《電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能》 課件 第五章三相正弦交流電路

《電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能》第五章前面所介紹的單相交流電路中的電源只有兩根輸出線，輸出一個(gè)正弦電壓或電流，然而在供電系統(tǒng)和電力網(wǎng)中，大多數(shù)是采用三相正弦交流電供電，用于照明的單相正弦交流電只是其中的一相。三相交流電源是怎樣產(chǎn)生的？它的供電方式又是怎樣呢？三相正弦交流電路01三相交流電源的概念和相序第一節(jié)三相正弦交流電源及其連接三相正弦交流電路一、三相交流電源的概念三相交流電是由三相交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的。交流發(fā)電機(jī)分為定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組，三相定子繞組按照彼此相差120°電角度分布在殼體上，轉(zhuǎn)子繞組由兩塊極爪組成。01三相交流電源的概念和相序第一節(jié)三相正弦交流電源及其連接三相正弦交流電路

轉(zhuǎn)子繞組接通直流電后被勵(lì)磁，兩塊極爪形成N極和S極。磁感線由N極出發(fā)，透過(guò)空氣間隙進(jìn)入定子鐵芯再回到相鄰的S極。轉(zhuǎn)子一旦旋轉(zhuǎn)，定子繞組就會(huì)切割磁感線，在定子繞組中產(chǎn)生相互差120°電角度的三個(gè)正弦電動(dòng)勢(shì)，即三相對(duì)稱的正弦交流電源。在三相對(duì)稱的交流電源中，把振幅相等、頻率相同且在相位上彼此相差120°的三個(gè)電動(dòng)勢(shì)稱為對(duì)稱三相電動(dòng)勢(shì)。對(duì)稱三相電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

第一相（U相）第二相（V相）第三相（W相）01三相交流電源的概念和相序第一節(jié)三相正弦交流電源及其連接三相正弦交流電路

二、三相交流電源的相序

三相電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大值(振幅)的先后次序稱為相序。如果有e1比e2超前120°,e2比e3超前120°，而e3又比e1超前120°，則e1→e2→e3→e1的順序稱為正相序或順相序；反之,e3→e2→e1→e3的順序稱為反相序或逆相序。

相序是一個(gè)十分重要的概念，為使電力系統(tǒng)能夠安全可靠地運(yùn)行，通常統(tǒng)一規(guī)定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：在配電盤(pán)上用黃色標(biāo)出U相，用綠色標(biāo)出V相，用紅色標(biāo)出W相。02三相交流電源的連接第一節(jié)三相正弦交流電源及其連接三相正弦交流電路

一、三相正弦交流電源的連接特點(diǎn)三相電源的星形（Y形）

將三相發(fā)電機(jī)三相繞組的未端U2、V2、W2(相尾)連接在一點(diǎn)，始端U1、V1、W1(相頭)各用一根導(dǎo)線引出，這種連接方法稱為三相電源的星形(Y形)連接，如圖所示。相線（火線）中性線（零線）相線（火線）相線（火線）02三相交流電源的連接第一節(jié)三相正弦交流電源及其連接三相正弦交流電路

三相電源三個(gè)相頭U1、V1、W1引出的三根線稱為相線(俗稱火線)。Y形連接的公共連接點(diǎn)稱為中點(diǎn)。從中點(diǎn)引出的導(dǎo)線稱為中性線(或零線)。由三根相線與一根中性線組成的供電方式稱為三相四線制。

三相四線制供電系統(tǒng)中，每相繞組始端與末端之間的電壓(即相線與中

性線之間的電壓）稱為相電壓，用UP表示，它們的瞬時(shí)值用u1、u2、

u3表示。顯然，這三個(gè)相電壓也是對(duì)稱的。對(duì)稱三相電源的相電壓大小(有效值）相等，即U1=U2=U3=UP

任意兩相始端之間的電壓(即火線與火線之間的電壓）稱為線電壓UL，它

們的瞬時(shí)值用u12、u23、u31表示。Y形接法的相量圖如圖所示。02三相交流電源的連接第一節(jié)三相正弦交流電源及其連接三相正弦交流電路

三個(gè)線電壓也是對(duì)稱的，大小(有效值）相等。線電壓與相電壓的關(guān)系為：02三相交流電源的連接第一節(jié)三相正弦交流電源及其連接三相正弦交流電路

三相電源的三角形(△形）接法將三相發(fā)電機(jī)的第二繞組始端V1與第一繞組的末端U2相連，第三繞組始端W1與第二繞組的末端V2相連，第一繞組始端U1與第三繞組的末端W2相連，并從三個(gè)始端U1、V1、W1引出三根線輸出電壓，這種連接方法稱為三相電源的三角形(△形）連接，如圖所示。這時(shí)線電壓等于相電壓，即UL=UPUL

=UP

這種沒(méi)有中性線，只有三根相線的輸電方式稱為三相三線制。02三相交流電源的連接第一節(jié)三相正弦交流電源及其連接三相正弦交流電路

二、三相正弦交流電源的電壓相量圖

由于三相正弦交流電中電壓對(duì)稱，所以它們的相位差是120°，相量圖如圖所示。03我國(guó)電力系統(tǒng)的供電體制第一節(jié)三相正弦交流電源及其連接三相正弦交流電路

我國(guó)電力系統(tǒng)的電力來(lái)源有水力發(fā)電、核電、風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電、生物發(fā)電等，而對(duì)于火力發(fā)電（煤電），則根據(jù)優(yōu)化結(jié)構(gòu)、改進(jìn)技術(shù)、節(jié)約資源、重視環(huán)保的原則，合理地應(yīng)用。我國(guó)的供電體制可分為三種：三相三線制、三相四線制、三相五線制（它是在三相四線的基礎(chǔ)上再加一根專用保護(hù)接地線PE，低壓配電系統(tǒng)中通常都采用這種供電方式）。目前，我國(guó)主要是以三相四線制這種供電體制為主，如圖所示。01負(fù)載的星形連接第二節(jié)三相負(fù)載的連接三相正弦交流電路

一、負(fù)載的星形連接方式即其特點(diǎn)三相負(fù)載的一端分別接三根相線，另一端接在一起再接電源的中性線，這種連接方式稱為三相負(fù)載的星形（Y形)連接，如圖所示。01負(fù)載的星形連接第二節(jié)三相負(fù)載的連接三相正弦交流電路

二、對(duì)稱負(fù)載和不對(duì)稱負(fù)載

當(dāng)三相負(fù)載對(duì)稱（即各相負(fù)載完全相同)時(shí)，相電流和線電流也一定對(duì)稱（稱為Y—Y形對(duì)稱三相電路)，即各相電流（或各線電流)振幅相等、頻率相同、相位彼此相差120°，并且中性線電流為零（即IN=0)，這時(shí)中性線可以去掉，即形成三相三線制電路。也就是說(shuō)，對(duì)于對(duì)稱負(fù)載來(lái)說(shuō)，不必關(guān)心電源的接法，只需關(guān)心負(fù)載的接法。當(dāng)三相負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，相電流和線電流就不對(duì)稱，中性線中就有電流通過(guò)，這時(shí)，中性線就不能省去，只能接成三相四線制。01負(fù)載的星形連接第二節(jié)三相負(fù)載的連接三相正弦交流電路三、中性線的作用

當(dāng)三相負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，如果沒(méi)有中性線，就會(huì)導(dǎo)致中性線接點(diǎn)處的電位偏移，使每一相負(fù)載上的電壓不相等，從而可能造成安全事故。中性線的作用是：在三相負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，保證三相負(fù)載上的電壓對(duì)稱，防止事故發(fā)生。在三相四線制供電系統(tǒng)中規(guī)定，中性線上不允許安裝保險(xiǎn)絲和開(kāi)關(guān)，以保證安全。01負(fù)載的星形連接第二節(jié)三相負(fù)載的連接三相正弦交流電路01負(fù)載的星形連接第二節(jié)三相負(fù)載的連接三相正弦交流電路02對(duì)稱三相電路功率的計(jì)算第二節(jié)三相負(fù)載的連接三相正弦交流電路

三相負(fù)載上消耗的功率該怎樣計(jì)算？它與每相負(fù)載上消耗的功率有什么關(guān)系呢？三相負(fù)載的有功功率等于各相有功功率之和，即P=P1+P2+P3

在對(duì)稱三相電路中，無(wú)論負(fù)載是星形連接還是三角形連接，由于各相負(fù)載相同、各相電壓大小相等、各相電流也相等，所以三相電路總有功功率為：三相電路的視在功率為：三相電路的無(wú)功功率為：三相電路的功率因數(shù)為：02對(duì)稱三相電路功率的計(jì)算第二節(jié)三相負(fù)載的連接三相正弦交流電路學(xué)習(xí)小結(jié)(1)三相電源可產(chǎn)生振幅相等頻率相同且在相守上彼此相差120°的三個(gè)電動(dòng)勢(shì)

稱為對(duì)稱三相電動(dòng)勢(shì)。三相正弦交流電路第一相（U相）電動(dòng)勢(shì)第二相（V相）電動(dòng)勢(shì)第三相（W相）電動(dòng)勢(shì)

三相電源中的繞組有星形(Y）接法和三角形(△）接法兩種。在這兩種接法中，我國(guó)的供電體制分為三相三線制、三相四線制、三相五線制等，常用的是前兩種，它們各自的特點(diǎn)見(jiàn)表所示。學(xué)習(xí)小結(jié)(2)