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1、第第4 4章章 三相电路三相电路1l理解三相电源相、线电压之间的关系。理解三相电源相、线电压之间的关系。l掌握三相负载星形连接时，相、线电压和相、线掌握三相负载星形连接时，相、线电压和相、线电流的计算，并能画出电路的相量图。电流的计算，并能画出电路的相量图。l掌握三相负载三角形连接时，相、线电压和相、掌握三相负载三角形连接时，相、线电压和相、线电流的计算，并能画出电路的相量图掌握对称线电流的计算，并能画出电路的相量图掌握对称负载三相功率的计算。负载三相功率的计算。l了解三相功率的测量方法。了解三相功率的测量方法。l了解安全用电常识。了解安全用电常识。本章学习目标本章学习目标24.1 三相电源三
2、相电源NS AXe在两磁极中间，放一个线圈。在两磁极中间，放一个线圈。根据右手定则可知，线圈中产根据右手定则可知，线圈中产生感应电动势，其方向由生感应电动势，其方向由AX让线圈以让线圈以 的速度顺时针旋转。的速度顺时针旋转。合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，线圈两端便可得到线圈两端便可得到单相单相交流电动势交流电动势。1、单相交流电动势的产生、单相交流电动势的产生32、三相交流电动势的产生、三相交流电动势的产生定子中放三个线圈：定子中放三个线圈：首端首端末端末端三线圈空间位置各差三线圈空间位置各差120o转子装有磁极并以转子装有磁极并以 的速度旋转
3、。三个线圈中便的速度旋转。三个线圈中便产生三个以产生三个以正弦规律正弦规律变化的交流电动势。变化的交流电动势。AXYCBZSN 转子转子定子定子AXBYCZeAeBeC4三相电动势三相电动势( () ) - -= =240sintEmeC ( () ) - -= =120sintEmeB = =sintEmeA )120sin( + += =tEm 53. 三相电源的表示法三相电源的表示法瞬时值表达式瞬时值表达式()-=240sintEmeCw()-=120sintEmeBw=sintEmeAw)120sin(+=tEmwEm 波形图波形图6AECEBE相量图相量图 = = - - = = =
4、 =120120EEEECBA0EE相量式相量式74. 三相电源的特征三相电源的特征(1) 对称。对称。 大小相等，频率相同，相位互差大小相等，频率相同，相位互差120(2) 对称正弦量的瞬时值和与相量和为对称正弦量的瞬时值和与相量和为0。Em 0= =+ + +CBAEEEeA +eB +eC =0AECEBE8正序正序( (顺序顺序) )：ABCA负序负序( (逆序逆序) )：ACBAABC相序的相序的实际意义实际意义DABC123DACB123正转正转反转反转(3) (3) 相序相序 ABCABC各相电源经过同一值各相电源经过同一值( (如正最大值如正最大值) )的先后顺序的先后顺序9（
5、中线）中线）（火线）火线）（火线）火线）（火线）火线）三相四线三相四线制供电制供电火线（相线）火线（相线）:ABC中线（零线）：中线（零线）：NAXYCBZN5. 三相电源的连接三相电源的连接星形接法星形接法10相电压相电压：火线对中线间的电压。：火线对中线间的电压。120 120 120 AuBuo o = =0AAUUo- - = =120BBUUo o = =120CCUUCUBU AU（中线中线）（火线火线）（火线火线）（火线火线）AXYCBZNCu11线电压线电压：两火线间的电压。：两火线间的电压。ABUCABCABuuu注意规定的注意规定的正方向正方向CBBCUUU- -= =BA
6、ABUUU- -= =ACCAUUU- -= =（中线中线）（火线火线）（火线火线）（火线火线）AXY C BZ NBCUCAU12BAABUUU- -= = = =303AUCBBCUUU- -= = = =303BUACCAUUU- -= = = =303CU相、线电压间的关系相、线电压间的关系ABU（中线中线）（火线火线）（火线火线）（火线火线）AXY C BZ NBCUCAU13CUABUBUAUBCUCAUBU- -AU- -CU- -30 30 30 ABU = = 303AUBCU = = 303BUCAU = = 303CU14结论：对结论：对Y Y接法的接法的对称三相电源对称
7、三相电源( (1 1) ) 线电压相位领先对应相电压线电压相位领先对应相电压3030o o。 线电压对称线电压对称( (大小相等，大小相等，相位互差相位互差120120o o) )一般表示为：一般表示为：15(5) (5) 三相三线制与三相四线制。三相三线制与三相四线制。(4) (4) 相电压相电压各相电源、每相负载中的电压称为相电压各相电源、每相负载中的电压称为相电压 (2) (2) 线电线电 流流(1) (1) 线电压线电压三根火线中的电流称为线电流三根火线中的电流称为线电流 火线之间的电压称为线电压火线之间的电压称为线电压 (3) (3) 相电流相电流各相电源、每相负载中的电流称为相电流
8、各相电源、每相负载中的电流称为相电流 6 6、名词介绍名词介绍16对称对称三相三相负载：负载：接在三相电源上的每一相负载的接在三相电源上的每一相负载的阻抗值与阻抗角都相等。阻抗值与阻抗角都相等。星形连接（星形连接（Y Y接）接）三角形连接（三角形连接（接）接）4.2 三相电路中负载的连接三相电路中负载的连接不对称三相负载不对称三相负载：三个不同负载以一定方式联接起来三个不同负载以一定方式联接起来三相负载的联接：三相负载的联接：两种基本联接方式两种基本联接方式17三角形联接三角形联接( ( 接）接）星形联接星形联接(Y(Y接）接） Z1Z2Z3Z1Z2Z3ABCNZ1Z2Z3ABCZ2Z3Z11
9、8三相四线三相四线Bi相电流相电流IP(负载上的电流负载上的电流) )：ZAZCZB线电流线电流IL(火线上的电流火线上的电流) )：4.2.1 负载星形连接的三相电路负载星形连接的三相电路AiCABNXYZAuBuCuBNiCNiANiCiANI 、BNI 、CNI AI 、BI 、CI 1. 连接连接三相四线制三相四线制19线电压线电压= =相电压相电压 , , 线电压领先于相电压线电压领先于相电压3030。BUABUCUCAUBCUAU2.特点特点= =pULU3线电流线电流= =相电流相电流= =LpIIACBNZZZCAUCUBUBCUAUABUBiAiCi中线电流中线电流NIiN2
10、0结论：对结论：对Y Y接法的接法的对称三相负载对称三相负载( (2 2) ) 负载上的负载上的线电压相位领先对应相电压线电压相位领先对应相电压3030o o。 (1) (1) 负载上的线电流等于相电流。负载上的线电流等于相电流。1.(4)根据一相的计算结果，由对称性可得到其余两相结根据一相的计算结果，由对称性可得到其余两相结果。果。21一般线电压一般线电压 为已知，然后根据电压和负载求电流。为已知，然后根据电压和负载求电流。uLipiLuL= =AIAUZA= =BIBUZB= =CICUZCCNBNANNIIII+ + += =3.计算计算BBiZAZCZBAiCiCANNiAuBuCu2
11、2（1）若为对称负载：）若为对称负载：即即：ZA=ZB=ZC=Z 因为因为：AU 、BU 、CU 对称对称AI 、BI 、CI 所以所以：对称对称且且BICIAIAUBUCU=+=（中线电流为中线电流为0）0CBANIIII各相、线电流大小相等，相互之间的相位差为各相、线电流大小相等，相互之间的相位差为1200零线是否可以零线是否可以取消？取消？23三相三线三相三线三相完全对称时，零线可以取消三相完全对称时，零线可以取消!ACBZZZ0=+=CBANIIII24结论：结论：3.3.有无中线对电路没有影响。有无中线对电路没有影响。没有中线没有中线(YY(YY接，接，4.4. 三相三线制三相三线制
12、) )，可加中线，可加中线. .中线有阻抗时可短路掉中线有阻抗时可短路掉4.4. 对对称称情情况况下下，各各相相电电压压、电电流流都都是是对对称称的的。只只 要要算算出出一一相相的的电电压压、电电流流，则则其其它它两两相相的的电电压压、电流可按对称关系直接写出。电流可按对称关系直接写出。1. 1. 电源中点与负载中点等电位。电源中点与负载中点等电位。2. 2. 中线电流为零。中线电流为零。对称三相电路对称三相电路5. 5. 各相的计算具有独立性各相的计算具有独立性. .该相电流只决定于这一相该相电流只决定于这一相 的电压与阻抗，与其它两相无关。的电压与阻抗，与其它两相无关。6.6. 可以画出单
13、独一相的计算电路可以画出单独一相的计算电路. .对称三相电路的计对称三相电路的计 算可以归结为单独一相的计算。算可以归结为单独一相的计算。25+_+NnZZZ- - -例例1已知对称三相电源的已知对称三相电源的 线电压为线电压为380V，对称对称负载负载Z68j 求线电流。求线电流。解解： 连接中线连接中线Nn，取，取A相为例计算相为例计算- -+NnZ由对称性，得由对称性，得26(1) (1) 负载上的相电压仍为对称三相电压；负载上的相电压仍为对称三相电压；(2) (2) 由于三相负载不对称，则三相电流不对称；由于三相负载不对称，则三相电流不对称；(3) (3) 中线电流不为零。中线电流不为
14、零。+_+_+NnZaZbZc照明电路中线上不能装保险丝照明电路中线上不能装保险丝（2 2）负载不对称时，各相单独计算。）负载不对称时，各相单独计算。272）若负载）若负载不对称不对称时，时，不能采用三相三线制！不能采用三相三线制！因此因此 时各相负载上的电压将会出现不对称现象，负时各相负载上的电压将会出现不对称现象，负 载不能正常工作。载不能正常工作。3）因负载）因负载不对称不对称时，时，不能采用三相三线制！不能采用三相三线制！所以，所以，中线上不能安装开关中线上不能安装开关 和保险丝。和保险丝。结论：不对称的三相负载结论：不对称的三相负载1) 1) 中线电流不为零。中线电流不为零。4 4）
15、负载不对称时，各相单独计算）负载不对称时，各相单独计算28 已知：已知： 三相负载三相负载 R、L、C 以及以及 三相线电压：三相线电压：求：各相、各线及中线电流求：各相、各线及中线电流 = = 0lABUU - - = = 120lBCUU = =120lCAUU CRA B NLCAICIBIAINICIBI例例129解解： 相相电电压压33=-=90130 1lCACUUU-=-=303130 31lABAUUU33-=-=150130 1lBCBUUU CRA B NLC线线电电压压 = = 0lABUUNIAI = =120lCAUU - - = = 120lBCUUCNIBNIBI
16、ANICI30 相电流相电流： CRA B NLCNIAICNIBNIBIANICI= =RUIAA- -= =1CjUICC = =LjUIBB CBANIIII+ + += =中线电流中线电流ABUCUBICAUBCUBUCINIAUAI31例例2. 2. 照明电路照明电路: :(1) (1) 正常情况下，三相四线制，中线阻抗约为零。正常情况下，三相四线制，中线阻抗约为零。图示的三相四线制系统，对称三相电源的相电压为图示的三相四线制系统，对称三相电源的相电压为220V，RA5 ， RB 10 ，RC20 求求下列情况下的线下列情况下的线电流和中线电流。电流和中线电流。ABCNNRARCRB
17、32(2) A相电灯短路，假设中线未断相电灯短路，假设中线未断A相电流大，熔断器烧坏，相电流大，熔断器烧坏，B、C正常工作。正常工作。ABCNNRARCRB33B、C两相灯泡承受线电压两相灯泡承受线电压380V，烧坏了烧坏了。(3) A相电灯短路，假设中线断开相电灯短路，假设中线断开ABCNNRARCRB34(4) A相断开，假设中线未断相断开，假设中线未断ABCNNRARCRBB、C正常工作正常工作35(5) A相断开，假设中线断开相断开，假设中线断开ABCNNRARCRBB、C两相负载串联接在线电压上两相负载串联接在线电压上36中线的作用在于，使星形连接的不对称负载得到相中线的作用在于，使
18、星形连接的不对称负载得到相等的相电压等的相电压。因为负载不对称而又没有中线时，负。因为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，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。零线可靠。37线电压线电压= =相电压相电压 plUU=4.2.2 负载三角形连接的三相电路负载三角形连接的三相电路1.
19、 接法接法相电流相电流IP(负载上的电流负载上的电流) )：线电流线电流IL (火线上的电流火线上的电流) )：ABI 、BCI 、CAI AI 、BI 、CI ACBZ ZABABZ ZBCBCZ ZCACA38ACBZ ZABABZ ZBCBCZ ZCACA线线电电流流CAABAIII- -= =ABBCBIII- -= =BCCACIII= =- -39同理：同理：设：负载为阻性的，阻抗角为设：负载为阻性的，阻抗角为 0 。负载对称时，三角形接法线、相电流的相位关系负载对称时，三角形接法线、相电流的相位关系CAABAIII- -= = = =0LABUU= = - - 303ABAII3
20、0 30 30 = = - - 303BCBII= = - - 303CACIIABUBCUCAUCA-ICAIABIBCIBICIAI40结论：结论：(2) (2) 相电流对称，则线电流也对称。相电流对称，则线电流也对称。(4) (4) 负载上负载上线电流相位落后对应相电流线电流相位落后对应相电流3030o o。 (1) (1) 负载上的线电压等于对应的相电压。负载上的线电压等于对应的相电压。参考方向参考方向三角形接法的对称负载三角形接法的对称负载41ACBZ ZABABZ ZBCBCZ ZCACA相电流相电流ABABZU= =ABIBCBCZU= =BCICACAZU= =CAI2. 计算
21、计算42（2）负载对称时（）负载对称时（ZAB=ZBC=ZCA=Z ），），各相电流有各相电流有 效值相等，相位互差效值相等，相位互差120 。有效值为：有效值为：UZIIIILPCABCAB= = = = =ACBZABZBCZCA（1）负载不对称时，先算出各相电流，然后计算线电流。）负载不对称时，先算出各相电流，然后计算线电流。43 对称负载的每相阻抗对称负载的每相阻抗Z=30+j40 ，电源线电压为电源线电压为380v，求：求：下列各种情况下的相、线电流。下列各种情况下的相、线电流。（1）正常情况）正常情况（2）AB相短路相短路（3）AB相断开相断开（4）A火线断开火线断开ZABZBCZ
22、CAABC解：解： （1）例例344ZABZBCZCAABC（2）AB相短路相短路AB火线有短路电流，若火线有短路电流，若AB火线熔断，则均无电流火线熔断，则均无电流（3）AB相断路相断路该该相电流为零，其他两相不相电流为零，其他两相不受影响。受影响。（4）A线断路线断路BC相不受影响，相不受影响，AB、CA两相负载串联接在两相负载串联接在B、C火线间，火线间，U、I均小于额定值。均小于额定值。照明负载不照明负载不能采用三角能采用三角形接法。形接法。45负载对称时：负载对称时： cos3ppIUP= =4.3 三相电路的功率三相电路的功率CBAPPPP+ + += =三相总有功功率：三相总有功
23、功率： 是每相是每相负载负载的阻抗角的阻抗角, ,是是相电压超前于相电压超前于相电流的角度相电流的角度 3pLpLIIUU= = =星形接法时星形接法时： 3 pLpLIIUU= = =三角形接法时三角形接法时： cos3LLIUP= =4.3.1 三相功率的计算三相功率的计算46 cos3LLIUP= = sin3LLIUQ= =3LLIUS= =同理同理, ,可得可得 sin3LLIUQ= =3LLIUS= =在三相负载对称的条件下在三相负载对称的条件下,三相电三相电路总功率的计算与接法无关路总功率的计算与接法无关.47单相功率的测量单相功率的测量 - - 电动式瓦特计电动式瓦特计在交流电
24、路中在交流电路中 a acos= =UkI其中，其中， 为为 i , , u 间的夹角间的夹角。指针偏指针偏转角度转角度iu负负载载功率的测量功率的测量* *4.3.2 三相功率的测量三相功率的测量电流线圈电流线圈电压线圈电压线圈48P=3P1负 载ACBN一表法适用于三相四线制接法的对称负载。一表法适用于三相四线制接法的对称负载。三相功率的测量三相功率的测量 1. 一表法：（用一个功率表测量）一表法：（用一个功率表测量）P1相电压相电压相电流相电流电压电压线圈线圈电流电流线圈线圈49负 载ACBN2. 三表法：（用三个功率表测量）三表法：（用三个功率表测量）P=P1 + P2 + P3P1P
25、2P3相电压相电压相电压相电压相电压相电压三表法适用于三相四线制接法的不对称负载。三表法适用于三相四线制接法的不对称负载。相电流相电流相电流相电流相电流相电流电压电压线圈线圈电流电流线圈线圈503. 两表法：（用两个功率表测量）两表法：（用两个功率表测量）P=P1 + P2 两表法适用于三相三线制接法的负载。两表法适用于三相三线制接法的负载。负 载ACBP1P2线电压线电压线电压线电压线电流线电流线电流线电流电压电压线圈线圈电流电流线圈线圈51两表法测量功率的原理证明：两表法测量功率的原理证明：AiACuACBAuCZBiCiBCuAZBZBuCuBCBACAuiui+ += =) )( (
26、() )CBBCAAuuiuui- -+ +- -= =CCBBAAiuiuiup+ + += =BACiii- - -= =三相总功率等于两表测得数据之和。三相总功率等于两表测得数据之和。每单个功率表的读数没有意义。每单个功率表的读数没有意义。521. 1. 只有在只有在 iA+iB+iC=0 这个条件下，才能用二表法这个条件下，才能用二表法不能用于不对称三相四线制不能用于不对称三相四线制。3. 3. 按按正正确确极极性性接接线线时时，二二表表中中可可能能有有一一个个表表的的读读数数为为负负，此此时时功功率率表表指指针针反反转转，将将其其电电流流线线圈圈极极性性反接后，指针指向正数，但此时读
27、数应记为负值。反接后，指针指向正数，但此时读数应记为负值。 注意：注意：2. 2. 两两块块表表读读数数的的代代数数和和为为三三相相总总功功率率，每每块块表表的的单独读数无意义。单独读数无意义。4. 4. 两两表表法法测测三三相相功功率率的的接接线线方方式式有有三三种种，注注意意功功率表的同名端。率表的同名端。53 线电压线电压Ul=380v的三相电源上接有两组对称三相负载，一组的三相电源上接有两组对称三相负载，一组是三角形连接的感性负载，每组阻抗是三角形连接的感性负载，每组阻抗 ，另一，另一组是星形连接的电阻性负载，每相电阻组是星形连接的电阻性负载，每相电阻R=10 ，如图所示，求：如图所示
28、，求：（1）每相负载的相电流（）每相负载的相电流（2）电路线电流（）电路线电流（3）三相有功功率）三相有功功率ABC解：解：对称负载对称负载（1） 形：形：例例454Y形：形：ABC（2）（3）554.4 安全用电技术安全用电技术4.4.1 安全用电常识安全用电常识1安全电流与电压安全电流与电压安全电流安全电流5mA人体电阻人体电阻 1000 安全电压安全电压36V（在特别潮湿的场所，应采用（在特别潮湿的场所，应采用12V 以下的电压以下的电压 ）。）。562几种触电方式几种触电方式 1）双线触电）双线触电2）电源中线接地）电源中线接地 时的单线触电时的单线触电因因火火线线与与大大地地间间分分
29、布布电电容容的的存存在在，使使电电流流形形成成了了回回路，也是很危险的。路，也是很危险的。人体承受的是线电压。人体承受的是线电压。 ABC人体承受的是相电压。人体承受的是相电压。 3）电源中线不接）电源中线不接地时的单线触电地时的单线触电ABCABC574.4.2 防触电的安全技术防触电的安全技术 1. 接零保护接零保护 此此法法适适用用于于低低压压供供电电系系统统中中变压器中性点接地的情况。变压器中性点接地的情况。 ABNC电动机某相绕组碰壳时，电流电动机某相绕组碰壳时，电流便会从接零保护线流向零线便会从接零保护线流向零线,使使熔断器熔断，切断电源熔断器熔断，切断电源. 把电气设备的外壳与电
30、源的零把电气设备的外壳与电源的零线连接起来，称为接零保护。线连接起来，称为接零保护。582. 接地保护接地保护 此此法法适适用用于于三三相相电电源源的的中中性性点点不接地的情况。不接地的情况。 由于每相火线与地之间的分布由于每相火线与地之间的分布电容的存在，当电动机某相绕电容的存在，当电动机某相绕组碰壳时，将出现通过电容的组碰壳时，将出现通过电容的电流。但因人体电阻比接地电电流。但因人体电阻比接地电阻（约为阻（约为4 4欧）大得多，所以欧）大得多，所以几乎没有电流通过人体几乎没有电流通过人体 ABC把电气设备的金属外壳与接地把电气设备的金属外壳与接地线连接起来，称为接地保护。线连接起来，称为接
31、地保护。593. 三孔插座和三极插头三孔插座和三极插头 外壳是与保护零线外壳是与保护零线相连的，人体不会相连的，人体不会有触电的危险。有触电的危险。 ABNC604.4.3 静电防护和电气防火、防爆常识静电防护和电气防火、防爆常识1. 静电防护静电防护 泄露法泄露法:前者如接地，增加绝缘表面的湿度、涂导电前者如接地，增加绝缘表面的湿度、涂导电 涂剂等，使积累的静电荷尽快泄露掉。涂剂等，使积累的静电荷尽快泄露掉。(1) 设法不产生静电。设法不产生静电。可在材料选择、工艺设计等方面采取措施。可在材料选择、工艺设计等方面采取措施。(2) 产生了静电，应设法使静电的积累不超过安全限度。产生了静电，应设
32、法使静电的积累不超过安全限度。中和法中和法:使用感电中和器、高压中和器等，使用感电中和器、高压中和器等， 使积累的使积累的 静电荷被中和掉。静电荷被中和掉。612电气防火、防爆电气防火、防爆产生电气火灾和爆炸的原因：产生电气火灾和爆炸的原因：不不要要使使电电气气设设备备长长期期超超载载运运行行。要要保保持持必必要要的的防防火火间间距距及及良良好好的的通通风风。要要有有良良好好的的过过热热、过过电电流流保保护护装装置置。在在易易爆爆的场地如矿井、化学车间等，要采用防爆电器。的场地如矿井、化学车间等，要采用防爆电器。 （2）来来不不及及切切断断电电源源时时或或在在不不准准断断电电的的场场合合，可可
33、采采用用不不导导电的灭火剂带电灭火。电的灭火剂带电灭火。电气设备过热和电火花、电弧电气设备过热和电火花、电弧 。电气火灾预防措施：电气火灾预防措施：电气火灾处理措施：电气火灾处理措施：（1）首先切断电源。注意拉闸时最好用绝缘工具。）首先切断电源。注意拉闸时最好用绝缘工具。62小结提纲小结提纲一、星形连接的三相电源：一、星形连接的三相电源：二、星形连接的三相负载：二、星形连接的三相负载：三、三角形连接的三相负载：三、三角形连接的三相负载：四、三相功率：四、三相功率：相电压、线电压的表示、大小、相位关系、特点相电压、线电压的表示、大小、相位关系、特点三相四线制：相、线电压、电流的大小、相位关系、计算三相四线制：相、线电压、电流的大小、相位关系、计算三相三线制：相、线电压、电流的大小、相位关系、计算三相三线制：相、线电压、电流的大小、相位关系、计算相、线电压、电流的大小、相位关系、计算方法相、线电压、电流的大小、相位关系、计算方法计算、测量计算、测量（对称负载）（对称负载）（对称负载）（对称负载）63END64
