項目4三相交流電

1、【知識目標(biāo)】【知識目標(biāo)】1.了解三相電源和三相負載的連接方式。了解三相電源和三相負載的連接方式。 2.了解對稱三相正弦電路線電壓與相電了解對稱三相正弦電路線電壓與相電壓、線電流與相電流的關(guān)系。壓、線電流與相電流的關(guān)系。3.了解三相正弦穩(wěn)態(tài)電路功率的計算。了解三相正弦穩(wěn)態(tài)電路功率的計算?！炯寄苣繕?biāo)】【技能目標(biāo)】1.會認識和區(qū)分三相電源和單相電源。會認識和區(qū)分三相電源和單相電源。2.會測量三相電路的線電壓與相電壓。會測量三相電路的線電壓與相電壓。返回主目錄項目項目4 4 認識三相正弦交流電路認識三相正弦交流電路 任務(wù)任務(wù)4.1 三相正弦交流電的認識三相正弦交流電的認識 電力系統(tǒng)所采用的供電方式，絕

2、大多數(shù)是三相制，電力系統(tǒng)所采用的供電方式，絕大多數(shù)是三相制，工業(yè)用的交工業(yè)用的交 流電動機大都是三相交流電動機，單相交流電動機大都是三相交流電動機，單相交流電則是三相交流電中的一相。流電則是三相交流電中的一相。 三相交流電在國民經(jīng)濟中獲得廣泛的應(yīng)用，這是三相交流電在國民經(jīng)濟中獲得廣泛的應(yīng)用，這是因為三相交流電比單相交流電在電能的產(chǎn)生、輸送和因為三相交流電比單相交流電在電能的產(chǎn)生、輸送和應(yīng)用上具有更顯著的優(yōu)點。應(yīng)用上具有更顯著的優(yōu)點。 例如例如:在電機尺寸相同的條件下，三相發(fā)電機的輸在電機尺寸相同的條件下，三相發(fā)電機的輸出功率比單相發(fā)電機高出功率比單相發(fā)電機高50%左右；在電能輸送距離和左右；在

3、電能輸送距離和輸送功率一定時，采用三相制比單相制要節(jié)省大量的輸送功率一定時，采用三相制比單相制要節(jié)省大量的有色金屬。有色金屬。 三相用電設(shè)備還具有結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護三相用電設(shè)備還具有結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便等特點。方便等特點。 以對稱三相電源向負載供電的電路稱為三相電路，以對稱三相電源向負載供電的電路稱為三相電路，其組成包括對稱三相電源、三相負載和三相傳輸控制其組成包括對稱三相電源、三相負載和三相傳輸控制環(huán)節(jié)。環(huán)節(jié)。4.1.1 三相交流電的產(chǎn)生三相交流電的產(chǎn)生1. 三相交流發(fā)電機產(chǎn)生三相交流電三相交流發(fā)電機產(chǎn)生三相交流電 三相交流發(fā)電機示意圖三相交流發(fā)電機示意圖 三相交流電的波形圖和

4、相量圖三相交流電的波形圖和相量圖 2. 三相交流電的相序三相交流電的相序sinUmuUtsin(120 )VmuUtsin(240 )WmuUt0WVUuuu幅值相等、頻率相同，彼此間互差幅值相等、頻率相同，彼此間互差120的三相電壓，的三相電壓，稱為三相對稱電壓。顯然它們的瞬時值之和為零，即：稱為三相對稱電壓。顯然它們的瞬時值之和為零，即： 3.3.三相交流電源的連接三相交流電源的連接 三相發(fā)電機有三個獨立的繞組，通常是將發(fā)電機的三相發(fā)電機有三個獨立的繞組，通常是將發(fā)電機的三相繞組接成星形三相繞組接成星形(Y)，有時也接成三角形，有時也接成三角形()。（1）三相電源的三相電源的星形星形(Y)

5、連接連接把發(fā)電機三個對稱繞組的末端接在一起組成一個公共點把發(fā)電機三個對稱繞組的末端接在一起組成一個公共點N，為星形連接，為星形連接， 相電壓：相線與中性相電壓：相線與中性線之間的電壓，分別用線之間的電壓，分別用“uU、u V、uW”表示。表示。線電壓：兩根相線之線電壓：兩根相線之間的電壓，分別用間的電壓，分別用“uUV、uVW、uWU”表示。表示。三相電源星形連接三相電源星形連接三相電源星形連接的電壓關(guān)系：三相電源星形連接的電壓關(guān)系：3PLUU3在星形連接時，線電壓的有效值在星形連接時，線電壓的有效值UL是相電壓有效值是相電壓有效值UP的的 倍，即：倍，即：并且這三個線電壓相量分別超前于相應(yīng)相

6、電并且這三個線電壓相量分別超前于相應(yīng)相電壓相量壓相量30。（2）三相電源的三角形（）連接三相電源的三角形（）連接三相電源三角形連接三相電源三角形連接 將發(fā)電機繞組的一相末端與另一相繞組的首端依次相將發(fā)電機繞組的一相末端與另一相繞組的首端依次相連接，就成為三角形連接。連接，就成為三角形連接。 三角形接法中的電壓電流關(guān)系三角形接法中的電壓電流關(guān)系 在三相電源電壓對稱時，在三相電源電壓對稱時，uA +uB +uC=0。 這表明三角形回路中合成電壓等于零，即這個這表明三角形回路中合成電壓等于零，即這個閉合回路中沒有電流。閉合回路中沒有電流。 在三角形連接時，線電壓與相電壓相等，即：在三角形連接時，線電

7、壓與相電壓相等，即：ULUP。一般發(fā)電機的三相繞組都接成星形，而不接一般發(fā)電機的三相繞組都接成星形，而不接成三角形。成三角形。4.1.2 三相負載三相負載 交流用電設(shè)備分為單相和三相兩大類。交流用電設(shè)備分為單相和三相兩大類。 一些小功率的用電設(shè)備例如電燈、各種家用電器等，都使一些小功率的用電設(shè)備例如電燈、各種家用電器等，都使用單相電，稱為單相負載。用單相電，稱為單相負載。 工廠的大型用電設(shè)備，一般都使用三相電，如三相交流電工廠的大型用電設(shè)備，一般都使用三相電，如三相交流電動機等。動機等。 三相用電設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有三部分，根據(jù)需要可接成星形三相用電設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有三部分，根據(jù)需要可接成星形（Y）

8、或三角形（）或三角形（），稱為三相負載。），稱為三相負載。 三相負載接入電源時應(yīng)遵守兩個原則：三相負載接入電源時應(yīng)遵守兩個原則：是加于負載的電是加于負載的電壓必須等于負載的額定電壓，二是應(yīng)盡可能的使電源的各相負壓必須等于負載的額定電壓，二是應(yīng)盡可能的使電源的各相負載均勻和對稱，從而使三相電源供電趨于平衡。載均勻和對稱，從而使三相電源供電趨于平衡。 1.1.三相負載的星形（三相負載的星形（Y）連接）連接星形接線時，線電流就是相電流，即：星形接線時，線電流就是相電流，即： IL= IP 圖圖4.4 三相四線制電路三相四線制電路（1）三相對稱負載）三相對稱負載 三相負載完全相同，這種三相負載稱為三相

9、三相負載完全相同，這種三相負載稱為三相對稱負載。對稱負載。 此時三個相電流相等，各相電壓與電流間的此時三個相電流相等，各相電壓與電流間的相位差也相同，即三個相電流之間的相位互差相位差也相同，即三個相電流之間的相位互差120。因此，三相電流也是對稱的。因此，三相電流也是對稱的。 此時中線電流此時中線電流IN為零。既然中性線沒有電流，為零。既然中性線沒有電流，它就不起作用，因此可以把中性線去掉。它就不起作用，因此可以把中性線去掉。 三相交流電機就是三相對稱負載三相交流電機就是三相對稱負載（2）不對稱三相負載電路）不對稱三相負載電路 在實際的三相電路中，負載是不可能完全對稱的。在實際的三相電路中，負

10、載是不可能完全對稱的。對于星形連接，只要有中性線，負載的相電壓總是對對于星形連接，只要有中性線，負載的相電壓總是對稱的。此時各相負載都能正常工作，只是這時的各相稱的。此時各相負載都能正常工作，只是這時的各相電流不再對稱，中性線電流也不再為零。電流不再對稱，中性線電流也不再為零。 在負載不對稱的三相三線制電路中，電源與負載的在負載不對稱的三相三線制電路中，電源與負載的中點中點 電位不再等，而且三相中有的相電壓高，有的相電電位不再等，而且三相中有的相電壓高，有的相電壓低，這將影響負載的正常工作，甚至燒壞負載。壓低，這將影響負載的正常工作，甚至燒壞負載。 在三相四線制供電的不對稱電路中，為了保證負載

11、在三相四線制供電的不對稱電路中，為了保證負載的相電壓對稱，中性線不允許接入開關(guān)和熔斷器。以免的相電壓對稱，中性線不允許接入開關(guān)和熔斷器。以免中性線斷開造成各個負載電壓不對稱。中性線斷開造成各個負載電壓不對稱。2.三相負載的三角形（三相負載的三角形（ ）連接）連接三相負載的三角形接法三相負載的三角形接法 對稱三角形負載的電壓和電流關(guān)系 當(dāng)負載對稱時，由于電源電壓是對稱的，所當(dāng)負載對稱時，由于電源電壓是對稱的，所以相電壓是對稱的。以相電壓是對稱的。 此時的線電流也是對稱的，且對稱三角形負此時的線電流也是對稱的，且對稱三角形負載的線電流落后于相應(yīng)的相電流載的線電流落后于相應(yīng)的相電流30，而線電流，而

12、線電流的有效值的有效值Il是相電流有效值是相電流有效值IP的的 倍，即：倍，即： 3PlII3 三角形負載不對稱的電壓和電流關(guān)系三角形負載不對稱的電壓和電流關(guān)系 當(dāng)三角形負載不對稱時，各相電流將不對稱，當(dāng)三角形負載不對稱時，各相電流將不對稱，而各線電流也將不對稱，其各相電流與各線電流而各線電流也將不對稱，其各相電流與各線電流就不再是就不再是 倍的關(guān)系，倍的關(guān)系， 3【知識拓展】電力系統(tǒng)低壓供電為什么要采用三【知識拓展】電力系統(tǒng)低壓供電為什么要采用三相四線制相四線制(380/220伏伏)？ 采用三相四線制低壓供電的主要原因采用三相四線制低壓供電的主要原因1.對于動力電負載和照明電負載混合用時供電方便。三相對于動力電負載和照明電負載混合用時供電方便。三相電動機為對稱三相負載，需要有三相電源，而采用三電動機為對稱三相負載，需要有三相電源，而采用三相四線制就好象有三個單獨電源（每一相電源可單獨相四線制就好象有三個單獨電源（每一相電源可單獨對每相負載供電）。對每相負載供電）。2.單相負載接在三相電路上時，雖然力求每相負載均勻分單相負載接在三相電路上時，雖然力求每相負載均勻分布，但在實際使用時不可能達到，這就事實上成為三布，但在實際使用時不可能達到，這就事實上成為三相不對稱電路，為使照明等單相負載兩端取得的電壓相不對稱電