三相正弦交流电路

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1、电工基础配套多媒体 CAI 课件 电子教案电子教案99第十章第十章 三相正弦交流电路三相正弦交流电路第一第一节节 三相交流三相交流电电源源一、三相交流电动势的产生1对对称三相称三相电动势电动势振幅相等、频率相同，在相位上彼此相差 120的三个电动势称为对称三相电动势。 对称三相电动势瞬时值的数学表达式为第一相(U 相)电动势： e1=Emsin( t)第二相(V 相)电动势： e2 = Emsin( t 120) 序号序号内内 容容学学 时时 1第一节 三相交流电源2 2第二节 三相负载的连接2 3第三节 三相电路的功率 4第四节 安全用电15实验 10.1 三相负载的星形连接2 6实验 10

2、.2 三相负载的三角形连接2 7本章小结与习题1 8本章总学时101了解三相交流电源的产生和特点。 2握三相四线制电源的线电压和相电压的关系。 1. 3掌握对称三相负载 Y 形连接和 连接时，负载 线电压和相电压、线电流和相电流的关系。 4掌握对称三相功率的计算方法。1掌握三相电路线电压与相电压、线电流与相电流 的相位关系。 2熟练分析与计算三相电路电压、电流、功率等。动画 M10-1 三相交流电电工基础配套多媒体 CAI 课件 电子教案电子教案100第三相(W 相)电动势： e3 = Emsin( t 120) 显然，有 e1 e2 e3 = 0。波形图与相量图如图 10-1 所示。2相序相

3、序 三相电动势达到最大值(振幅)的先后次序叫做相序。e1比 e2超前 120，e2比 e3超前 120，而 e3又比 e1超前 120，称这种相序称为正相序或顺相序；反之，如果 e1比 e3超前 120，e3比 e2超前 120，e2 比 e1超前 120，称这种相序为负相序或逆相序。 相序是一个十分重要的概念，为使电力系统能够安全可靠地运行，通常统一规定技 术标准，一般在配电盘上用黄色标出 U 相，用绿色标出 V 相，用红色标出 W 相。 二、三相电源的连接 三相电源有星形(亦称 Y 形)接法和三角形(亦称 形)接法两种。 1三相三相电电源的星形源的星形(Y 形形)接法接法将三相发电机三相绕

4、组的末端 U2、V2、W2(相尾)连接在一点，始端 U1、V1、W1(相头)分别与负载相连，这种连接方法叫做星形(Y 形)连接。如图 10-2 所示。从三相电源三个相头 U1、V1、W1 引出的三根导线叫作端线或相线，俗称火线，任 意两个火线之间的电压叫做线电压。Y 形公共联结点 N 叫作中点，从中点引出的导线叫 做中线或零线。由三根相线和一根中线组成的输电方式叫做三相四线制(通常在低压配电 中采用)。 每相绕组始端与末端之间的电压(即相线与中线之间的电压)叫做相电压，它们的瞬时 值用 u1、u2、u3来表示，显然这三个相电压也是对称的。相电压大小(有效值)均为 U1 = U2 = U3 =

5、UP 任意两相始端之间的电压(即火线与火线之间的电压)叫做线电压，它们的瞬时值图 10-2 三相绕组的星形接法图 10-3 相电压与线电压的相量图图 10-1 对称三相电动势波形图与相量图电工基础配套多媒体 CAI 课件 电子教案电子教案101用 u12、u23、u31来表示。形接法的相量图如图 10-3 所示。 显然三个线电压也是对称的。大小(有效值)均为U12 = U23 = U31 = UL =UP3 线电压比相应的相电压超前 30，如线电压 u12比相电压 u1超前 30，线电压 u23比相 电压 u2超前 30，线电压 u31比相电压 u3超前 30。 2三相三相电电源的三角形源的三

6、角形(形形)接法接法将三相发电机的第二绕组始端 V1 与第一绕组的末端 U2 相连、第三绕组始端 W1 与 第二绕组的末端 V2 相连、第一绕组始端 U1 与第三绕组的末端 W2 相连，并从三个始端 U1、V1、W1 引出三根导线分别与负载相连，这种连接方法叫做三角形(形)连接。显然 这时线电压等于相电压，即 UL = Up 这种没有中线、只有三根相线的输电方式叫做三相三线制。特别需要注意的是，在工业用电系统中如果只引出三根导线(三相三线制三相三线制)，那么就都 是火线(没有中线)，这时所说的三相电压大小均指线电压 UL；而民用电源则需要引出中 线，所说的电压大小均指相电压 UP。解：解：(1

7、) 三相电源 Y 形接法：相电压 UP = E = 220 V，线电压 UL Up = 380 V3 (2) 三相电源 形接法：相电压 UP = E = 220 V，线电压 UL = Up = 220 V。 第二第二节节 三相三相负载负载的的连连接接一、负载的星形联结 三相负载的星形联结如图 10-4 所示。该接法有三根火线和一根零线，叫做三相四线制电路，在这种电路中三相电源也是 必须是 Y 形接法，所以又叫做 YY 接法的三相电路。显然不管负载是否对称(相等)，电 路图 10-4 三相负载的星形联结【例例 10-1】已知发电机三相绕组产生的电动势大小均 为 E = 220 V，试求：(1)

8、三相电源为 Y 形接法时的相电 压 UP与线电压 UL；(2) 三相电源为 形接法时的相电压 UP与线电压 UL。电工基础配套多媒体 CAI 课件 电子教案电子教案102中的线电压 UL都等于负载相电压 UYP的倍，即 3UL =UYP3 负载的相电流 IYP等于线电流 IYL，即 IYL = IYP 当三相负载对称时，即各相负载完全相同，相电流和线电流也一定对称(称为 YY 形对称三相电路)。即各相电流(或各线电流)振幅相等、频率相同、相位彼此相差 120， 并且中线电流为零。所以中线可以去掉，即形成三相三线制电路，也就是说对于对称负 载来说，不必关心电源的接法，只需关心负载的接法。解：解：

9、在对称形负载中，相电压V220 3L YPUU相电流(即线电流)为A1120220YP YPZUI二、负载的三角形联结 负载做 形联结时只能形成三相三线制电路，如图 10-5 所示。显然不管负载是否对称(相等)，电路中负载相电压 UP都等于线电压 UL，即 UP = UL 当三相负载对称时，即各相负载完全相同，相电流和线电流也一定对称。负载的相 电流为ZUIP P 线电流 IL等于相电流 IP的倍，即3PL3II图 10-5 三相负载的三角形联结【例例 10-2】在负载作形联接的对称三相电路中， 已知每相负载均为|Z|= 20 ，设线电压 UL = 380V， 试求：各相电流(也就是线电流)。

10、【例例 10-3】 在对称三相电路中，负载作 形联接，已知每相负载均为|Z|= 50 ，设线电压 UL = 380 V， 试求各相电流和线电流。电工基础配套多媒体 CAI 课件 电子教案电子教案103解：解：在 形负载中，相电压等于线电压，即 UP = UL，则相电流A6 . 750380P P ZUI线电流 A2 .133PLII解：解： k9 .55255022Z(1) 相电流 mA9 .179 .551000P PZUI(2)线电流 IL = IP = 17.9 mA(3)线电压 UL =UP = 1732 V 3第三第三节节 三相三相电电路的功率路的功率三相负载的有功功率等于各相功率之

11、和，即P = P1 P2 P3 在对称三相电路中，无论负载是星形联结还是三角形联结，由于各相负载相同、各 相电压大小相等、各相电流也相等，所以三相功率为cos3cos3LLPPIUIUP其中 为对称负载的阻抗角，也是负载相电压与相电流之间的相位差。 三相电路的视在功率为LLPP33IUIUS 三相电路的无功功率为sin3sin3LLPPIUIUQ 三相电路的功率因数为cosSP【例例 10-4】 三相发电机是星形接法，负载也是星 形接法，发电机的相电压 Up = 1000 V，每相负载电阻均 为 R = 50 k，XL = 25 k。试求：(1) 相电流；(2) 线电 流；(3) 线电压。【例

12、例 10-5】 有一对称三相负载，每相电阻为 R = 6 ，电抗 X = 8 ，三相电源的线电压为 UL = 380 V。求：(1) 负载做星形联结时的功率 PY；(2) 负载做三角形联结时的功率 P。电工基础配套多媒体 CAI 课件 电子教案电子教案104解：解：每相阻抗均为，功率因数 108622Z6 . 0cosZR(1) 负载做星形联结时：相电压 V220 3L YPUU线电流等于相电流 A22YP YPYLZUII负载的功率 kW7 . 8cos3YLYLYIUP(2) 负载做三角形联结时： 相电压等于线电压 UP = UL= 380 V，相电流 A38P L ZUI线电流 IL=I

13、P= 66 A3负载的功率 kW26cos3LLIUP为 PY的 3 倍。第四第四节节 安全用安全用电电一、电流对人体的作用 人体因触及高电压的带电体而承受过大的电流，以致引起死亡或局部受伤的现象称 为触电。触电对人体的伤害程度，与流过人体电流的频率、大小、通电时间的长短、电 流流过人体的途径、以及触电者本人的情况有关。 触电事故表明，频率为 50 100 Hz 的电流最危险，通过人体的电流超过 50 mA(工频)时， 就会产生呼吸困难、肌肉痉挛、中枢神经遭受损害从而使心脏停止跳动以至死亡；电流 流过大脑或心脏时，最容易造成死亡事故。 触电伤人的主要因素是电流，但电流值又决定于作用到人体上的电

14、压和人体的电阻 值。通常人体的电阻为 800 至几万欧不等。通常规定 36 V 以下的电压为安全电压，对 人体安全不构成威胁。 常见的触电方式有单相触电和两相触电。人体同时接触两根相线，形成两相触电， 这时人体受 380 V 的线电压作用，最为危险。单相触电是人体在地面上，而触及一根相 线，电流通过人体流入大地造成触电。此外，某些电气设备由于导电绝缘破损而漏电时， 人体触及外壳也会发生触电事故。 二、常用的安全措施 为防止发生触电事故，除应注意开关必须安装在火线上以及合理选择导线与熔丝外， 还必须采取以下防护措施。 (1) 正确安装用电设备正确安装用电设备 电气设备要根据说明和要求正确安装，不

15、可马虎。带电部分 必须有防护罩或放到不易接触到的高处，以防触电。 (2) 电气设备的保护接地电气设备的保护接地 把电气设备的金属外壳用导线和埋在地中的接地装置连接 起来，叫做保护接地，适用于中性点不接地的低压系统中。电气设备采用保护接地以后，电工基础配套多媒体 CAI 课件 电子教案电子教案105即使外壳因绝缘不好而带电，这时工作人员碰到机壳就相当于人体和接地电阻并联，而 人体的电阻远比接地电阻大，因此流过人体的电流就很微小，保证了人身安全。 (3) 电气设备的保护接零电气设备的保护接零 保护接零就是在电源中性点接地的三相四线制中，把电气 设备的金属外壳与中性线连接起来。这时，如果电气设备的绝缘损坏而碰壳，由于中性 线的电阻很小，所以短路电流很大，立即使电路中的熔丝烧断，切断电源，从而消除触 电危险。 (4) 使用漏电保护装置使用漏电保护装置 漏电保护装置的