電工電子技術(shù)-學(xué)習(xí)領(lǐng)域3：三相交流電路

安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電工電子技術(shù)劉蘇英2023-9-1三相交流電路學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境1三相交流電3.1

三相電源

三相交流電動(dòng)勢(shì)由三相交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生。發(fā)電機(jī)主要由固定的定子和轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子兩部分組成。定子鐵芯由硅鋼片疊壓而成，內(nèi)圓表面有凹槽，槽內(nèi)安放的線圈稱為繞組。三相交流發(fā)電機(jī)有三組獨(dú)立的繞組，在幾何形狀、尺寸和匝數(shù)等方面都相同，分別為U、V、W。3.1.1三相電源的產(chǎn)生彼此間隔120°三相繞組首端末端學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境1三相交流電

將三相對(duì)稱電動(dòng)勢(shì)輸出，在各項(xiàng)繞組端便得到三相對(duì)稱正弦交流電壓，稱為三相對(duì)稱電壓。U-V-W-U的相序稱為正序或順序U-W-V-U的相序稱為反序或逆序?qū)W習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境1三相交流電3.1.2電源繞組連接三相繞組首端引出的三根導(dǎo)線稱為相線（或端線），俗稱火線三相繞組末端相連的點(diǎn)稱為中性點(diǎn)，用“N”表示1.星形（Y）連接學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境1三相交流電

三相四線制相電壓和線電壓學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境1三相交流電-UVUUVUW-UVWUU-UWU

三相電源繞組星形連接具有如下特點(diǎn)：1)三相電壓有效值相等，頻率相同，各相之間相位差為120°。2)相電壓和線電壓各自對(duì)稱。3)線電壓是相電壓的

倍，且超前于對(duì)應(yīng)的相電壓30°。學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境1三相交流電2.三角形（△）連接發(fā)電機(jī)三相繞組首尾端依次連接學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境1三相交流電

三個(gè)相電壓相量和為零。因此，當(dāng)電源的三相繞組采用三角形連接時(shí)，理論上在繞組內(nèi)部不會(huì)有環(huán)路電流（環(huán)流）產(chǎn)生。但實(shí)際上三相繞組絕對(duì)對(duì)稱很難做到，且繞組阻抗很小，導(dǎo)致環(huán)流很大，有燒毀繞組的危險(xiǎn)。所以發(fā)電機(jī)繞組一般不采用三角形連接，而變壓器繞組由于某種需要有時(shí)會(huì)采用三角形連接。學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境1三相交流電3.2

三相負(fù)載的星形和三角形連接平時(shí)人們所見到的用電器統(tǒng)稱為負(fù)載。需要接在三相電源上才能正常工作的負(fù)載叫作三相負(fù)載，如果每相負(fù)載的阻抗值和阻抗角完全相等，則稱為對(duì)稱負(fù)載，如三相電動(dòng)機(jī)。只需接單相電源的負(fù)載稱單相負(fù)載，接在三相電源的任意一相相電壓或線電壓上。對(duì)于電源來說也組成三相負(fù)載，不是三相對(duì)稱負(fù)載。如照明燈。學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境1三相交流電每相負(fù)載中的電流稱為相電流每根相線中的電流稱為線電流各相負(fù)載上的電壓大小相等，相位互差120°三相負(fù)載星形連接-三相四線制連接線電流等于相電流學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境1三相交流電3.2.1三相負(fù)載的星形連接對(duì)于三相對(duì)稱負(fù)載中性線上沒有電流流過，故可省去中性線，生產(chǎn)上常用的三相異步電動(dòng)機(jī)、三相電阻爐等都是三相對(duì)稱負(fù)載，構(gòu)成對(duì)稱負(fù)載星形連接的三相三線制電路。相電流也對(duì)稱，中性線電流等于零∣ZU∣=∣ZV∣=∣ZW∣=∣Z∣學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

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星形連接中，如果三相負(fù)載不對(duì)稱，只能用三相四線制，中性線不能省去。如果此時(shí)斷開中性線，各相負(fù)載的電壓就不再對(duì)稱，使負(fù)載無法正常工作，甚至?xí)斐芍卮笫鹿?，所以在不?duì)稱負(fù)載的星形連接中，中性線非常重要，它可以使三相不對(duì)稱負(fù)載相電壓對(duì)稱，各相用電設(shè)備正常運(yùn)行。

中性線上（指干線）是不允許安裝開關(guān)或熔斷器的，并要有良好的接地。

在連接三相負(fù)載時(shí)，應(yīng)盡量使負(fù)載平衡，以減小中性線電流，使中性線電流比相電流小。學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境1三相交流電學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

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學(xué)習(xí)情境1三相交流電電源線電壓為380V，對(duì)稱負(fù)載Y接，Z=3+j4Ω，設(shè)根據(jù)對(duì)稱關(guān)系：求：各相負(fù)載中的電流及中線電流。

例解：根據(jù)對(duì)稱關(guān)系可得：

對(duì)稱三相電路的計(jì)算可歸結(jié)為一相電路來計(jì)算，其它兩相則可根據(jù)對(duì)稱關(guān)系直接寫出。學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境1三相交流電例：如圖所示，電源電壓對(duì)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,,。學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境1三相交流電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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)各相負(fù)載的相電壓和相電流。學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境1三相交流電中性線電流⑴各相負(fù)載中流過的電流[解]學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境1三相交流電⑵U相短路，中性線又未斷開時(shí)，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，即學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境1三相交流電

⑶U相短路，中性線又?jǐn)嚅_時(shí)，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。學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境1三相交流電⑷U相斷開，中性線又尚未斷開時(shí),V、W相未受影響。學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境1三相交流電

⑸U相斷開，中性線又?jǐn)嚅_時(shí)，該電路已成為單相電路。學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境1三相交流電

Y接不對(duì)稱電路的特點(diǎn)電源對(duì)稱而負(fù)載不對(duì)稱的三相四線制系統(tǒng)的特點(diǎn)②、ZN≠0時(shí)，必然存在中點(diǎn)電壓，各相端電壓不平衡。③、無中線當(dāng)ZN=∞時(shí)，負(fù)載中點(diǎn)發(fā)生較大偏移，造成各相負(fù)載端電壓嚴(yán)重不平衡，且各相牽制，彼此影響。

顯然，三相電路不對(duì)稱且又無中線時(shí)，中點(diǎn)電壓不再為零。若中點(diǎn)電壓較大時(shí)，將造成有的負(fù)載相電壓過低不能正常工作；有的負(fù)載相電壓過高使電器有燒損的可能，即此時(shí)各相負(fù)載由于端電壓不平衡均不能正常工作。①、ZN=0：負(fù)載電流不對(duì)稱，但各相獨(dú)立，互不影響。3.2.2三相負(fù)載的三角形連接每相負(fù)載中的電流為相電流，每根相線中的電流為線電流。學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境1三相交流電負(fù)載相電壓=電源線電壓不論負(fù)載是否對(duì)稱，負(fù)載相電壓始終對(duì)稱對(duì)于三相對(duì)稱負(fù)載，因三相電源對(duì)稱，所以三個(gè)相電流和線電流都對(duì)稱。學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境1三相交流電可見，對(duì)稱負(fù)載三角形連接的特點(diǎn)：①各相電流對(duì)稱，各線電流亦對(duì)稱。②線電流是相電流的

倍，即③線電流比相應(yīng)的相電流滯后30°。對(duì)于三相負(fù)載不對(duì)稱的情況，需各相單獨(dú)計(jì)算。學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境1三相交流電學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境1三相交流電例：三相電壓對(duì)稱，其線電壓為380V。三相負(fù)載每相阻抗為ZA=ZB=ZC=(17.3+j10)Ω為三角形連接。試求：（1）負(fù)載對(duì)稱時(shí)各相電流和線電流；（2）BC相負(fù)載斷開后的各相電流和線電流。

解：設(shè)，則：學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境1三相交流電三角形連接負(fù)載承受線電壓，其相電流為：各線電流為：

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學(xué)習(xí)情境1三相交流電（2）如圖BC相負(fù)載斷開，則，而不變，所以：

三角形連接負(fù)載承受線電壓，端線阻抗為零（或很小）時(shí)，負(fù)載的電壓不受負(fù)載不對(duì)稱和負(fù)載變動(dòng)的影響。對(duì)稱的三角形連接負(fù)載的相電流對(duì)稱，線電流也對(duì)稱，按：就可求得它們的有效值。

3.3

三相電路的功率

不論三相負(fù)載采用何種連接方式或三相負(fù)載對(duì)稱與否，三相交流電路的功率都可看成是三個(gè)單相交流電路的功率之和。學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境1三相交流電對(duì)稱負(fù)載學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境1三相交流電每相負(fù)載的相電壓每相負(fù)載的相電流每相負(fù)載功率因素每相負(fù)載的線電壓每相負(fù)載的線電流每相負(fù)載功率因素星形連接三角形連接例3-1三相對(duì)稱感性負(fù)載，每相負(fù)載求：（1）負(fù)載星形連接時(shí)（2）負(fù)載三角形連接時(shí)解：學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境1三相交流電（1）負(fù)載星形連接（2）負(fù)載三角形連接3倍學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境1三相交流電結(jié)論1)同樣大小的電源電壓下，三角形連接消耗的功率是星形連接的3倍。2)電源電壓為220V時(shí)（線電壓），負(fù)載常用三角形連接；電源電壓為380V時(shí)（線電壓），負(fù)載常用星形連連接，這樣兩種情況的功率是一樣的。學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境1三相交流電3.4

工業(yè)企業(yè)供電3.4.1發(fā)電、輸電概述1.發(fā)電

即電力的生產(chǎn)，生產(chǎn)電力的工廠稱為發(fā)電廠，簡(jiǎn)稱電廠，按不同的發(fā)電能源，分為火力發(fā)電，水力發(fā)電，核能發(fā)電，風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電等。2.輸電

電能從發(fā)電廠傳輸?shù)接脩粢ㄟ^導(dǎo)線系統(tǒng)，該導(dǎo)線系統(tǒng)稱為電力系統(tǒng)，由各種不同的輸電線和變電所組成的電力系統(tǒng)稱為電力網(wǎng)，其作用是把發(fā)電廠的電能傳輸給用戶。學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境2工業(yè)企業(yè)供電與安全用電3.4.2工業(yè)企業(yè)配電1.配電是將電能分配至用戶，常用的配電電壓有6-10kV高壓和220/380V低壓兩種。對(duì)于容量較大的設(shè)備，直接由高壓配電供給，對(duì)于低壓電器設(shè)備則由配電變壓器進(jìn)行二次降壓供給。2.工廠配電工廠配電是對(duì)工廠所需的電能進(jìn)行供應(yīng)和分配。由高壓及低壓配電線路、變電所和用電設(shè)備組成。學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境2工業(yè)企業(yè)供電與安全用電

高壓配電線路主要用于廠區(qū)內(nèi)輸送、分配電能，安裝時(shí)應(yīng)盡可能采用架空線路，不便于架設(shè)架空線路的可以敷設(shè)地下電纜線路；

低壓配電線路主要用于向低壓用電設(shè)備輸送、分配電能，戶外低壓配電線路一般采用架空線路。在工廠內(nèi)，照明線路和電力線路一般是分開，可采用220/380V三相四線制電路，盡量由一臺(tái)變壓器供電。

企業(yè)車間變電所或配電箱到用電設(shè)備的線路屬于低壓配電線路，連接方式主要有放射式和樹干式兩種。學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境2工業(yè)企業(yè)供電與安全用電3.功率補(bǔ)償為提高用電效率，國(guó)家電網(wǎng)公司要求企業(yè)用電功率因數(shù)不得低于0.95，否則將被罰款。所以在進(jìn)行工廠配電時(shí)一定要注意功率補(bǔ)償。無功功率指的是交流電路中，電流流過容性或感性電抗時(shí)所形成的功率分量。這種功率在電網(wǎng)中會(huì)造成電壓不穩(wěn)或焦耳損失，卻不能做出有效的功。進(jìn)行無功補(bǔ)償可以使用并聯(lián)電容器組、同步調(diào)相機(jī)和靜止無功補(bǔ)償器等方法。學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境2工業(yè)企業(yè)供電與安全用電做好無功補(bǔ)償可以收到以下效益：①提高用戶的功率因數(shù),從而提高電力設(shè)備的利用率；②減少電力網(wǎng)絡(luò)的有功損耗；③合理控制電力系統(tǒng)的無功功率流動(dòng)，從而提高電力系統(tǒng)的電壓水平，改善電能質(zhì)量，提高了電力系統(tǒng)的抗干擾能力；④在動(dòng)態(tài)的無功補(bǔ)償裝置上，配置適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)器，可以改善電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，提高輸電線的輸送能力和穩(wěn)定性；⑤裝設(shè)靜止無功補(bǔ)償器(SVS)還能改善電網(wǎng)的電壓波形，減小諧波分量和解決負(fù)序電流問題。對(duì)電容器、電纜、電機(jī)、變壓器等，還能避免高次諧波引起的附加電能損失和局部過熱。學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境2工業(yè)企業(yè)供電與安全用電

電流對(duì)人體的傷害包括電傷與電擊兩種類型。電傷是指電流的熱效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)對(duì)人體的外表造成的局部傷害，它包括灼傷、電烙印與皮膚金屬化等。電擊是指電流流過人體內(nèi)部造成人體內(nèi)部器官的傷害，一般流過心臟的電流大、持續(xù)時(shí)間過長(zhǎng)，易致人死亡。3.5.1電流對(duì)人體的危害3.5安全用電人體有流通過時(shí)，會(huì)有哪些感覺與反應(yīng)？學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境2工業(yè)企業(yè)供電與安全用電電擊傷害程度受多種因素影響：1.電流大小與電流持續(xù)時(shí)間2.電流種類與頻率3.電流路徑4.人體電阻學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境2工業(yè)企業(yè)供電與安全用電3.5.2觸電方式觸電分直接接觸電擊與間接接觸電擊兩種形式。1.直接接觸電擊（1）單相電擊

指人體站在地面或其他接地導(dǎo)體上，人體某一部分觸及一相帶電體的電擊事故。大部分的電擊事故都是單相電擊事故。學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境2工業(yè)企業(yè)供電與安全用電(a)中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)的單相電擊(b)中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)的單相電擊學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境2工業(yè)企業(yè)供電與安全用電（2）兩相電擊

多發(fā)生在帶電作業(yè)場(chǎng)合。如操作人員帶電檢修時(shí)，安全措施不到位，人體直接或通過作業(yè)工具間接觸及兩相導(dǎo)體，造成電擊。兩相觸電電壓為線電壓，危害程度更大。2.間接接觸電擊

指人觸及由于某些原因不該帶電而帶電的導(dǎo)電體（如機(jī)床金屬外殼等）后發(fā)生的電擊。學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境2工業(yè)企業(yè)供電與安全用電（1）接觸電壓電擊

電氣設(shè)備會(huì)因受潮、臟污等原因絕緣能力下降，或因絕緣破損失去絕緣能力，設(shè)備外殼漏電，當(dāng)人觸及后將發(fā)生電擊事故。大電流接地體將在接地體周圍形成流散電場(chǎng)，當(dāng)人（或牲畜）在流散電場(chǎng)內(nèi)行走，人的雙腳之間將呈現(xiàn)一定的電壓（跨步電壓），因跨步電壓而造成的電擊叫跨步電壓電擊。（2）跨步電壓電擊學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境2工業(yè)企業(yè)供電與安全用電(a)接觸電壓電擊(b)跨步電壓電擊學(xué)習(xí)領(lǐng)域三：三相交流電路

學(xué)習(xí)情境2工業(yè)企業(yè)供電與安全用電3.5.3接地和接零1.工作接地

指將電力系統(tǒng)的某點(diǎn)（如中性點(diǎn)）直