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1、3.1 三相电源的连接方式,第3章三相交流电路,3.2 三相负载的连接方式,3.3 三相电路的功率,学习目的与要求,了解三相交流电的基本概念；熟悉三相电源和三相负载的两种连接方式；掌握对称三相交流电的概念及对称三相电路的分析与计算；理解中线的作用和两种连接方式下线、相电压，线、相电流之间的关系；熟悉对称与不对称下三相电路各种功率的计算方法；了解安全用电的基本常识；学习和掌握三相电路中电压、电流及功率的测量方法。,三相交流电路,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、输电和配电方面较单相供电具有很多不可比拟的优点，主要表现在： 1.三相电机产生的有功功率为恒定值，因此电机的稳
2、定性好。 2.三相交流电的产生与传输比较经济。 3.三相负载和单相负载相比，容量相同情况下体积要小得多。 由于上述优点，使三相供电在生产和生活中得到了极其广泛的应用。,三相定子绕组对称嵌放在定子铁心槽中。,定子铁心,尾端： X Y Z, ,3.1 三相电源的连接方式,三相交流电是由三相发电机产生的。发电机主要由定子和转子两大部分构成。,定子绕组,首端： A B C,转子铁心,转子绕组,转子绕组通电后产生磁场。,转轴,三相定子绕组与旋转磁场相切割，感应对称三相电动势。,原动机带动转子绕轴旋转，形成气隙旋转磁场。,电路分析中很少用电动势，通常用电压来表示。以A 相绕组的感应电压为参考正弦量，则发电
3、机感应的对三 相电压分别为：,1. 对称三相交流电的特点,uA,uB,uC,对称三相交流电最大值相等，频率相同，相位互差120。,三相电源Y接时的三个相电压显然是对称的！,2. 三相电源的星形（Y）连接方式,三相电源尾 端连在一起,三相电源首端分别向外 引出端线，俗称火线。,尾端公共点向外引出的导线 称为中线，中线俗称零线。,显然火线与零线之间的电压等于发电机绕组的三相感应电压相电压,火线与火线之间的电压称为线电压。,结论：,三相电源绕组作Y形连接时，可以向负载提供两种 电压。此种供电系统称为三相四线制。,数量上，线电压uAB是相电压uA的1.732倍；相位上，线电压超前与其相对应的相电压30
4、电角！,三相电源Y接时线、相电压之间的关系,三个相电压对称,电源的中性点总是接地的，因此相电压在数值上等于各相绕组首端电位。,线电压与相电压之间的关系,电压等于两 点电位之差,30,同理可得,显然，电源Y接时的三个线电压也是对称的！,30,30,3. 三相电源的三角形（）连接方式,显然发电机绕组作接时只能向负载提供一种电压！,三相电源首尾 相接构成闭环,在电源的三个连接点处 分别外引三根火线。,显然，电源绕组作接时，线电压等于发电机绕组的三相感应电压。,发电机三相绕组作接时，不允许首尾端接反！否则将在三角形环路中引起大电流而致使电源过热烧损。,结论：,三相电源绕组作接时，线电压等于电源绕组的感
5、应电压。此种供电系统称为三相三线制。通常电源绕组的连接方式为星形。,日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为:,三相电源绕组连接成Y接方式的最大优越性就是可向负载提供两种不同的电压，且其中线电压是发电机一相绕组感应电压的1.732倍！,三相四线制供电系统两种电压一般表示为,或,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，不发光的是零线。,检验学习结果,3.2 三相负载的连接方式,三相负载也有Y形和形两种连接方式。,1. 三相负载的Y形连接,线电流,由
6、连接方式决定了,相电流,Y接时负载端电压等于电源相电压,(1)对称三相负载,满足,称为对称三相负载。,Y接对称三相负载中通过的电流,Y接对称三相电流对称，因此,对称负载Y接时，由于中线电流为零，中线不起作用，可以拿掉！,电源线电压为380V，对称三相负载Y接，Z=3+j4，求：各相负载中的电流及中线电流。,解,例,设,根据对称关系：,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。,结论：,则,有,解得,中线电流,实用中，三相电动机、变压器等都是对称三相负载。,已知电源线电压为380V。三相Y接照明负载均为“220V、40W”白炽灯50盏，求：U相开路，V相开25盏，W
7、相灯全开时各相电流及中线电流。,(2)不对称三相负载,时，称之为不对称三相负载。,求解不对称三相负载电路时，只要电路中有中线，就可把各相按照单相电路的分析方法分别计算，注意此时中线电流不等于零！,解,U相开路相当于断路，,有中线，V相,和W相正常工作，电流分别为：,应用实例照明电路,显然，中线保证了Y接不对称三相负载的相电压平衡。有了中线，各相情况互不影响。,中线电流由相量图分析,问题及讨论,上述照明电路若中线因故断开，且发生：(1)一相断路；(2)一相短路；情况又如何？,分析,(1)无中线一相断路时，,其余两相相当于串联接于380V线电压上：,V相、，W相均不能正常工作！,问题及讨论,分析,
8、(2)无中线一相短路时；,此时，V相和W相均通过短路相分别形成回路，各相端电压为380V，高于额定电压220V，显然都会被烧损。,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，当有的超过用电设备的额定电压时，可能烧损或减少使用寿命；而有的达不到额定电压不能正常工作。如前面所讲到的照明电路，由于中线断开且一相发生故障，由此造成各相负载的不对称。换句话讲，如果有中线，当一相发生故障时，其它无故障负载相仍能正常工作。因此，对通常工作在不对称情况下的三相电路而言，中线绝对不允许断开！而且必须保证中线可靠。为确保中线在运行中不断开，中线上不允许安装保险丝和开关。,关于中线的讨论,2. 负载的形
9、连接,线电流,三相负载首尾相接构成一个闭环，,相电流,对三个结点列KCL方程可得：,相量图分析,接时负载的端电压等于电源线电压。由于三个线电压对称，因此三个相电流对称。,由三个联结点分别向外引出端线。,(1)三相负载对称时,观察相量图可得：,即：线、相电流的数量关系为：,相位上，线电流滞后相电流30。,(2)三相负载不对称时,各相电流分别计算：,线、相电流之间不再有 倍的关系,应根据,分别计算。,指出图中各电表的读数。,你会做吗？,某设备采用三相三线制供电。当因故断掉一相时，能否认为是两相供电了？,为什么照明电路中一定要火线进开关？,检验学习结果,3.3 三相电路的功率,复习单相交流电路功率：
10、,1. 三相电路的功率,三相电路对称时，各种功率分别为：,三相电路不对称时，各种功率分别为：,其中容性Q为负值,和连接方法有无关系？,Y接时,接时,无关！,如何用两个瓦特表测三相电路的功率？,三相交流电路功率的测量,二瓦计法如图示,二瓦计法只适用于对称三相电路的功率测量。对于不对称三相电路的功率，应按照单相电路功率的测量方法，即逐个测量每一相功率。,其中:,*,2.发配电概况,电能是由发电厂产生，通过输电线作远距离或近距离的输送。电力生产的过程，就是利用水能、煤、核能、风能等一次能源转化为效率高、易传输、适用面广的电能，由于电能是由一次能源经人类加工而得到的，因此把电能称为二次能源。,电能都是
11、由发电厂的发电机产生的；,电能向外输送时必须经过升压和变电；,输送电能需用不同电压等级的输配电设备；,最后由用户接收和使用电能。,电力系统=发电厂+变电所+输电线路 +用户,电力系统中发电机、变压器、电力线路和用电设备等的投入和撤除都是在一瞬间完成的，所以，电力系统中电能的生产、 输送、 分配和消费是同时进行的。,利用燃煤(或石油、天然气)燃烧使汽轮机转动。,火 电 厂,生产过程：化学能热能机械能电能,利用水的流量和落差使水轮机转动。,生产过程：水能机械能电能,水 电 站,核 电 站,利用原子能在反应堆的核裂变使汽轮机转动,生产过程：原子能机械能电能,生产过程： 风能机械能电能,风力发电站,风
12、力发电是利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，來促使发电机发电。依据目前的风车技术，大約是每秒三公尺的微风速度，便可以开始发电。,生产过程：潮汐能机械能电能,潮汐发电站,潮汐发电与水力发电的原理相似，它是利用潮水涨、落产生的水位差所具有势能来发电的，也就是把海水涨、落潮的能量变为机械能，再把机械能转变为电能发电的过程。具体地说，潮汐发电就是在海湾或有潮汐的河口建一拦水堤坝，将海湾或河口与海洋隔开构成水库，再在坝内或坝房安装水轮发电机组，然后利用潮汐涨落时海水位的升降，使海水通过轮机转动水轮发电机组发电。,变电所可分为：升压变电所、降压变电所、区域变电所、终端变电所等。,变电所
13、,电力线路分有输电线路和配电线路。由于发电厂一般都远离用电中心，所以必须用高压输电；为了确保用户安全用电，还必须降压配置为用户所需的各种电压。,电力线路,(1)电流对人体的危害,3.安全用电,触电：当人体触及带电体承受过高的电压而导致死亡或局部受伤 的现象。触电依伤害程度不同可分为电击和电伤两种。,电击：指电流触及人体而使内部器官受到损害，它是最危险的触 电事故。当电流通过人体时， 轻者使人体肌肉痉挛，产生 麻电感觉，重者会造成呼吸困难，心脏麻痹，甚至导致死 亡。 电击多发生在对地电压为220 V的低压线路或带电设备 上，因为这些带电体是人们日常工作和生活中易接触到的。,电伤：由于电流的热效应
14、、化学效应、机械效应以及在电流的作 用下使熔化或蒸发的金属微粒等侵入人体皮肤，使皮肤局 部发红、起泡、烧焦或组织破坏，严重时更能危及人命。 电伤多发生在1000 V及1000 V以上的高压带电体上。,(2)伤害程度与电流强度之间的关系,对于工频交流电，按照人体对所通过大小不同的电流所呈现的反应，通常可将电流划分为三级。,缺乏电气安全常识；违反操作规程；设备不合格；维修维护不及时；偶然因素等。,触电原因,触电急救措施,如果触电地点附近有电源，可立即断开开关、拔下插头或熔断器等。,如果事故现场离电源太远，可用有绝缘柄的电工钳或有干燥木柄的斧头切断电线。,对于低压触电事故：,当电线搭接在触电者身上或
15、被压在身下时，可使用非导电体，如木棒、竹竿、塑料棍等，去拨开电源。,应立即电话通知有关部门停电。,带上绝缘手套，穿上绝缘靴，用相应电压等级的绝缘工具拉开高压开关,抛掷裸金属导线使线路短路、接地，迫使保护装置动作，断开电源。,（1）救护人不可直接用手或其他导电及潮湿的物件作为救护工具，必须使用适当的绝缘工具。,注意,（2）要防止触电者脱离电源后可能的摔伤。,对于高压事故,3. 人体触电的形式,单相触电,在人体与大地之间互不绝缘情况下，人体的某一部位触及到三相电源线中的任意一根导线，电流从带电导线经过人体流入大地而造成的触电伤害。单相触电又可分为中性线接地和中性线不接地两种情况。 左图为中性点接地
16、系统的单相触电； 右图为中性点不接地系统的单相触电。,单相触电电流通过的路径,电流通过人体的心脏，肺部、和中枢神经系统的危险性比较大，特别是电流通过心脏时危险最大。所以从手到脚的电流途径最为危险。,两相触电,在两相触电，也叫相间触电，这是指在人体与大地绝缘的情况下， 同时接触到两根不同的相线，或者人体同时触及到电气设备的两个不同相的带电部位时，电流由一根相线经过人体到另一根相线，形成闭合回路， 如图所示。,两相触电情境,两相触电比单相触电更危险，因为此时加在人体心脏上的电压是线电压！,哈！,啊！,双线触电,跨步电压触电,输电线路火线断线落地时，落地点的电位即导线电位，电流将从落地点流入地中。离落地点越远，电位越低。根据实际测量，在离导线落地点20 m以外的地方，由于入地电流非常小，地面的电位近似等于零。如果有人走近导线落地点附近，由于人的两脚电位不同，则在两脚之间出现电
