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1、第一节 三相交流电源 第二节 三相负载的星形联结 第三节 三相负载的三角形联结 第四节 三相电路的功率 第五节 导线截面积的选择 第六节 交流变电和配电 第七节 照明电路与安全用电,第四章 三相交流电路,第一节 三相交流电源,在工业生产和日常生活中使用的交流电，几乎全部是由三相交流发电机发电、三相输电线路输送的。单相交流电一般是三相交流电路中的一相。 三相交流电的优点： 1）节省材料，并且使用和维护都较为方便。 2）输电线的金属用量仅为单相输电时的75%。 3）工业用三相异步电动机采用三相电源。 三相交流电源是由三个幅值相同，频率相等，相位互差120o的正弦电动势联结组成的。 由三相交流电源供
2、电的电路被称为三相交流电路。,一、 三相电动势的产生,三相电动势由三相交流发电机发电产生。,三相交流发电机,三相电源的电压波形,三相电动势的瞬时值：,忽略发电机绕组的阻抗压降， 则三相绕组的端电压：,三相电压的瞬时值：,三相电压的 相量表达式,三相电源的电压相量图,三相电源的电压瞬时值之和为零,矢量式,瞬时式,三相正弦电压出现最大值的顺序称为三相电源的相序 低压配电线路上分别以黄、绿、红三种顔色表示！,二、三相电源的联结,线、相电压相量关系,电路图,1.三相电源的星形联结,相电压的有效值用 表示，线电压的有效值用 表示，,线电压与相电压的相量关系式:,线电压还可以表示为:,则,相位上，线电压超
3、前于相应的相电压30o,三相电源的电压通常是指线电压。 一般所说的380V供电电压，在低压三相四线制供电方式中的，是指线电压为380V，其相电压为,2三相电源的三角形联结,电路图,三相电源采用三角形联结时，线电压等于相电压:,电力系统中，发电机的三相绕组几乎都采用星形联结。 三相变压器的绕组二次侧看作三相电源，可采用星形或三角形联结.,第二节 三相负载的星形联结,三相电路是由三相电源和三相负载连接起来组成的。 如果三相负载的每相的阻抗相等（即每相阻抗的模和阻抗角均相等），称为对称负载；反之，称为不对称负载。在实际应用中，三相电动机是对称负载，三相照明负载一般是不对称负载。 三相负载可以采用星形
4、或三角形联结。 如果三相电源是对称的，三相负载也是对称的，组成的电路称为对称的三相电路。,1三相四线制,负载 中性点,相电压与线电流的相量关系,电路图,负载作星形联结时，相电流等于相应的线电流:,中性线电流：,由于电源的相电压是对称的，如果负载也是对称的则相电流（线电流）也是对称的，流过中性线的电流等于零。,例4-1 图4-7所示的三相电路电源线电压 三相对称负载每相复阻抗 试求负载各相电流的有效值相量。,解 因为负载对称，可取一相计算,当各相负载不均匀，或者发生断路、短路等故障时，负载不对称，相电流不对称，中性线电流不等于零。三相负载分别通过中性线形成互不影响的独立电路。三相四线制容许负载处
5、于不对称状态。 在不对称情况下中性线的作用至关重要。,例4-2 在三相四线制供电线路中，星形负载各相复阻抗分别为,电源线电压为380V,求各相电流相量及中性线电流相量,解,中性线电流,如果不对称负载运行时中性线断开，负载中性点N与电源中 性点N的电位将不再相同，三相负载也不再承受对称的电源的相电压，三相负载电压重新分配的结果会使得有些用电器过电压运行，有些用电器电压不足，导致严重的后果！,例4-3在三相四线制供电线路中，线电压,三相负载是白炽灯星形联接，,（1）试求各负载的相电流大小； （2）若中性线断开，且C相灯不开，求此时A相和B相灯泡上的电压大小； （3）若中性线断开，且C相负载短路，求
6、此时A、B相灯泡上的电压和电流大小。,解（1）,B相电阻,C相电阻,A相电阻,(2)若中性线断开，且C相灯不开此时其余两相串联后承受线电压。 按照分压原理，可求得A相和B相灯泡的电压分别为：,当中性线断开时，各相负载的电压不再等于电源的相电压220V。 A相灯泡因电压太低而不能正常发光，B相灯泡因电压太高而烧毁！,（3）如果中性线断开，且C相因故障短路，这时A相负载承受AC间的线电压，B相负载承受BC间的线电压,显然，A、B两相的灯都会因电压过高而烧毁。,电流为：,三相四线制必须保证中性线可靠联接。中性线上绝对不容许安装开关或者熔断器，必要时还需使用机械强度较高的导线。此外，应尽可能使得负载均
7、衡。,当对称负载采用三相四线制时，中性线电流等于零。此时，电源中性点与负载中性点等电位。将中性线去掉，构成三相三线制。,每一相的电流需要借助另两相负载形成回路。 各相负载仍承受对称的相电压。,三相电流对称且其和为零：,2三相三线制,第三节 三相负载的三角形联结,线电流,相电流,一、三角形联接的一般电路,线电压=相电压,以电源线电压为参考：,对称相电流计算：,二、对称负载的三角形联结,对称线电流计算：,线电流有效值为相电流的 倍,线电流相位滞后于相应的相电流30o。,对三相电动机负载，一定要按照电机铭牌上的接线方法，无论接成星形或三角形，要保证电源线电压与电机额定电压相一致。,三相负载采用哪种联
8、结方式，是依据负载的额定电压与电源的线电压而定的，与电源的联结方式无关。 对单相交流负载，如负载的额定电压等于电源线电压的时，应采用星形联结；如负载额定电压等于电源线电压时，应采用三角形联结。,无论采用什么接法，三相负载的有功功率：,第四节 三相电路的功率,三相对称负载的功率 （用相值计算）,视在功率,无功功率,对称的星形负载，由于， ， ， 故,对称的三角形负载，由于， ， ,也有,有功功率,三相对称负载的功率 （用线值计算）,视在功率,无功功率,有功功率,例4-5 星形联结和三角形联结的每相负载的复阻抗均为 ，电源的线电压为380V。分别计算两种接法三相负载总的有功功率。,解 每相负载阻抗
9、：,每相负载功率因数：,对于星形负载，有,对于三角形负载，有,正弦交流电路的概念与计算方法完全适用于三相电路。 先根据电源和负载的连接方式，确定每相负载两端所承受的电压；再按照单相电路的计算方法，求得各相负载的相电流，最后计算线电流和三相功率，即按照“先相后线，从相到线”的顺序进行计算。,传输电能一般使用电缆，电缆常用的材料是铜、铜锡合金（青铜）、铝、铝合金及钢 。 铜的导电性能好（电阻率），抗腐蚀能力强，机械强度高，安装方便，安全可靠，价格较高。 铝的导电性能比铜差，机械强度低，铝线不耐受碱性和酸性物质的侵蚀，价格低、产量大。 导线的规格是表征导线工作性能的主要指标。它决定着导线最大允许载流
10、量和机械强度。导线的规格用导线的截面积表示，单位是mm，标称截面积有：0.75、1、1.5、2.5、4、6、10、25、35、50、70、95等。导线按其结构又分为单股线和多股线。按照有无绝缘层可以分为裸导线和绝缘导线。绝缘导线是在裸线外表加装一层或两层绝缘层，主要有橡皮绝缘和聚氯乙烯绝缘。,第五节 导线截面积的选择,一、传输电能的常用导线,表4-1 允许的导线最小截面积或直径,表42 橡皮绝缘导线的型号和主要用途,表4-3 聚氯乙烯绝缘导线（塑料线）的型号和用途,二、导线截面积的选择,导线允许的工作温度,线路的机械过载能力,考虑两个因素,满足三个条件,导线发热,电压损失,机械强度,当电流流过
11、导线时，导线的内阻产生电阻损耗，使得导线温度升高。接头处的氧化加剧，接触电阻增大，导线被烧断。其绝缘层会加速老化、损坏，甚至引起火灾。 在实际应用中，规定了导线的最高容许温度，橡皮绝缘导线为55，裸导线为70。,1、导线发热条件,是指在规定的环境温度条件下，导线能够承受而不致使其稳定温度超过规定值的最大电流。应选择导线载流量略大于线路的工作电流。,导线的载流量（用 表示）,由于导线的绝缘材料不同，散热条件有别，敷设方式不同，使导线的散热条件有差别。因而同一规格的导线，由于敷设方式的不同，载流量的差别较大，绝缘铜芯线明敷时的载流量见表4-4。铝芯的载流量约为同截面积铜芯线的0.77倍,单相电路采
12、用 计算线路的工作电流,三相电路采用 计算线路的工作电流,电压损失是指导线首端和末端电压的代数差。电压损失一般不允许超过额定电压的5%（即 ） 对视觉要求较高的照明线路不宜超过额定电压的2%3%。导线截面积越大内阻越小，电压损耗也越小。 如果电压损失超过了允许值，应适当增大导线截面积。,表44 绝缘铜导线安全载流量（ ）,2、电压损失（ ）,机械强度决定于导线的最小允许截面积。如果采用载流量及电压损失选择的导线截面积小于下表规定，应采用此表数值。,3、机械强度,例4-7 宿舍照明用电18kW， ， 220V/380V三相四线制供电，三相负载基本平衡，设负载离电源100m，普通室外架空明敷，试用
13、安全载流量及电压损耗选择明敷铜导线的截面积。 解 线电流 查表4-4，选择绝缘铜导线截面积为6mm，其安全载流量为47A。 每根相线电压损耗为 电压损失率为 ，符合要求。,在三相四线供电的照明电路中，应尽可能使三相负载对称且联成星形，减小中性线电流。然后按规程：中性线截面积不少于相线截面积的50%。因此本例中性线截面积可选4mm,第六节 交流变电和配电,一、电力系统,电能由发电厂产生，电站发出的电能还需通过一定距离的输送，才能分配给各种用户使用，这就构成了发电、输配电系统。 一般中型和大型发电机的输出电压等级有6.3千伏、10.5千伏、15.75千伏等。为了提高输电效率并减少线路上的电能损失，
14、通常采用高压输电线路进行远距离输电。 由各级电压的电力线路将发电厂、变电所和电力用户联系起来的发电、变电、输电、配电和用电的整体统称为电力系统。,常见的输电方式：高压交流输电、高压直流输电。 容量越大，距离越远，输电电压就越高。我国远距离交流输电电压主要有110千伏、220千伏、330千伏及500千伏几个等级，美国、日本正在试运行的最高输电电压是1000千伏。 直流输电比交流输电有较好的经济效益和优越的运行特性，因而直流输电重新被人们所重视。我国目前的高压直流输电也得到了一定的应用。葛洲坝至上海500KV，输送容量120万KW的直流输电工程（简称葛上直流工程），标志着我国输变电技术发展到了一个
15、新的水平，跨入了世界先进行列。南方电网就已经将高压直流输电和高压交流输电结合起来，获得了巨大的经济效益，节省了大量能源。,二、电能的输送和分配,供电系统必须达到以下要求： 1.安全：避免发生人身伤亡事故和设备事故。 2.可靠：满足不同级别负荷对供电可靠性的要求。 3.优质：电能质量指标的电压、频率、波形要求。 1）电压：系统正常运行时用电设备电压偏差5%。 2）频率：频率偏差0.2Hz,容量小偏差0.5Hz。 3）波形：电压波形应为正弦波。 4、经济：投资要少，运行费用要低，节电，减少损耗。,三、厂矿企业的配电,工厂内部的供电配电系统由变配电所、高低压供配电线路及用电设备等组成，变电所负责接受
16、电能、变换电压和分配电能；配电所只负责接受电能和分配电能，不改变电压。,大型工厂的总降压变电所将电压降到610kV后供配给各车间变电所和高压用电设备，也可以把35kV线路深入厂区负荷中心，经过车间变电所直接降压到380/220V。 低压配电一般采用220/380V电压，线电压380V接三相动力设备以及额定电压为380V的单相设备。相电压接额定电压为220V的单相设备。装有100千瓦以上的大容量电动机的车间则需要先用高压配电，然后再由车间变电所降压，供给各负载使用。在车间中，通常采用分别配电的方式，把各个动力配电线路以及照明的配电线路一一分开.特殊场合如矿井，由于负荷距离变配电所太远，常采用660V甚至1140V电压配电。 送电方式有单相双线、单相三线、三相三线、三相四线等多种。单相双线是照明用户最基本的送电方式，双线即火
