《電工電子技術(shù)基礎(chǔ)》三相交流電路

第3章三相交流電路主要內(nèi)容§3.1三相交流電源§3.2三相負載的連接§3.3三相負載的功率教學(xué)目標與要求理解：理解三相交流電的概念；掌握：掌握對稱三相電路的分析和計算方法熟悉：熟悉三相電路中相、線電壓電流的關(guān)系上頁下頁返回3.1三相交流電源一、三相交流發(fā)電機結(jié)構(gòu)ZAXYNSC-+B???1、電樞：由鐵心和三相繞組組成，也叫定子鐵心：由硅鋼片疊壓組成，其上有互成600的線槽三相繞組：AX、BY、CZ①首端為A、B、C,末端為X、Y、Z鑲嵌在線槽中；②匝數(shù)相同；③空間排列互差120。定子（電樞）2、磁極：ZAXYNSC-+B???也叫轉(zhuǎn)子部分。轉(zhuǎn)子（磁極）二、三相交流的產(chǎn)生及表示勵磁繞組通過滑環(huán)、碳刷與外部直流電源相連，當中其通入直流電就產(chǎn)生磁極N、S。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子鐵心勵磁繞組

當轉(zhuǎn)子在外力驅(qū)動下順時針勻速旋轉(zhuǎn)，將分別在AX、BY、CZ中感應(yīng)出頻率相同幅值相等的三個單相交流電壓uA、uB、Uc。這組對稱電壓稱為對稱三相電源。1、對稱三相電源的相量表示：120°120°120°UBUAUC對稱三相電壓相量圖2、對稱三相電源電壓波形及相量圖u0TuAuBuCωt3、對稱三相電源電壓的相序相序：三相交流電出現(xiàn)正幅值的順序。A→B→C4、對稱三相電源電壓的特征①大小相等，頻率相同，相位互差120o。②三、三相交流電源的連接三相交流電源通常采用圖示星形連接方式BNXYZuAuBuCCA（火線）或（相線）（中線）或（零線）（火線）（火線）1、三相四線制2、三相四線制的供電電壓電源Y連接可向負載提供兩種電壓相電壓:相線與零線間電壓。①效值用UA、UB、UC或通用UP表示XYZuAuBuCACBN②相量表達式及向量圖120°120°120°UBNUANUCN三個相電壓對稱,并互成1200UP相量圖線電壓：相線(火線）與相線（火線）間電壓。①有效值用UL表示XYZuAuBuCACBN②相量圖三個線電壓是對稱的，且線電壓超前與其相對應(yīng)的相電壓300電角。-UBNUABUCN-UAN-UCAUL相量圖UBC③相量表達式：由向量圖可見相電壓與線電壓的數(shù)量關(guān)系由相量圖,在等腰三角形OPQ中即：線電壓與相電壓的通用關(guān)系表達式：UL相量圖

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:

三相電源繞組還可以連接成三角形，但電源繞組三角接時只能向負載提供一種電壓：電源線電壓UL=繞組的感應(yīng)電壓UP。

數(shù)量上線電壓是相電壓的1.732倍；在相位上超前線電壓超前與其相對應(yīng)的相電壓30°.驗電筆的正確握法如下圖示：你能說出對稱三相交流電的特征嗎？三相四線制供電體制中你能說出線、相電壓之間的數(shù)量關(guān)系及相位關(guān)系嗎？

如何用驗電筆或400V以上的交流電壓表測出三相四線制供電線路上的火線和零線？電筆頭與被測導(dǎo)線接觸時，使氖管發(fā)光的是火線（或端線），不發(fā)光的是零線。

三個最大值相等、角頻率相同、相位上互差120°的正弦交流電。檢驗學(xué)習(xí)結(jié)果3.2三相交流電路負載的連接方式一、三相負載的星形連接1、三相負載星形連接概念A(yù)CB

NZUZWZV

三相負載的一端連在一起與零線相接；另一端分別與火線相接的方式稱為星形(Y)接法。2、相關(guān)名詞及符號負載中通過的電流稱為相電流IP；中線上通過的電流稱為中線電流IN；火線上通過的電流稱為線電流Il；iCiBiA相電流iN中線電流線電流ACB

NZZZuAuBuC線電流iCiBiA相電流iN中線電流

三相電源對稱、三相負載對稱各相負載電流與電壓的關(guān)系：負載的端電壓等于電源相電壓；3、特征各相負載相電流等于電源線電流中線電流三相負載電流對稱IA=IB=IC，相位互成1200中線電流IN=0

電源線電壓為380V，三相對稱負載Y接，Z=3+j4Ω,求：各相負載中的電流及中線電流。

設(shè)例1解：根據(jù)對稱關(guān)系可得：

由此例可得，對稱三相電路的計算可歸結(jié)為一相電路計算，其它兩相根據(jù)對稱關(guān)系可直接寫出。4、三相負載星形連接電路計算例2解：5、問題及討論問題：負載對稱時：中線是否可以去掉？答：Y形連接三相完全對稱時，零線可以取消。稱為三相三線制。AZZZCB應(yīng)用實例--照明電路正確接法:每組燈相互并聯(lián),然后分別接至各相電壓上。設(shè)電源電壓為：

當有中線時，每組燈的數(shù)量可以相等也可以不等，但每盞燈上都可得到額定的工作電壓220V。A.........一組二組三組CBN思考：當負載不對稱時，中線能否取掉？

如果三相照明電路的中線因故斷開，當發(fā)生一相燈負載全部斷開時或一相發(fā)生短路，電路會出現(xiàn)什么情況？

若B、C相不對稱，則負載多（電阻?。┑囊幌喾謮荷俣荒苷０l(fā)光，負載少（電阻大）的一相分壓多則易燒損。討論

1)、如果中線斷開，設(shè)A相燈負載又全部斷開，若B、C相對稱，各相端電190V，均低于額定值220V而不能正常工作；A.........一組二組三組CBN

B、C兩相構(gòu)成串聯(lián)，其端電壓為電源線電壓380V。三相四線制供電，負載星形（Y）連接電路中，中線不允許斷開！

由此可得，中線的作用使不對稱三相負載的端電壓保持對稱。B、C相都會與短接線構(gòu)成通路，兩相端電壓均為線電壓380V。A.........一組二組三組CBN2）、如果中線斷開，設(shè)又發(fā)生A相短路，B、C相由于超過額定值而燒損。結(jié)論：

負載不對稱而又沒有中線時，負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，有的達不到額定電壓，都不能正常工作。比如，照明電路中各相負載不能保證完全對稱，所以絕對不能采用三相三相制供電，而且必須保證零線可靠。

中線的作用在于，使星形連接的不對稱負載得到相等的相電壓。

為了確保零線在運行中不斷開，其上不允許接保險絲也不允許接刀閘。

ACBZZZ三相負載的首尾相連成一個閉環(huán)，然后與三根火線相接的方式稱為三角形接法二、三相負載的三角形連接1、三相負載三角形連接的概念2、相關(guān)名詞及符號線電流iCiBiA相電流iABiBCiCA負載Δ連接的端電壓等于電源線電壓；火線上通過的電流稱為線電流IL；負載中通過的電流稱為相電流IP；3、特征各相負載中通過的電流線電流與相電流的關(guān)系為：ACBZZZ線電流iCiBiA相電流iABiBCiCA電流相量圖-IBCIAICA-IBIAB-IC且線電流相位滯后相電流30°。

由相量圖可看出：電流向量圖相電流對稱，即

：在三相電源、三相負載對稱情況下：火線上線電流對稱，即：線電流是相電流的倍,即：

iAB=iBC=iCAiA=iB=iC線電流與相電流的通用關(guān)系表達式：例3

三相電源相電壓UP=220V,每相復(fù)阻抗Z=60+j80。試求：電源星型（Y）連接，負載分別為星型（Y）和三角形（?）連接時負載的相電流和線電流。解：每相負載的復(fù)阻抗(1)三相電路Y-Y連接時：由于，UP=220V所以，負載線電流、相電流為(2)三相電路Y-?連接時：三相電源相電壓三相負載相電壓等于線電壓，故UP=UL=380V負載相電流、線電流3.3三相電路的功率一、三相電路總功率

三相交流電路中，三相負載的總功率等于各相功率之和。式中:φA、φB、φC為三相負載的功率因數(shù)角，也是各相負載電壓與電流的相位差。UA、UB、UC和IA、IB、IC分別為各相負載電壓及電流。負載星形（Y）接法時：負載三角形（?）接法時：二、三相電路負載對稱的總功率由此可見，負載不論是星形（Y）還是三角形（?）連接，其總功率計算公式都為：三相負載在對稱條件下三、三相電路的有功功率、無功功率、視在功率有功功率：無功功率：視在功率：例3有一三相電動機，每相阻抗Z=40+j30,試求下列兩種情況下電動機的相電流、線電流及從電源輸入的功率，并比較所得結(jié)果。（1）繞組接成Y形，接于線電壓為380V電源上；（2）繞組接成?形，接于線電壓220V電源上。解：（1）繞組接成Y形每相阻抗Z=40+j30=50相電壓：相電流：線電流：電源輸入功率：（2）繞組接成?形相電壓：相電流：線電流：電源輸入功率：比較：兩種接法相電壓、功率均沒變化，線電流在接成?形比接成Y形增大倍

1、三相電力系統(tǒng)簡介四、三相交流電的安全使用

發(fā)電和輸電

電能從電廠送到用戶的過程示意圖電力系統(tǒng)和電力網(wǎng)大型電力系統(tǒng)的系統(tǒng)圖廠礦企業(yè)的變配電系統(tǒng)具有高壓配電所的廠礦企業(yè)供電系統(tǒng)圖廠礦企業(yè)供電系統(tǒng)平面布線圖2、安全用電觸電形式

（1）直接觸電：

①單相觸電②兩相觸電（2）間接觸電①跨步電壓觸電②接觸電壓觸電電源變壓器中點接地的單相觸電

電源變壓器中點不接地的單相觸電

兩相觸電觸電防護措施

接地保護接地與接零①接地保護

將電氣設(shè)備的金屬外殼及構(gòu)架，與接地裝置良好連接的保護稱為接地保護。接地保護規(guī)定用于中性點不接地的三相供電系統(tǒng)中。當電氣設(shè)備的絕緣損壞使設(shè)備的金屬外殼帶電時，由于人體是與接地裝置并聯(lián)，且人體電阻（最小800Ω）遠大于接地電阻（4Ω