單元三三相交流電路

單元三三相交流電路3.1三相交流電源3.2三相負(fù)載的星形連接3.3負(fù)載的三角形連接3.4三相電路的功率本章要求：

1.理解三相對稱電源Y和△連接時相電壓、線電壓關(guān)系。2.掌握三相四線制供電系統(tǒng)中單相及三相負(fù)載的正確連接方法，理解中性線的作用。3.掌握對稱三相電路電壓、電流及功率的計(jì)算。3.5安全用電圖1三相交流發(fā)電機(jī)示意圖1三相交流電源1.三相交流電的產(chǎn)生工作原理：動磁生電(尾端)(首端)+e1e2e3U2U1V1V2W1W2++––

–++__eeU1U2圖2三相繞組示意圖圖3電樞繞組及其電動勢定子轉(zhuǎn)子W2U1U2V2NSW1-+V1????三相同步發(fā)電機(jī)的原理視頻三相電動勢瞬時表示式鐵芯（作為導(dǎo)磁路經(jīng)）三相繞組匝數(shù)相同空間排列互差120:直流勵磁的電磁鐵定子轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)相量圖波形圖e0e1e2e32120°240°360°E2E1..120°120°120°E3.對稱三相電動勢在任一時刻的瞬時值之和為0三相交流電到達(dá)正最大值的順序稱為相序。最大值相等頻率相同相位互差120°稱為對稱三相電動勢三個正弦交流電動勢滿足以下特征供電系統(tǒng)三相交流電的相序?yàn)?

2

32.三相電源的星形連接(1)連接方式中性線(零線)端線(相線)相電壓：端線與中性線間（發(fā)電機(jī)每相繞組）的電壓線電壓：端線與端線間的電壓、Up、UlU1、U2、U3U12、U23、U31L1黃e1+–中性點(diǎn)+––+–UVWe3+–e2+––U3++–L2綠L3紅++–N黑U1U12U2U31U23(2)線電壓與相電壓的關(guān)系由相量圖可得相量圖UVW中性點(diǎn)e1+–e3+–e2+––U3++–L2L3L1++–NU1U12U2U31U23U1230°U2U1U2U3=U2U1U12－=U3U2U23－=U1U3U31－3.三相電源的三角形連接–++–+VUW–U12U31U232三相負(fù)載的星形連接三相負(fù)載不對稱三相負(fù)載：不滿足Z1=Z2

=

Z3

如由單相負(fù)載組成的三相負(fù)載對稱三相負(fù)載：Z1=Z2=

Z3

如三相電動機(jī)1.三相負(fù)載分類單相負(fù)載：只需一相電源供電

照明負(fù)載、家用電器負(fù)載三相負(fù)載：需三相電源同時供電

三相電動機(jī)等三相負(fù)載的聯(lián)接

三相負(fù)載也有Y和兩種接法，至于采用哪種方法，要根據(jù)負(fù)載的額定電壓和電源電壓確定。三相負(fù)載Y形連接原則

（1）電源提供的相電壓=負(fù)載的額定電壓；

（2）單相負(fù)載盡量均衡地分配到三相電源上。12電源3熔斷絲三相四線制380/220伏N

額定電壓為220伏的單相負(fù)載

額定電壓為220伏的三相負(fù)載2.負(fù)載星形連接的三相電路結(jié)論：負(fù)載Y形連接時，線電流等于相電流。Y:三相三線制Y0：三相四線制(1)連接形式U2U1U3+Z2Z3Z1N'N++–––N電源中性點(diǎn)N′負(fù)載中性點(diǎn)I1線I2線I3線INI1相相電流：流過每相負(fù)載的電流I相線電流：流過端線的電流I線(2)負(fù)載Y連接三相電路的計(jì)算1)負(fù)載端的線電壓＝電源線電壓4)線電流＝相電流Y

連接時：5)中線電流負(fù)載Y連接帶中性線時,可將各相分別看作單相電路計(jì)算負(fù)載Y連接帶中性線時2)負(fù)載的相電壓＝電源相電壓負(fù)載對稱時,中性線無電流,

可省掉中性線。例1：若R1=R2=R3=5，求線電流及中性線電若R1=5,R2=10,R3=10,求線電流及一星形連接的三相電路，電源電壓對稱。設(shè)電源線電壓。負(fù)載為電燈組，流IN;中性線電流IN。U1U2U3N+++–––NR1R2R3132I1INI2I3中性線電流解：三相負(fù)載對稱三相負(fù)載不對稱中性線電流例2：照明系統(tǒng)故障分析解:

(1)

1相短路1)中性線未斷

NR1R3R212N3此時1相短路電流很大，將1相熔斷絲熔斷，而2相和3相未受影響，其相電壓仍為220V,正常工作。

在上例中，試分析下列情況(1)1相短路:中性線未斷時，求各相負(fù)載電壓；中性線斷開時，求各相負(fù)載電壓。(2)1相斷路:中性線未斷時，求各相負(fù)載電壓；中性線斷開時，求各相負(fù)載電壓。此情況下，2相和3相的電燈組由于承受電壓上所加的電壓都超過額定電壓（220V)，這是不允許的。2)1相短路,中性線斷開時,此時負(fù)載中性點(diǎn)N′即為1,因此負(fù)載各相電壓為

12N3N′i1i3i2+++–––(2)1相斷路2)中性線斷開2、3相燈仍承受220V電壓,正常工作。1)中性線未斷變?yōu)閱蜗嚯娐?，如圖(2)所示I23U′1U′2+––+(2)

NR1R3R212N3(1)

由圖（2）可求得結(jié)論

（1）不對稱負(fù)載Y連接又未接中性線時，負(fù)載相電壓不再對稱，且負(fù)載電阻越大，負(fù)載承受的電壓越高。（2）中線的作用：保證星形連接三相不對稱負(fù)載的相電壓對稱。（3）照明負(fù)載三相不對稱，必須采用三相四線制供電方式，且中性線（指干線）內(nèi)不允許接熔斷器或刀閘開關(guān)。1.連接形式3負(fù)載的三角形連接線電流:

流過端線的電流相電流:

流過每相負(fù)載的電流

、、Z12Z23Z31132+++–––線電流不等于相電流(2)相電流(1)負(fù)載相電壓=電源線電壓即:UP

=UL一般電源線電壓對稱，因此不論負(fù)載是否對稱，負(fù)載相電壓始終對稱,即2.分析計(jì)算Z12Z23Z31132+++–––相電流：線電流：U12=U23=U31=Ul=UP相量圖23123123123130°負(fù)載對稱時,相電流對稱，即23(3)線電流由相量圖可求得為此線電流也對稱，即。

線電流比相應(yīng)的相電流滯后30。三相負(fù)載的連接原則負(fù)載的額定電壓=電源的線電壓應(yīng)作連接負(fù)載的額定電壓=

電源線電壓應(yīng)作Y連接應(yīng)使加于每相負(fù)載上的電壓等于其額定電壓，而與電源的聯(lián)接方式無關(guān)。三相電動機(jī)繞組可以連接成星形，也可以連接成三角形，而照明負(fù)載一般都連接成星形（具有中性線）。4三相功率無論負(fù)載為Y或△連接，每相有功功率都應(yīng)為

Pp=Up

Ip

cosp對稱負(fù)載連接時：同理對稱負(fù)載Y連接時：相電壓與相電流的相位差當(dāng)負(fù)載對稱時：P=3UpIpcosp所以三相對稱負(fù)載作三角形連接，UL

=220V，當(dāng)S1、S2均閉合時，各電流表讀數(shù)均為17.31，三相功率

P=4.5kW，試求:

1)每相負(fù)載的電阻和感抗；

2)S1合、S2斷開時,各電流表讀數(shù)和有功功率P；

3)S

1斷、S

2閉合時,各電流表讀數(shù)和有功功率P。例1：Z31111S1S2Z12Z23312或：P=I2RP=3UIcostg=XL/R解：(1)由已知條件可求得Z31111S1S2Z12Z233122)S1閉合、S2斷開時

I1=I3=10AI2

=17.32A流過電流表1、3的電流變?yōu)橄嚯娏鱅P，流過電流表2

的電流仍為線電流IL。因?yàn)殚_關(guān)s均閉合時

每相有功功率P=1.5kW

當(dāng)S1合、S2斷時，Z12、Z23

的相電壓和相電流不變，則P12、P23不變。P=P12+P23

=3kWS1111S2Z12Z31Z23312I2

=03)S1斷開、S2閉合時變?yōu)閱蜗嚯娐穁12Z23Z3113I1’I2‘

I1'

仍為相電流

IP

，

I2

'變?yōu)?/2

IP

。I1=I3

=10+5=15A

I2

'變?yōu)?/2

IP，所以12、23

相的功率變?yōu)樵瓉淼?/4

。

P=1/4P12+1/4P23+P31

=0.375W+0.375W+1.5W

=2.25kW111S1S2Z12Z23Z31123例2：

某大樓電燈發(fā)生故障，第二層樓和第三層樓所有電燈都突然暗下來，而第一層樓電燈亮度不變，試問這是什么原因？這樓的電燈是如何聯(lián)接的？同時發(fā)現(xiàn)，第三層樓的電燈比第二層樓的電燈還暗些，這又是什么原因？解:(1)本系統(tǒng)供電線路圖P三層二層123N–+一層(2)當(dāng)P處斷開時，二、三層樓的燈串聯(lián)接380V電壓，所以亮度變暗，但一層樓的燈仍承受220V電壓亮度不變。(3)因?yàn)槿龢菬舳嘤诙菬艏碦3R2

,所以三樓燈比二樓燈暗。解：(1)本系統(tǒng)供電線路圖1P23N三層二層一層–+5安全用電一、電流對人體的危害電流對人體組織的危害作用主要有以下幾方面：1.生物性質(zhì)的作用——引起神經(jīng)功能和肌肉功能紊亂2.化學(xué)性質(zhì)的作用——電解而破壞人體細(xì)胞3.熱性質(zhì)的作用——灼傷、產(chǎn)生電烙印及皮膚金屬化等4.機(jī)械性質(zhì)的作用——骨折、組織受傷等按人體所受傷害方式的不同可分為1.電傷——人體外表的局部損傷——對人體內(nèi)部器官的傷害2.電擊二、電擊對人體的傷害程度與以下因素有關(guān)：1.通過人體電流的大小2.電流通過人體的途徑3.觸電時間的長短通過心臟的電流達(dá)到50mA/s即致人死地4.電流的頻率工頻電流對人體的危害最大手—手、手—腳最為危險常規(guī)環(huán)境：交流50V、直流120V潮濕環(huán)境：交流25V、直流60V三、安全電壓2.GB規(guī)定的安全電壓額定值為：1.通用接觸電壓極