《電工電子技術(shù)》全套課件-第4章-三相電路

1、第4章 三相電路 4.2 三相電路中負(fù)載的連接4.1 三相電源4.3 三相電路的功率4.4 安全用電技術(shù)理解三相電源相、線電壓之間的關(guān)系。掌握三相負(fù)載星形連接時(shí)，相、線電壓和相、線電流的計(jì)算，并能畫出電路的相量圖。掌握三相負(fù)載三角形連接時(shí)，相、線電壓和相、線電流的計(jì)算，并能畫出電路的相量圖掌握對(duì)稱負(fù)載三相功率的計(jì)算。了解三相功率的測量方法。了解安全用電常識(shí)。本章學(xué)習(xí)目標(biāo)4.1 三相電源4.1.1 三相電動(dòng)勢的產(chǎn)生NSAXe在兩磁極中間，放一個(gè)線圈。根據(jù)右手定則可知，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，其方向由AX讓線圈以 的速度順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。合理設(shè)計(jì)磁極形狀，使磁通按正弦規(guī)律分布，線圈兩端便可得到單相交流電動(dòng)

2、勢。1、單相交流電動(dòng)勢的產(chǎn)生2、三相交流電動(dòng)勢的產(chǎn)生定子中放三個(gè)線圈：首端末端三線圈空間位置各差120o轉(zhuǎn)子裝有磁極并以 的速度旋轉(zhuǎn)。三個(gè)線圈中便產(chǎn)生三個(gè)以正弦規(guī)律變化的交流電動(dòng)勢。AXYCBZSN轉(zhuǎn)子定子AXBYCZeAeBeC三相電動(dòng)勢()-=240sintEmeCw()-=120sintEmeBw=sintEmeAw)120sin(+=tEmw4.1.2 三相電源的表示法1.瞬時(shí)值表達(dá)式()-=240sintEmeCw()-=120sintEmeBw=sintEmeAw)120sin(+=tEmwEm 2.波形圖AECEBE3.相量圖=-=120120EEEECBA0EE4.相量式5.三

3、相電源的特征(1) 對(duì)稱。 大小相等，頻率相同，相位互差120(2) 相序。ABC(3) 對(duì)稱正弦量的瞬時(shí)值和與相量和為0。Em 0=+CBAEEEeA +eA +eA =0AECEBE（中線）（火線）（火線）（火線）三相四線制供電火線（相線）:ABC中線（零線）：NAXYCBZN4.1.3 三相電源的連接星形接法CCBBAAeueueu=1、相電壓：火線對(duì)中線間的電壓。120120120AuBuo=0AAUUo-=120BBUUo-=240CCUUCUBU AU（中線）（火線）（火線）（火線）AXYCBZNCu2、線電壓：兩火線間的電壓。ABuBCuCAuCABCABuuu注意規(guī)定的正方向C

4、BBCUUU-=BAABUUU-=ACCAUUU-=（中線）（火線）（火線）（火線）AXYCBZNCUABUBUAUBCUCAUBU-AU-CU-303030BAABUUU-=303AUCBBCUUU-=-903BUACCAUUU-=1503CU3.相、線電壓 間的關(guān)系A(chǔ)BU=303AUBCU=303BUCAU=303CUUP：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(jí)為= 3plUU線電壓超前于相應(yīng)的相電壓30oUl：線電壓結(jié)論（UA 、 UB 、 UC）（UAB 、 UBC 、 UCA）AXYCBZNAXYCBZ三相四線制三相三線制星形連接、引出中線，為負(fù)載提供兩種電壓：相電壓和線

5、電壓星形連接、不引出中線，為負(fù)載提供一種電壓：線電壓4.2 三相電路中負(fù)載的連接三相對(duì)稱負(fù)載：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。連接形式：星形連接（Y接）三角形連接（接）相電流（IP）：流過每一相負(fù)載的電流線電流（IL） ：流過每一根火線的電流三相四線Bi相電流IP(負(fù)載上的電流)：ZAZCZB線電流IL(火線上的電流)：4.2.1 負(fù)載星形連接的三相電路AiCABNXYZAuBuCuBNiCNiANiCiANI 、BNI 、CNI AI 、BI 、CI 1. 連接三相四線制線電壓=相電壓, 線電壓領(lǐng)先于相電壓30。BUABUCUCAUBCUAU2.特點(diǎn)=pULU3線電流=相電

6、流=LpIIACBNZZZCAUCUBUBCUAUABUBiAiCi中線電流NIiN一般線電壓 為已知，然后根據(jù)電壓和負(fù)載求電流。uLipiLuL=AIAUZA=BIBUZB=CICUZCCNBNANNIIII+=3.計(jì)算BBiZAZCZBAiCiCANNiAuBuCu（1）若為對(duì)稱負(fù)載：即：ZA=ZB=ZC=Z 因?yàn)椋篈U 、BU 、CU 對(duì)稱AI 、BI 、CI 所以：對(duì)稱計(jì)算時(shí)，只需計(jì)算一相，推出另外兩相即可。且BICIAIAUBUCU=+=（中線電流為0）0CBANIIII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(duì)稱時(shí)，各相單獨(dú)計(jì)算。 已知： 三相負(fù)載 R、L、C以

7、及 三相線電壓：求：各相、各線及中線電流= 0lABUU-= 120lBCUU=120lCAUU CRA B NLCAICIBIAINICIBI例1解： 相電壓33=-=90130 1lCACUUU-=-=303130 31lABAUUU33-=-=150130 1lBCBUUU CRA B NLC線電壓= 0lABUUNIAI=120lCAUU-= 120lBCUUCNIBNIBIANICI 相電流： CRA B NLCNIAICNIBNIBIANICI=RUIAA-=1CjUICCw=LjUIBBwCBANIIII+=中線電流ABUCUBICAUBCUBUCINIAUAI三相三線)(ZZZ

8、ZCBA=負(fù)載對(duì)稱時(shí)零線是否可以取消？三相完全對(duì)稱時(shí)，零線可以取消!ACBZZZ0=+=CBANIIII三相三線制1）負(fù)載對(duì)稱時(shí)，三相三線制各電壓對(duì)稱2）若負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，不能采用三相三線制！因此 時(shí)各相負(fù)載上的電壓將會(huì)出現(xiàn)不對(duì)稱現(xiàn)象，負(fù) 載不能正常工作。3）因負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，不能采用三相三 線制！所以，中線上不能安裝開關(guān) 和保險(xiǎn)絲。三相三線制供電時(shí)各相電流的計(jì)算方法同上。照明負(fù)載星形如圖所示接于線電壓為380V的三相電源上。燈泡的額定電壓為220V 。例2求：（1）若一樓全部斷開，二、三樓仍然接通 ，分析中線 斷開前后的情況如何?（2）若一樓斷開，二、三樓接通。但兩層樓燈的數(shù)量 不等（設(shè)二樓燈的

9、數(shù)量為三層的/4 ）中線斷開前后 結(jié)果如何？ABCN. . . . . . .一層二層三層（3）根據(jù)以上分析，照明電路能否采用三相三線制供電 方式？若中線斷開，A相斷開后，B、C 兩相串連，線電壓UBC （380V）加在B、C負(fù)載上。如果兩相負(fù)載對(duì)稱，則每相負(fù)載上的電壓為190V。低于燈泡的額定電壓。（1）若一樓全部斷開，二、三樓仍然接通。若中線尚未斷開，則二、三樓工作狀態(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。解：ACB.一層樓二層樓三層樓（2）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1/4 ）時(shí)結(jié)果為二樓燈泡上的電壓超過額定電壓， 燈泡被

10、燒毀；三樓的燈不亮。V 76380513=RUV 304380542=RUACBR2R3若中線尚未斷開，則二、三樓工作狀態(tài)不變。照明不受影響。若中線斷開，則不加零線會(huì)不會(huì)出現(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 式。且中線上不能接開關(guān)和保險(xiǎn)絲。ACB.一層樓二層樓三層樓N中線的作用在于，使星形連接的不對(duì)稱負(fù)載得到相等的相電壓。因?yàn)樨?fù)載不對(duì)稱而又沒有中線時(shí)，負(fù)載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)不到額定電壓，都不能正常工作。比如，照明電路中各相負(fù)載不能保證完全對(duì)稱，所以絕對(duì)不能采用三相三相制供電，而且必須保證零線可靠。三相照明負(fù)載連接于相電壓為22

11、0v的三相四線制的對(duì)稱電源上，RA=5， RB=10， RC=20，試求以下幾種情況下負(fù)載的電壓電流的有效值。（1）正常情況下（2）A相短路時(shí)（3）A相短路，中線斷開（4）A相斷開（5）A相斷開，中線斷開XXXABCN解：（1）例3XXXABCN（2）A相短路，A相電流很大，A相熔斷器燒毀，B、C兩相不受影響，電流電壓不變。（3）A相短路，中線斷開AB、C相承受線電壓（4）A相斷開XXXABCNB、C相不受影響（5）A相斷開、中線斷開線電壓=相電壓 plUU=4.2.2 負(fù)載三角形連接的三相電路1. 接法相電流IP(負(fù)載上的電流)：線電流IL (火線上的電流)：ABI 、BCI 、CAI AI

12、 、BI 、CI ACBZABZBCZCAACBZABZBCZCA相電流線電流CAABAIII-=ABBCBIII-=BCCACIII=-ABABZU=ABIBCBCZU=BCICACAZU=CAI2. 計(jì)算（2）負(fù)載對(duì)稱時(shí)（ZAB=ZBC=ZCA=Z ），各相電流有 效值相等，相位互差120 。有效值為：UZIIIILPCABCAB=ACBZABZBCZCA（1）負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，先算出各相電流，然后計(jì)算線電流。同理：設(shè)：負(fù)載為阻性的，阻抗角為 0 。負(fù)載對(duì)稱時(shí)，三角形接法線、相電流的相位關(guān)系CAABAIII-=0LABUU=-303ABAII303030=-303BCBII=-303CACII

13、ABUBCUCAUCA-ICAIABIBCIBICIAI三角形接法的對(duì)稱負(fù)載ACB-=303pLII pLUU=結(jié)論對(duì)稱負(fù)載的每相阻抗Z=30+j40，電源線電壓為380v，求：下列各種情況下的相、線電流。（1）正常情況（2）AB相短路（3）AB相斷開（4）A火線斷開ZABZBCZCAABC解： （1）例4ZABZBCZCAABC（2）AB相短路AB火線有短路電流，若AB火線熔斷，則均無電流（3）AB相斷路該相電流為零，其他兩相不受影響。（4）A線斷路BC相不受影響，AB、CA兩相負(fù)載串聯(lián)接在B、C火線間，U、I均小于額定值。負(fù)載對(duì)稱時(shí)：jcos3ppIUP=4.3 三相電路的功率CBAPPP

14、P+=三相總有功功率： 是每相負(fù)載的阻抗角,是相電壓超前于相電流的角度 3pLpLIIUU=星形接法時(shí)： 3 pLpLIIUU=三角形接法時(shí)：jcos3LLIUP=4.3.1 三相功率的計(jì)算jcos3LLIUP=jsin3LLIUQ=3LLIUS=同理,可得jsin3LLIUQ=3LLIUS=在三相負(fù)載對(duì)稱的條件下,三相電路總功率的計(jì)算與接法無關(guān).單相功率的測量 - 電動(dòng)式瓦特計(jì)在交流電路中jacos=UkI其中， j為 i , u 間的夾角。指針偏轉(zhuǎn)角度iu負(fù)載功率的測量*4.3.2 三相功率的測量電流線圈電壓線圈P=3P1負(fù) 載ACBN一表法適用于三相四線制接法的對(duì)稱負(fù)載。三相功率的測量

15、1. 一表法：（用一個(gè)功率表測量）P1相電壓相電流電壓線圈電流線圈負(fù) 載ACBN2. 三表法：（用三個(gè)功率表測量）P=P1 + P2 + P3P1P2P3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(duì)稱負(fù)載。相電流相電流相電流電壓線圈電流線圈3. 兩表法：（用兩個(gè)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。負(fù) 載ACBP1P2線電壓線電壓線電流線電流電壓線圈電流線圈兩表法測量功率的原理證明：AiACuACBAuCZBiCiBCuAZBZBuCuBCBACAuiui+=)()CBBCAAuuiuui-+-=CCBBAAiuiuiup+=BACiii-=三相總功率等于兩表

16、測得數(shù)據(jù)之和。每單個(gè)功率表的讀數(shù)沒有意義。線電壓Ul=380v的三相電源上接有兩組對(duì)稱三相負(fù)載，一組是三角形連接的感性負(fù)載，每組阻抗 ，另一組是星形連接的電阻性負(fù)載，每相電阻R=10，如圖所示，求：（1）每相負(fù)載的相電流（2）電路線電流（3）三相有功功率ABC解：對(duì)稱負(fù)載（1）形：例5Y形：ABC（2）（3）4.4 安全用電技術(shù)4.4.1 安全用電常識(shí)1安全電流與電壓安全電流5mA人體電阻1000安全電壓36V（在特別潮濕的場所，應(yīng)采用12V 以下的電壓 ）。2幾種觸電方式 1）雙線觸電2）電源中線接地 時(shí)的單線觸電因火線與大地間分布電容的存在，使電流形成了回路，也是很危險(xiǎn)的。人體承受的是線電

17、壓。 ABC人體承受的是相電壓。 3）電源中線不接地時(shí)的單線觸電ABCABC4.4.2 防觸電的安全技術(shù) 1. 接零保護(hù) 此法適用于低壓供電系統(tǒng)中變壓器中性點(diǎn)接地的情況。 ABNC電動(dòng)機(jī)某相繞組碰殼時(shí)，電流便會(huì)從接零保護(hù)線流向零線,使熔斷器熔斷，切斷電源. 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)。2. 接地保護(hù) 此法適用于三相電源的中性點(diǎn)不接地的情況。 由于每相火線與地之間的分布電容的存在，當(dāng)電動(dòng)機(jī)某相繞組碰殼時(shí)，將出現(xiàn)通過電容的電流。但因人體電阻比接地電阻（約為4歐）大得多，所以幾乎沒有電流通過人體 ABC把電氣設(shè)備的金屬外殼與接地線連接起來，稱為接地保護(hù)。3. 三孔插座和三極插

18、頭 外殼是與保護(hù)零線相連的，人體不會(huì)有觸電的危險(xiǎn)。 ABNC4.4.3 靜電防護(hù)和電氣防火、防爆常識(shí)1. 靜電防護(hù) 泄露法:前者如接地，增加絕緣表面的濕度、涂導(dǎo)電 涂劑等，使積累的靜電荷盡快泄露掉。(1) 設(shè)法不產(chǎn)生靜電?？稍诓牧线x擇、工藝設(shè)計(jì)等方面采取措施。(2) 產(chǎn)生了靜電，應(yīng)設(shè)法使靜電的積累不超過安全限度。中和法:使用感電中和器、高壓中和器等， 使積累的 靜電荷被中和掉。2電氣防火、防爆產(chǎn)生電氣火災(zāi)和爆炸的原因：不要使電氣設(shè)備長期超載運(yùn)行。要保持必要的防火間距及良好的通風(fēng)。要有良好的過熱、過電流保護(hù)裝置。在易爆的場地如礦井、化學(xué)車間等，要采用防爆電器。 （2）來不及切斷電源時(shí)或在不準(zhǔn)斷電的場合，可采用不導(dǎo)電的滅火劑帶電