电工电子技术基础ppt教案3

第一篇电工电子技术电工电子技术首页电工电子技术学习目的与要求了解三相交流电的基本概念；熟悉三相电源和三相负载的两种连接方式；掌握对称三相交流电的概念及对称三相电路的分析与计算；理解中线的作用和两种连接方式下线、相电压，线、相电流之间的关系；熟悉对称与不对称下三相电路各种功率的计算方法；了解安全用电的基本常识；学习和掌握三相电路中电压、电流及功率的测量方法。电工电子技术首页电工电子技术三相交流电路现代电力工程上几乎都采用三相四线制。三相交流供电系统在发电、输电和配电方面较单相供电具有很多不可比拟的优点，主要表现在：1.三相电机产生的有功功率为恒定值，因此电机的稳定性好。2.三相交流电的产生与传输比较经济。3.三相负载和单相负载相比，容量相同情况下体积要小得多。由于上述优点，使三相供电在生产和生活中得到了极其广泛的应用。电工电子技术首页电工电子技术三相定子绕组对称嵌放在定子铁心槽中。定子铁心)120sin()120sin(sinmCmBmAtEetEetEe尾端：XYZ↓↓↓3.1三相电源的连接方式三相交流电是由三相发电机产生的。发电机主要由定子和转子两大部分构成。AXBYCZ定子绕组首端：ABC+－转子铁心转子绕组转子绕组通电后产生磁场。转轴NS三相定子绕组与旋转磁场相切割，感应对称三相电动势。原动机带动转子绕轴旋转，形成气隙旋转磁场。电工电子技术首页电工电子技术电路分析中很少用电动势，通常用电压来表示。以A相绕组的感应电压为参考正弦量，则发电机感应的对三相电压分别为：)120sin()120sin(sinmCmBmAtUutUutUu1.对称三相交流电的特点uAuBuCu0Tωt对称三相交流电最大值相等，频率相同，相位互差120º。120°UBUAUC120°120°电工电子技术首页电工电子技术三相电源Y接时的三个相电压显然是对称的！2.三相电源的星形（Y）连接方式XYZACBNuAuBuC三相电源尾端连在一起三相电源首端分别向外引出端线，俗称火线。尾端公共点向外引出的导线称为中线，中线俗称零线。显然火线与零线之间的电压等于发电机绕组的三相感应电压—相电压火线与火线之间的电压称为线电压。uABuBCuCA结论：三相电源绕组作Y形连接时，可以向负载提供两种电压。此种供电系统称为三相四线制。电工电子技术首页电工电子技术数量上，线电压uAB是相电压uA的1.732倍；相位上，线电压超前与其相对应的相电压30°电角！三相电源Y接时线、相电压之间的关系三个相电压对称电源的中性点总是接地的，因此相电压在数值上等于各相绕组首端电位。线电压与相电压之间的关系UBUAUC120°120°120°ACCACBBCBAABUUUUUUUUU电压等于两点电位之差-UBUAB30°AABAAB330cos21UUUU可得同理可得UBCUCA显然，电源Y接时的三个线电压也是对称的！UC-30°UA-30°电工电子技术首页电工电子技术3.三相电源的三角形（Δ）连接方式显然发电机绕组作Δ接时只能向负载提供一种电压！三相电源首尾相接构成闭环在电源的三个连接点处分别外引三根火线。显然，电源绕组作Δ接时，线电压等于发电机绕组的三相感应电压。发电机三相绕组作Δ接时，不允许首尾端接反！否则将在三角形环路中引起大电流而致使电源过热烧损。uABuBCuCA结论：三相电源绕组作Δ接时，线电压等于电源绕组的感应电压。此种供电系统称为三相三线制。通常电源绕组的连接方式为星形。XYZuAuCuBABCBCA相线UU电工电子技术首页电工电子技术303plUU日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为:V220V380PlUU、V127V220PlUU、三相电源绕组连接成Y接方式的最大优越性就是可向负载提供两种不同的电压，且其中线电压是发电机一相绕组感应电压的1.732倍！三相四线制供电系统两种电压一般表示为或电工电子技术首页电工电子技术验电笔的正确握法如下图示你能说出对称三相交流电的特征吗？你会做吗？三相四线制供电体制中，你能说出线、相电压之间的数量关系及相位关系吗？如何用验电笔或400V以上的交流电压表测出三相四线制供电线路上的火线和零线？电笔头与被测导线接触时，使氖管发光的是火线，不发光的是零线。利用一块电压表的测量，你能正确判断出火线和零线吗？电工电子技术首页电工电子技术3.2三相负载的连接方式三相负载也有Y形和Δ形两种连接方式。1.三相负载的Y形连接ZACBNZZiA线电流由连接方式决定了相电流plIIYYuAuBuCY接时负载端电压等于电源相电压(1)对称三相负载满足ZZZZCBA称为对称三相负载。0CBANIIIIY接对称三相负载中通过的电流CCCBBBAAAZZZUIUIUI；；iNY接对称三相电流对称，因此对称负载Y接时，由于中线电流为零，中线不起作用，可以拿掉！电工电子技术首页电工电子技术电源线电压为380V，对称三相负载Y接，Z=3+j4Ω，求：各相负载中的电流及中线电流。V220732.13803lpUU设V0220AUV120220BUV120220CU1.53543jZA1.53441.5350220AAZUI根据对称关系：A1.17344BIA9.6644CI对称三相电路的计算可归结为一相电路计算，其它两相根据对称关系可直接写出。0CBANIIII结论：则有解得中线电流实用中，三相电动机、变压器等都是对称三相负载。电工电子技术首页电工电子技术已知电源线电压为380V。三相Y接照明负载均为“220V、40W”白炽灯50盏，求：U相开路，V相开25盏，W相灯全开时各相电流及中线电流。(2)不对称三相负载CBAZZZ时，称之为不对称三相负载。求解不对称三相负载电路时，只要电路中有中线，就可把各相按照单相电路的分析方法分别计算，注意此时中线电流不等于零！U相开路相当于断路，UVWN…有中线，V相和W相正常工作，电流分别为：应用实例—照明电路A09.92205040A54.42202540WVII，0UI电工电子技术首页电工电子技术UVWN…UBUAUC显然，中线保证了Y接不对称三相负载的相电压平衡。有了中线，各相情况互不影响。VIWINIA15088.794.382.6)93.387.7()55.427.2()87.755.4()93.327.2(12009.912054.4NjjjjI中线电流由相量图分析问题及讨论上述照明电路若中线因故断开，且发生：(1)一相断路；(2)一相短路；情况又如何？(1)无中线一相断路时，其余两相相当于串联接于380V线电压上：V127V2532.244.484.48380WVUU，2.2450402204.4825402202W2VRRV相、，W相均不能正常工作！电工电子技术首页电工电子技术问题及讨论(2)无中线一相短路时；UVWN…此时，V相和W相均通过短路相分别形成回路，各相端电压为380V，高于额定电压220V，显然都会被烧损。负载不对称而又没有中线时，负载上可能得到大小不等的电压，当有的超过用电设备的额定电压时，可能烧损或减少使用寿命；而有的达不到额定电压不能正常工作。如前面所讲到的照明电路，由于中线断开且一相发生故障，由此造成各相负载的不对称。换句话讲，如果有中线，当一相发生故障时，其它无故障负载相仍能正常工作。因此，对通常工作在不对称情况下的三相电路而言，中线绝对不允许断开！而且必须保证中线可靠。为确保中线在运行中不断开，中线上不允许安装保险丝和开关。关于中线的讨论电工电子技术首页电工电子技术2.负载的Δ形连接ACB线电流三相负载首尾相接构成一个闭环，相电流)(CAABCAABAIIIII对三个结点列KCL方程可得：相量图分析ZZZCACABCBCABABUIUIUI；；Δ接时负载的端电压等于电源线电压。由于三个线电压对称，因此三个相电流对称。ZZZiA由三个联结点分别向外引出端线。iABiBiCiBCiCA)(ABBCABBCBIIIII)(BCCABCCACIIIII(1)三相负载对称时-IBCIAICA-IBIAB-IC303030电工电子技术首页电工电子技术观察相量图可得：uABuBCuCA-IBCIAICA-IBIAB-IC303030303ABAII即：线、相电流的数量关系为：303BCBII303CACII相位上，线电流滞后相电流30°。plII3(2)三相负载不对称时各相电流分别计算：CACACABCBCBCABABABZZZUIUIUI；；线、相电流之间不再有倍的关系3BCCACABBCBCAABAIIIIIIIII；；应根据分别计算。ACBZBCZABZCA电工电子技术首页电工电子技术指出图中各电表的读数。你会做吗？某设备采用三相三线制供电。当因故断掉一相时，能否认为是两相供电了？三相照明电路如图示，如果中线在×处断开，各相灯泡是否还有电流通过？如果有电流通过时，各相灯负载还能正常发光吗？为什么照明电路中一定要火线进开关？ABCNS（b）V2´10Ω10Ω10ΩABCA1´A2´V1´AN（a）10Ω10Ω10ΩBCV´A2´A3´A1´V1´电工电子技术首页电工电子技术3.3三相电路的功率复习单相交流电路功率：1.三相电路的功率三相电路对称时，各种功率分别为：UISUIQUIPsin,cos，)VA(33)Var(sin3sin3)W(cos3cos3PPPPPPIUIUSIUIUQIUIUPllllll三相电路不对称时，各种功率分别为：)VA()()Var()W(2CL2321321QQPSQQQQPPPP其中容性Q为负值和连接方法有无关系？Y接时PP3IIUUll，Δ接时PP3IIUUll，无关！电工电子技术首页电工电子技术如何用两个瓦特表测三相电路的功率？三相交流电路功率的测量二瓦计法如图示＊＊W1W2ABCM3～＊＊AIBICI二瓦计法只适用于对称三相电路的功率测量。对于不对称三相电路的功率，应按照单相电路功率的测量方法，即逐个测量每一相功率。其中:)30cos()30cos(BBC2AAC1IUPIUP，*电工电子技术首页电工电子技术2.发配电概况电能是由发电厂产生，通过输电线作远距离或近距离的输送。电力生产的过程，就是利用水能、煤、核能、风能等一次能源转化为效率高、易传输、适用面广的电能，由于电能是由一次能源经人类加工而得到的，因此把电能称为二次能源。电能都是由发电厂的发电机产生的；电能向外输送时必须经过升压和变电；输送电能需用不同电压等级的输配电设备；最后由用户接收和使用电能。电工电子技术首页电工电子技术电力系统=发电厂+变电所+输电线路+用户~输电线路电能用户电力网电力系统发电机升压变压器降压变压器电力系统中发电机、变压器、电力线路和用电设备等的投入和撤除都是在一瞬间完成的，所以，电力系统中电能的生产、输送、电工电子技术首页电工电子技术利用燃煤(或石油、天然气)燃烧使汽轮机转动。生产过程：化学能热能机械能电能电工电子技术首页电工电子技术利用水的流量和落差使水轮机转动。生产过程：水能机械能电能电工电子技术首页电工电子技术利用原子能在反应堆的核裂变使汽轮机转动生产过程：原子能机械能电能电工电子技术首页电工电子技术生产过程：风能机械能电能风力发电是利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，來促使发电机发电。依据目前的风车技术，大約是每秒三