華工網(wǎng)絡(luò)教育-電路與電子技術(shù)PPT第4章

1、1 第第4 4章章 三相電路三相電路 2 第第4章章 三相電路三相電路 4.2 三相電路中負(fù)載的連接三相電路中負(fù)載的連接 4.1 三相電源三相電源 4.3 三相電路的功率三相電路的功率 4.4 安全用電技術(shù)安全用電技術(shù) 3 l理解三相電源相、線電壓之間的關(guān)系。理解三相電源相、線電壓之間的關(guān)系。 l掌握三相負(fù)載星形連接時，相、線電壓和相、線掌握三相負(fù)載星形連接時，相、線電壓和相、線 電流的計算，并能畫出電路的相量圖。電流的計算，并能畫出電路的相量圖。 l掌握三相負(fù)載三角形連接時，相、線電壓和相、掌握三相負(fù)載三角形連接時，相、線電壓和相、 線電流的計算，并能畫出電路的相量圖掌握對稱線電流的計算，并

2、能畫出電路的相量圖掌握對稱 負(fù)載三相功率的計算。負(fù)載三相功率的計算。 l了解三相功率的測量方法。了解三相功率的測量方法。 l了解安全用電常識。了解安全用電常識。 本章學(xué)習(xí)目標(biāo)本章學(xué)習(xí)目標(biāo) 4 4.1 三相電源三相電源 4.1.1 三相電動勢的產(chǎn)生三相電動勢的產(chǎn)生 N S A X e 在兩磁極中間，放一個線圈。在兩磁極中間，放一個線圈。 根據(jù)右手定則可知，線圈中產(chǎn)根據(jù)右手定則可知，線圈中產(chǎn) 生感應(yīng)電動勢，其方向由生感應(yīng)電動勢，其方向由AX 讓線圈以讓線圈以 的速度順時針旋轉(zhuǎn)。的速度順時針旋轉(zhuǎn)。 合理設(shè)計磁極形狀，使磁通按正弦規(guī)律分布，合理設(shè)計磁極形狀，使磁通按正弦規(guī)律分布， 線圈兩端便可得到線圈

3、兩端便可得到單相單相交流電動勢交流電動勢。 tEeAXsin2 1、單相交流電動勢的產(chǎn)生、單相交流電動勢的產(chǎn)生 5 2、三相交流電動勢的產(chǎn)生、三相交流電動勢的產(chǎn)生 定子中放三個線圈：定子中放三個線圈： 首端首端 末端末端 三線圈空間位置各差三線圈空間位置各差120o 轉(zhuǎn)子裝有磁極并以轉(zhuǎn)子裝有磁極并以 的速度旋轉(zhuǎn)。三個線圈中便的速度旋轉(zhuǎn)。三個線圈中便 產(chǎn)生三個以產(chǎn)生三個以正弦規(guī)律正弦規(guī)律變化的交流電動勢。變化的交流電動勢。 A X Y C B Z S N 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 定子定子 A X B Y C Z eA eBeC 6 三相電動勢三相電動勢 ( () )- - 240sintEm eC ( ()

4、)- - 120sintEm eB sintEmeA )120sin( + + tE m 7 4.1.2 三相電源的表示法三相電源的表示法 1.瞬時值表達(dá)式瞬時值表達(dá)式 ()-= 240sintEm eCw ()-= 120sintEm eB w = sintEm e A w )120sin( += tE m w Em B e A e C e 2.波形圖波形圖 8 A E C E B E 3.相量圖相量圖 - - 120 120 EE EE C B A 0EE 4.相量式相量式 9 4.三相電源的特征三相電源的特征 (1) 對稱。對稱。 大小相等，頻率相同，相位互差大小相等，頻率相同，相位互差

5、120 (2) 相序。相序。ABC (3) 對稱正弦量的瞬時值和與相量和為對稱正弦量的瞬時值和與相量和為0。 Em B e A e C e 0 + + +CBAEEE eA +eA +eA =0 AE CE BE 10 （中線）（中線） （火線）（火線） （火線）（火線） （火線）（火線） c e B e A e 三相四線三相四線 制供電制供電 火線（相線）火線（相線）: A B C 中線（零線）：中線（零線）：N A X Y C B ZN 4.1.3 三相電源的連接三相電源的連接 星形接法星形接法 11 CC BB AA eu eu eu 1、相電壓、相電壓：火線對中線間的電壓。：火線對中線

6、間的電壓。 120 120 120 A u B u o o 0 AA UU o - - 120 BB UU o o - - 240 CC UU C U B U A U （中線中線） （火線火線） （火線火線） （火線火線） c e B e A e A X Y C B ZN C u 12 2、線電壓、線電壓：兩火線間的電壓。：兩火線間的電壓。 AB u BC u CA u CA BC AB u u u 注意規(guī)定的注意規(guī)定的 正方向正方向 CBBC UUU- - BAAB UUU- - ACCA UUU- - （中線中線） （火線火線） （火線火線） （火線火線） c e B e A e A X

7、Y C B ZN 13 C U AB U B U A U BC U CA U B U- - A U- - C U- - 30 30 30 BAAB UUU- - 30 3 AU CBBC UUU- - -90 3 BU ACCA UUU- - 150 3 CU 3.相、線電壓相、線電壓 間的關(guān)系間的關(guān)系 AB U 303 AU BC U 303 BU CA U 303 CU 14 UP：相電壓相電壓 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)用戶的電壓等級為 V380 V220 lP UU、 3 pl UU 線電壓超前于相線電壓超前于相 應(yīng)的相電壓應(yīng)的相電壓3

8、0o Ul：線電壓線電壓 結(jié)論結(jié)論 （UA 、 UB 、 UC） （UAB 、 UBC 、 UCA） 15 4.2 三相電路中負(fù)載的連接三相電路中負(fù)載的連接 三相對稱負(fù)載：三相對稱負(fù)載：接在三相電源上的每一相負(fù)接在三相電源上的每一相負(fù) 載的阻抗值與阻抗角都相等。載的阻抗值與阻抗角都相等。 連接形式：連接形式： 星形連接（星形連接（Y Y接）接） 三角形連接（三角形連接（接）接） 相電流（相電流（IP）：）：流過每一相負(fù)載的電流流過每一相負(fù)載的電流 線電流（線電流（IL） ： 流過每一根火線的電流流過每一根火線的電流 16 三相四線三相四線 Bi 相電流相電流IP(負(fù)載上的電流負(fù)載上的電流) )

9、： ZA ZC ZB 線電流線電流IL(火線上的電流火線上的電流) )： 4.2.1 負(fù)載星形連接的三相電路負(fù)載星形連接的三相電路 Ai C A B N X Y Z A u B u C u BNi CNi ANi C i AN I 、 BN I 、CN I A I 、 B I 、C I 1. 連接連接 三相四線制三相四線制 17 線電壓線電壓= =相電壓相電壓 3, , 線電壓領(lǐng)先于相電壓線電壓領(lǐng)先于相電壓3030 。 B U AB U C U CA U BC U A U 2.特點特點 p U L U 3 線電流線電流= =相電流相電流 Lp II A C B N Z Z Z CA U C U

10、 B U BC U A U AB U Bi Ai C i 中線電流中線電流 N I iN 18 一般線電壓一般線電壓 為已知，然后根據(jù)電壓和負(fù)載求電流。為已知，然后根據(jù)電壓和負(fù)載求電流。uL i p iL uL p u A I A U ZA B I B U ZB C I C U ZC CNBNANN IIII+ + + 3.計算計算 B Bi ZA ZC ZB Ai C i C A N Ni A u B u C u 19 （1）若為對稱負(fù)載：）若為對稱負(fù)載： 即即：ZA=ZB=ZC=Z 因為因為： A U 、 B U 、 C U 對稱 對稱 A I 、 B I 、 C I 所以所以：對稱對稱

11、計算時，只需計算一相，推出另外兩相即可。計算時，只需計算一相，推出另外兩相即可。 且且 B I C I A I A U B U C U =+=（中線電流為中線電流為0） 0 CBAN IIII 各相、線電流大小相等，相互之間的相位差為各相、線電流大小相等，相互之間的相位差為1200 （2）負(fù)載不對稱時，各相單獨計算。）負(fù)載不對稱時，各相單獨計算。 20 已知：已知： 三相負(fù)載三相負(fù)載 R、L、C 以及以及 三相線電壓：三相線電壓： 求：各相、各線及中線電流求：各相、各線及中線電流 0 lAB UU - - 120 lBC UU 120 lCA UU C R A B N L C A I C I

12、B I A I N I C I B I 例例1 21 解解： 相相 電電 壓壓 33 -90 1 30 1 lCAC UUU - 30 3 1 30 3 1 lABA UUU 33 - 150 1 30 1 lBCB UUU C R A B N L C 線線 電電 壓壓 0 lAB UU N I A I 120 lCA UU - - 120 lBC UU CN I BN I B I AN I C I 22 相電流相電流： C R A B N L C N I A I CN I BN I B I AN I C I R U I A A - - 1 C j U I C C Lj U I B B CBA

13、N IIII+ + + 中線電流中線電流 AB U C U B I CA U BC U B U C I N I A U A I 23 三相三線三相三線 )(ZZZZ CBA 負(fù)載對稱時負(fù)載對稱時 零線是否可以零線是否可以 取消？取消？ 三相完全對稱時，零線可以取消三相完全對稱時，零線可以取消! c e A C B Z ZZ C e B e A e 0+ CBAN IIII 三相三線制三相三線制 24 1）負(fù)載對稱時，三相三線制各電壓對稱）負(fù)載對稱時，三相三線制各電壓對稱 2）若負(fù)載）若負(fù)載不對稱不對稱時，時，不能采用三相三線制！不能采用三相三線制！因此因此 時各相負(fù)載上的電壓將會出現(xiàn)不對稱現(xiàn)象

14、，負(fù)時各相負(fù)載上的電壓將會出現(xiàn)不對稱現(xiàn)象，負(fù) 載不能正常工作。載不能正常工作。 3）因負(fù)載）因負(fù)載不對稱不對稱時，時，不能采用三相三不能采用三相三 線制！線制！所以，中線上不能安裝開關(guān)所以，中線上不能安裝開關(guān) 和保險絲。和保險絲。 三相三線制供電時各相電流的計算方法同上。三相三線制供電時各相電流的計算方法同上。 25 照明負(fù)載星形如圖所示接于線電壓為照明負(fù)載星形如圖所示接于線電壓為380V的三相電源上。的三相電源上。 燈泡的額定電壓為燈泡的額定電壓為220V 。 例例2 求：求：（1）若一樓全部斷開，二、三樓仍然接通若一樓全部斷開，二、三樓仍然接通 ，分析中線，分析中線 斷開前后的情況如何斷開

15、前后的情況如何? （2）若一樓斷開，二、三樓接通。但兩層樓燈的數(shù)量若一樓斷開，二、三樓接通。但兩層樓燈的數(shù)量 不等（設(shè)二樓燈的數(shù)量為三層的不等（設(shè)二樓燈的數(shù)量為三層的/4 ）中線斷開前后中線斷開前后 結(jié)果如何？結(jié)果如何？ A B C N . . . . . . . 一一 層層 二二 層層 三三 層層 （3）根據(jù)以上分析，照明電路能否采用三相三線制供電）根據(jù)以上分析，照明電路能否采用三相三線制供電 方式？方式？ 26 若中線斷開若中線斷開，A相斷開后，相斷開后，B、C 兩相串連，線電壓兩相串連，線電壓UBC （380V） 加在加在B、C負(fù)載上。如果兩相負(fù)負(fù)載上。如果兩相負(fù) 載對稱，則每相負(fù)載上的

16、電壓為載對稱，則每相負(fù)載上的電壓為 190V。低于燈泡的額定電壓。低于燈泡的額定電壓。 （1）若一樓全部斷開，二、三樓仍然接通。若一樓全部斷開，二、三樓仍然接通。 若中線尚未斷開若中線尚未斷開，則，則二、三樓工二、三樓工 作狀態(tài)不變。照明不受影響。作狀態(tài)不變。照明不受影響。 結(jié)果為二、三樓電燈全部變暗，不能正常工作。結(jié)果為二、三樓電燈全部變暗，不能正常工作。 解：解： A C B . . . 一層樓一層樓 二層樓二層樓 三層樓三層樓 27 （2）若一樓斷開，二、三樓接通。但兩層樓燈的數(shù)量不等（設(shè)若一樓斷開，二、三樓接通。但兩層樓燈的數(shù)量不等（設(shè) 二樓燈的數(shù)量為三層的二樓燈的數(shù)量為三層的1/4

17、）時）時 結(jié)果為二樓燈泡上的電壓超過額定電結(jié)果為二樓燈泡上的電壓超過額定電 壓，壓， 燈泡被燒毀；三樓的燈不亮。燈泡被燒毀；三樓的燈不亮。 V 76380 5 1 3 R U V 304380 5 4 2 R U A C B R2 R3 若中線尚未斷開若中線尚未斷開，則，則二、三樓工作二、三樓工作 狀態(tài)不變。照明不受影響。狀態(tài)不變。照明不受影響。 若中線斷開若中線斷開，則，則 28 不加零線不加零線 會不會出會不會出 現(xiàn)問題現(xiàn)問題? ? （3）根據(jù)以上分析，照明電路不能采用三相三線制供電方）根據(jù)以上分析，照明電路不能采用三相三線制供電方 式。且中線上不能接開關(guān)和保險絲。式。且中線上不能接開關(guān)和

18、保險絲。 A C B . . . 一層樓一層樓 二層二層 樓樓 三層樓三層樓 N 中線的作用在于，使星形連接的不中線的作用在于，使星形連接的不 對稱負(fù)載得到相等的相電壓對稱負(fù)載得到相等的相電壓。因為。因為 負(fù)載不對稱而又沒有中線時，負(fù)載負(fù)載不對稱而又沒有中線時，負(fù)載 上可能得到大小不等的電壓，有的上可能得到大小不等的電壓，有的 超過用電設(shè)備的額定電壓，有的達(dá)超過用電設(shè)備的額定電壓，有的達(dá) 不到額定電壓，都不能正常工作。不到額定電壓，都不能正常工作。 比如，照明電路中各相負(fù)載不能保比如，照明電路中各相負(fù)載不能保 證完全對稱，所以絕對不能采用三證完全對稱，所以絕對不能采用三 相三相制供電，而且必須

19、保證零線相三相制供電，而且必須保證零線 可靠?？煽?。 29 AB i CA i BC i AB u BC u CA u A i B i C i 線電壓線電壓= =相電壓相電壓 plUU 4.2.2 負(fù)載三角形連接的三相電路負(fù)載三角形連接的三相電路 1. 接法接法 相電流相電流IP(負(fù)載上的電流負(fù)載上的電流) )：線電流線電流IL (火線上的電流火線上的電流) )： AB I 、 BC I 、 CA I A I 、 B I 、 C I A C B Z ZAB AB Z ZBC BC Z ZCA CA 30 B i AB i CA i BC i C i A i CA u AB u BC u A C

20、 B Z ZAB AB Z ZBC BC Z ZCA CA 相電流相電流 線電流線電流 CAABA III- - ABBCB III- - BCCAC III - - AB AB Z U AB I BC BC Z U BC I CA CA Z U CA I 2. 計算計算 31 （2）負(fù)載對稱時（）負(fù)載對稱時（ZAB=ZBC=ZCA=Z ），各相電流有），各相電流有 效值相等，相位互差效值相等，相位互差120 。有效值為：。有效值為： U Z IIII L PCABCAB B i AB i CA i BC i C i A i CA u AB u BC u A C B ZAB ZBC ZCA （

21、1）負(fù)載不對稱時，先算出各相電流，然后計算線電流。）負(fù)載不對稱時，先算出各相電流，然后計算線電流。 32 同理：同理： 設(shè)：負(fù)載為阻性的，阻抗角為設(shè)：負(fù)載為阻性的，阻抗角為 0 。 。 負(fù)載對稱時，三角形接法線、相電流的相位關(guān)系負(fù)載對稱時，三角形接法線、相電流的相位關(guān)系 CAABA II I - - 0 LAB UU - - 303 AB A I I 30 30 30 - - 303 BC B I I - - 303 CA C I I ABU BCU CAU CA-I CAI ABI BCI BI CI AI 33 三角形接法的對稱負(fù)載三角形接法的對稱負(fù)載 B i AB i CA i BC i

22、 C i A i CA u AB u BC u A C B -303 pL II pL UU 結(jié)論結(jié)論 34 負(fù)載對稱時：負(fù)載對稱時： cos3 pp IU P 4.3 三相電路的功率三相電路的功率 CBA PPPP+ + + 三相總有功功率：三相總有功功率： 是每相是每相負(fù)載負(fù)載 的阻抗角的阻抗角, ,是相是相 電壓超前于相電壓超前于相 電流的角度電流的角度 3 pLpL IIUU 星形接法時星形接法時： 3 pLpL IIUU 三角形接法時三角形接法時： cos3 LL IU P 4.3.1 三相功率的計算三相功率的計算 35 cos3 LL IU P sin3 LL IU Q 3 LL

23、IU S 同理同理, ,可得可得 sin3 LL IU Q 3 LL IU S 在三相負(fù)載對稱的條件下在三相負(fù)載對稱的條件下,三相電三相電 路總功率的計算與接法無關(guān)路總功率的計算與接法無關(guān). 36 單相功率的測量單相功率的測量 - - 電動式瓦特計電動式瓦特計 在交流電路中在交流電路中 a a cos UkI 其中，其中， 為為 i , , u 間的夾角間的夾角。 指針偏指針偏 轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)角度 * * i u 負(fù)負(fù) 載載 功率的測量功率的測量* * 4.3.2 三相功率的測量三相功率的測量 電流線圈電流線圈 電壓線圈電壓線圈 37 P=3P1 1 W * * 負(fù) 載 A C B N 一表法適用于

24、三相四線制接法的對稱負(fù)載。一表法適用于三相四線制接法的對稱負(fù)載。 三相功率的測量三相功率的測量 1. 一表法：（用一個功率表測量）一表法：（用一個功率表測量） P1 相電壓相電壓 相電流相電流 電壓電壓 線圈線圈 電流電流 線圈線圈 38 1 W * * 2 W * * 3W * * 負(fù) 載 A C B N 2. 三表法：（用三個功率表測量）三表法：（用三個功率表測量） P=P1 + P2 + P3 P1 P2 P3 相電壓相電壓相電壓相電壓相電壓相電壓 三表法適用于三相四線制接法的不對稱負(fù)載。三表法適用于三相四線制接法的不對稱負(fù)載。 相電流相電流相電流相電流相電流相電流 電壓電壓 線圈線圈

25、電流電流 線圈線圈 39 3. 兩表法：（用兩個功率表測量）兩表法：（用兩個功率表測量） P=P1 + P2 兩表法適用于三相三線制接法的負(fù)載。兩表法適用于三相三線制接法的負(fù)載。 1 W * * 2 W * * 負(fù) 載 A C B P1 P2 線電壓線電壓線電壓線電壓 線電流線電流線電流線電流 電壓電壓 線圈線圈 電流電流 線圈線圈 40 兩表法測量功率的原理證明：兩表法測量功率的原理證明： A i AC u A C B A u C Z 2 W * * 1 W * * B i C i BC u A Z B Z B u C u BCBACA uiui+ + ) )( ( ( ) )CBBCAA

26、uuiuui- -+ +- - CCBBAA iuiuiu p + + + BAC iii - - - 三相總功率等于兩表測得數(shù)據(jù)之和。三相總功率等于兩表測得數(shù)據(jù)之和。 每單個功率表的讀數(shù)沒有意義。每單個功率表的讀數(shù)沒有意義。 41 4.4 安全用電技術(shù)安全用電技術(shù) 4.4.1 安全用電常識安全用電常識 1安全電流與電壓安全電流與電壓 安全電流安全電流5mA 人體電阻人體電阻 1000 安全電壓安全電壓36V （在特別潮濕的場所，應(yīng)采用（在特別潮濕的場所，應(yīng)采用12V 以下的電壓以下的電壓 ）。）。 42 2幾種觸電方式幾種觸電方式 1）雙線觸電）雙線觸電 2）電源中線接地）電源中線接地 時的

27、單線觸電時的單線觸電 因火線與大地間分布電容因火線與大地間分布電容 的存在，使電流形成了回的存在，使電流形成了回 路，也是很危險的。路，也是很危險的。 人體承受的是線電壓。人體承受的是線電壓。 A B C 人體承受的是相電壓。人體承受的是相電壓。 3）電源中線不接）電源中線不接 地時的單線觸電地時的單線觸電 A B C A B C 43 4.4.2 防觸電的安全技術(shù)防觸電的安全技術(shù) 1. 接零保護(hù)接零保護(hù) 此法適用于低壓供電系統(tǒng)中此法適用于低壓供電系統(tǒng)中 變壓器中性點接地的情況。變壓器中性點接地的情況。 A B N C 電動機(jī)某相繞組碰殼時，電流電動機(jī)某相繞組碰殼時，電流 便會從接零保護(hù)線流向零線便會從接零保護(hù)線流向零線,使使 熔斷器熔斷，切斷電源熔斷器熔斷，切斷電源. 把電氣設(shè)備的外殼與電源的零把電氣設(shè)備的外殼與電源的零 線連接起來，稱為接零保護(hù)。線連接起來，稱為接零保護(hù)。 44 2. 接地保護(hù)接地保護(hù) 此法適用于三相電源的中性點此法適用于三相電源的中性點 不接地的情況。不接地的情況。 由于每相火線與地之間的分布由于每相火線與地之間的分布 電容的存在，當(dāng)電動機(jī)某相繞電容的存在，當(dāng)電動機(jī)某相繞 組碰殼時，將出現(xiàn)通