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1、第5章 三相正弦交流电路 图5-1 三峡电站的三线输电线路 第5章 三相正弦交流电路 一 三相交流电的优点： 由于三相电路输送电力比单相电路经济， 三相电机比单相电机运行可靠、效率高，因此 目前世界上的电力系统几乎无一例外都采用三 相制，图5-1所示为我国最大的水力发电站 三峡电站的三线输电线路。 二 三相交流电的产生： 三 对称三相正弦交流电的特点 三相电路最基本的特点是，电源为三相电 源。常用的对称三相电源由三个电压组成: 有效值相等、频率相同、初相互差120的 正弦电源组成，工程上称A、B、C三相，一 般由三相发电机产生。 四 对称三相电压 3.三相电源的相序 三相电源每相电压依次到达最
2、大值的先后次序称 为三相电源的相序。式（5-1）及图5-3所示三相 电源的相序为ABC，即A相超前B相，B相又超 前C相，称为正序。反之，任意颠倒两相，如AC B的相序则为负序。 相序是相对确定量，但A相一经确定，滞后A相 120的便为B相，超前A相120的就是C相。工程 中为了便于区分，以黄、绿、红三色表示A、B、C 三相。 五 三相电源的连接方式 三相电源有两种特定的连接方式，即星形 连接和三角形连接。这样的连接便于电源 向负载供电。 1星形连接 三相电源的星形连接，也称为连接，是将 三个电源的负极连接为一个节点N，如图5- 4所示。节点N称为电源的中性点，简称中 点。 三相电源的连接方式
3、 图5-4 星形连接电源示意图 相线：三个电源的正三个电源的正 极极A A、B B、C C向外引出向外引出 的三根输电线称为相的三根输电线称为相 线（俗称火线）。线（俗称火线）。 相电压：线路与中点线路与中点 之间的电压，即每之间的电压，即每 一相电源的电压称一相电源的电压称 为相电压为相电压 线电压：线路线路A A、B B、C C之间的电压称为线电压用之间的电压称为线电压用 1）几个概念： 5.1.2 三相电源的连接方式 2 2） 线电压与相电压有效值关系线电压与相电压有效值关系 结论：结论：A.A.对称星形连接的电源，线电压是相电对称星形连接的电源，线电压是相电 压的压的 倍，相电流等于线
4、电流倍，相电流等于线电流 三相电源的连接方式 2 2三角形连接三角形连接 如果把三相电源的首尾相连接成一个回路如果把三相电源的首尾相连接成一个回路 ，然后从三个连接点，然后从三个连接点A A、B B、C C依次引出线依次引出线 路，如图路，如图5-65-6（a a）所示，则成为三角形连）所示，则成为三角形连 接的三相电源。三角形连接也称为接的三相电源。三角形连接也称为连接连接 。 图5-6 三 角形连接电 源及电压相 量图 5.1.2 三相电源的连接方式 结论： 由图由图5-65-6（b b）可见，三角形连接的电源，）可见，三角形连接的电源， 线电压与相电压相等线电压与相电压相等 ，线电流是相
5、电流，线电流是相电流 的的 倍倍 由于实际的三相电源不可能做到绝对的对由于实际的三相电源不可能做到绝对的对 称，所以一般三相发电机都不接成三角形称，所以一般三相发电机都不接成三角形 ，而变压器常根据需要接成星形或三角形，而变压器常根据需要接成星形或三角形 。 三角形连接 星形连接 线电压与相电压 相等 线电流与相电流 相等 5.2 三相四线制供电系统 1 1）Y Y Y Y连接连接 : :电源与负载都接成星形，由电源与负载都接成星形，由 三条线路将其连接，即构成三条线路将其连接，即构成Y Y Y Y连接连接 2)2)三相三线制三相三线制: :电源与负载之间经三条输电电源与负载之间经三条输电 线
6、相连，故称三相三线制。线相连，故称三相三线制。 图5-7 YY连接三相电路图 5.2.1 Y5.2.1 Y Y Y连接的三相电路连接的三相电路 5.2.1 YY连接的三相电路 3 3）三相四线制：如果用一条中线把电源的）三相四线制：如果用一条中线把电源的 中性点中性点N N与负载的中性点与负载的中性点NN相连，则构成三相连，则构成三 相四线制，即相四线制，即YoYo Y Yo o连接，如图连接，如图5-85-8所示。所示。 一般，高压输电线路采用三相三线制，而一般，高压输电线路采用三相三线制，而 低压供电线路采用三相四线制。低压供电线路采用三相四线制。 图5-8 YoYo连接三相电路图 5.2
7、.1 YY连接的三相电路 结论：结论： 1).1).星形连接时，线电流等于相电流；星形连接时，线电流等于相电流； 2).2).若三相电流对称，则中线电流为零，因此若三相电流对称，则中线电流为零，因此 可以可以 将中线去掉，变为三相三线制，而将中线去掉，变为三相三线制，而 且对电路并无影响。且对电路并无影响。 3).Yo3).Yo Y Yo o连接的三相电路有两种电压，线连接的三相电路有两种电压，线 路之间的电压为线电压，线路对中线的电路之间的电压为线电压，线路对中线的电 压为相电压。工业与民用的三相四线制供压为相电压。工业与民用的三相四线制供 电线路，其线电压为电线路，其线电压为380V380
8、V，相电压为，相电压为220V220V 。 5.2.2 负载星形连接 1.1.负载与电源星形连接的三相电路图负载与电源星形连接的三相电路图 图5-9 负载与电源连接的三相电路图 图图5-10 5-10 一相计算电路图一相计算电路图 5.2.2 负载星形连接 2.2.对称三相电路对称三相电路: :三相电源对称和三相负载三相电源对称和三相负载 对称电路，三相负载对称的条件是对称电路，三相负载对称的条件是: : Ra=Ra=RbRb= =RcRc=R=R，XaXa= =XbXb= =XcXc=X=X。 3.3.对称三相电路的计算：（如图对称三相电路的计算：（如图5-105-10所示）所示） 5.2.
9、3 负载三角形连接 1.1.负载与电源三角形连接的三相电路图负载与电源三角形连接的三相电路图 图5-11 负载的三角形连接图 当负载接成三角当负载接成三角 形时，每相负载的形时，每相负载的 相电压等于线电压相电压等于线电压 ；流过负载的电流；流过负载的电流 为为相电流 5.2.3 负载三角形连接 线电流与相电流有效值关系为：线电流与相电流有效值关系为： 在三相电路对称的情况下，当三角形连接时在三相电路对称的情况下，当三角形连接时 ，线电流是相电流的，线电流是相电流的 倍，即倍，即Il= IPIl= IP， 线电压与相电压 线电流与相电流 星形接法： 三角形接法： 思考与练习 5-1-1 对称三
10、相电路有何特点？ 答：三相电路最基本的特点是，电源为三相 电源。常用的对称三相电源由三个电压有效 值相等、频率相同、初相互差120的正弦电 源组成，工程上称A、B、C三相，一般由三 相发电机产生。 5-1-2 什么是相电压和线电压？星形连接和 三角形连接的电源，其线电压与相电压之间 有什么关系？ 答：线路与中点之间的电压，即每一相电源的 电压称为相电压，分别记为UP。线路A、B、C 之间的电压称为线电压，用UL表示。 对称星形连接的电源，线电压是相电压的倍， UL= UP ，三角形连接的电源，线电压与相电 压相等 5-1-3 什么叫相序？ 答：三相电源每相电压依次到达最大值的先后 次序称为三相
11、电源的相序。 5-2-1 举例说明什么是三相三线制和三相四 线制供电电路。 答：由于电源与负载之间经三条输电线相联 ，故称三相三线制。如果用一条中线把电源 的中性点N与负载的中性点N相联，则构成三 相四线制，即00连接。 5-2-2 星形连接时，中线是否可有可无？说 明中线的作用。 答：若三相电流对称，则中线电流为零，因 此可以将中线去掉，变为三相三线制，而且 对电路并无影响。 保证三相负载不对称时，三相负载的相电压 依然对称，负载能正常工作 5-2-3 什么叫相电流和线电流？星形和三角 形连接的负载，相电流与线电流之间有什么 关系？ 答：当负载接成三角形时，每相负载的相电 压等于线电压；流过
12、负载的电流为相电流。 在三相电路对称的情况下，当三角形连接时 ，线电流是相电流的倍，即IL=IP 三相负载星形连接时，各相负载的电压称为 相电压，流经各相负载的电流称为相电流， 星形连接时，线电流等于相电流。 5-2-4 三相电路对称的条件是什么？ 答：首先电源对称：电源由三个电压有效值 相等、频率相同、初相互差120的正弦电源 组成. 其次：负载要对称。即三相负载完全相同。 。 5.4 技能训练5 三相负载电路的连接与测量 5.4.1 技能训练目的 （1）掌握三相电路星形负载和三角形负载 的连接方法。 （2）掌握对称三相电路线电压与相电压、 线电流与相电流的测量方法。 （3）加深对三相四线制
13、供电线路中中线作 用的理解。 5.4.3 测量仪器和设备 测量仪器和设备见表5-1 5.4.4 技能训练内容和步骤 1测量三相四线制电源的相、线电压值 用交流电压表测出实验箱上三个火线接线插口与 中线接线插口之间相电压的数值，以及三个火线 接线插口之间线电压的数值，将测量数据记入表5 -2中。 表5-2 测量结果记录表 测量项目UAB（V）UBC（V）UCA（V）UAN（V）UBN（V）UCN（V） 测量数据 5.4.4 技能训练内容和步骤 2星形连接负载的测量 （1）按图5-14所示接线，将三相灯组接成星形连接 的负载，经指导教师检查无误后接通电源。 图5-14 三相负载星形连接电路图 5.
14、4.4 技能训练内容和步骤 （2）测量负载对称，测量有中线和无中线 时的各电压、电流值。 将对称的每相三盏灯都接入电源，测量有 中线时负载端的线、相电压及电流值，记 入表5-3中，然后去掉中线，重新测量各电 量，将测量结果再记入表5-3中，注意观察 各相灯的亮度有无明显变化，并解释观察 到的现象，说明中线的作用。 5.4.4 技能训练内容和步骤 表5-3 测量结果记录表 5.4.4 技能训练内容和步骤 3三角形连接负载的测量 （1）按图5-15所示接线，将三相灯组接成三角形 连接的负载，经指导教师检查无误后接通电源。 图5-15 三相负载三角形连接电路 5.4.4 技能训练内容和步骤 （2）测
15、量负载对称时的各电量。每相三盏电灯均 接入电源，测量负载端各相电流和各线电流，并 参照表5-3将测量数据记入自拟表格中。 5.4.5 注意事项 （1）严禁带电接线、拆线，每次换接电路时应先 断开电源后再进行。 （2）带负载时，线电压和相电压的测量应在负载 （灯）端进行。 （3）为防止误将电流表当成电压表使用，训练前 必须将电流插头牢固地接在电流表上，训练结束 后，再拆掉。 5-4-1. 为什么中线不允许安装熔断器、开关 等装置？ 答：对于三相四线制或者三相五线制的供电 中，如果中线断了的话，负载不平衡的话， 就会使电压失稳，就会使220V用电设备端 电压升高，烧毁电气设备。所以要求：中线 绝不能安装熔丝和开关。 5-4-2. 三相对称负载，在星形连 接和三角形连接两种情况下，若 有一相电源线断开，则会有什么 情况发生？为什么？ 答：星形连接电路，可造成电压 升高或电流增大损坏电气设备。 三角形连电路，造成部分电路不 工作。 5-4-3. 本次训练中为什么要将 380V的工频交流电的线电压降为 220V的线电压使用? 答：因为设备的额定电压是220V 的。 5-1 一个对称三相电源，其相电 压为220V，若有一个对称三相负 载的线电压为380V，则电源与负 载应如何连接？ 答：三角形连接 5-
