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1、20042004年年8 8月月制作制作 曾令琴曾令琴主编主编 曾令琴曾令琴三相电源、负载连接方式及其电路分析三相电源、负载连接方式及其电路分析第第1章章.现现代代代代电电力工程上几乎都采用三相四力工程上几乎都采用三相四力工程上几乎都采用三相四力工程上几乎都采用三相四线线制。三制。三制。三制。三相交流供相交流供相交流供相交流供电电系系系系统统在在在在发电发电、输电输电和配和配和配和配电电方面都具有很方面都具有很方面都具有很方面都具有很多多多多优优点，因此在生点，因此在生点，因此在生点，因此在生产产和生活中得到了极其广泛的和生活中得到了极其广泛的和生活中得到了极其广泛的和生活中得到了极其广泛的应应
2、用。用。用。用。学学学学习习本章要求理解本章要求理解本章要求理解本章要求理解对对称三相交流称三相交流称三相交流称三相交流电电的概念；熟的概念；熟的概念；熟的概念；熟悉三相悉三相悉三相悉三相电电路中相、路中相、路中相、路中相、线电压电线电压电流的关系；掌握流的关系；掌握流的关系；掌握流的关系；掌握对对称三称三称三称三相相相相电电路的分析和路的分析和路的分析和路的分析和计计算方法；重点理解中算方法；重点理解中算方法；重点理解中算方法；重点理解中线线的作用；的作用；的作用；的作用；了解不了解不了解不了解不对对称三相称三相称三相称三相电电路的路的路的路的简单简单分析方法。分析方法。分析方法。分析方法。
3、第第1章章.资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值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.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1.对称三相交流电对称三相交流电 NSXBYCZA三绕组在三绕组在空间空间空间空间位置互差位置互差位置互差位置互差1
4、20120120120o o o o定子定子定子定子转子转子转子转子转子装有磁极并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。三的速度旋。三的速度旋。三的速度旋。三个线圈中便产生三个单相电动势。个线圈中便产生三个单相电动势。个线圈中便产生三个单相电动势。个线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.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
5、交流电对称三相交流电的特征的特征的特征的特征120120120UBUAUC对称三相电压相量图对称三相电压相量图第第3页页.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.火线火线对对零线零线间的电压。间的电
6、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.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，三个线电压也是对称的，三个线电压也是对称的，三个线电压也是对称的，且超前与其相对应的相电且超前与其相对应的相电且超前与其相对应的相电且超前与其相对应的相电压压压压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-UCA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.
7、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：源绕组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绕组的感应电压绕组的感应电压U UP P。第第3页页.数量上数量上数量上数量上线电压是相电压线电压是相电压的的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超前与其相对应的
8、线电压超前与其相对应的相电压相电压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：你能你能说出出对称称三相交流三相交流电的的特征特征吗？你会做吗？你会做吗？三相四三相四线制供制供电体制体制中，你能中，你能说出出线、相、相电压之之间的数量关系的数量关系及相位关系及相位关系吗？如何用如何用如何用如何用验电验电笔或笔或笔或笔或400V400V400V400V以上以上以上以上的交流的交流的交流的交流电压电压表表表表测测出三相四出三相四出三相四出三相四线线制制制制供供供供电线电线路上的火路上的火路上的火路上的火线线和零和零和零和零线线？电笔头与被测导线接触电笔头与被测导线接触时，使氖管时
9、，使氖管发光的是火发光的是火发光的是火发光的是火线线线线（或端线），不发光（或端线），不发光的是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、角最大值相等、角最大值相等、角最大值相等、角频率相同、相位上互差频率相同、相位上互差频率相同、相位上互差频率相同、相位上互差120120的正弦交流电。的正弦交流电。第第3页页.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线相接；另一端分别与火线相接的方式称为：接的方式称为
10、：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一三相负载的首尾相连成一个闭环，然后与三根火线个闭环，然后与三根火线相接的方式称为：相接的方式称为：三角形接法三角形接法第第3页页.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 NZZZuAuBuC线线线线电流电流iCiBiA相相相相电流电流Y接接负载负载的端的端的端的端电压电压等于等于电电源相源相源相源相电压电压；负载中通中通过的的电流称流称为相相相相电电流流流流I IP P；iN中线中线中线中线电流电流 三相三相电源源对称称、三相、三相Y接接
11、负载也也对称称的情况下，三的情况下，三相相负载电流也是流也是对称称的，此的，此时中中线电流流为零零。火火线上通上通过的的电流称流称为线电线电流流流流I Il l；中中线上通上通过的的电流称流称为中中中中线电线电流流流流I IN N；各相各相负载中通中通过的的电流分流分别为：中中线电流：流：显然显然第第3页页.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：求：各相各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：根据根据对对称关系称关系称关系称关系可得：可得：由此例可得，对称由此例可得，对称三相电路的计算可归结三相电路的计算可归结为一相
12、电路计算，其它为一相电路计算，其它两相根据对称关系可直两相根据对称关系可直接写出。接写出。第第3页页.负载对称时负载对称时问题及讨论问题及讨论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。称为三相三线制。中线是否可以中线是否可以中线是否可以中线是否可以去掉？去掉？去掉？去掉？答：答：AZZZCB第第3页页.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:每组灯相每组灯相互并联互并联,然后分别接然后分别接至各相电压上。设至各相电压上。设电源电压为：电源电压为：当有中线时，每组灯的数量可以相等也可以不等，当有中线时，每组灯的数量可以相
13、等也可以不等，但每盏灯上都可但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，能否去掉中线？掉中线？第第3页页.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负载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中中中线线断开断开断开断开，设又又发生生A A相相相相短路短路短路短路，此，此时B、C相都会与短相都会与短接接线构成通路，两相端构成通路，两相端电压均均为线电压
14、380V，因此，因此B、C相由于相由于超超超超过额过额定定定定值值而而而而烧损烧损。由此可得，由此可得，中线的中线的中线的中线的作用作用作用作用是使是使Y Y接不对称三接不对称三接不对称三接不对称三相负载的端电压保持对相负载的端电压保持对相负载的端电压保持对相负载的端电压保持对称。称。称。称。三相四线制三相四线制三相四线制三相四线制Y Y接电路中，接电路中，接电路中，接电路中，中线不允许断开！中线不允许断开！中线不允许断开！中线不允许断开！如果如果中中中中线线断开断开断开断开，设A相灯相灯负载又又全部断开全部断开全部断开全部断开，此，此时B、C两相构成两相构成串串联，其端，其端电压为电源源线电
15、压380V。若若B、C相相对称称，各相端，各相端电压为190V，均低于，均低于额定定值220V而而不不不不能正常工作能正常工作能正常工作能正常工作；若；若B、C相相不不对称称，则负载多（多（电阻小）的一相阻小）的一相分分分分压压少而不能正常少而不能正常少而不能正常少而不能正常发发光光光光，负载少（少（电阻大）的一相阻大）的一相分分分分压压多多多多则则易易易易烧损烧损。*第第3页页.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，大小不等的电压，有的超过用电设备的额定电压，有的达不到额定电压
16、，都不能正常工作。比如，有的达不到额定电压，都不能正常工作。比如，照明电路中各相负载不能保证完全对称，所以绝照明电路中各相负载不能保证完全对称，所以绝照明电路中各相负载不能保证完全对称，所以绝照明电路中各相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，而且必须保证零线对不能采用三相三相制供电，而且必须保证零线对不能采用三相三相制供电，而且必须保证零线对不能采用三相三相制供电，而且必须保证零线可靠。可靠。可靠。可靠。中线的作用在于，使星形连接的不对称负载得到相中线的作用在于，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，其上等的相电压。为了确保零线在运行中不断开，其
17、上不允许不允许不允许不允许接保险丝也不允许接刀闸接保险丝也不允许接刀闸接保险丝也不允许接刀闸接保险丝也不允许接刀闸。第第3页页.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接接负载负载的端的端的端的端电压电压等于等于电电源源源源线电压线电压；负载中通中通过的的电流称流称为相相相相电电流流流流I IP P；火火线上通上通过的的电流称流称为线电线电流流流流I Il l；各相各相负载中通中通过的的电流分流分别为：各各线电流与相流与相电流的关系流的关系为：ACBZZZ线线线线电流电流iCiBiA相相相相电流电流iABiBCiCA第第3页页.电流相量图电流相量图-IBCI
18、AICA-IBIAB-IC 三相三相电源源对对称称称称、三相、三相Y接接负载也也对对称称称称的情况下，三相的情况下，三相负载中的中的相相电流流iAB、iBC、iCA也是也是对对称称称称的，火的，火线上通上通过的的三个三个线电流流iA、iB、iC也也对对称称称称。由相量由相量图还可看出，在三相可看出，在三相对称情况下，称情况下，线电线电流是相流是相流是相流是相电电流的流的流的流的1.7321.732倍，相位滞后与其相倍，相位滞后与其相倍，相位滞后与其相倍，相位滞后与其相对应对应的相的相的相的相电电流流流流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
19、：线、相电流关系式为：第第3页页.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 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和接法有和接法有无关系？无关系？第第3页页.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：如何用两如何用两如何用两如何用两个瓦特表个瓦特表个瓦特表个瓦特表测三相电测三相电测三相电测三相电路的功率路的功率路的功率路的功率？UVWM3W1W2测量方法如图示测量方法如图示 在两瓦计法测量中
20、，单独一在两瓦计法测量中，单独一在两瓦计法测量中，单独一在两瓦计法测量中，单独一个功率表的读数无意义！个功率表的读数无意义！个功率表的读数无意义！个功率表的读数无意义！第第3页页.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，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）与设备外壳连接，这种保护称为源中点（零线）与设备外壳连接，这种保护称为接零
21、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为接地保护接地保护接地保护接地保护。当电气设备的绝缘损坏使设备的金属外壳带电时，由。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（最小于人体是与接地装置并联，且人体电阻（最小800）远大于接地电远大于接地电阻（阻（4），因此人接触到），因此人接触到带电带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，室内单相电源插座一些家用电器常常没有接零保护，室内单相电源插座一些家用电器常常没有接零保护，室内单相电源插座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，用漏也往往没有保护零线插孔。这时在室内电源进线上，用漏也往往没有保护零线插孔。这时在室内电源进线上，用漏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，可以起到安全保护作用。电保护自动开关，可以起到安全保护作用。电保护自动开关，可以起到安全保护作用。电保护自动开关，可以起到安全保护作用。第第3页页.