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1、第3章 三相交流电路第1页，共22页，编辑于2022年，星期一 现代电力工程上几乎都采用三相四线制。三相交流现代电力工程上几乎都采用三相四线制。三相交流现代电力工程上几乎都采用三相四线制。三相交流现代电力工程上几乎都采用三相四线制。三相交流供电系统在发电、输电和配电方面都具有很多优点，因供电系统在发电、输电和配电方面都具有很多优点，因供电系统在发电、输电和配电方面都具有很多优点，因供电系统在发电、输电和配电方面都具有很多优点，因此在生产和生活中得到了极其广泛的应用。此在生产和生活中得到了极其广泛的应用。此在生产和生活中得到了极其广泛的应用。此在生产和生活中得到了极其广泛的应用。学习本章要求理解
2、对称三相交流电的概念；熟悉三学习本章要求理解对称三相交流电的概念；熟悉三学习本章要求理解对称三相交流电的概念；熟悉三学习本章要求理解对称三相交流电的概念；熟悉三相电路中相、线电压电流的关系；掌握对称三相电路的相电路中相、线电压电流的关系；掌握对称三相电路的相电路中相、线电压电流的关系；掌握对称三相电路的相电路中相、线电压电流的关系；掌握对称三相电路的分析和计算方法；重点理解中线的作用；了解不对称三分析和计算方法；重点理解中线的作用；了解不对称三分析和计算方法；重点理解中线的作用；了解不对称三分析和计算方法；重点理解中线的作用；了解不对称三相电路的简单分析方法。相电路的简单分析方法。相电路的简单
3、分析方法。相电路的简单分析方法。第第1章章第2页，共22页，编辑于2022年，星期一第第3 3章章 三相交流电路三相交流电路3.1 3.1 三相电源的连接方式三相电源的连接方式三相电源的连接方式三相电源的连接方式3.2 3.2 三相负载的连接方式三相负载的连接方式三相负载的连接方式三相负载的连接方式3.3 3.3 三相电路的功率三相电路的功率三相电路的功率三相电路的功率第第1章章第3页，共22页，编辑于2022年，星期一 3.1 三相电源的连接方式三相电源的连接方式1.对称三相交流电对称三相交流电 NSXBYCZA三绕组在空间空间位置互差位置互差120120o o定子定子转子转子转子装有磁极并
4、以转子装有磁极并以转子装有磁极并以转子装有磁极并以 的速度旋。三个线的速度旋。三个线的速度旋。三个线的速度旋。三个线圈中便产生三个单相电动势。圈中便产生三个单相电动势。圈中便产生三个单相电动势。圈中便产生三个单相电动势。三相交流发电机示意图三相交流发电机示意图三相交流发电机示意图三相交流发电机示意图尾端：尾端：X Y Z首端：首端：A B C 第第3页页第4页，共22页，编辑于2022年，星期一对称三相交流电波形图对称三相交流电波形图u0TuAuBuCt大小相等，频率相同，相位互差大小相等，频率相同，相位互差120。对称三相交流电对称三相交流电对称三相交流电对称三相交流电的特征的特征的特征的特
5、征120120120UBUAUC对称三相电压相量图对称三相电压相量图第第3页页第5页，共22页，编辑于2022年，星期一三相电源三相电源三相电源三相电源Y Y接时可向负载提供两种电压接时可向负载提供两种电压接时可向负载提供两种电压接时可向负载提供两种电压2.三相电源的星形（三相电源的星形（Y）连接方式）连接方式（中线）或（零线）（中线）或（零线）（火线）或（相线）（火线）或（相线）（火线）（火线）（火线）（火线）三相四线制供电方式三相四线制供电方式ACBN相电压相电压相电压相电压U UP P线电压线电压线电压线电压U Ul lXYZuAuBuC第第3页页第6页，共22页，编辑于2022年，星期
6、一火线火线对对零线零线间的电压。间的电压。三个相电压是对称的三个相电压是对称的UP相量图相量图XYZuAuBuCACBN相电压相电压相电压相电压：120120120UBNUANUCN第第3页页第7页，共22页，编辑于2022年，星期一火线火线对对火线火线间的电压。间的电压。三个线电压也是对称的，且超三个线电压也是对称的，且超三个线电压也是对称的，且超三个线电压也是对称的，且超前与其相对应的相电压前与其相对应的相电压前与其相对应的相电压前与其相对应的相电压3030 电电电电角。角。角。角。Ul相量图相量图XYZuAuBuCACBN线电压线电压线电压线电压：-UBNUABUCN-UBCUAN-UC
7、A注意规定的正方向注意规定的正方向相、线电压关系式相、线电压关系式第第3页页第8页，共22页，编辑于2022年，星期一线电压与相电压的通用关系表达式：线电压与相电压的通用关系表达式：在日常生活与工农业生产中，多数用户的在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为电压等级为:三相电源绕组还可以连接成三角形，但电源绕组三相电源绕组还可以连接成三角形，但电源绕组三角接时只能向负载提供一种电压：三角接时只能向负载提供一种电压：电源线电压电源线电压U Ul l=绕组的感应电压绕组的感应电压U UP P。第第3页页第9页，共22页，编辑于2022年，星期一 数量上数量上数量上数量上线电压是相电压的线电压
8、是相电压的1.7321.732倍；倍；倍；倍；在在相位上超前相位上超前相位上超前相位上超前线电压线电压超前与其相对应的相电压超前与其相对应的相电压30.30.验电笔的正确握法如下图示：验电笔的正确握法如下图示：你能说出对称三相你能说出对称三相交流电的特征吗？交流电的特征吗？你会做吗？你会做吗？三相四线制供电体制三相四线制供电体制中，你能说出线、相中，你能说出线、相电压之间的数量关系电压之间的数量关系及相位关系吗？及相位关系吗？如何用验电笔或如何用验电笔或如何用验电笔或如何用验电笔或400V400V400V400V以上以上以上以上的交流电压表测出三相四线制的交流电压表测出三相四线制的交流电压表测
9、出三相四线制的交流电压表测出三相四线制供电线路上的火线和零线？供电线路上的火线和零线？供电线路上的火线和零线？供电线路上的火线和零线？电笔头与被测导线接触时，电笔头与被测导线接触时，使氖管使氖管发光的是火线发光的是火线发光的是火线发光的是火线（或（或端线），不发光的是端线），不发光的是零线零线零线零线。电表可利用火线与零线电表可利用火线与零线之间的数量关系判断出之间的数量关系判断出火线和零线。火线和零线。三个三个最大值相等、角频率最大值相等、角频率最大值相等、角频率最大值相等、角频率相同、相位上互差相同、相位上互差相同、相位上互差相同、相位上互差120120的正的正弦交流电。弦交流电。第第3页
10、页第10页，共22页，编辑于2022年，星期一3.2 3.2 三相负载的连接方式三相负载的连接方式三相负载的一端连在一起与零线三相负载的一端连在一起与零线相接；另一端分别与火线相接的相接；另一端分别与火线相接的方式称为：方式称为：星形接法星形接法负载有两种接法负载有两种接法负载有两种接法负载有两种接法:ACB NZZZACBZZZ三相负载的首尾相连成一个闭三相负载的首尾相连成一个闭环，然后与三根火线相接的方环，然后与三根火线相接的方式称为：式称为：三角形接法三角形接法第第3页页第11页，共22页，编辑于2022年，星期一1.1.负载的负载的负载的负载的Y Y形连接形连接形连接形连接:ACB N
11、ZZZuAuBuC线线电流iCiBiA相相电流Y接接负载的端电压负载的端电压负载的端电压负载的端电压等于等于电源相电压电源相电压电源相电压电源相电压；负载中通过的电流称为负载中通过的电流称为相电流相电流相电流相电流I IP P；iN中线中线电流 三相电源对称、三相Y接负载也对称的情况下，三相负载电流也是对称的，此时中线电流为零。火线上通过的电流称为火线上通过的电流称为线电流线电流线电流线电流I Il l；中线上通过的电流称为中线上通过的电流称为中线电流中线电流中线电流中线电流I IN N；各相负载中通过的电流分别为：各相负载中通过的电流分别为：中线电流：中线电流：显然显然第第3页页第12页，共
12、22页，编辑于2022年，星期一 电源线电压为电源线电压为380V，三相对称负载，三相对称负载Y接，接，Z=3+j4,求：各求：各相相负载负载中的中的电电流及中流及中线电线电流。流。设设例例：解解：根据根据对称关系对称关系对称关系对称关系可得：可得：由此例可得，对称三相由此例可得，对称三相电路的计算可归结为一相电电路的计算可归结为一相电路计算，其它两相根据对称路计算，其它两相根据对称关系可直接写出。关系可直接写出。第第3页页第13页，共22页，编辑于2022年，星期一负载对称时负载对称时问题及讨论Y形连接三相完全对称时，零线可以取消。形连接三相完全对称时，零线可以取消。称为三相三线制。称为三相
13、三线制。中线是否可以去中线是否可以去中线是否可以去中线是否可以去掉？掉？掉？掉？答：答：AZZZCB第第3页页第14页，共22页，编辑于2022年，星期一应用实例应用实例-照明电路照明电路正确接法正确接法正确接法正确接法:每组灯相互每组灯相互并联并联,然后分别接至然后分别接至各相电压上。设电源各相电压上。设电源电压为：电压为：当有中线时，每组灯的数量可以相等也可以不等，但当有中线时，每组灯的数量可以相等也可以不等，但每盏灯上都可每盏灯上都可得到额定的工作电压得到额定的工作电压得到额定的工作电压得到额定的工作电压220V220V。A.一组一组二组二组三组三组CBN若三相不对若三相不对称，能否去称
14、，能否去掉中线？掉中线？第第3页页第15页，共22页，编辑于2022年，星期一 如果三相照明电路的如果三相照明电路的中中线线因故断开，当因故断开，当发发生一相灯生一相灯负载负载全部断开全部断开时时或一相或一相发发生短路，生短路，电电路会出路会出现现什么情况？什么情况？分析分析如果如果中线断开中线断开中线断开中线断开，设又发生，设又发生A A相短相短相短相短路路路路，此时，此时B、C相都会与短接线构成相都会与短接线构成通路，两相端电压均为线电压通路，两相端电压均为线电压380V，因此，因此B、C相由于相由于超过额定值而超过额定值而超过额定值而超过额定值而烧损烧损烧损烧损。由此可得，由此可得，中线
15、的作中线的作中线的作中线的作用用用用是使是使Y Y接不对称三相负载接不对称三相负载接不对称三相负载接不对称三相负载的端电压保持对称。的端电压保持对称。的端电压保持对称。的端电压保持对称。三相四线制Y接电路中，中线不允许断开！如果如果中线断开中线断开中线断开中线断开，设，设A相灯负载又相灯负载又全全全全部断开部断开部断开部断开，此时，此时B、C两相构成串联，两相构成串联，其端电压为电源线电压其端电压为电源线电压380V。若若B、C相相对称对称，各相端电压为，各相端电压为190V，均低于额定值，均低于额定值220V而而不能正不能正不能正不能正常工作常工作常工作常工作；若；若B、C相相不对称不对称，
16、则负载多，则负载多（电阻小）的一相（电阻小）的一相分压少而不能正分压少而不能正分压少而不能正分压少而不能正常发光常发光常发光常发光，负载少（电阻大）的一相，负载少（电阻大）的一相分压分压分压分压多则易烧损多则易烧损多则易烧损多则易烧损。*第第3页页第16页，共22页，编辑于2022年，星期一关于零线的结论关于零线的结论 负载不对称而又没有中线时，负载上可能得到大小不负载不对称而又没有中线时，负载上可能得到大小不等的电压，有的超过用电设备的额定电压，有的达不到等的电压，有的超过用电设备的额定电压，有的达不到额定电压，都不能正常工作。比如，额定电压，都不能正常工作。比如，照明电路中各相照明电路中各
17、相负载不能保证完全对称，所以绝对不能采用三相三负载不能保证完全对称，所以绝对不能采用三相三相制供电，而且必须保证零线可靠。相制供电，而且必须保证零线可靠。中线的作用在于，使星形连接的不对称负载得到相等的中线的作用在于，使星形连接的不对称负载得到相等的相电压。为了确保零线在运行中不断开，其上相电压。为了确保零线在运行中不断开，其上不允许接保险不允许接保险不允许接保险不允许接保险丝也不允许接刀闸丝也不允许接刀闸丝也不允许接刀闸丝也不允许接刀闸。第第3页页第17页，共22页，编辑于2022年，星期一1.1.负载的负载的负载的负载的形连接形连接形连接形连接:uABuBCuCA接接负载的端电压负载的端电
18、压负载的端电压负载的端电压等于等于电源电源电源电源线电压线电压线电压线电压；负载中通过的电流称为负载中通过的电流称为相电流相电流相电流相电流I IP P；火线上通过的电流称为火线上通过的电流称为线电流线电流线电流线电流I Il l；各相负载中通过的电流分别为：各相负载中通过的电流分别为：各线电流与相电流的关系为：各线电流与相电流的关系为：ACBZZZ线线电流iCiBiA相相电流iABiBCiCA第第3页页第18页，共22页，编辑于2022年，星期一电流相量图电流相量图-IBCIAICA-IBIAB-IC 三相电源三相电源对称对称对称对称、三相、三相Y接负载也接负载也对称对称对称对称的情况下，三
19、相负载的情况下，三相负载中的中的相电流相电流iAB、iBC、iCA也是也是对称对称对称对称的，火线上通过的三个的，火线上通过的三个线电流线电流iA、iB、iC也也对称对称对称对称。由相量图还可看出，在三相对称情况下，由相量图还可看出，在三相对称情况下，线电流是相电线电流是相电线电流是相电线电流是相电流的流的流的流的1.7321.732倍，相位滞后与其相对应的相电流倍，相位滞后与其相对应的相电流倍，相位滞后与其相对应的相电流倍，相位滞后与其相对应的相电流3030。由相量图可看出：由相量图可看出：由相量图可看出：由相量图可看出：线、相电流关系式为：线、相电流关系式为：第第3页页第19页，共22页，
20、编辑于2022年，星期一负载负载对称对称对称对称时：时：三相总有功功率：三相总有功功率：星形接法时：星形接法时：三角形接法时：三角形接法时：3.3 三相电路的功率三相电路的功率和接法有和接法有无关系？无关系？第第3页页第20页，共22页，编辑于2022年，星期一有功功率：有功功率：无功功率：无功功率：视在功率：视在功率：在三相负载对称的条件下，三相电路的功率：在三相负载对称的条件下，三相电路的功率：如何用两个如何用两个如何用两个如何用两个瓦特表测三瓦特表测三瓦特表测三瓦特表测三相电路的功相电路的功相电路的功相电路的功率？率？率？率？UVWM3W1W2测量方法如图示测量方法如图示 在两瓦计法测量
21、中，单独一个功在两瓦计法测量中，单独一个功在两瓦计法测量中，单独一个功在两瓦计法测量中，单独一个功率表的读数无意义！率表的读数无意义！率表的读数无意义！率表的读数无意义！第第3页页第21页，共22页，编辑于2022年，星期一1.接零保护规定用于接零保护规定用于380V/220V三相中性点接地的供电系统中。三相中性点接地的供电系统中。在三相四线制中点接地的系统中，低压电气设备按在三相四线制中点接地的系统中，低压电气设备按Y连接时，从负载中连接时，从负载中点引出导线，连接某些测量、保护作信号电路；或者让电源中点（零线）与点引出导线，连接某些测量、保护作信号电路；或者让电源中点（零线）与设备外壳连接
22、，这种保护称为设备外壳连接，这种保护称为接零保护接零保护接零保护接零保护。安全用电安全用电安全用电安全用电 将电气设备的金属外壳及构架，与接地装置良好连接的保护称为将电气设备的金属外壳及构架，与接地装置良好连接的保护称为接地接地接地接地保护保护保护保护。当电气设备的绝缘损坏使设备的金属外壳带电时，由于人体是与接地装。当电气设备的绝缘损坏使设备的金属外壳带电时，由于人体是与接地装置并联，且人体电阻（最小置并联，且人体电阻（最小800）远大于接地电阻（远大于接地电阻（4），因此人接触到），因此人接触到带带电电的外壳并不会触的外壳并不会触电电。2.接地保护规定用于中性点不接地的三相供电系统中。接地保
23、护规定用于中性点不接地的三相供电系统中。一些家用电器常常没有接零保护，室内单相电源插座也往往没有一些家用电器常常没有接零保护，室内单相电源插座也往往没有一些家用电器常常没有接零保护，室内单相电源插座也往往没有一些家用电器常常没有接零保护，室内单相电源插座也往往没有保护零线插孔。这时在室内电源进线上，用漏电保护自动开关，可保护零线插孔。这时在室内电源进线上，用漏电保护自动开关，可保护零线插孔。这时在室内电源进线上，用漏电保护自动开关，可保护零线插孔。这时在室内电源进线上，用漏电保护自动开关，可以起到安全保护作用。以起到安全保护作用。以起到安全保护作用。以起到安全保护作用。第第3页页第22页，共22页，编辑于2022年，星期一