《电工电子技术基础》第3章三相交流电路.ppt

电笔头与被测导线接触 时，使氖管发光的是火 线（或端线），不发光 的是零线。
你会做吗？
电表可利用火线与零线 之间的数量关系判断出 火线和零线。
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你能说出对称 三相交流电的 特征吗？
三个最大值相等、角 频率相同、相位上互差 120°的正弦交流电。
3.2 三相负载的连接方式
负载有两种接法:
A
Z
N
Z
个功率表的读数无意义！
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安全用电
1.接零保护规定用于380V/220V三相中性点接地的供电系统中。 在三相四线制中点接地的系统中，低压电气设备按Y连接时，
从负载中点引出导线，连接某些测量、保护作信号电路；或者让电 源中点（零线）与设备外壳连接，这种保护称为接零保护。
2.接地保护规定用于中性点不接地的三相供电系统中。
N
uCN uBN
B
UCN 120°
120°
UA 120° N
C
UAN U P 0 UBN U P 120 UCN U P 120
UBN
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UP相量图
三个相电压是对称的
线电压：火线对火线间的电压。
注意规定的正方向
A
UAB 3UAN30 Ul30 UBC 3UBN30Ul90
u UCA 3UCN30Ul150 C
三个线电压也是对称的，
e C uA
ZX
Y
u AB
u CA
N
且超前与其相对应的相电 压30°电角。
UC
A
-UA
N
-
30 UBN
30
UAB
- 30
UCN
uB
u BC
B C
•
•
•
•
•
UABUANUBN UAN(UBN)
•
•
•
•
•
UBC UBNUCN UBN(UCN)
•
•
•
•
•
UCA UCNUAN UCN(UAN)
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例：电源线电压为380V，三相对称负载Y接，Z=3+j4Ω,求：
各相负载中的电流及中线电流。
解：
Up
Ul 3
38022V 0 3
设 U A220V
U B22 012 V 0 U C22 1 02 V 0
Z3j45 5.1 3
IA
UA Z
2200 553.1
4453.1A
根据对称关系可得：
电源线电压Ul=绕组的感应电压UP。
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如何用验电笔或400V以上 的交流电压表测出三相四线制 供电线路上的火线和零线？
验电笔的正确握法如下图示：
三相四线制供电体制 中，你能说出线、相 电压之间的数量关系
及相位关系吗？
数量上线电压是相电压 的1.732倍；在相位上超前 线电压超前与其相对应的 相电压30°.
I B4 417 .1A 3 I C4 46.6 9A I NI A I BI C0
由此例可得，对称 三相电路的计算可归结 为一相电路计算，其它 两相根据对称关系可直 接写出。
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问题及讨论 负载对称时 (ZAZBZCZ)
I NI AI BI C0
中线是否可以 去掉？
答： Y形连接三相完全对称时，零线可以取消。
如果中线断开，设又发生A相 短路，此时B、C相都会与短 接线构成通路，两相端电压 均为线电压380V，因此B、C 相由于超过额定值而烧损。
由此可得，中线的 作用是使Y接不对称三 相负载的端电压保持对 称。
* 三相四线制Y接电路中，中线不允许断开！
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关于零线的结论
负载不对称而又没有中线时，负载上可能得到 大小不等的电压，有的超过用电设备的额定电压， 有的达不到额定电压，都不能正常工作。比如， 照明电路中各相负载不能保证完全对称，所以绝 对不能采用三相三相制供电，而且必须保证零线 可靠。
B
Z
C
三相负载的一端连在一起与零 线相接；另一端分别与火线相 接的方式称为：
星形接法
A
Z
Z
B
Z
C
三相负载的首尾相连成一 个闭环，然后与三根火线 相接的方式称为：
三角形接法
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1.负载的Y形连接:
A
线电流
相电流
Y接负载的端电压等于电源相电压；
负载中通过的电流称为相电流IP； N 中线上通过的电流称为中线电流IN； B
三相电源、负载连接方式及其电路分析
第1章
现代电力工程上几乎都采用三相四线制。三 相交流供电系统在发电、输电和配电方面都具有很 多优点，因此在生产和生活中得到了极其广泛的应 用。
学习本章要求理解对称三相交流电的概念；熟 悉三相电路中相、线电压电流的关系；掌握对称三 相电路的分析和计算方法；重点理解中线的作用； 了解不对称三相电路的简单分析方法。
第1章
3.1 三相电源的连接方式 3.2 三相负载的连接方式 3.3 三相电路的功率
第1章
3.1 三相电源的连接方式
1. 对称三相交流电
A
定子 首端： A B C 三绕组在空间
↓↓↓
位置互差120o
Y×
N
Z
尾端： X Y Z
•
转子
转子装有磁极并以 的速度旋。三
个线圈中便产生三个单相电动势。
C×
S
UBC Ul相量图
相、线电压关系式
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线电压与相电压的通用关系表达式：
U l 3U p 30
在日常生活与工农业生产中，多数用户的 电压等级为:
U l38 V 、 0U P22 V0 U l22 V 、 0U P12 V7
三相电源绕组还可以连接成三角形，但电 源绕组三角接时只能向负载提供一种电压：
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分析 如果三相照明电路的中线因故断开，当发生一相灯负
载全部断开时或一相发生短路，电路会出现什么情况？
如果中线断开，设A相灯负载 又全部断开，此时B、C两相构成 串联，其端电压为电源线电压 380V。
若B、C相对称，各相端电压 为190V，均低于额定值220V而不 能正常工作；若B、C相不对称， 则负载多（电阻小）的一相分压 少而不能正常发光，负载少（电 阻大）的一相分压多则易烧损。
P 3Ul Il cos
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在三相负载对称的条件下，三相电路的功率：
有功功率：P 3U l I l cos
无功功率：Q 3U l I l sin
视在功率：S 3U l I l
如何用两 个瓦特表 测三相电 路的功率？
＊
测量方法如图示 U ＊ W1
M
V
3～
W
＊ W2
＊
在两瓦计法测量中，单独一
由相量图还可看出，在三相对称情况下，线电流是相 电流的1.732倍，相位滞后与其相对应的相电流30°。
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3.3 三相电路的功率
和接法有
三相总有功功率： PPAPBPC 无关系？
负载对称时：P3UpIpcos 3UlIlcos
星形接法时： Ul 3Up Il Ip 三角形接法时：Ul Up Il 3Ip
•
B
uA 2UP sint
X
uB 2UP sin(t 120)
三相交流发电机示意图
uC 2UP sin(t 120)
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u
uA
uB
uC
ωt
0
T
对称三相交流电波形图
对称三相交流电 的特征
UC
120°
120°
UA 120°
UB
对称三相电压相量图
大小相等，频率相同，相位互差120º。
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2. 三相电源的星形（Y）连接方式
将电气设备的金属外壳及构架，与接地装置良好连接的保护称 为接地保护。当电气设备的绝缘损坏使设备的金属外壳带电时，由 于人体是与接地装置并联，且人体电阻（最小800Ω）远大于接地电 阻（4Ω），因此人接触到带电的外壳并不会触电。
一些家用电器常常没有接零保护，室内单相电源插座 也往往没有保护零线插孔。这时在室内电源进线上，用漏 电保护自动开关，可以起到安全保护作用。
Z
B
iB iCAZ iBC
uBC iC
相电流
C
各相负载中通过的电流分别为： I AB U Z A A； B BI BC U Z B B； C CI CA U Z C CA A
IA IAB ICA
各线电流与相电流的关系为： IB IBC IAB
IC ICA IBC
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线、相电流关系式为：
IC
IA IAB （ ICA）
-IBC
30
IB IBC （ IAB）
-IAB
30
IC ICA （ IBC） IB
30
-ICA
IA
由相量图可看出：
电流相量图
三相电源对称、三相Y接负载也对称的情况下，三相 负载中的相电流iAB、iBC、iCA也是对称的，火线上通过的 三个线电流iA、iB、iC也对称。
A（火线）或（相线）
e C uA
uC Z X Y
N（中线）或（零线）
uB
B（火线）
C（火线） 三相四线制供电方式
三相电源Y接时可向负载提供两种电压
相电压UP 线电压Ul
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相电压：火线对零线间的电压。
u AN u A u BN u B
e C uA
uC Z X Y
u CN u C
uB
A
u AN
中线的作用在于，使星形连接的不对称负载得到相 等的相电压。为了确保零线在运行中不断开，其上不允 许接保险丝也不允许接刀闸。
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1.负载的Δ形连接:
iA 线电流
A
iAB
Δ接负载的端电压等于电源线电压；
火线上通过的电流称为线电流Il； 负载中通过的电流称为相电流IP；
接时 U l： U p
uAB uCA Z
火线上通过的电流称为线电流Il；
uA
中线电流
iN
Z
uB
iC Z
uC
iA
Z
iB
Y接时 I l ： I p
C
中各线相电负流载：中I通 N 过 的I 电A流I分 B 别为I C ： I AU Z A A； I BU Z B B； I CU Z C C
显然
三相电源对称、三相Y接负载也对称的情况下，三
相负载电流也是对称的，此时中线电流为零。
称为三相三线制。
eC uA
A
uC
uB
B
C
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Z
Z
Z
应用实例--照明电路
正确接法:每组灯相 A
互并联,然后分别接
至各相电压上。设
电源电压为：
N
Ul UP 380220V B
若三相不对 称，能否去
掉中线？
一组
...
二组
三组
C
当有中线时，每组灯的数量可以相等也可以不等， 但每盏灯上都可得到额定的工作电压220V。