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1、1 三相交流电源,单元三 三相交流电路,2 三相负载的星形联结,5 安全用电,3 负载的三角形联结,4 三相电路的功率,知识目标 简单叙述三相交流电的特点及星形联结和三角形联结时的基本关系； 正确描述相电压、相电流、线电压、线电流等概念。 能力目标 会用万用表的交流电压档测量相电压、线电压的数值。 能解决三相对称负载（主要是三相交流电动机）的星形、三角形联结问题； 会分析简单的三相电路并计算三相电功率。,学习目标,单元三 三相交流电路,1.1三相交流电的产生,三相交流电是由三相交流发电机产生的。图中U1、V1、W1分别表示三个绕组的始端(首端)，U2、V2、W2分别表示末端。每一个绕组(线圈组
2、)叫做发电机的一相，在空间上彼此相隔120。 当原动机带动三相发电机的转子做顺时针匀速转动时，定子绕组切割磁感线，则定子每个绕组中产生的感应电动势分别为e1、e2、e3。由于各绕组的结构相同而位置依次互差120，因此三个电动势的最大值相等、频率相同，而初相依次互差120，这样的三个电动势称为三相对称电动势。规定每相电动势的参考方向是从绕组的末端指向始端，即当电流从始端流出时为正，反之为负。,1 三相交流电源,1.2三相交流电的表示,若以第一相为参考正弦量，可得三相电动势的解析式如下： e1=Emsint e2=Emsin（t120） e3=Emsin（t240）= Emsin（t120） 三相
3、电动势的波形图和相量图如图3-2所示。 三相电动势最大值出现的次序称为相序。U、V、W三个绕组分别称为第一相绕组、第二相绕组和第三相绕组。,1 三相交流电源,1.3 三相绕组的联接,三相绕组的星形联结 如图3-3a所示为三相发电机绕组的星形联结。这种连接方法是把发电机三个绕组的末 知识链接 为了用电安全，现代工程上常采用三相五线制输电方式，包括三相电的三个相线（A、B、C线）、中性线（N线）；以及地线（PE线）。电设备外壳上电位始终处在“地“电位，从而消除了设备产生危险电压的隐患。 三相五线制标准导线颜色为：A线黄色，B线绿色，C线红色，N线淡蓝色，PE线黄绿色 端U2、V2、W2连接在一起，
4、成为一个公共点（称为中性点），用符号“N”表示。从中性点引出的输电线称为中性线。中性线通常与大地相接，并把接大地的中性点称为零点，而把接地的中性线称为零线。从三个绕组的始端U1、V1、W1引出的输电线叫做相线，俗称火线。根据国标GB4728.11-85，第一、第二、第三相线及中性线的文字符号分别为L1、L2、L3和N。有时为了简便，常不画发电机绕组的接线方式，只画四根输出线，如图3-3b所示。这种有中性线的三相供电系统称为三相四线制，如果不引出中性线就称为三相三线制。,1 三相交流电源,1.3 三相绕组的联接,三相四线制常用线色表示相线、中线，黄、绿、红为相线，蓝为中性线。 三相四线制可以输出
5、两种电压：一种是相线与相线之间的电压，叫做电源线电压，UL =U12=U23=U31；另一种是相线与中性线之间的电压，即各相绕组的起端与末端之间的电压，叫做电源相电压，UP =U1=U2=U3。为了找出相电压与线电压的关系，采用相量图的方法将是十分方便的，其步骤如下：,1 三相交流电源,1.3 三相绕组的联接,三相绕组的三角形联结就是把第一相绕组的末端U2与第二相绕组的首端V1相连，把第二相绕组的末端V2与第三相绕组的首端W1相连，把第三相绕组的末端W2与第一相绕组的首端U1相连，并从以上三个连接点上引出三根线，向外供电。 从图3-5可以看出，三角形联结时，三相 电源的线电压也就等于电源绕组每
6、一相的 相电压即UL=UP在电源的三角形联结方法 中，没有中性线引出，因此采用的是三相 三线制。这种连接方法不同于星形联结， 在没有接上负载时，绕组本身就形成一个 闭合回路。假如在此回路内的三相绕组产 生的电动势不对称，或者把某一相绕组的两个端钮接错，使其回路内的三个电动势相量之和不为零，由于绕组回路的内阻是很小的，在此情况下，回路内会产生相当大的电流，使绕组发热而毁坏。所以绕组为三角形联结时切记不可将绕组接反。,1 三相交流电源,2.1 三相负载,2 三相负载的星形联结,三相负载,不对称三相负载： 不满足 Z1 =Z2 = Z3 如由单相负载组成的三相负载,分类,三相负载的联接 三相负载也有
7、 Y和 两种接法，至于采用哪种方法 ，要根据负载的额定电压和电源电压确定。,2.2三相负载的星形联结,2 三相负载的星形联结,三相负载Y形连接原则 （1） 电源提供的相电压=负载的额定电压； （2） 单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。,2.2三相负载的星形联结,2 三相负载的星形联结,结论： 负载 Y形连接时，线电流等于相电流。,(1) 连接形式,相电流：流过每相负载的电流 I相,线电流：流过端线的电流 I线,2.2三相负载的星形联结,2 三相负载的星形联结,1)负载端的线电压电源线电压,4)线电流相电流,Y 连接时：,5)中线电流,负载 Y 连接带中性线时, 可将各相分别看作单相电路计算,
8、2)负载的相电压电源相电压,负载对称时,中性线无电流, 可省掉中性线。,2.2三相负载的星形联结,3-2某电阻性三相负载作星形联结，并接有中性线，其各相电阻R1=10，R2=R3=20，已知电源的线电压为380V，求相电流、线电流和中性线电流。 解：每相负载承受的电压为 各相电流为 在星形联结的三相负载中，线电流与相电流相等，因此以上三个相电流即为线 电流。由于各相负载均为纯电阻负载，每相上的电流与电压同相，三个电流的相位差仍保持120。如图3-8所示为电流的相量图。由相量图不难得到，中性线电流为,2 三相负载的星形联结,3 .1 负载的三角形联结,3 负载的三角形联结,线电流不等于相电流,(
9、2) 相电流,(1) 负载相电压=电源线电压,即: UP = UL,一般电源线电压对称，因此不论负载是否对称，负载相电压始终对称, 即,相电流：,线电流：,U12=U23=U31=Ul=UP,3.1负载的三角形联结,3 负载的三角形联结,相量图,负载对称时, 相电流对称，即,(3) 线电流,由相量图可求得,为此线电流也对称，即 。,线电流比相应的相电流滞后30。,3.1负载的三角形联结,3 负载的三角形联结,三相负载的连接原则,负载的额定电压 = 电源的线电压,负载的额定电压 = 电源线电压,应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，而与电源的联接方式无关。,三相电动机绕组可以连接成星形，也可以
10、连接成三 角形，而照明负载一般都连接成星形（具有中性线）。,4 三相电路的功率,无论负载为 Y 或连接，每相有功功率都应为 Pp= Up Ip cosp,对称负载 连接时：,同理,对称负载Y连接时：,相电压与相 电流的相位差,当负载对称时：P = 3Up Ipcosp,所以,4 三相电路的功率,4 三相电路的功率,5.1 电流对人体的伤害,5安全用电,人体接触或接近带电体所引起的人体局部受伤或死亡的现象称为触电。根据人体受到伤害的程度不同，触电可分为电伤和电击两种。 电伤 电伤是指在电弧作用下或熔断丝熔断时飞溅的金属沫对人体外部的伤害，如烧伤、金属溅伤等。 电击 电击是指电流通过人体，使内部器
11、官组织受到损伤，是最危险的触电事故。 安全电压和人体电阻 人体电阻主要集中在皮肤，一般在4080K，皮肤干燥时电阻较大，而皮肤潮湿、有汗或皮肤破损时人体电阻可下降到几十至几百欧姆。根据触电危险电流和人体电阻，可计算出安全电压为36V。但电气设备环境越潮湿，安全电压就越低，在特别潮湿的场所中，必须采用不高于12V的电压。,5.2 触电形式,人体触电形式有单相触电、两相触电和电气设备外壳漏电等多种形式。,5安全用电,5.3 保护接地和保护接零,保护接地 将电动机、变压器、铁壳开关等电气设备的金属外壳用电阻很小的导线同接地极可靠地连接起来。适用于中性点不接地的低压系统中。如图3-13是电动机的保护接
12、地电路。 保护接零 将电气设备的金属外壳接到零线（或称中性线）上。适用于中性点接地的低压系统中。如图3-14是电动机的保护接零电路. 必须指出，在同一电力网中，不允许一部分设备接地，而另一部分设备接中性线。此时，若有人既接触到接地的设备外壳，又接触到接零的设备外壳，则人将承受电源的相电压。显然，这是很危险的。,5安全用电,5.4 安全用电常识,1. 在任何情况下都不得用手来鉴定导体是否带电。 2. 更换熔断器时应先切断电源，不得带电操作。 3. 拆开或断裂的暴露在外部的带电接头，必须及时用绝缘物包好并悬挂到人身不会碰到的高处，防止有人触及。 4. 工厂车间内一般只允许使用36V的照明灯；在特别
13、潮湿的场所只允许使用12V以下的照明灯。 5. 遇有人触电时，应迅速切断电源；或尽快用干燥的绝缘物（如棍棒）打断电线或拨开触电者，切勿直接用手去拉触电者。当触电者脱离电源后，根据具体情况，耐心救治。,5安全用电,知识扩展,高压直流输电 利用稳定的直流电具有无感抗，容抗也不起作用，无同步问题等优点而采用的大功率远距离直流输电。输电过程为直流。常用于海底电缆输电，非同步运行的交流系统之间的连络等方面。 直流输电线造价低于交流输电线路但换流站造价却比交流变电站高得多。一般认为架空线路超过600-800km，电缆线路超过40-60km直流输电较交流输电经济。随着高电压大容量可控硅及控制保护技术的发展，
14、换流设备造价逐渐降低直流输电近年来发展较快。我国葛洲坝一上海1100km、500kV,输送容量的直流输电工程，已经建成并投入运行。 直流输电技术的主要优点是不增加系统的短路容量便于实现两大电力系统的非同期联网运行和不同频率的电力系统的联网;利用直流系统的功率调制能提高电力系统的阻尼，抑制低频振荡，提高并列运行的交流输电线的输电能力。它的主要缺点是直流输电线路难于引出分支线路，绝大部分只用于端对端送电。 高压直流输电具有线路输电能力强、损耗小、两侧交流系统不需同步运行、发生故障时对电网造成的损失小等优点，特别适合用于长距离点对点大功率输电。而采用交流输电系统便于向多端输电。交流与直流输电配合，将
15、是现代电力传输系统的发展趋势。,实例分析,汽车用交流发电机,实例分析,汽车用交流发电机的基本原理是电磁感应，当产生磁场的转子旋转时，使穿过定子绕组的磁通量发生变化，则在定子的绕组内就会产生交流电动势。如图所示为交流发电机的工作原理图。 当激磁绕组有电流通过时，激磁绕组便产生磁场，转子轴上的两 图 交流发电机工作原理 个爪极分别被磁化为N 极和S极。当 转子旋转时，磁极交替地在定子 铁心中穿过，形成一个 旋转的磁场，磁感线和 定子绕组之间产生相对 运动，在三相绕组中产 生交流感应电动势。 在交流发电机中， 由于转子磁极呈鸟嘴型，其磁场的分布近似正弦规律，所以在发电机定子绕组中产生的交流电动势也近似正弦规律。由于三相绕组在定子槽中对称绕制，因此在三相绕组中产生的三相电动势也对称。所以在三相绕组中所产生的感应电动势可用下列方 程式表示：,实例分析,单元小结,单元小结,本单元结束！,
