电工电子技术与技能三相交流电的连接方式及特点
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第5章
三相正弦交流电路
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图5-1
三峡电站的三线输电线路
第5章
三相正弦交流电路
• 一 三相交流电的优点： • 由于三相电路输送电力比单相电路经济， 三相电机比单相电机运行可靠、效率高，因此 目前世界上的电力系统几乎无一例外都采用三 相制，图5-1所示为我国最大的水力发电站— —三峡电站的三线输电线路。
• 二 三相交流电的产生：
三 对称三相正弦交流电的特点
• 三相电路最基本的特点是，电源为三相电 源。常用的对称三相电源由三个电压组成: • 有效值相等、频率相同、初相互差120°的 正弦电源组成，工程上称A、B、C三相，一 般由三相发电机产生。
四 对称三相电压
3.三相电源的相序 • 三相电源每相电压依次到达最大值的先后次序称 为三相电源的相序。式（5-1）及图5-3所示三相 电源的相序为A—B—C，即A相超前B相，B相又超 前C相，称为正序。反之，任意颠倒两相，如A— C—B的相序则为负序。 • 相序是相对确定量，但A相一经确定，滞后A相 120°的便为B相，超前A相120°的就是C相。工程 中为了便于区分，以黄、绿、红三色表示A、B、C 三相。
YY连接三相电路图
5.2.1 YY连接的三相电路 • 3）三相四线制：如果用一条中线把电源的 中性点N与负载的中性点N′相连，则构成三 相四线制，即YoYo连接，如图5-8所示。 一般，高压输电线路采用三相三线制，而 低压供电线路采用三相四线制。
图5-8 YoYo连接三相电路图
5.2.1 YY连接的三相电路 • 结论： • 1).星形连接时，线电流等于相电流； 2).若三相电流对称，则中线电流为零，因此 可以 将中线去掉，变为三相三线制，而 且对电路并无影响。 • 3).YoYo连接的三相电路有两种电压，线 路之间的电压为线电压，线路对中线的电 压为相电压。工业与民用的三相四线制供 电线路，其线电压为380V，相电压为220V。
极A、B、C向外引出 的三根输电线称为相 线（俗称火线）。
相电压：线路与中点
之间的电压，即每 图5-4 星形连接电源示意图 一相电源的电压称 为相电压
线电压：线路A、B、C之间的电压称为线电压用
5.1.2
三相电源的连接方式
• 2） 线电压与相电压有效值关系
结论：A.对称星形连接的电源，线电压是相电3 压的 倍，相电流等于线电流
5.2.2
负载星形连接
• 1.负载与电源星形连接的三相电路图
图5-9
负载与电源连接的三相电路图
图5-10 一相计算电路图
5.2.2
负载星形连接
• 2.对称三相电路:三相电源对称和三相负载 对称电路，三相负载对称的条件是: Ra=Rb=Rc=R，Xa=Xb=Xc=X。 • 3.对称三相电路的计算：（如图5-10所示）
测量数据
5.4.4
技能训练内容和步骤
• 2．星形连接负载的测量 （1）按图5-14所示接线，将三相灯组接成星形连接 的负载，经指导教师检查无误后接通电源。 图5-14 三相负载星形连接电路图
5.4.4
技能训练内容和步骤
• （2）测量负载对称，测量有中线和无中线 时的各电压、电流值。 • 将对称的每相三盏灯都接入电源，测量有 中线时负载端的线、相电压及电流值，记 入表5-3中，然后去掉中线，重新测量各电 量，将测量结果再记入表5-3中，注意观察 各相灯的亮度有无明显变化，并解释观察 到的现象，说明中线的作用。
技能训练内容和步骤
• 1．测量三相四线制电源的相、线电压值 用交流电压表测出实验箱上三个火线接线插口与 中线接线插口之间相电压的数值，以及三个火线 接线插口之间线电压的数值，将测量数据记入表 5-2中。
表5-2
测量项目 UAB（V） UBC（V）
测量结果记录表
UCA（V） UAN（V） UBN（V） UCN（V）
• 三角形连接 • 线电压与相电压 相等 • 线电流与相电流
星形连接
相等
5.2 三相四线制供电系统 5.2.1 YY连接的三相电路 • 1）YY连接 :电源与负载都接成星形，由 三条线路将其连接，即构成YY连接 • 2)三相三线制:电源与负载之间经三条输电 线相连，故称三相三线制。
图5-7
在三相电路对称的情况下，当三角形连接时， 线电流是相电流的 倍，即Il= IP， 3 3
线电压与相电压
线电流与相电流
星形接法：
三角形接法：
思考与练习
5-1-1 对称三相电路有何特点？ 答：三相电路最基本的特点是，电源为三相 电源。常用的对称三相电源由三个电压有效 值相等、频率相同、初相互差120的正弦电 源组成，工程上称A、B、C三相，一般由三 相发电机产生。 5-1-2 什么是相电压和线电压？星形连接和 三角形连接的电源，其线电压与相电压之间
五 三相电源的连接方式 • 三相电源有两种特定的连接方式，即星形 连接和三角形连接。这样的连接便于电源 向负载供电。 • 1．星形连接 • 三相电源的星形连接，也称为连接，是将 三个电源的负极连接为一个节点N，如图54所示。节点N称为电源的中性点，简称中 点。
三相电源的连接方式
1）几个概念： 相线：三个电源的正
5-2-1 举例说明什么是三相三线制和三相四 线制供电电路。 答：由于电源与负载之间经三条输电线相联， 故称三相三线制。如果用一条中线把电源的 中性点N与负载的中性点N′相联，则构成三相 四线制，即0—0连接。 5-2-2 星形连接时，中线是否可有可无？说 明中线的作用。 答：若三相电流对称，则中线电流为零，因 此可以将中线去掉，变为三相三线制，而且
有什么关系？ 答：线路与中点之间的电压，即每一相电源的 电压称为相电压，分别记为UP。线路A、B、C 之间的电压称为线电压，用UL表示。 对称星形连接的电源，线电压是相电压的倍， UL= 3 UP ，三角形连接的电源，线电压与相电 压相等 5-1-3 什么叫相序？ 答：三相电源每相电压依次到达最大值的先后 次序称为三相电源的相序。
5-4-1. 为什么中线不允许安装熔断器、开关 等装置？ 答：对于三相四线制或者三相五线制的供电 中，如果中线断了的话，负载不平衡的话， 就会使电压失稳，就会使220V用电设备端 电压升高，烧毁电气设备。所以要求：中线 绝不能安装熔丝和开关。
5-4-2. 三相对称负载，在星形连 接和三角形连接两种情况下，若 有一相电源线断开，则会有什么 情况发生？为什么？ 答：星形连接电路，可造成电压 升高或电流增大损坏电气设备。 三角形连电路，造成部分电路不 工作。
5.2.3
负载三角形连接
• 1.负载与电源三角形连接的三相电路图
当负载接成三角 形时，每相负载的 相电压等于线电压； 流过负载的电流为
相电流
图5-11
负载的三角形连接图
5.2.3
负载三角形连接
线电流与相电流有效值关系为：
I A 2 I AB cos30 3I AB I B 2 I BC cos30 3I BC I C 2 I CA cos30 3I CA
三相负载星形连接时，各相负载的电压称为 相电压，流经各相负载的电流称为相电流， 星形连接时，线电流等于相电流。 5-2-4 三相电路对称的条件是什么？ 答：首先电源对称：电源由三个电压有效值 相等、频率相同、初相互差120的正弦电源 组成. 其次：负载要对称。即三相负载完全相同。。
5.4
技能训练5
三相负载电路的连接与测量
• 5.4.1 技能训练目的 • （1）掌握三相电路星形负载和三角形负载 的连接方法。 • （2）掌握对称三相电路线电压与相电压、 线电流与相电流的测量方法。 • （3）加深对三相四线制供电线路中中线作 用的理解。
5.4.3
测量仪器和设备
• 测量仪器和设备见表5-1
5.4.4
5.4.4
技能训练内容和步骤
表5-3 测量结果记录表
5.4.4
技能训练内容和步骤
• 3．三角形连接负载的测量 • （1）按图5-15所示接线，将三相灯组接成三角形 连接的负载，经指导教师检查无误后接通电源。
图5-15
三相负载三角形连接电路
5.4.4
技能训练内容和步骤
• （2）测量负载对称时的各电量。每相三盏电灯均 接入电源，测量负载端各相电流和各线电流，并 参照表5-3将测量数据记入自拟表格中。 5.4.5 注意事项 • （1）严禁带电接线、拆线，每次换接电路时应先 断开电源后再进行。 • （2）带负载时，线电压和相电压的测量应在负载 （灯）端进行。 • （3）为防止误将电流表当成电压表使用，训练前 必须将电流插头牢固地接在电流表上，训练结束 后，再拆掉。
对电路并无影响。 保证三相负载不对称时，三相负载的相电压 依然对称，负载能正常工作 5-2-3 什么叫相电流和线电流？星形和三角 形连接的负载，相电流与线电流之间有什么 关系？ 答：当负载接成三角形时，每相负载的相电 压等于线电压；流过负载的电流为相电流。 在三相电路对称的情况下，当三角形连接时， 线电流是相电流的倍，即IL=IP
三相电源的连接方式 • 2．三角形连接 如果把三相电源的首尾相连接成一个回路， 然后从三个连接点A、B、C依次引出线路， 如图5-6（a）所示，则成为三角形连接的 三相电源。三角形连接也称为△连接。
图5-6 三 角形连接电 源及电压相 量图
5.1.2
三相电源的连接方式
结论： • 由图5-6（b）可见，三角形连接的电源， 线电压与相电压相等 ，线电流是相电流 • 的 倍 • 由于实际的三相电源不可能做到绝对的对 称，所以一般三相发电机都不接成三角形， 而变压器常根据需要接成星形或三角形。
5-4-3. 本次训练中为什么要将 380V的工频交流电的线电压降为 220V的线电压使用? 答：因为设备的额定电压是220V 的。
5-1 一个对称三相电源，其相电 压为220V，若有一个对称三相负 载的线电压为380V，则电源与负 载应如何连接？ 答：三角形连接 5-2 有三根额定电压为220V的相 同电热丝，接到线电压为380V的 对称三相电源上，应采
用何种接法？如果电热丝的额定 电压是380V，则又如何连接？ 答：接到线电压为380V的对称三 相电源上，应采用星形连接 如果电热丝的额定电压是380V， 应采用三角形连接
三相正弦交流电路
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图5-1
三峡电站的三线输电线路
第5章
三相正弦交流电路
• 一 三相交流电的优点： • 由于三相电路输送电力比单相电路经济， 三相电机比单相电机运行可靠、效率高，因此 目前世界上的电力系统几乎无一例外都采用三 相制，图5-1所示为我国最大的水力发电站— —三峡电站的三线输电线路。
• 二 三相交流电的产生：
三 对称三相正弦交流电的特点
• 三相电路最基本的特点是，电源为三相电 源。常用的对称三相电源由三个电压组成: • 有效值相等、频率相同、初相互差120°的 正弦电源组成，工程上称A、B、C三相，一 般由三相发电机产生。
四 对称三相电压
3.三相电源的相序 • 三相电源每相电压依次到达最大值的先后次序称 为三相电源的相序。式（5-1）及图5-3所示三相 电源的相序为A—B—C，即A相超前B相，B相又超 前C相，称为正序。反之，任意颠倒两相，如A— C—B的相序则为负序。 • 相序是相对确定量，但A相一经确定，滞后A相 120°的便为B相，超前A相120°的就是C相。工程 中为了便于区分，以黄、绿、红三色表示A、B、C 三相。
YY连接三相电路图
5.2.1 YY连接的三相电路 • 3）三相四线制：如果用一条中线把电源的 中性点N与负载的中性点N′相连，则构成三 相四线制，即YoYo连接，如图5-8所示。 一般，高压输电线路采用三相三线制，而 低压供电线路采用三相四线制。
图5-8 YoYo连接三相电路图
5.2.1 YY连接的三相电路 • 结论： • 1).星形连接时，线电流等于相电流； 2).若三相电流对称，则中线电流为零，因此 可以 将中线去掉，变为三相三线制，而 且对电路并无影响。 • 3).YoYo连接的三相电路有两种电压，线 路之间的电压为线电压，线路对中线的电 压为相电压。工业与民用的三相四线制供 电线路，其线电压为380V，相电压为220V。
极A、B、C向外引出 的三根输电线称为相 线（俗称火线）。
相电压：线路与中点
之间的电压，即每 图5-4 星形连接电源示意图 一相电源的电压称 为相电压
线电压：线路A、B、C之间的电压称为线电压用
5.1.2
三相电源的连接方式
• 2） 线电压与相电压有效值关系
结论：A.对称星形连接的电源，线电压是相电3 压的 倍，相电流等于线电流
5.2.2
负载星形连接
• 1.负载与电源星形连接的三相电路图
图5-9
负载与电源连接的三相电路图
图5-10 一相计算电路图
5.2.2
负载星形连接
• 2.对称三相电路:三相电源对称和三相负载 对称电路，三相负载对称的条件是: Ra=Rb=Rc=R，Xa=Xb=Xc=X。 • 3.对称三相电路的计算：（如图5-10所示）
测量数据
5.4.4
技能训练内容和步骤
• 2．星形连接负载的测量 （1）按图5-14所示接线，将三相灯组接成星形连接 的负载，经指导教师检查无误后接通电源。 图5-14 三相负载星形连接电路图
5.4.4
技能训练内容和步骤
• （2）测量负载对称，测量有中线和无中线 时的各电压、电流值。 • 将对称的每相三盏灯都接入电源，测量有 中线时负载端的线、相电压及电流值，记 入表5-3中，然后去掉中线，重新测量各电 量，将测量结果再记入表5-3中，注意观察 各相灯的亮度有无明显变化，并解释观察 到的现象，说明中线的作用。
技能训练内容和步骤
• 1．测量三相四线制电源的相、线电压值 用交流电压表测出实验箱上三个火线接线插口与 中线接线插口之间相电压的数值，以及三个火线 接线插口之间线电压的数值，将测量数据记入表 5-2中。
表5-2
测量项目 UAB（V） UBC（V）
测量结果记录表
UCA（V） UAN（V） UBN（V） UCN（V）
• 三角形连接 • 线电压与相电压 相等 • 线电流与相电流
星形连接
相等
5.2 三相四线制供电系统 5.2.1 YY连接的三相电路 • 1）YY连接 :电源与负载都接成星形，由 三条线路将其连接，即构成YY连接 • 2)三相三线制:电源与负载之间经三条输电 线相连，故称三相三线制。
图5-7
在三相电路对称的情况下，当三角形连接时， 线电流是相电流的 倍，即Il= IP， 3 3
线电压与相电压
线电流与相电流
星形接法：
三角形接法：
思考与练习
5-1-1 对称三相电路有何特点？ 答：三相电路最基本的特点是，电源为三相 电源。常用的对称三相电源由三个电压有效 值相等、频率相同、初相互差120的正弦电 源组成，工程上称A、B、C三相，一般由三 相发电机产生。 5-1-2 什么是相电压和线电压？星形连接和 三角形连接的电源，其线电压与相电压之间
五 三相电源的连接方式 • 三相电源有两种特定的连接方式，即星形 连接和三角形连接。这样的连接便于电源 向负载供电。 • 1．星形连接 • 三相电源的星形连接，也称为连接，是将 三个电源的负极连接为一个节点N，如图54所示。节点N称为电源的中性点，简称中 点。
三相电源的连接方式
1）几个概念： 相线：三个电源的正
5-2-1 举例说明什么是三相三线制和三相四 线制供电电路。 答：由于电源与负载之间经三条输电线相联， 故称三相三线制。如果用一条中线把电源的 中性点N与负载的中性点N′相联，则构成三相 四线制，即0—0连接。 5-2-2 星形连接时，中线是否可有可无？说 明中线的作用。 答：若三相电流对称，则中线电流为零，因 此可以将中线去掉，变为三相三线制，而且
有什么关系？ 答：线路与中点之间的电压，即每一相电源的 电压称为相电压，分别记为UP。线路A、B、C 之间的电压称为线电压，用UL表示。 对称星形连接的电源，线电压是相电压的倍， UL= 3 UP ，三角形连接的电源，线电压与相电 压相等 5-1-3 什么叫相序？ 答：三相电源每相电压依次到达最大值的先后 次序称为三相电源的相序。
5-4-1. 为什么中线不允许安装熔断器、开关 等装置？ 答：对于三相四线制或者三相五线制的供电 中，如果中线断了的话，负载不平衡的话， 就会使电压失稳，就会使220V用电设备端 电压升高，烧毁电气设备。所以要求：中线 绝不能安装熔丝和开关。
5-4-2. 三相对称负载，在星形连 接和三角形连接两种情况下，若 有一相电源线断开，则会有什么 情况发生？为什么？ 答：星形连接电路，可造成电压 升高或电流增大损坏电气设备。 三角形连电路，造成部分电路不 工作。
5.2.3
负载三角形连接
• 1.负载与电源三角形连接的三相电路图
当负载接成三角 形时，每相负载的 相电压等于线电压； 流过负载的电流为
相电流
图5-11
负载的三角形连接图
5.2.3
负载三角形连接
线电流与相电流有效值关系为：
I A 2 I AB cos30 3I AB I B 2 I BC cos30 3I BC I C 2 I CA cos30 3I CA
三相负载星形连接时，各相负载的电压称为 相电压，流经各相负载的电流称为相电流， 星形连接时，线电流等于相电流。 5-2-4 三相电路对称的条件是什么？ 答：首先电源对称：电源由三个电压有效值 相等、频率相同、初相互差120的正弦电源 组成. 其次：负载要对称。即三相负载完全相同。。
5.4
技能训练5
三相负载电路的连接与测量
• 5.4.1 技能训练目的 • （1）掌握三相电路星形负载和三角形负载 的连接方法。 • （2）掌握对称三相电路线电压与相电压、 线电流与相电流的测量方法。 • （3）加深对三相四线制供电线路中中线作 用的理解。
5.4.3
测量仪器和设备
• 测量仪器和设备见表5-1
5.4.4
5.4.4
技能训练内容和步骤
表5-3 测量结果记录表
5.4.4
技能训练内容和步骤
• 3．三角形连接负载的测量 • （1）按图5-15所示接线，将三相灯组接成三角形 连接的负载，经指导教师检查无误后接通电源。
图5-15
三相负载三角形连接电路
5.4.4
技能训练内容和步骤
• （2）测量负载对称时的各电量。每相三盏电灯均 接入电源，测量负载端各相电流和各线电流，并 参照表5-3将测量数据记入自拟表格中。 5.4.5 注意事项 • （1）严禁带电接线、拆线，每次换接电路时应先 断开电源后再进行。 • （2）带负载时，线电压和相电压的测量应在负载 （灯）端进行。 • （3）为防止误将电流表当成电压表使用，训练前 必须将电流插头牢固地接在电流表上，训练结束 后，再拆掉。
对电路并无影响。 保证三相负载不对称时，三相负载的相电压 依然对称，负载能正常工作 5-2-3 什么叫相电流和线电流？星形和三角 形连接的负载，相电流与线电流之间有什么 关系？ 答：当负载接成三角形时，每相负载的相电 压等于线电压；流过负载的电流为相电流。 在三相电路对称的情况下，当三角形连接时， 线电流是相电流的倍，即IL=IP
三相电源的连接方式 • 2．三角形连接 如果把三相电源的首尾相连接成一个回路， 然后从三个连接点A、B、C依次引出线路， 如图5-6（a）所示，则成为三角形连接的 三相电源。三角形连接也称为△连接。
图5-6 三 角形连接电 源及电压相 量图
5.1.2
三相电源的连接方式
结论： • 由图5-6（b）可见，三角形连接的电源， 线电压与相电压相等 ，线电流是相电流 • 的 倍 • 由于实际的三相电源不可能做到绝对的对 称，所以一般三相发电机都不接成三角形， 而变压器常根据需要接成星形或三角形。
5-4-3. 本次训练中为什么要将 380V的工频交流电的线电压降为 220V的线电压使用? 答：因为设备的额定电压是220V 的。
5-1 一个对称三相电源，其相电 压为220V，若有一个对称三相负 载的线电压为380V，则电源与负 载应如何连接？ 答：三角形连接 5-2 有三根额定电压为220V的相 同电热丝，接到线电压为380V的 对称三相电源上，应采
用何种接法？如果电热丝的额定 电压是380V，则又如何连接？ 答：接到线电压为380V的对称三 相电源上，应采用星形连接 如果电热丝的额定电压是380V， 应采用三角形连接