三相正弦交流电路课件

(3)电气设备的保护接零
保护接零就是在电源中性点接
U L 3 U P 380 V
(2) 三相电源 联结：相电压 UP = E = 220 V，线电压
UL = UP = 220 V
第二节 三相负载的联结
一、负载的星形联结
二、负载的三角形联结
一、负载的星形联结
三相负载的星形联结如图 10-4 所示。
图 10-4 三相负载的星形联结
该接法有三根火线和一根零线，叫做三相四线制电路被图 片叠压，在这种电路中三相电源也是必须是 Y 联结，所以又叫 做 Y－Y 接法的三相电路。显然不管负载是否对称(相等)，电 路中的线电压 UL 都等于负载相电压 UYP 的 3 倍，即 U L 3 U YP 负载的相电流 IYP 等于线电流 IYL ，即 IYL = IYP 当三相负载对称时，即各相负载完全相同，相电流和线电 流也一定对称(称为 Y－Y 形对称三相电路)。即各相电流(或各 线电流)振幅相等、频率相同、相位彼此相差 120，并且中性 线电流为零。所以中性线可以去掉，即形成三相三线制电路， 也就是说对于对称负载来说，不必关心电源的接法，只需关心 负载的接法。
P 3U P I P cos 3 U L I Lcos
其中 为对称负载的阻抗角，也是负载相电压与相电 流之间的相位差。 三相电路的功率因数为
P cos S
【例 10-5】 有一对称三相负载，每相电阻为 R = 6 ，电 抗 X = 8 ，三相电源的线电压为 UL = 380 V。求：(1) 负载做
I P
U P Z
线电流 IL 等于相电流 IP 的 3 倍，即
I L 3 I P
【例10-3】 在对称三相电路中，负载作 形联接， 已知每 相负载均为 |Z|= 50 ，设线电压 UL = 380 V，试求各相电流和
线电流。
解：在 联结负载中，相电压等于线电压，即
UP = UL ，则相电流
(2) 在输送功率相等、 电压相同、 输电距离和线路损耗都相 同的情况下，三相制输电比单相输电节省输电线材料， 输电 成本低；(3) 与单相电动机相比，三相电动机结构简单，价格 低廉， 性能良好，维护使用方便。
一、三相交流电动势的产生
1．对称三相电动势
振幅相等、频率相同，在相位上彼此相差 120 的三个电 动势称为对称三相电动势。对称三相电动势瞬时值的数学表 达式为 第一相(U 相)电动势： e1 = Emsin t 第二相(V 相)电动势： e2 = Emsin( t 120) 第三相(W 相)电动势：e3 = Emsin( t 120)
Z 502 252 k 55.9 k
U P 1 000 mA 17.9 mA (1) 相电流 I P Z 55.9
(2) 线电流
(3) 线电压
IL = IP = 17.9 mA
U L 3 U P 1 732 V
第三节 三相电路的功率
三相负载的有功功率等于各相功率之和，即 P = P1 P2 P3 在对称三相电路中，无论负载是星形联结还是三角形联 结，由于各相负载相同、各相电压大小相等、各相电流也相 等，所以三相功率为
以下的电压为安全电压，对人体安全不构成威胁。
常见的触电方式有单相触电和两相触电。人体同时接触 两根相线，形成两相触电，这时人体受 380 V 的线电压作用， 最为危险。
单相触电是人体在地面上，而触及一根相线，电流通过 人体流入大地造成触电。此外，某些电气设备由于导电绝缘 破损而漏电时，人体触及外壳也会发生触电事故。
第三章 三相正弦交流电路
第十章
教学重点
三相正弦交流电路
1. 了解三相交流电源的产生和特点。 2. 掌握三相四线制电源的线电压和相电压的关系。 3. 掌握对称三相负载 Y 联结和 联结时，负载线电压 和相电压、线电流和相电流的关系。 4. 掌握对称三相功率的计算方法。
教学难点
1. 掌握三相电路线电压与相电压、线电流与相电流的相 位关系。 2. 熟练分析与计算三相电路电压、电流、功率等。
U 12 U 23 U 31 U L 3 U P
线电压比相应的相电压超 前 30 ，如线电压 u12 比相电压 u1 超前 30 ，线电压 u2 3 比相电 压 u2 超前 30 ，线电压 u31 比 相电压 u3 超前 30 。
图 10-3 相电压与线电压的相量图
实际应用
PY 3U YL I YL cos 8.7 kW
(2)负载做三角形联结时： 相电压等于线电压 UP = UL= 380 V U P 相电流 I L 38 A Z 线电流 IL= 3 IP= 66 A 负载的功率为 PY 的 3 倍 P 3 U L I Lcos 26 kW
I P U P 380 A 7.6 A Z 50
线电流
I L 3 I P 13.2 A
【例 10-4】 三相发电机是星联结，负载也是星形联结，发
电机的相电压 Up = 1000 V，每相负载电阻均为 R = 50 k， XL = 25 k。试求：(1) 相电流；(2) 线电流；(3) 线电压。 解：
显然，有 e1 e2 e3= 0。波形图与相量图如图 10-1 所示。
图 10-1 对称三相电动势波形图与相量图
2．相序
三相电动势达到最大值 (振幅)的先后次序叫做相序。e1 比 e2 超前 120 ，e2 比e3 超前 120 ，而 e3 又比 e1 超前120 ， 称这种相序称为正相序或顺相序；反之，如果 e1比 e3 超前 120 ，e3 比 e2 超前 120 ， e2 比 e1 超前 120，称这种相序 为负相序或逆相序。 相序是一个十分重要的概念，为使电力系统能够安全可
1．三相电源的星形( Y 形)联结
将三相发电机三相绕组 的末端 U2、V2、W2 (相尾) 连接在一点，始端 U1 、V1、 W1 (相头 )分别与负载相连， 这 种 连 接 方 法 叫 做 星 形 (Y 形)联结。如图 10-2 所示。
图 10-2 三相绕组的星形联结
从三相电源三个相头 U1、V1、W1 引出的三根导线叫 作端线或相线，俗称火线，任意两个火线之间的电压叫做 线电压。 公共连接点 N 叫作中性点，从中点引出的导线叫
二、常用的安全措施
为防止发生触电事故，除应注意开关必须安装在火线上 以及合理选择导线与熔丝外，还必须采取以下防护措施。 (1)正确安装用电设备 电气设备要根据说明和要求正确 安装，不可马虎。带电部分必须有防护罩或放到不易接触到 的高处，以防触电。 (2)电气设备的保护接地 把电气设备的金属外壳用导线 和埋在地中的接地装置连接起来，叫做保护接地，适用于中 性点不接地的低压系统中。电气设备采用保护接地以后，即 使外壳因绝缘不好而带电，这时工作人员碰到机壳就相当于 人体和接地电阻并联，而人体的电阻远比接地电阻大，因此， 流过人体的电流就很微小，保证了人身安全。
人体的电流超过 50 mA(工频)时，就会产生呼吸困难、肌肉 痉挛、中枢神经遭受损害从而使心脏停止跳动以至死亡；电 流流过大脑或心脏时，最容易造成死亡事故。
触电伤人的主要因素是电流，但电流值又决定于作用到 人体上的电压和人体的电阻值。 通常人体的电阻为 800 至几万欧不等。通常规定 36 V
做中性线或零线。由三根相线和一根中性线组成的输电方 式叫做三相四线制(通常在低压配电中采用)。
每相绕组始端与末端之间的电压 (即相线与中线之间的 电压)叫做相电压，它们的瞬时值用 u1、u2、u3 来表示，显
然这三个相电压也是对称的。相电压大小(有效值)均为
U1 = U2 = U3 = UP
任意两相始端之间的电压 ( 即火线与火线之间的电压 ) 叫 做线电压，它们的瞬时值用 u12、u23、u31 来表示。Ｙ接法的 相量图如图 10-3 所示。 显然三个线电压也是对称的。大小(有效值)均为
第三章
三相正弦交流电路
第一节 三相交流电源
第二节 三相负载的联结 第三节 三相电路的功率
第四节 安全用电 本章小结
第一节 三相交流电源
一、三相交流电动势的产生
二、三相电源的连接
定子
定子中放三个线圈：
A Y C
•
•
首端
A X B Y C Z
S
Z
•

B N X 转子
末端
三线圈空间位置各差120o
第四节 安全用电
一、电流对人体的作用
二、常用的安全措施
一、电流对人体的作用
人体因触及高电压的带电体而承受过大的电流，以致引 起死亡或局部受伤的现象称为触电。触电对人体的伤害程度， 与流过人体电流的频率、大小、通电时间的长短、电流流过 人体的途径、以及触电者本人的情况有关。
触电事故表明，频率为 50 ~ 100 Hz 的电流最危险，通过
这种没有中性线、只有三根相线的输电方式叫做三相三线
制。
特别需要注意的是，在工业用电系统中如果只引出三
根导线 ( 三相三线制 )，那么就都是火线 ( 没有中性线 ) ，这 时所说的三相电压大小均指线电压 UL ；而民用电源则需要 引出中性线，所说的电压大小均指相电压 UP 。
【例 10-1】已知发电机三相绕组产生的电动势大小均为 E = 220 V，试求：(1) 三相电源为 Y 联结时的相电压 UP 与线 电压 UL；(2) 三相电源为 联结时的相电压 UP 与线电压 UL 。 解：(1) 三相电源 Y 联结：相电压 UP = E = 220 V，线 电压
二、负载的三角形联结
负载做 联结时只能形成三相三线制电路，如图10-5 所 示。
图 10-5 三相负载的三角形联结
显然不管负载是否对称(相等)，电路中负载相电压 UP 都等于线电压 UL ，即 UP = UL 当三相负载对称时，即各相负载完全相同，相电流和线 电流也一定对称。负载的相电流为