三相交流电路及安全用电知识

第3章 三相交流电路及安全用电知识
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
电工与电子技术基础
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第3章 三相交流电路及安全用电知识
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； 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； 了解安全用电的常识。
中点 或零点 线电压
火线 中线或零线 火线 火线
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A U
N
相电压
AB U B U C U
N
CA U BC U
L2 L3
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3.1.2 星形（Y）连接的三相电源
名词解释
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N引出的导线，也称为中线。
A 三相电路的一般画法
B C N
（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
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3.2.1 负载星形连接的三相电路
【例题3.1】 在图3-8(a)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50盏。求三相灯负载 全部使用时的各相电流及中线电流。 【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： U p 各相负载电阻为： 各相负载电流为： 三相负载对称 时：
法 ，要根据负载的额定电压和电源电压确定。
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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，由 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。
三相负载的连接方式：有 Y和 两种接法，至于采用哪种 方法 ，要根据负载的额定电压和电源电压确定。
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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° 2
UC 120°
•
t
120°
•
UA技术基础
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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
uA uB uC 0
UP UL 380 220 V 3 1.732 U 220 IP P 22A 2 2 ZP 6 8 I L I P 22A
②负载△接时：
U P U L 220 V IP UP 220 22A 2 2 ZP 6 8
I L 3I P 1.732 22 38A
线电压就是相电压，即：
U C
U A U B
L1
AB U
Ul U p
AB U A U
BC U B U
BC U CA U
L2
L3
CA U C U
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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 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？ 2.三相供电线路的电压是380V，则线电压是多少？相电压又 是多少？ 3.三相电源绕组星接，设其中某两相间的电压 uBC 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。 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。 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？ 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？ 6.试述三相四线制供电的优越性。
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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
+
定子
A B C
•
Z
转子
B
A
C
N X
交流发电机示意图
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•
X
X Y Z
三相绕组
单相绕组
A、B、C 三端称为首端； X、Y、Z 三端称为尾端 ； 三相绕组空间位置各差120o。
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UL 380 UP 220 V 3 1.732 U 220 IP P 11A 2 2 ZP 12 16 I L I P 11A
②负载△接时：
U P U L 380 V IP UP 380 19A 2 2 ZP 12 16
I L 3 I P 1.732 19 33A
比较结果可知，同一三相负载，在电源线电压相同时，作三 角形连接时的负载端电压是做星接时的负载端电压的 3 倍。
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3.2.3 实用中三相负载的正确连接
三相负载采用何种联接方式由负载的额定电压决定： 当负载额定电压等于电源线电压时采用三角形联接； 当负载额定电压等于电源相电压时采用星形联接。
UA IA ZA
.
.
UB IB ZB
.
.
UC IC ZC
.
.
I N I A I B IC
.
.
.
.
｛
Z A Z B Z C Z
I N I A I B IC 0
. . . .
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
U BC
相量图
AB 3U A30o U
BC 3U B 30o U
结论：三相电源星形连接，线电压
CA 3U C30o U
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Ul
3Up ，且超前相应
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的相电压30°。
3.1.3 三角形（△）连接的三相电源
电源的三角形连接：将三相电源各相的始端和末端依次相 连，引出三条线，称为三角形接法，用△表示 。
此例表明，若实用中三相用电器额定电压标为220/380V，说 明当电源线电压为220V时，三相用电器应该连接成三角形； 当电源线电压为380V时，三相用电器应该连接成星形。
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3.2.2 负载三角形连接的三相电路
【例3.4】 三相对称负载，各相等效电阻R=12Ω,感抗XL=16Ω,接 在线电压为380V的三相四线制电源上。试分别计算负载ㄚ接和 △接时的相电流、线电流，并比较结果。 【解】①负载ㄚ接时：
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
A U B U C U
N
B
C
iB
iC
ZC
ZB
结论：星形连接时，线电流等于相电流，即 I IY I PY 。
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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 负载中电流: 中性线中的电流为: 负载对称时，
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Ul 380 220 V 1 . 732 3
U2 p
2202 Rp 24.2 P 50 40 50
Ip
Up Rp

220 9.09A 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 【例3.2】 图3-9所示照明电 路，电源线电压与负载参数和 例3.1相同。假设A相灯全部打 开，B相没有用电，而C相仅 开了25盏灯。试分析：①有中 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？ A
B C N
图3-9 例3.2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
【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：
RA 24.2 , RB , RC 48.4
①有中线时，无论负载是否对称，各相负载相电压都为220V。 ②无中线且B相断开时，A、C两相构成串联，有：
相电压：火线与零线间的电压。用
、UP表示。
、U 、U 、U 表示。 线电压：火线与火线间的电压。用 U l A B C 、U 、U U AB BC CA 三相四线制：三相电源向外引出三条火线，一条零线。
三相三线制 ：若不引出零线，用三条火线向外供电。 目前，我国供电系统线电压 380V，相电压220V。
(5)对称三相电源的相序
U U 0 U A B C
相序：指三相交流电达到最大值（或零值）的顺序 正序(顺序)：A→B→C 负序(逆序)：C→B→A 在电力系统中一般用黄、绿、红 区别A、B、C 三相。
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3.1.2 星形（Y）连接的三相电源
电源的星形连接：将三相电源各相的末端 X、Y、Z连成一 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，用Y表示 。 L1
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3.1.2 星形（Y）连接的三相电源
各线电压与相电压之间的关系
U C U CA
30o 30o 30o
U AB U A
AB U A U B U BC U B U C U CA U C U A U