電工電子技術(shù)基礎(chǔ)課件：三相交流電路

電工電子技術(shù)基礎(chǔ)

三相交流電路

教學(xué)目標(biāo)三相交流電路1.了解三相電產(chǎn)生原理，理解三相電對稱性特點(diǎn)。2.理解對稱三相負(fù)載星形聯(lián)結(jié)和三角形聯(lián)結(jié)時線電壓與相電壓、線電流與相電流關(guān)系。3.掌握三相四線制供電系統(tǒng)中單相及三相負(fù)載連接方法，了解中性線作用。4.掌握對稱三相電路電壓、電流及功率計(jì)算。5.了解安全用電重要性及注意事項(xiàng)。電工電子技術(shù)基礎(chǔ)第一節(jié)三相電源第二節(jié)三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)第三節(jié)三相功率第四節(jié)安全用電本章目錄三相交流電路電工電子技術(shù)基礎(chǔ)

思政引例三相交流電路下一頁上一頁章目錄不畏浮云遮望眼，自繚身在最高層。——王安石電工電子技術(shù)基礎(chǔ)思政引例

自從19世紀(jì)末俄羅斯學(xué)者多利沃多布羅沃利斯基始創(chuàng)三相電以來，三相電路就一直占據(jù)著交流電力系統(tǒng)大部分領(lǐng)域。在生產(chǎn)和生活中，會發(fā)現(xiàn)采用三相四線制供電的同一棟樓內(nèi)的燈有某一層或幾層徹底熄滅，其他層燈卻能正常工作。有時會發(fā)現(xiàn)某幾層的燈突然暗下來，其他層燈能夠正常工作。有時還會發(fā)現(xiàn)某幾層的燈徹底熄滅，而另外幾層的燈均暗下來等不正常的現(xiàn)象。發(fā)生故障的原因是什么？如何解決？。電工電子技術(shù)基礎(chǔ)

相比于工業(yè)和民用供電系統(tǒng)，飛機(jī)對于發(fā)電設(shè)備的重量、體積、結(jié)構(gòu)、效率及電動機(jī)啟動、力矩、可靠性等有更高要求，因此交流供電系統(tǒng)飛機(jī)目前基本上都采用三相制。本章介紹三相電源的星形和三角形聯(lián)結(jié)出發(fā)，引出相線、中性線、相電壓和線電壓概念，導(dǎo)出相電壓和線電壓關(guān)系。由于負(fù)載有對稱和不對稱之分，分析三相三線制和三相四線制接法，介紹三相交流電分析方法；最后介紹安全用電基本知識，為理解電能產(chǎn)生、傳輸、變換和安全使用打下基礎(chǔ)。

電工電子技術(shù)基礎(chǔ)一、三相電源產(chǎn)生三相交流電路——三相電源工作原理:4.1三相電源動磁生電

三相交流發(fā)電機(jī)示意圖定子轉(zhuǎn)子

三相繞組所產(chǎn)生的三個電壓具有三個特征：最大值相等,頻率相同,相位依次互差120°。對稱三相電壓下一頁上一頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相交流電路——三相電源下一頁上一頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相交流電路——三相電源下一頁上一頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)相量表示三相交流電路——三相電源其瞬時值表達(dá)式如下這組電壓可用三個電壓源、、表示。下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)U1U2U1U2定子轉(zhuǎn)子uOuU360°?三相交流電路——三相電源轉(zhuǎn)子從豎直位置順時針旋轉(zhuǎn),U相繞組輸出電壓的產(chǎn)生過程(c)感生電流(b)動磁場(d)U相電壓的波形圖(a)三相交流發(fā)電機(jī)示意圖下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)uO三相交流電路——三相電源對稱三相電源的特點(diǎn):瞬時值之和為0即或(a)對稱三相電源的波形圖(b)對稱三相電源的相量圖uwuUuv360°?120°?240°?下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相交流電路——三相電源相序供電系統(tǒng)三相交流電的相序?yàn)轫樞颉?/p>

任意兩相序?qū)φ{(diào)，就變成負(fù)序或逆序。若無特別說明，三相電源均指正序。

三相電源中每相電壓依次出現(xiàn)正幅值的順序正序（順序）負(fù)序（逆序）U

V

WU

W

V下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相交流電路——三相電源下一頁上一頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相交流電路——三相電源下一頁上一頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相交流電路——三相電源1.聯(lián)結(jié)方式相線(端線、火線)二、三相電源星形聯(lián)結(jié)相電壓：相線與中性線之間的電壓線電壓：相線與相線之間的電壓中性線(零線、地線)相電壓線電壓下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相交流電路——三相電源設(shè)2.線電壓與相電壓關(guān)系相電壓線電壓根據(jù)KVL定律電源Y形聯(lián)結(jié)時，線電壓是相電壓的倍，且超前相應(yīng)的相電壓30°，三相線電壓也是對稱的。則下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄相電壓線電壓電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相交流電路——三相電源相量圖30°三相電源星形聯(lián)結(jié)相量圖相電壓線電壓°=120PUWU&°=0PUUU&°120-=PUVU&下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相交流電路——三相電源下一頁上一頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相交流電路——三相電源下一頁上一頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相交流電路——三相電源下一頁上一頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三角形聯(lián)結(jié)的三相電源，其線電壓等于相應(yīng)的相電壓。由圖可得三、三相電源三角形聯(lián)結(jié)三相交流電路——三相電源結(jié)論下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相交流電路——三相電源下一頁上一頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相交流電路——三相電源下一頁上一頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相交流電路——三相電源下一頁上一頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相交流電路——三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)4.2三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)三相負(fù)載不滿足ZA=ZB

=

ZC如由單相負(fù)載組成的三相負(fù)載滿足ZA=ZB=

ZC，如三相電動機(jī)1.分類只需一相電源供電，如家用電器等負(fù)載需三相電源同時供電，如三相電動機(jī)等2.三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)方法:

星形和三角形接法一、三相負(fù)載三相負(fù)載單相負(fù)載對稱三相負(fù)載不對稱三相負(fù)載下一頁上一頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相交流電路——三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)

3.三相負(fù)載聯(lián)接原則:電源提供的電壓=負(fù)載額定電壓單相負(fù)載盡量均衡地分配到三相電源上。電源保險(xiǎn)絲三相四線制380/220V

額定相電壓為220V的單相負(fù)載

額定線電壓為380V的三相負(fù)載ABCN下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相交流電路——三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)線電流相電流線電流=相電流1.聯(lián)結(jié)形式二、負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)a.三相四線制三相四線制三相三線制特點(diǎn)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄流過每相負(fù)載的電流流過端線的電流電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相交流電路——三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)(1)負(fù)載三相四線制聯(lián)結(jié)三相電路計(jì)算3)線電流＝相電流4)中性線電流負(fù)載Y聯(lián)接帶中性線時,可將各相分別看作單相電路計(jì)算。1)負(fù)載端的線電壓＝電源線電壓2)負(fù)載的相電壓＝電源相電壓下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相交流電路——三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)(2)不對稱負(fù)載三相四線制聯(lián)接三相電路計(jì)算

三相電源對稱，三相負(fù)載不對稱，各相負(fù)載中電流表達(dá)式：下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相交流電路——三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)(3)對稱負(fù)載三相四線制聯(lián)結(jié)三相電路計(jì)算

由于三相電源是對稱的，聯(lián)接的三相負(fù)載也是對稱的，因此三相電流也是對稱的。設(shè)則下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相交流電路——三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)根據(jù)相量形式的歐姆定律負(fù)載對稱時,中性線可省掉負(fù)載對稱時，只需計(jì)算一相電流，其他兩相電流可根據(jù)對稱性直接寫出。中性線電流下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)b.負(fù)載三相三線制聯(lián)結(jié)三相交流電路——三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)+-線電流=相電流特點(diǎn)線電流相電流下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄流過每相負(fù)載的電流流過端線的電流電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相交流電路——三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)（1）負(fù)載三相三線制聯(lián)結(jié)三相電路計(jì)算根據(jù)結(jié)點(diǎn)電壓法可得等效電路圖根據(jù)KVL可得WI&VI&UI&WWNNZUU&&+=￠VVNNZUU&&+=￠UUNNZUU&&+=￠下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄+-電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相交流電路——三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相交流電路——三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相交流電路——三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相交流電路——三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相交流電路——三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相交流電路——三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相交流電路——三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)

圖中所示的對稱三相電路中，端線阻抗,負(fù)載每相阻抗

,電源線電壓有效值為380V,求負(fù)載各相電流、每條端線中的電流，負(fù)載各相電壓。三相交流電路——三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄[例題]電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相交流電路——三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)由已知，得

由于負(fù)載對稱，所以可以單獨(dú)計(jì)算一相。一相電路如圖所示。下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄[解]電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相交流電路——三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)根據(jù)對稱性，有U相負(fù)載相電壓為

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圖示所示，電源電壓對稱，相電壓V，負(fù)載為電燈組，電燈的額定電壓為220伏。其電阻分別為,,。三相交流電路——三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄[例題]電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相交流電路——三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)⑴負(fù)載相電壓、相電流及中性線電流；求：⑶相短路而中性線又?jǐn)嚅_時各相負(fù)載的相電壓和相電流；⑵相短路而中性線未斷開時各相負(fù)載的相電壓和相電流；⑷相斷開而中性線未斷開時各相負(fù)載的相電壓和相電流；⑸相斷開而中性線又?jǐn)嚅_時各相負(fù)載的相電壓和相電流。下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)中性線電流三相交流電路——三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)⑴各相負(fù)載中流過的電流下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄[解]電工電子技術(shù)基礎(chǔ)⑵U相短路，中性線又未斷開時，由于短路電流極大，將U相中熔斷器熔斷，因此U相中無電流流過。V相和W相未受影響，即三相交流電路——三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)

⑶U相短路，中性線又?jǐn)嚅_時，負(fù)載的中性點(diǎn)即為點(diǎn)U，各相負(fù)載的相電壓為電燈組上所加的電壓已超過電燈的額定電壓，這是不允許的。三相交流電路——三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)⑷U相斷開，中性線又尚未斷開時,V、W相未受影響。三相交流電路——三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)

⑸U相斷開，中性線又?jǐn)嚅_時，該電路已成為單相電路。相電壓低于電燈額定電壓三相交流電路——三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)相電壓高于電燈額定電壓下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相交流電路——三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相交流電路——三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)2）中性線的作用就在于使星形聯(lián)結(jié)的不對稱負(fù)載承受對稱的相電壓，因此，中性線上不能安裝熔斷器或閘刀開關(guān)?？偨Y(jié)1）負(fù)載不對稱而又沒有中性線時，負(fù)載的相電壓就不對稱。我們要求三相負(fù)載的相電壓必須對稱。下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三、負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)三相交流電路——三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)線電流

流過相線的電流相電流流過每相負(fù)載的電流下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相交流電路——三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)

2.相電流1.負(fù)載相電壓=電源線電壓不論負(fù)載是否對稱，負(fù)載相電壓始終對稱,即設(shè)相電流

則

由于負(fù)載相電壓是對稱的，故相電流也是對稱的。當(dāng)負(fù)載對稱時，即，下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相交流電路——三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)3.電源的線電流線電流不等于相電流對稱下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相交流電路——三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)30°30°30°

當(dāng)負(fù)載不對稱時，只能逐相分別進(jìn)行計(jì)算，不可直接套用倍數(shù)關(guān)系。相量圖

當(dāng)負(fù)載對稱時，線電流的有效值是相電流有效值的倍，在相位上，相電流的相量超前線電流的相量。下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)四、三相負(fù)載的聯(lián)接原則負(fù)載的額定電壓=電源的線電壓三角形聯(lián)結(jié)負(fù)載的額定電壓=

電源線電壓星形聯(lián)結(jié)

使加于每相負(fù)載上的電壓等于其額定電壓，與電源的聯(lián)結(jié)方式無關(guān)。三相交流電路——三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)4.3三相功率第5章三相交流電路——三相電路的功率三相交流電路——三相功率

無論負(fù)載為星形或三角形聯(lián)結(jié)，三相負(fù)載總的有功功率等于各相有功功率之和，即一、三相電路的功率計(jì)算當(dāng)負(fù)載對稱時每相負(fù)載的相電壓每相負(fù)載的相電流每相負(fù)載功率因素下一頁上一頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)第5章三相交流電路——三相電路的功率三相交流電路——三相功率下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)第5章三相交流電路——三相電路的功率三相交流電路——三相功率下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)第5章三相交流電路——三相電路的功率三相交流電路——三相功率下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)第5章三相交流電路——三相電路的功率三相交流電路——三相功率對稱負(fù)載三角形聯(lián)結(jié)時

對稱負(fù)載星形聯(lián)結(jié)時同理負(fù)載相電壓與相電流的夾角僅適用于對稱負(fù)載下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)

圖示電路中，電源的線電壓對稱，有效值為380V，試求下列幾種情況下的相電流、線電流及功率。三相交流電路——三相功率(1)

；(2),;

(3)

，，；(4)U相保險(xiǎn)絲燒斷，但。下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄[例題]電工電子技術(shù)基礎(chǔ)

，可知三相電路的負(fù)載是對稱的，所以只需求一相的相電流。相電流為

三相交流電路——三相功率設(shè):線電壓(1)由下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄[解]電工電子技術(shù)基礎(chǔ)線電流為三相總有功功率為

三相交流電路——三相功率下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)

(2)當(dāng)，時，三相交流電路——三相功率相電流相當(dāng)于U、W斷路，此時下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相總的有功功率三相交流電路——三相功率線電流下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)

(3)當(dāng)，，時，相電流和線電流分別為三相總的有功功率三相交流電路——三相功率線電流相電流下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)(4)U相保險(xiǎn)絲燒斷，，得三相交流電路——三相功率三相總的有功功率

線電流相電流下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)

當(dāng)使用工業(yè)用三相電阻爐時，常采取改變電阻絲的接法來調(diào)節(jié)加熱溫度。今有一臺三相電阻爐，其每相電阻為8.68，試計(jì)算：(1)當(dāng)線電壓為380V時，電爐聯(lián)成三角形和星形的功率各是多少？(2)當(dāng)線電壓為220V時，電爐聯(lián)成三角形的功率是多少？

三相交流電路——三相功率

(1)當(dāng)線電壓為380V時若負(fù)載為三角形聯(lián)結(jié)，則

相電流三相總的有功功率為

下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄[解][例題]電工電子技術(shù)基礎(chǔ)若負(fù)載為星形聯(lián)結(jié)，則相電流分別等于線電流，即

三相總的有功功率為⑵當(dāng)線電壓為220V，負(fù)載為三角形時，相電流為三相交流電路——三相功率三相總的有功功率為下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)結(jié)論三相交流電路——三相功率1)同樣大小的電源電壓下，三角形聯(lián)結(jié)消耗的功率是星形聯(lián)結(jié)的3倍。2)電源電壓為220V時（線電壓），負(fù)載常用三角形聯(lián)結(jié)；電源電壓為380V時（線電壓），負(fù)載常用星形聯(lián)結(jié)，這樣兩種情況的功率是一樣的。下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相交流電路——三相功率二、三相電路功率測量

在三相三線制電路中，不論對稱與否，都可以使用兩個功率表的方法測量三相功率,兩只功率表讀數(shù)的代數(shù)和就是三相電路的總功率二瓦計(jì)法不適合于三相四線制電路。即二瓦計(jì)法。注意下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)4.4安全用電一、安全用電常識觸電電傷電擊皮膚金屬化電烙印電灼傷1.電流對人體的危害觸電對人體危害程度的有關(guān)因素包括以下幾個：電流強(qiáng)度

電流頻率

通電時間

作用于人體的電壓

觸電因人體接觸或接近帶電體所引起的局部受傷或死亡的現(xiàn)象。只是人體外部受傷傷及內(nèi)部器官三相交流電路——安全用電下一頁上一頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)2.人體的觸電方式

按照人體觸及帶電體的方式和電流通過人體的路徑，常見的觸電類型：單相觸電

跨步電壓觸電

兩相觸電

3.觸電急救及觸電預(yù)防

觸電急救的第一步是使觸電者迅速脫離電源，第二步是現(xiàn)場救護(hù)。根據(jù)觸電者受傷害的輕重程度，采取相應(yīng)的搶救措施。

三相交流電路——安全用電下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)二、保護(hù)接地和保護(hù)接零

將電氣設(shè)備在正常情況下不帶電的金屬外殼或構(gòu)架與大地之間做良好的電氣連接。

保護(hù)接地用于中性點(diǎn)不接地的低壓線路系統(tǒng)中，且接地電阻不得大于。1.