第3章 三相交流电路及安全用电知识

U A = 5.23 × 24.2 ≈ 127V
U C = 5.23 × 48.4 ≈ 253V
低于额定电压，灯变暗。 低于额定电压，灯变暗。 超过了的额定电压，灯将被损坏。 超过了的额定电压，灯将被损坏。
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3.2 三相电路中负载的连接方式
负载 ：分为三相负载和单相负载两类 。 三相负载：需要接在三相电源上才能正常工作的负载 负载， 三相负载：需要接在三相电源上才能正常工作的负载，由 三部分组成，其中每一部分叫做一（ 相负载。 三部分组成，其中每一部分叫做一（单）相负载。 对称三相负载：每相负载的阻抗值和阻抗角完全相等。 对称三相负载：每相负载的阻抗值和阻抗角完全相等。 三相负载的连接方式： 两种接法， 三相负载的连接方式：有 Y和 ∆ 两种接法，至于采用哪种 要根据负载的额定电压和电源电压确定。 方法 ，要根据负载的额定电压和电源电压确定。
电源的三角形连接： 电源的三角形连接：将三相电源各相的始端和末端依次相 三角形连接 引出三条线，称为三角形接法， 连，引出三条线，称为三角形接法，用△表示 。 线电压就是相电压， 线电压就是相电压，即：
ɺ UC
ɺ UA
L1
ɺ UAB
Ul = U p
ɺ ɺ UAB = UA
ɺ ɺ UBC = UB
ɺ UB
ɺ ɺ ɺ 相电压：火线与零线间的电压。用 UA、UB、UC 、UP表示。 相电压：火线与零线间的电压。 表示
ɺ ɺ ɺ 线电压：火线与火线间的电压。 表示。 线电压：火线与火线间的电压。用 UAB、UBC、UCA、Ul表示。
三相四线制：三相电源向外引出三条火线，一条零线。 三相四线制：三相电源向外引出三条火线，一条零线。 火线 零线 若不引出零线，用三条火线向外供电。 三相三线制 ：若不引出零线，用三条火线向外供电。 目前， 目前，我国供电系统线电压 380V，相电压 ，相电压220V。 。
①有中线时，无论负载是否对称，各相负载相电压都为220V。 有中线时，无论负载是否对称，各相负载相电压都为 。 相断开时， 、 两相构成串联 两相构成串联， ②无中线且B相断开时，A、C两相构成串联，有： 无中线且 相断开时
I A = IC = U AC 380 = ≈ 5.23 A RA + RC 24.2 + 48.4
u A = U m sin ωt uB = U m sin( ωt − 120° ) uC = U m sin( ωt − 240° ) = U m sin( ωt + 120° )
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3.1.1 对称三相交流电的产生
(2) 波形图 (3) 相量图
u
0
uA uB uC
120° 240° 360° ° ° ° π 2π π
. . . .
对称负载可以去掉中线，此供电方式称为三相三线制。 对称负载可以去掉中线，此供电方式称为三相三线制。
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3.2.1 负载星形连接的三相电路
A B C N 三相电路的一般画法
（b） ） （a） ） （c） ） 中线上不能加 刀闸和保险丝 图3-8 三相四线制与三相三线制接线
中点 或零点 线电压 线电压
火线 中线或零线 火线 火线
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ɺ UA
N
相电压
ɺ UAB
N
ɺ UB
ɺ UC
ɺ UCA ɺ UBC
L2 L3
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3.1.2 星形（Y）连接的三相电源 星形（ ）
名词解释
火线：从三相电源的始端 、 、 引出的导线 也称端线 引出的导线， 端线。 火线：从三相电源的始端A、B、C引出的导线，也称端线。 零线：从中点 引出的导线 也称为中线。 引出的导线， 零线：从中点N引出的导线，也称为中线。
ɺ UB
ɺ UBC
相量图
ɺ ɺ UAB = 3UA∠30o
ɺ ɺ UBC = 3UB∠30o
结论：三相电源星形连接， 结论：三相电源星形连接，线电压 星形连接
ɺ ɺ UCA = 3UC∠30o
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Ul =
3U p ，且超前相应
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的相电压30° 的相电压 °。
3.1.3 三角形（△）连接的三相电源 三角形（
图3-9 例3.2照明线路示意图 照明线路示意图
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3.2.1 负载星形连接的三相电路
由于星接三相负载不对称，各相负载应该分开计算。 【解】 由于星接三相负载不对称，各相负载应该分开计算。 由题意可得： 由题意可得：
RA = 24.2Ω , RB = ∞ , RC = 48.4Ω
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Ul 380 Up = = = 220V 1.732 3
2202 Rp = = = 24.2Ω P × 50 40 × 50 U2 p
Ip =
Up Rp
=
220 ≈ 9.09 A 24.2
IN=IA+IB+IC=0
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3.2.1 负载星形连接的三相电路
（2）不对称ㄚ接三相负载 ）不对称ㄚ 【例3.2】 图3-9所示照明电 】 所示照明电 路，电源线电压与负载参数和 相同。 例3.1相同。假设 相灯全部打 相同 假设A相灯全部打 相没有用电， 开，B相没有用电，而C相仅 相没有用电 相仅 开了25盏灯 试分析： 盏灯。 开了 盏灯。试分析：①有中 中线断开两种情况下， 线；②中线断开两种情况下， 各相负载上实际承受的电压分 别为多少？ 别为多少？ A B C N
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3.1.1 对称三相交流电的产生
对称三相交流电压：发电机由原动机拖动转子匀速旋转， 对称三相交流电压：发电机由原动机拖动转子匀速旋转， 旋转 三相绕组中感应电压的最大值相等，角频率相同， 三相绕组中感应电压的最大值相等，角频率相同，相位上互 差120°，称为对称三相交流电压。 ° 称为对称三相交流电压。 (1) 三相感应电压的解析式
ɺ ɺ UBC UCA
L2 L3
ɺ ɺ UCA = UC
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思考与练习
1.如果给你一只试电笔或者一个量程为400V以上的交流电压 1.如果给你一只试电笔或者一个量程为400V以上的交流电压 如果给你一只试电笔或者一个量程为400V 表，你能用这些器件确定三相四线制供电线路中的火线和零 线吗？应该怎样做？ 线吗？应该怎样做？ 2.三相供电线路的电压是380V，则线电压是多少？相电压又 2.三相供电线路的电压是380V，则线电压是多少？ 三相供电线路的电压是380V 是多少？ 是多少？ 3.三相电源绕组星接 三相电源绕组星接， 3.三相电源绕组星接，设其中某两相间的电压 u BC = 380 2 sin(314t − 60°) V，试写出其余两个线电压和 三个相电压的解析式。 三个相电压的解析式。 4.三相电源绕组连接成星形，已知三相绕组的感应电压对称。 4.三相电源绕组连接成星形，已知三相绕组的感应电压对称。 三相电源绕组连接成星形 实际测量的结果U =220V。 实际测量的结果UAB=380V,UBC=UCA=220V,UA=UB=UC=220V。问线 路连接上出现了什么问题？ 路连接上出现了什么问题？ 5.三相绕组角接 不慎将一相绕组的首尾端接反， 三相绕组角接， 5.三相绕组角接，不慎将一相绕组的首尾端接反，会产生什 么后果？为什么？ 么后果？为什么？ 6.试述三相四线制供电的优越性。 6.试述三相四线制供电的优越性。 试述三相四线制供电的优越性
第3章 三相交流电路及安全用电知识 章
3.1 三相电源 3.2 三相电路中负载的连接方式 3.3 三相电路的电功率及安全用电知识
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第3章 三相交流电路及安全用电知识 章
了解对称三相交流电的概念； 了解对称三相交流电的概念； 了解三相电路中相、线电压及相、线电流的概念； 了解三相电路中相、线电压及相、线电流的概念； 了解三相电路中中线电流的概念； 了解三相电路中中线电流的概念； 了解相、线电压及相、线电流之间的数量关系； 了解相、线电压及相、线电流之间的数量关系； 掌握对称三相电路特点及对称三相电路的分析方法； 掌握对称三相电路特点及对称三相电路的分析方法； 了解中线的作用； 了解中线的作用； 了解安全用电的常识。 了解安全用电的常识。
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3.1.2 星形（Y）连接的三相电源 星形（ ）
电源的星形连接：将三相电源各相的末端 、 、 连成一 电源的星形连接：将三相电源各相的末端 X、Y、Z连成一 星形连接 引出来， 点N ，把始端 A,B,C 引出来，这种连接形式称为三相电源的 星形联接， 星形联接，用Y表示 。 表示 L1
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3.2.1 负载星形连接的三相电路
所示电路中， 【例题3.1】 在图 例题 】 在图3-8(a)所示电路中，已知电源线电压为 所示电路中 已知电源线电压为380V， ， A、B、C三相各装“220V、40W”白炽灯 盏。求三相灯负载 三相各装“ 白炽灯50盏 、 、 三相各装 、 白炽灯 全部使用时的各相电流及中线电流。 全部使用时的各相电流及中线电流。 对称三相ㄚ 【解】 对称三相ㄚ接电路的分析可以归结为一相电路来分析 各相电压有效值为： 各相电压有效值为： 各相负载电阻为： 各相负载电阻为： 各相负载电流为： 各相负载电流为： 三相负载对称 时：
L1 L2 L3 N M 3~
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3.2.1 负载星形连接的三相电路
A
iA iN
ZA
N′ ′
ɺ UA ɺ UB
ɺ UC
N
B
C
ZC
iB iC
ZB
结论：星形连接时，线电流等于相电流，即 I IY = I PY 。 结论：星形连接时，线电流等于相电流，
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3.2.1 负载星形连接的三相电路
(1)对称ㄚ接三相负载 对称ㄚ 对称
. . .
负载中电流: 负载中电流 中性线中的电流为: 中性线中的电流为 负载对称时， 负载对称时，
UA IA = ZA
.
UB IB = ZB
.
UC IC = ZC
.
I N = I A+ I B+ IC
.
.
.
.
｛
ZA = ZB = ZC = Z ∠ϕ
I N = I A+ I B+ IC = 0
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3.1.2 星形（Y）连接的三相电源 星形（ ）
各线电压与相电压之间的关系
ɺ UC ɺ UCA
30o 30o 30o
ɺ UAB ɺ UA
ɺ ɺ ɺ U AB = U A − U B ɺ ɺ ɺ U BC = U B − U C
ɺ ɺ ɺ U CA = U C − U A
由相量图可得
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3.1 三相电源
3.1.1 对称三相交流电的产生 定子内放三个绕组
Y
A • S • N
+
定子
A B C
•
Z
转子 A
C X
交流发电机示意图
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•
X
X YZ
三相绕组
B
单相绕组
A、B、C 三端称为首端； 、 、 三端称为首端 首端； X、Y、Z 三端称为尾端 ； 、 、 三相绕组空间位置各差120o。 三相绕组空间位置各差
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3.2 三相电路中负载的连接方式
三相负载：需要接在三相电源上才能正常工作的负载， 三相负载：需要接在三相电源上才能正常工作的负载，由三 负载 部分组成，其中每一部分叫做单相负载。 部分组成，其中每一部分叫做单相负载。 对称三相负载：每相负载的阻抗值和阻抗角完全相等， 对称三相负载：每相负载的阻抗值和阻抗角完全相等，如三 相电动机。 相电动机。 不对称三相负载： 不对称三相负载： 不满足每相负载的阻抗值和阻抗角完全相 等，如由单相负载组成的三相负载。 如由单相负载组成的三相负载。 三相负载的连接方式： 三相负载的连接方式：有 Y和 ∆ 两种接法，至于采用哪种方 和 两种接法， 要根据负载的额定电压和电源电压确定。 法 ，要根据负载的额定电压和电源电压确定。
UC 120°
•
ωt
120° 120° UB
•
UA
•
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3.1.1 对称三相交流电的产生
(4) 对称三相电源的特点
u A + uB + uC = 0
(5)对称三相电源的相序 (5)对称三相电源的相序
ɺ ɺ ɺ UA + UB + UC = 0
相序：指三相交流电达到最大值（或零值） 相序：指三相交流电达到最大值（或零值）的顺序 正序(顺序 ： 正序 顺序)：A→B→C 顺序 负序(逆序 ： 负序 逆序)：C→B→A 逆序 在电力系统中一般用黄 区别A、 、 三相。 在电力系统中一般用黄、绿、红 区别 、B、C 三相。