三相交流電源

第三章交流電路第五節(jié)三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)第五節(jié)三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)了解三相負(fù)載星形、三角形聯(lián)結(jié)方式下線電壓和相電壓的關(guān)系及線電流、相電流和中性線電流的關(guān)系。掌握三相電功率的概念。理解中性線的作用?！窘虒W(xué)目標(biāo)】應(yīng)知：

應(yīng)會：會將三相負(fù)載聯(lián)結(jié)知識應(yīng)用于實際生活中的房間照明燈電路的設(shè)計與布線。

【教學(xué)重點】

星形、三角形聯(lián)結(jié)方式下線電壓和相電壓的關(guān)系及線電流、相電流和中性線電流的關(guān)系?！窘虒W(xué)難點】三相對稱交流電的產(chǎn)生第五節(jié)三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)

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)載連接原則

(1)電源提供的電壓=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。L1L2電源L3保險絲三相四線制380/220伏N

額定相電壓為220伏的單相負(fù)載

額定線電壓為380伏的三相負(fù)載第五節(jié)三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)1.三相負(fù)載的星形（Y）聯(lián)結(jié)三相負(fù)載的星形（Y）聯(lián)結(jié)

（1）電路[動畫演示]：三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)

第五節(jié)三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)（2）概念A(yù).相電流——通過每相負(fù)載的電流

B.線電流——通過端線的電流

（3）三相對稱負(fù)載特點：各相電流大小相等，且每相電流的相位差為120o，中性線電流為零，可省去，三相四線制變?yōu)槿嗳€制。

【解】:因為負(fù)載對稱,只須計算一相。A相電流【例3.1】有一星形聯(lián)接的三相負(fù)載

,電源電壓對稱,每相設(shè)試求電流。比滯后30°滯后于所以因為電流對稱，則第五節(jié)三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)（4）三相不對稱負(fù)載中性線的作用就在于使星形聯(lián)結(jié)的三相不對稱負(fù)載能夠獲得對稱的電源相電壓，保證負(fù)載正常工作。所以，在三相四線制供電系統(tǒng)中，規(guī)定中性線上不允許安裝開關(guān)和熔斷器，而且中性線常用鋼芯導(dǎo)線來加強其機械強度，以免斷開。在連接三相負(fù)載時，應(yīng)盡量使其平衡，以減小中性線電流。–

+uANuB–

+uC–

+iANiBiCiN【例3.2】圖中電源電壓對稱，UP=220V；負(fù)載為電燈組，在額定電壓下其電阻分別為RA=5，RB=10，RC=20。電燈額定電壓UN=220V。求負(fù)載相電壓、相電流及中線電流。RARBRCABC

【解】

負(fù)載不對稱有中性線時(其上電壓若忽略不計)，負(fù)載的相電壓與電源的相電壓相等。–

+–

+–

+iANiBiC【例3.2－1】在上例中，(1)A相短路時，(2)A相短路而中線又?jǐn)嚅_時，試求各相負(fù)載的電壓。RARBRCABCN

【解】

(1)此時A相短路電流很大將A相中熔斷器熔斷，

(2)此時負(fù)載中點即為A，因此，負(fù)載各相電壓為在此情況下，B、C兩相都超過了負(fù)載的額定電壓220V，這是不允許的。A因有中線B、C兩相未受影響，其上電壓仍為220V。–

+–

+–

+iANiBiC【例

3.2－2】

在例1中，(1)A相斷開時，(2)A相斷開而中線又?jǐn)嚅_時，試求各相負(fù)載的電壓。RARBRCABCN因有中線B、C兩相未受影響，其上電壓仍為220V?！窘狻?1)此時A相斷路，電流為0。

(2)此時電路成為單相電路，B、C兩相串聯(lián)接在380V的電源上，兩相電流相等。由于B相電阻為

10，故其上電壓約為127V，而

C相電阻為20，故其上電壓將約為253V。

在此情況下，B、C兩相的電壓均與負(fù)載的額定電壓220V不同，將產(chǎn)生什么后果？如何避免此類情況發(fā)生？想一想中性線的作用是什么？在什么情況下可以沒有中性線？關(guān)于中線的結(jié)論

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，使星形聯(lián)接的不對稱負(fù)載得到相等的相電壓。為了確保零線在運行中不斷開，其上不允許接熔斷器、也不允許接開關(guān)。應(yīng)用實例----照明電路UWV.........一層樓二層樓三層樓N正確接法:每層樓的燈相互并聯(lián)，然后分別接至各相電壓上。設(shè)電源電壓為：則每盞燈上都可得到額定的工作電壓220V。討論討論照明電路能否采用三相三線制供電方式？UWV.........一層樓二層樓三層樓N不加中線會不會出現(xiàn)問題?設(shè)線電壓為380V。U相斷開后，V、W

兩相串連，電壓UVW（380V）加在V、W負(fù)載上。如果兩相負(fù)載對稱，則每相負(fù)載上的電壓為190V。若一樓全部斷開，二、三樓仍然接通,情況如何?UWV.........一層樓二層樓三層樓分析：結(jié)果二、三樓電燈全部變暗，不能正常工作。問題1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）結(jié)果如何？結(jié)果：二樓燈泡上的電壓超過額定電壓，燈泡被燒毀；三樓的燈不亮。UWVR2R3分析:問題2[動畫演示]：三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)2.三相負(fù)載的三角形（Δ）聯(lián)結(jié)三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)

第五節(jié)三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)（1）電路關(guān)于中線的結(jié)論

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。

照明電路中絕對不能采用三相三線制供電，而且必須保證中線可靠。

為了確保中線在運行中不斷開，其上不允許接保險絲也不允許接刀閘。

照明電路的一般畫法——三相四線制中線上不能加刀閘和保險UVWN.........一層二層三層短路+–E三個電源串接能否造成短路？直流電源行嗎？U1?U2V2W2V1W1??思考???+++---EEE直流電源串接不行，三相交流電源可以，為什么？+N'N++–––Z1Z2Z3

2.負(fù)載星形聯(lián)結(jié)的三相電路線電流：流過端線的電流相電流：流過每相負(fù)載的電流結(jié)論：負(fù)載Y聯(lián)結(jié)時，線電流等于相電流。Y:三相三線制Y0：三相四線制(1)聯(lián)結(jié)形式N電源中性點N′負(fù)載中性點(2)負(fù)載Y聯(lián)結(jié)三相電路的計算1)負(fù)載端的線電壓＝電源線電壓2)負(fù)載的相電壓＝電源相電壓3)線電流＝相電流Y

聯(lián)結(jié)時：4)中線電流負(fù)載Y聯(lián)結(jié)帶中性線時,可將各相分別看作單相電路計算+N'N++–––Z1Z2Z3+N'N++–––Z1Z2Z3負(fù)載對稱時,中性線無電流,

可省掉中性線。(3)對稱負(fù)載Y聯(lián)結(jié)三相電路的計算所以負(fù)載對稱時，三相電流也對稱。負(fù)載對稱時，只需計算一相電流，其它兩相電流可根據(jù)對稱性直接寫出。例1：燈組，若R1=R2=R3=5，求線電流及中性線電流IN;若R1=5,R2=10,R3=20,求線電流及中性一星形聯(lián)結(jié)的三相電路，電源電壓對稱。設(shè)電源線電壓。負(fù)載為電線電流IN。N+++–––NR1R2R3L1L2L3中性線電流解：已知：(1)線電流三相對稱N+++–––NR1R2R3L1L2L3(2)三相負(fù)載不對稱（R1=5、R2=10、R3=20）

分別計算各線電流中性線電流例2：照明系統(tǒng)故障分析解:

(1)

A相短路1)中性線未斷此時L1相短路電流很大,將L1相熔斷絲熔斷,而

L2相和L3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)L1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)L1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。

R1R3R2L1L2NL3N

L1L2NL3N′i1i3i2+++–––此情況下，L2相和L3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)L1相短路,中性線斷開時,此時負(fù)載中性點N′即為L1,因此負(fù)載各相電壓為(2)L1相斷路2)中性線斷開

L2

、L3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(b)所示,由圖可求得iL2L3u′2u′3+––+(b)

R1R3R2L1L2NL3N結(jié)論

（1）不對稱負(fù)載Y聯(lián)結(jié)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：保證星形聯(lián)結(jié)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)。[動畫演示]：三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)2.三相負(fù)載的三角形（Δ）聯(lián)結(jié)三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)

第五節(jié)三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)（1）電路第五節(jié)三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)（2）線電壓和相電壓的關(guān)系(3)線電流和相電流的關(guān)系1.聯(lián)結(jié)形式3

負(fù)載三角形聯(lián)結(jié)的三相電路線電流:

流過端線的電流相電流:

流過每相負(fù)載的電流

、、L1+++–––L2L3i1i2i3Z31Z12Z23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.分析計算相電流：線電流：U12=U23=U31=Ul=UPL1+++–––i1i2i3Z31Z12Z23L2L3相量圖23123130°負(fù)載對稱時,相電流對稱，即23(3)線電流由相量