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1、,三相电源、负载连接方式及其电路分析,三相正弦交流电路,主要授课内容,了解三相对称电源及星形联结方式及特点 理解中性线的作用，会三相星形负载电路的连接和测量 理解三相对称负载作星形、三角形联结时的电压、电流及有功功率的计算 了解保护接地的原理和保护接零的方法及应用 会正确装接三相负载电路,三相正弦交流电路,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，因此在生产和生活中得到了极其广泛的应用。 学习本节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
2、。,三相正弦交流电路及安全用电,任务一 三相电源及联结,任务二 三相负载的联结,任务三 安全用电,三相电源及连接,1. 对称三相交流电,由三个幅值相等、频率相同、相位互差120的单相交流电源所构成的电源称为三相电源。由三相电源构成的电路称为三相交流电路。,u,0,T,uU,uV,uW,t,对称三相交流电波形图,大小相等，频率相同，相位互差120。,对称三相交流电的特征,3个电动势到达最大值的先后次序称为相序。 正相序是U-V-W-U 负相序是U-W-V-U 在实际工作中采用黄、绿、红三种颜色来标识U、V、W三相。,2. 三相电源的星形（Y）连接方式 定义：把三相绕组的3个末端U2、V2、W2连
3、接成一点。,V,N,中性线,相线,相线,相线,W,U1,U2,W1,W2,V1,V2,U,中性点,三相四线制电源,三相三线制电源,相电压：每相绕组的电压或各相线与中性线之间的电压,+,-,+,-,+,-,参考方向规定为由相线指向中性线。,通常用UP来表示相电压,线电压：任意两根相线之间的电压。,+,-,+,-,+,-,参考方向由下标字母的先后顺序决定。,通常用Ul来表示线电压,对称三相电压相量图,三相交流电源的瞬时值表达方式：,三个线电压也是对称的，且超前与其相对应的相电压30电角。,Ul相量图,相、线电压关系式,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 电压等级
4、为:,数量上线电压是相电压的1.732倍；在相位上超前线电压超前与其相对应的相电压30.,验电笔的正确握法如下图示：,你能说出对称三相交流电的特征吗？,你会做吗？,三相四线制供电体制中，你能说出线、相电压之间的数量关系及相位关系吗？,电笔头与被测导线接触时，使氖管发光的是火线（或端线），不发光的是零线。,三个最大值相等、角频率相同、相位上互差120的正弦交流电。,2 三相电源的三角形（）联接,当三相绕组作三角形联接时，线电压等于相电压，故对负载只能提供一种电压，即,2.3.2 三相负载的连接方式,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方式称为： 星形接法,负载有两种接法:,三
5、相负载的首尾相连成一个闭环，然后与三根火线相接的方式称为： 三角形接法,1.负载的Y形连接:,Y接负载的端电压等于电源相电压；,负载中通过的电流称为相电流IP；,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。,相线上通过的电流称为线电流Il；,中线上通过的电流称为中线电流IN；,各相负载中通过的电流分别为：,中线电流：,显然,1、相电流=线电流,2、加在负载上的相电压,和线电压,之间的关系：,3、中性线N的电流,三相四线制连接方式的特点：,电源线电压为380V，三相对称负载Y接，Z=3+j4,求：各相负载中的电流及中线电流。,设,根据对称关系可得：,由此例
6、可得，对称三相电路的计算可归结为一相电路计算，其它两相根据对称关系可直接写出。,【例2-14】 三相对称负载采用星形连接，线电压,每相负载R=20，X=15。,试求各相电压、相电流和线电流的瞬时值表达式。,解：已知线电压,故相电压,又因为相电压在相位上滞后于相应的线电压30，所以,U相电压的瞬时值表达式为,根据电压的对称性，V相电压滞后于U相电压120，,滞后于V相电压120，得V,W相电压的瞬时值表达式分别为,W相电压,由每相负载R=20，X=15得,每相等效阻抗模,功率因数,由于各相负载阻抗相等，各相电流对称，其值为,各相电流分别滞后于相应相电压的相位差,由于采用星形连接，线电流,等于相电
7、流,，即,所以,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。 称为三相三线制。,中线是否可以去掉？,答：,应用实例-照明电路,正确接法:每组灯相互并联,然后分别接至各相电压上。设电源电压为：,当有中线时，每组灯的数量可以相等也可以不等，但每盏灯上都可得到额定的工作电压220V。,若三相不对称，能否去掉中线？,如果三相照明电路的中线因故断开，当发生一相灯负载全部断开时或一相发生短路，电路会出现什么情况？,如果中线断开，设又发生A相短路，此时B、C相都会与短接线构成通路，两相端电压均为线电压380V，因此B、C相由于超过额定值而烧损。,由此可得，中线的作用是使Y接不对称三相负载的
8、端电压保持对称。,三相四线制Y接电路中，中线不允许断开！,如果中线断开，设A相灯负载又全部断开，此时B、C两相构成串联，其端电压为电源线电压380V。 若B、C相对称，各相端电压为190V，均低于额定值220V而不能正常工作；若B、C相不对称，则负载多（电阻小）的一相分压少而不能正常发光，负载少（电阻大）的一相分压多则易烧损。,*,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，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，而且必须保证零线可靠。,中线的作用在于，使星形连接的不对
9、称负载得到相等的相电压。为了确保零线在运行中不断开，其上不允许接保险丝也不允许接刀闸。,1.负载的形连接:,接负载的端电压等于电源线电压；,负载中通过的电流称为相电流IP；,相线上通过的电流称为线电流Il；,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：,U,W,V,Zw,Zv,Zu,电流相量图,三相电源对称、三相接负载也对称的情况下，三相负载中的相电流iUV、iVW、iWU也是对称的，相线上通过的三个线电流iU、iV、iW也对称。 由相量图还可看出，在三相对称情况下，线电流是相电流的 倍，相位滞后与其相对应的相电流30。,由相量图可看出：,线、相电流关系式为：,三相对称负载三角形连
10、接时的电流、电压关系为： （1）线电压与相电压相等，即 （2）线电流是相电流的 倍，即 必须指出，如果三相负载不对称，则线电流与相电流之间不存在上述的数值关系和相位关系。,负载对称时：,三相总有功功率：,星形接法时：,三角形接法时：,2.3.3 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：,【例2-16】 一个三相电阻炉连接到线电压为380V的三相交流电源上，电阻炉的每相电阻为100。试分别求出此电炉星形连接和三角形连接时的功率和电流。,解：（1）星形连接时,负载相电压,线电流,因为负载是纯电阻的，所以,总功率,（2）三角形连接时,负载相电压,相电流,线电流,总功率,安全用电包括人
11、身安全和设备安全,1 电流对人体的危害,触电：人体因触及高电压的带电体而承受过大的电流以至引起死亡或局部受伤的现象。,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36V以下的电压为安全电压。,2.3.4 安全用电,2 电流对人体的危害,触电的种类：电击和电伤,电击是电流通过人体内部，使人体内部器官受伤，造成呼吸困难、肌肉痉挛、心室颤动等，严重时将危及生命安全。,电伤是电流对人体外部的伤害，如电弧烧伤、电烙印等
12、。,触电的形式：单相触电、两相触电、跨步电压触电。,单相触电是指人体触及一根带电导体或接触到漏电的电气设备外壳，此时人体承受的电压是电源的相电压，在低压供电系统中是220V。,两相触电是指人体的两个部位（如脚和手等）分别触及两相带电导体，此时加在人体触电部位两端的电压是电源的线电压，在低压供电系统中是380V。,跨步电压触电是指当电流流入电网接地点或防雷接地点时，电流在接地点周围土壤中产生电压降，当人体走进接地点附近时，两脚之间就有电位差，称为跨步电压。由此引起的触电事故，称为跨步电压触电，步距越大，离接地点越近，跨步电压越大。,3 安全措施,保护接地,在电源中性点不接地的低压供电系统中，将电
13、气设备的金属外壳与埋入地下的接地体可靠连接，这种方法称为保护接地，通常接地体为钢管或角铁，接地电阻不允许超过4。,保护接零,在电源中性点已经接地的三相四线制供电系统中，将电气设备的金属外壳与电源零线可靠相连，这种方法叫做保护接零。在接零导线中，不允许安装熔断器。,4 触电的急救方法,发现有人触电，千万不要用手去拉他，应当立即关掉电源开关，或者用木棍、扁担等干燥的不导电的器具把引起触电的电线挑开。迅速查看触电者受伤的情况。如果伤者昏迷或者摔伤，就应当立即送医院救治。如果伤者呼吸、心跳停止，在立即请医生救治的同时，应在伤者的胸部偏左 (心前区)处，用拳使劲打一次，以促使心脏恢复跳动。打后立即摸伤者的脉搏，如果摸不到脉搏跳动，可以再敲击，并作胸外按压和口对口人工呼吸争取抢救时间。待伤者恢复心跳，立即送医院救治。,为预防触电，应做到不用潮湿的手摸开关、插座、灯头，不在电线上晾晒衣物，不接电线到池塘电鱼，不用电网捕捉老鼠等动物。电器坏了，要切断电源后再修理。发现电线落地，千万不要走近，应关掉电源开关或喊电工来处理。平时要注意远离高压电装置，以防止发生危险。,
