。,三相交流发电机由三个对称的绕组组成，在空间上彼此相差120，它们的始端记为A、B、C，末端记为X、Y、Z。或者，始端记为U1、V1、W1，末端记为U2、V2、W2。,三相电路在生产上应用最为广泛。发电、输配电和主要电力负载，一般都采用三相制。,(一) 三相交流发电机,三相对称电动势的表达式,三相对称电动势的表达式,电源的电压达到最大值的顺序叫相序。,定义A为顺序。,定义A为逆序。,相 序,三相对
2、称电动势的表达式,根据以上三种表示法都可以求得，对称三相交流电的任意瞬时值之和恒为0。,与前面瞬时值表示法和波形曲线表示法所对应的三相对称正弦交流电也可用相量表示法表示：,三相对称电动势的相量表示法,从三个始端A、B、C引出的三根线，叫端线(火线)。如图所示。,发电机三相绕组的连接方式有两种:(1)星形(Y)接法 (2)角形()接法 通常将三个末端接在一起，该点成为中点或零点(N)。即星形(Y)接法。电路如图所示。,这种接法称为三相四线制。,从中点引出的线，叫中线(零线)。如图所示。,发电机三相绕组的联接,uB,uC,uA,uAB,uBC,uCA,相电压：每相绕组两端的电压，即端线与中线之间的
3、电压。其有效值为UA、 UB、 UC，一般用U p表示。,线电压：任意两端线之间的电压为线电压。其有效值为UAB、 UBC、 UCA，一般用Ul 表示。,注意:下标的书写顺序,发电机三相绕组的联接,由于它们都是同频率的正弦量，都可用有效值相量表示，即,根据相量图，线电压与相电压的有效值关系可得,即，,由电压瞬时值的关系可知,相量图如图所示,线电压与相电压的关系,由此，星形联接的发电机或变压器可以输出两种电压，如：220V和380V。 线电压越前与之对应的相电压的相位30。即：,已知其中之一能写出其余的五个电压。,线电压与相电压的关系,电灯等单相负载为三相四线制,电动机为负载三相三线制,两者皆为
4、星形联接,(二) 三相负载的星形联接,我国供电系统提供三相对称电源采用三相四线制，相电压为220V，线电压为380V，负载接入电路必须满足其电压的额定值。,其电路如图所示：,三相负载的星形联接,负载的线电压、相电压与电源的线电压、相电压分别相等，且有,在星形联接的电路中，负载的相电流与线电流之间的关系为：,三相负载的星形联接,三相星形负载的电流计算,对于星形联接的三相电路,每相负载中的电流为：,三相负载的星形联接,中线电流可由相量式表示如下：,三相负载的星形联接,当负载满足以下条件时：,称负载是对称的，或称三相对称负载。,此时，三相电流也是对称的。即大小相等，相位互差120o。,三相负载的星形
5、联接,此时中线电流等于零，即：,三相电流的相量和等于零，即中性线电流为零。,三相负载的星形联接,负载电路的星形联接无中线,当负载星接无中线时，如果负载对称，其计算方法和有中线时相同。,如果负载不对称，则可利用弥尔曼定理求解。 不作要求,负载电路的星形联接无中线,中性线的作用,一般情况下，三相电源认为总是对称的，输电线阻抗也是对称的。不对称主要是因为负载的不对称，使三相电路失去对称特点。在照明电路中，常把单相设备组合成三相负载。如某栋大楼的单相用电设备分组分别接在L1、L2、L3三相上，设计时应尽量使它们均衡，但使用中仍然无法平衡，这就造成负载的不对称。,结论：中性线的作用,1) 三相四线制电路
6、中，即使负载不对称，负载上的相电压也是对称的。这就是低压供电系统采用三相四线制的原因。 2)负载不对称而又无中性线时，负载上的电压不再对称，负载电压不对称，导致有的相电压过高，有的相电压过低，都不符合负载额定电压的要求。这是不允许的。,结论：中性线的作用,3)中性线的作用就是使不对称星形负载的相电压对称。为保证这种对称性，就不能让中线断开。因此，中性线上不允许装熔断器或闸刀开关，必要时还需用机械强度较高的导线做中性线。,图中各相负载都接在电源的线电压上，负载的相电压与电源的线电压相等。,在该电路中，不论负载是否对称，其相电压和线电压总是对称的 ，且两者相等，都等于电源的线电压。即,UAB =
7、UBC = UCA = Ul = Up,相位互差120o。,(三) 三相负载的三角形联接,相电流,线电流,三相负载的三角形联接,由于负载对称，则各相电流也对称，可根据线电流与相电流的关系作出相量图。显然线电流也是对称的，在相位上比相应的相电流滞后30,根据相量图，线电流的大小为：,三相对称负载的三角形联接,作为常见负载的电动机，其三相绕组可以接成星形，也可以接成三角形；而照明负载，家用电器等一般都接成有中线 的星形。,三相对称负载的三角形联接,在三相电路中，三相负载消耗的总功率就等于各相负载消耗的功率之和，即 每相负载的功率 在对称三相电路中，各相负载的功率相同，三相负载的总功率为,(四) 对
8、称三相电路的功率,对称三相电路的功率,对于三相对称负载作星形联接， 对于三相对称负载作三角形联接， 代入，可得同样的结果，,重要提示：不论负载是星形联接还是三角形联接，其功率的计算公式都是相同的。,同理，可得无功功率和视在功率为,对称三相电路的功率,视在功率为,例1 一组对称三角形负载，每相阻抗Z=10953.13，现接在对称三相电源上，测得相电压为380V，相电流为3.5A，试求此三角形负载的功率。,解法2：负载为三角形联结，则,三相负载的功率，由式(3.8)可得,解： 由式(3.7)可求得三相负载的功率为,例2 一个4kW的三相感应电动机，绕组为星形联结，接在线电压为Ul=380V的三相电
9、源上，功率因数为0.85，试求负载的相电压及相电流。,解： 负载星形接法，线电流等于相电流，根据式(3.8)，相电流为,相电压,(五) 保护接地与保护接零,1. 保护接地和保护接零的方式及作用范围 接地， 是利用大地为正常运行、 发生故障及遭受雷击等情况下的电气设备等提供对地电流构成回路的需要， 从而保证电气设备和人身的安全。保护接地和保护接零的方式有下面的几种， 如图1、2、3所示， 它们的具体作用也有所不同。,电力系统和设备的三种接地方式,电力系统和设备的三种接地方式,图3 保护接地、 工作接地、 重复接地及保护接零示意图,1. 保护接地 保护接地方式将电气设备不带电的金属外壳和同金属外壳
10、相连接的金属构架用导线与接地体电器可靠地连接在一起。 2. 工作接地 为了保证电气设备的正常工作， 将电力系统中的某一点(通常是中性点)直接用接地装置与大地可靠地连接起来就称为工作接地。,3. 重复接地 三相四线制的零线（或中性点）一处或多处经接地装置与大地再次可靠连接， 称为重复接地。 4. 保护接零 在中性点接地的三相四线制系统中， 将电气设备的金属外壳、 框架等与中性线可靠连接， 称为保护接零。,2. 电气设备的接地范围 根据安全规程规定， 下列电气设备的金属外壳应该接地或接零。 (1) 电机、 变压器、 电器、 照明器具、 携带式及移动式用电器具等的底座和外壳， 如手电钻、 电冰箱、
11、电风扇、 洗衣机等。,(2) 交流、 直流电力电缆的接线盒， 终端头的金属外壳， 电线、 电缆的金属外皮， 控制电缆的金属外皮， 穿线的钢管； 电力设备的传动装置， 互感器二次绕组的一个端子及铁心。 (3) 配电屏与控制屏的框架， 室内、 外配电装置的金属构架和钢筋混凝土构架， 安装在配电线路杆上的开关设备、 电容器等电力设备的金属外壳。,(4) 在非沥青路面的居民区中， 高压架空线路的金属杆塔、 钢筋混凝土杆， 中性点非直接接地的低压电网中的铁杆、 钢筋混凝土杆， 装有避雷线的电力线路杆塔。 (5) 避雷针、 避雷器、 避雷线和角形间隙等。,3. 接地装置 1. 接地装置的组成 接地装置由接
12、地体和接地线组成。 接地体可分为人工接地体和自然接地体。,2. 对接地装置的要求 为了保证接地装置起到安全保护作用， 一般接地装置应满足以下要求： (1) 接地电阻应达到规定值： 低压电气设备接地装置的接地电阻不宜超过4 。 低压线路零线每一重复接地装置的接地电阻不应大于10 。 在接地电阻允许达到10 的电力网中， 每一重复接地装置的接地电阻不应超过 30 ， 但重复接地不应少于3处。,(2) 接地体的敷设方式： 埋设人工接地体前， 应尽量考虑利用自然接地体。 与大地有可靠连接的自然接地体，如配线的钢管、 自来水管和建筑物的金属构架等， 在接地电阻符合要求时， 一般不另敷设人工接地体， 但发
13、电厂、 变电所除外。,3. 对接地线的要求 接地线与接地体连接处一般应焊接。 如采用搭接焊， 其搭接长度必须为扁钢宽度的2倍或圆钢直径的6倍。 如焊接困难， 可用螺栓连接， 但应采取可靠的防锈措施。,低压配电系统的接地运行方式,220V/380V低压配电系统中，采用三种接地运行方式： TN系统（三相四线制保护接零）： TN-C TN-S TN-C-S TT系统（三相四线制保护接地） IT系统（三相三线制保护接地）,1-1 TN-C系统,1-2 TN-S系统,1-3 TN-C-S 系统,2 TT 系统,3 IT 系统,防雷保护,1. 雷电的危害及种类 雷电是自然界中的一种放电现象。 雷电的特点是
14、： 时间短, 电流强, 频率高, 感应或冲击电压大。,雷电的危害主要有以下三种。 (1) 直接雷引起的危害。 (2) 感应雷引起的危害。 (3) 雷电侵入波引起的危害。,2. 防雷措施 1. 架空线路的防雷措施 (1) 装设避雷线。 (2) 装设避雷器或保护间隙。 (3) 提高线路本身的绝缘水平。 (4) 利用自动重合闸。,2. 变电所的防雷措施 (1) 装设避雷针， 用来保护整个变电所的建筑物， 使之免遭直接雷击。 (2) 高压侧装设阀式避雷器或保护间隙， 这主要用来保护主变压器， 要求避雷器或保护间隙尽量靠近变电所安装， 其接地线应与变压器低压中性点及金属外壳连在一起接地。 (3) 低压侧
15、装设阀式避雷器或保护间隙， 这主要用在雷区以防止雷电波由低压侧侵入而击穿变压器绝缘。,3. 建筑物的防雷措施 (1) 对直击雷的防雷措施。 (2) 对高电位侵入雷的防护措施。,3. 接闪器 接闪器是专门用来接受雷击的金属体， 如避雷针、 避雷线、 避雷带和避雷网等。 这些接闪器都经过引下线与接地体相连。 1. 避雷针 (1) 避雷针的保护范围。 避雷针的保护范围计算方法见表6-2。,表6 - 2 避雷针的保护范围计算,(2) 避雷针的制作与安装。 避雷针一般用镀锌圆钢或镀锌焊接钢管制成。 其长度在 1.5 m 以上时， 圆钢直径不得小于10 mm， 钢管直径不得小于20 mm， 管壁厚度不得小
16、于 2.75 mm。,(3) 安装避雷针时应注意下列事项： 在地上， 由独立避雷针配电装置的导电部分间， 以及到变电所电气设备与构架接地部分间的空间距离一般不小于5 m。 在地下， 独立避雷针本身的接地装置与变电所接地网间最近的地中距离一般不小于3 m。 独立避雷针的接地电阻一般应不大于10 。, 由避雷针接地线的入地点到主变压器接地线的入地点， 沿接地线接地体的距离不应小于15 m， 以防避雷针放电时击穿变压器的低压侧线圈。 为防止雷击避雷针时雷电波沿电线传入室内， 危及人身安全， 照明线或电话线不要架设在独立避雷针上。 独立避雷针及其接地装置不应装设在人、 畜经常通行的地方， 距离道路应不小于 3 m， 否则应采取均压措施， 或铺设厚度为5080 mm的沥青加碎石层。,2. 避雷线 避雷线一般用截面积不小于35 mm2的镀锌钢绞线架设在架空线路之上， 以保护架空线路免受直接雷击。 这时的避雷线也
