电工电子技术项目教程
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书名：电工电子技术项目教程 ISBN：978-7-111-43228-9 作者：黄文娟 出版社：机械工业出版社 本书配有电子课件
电工电子技术
项目四
家庭配电线路的设计与安装
电工电子技术
项目目标
．了解对称三相交流电的特点及电源、负载的连接 方法；掌握相电压与线电压、相电流与线电流在对 称三相电路中的相互关系。掌握对称三相电路电压、 电流和功率的计算，熟悉不对称三相四线制电路中 中线的作用。 2．能够根据要求进行电路的设计和参数计算，并 按照布线规范进行电路接线。 3．能正确使用常用电工仪表对电路元件进行检测， 掌握电路调试和排除故障的基本方法。 5．熟悉电路连接的基本原则和安全规程，培养良 好的职业素养和规范的操作习惯。
理论知识
三相电源的 连接
Y 形联接 Δ 形联接
理论知识
Y 形联接
把发电机三相绕组的末端 L 联接成一点。 L3 1 L2 L1 L 2 L 3作为与外电路相联接的端点。 这种 联接方式称为电源的星形联接。
中点 或零点 N
L1 火线
1 U 2 U 3 U
线电压
12 U
N
中线(零线)
500V以下 电器设备和电路绝缘 500V以上
500∽1000 2500∽5000
项目四 家庭配电线 路的设计与安装
1. 对称三相交流电及其特点 2. 三相电源的连接 3. 三相负载的连接 4. 三相电路的功率
理论知识
引言
目前电力工程上普遍采用三相制供电，由三个幅 值相等、频率相同（我国电网频率为50HZ），彼此 之间相位互差120o的正弦电压所组成的供电相系统。 三相制供电比单相制供电优越 在发电方面：三相交流发电机比相同尺寸的单相 交流发电机容量大。 在输电方面：如果以同样电压将同样大小的功率 输送到同样距离，三相输电线比单相输电线节省材料。
Um u1 u2 u3 三相交流电压 出现正幅 值（或相 应零值）的 顺序称 为 相序。在此相序 为1-2-3-1称为顺相 序。 在电力系统中 一般用黄、绿、红区 别1、2、3三相。
0 –Um
2
t
理论知识
u1 U m sin t 三相对称正弦量 u2 U m sin( t 120 ) u3 U m sin( t 240 ) U m sin( t 120 )
N
1 U 0o U
2 U U 120 o
3 U 120 o U
i2
L2 L3
Z3
Z2
i3
U3
•
每相负载中的 • • 中性线中的电流为: I U1 电流为: 2 1 • U I I I I U2 N 1 2 3 I1 I1 I2 • Z1 Z 2 若负载对称，即 U 2 对称负载相量图 3 U Z Z Z Z 1 2 3 3 I N I 1 I 2 I 3 0 对称负载可以去掉中线。 Z3 I
1 U 3 U
Z1
1 U
N
Z2
2 U
3 U
L2
i2 i3
2 Z3 U
L3
220 I1 I 2 I 3 0.55A 400
理论知识
(2) 如果1相断开时，其他两相负载相电压、相电流； I1 0 L1 i 1 380 中线的作用 U3 U2 190V(串联） 1 是什么？U 2 1 U Z 1 190 I2 I3 0.475A(灯暗） N 3 U Z2 400 2 U 2 (3) 如果1短路时， Z3 U L 2 i2 其他两相负载相 3 U L 3 i3 电压、相电流；
22 173.1 A
理论知识 例 图中电源电压对称，线电压U=380 V ，负载为 电灯组，每 相电灯（额定电压220V）负载的电阻400。试计算： (1) 求负载相电压、相电流； (2) 如果1相断开时，其他两相负载相电压、相电流； (3) 如果1短路时，其他两相负载相电压、相电流； (4) 如果采用了三相四线制，当1相断开、短路时其他两相负载 L1 i 1 相电压、相电流。 解：（1） 负载对 称时，可以不接中 N 线，负载的相电压 与电 源 的相电压 相等（在额定电压 下工作）。 380 U2 U3 U1 220V 3
Δ 形联接
每相负载中的 电流为:
理论知识
L1
i1
i31
Z 31 Z 23 Z 12
u12
N
L2
i12
23 12 U U 23 12 I I Z 23 Z12 31 U 31 I Z 31 1 I 12 I 31 各线电流为: I 3 I 31 I 23 2 I 23 I 12 I I
相量图
三相电源星形联接 的相电压和线电压
理论知识
Δ 形联接
发电机三相绕组 依次首尾相联，引 出三条线，称为三 角形联接。
L1 L2 L3
Ul Up
理论知识
交流电路中的用电设备，大体可分为两类： 一类是需要接在三相电源上才能正常工作
的叫做三相负载 ,如果每相负载的阻抗值和阻抗
角完全相等，则为对称负载，如三相电动机。
Z R 2 X 2 62 82 10
i23
则线电流为： Il
另一类是只需接单相电源的负载，它们可
以按照需要接在三相电源的任意一相相电压或 线电压上。对于电源来说它们也组成三相负载， 但各相的复阻抗一般不相等，所以不是三相对 称负载。如照明灯。
理论知识
三相负载的连接
负载Y 形联结
负载Δ 形联结
理论知识
Y 形联接
N
1 U 2 U 3 U
L1
i1
iN
Z1
对称负载 相量图
理论知识
例
如图 所示的三相三线制电路中, 各相负载的复
阻抗Z=(6+j8) Ω, 外加线电压380V,试求正常工作时
负载的相电流和线电流。
解：由于是对称电路, 所以 每相相电流为：
U l 380 IP 38A Z 10
i2 i3 i1
i31
Z Z Z
i12
式中, 每相阻抗为：
相，三相电源的始端（也叫
相头）分别标以U1、V1、W1，
三相电压源模型
末端（也叫相尾）分别标以
U2、V2、W2
理论知识
u1 U m sin t
u2 U m sin( t 120 )
三相交流电的相序
u3 U m sin( t 240 ) U m sin( t 120 )
实践知识
兆欧表的选用
选用兆欧表主要考虑它的输出电压及测量范围。
表3-1 兆欧表选择举例 被测对象 线圈的绝缘电阻 电机绕组绝缘电阻 变压器、电机绕组 绝缘电阻 被测设备或线路额定电压（V） 500V以下 500V以上 500V以下 500V以上 选用的摇表（V） 500 1000 1000 1000∽2500
31 U 23 U
L 2 火线 L 3 火线
相电压
三相四线制 目前，我国供电系统线电压 380V，相电压220V。
理论知识
线、相电压关系式
12 U 1 U 2 U
31 U
N
•
1 U
U3
•
23 U 2 U 3 U
31 U 3 U 1 U
30o
实践知识
使用方法
1． 测量前的检查 （1）检查兆欧表是否正常。 （2）检查被测电气设备和电路，看是否已切断电源。 （3）测量前应对设备和线路进行放电，减少测量误差。 2.使用方法 （1）将兆欧表水平放置在平稳牢固的地方， （2）正确连接线路。 （3）摇动手柄，转速控制在120r/min左右，允许有±20%的变化， 但不得超过25%。摇动一分钟后，待指针稳定下来再读数。 （ 4 ）兆欧表未停止转动前，切勿用手触及设备的测量部分或摇 表接线桩。 （5）禁止在雷电时或附近有高压导体的设备上测量绝缘。 （6）应定期校验，检查其测量误差是否在允许范围以内。
来自百度文库
12 U
30o
L1 12 U
1 U U 31
•
N
2 U
30o
线电压的有效值用 U 表示, U2 l 相电压的有效值用Up表示。 由 相量图可知它们的关系为:
3 U
L2 L3
23 U
23 U
U l 3U p
o o U 3 U 30 U 12 3U1 30 23 2 31 3U 3 30o U
i2
i3 I3
•
u23
L3
i23
I31
•
若负载对称，即 • I 3 I p I2 Z 12 Z 23 Z 31 Z l 2 3 I 23 30o 1 3I 12 30o I I 3 3 I 31 30o I
30O
I12 I1
•
•
I23
•
电工电子技术
工作情境
实训环境要求：本项目的教学应在一体化的电工技能实训室 和电子装配实训室进行，实训室内设有教学区（配备多媒 体）、工作区、资料区和展示区。要配备常用的电工实验台 等设备，以及万用表等常用工具。 指导要求：配备一名主讲教师和一名实验室辅助教师。 学生要求；根据班级情况进行分组，一般每组3-4名同学， 选出小组长。 教学手段选择： 1）主要应用讲授法、任务教学法、讨论法和演示法进行教 学； 2）采取多媒体教学与实物演示相结合； 3）现场教学与动手操作相结合； 4）教师主导与学生自主学习相结合。
380 I2 I3 0.95A(灯亮） 400 (4) 如果采用了三相四线制，当1相断开、短路时其他两相负 载相电压、相电流。 中线上不允许接开关或熔断器 因有中线，其余两相未受影响，电压仍为220V。 但1 相短路电流很大将熔断器熔断。
U3 380V(线电压） 超过了的额定电压，灯将被损坏。 U2
实践知识
兆欧表
一种测量电器设备及电路绝缘电阻的仪表。 结构和工作原理 外形如图3．15（a）所示。主要包括三个部分：手摇直流发电机（或交 流发电机加整流器）、磁电式流比计、接线桩（L、E、G）。 工作原理可用图3．15（b）来说明。
图3．15 兆欧表的外形和工作原理示意图 （a）外形 （b）工作原理
I1
1 U 2 U
3 U
L2
iN i2 i3
Z3
Z1
N
Z2
U1 220 220 44 36.9 A Z1 4 j3 5 36.9
L3
中线电流为 U 2 220 120 I2 44 120 A N I 1 I 2 I 3 I Z2 5 U 3 220 120 220 120 44 36.9 44 120 I3 Z3 6 j8 10 53.1 22 173.1 62.5 97.1 A
在用电设备方面：三相交流电动机比单相电动机 结构简单、体积小、运行特性好等等。因而三相制是 目前世界各国的主要供电方式。
理论知识
三相电源是由三相发电机产生的频率相同、幅值 相等、相位互差120°的三相对称正弦电压。
U1 + V1 + W1 + -
uU
uV
uw
三相分别称为U相、V相和W
U2 V2 W2
也可用相量表示： U3 120° 120° 120° U2
• •
1 U 0 U 2 U 120 o U o U 3 U 120
o
U1 三相电压相量图
•
对称正弦量特点为：
1 U 2 U 2 0 U
u1 u2 u3 0
频率相同、幅值相等、相 位互差120°的三相电压称为 对称正弦电压。
I3
•
三相交流 电动机
理论知识
如果三相负载对称, 中线中无电流, 故可将中线 除去, 而成为三相三线制系统。
如果三相负载不对称, 中线上就有电流IN通过, 此
时中线是不能被除去的, 否则电气设备不能正常工作。
理论知识
例 在如图（a）所示的三相四线制电路中, 线电 Z 1 4 j3Ω, Z 2 5Ω, Z 3 6 j8Ω · V, 压U=380 i1 试求各相负载电流及中线电流。 L1 解: 相电压 U l 380 N Up 220V 3 3 选 U 1为参考相量, 则:
电工电子技术
项目四
家庭配电线路的设计与安装
电工电子技术
项目目标
．了解对称三相交流电的特点及电源、负载的连接 方法；掌握相电压与线电压、相电流与线电流在对 称三相电路中的相互关系。掌握对称三相电路电压、 电流和功率的计算，熟悉不对称三相四线制电路中 中线的作用。 2．能够根据要求进行电路的设计和参数计算，并 按照布线规范进行电路接线。 3．能正确使用常用电工仪表对电路元件进行检测， 掌握电路调试和排除故障的基本方法。 5．熟悉电路连接的基本原则和安全规程，培养良 好的职业素养和规范的操作习惯。
理论知识
三相电源的 连接
Y 形联接 Δ 形联接
理论知识
Y 形联接
把发电机三相绕组的末端 L 联接成一点。 L3 1 L2 L1 L 2 L 3作为与外电路相联接的端点。 这种 联接方式称为电源的星形联接。
中点 或零点 N
L1 火线
1 U 2 U 3 U
线电压
12 U
N
中线(零线)
500V以下 电器设备和电路绝缘 500V以上
500∽1000 2500∽5000
项目四 家庭配电线 路的设计与安装
1. 对称三相交流电及其特点 2. 三相电源的连接 3. 三相负载的连接 4. 三相电路的功率
理论知识
引言
目前电力工程上普遍采用三相制供电，由三个幅 值相等、频率相同（我国电网频率为50HZ），彼此 之间相位互差120o的正弦电压所组成的供电相系统。 三相制供电比单相制供电优越 在发电方面：三相交流发电机比相同尺寸的单相 交流发电机容量大。 在输电方面：如果以同样电压将同样大小的功率 输送到同样距离，三相输电线比单相输电线节省材料。
Um u1 u2 u3 三相交流电压 出现正幅 值（或相 应零值）的 顺序称 为 相序。在此相序 为1-2-3-1称为顺相 序。 在电力系统中 一般用黄、绿、红区 别1、2、3三相。
0 –Um
2
t
理论知识
u1 U m sin t 三相对称正弦量 u2 U m sin( t 120 ) u3 U m sin( t 240 ) U m sin( t 120 )
N
1 U 0o U
2 U U 120 o
3 U 120 o U
i2
L2 L3
Z3
Z2
i3
U3
•
每相负载中的 • • 中性线中的电流为: I U1 电流为: 2 1 • U I I I I U2 N 1 2 3 I1 I1 I2 • Z1 Z 2 若负载对称，即 U 2 对称负载相量图 3 U Z Z Z Z 1 2 3 3 I N I 1 I 2 I 3 0 对称负载可以去掉中线。 Z3 I
1 U 3 U
Z1
1 U
N
Z2
2 U
3 U
L2
i2 i3
2 Z3 U
L3
220 I1 I 2 I 3 0.55A 400
理论知识
(2) 如果1相断开时，其他两相负载相电压、相电流； I1 0 L1 i 1 380 中线的作用 U3 U2 190V(串联） 1 是什么？U 2 1 U Z 1 190 I2 I3 0.475A(灯暗） N 3 U Z2 400 2 U 2 (3) 如果1短路时， Z3 U L 2 i2 其他两相负载相 3 U L 3 i3 电压、相电流；
22 173.1 A
理论知识 例 图中电源电压对称，线电压U=380 V ，负载为 电灯组，每 相电灯（额定电压220V）负载的电阻400。试计算： (1) 求负载相电压、相电流； (2) 如果1相断开时，其他两相负载相电压、相电流； (3) 如果1短路时，其他两相负载相电压、相电流； (4) 如果采用了三相四线制，当1相断开、短路时其他两相负载 L1 i 1 相电压、相电流。 解：（1） 负载对 称时，可以不接中 N 线，负载的相电压 与电 源 的相电压 相等（在额定电压 下工作）。 380 U2 U3 U1 220V 3
Δ 形联接
每相负载中的 电流为:
理论知识
L1
i1
i31
Z 31 Z 23 Z 12
u12
N
L2
i12
23 12 U U 23 12 I I Z 23 Z12 31 U 31 I Z 31 1 I 12 I 31 各线电流为: I 3 I 31 I 23 2 I 23 I 12 I I
相量图
三相电源星形联接 的相电压和线电压
理论知识
Δ 形联接
发电机三相绕组 依次首尾相联，引 出三条线，称为三 角形联接。
L1 L2 L3
Ul Up
理论知识
交流电路中的用电设备，大体可分为两类： 一类是需要接在三相电源上才能正常工作
的叫做三相负载 ,如果每相负载的阻抗值和阻抗
角完全相等，则为对称负载，如三相电动机。
Z R 2 X 2 62 82 10
i23
则线电流为： Il
另一类是只需接单相电源的负载，它们可
以按照需要接在三相电源的任意一相相电压或 线电压上。对于电源来说它们也组成三相负载， 但各相的复阻抗一般不相等，所以不是三相对 称负载。如照明灯。
理论知识
三相负载的连接
负载Y 形联结
负载Δ 形联结
理论知识
Y 形联接
N
1 U 2 U 3 U
L1
i1
iN
Z1
对称负载 相量图
理论知识
例
如图 所示的三相三线制电路中, 各相负载的复
阻抗Z=(6+j8) Ω, 外加线电压380V,试求正常工作时
负载的相电流和线电流。
解：由于是对称电路, 所以 每相相电流为：
U l 380 IP 38A Z 10
i2 i3 i1
i31
Z Z Z
i12
式中, 每相阻抗为：
相，三相电源的始端（也叫
相头）分别标以U1、V1、W1，
三相电压源模型
末端（也叫相尾）分别标以
U2、V2、W2
理论知识
u1 U m sin t
u2 U m sin( t 120 )
三相交流电的相序
u3 U m sin( t 240 ) U m sin( t 120 )
实践知识
兆欧表的选用
选用兆欧表主要考虑它的输出电压及测量范围。
表3-1 兆欧表选择举例 被测对象 线圈的绝缘电阻 电机绕组绝缘电阻 变压器、电机绕组 绝缘电阻 被测设备或线路额定电压（V） 500V以下 500V以上 500V以下 500V以上 选用的摇表（V） 500 1000 1000 1000∽2500
31 U 23 U
L 2 火线 L 3 火线
相电压
三相四线制 目前，我国供电系统线电压 380V，相电压220V。
理论知识
线、相电压关系式
12 U 1 U 2 U
31 U
N
•
1 U
U3
•
23 U 2 U 3 U
31 U 3 U 1 U
30o
实践知识
使用方法
1． 测量前的检查 （1）检查兆欧表是否正常。 （2）检查被测电气设备和电路，看是否已切断电源。 （3）测量前应对设备和线路进行放电，减少测量误差。 2.使用方法 （1）将兆欧表水平放置在平稳牢固的地方， （2）正确连接线路。 （3）摇动手柄，转速控制在120r/min左右，允许有±20%的变化， 但不得超过25%。摇动一分钟后，待指针稳定下来再读数。 （ 4 ）兆欧表未停止转动前，切勿用手触及设备的测量部分或摇 表接线桩。 （5）禁止在雷电时或附近有高压导体的设备上测量绝缘。 （6）应定期校验，检查其测量误差是否在允许范围以内。
来自百度文库
12 U
30o
L1 12 U
1 U U 31
•
N
2 U
30o
线电压的有效值用 U 表示, U2 l 相电压的有效值用Up表示。 由 相量图可知它们的关系为:
3 U
L2 L3
23 U
23 U
U l 3U p
o o U 3 U 30 U 12 3U1 30 23 2 31 3U 3 30o U
i2
i3 I3
•
u23
L3
i23
I31
•
若负载对称，即 • I 3 I p I2 Z 12 Z 23 Z 31 Z l 2 3 I 23 30o 1 3I 12 30o I I 3 3 I 31 30o I
30O
I12 I1
•
•
I23
•
电工电子技术
工作情境
实训环境要求：本项目的教学应在一体化的电工技能实训室 和电子装配实训室进行，实训室内设有教学区（配备多媒 体）、工作区、资料区和展示区。要配备常用的电工实验台 等设备，以及万用表等常用工具。 指导要求：配备一名主讲教师和一名实验室辅助教师。 学生要求；根据班级情况进行分组，一般每组3-4名同学， 选出小组长。 教学手段选择： 1）主要应用讲授法、任务教学法、讨论法和演示法进行教 学； 2）采取多媒体教学与实物演示相结合； 3）现场教学与动手操作相结合； 4）教师主导与学生自主学习相结合。
380 I2 I3 0.95A(灯亮） 400 (4) 如果采用了三相四线制，当1相断开、短路时其他两相负 载相电压、相电流。 中线上不允许接开关或熔断器 因有中线，其余两相未受影响，电压仍为220V。 但1 相短路电流很大将熔断器熔断。
U3 380V(线电压） 超过了的额定电压，灯将被损坏。 U2
实践知识
兆欧表
一种测量电器设备及电路绝缘电阻的仪表。 结构和工作原理 外形如图3．15（a）所示。主要包括三个部分：手摇直流发电机（或交 流发电机加整流器）、磁电式流比计、接线桩（L、E、G）。 工作原理可用图3．15（b）来说明。
图3．15 兆欧表的外形和工作原理示意图 （a）外形 （b）工作原理
I1
1 U 2 U
3 U
L2
iN i2 i3
Z3
Z1
N
Z2
U1 220 220 44 36.9 A Z1 4 j3 5 36.9
L3
中线电流为 U 2 220 120 I2 44 120 A N I 1 I 2 I 3 I Z2 5 U 3 220 120 220 120 44 36.9 44 120 I3 Z3 6 j8 10 53.1 22 173.1 62.5 97.1 A
在用电设备方面：三相交流电动机比单相电动机 结构简单、体积小、运行特性好等等。因而三相制是 目前世界各国的主要供电方式。
理论知识
三相电源是由三相发电机产生的频率相同、幅值 相等、相位互差120°的三相对称正弦电压。
U1 + V1 + W1 + -
uU
uV
uw
三相分别称为U相、V相和W
U2 V2 W2
也可用相量表示： U3 120° 120° 120° U2
• •
1 U 0 U 2 U 120 o U o U 3 U 120
o
U1 三相电压相量图
•
对称正弦量特点为：
1 U 2 U 2 0 U
u1 u2 u3 0
频率相同、幅值相等、相 位互差120°的三相电压称为 对称正弦电压。
I3
•
三相交流 电动机
理论知识
如果三相负载对称, 中线中无电流, 故可将中线 除去, 而成为三相三线制系统。
如果三相负载不对称, 中线上就有电流IN通过, 此
时中线是不能被除去的, 否则电气设备不能正常工作。
理论知识
例 在如图（a）所示的三相四线制电路中, 线电 Z 1 4 j3Ω, Z 2 5Ω, Z 3 6 j8Ω · V, 压U=380 i1 试求各相负载电流及中线电流。 L1 解: 相电压 U l 380 N Up 220V 3 3 选 U 1为参考相量, 则: