《电工技术 第2版 工业和信息化高职高专“十二五”规划教材立项项目 教学课件 ppt 作者 黄军辉 黄晓红 26024-项目六三相交流电路的连接》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电工技术 第2版 工业和信息化高职高专“十二五”规划教材立项项目 教学课件 ppt 作者 黄军辉 黄晓红 26024-项目六三相交流电路的连接（159页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、项目六 三相交流电路的连接,一、项目分析,项目实例内容 本项目要求能分析、计算三相交流用电系统，主要包括三相交流发电机、三相动力电路，完成分析、计算三相照明电路，及熟悉安全用电和触电急救常识，接地及防雷直流等生活常识。,知识点,1三相正弦量的特点及相序的概念； 2对称三相电路中星形接法和三角形接法； 3线电压与相电压、线电流与相电流的关系；,4电气安全的一般措施、触电急救的基本常识和触电事故的预防措施； 5接地和防雷的基本概念及基本的应对措施。,能力点,1会计算三相电路电压、电流和功率； 2能熟练分析线电压与相电压、线电流与相电流的关系； 3能熟练运用触电事故急救措施； 4会对接地和防雷进行相
2、应措施应对。,二、相关知识,（一）认识三相交流发电机 对称三相制就是由3个频率相同、幅值相等、相位互差120电角的正弦电动势所组成的电源系统。,1三相交流电压源, 如图6-1示、定子中放入3个线圈：U1U2，V1V2，W1W2。 其中U1、V1、W1为首端，U2、V2、W2为末端。, 3个线圈空间位置各差120，转子装有磁极并以的速度旋转，3个线圈中随后产生3个单相电压。,2对称三相电压,（1）定义： 三个频率相同、幅值相等、相位相差120的正弦电压。 （2）相： 每一个电源称为三相电源的一相，共三相。 分别称为U相、V相和W相。,（3）相电压表达式：, 对称三相正弦电压是由三相发电机产生的，
3、三相电源的始端（也叫相头）分别标以U1、V1、W1，末端（也叫相尾）分别标以U2、V2、W2，如图6-2所示。,对称三相电压解析式为 （6-1）,图6-1,图6-2 三相电源, 也可用相量表示为 （6-2）, 它们的波形图和相量图分别如图6-3（a）和（b）所示。 对称三相正弦电压瞬时值之和恒为零，这是对称三相正弦电压的特点，也适用于其他对称三相正弦量。 从图6-3的波形图或通过计算可得出上述结论。,图6-3 对称三相电压波形图与相量图, 解析式之和为零，即, 从相量图上可以看出，对称三相正弦电压的相量和为零，即, 对称三相正弦电压的频率相同，振幅相等，其区别是相位不同。 相位不同，表明各相电
4、压到达零值或正峰值的时间不同，这种先后次序称为相序。, 在图6-3中，三相电压到达正峰值或零值的先后次序为uU、uV、uw，其相序为UVWU，这样的相序称为正序。 如果到达正峰值或零值的顺序为uU、uw、uV，那么，三相电压的相序UWVU称为负序。, 工程上通用的相序是正序，如果不加说明，都为正序。 在变配电所的母线上一般都涂以黄、绿、红3种颜色，分别表示U相、V相和W相。, 对于三相电动机，改变其电源的相序就可改变电动机的运转方向，这种方法常用来控制电动机的正转或反转。,（二）分析计算三相动力电路,1三相电源的连接方式 （1）星形（Y形） 如图6-4所示，把三相电源的负极性端即末端接在一起成
5、为一个公共点，叫做中性点，用N表示，由始端U1、V1、W1引出3根线作为输电线，这种连接方式称为星形连接。, 由始端U1、V1、W1引出的3根线叫做端线。 从中性点引出的线叫做中性线。,图6-4 三相电源的星形连接, 每相电源的电压称为电源的相电压。 星形连接又有中性线时相电压就是端线与中性线之间的电压，用符号uU、uV、uW表示。, 端线之间的电压称为线电压。 线电压的参考方向规定为由U1相指向V1相、V1相指向W1相、W1相指向U1相，即用uUV、uVW、uWU表示。,（2）三角形（形）, 如图6-5所示，把3个电源首尾顺次连接成三角形，3个连接点引出3个端线与负载或电网连接，此方式叫三角
6、形连接。,图6-5 三相电源的三角形连接,（3）术语, 通常所说的火线、零线、地线是指在三相四线制供电系统中不同用途的线路。, 端线（火线）：发电机3个线圈的末端连接在一起，3个线圈的头端引出3条线，即端线。 与中线之间的电压是220V，所以也称火线。 端线与零线构成工作回路。, 中线（零线）：发电机三个线圈的末端连接在一起，成为一个公共端点（也称为中性点），从中性点引出的输电线称为中性线，中性点通常与大地相接，并把接大地的中性点称为零点，对地保持零电平。 这也就是把中性线称为零线的原因。零线是与火线构成工作回路。, 地线：接地线也叫保护线，是给电器设备金属外壳接地的线。 通常是为了安全和消除
7、静电而做的接地线，不做工作回路。,2三相电源的相电压与线电压,（1）相电压： 指每相电源两端的电压，参考方向：由端线指向中点。, 每相电源绕组的首端与末端之间的电压称为电源的相电压，用uU、uV、uW表示。 每相负载两端的电压为负载的相电压，用uU、uV、uW表示。,（2）线电压：两条端线间的电压, 三相电源的任意两条端线间的电压称为电源线电压，用uUV、uVW、uWU表示。 任意两条负载端线间的电压称为负载的线电压，用uUV、uVW、uWU表示。,（3）线电压和相电压的关系, 星形连接, 由KVL定律可知，线、相电压之间的关系如下。 瞬时值关系：, 相量关系：, 电源相电压对称时的相量图：,
8、 根据相量图可以看出：, 即线电压在相位上分别超前于相电压30，数值关系为线电压等于 的相电压。 在对称情况下U1表示线电压的有效值，Up表示相电压的有效值，那么 。, 线电压和相电压的相量关系式为, 三角形连接, 根据线电压和相电压的定义可知，线电压与相电压相等，即 有效值关系： 。,3三相电路的相电流与线电流,（1）相电流： 流过每相负载或电源的电流。 星形连接时，电源的相电流用iU、iV、iW表示，参考方向为中点指向端线。 负载的相电流用、表示，参考方向为端线指向中点。, 三角形连接时，负载的相电流参考方向为iUV、iVW、iVU。,（2）线电流：, 流过端线的电流用iU、iV、iW表示
9、。,（3）线电流和相电流的关系：, 星形连接： 根据线电流和相电流的定义可知，线电流与相电流相等。, 三角形连接：, 由KCL定律可知，线、相电流之间的关系为 瞬时值关系：, 相量关系：, 负载相电流对称时的相量图：, 根据相量图可以看出：, 即线电流在相位上分别滞后于相电流30。 数值关系为线电流等于 的相电流。, 在对称情况下I1表示线电流的有效值，Ip表示相电流的有效值，则 ，线电流和相电流的相量关系式为,4概念,（1）对称三相电路： 由对称三相电源、对称三相负载和复阻抗相等的端线组成的电路。,（2）对称三相电源：, 指三相电动势对称且三相内阻抗相等的电源。,（3）对称三相负载：, 指复
10、阻抗相等的三相负载。,5电路分析, 设三相四线制对称电路中，三相电源的电压分别为, 三相负载的复阻抗为：ZU = ZV = ZW=Z 每根端线的复阻抗为ZL，中线的复阻抗为ZN。, 应用弥尔曼定律求得,结论： 对于YY连接的对称三相正弦交流电路，电源中性点N与负载中性点N等电位，所以可以用无阻抗的导线将中性点连接起来，可以通过求某一相的电流或电压来对电路进行计算。,6功率,（1）有功功率 三相负载的有功功率等于每相负载上的有功功率之和，即P = PV + PW + PU,负载对称时： 对称负载Y形连接时： ， 对称负载形连接时： ， 其功率均为：, 无论是星形连接还是三角形连接，对称三相负载的
11、有功功率总可以用线电压、线电流（或相电压、相电流）以及每相的功率因数来表示，即 。,（2）无功功率,Q = QV + QW + QU 三相负载对称时：,（3）视在功率,三相负载对称时：,（4）三相负载的功率因数,（三）接地及防雷,1接地 （1）接地有关概念 电气设备的某部分与土壤之间作良好的电气连接称为接地，与土壤直接接触的金属物件称为接地体。, 连接接地体与电气设备接地部分的金属线为接地线。 接地体与接地线总称为接地装置。 当电气设备发生接地短路时，电流就通过接地装置向大地作半球形散开，此电流称为接地短路电流。, 试验证明，在距单根接地体或故障点20m左右的地方，实际的流散电阻已趋近于零，故
12、这里的电位也已趋近于零。 把电位为零的地方称为电气上的“地”或“大地”。, 电气设备的接地部分，如接地的金属外壳和接地体等，与零电位的“地”之间的电位差，称为接地部分的对地电压。, 在用星形连接的三相电路中，3个线圈连接在一起的点称为三相电路的中性点，当中性点接地时，则该点称为零点。 由中性点引出的线，称为中性线，由零点引出的线称为零线，以符号N表示。 PEN表示。, 以防止触电为目的而用来使设备或线路的金属外壳与接地母线、接地端子、接地板、接地金属部件等作电气连接的导线与 当零线N与保护线PE共为一体时，就同时具有零线和保护线两种功能的导体，称为保护零线或保护中性线，以符号,（2）接地的类型
13、, 电力系统和设备的接地，按其功能可分为 工作接地和保护接地两大类，此外尚有进一步保证保护接地的重复接地。, 工作接地, 在电力系统中凡运行所需的接地均称为工作接地，如系统变压器的中性点接地、防雷设备的接地等。, 保护接地,为保障人身安全，防止间接触电而将设备的外露可导电部分进行接地，称为保护接地。, 重复接地, 重复接地是指线路中除中性点工作接地以外，还在其他一处或多处将N线再度接地。 规程规定，在架空线的干线和分支线的终端及沿线1kM处N线应重复接地。 每 一重复接地装置的接地电阻应不大于10。, 工作接地允许10的场合，每一重复接地装置的接地电阻应不大于30，但重复接地不得少于3处。 重
14、 复接地与工作电阻并联，可降低总的接地电阻，从而降低N线对地电压，增加故障时的短路电流，加速线路保护装置的动作，使保护水平进一步提高。,（3）接地的运行方式, 保护接地根据电力系统中性点的运行方式分为TN系统、TT系统和IT系统3种方式。, TN系统, 在中性点直接接地系统中，将设备的外露可导电部分经公共的PE线接地，这种系统称为TN系统，即三相四线制的保护接零。 TN系统广泛用于220/380V供电线路中。, TT系统, 在中性点直接接地系统中，将设备外露的可导电部分经各自的PE线接地，这种系统称为TT系统，即三相四线制的保护接地。, TT系统如因设备不良引起漏电，而漏电电流较小，不能使熔断
15、器或断路器动作，会使漏电设备的外露可导电部分长期带电，增加了人体触电的危险。, 因而这种系统要加装灵敏的触电保护装置。 但由于TT系统各自的PE线间无电磁联系，因而适合于向数据处理、精密检测装置等供电，这种系统在国外应用比较广泛，国内应用较少。, IT系统, 在中性点不接地（或经阻抗接地）系统中，通常不引出N线，这时，电气设备外露可导电部分经各自的PE线接地，这种系统称IT系统，即三相三线制的保护接地。, 在IT系统中，当有人触及设备外壳时，流过人体的电流可按图6-10所示被各自的接地装置分流（减少流过人体电流）达到保护人身安全的目的。 图中Z是各相对地的绝缘电阻。,图6-10 IT系统人在中性点不接地系统中外壳触电, IT系统的一个突出的优点是，当发生一相接地故障时，3个线电压无论相位和数值均未发生变化，所有三相用电设备仍可暂时继续运行。 但同时另两相对地的电压将由相电压升为线电压，增加了对人身和设备安全的威胁。, 低压的IT系统仅应用在某些矿井下和对供电不间断要求较高的电气装置，如发电厂的厂用电等。, 中性点对地绝缘的电网发生人体单相触电时，设人体电阻为Rr，通过人体电流为Ir，如图6-11（
