電工學(xué)課件第4章

第4章

三相電路1第4章

三相電路

4.2三相電路中負(fù)載的連接4.1三相電源4.3三相電路的功率4.4安全用電技術(shù)2理解三相電源相、線電壓之間的關(guān)系。掌握三相負(fù)載星形連接時(shí)，相、線電壓和相、線電流的計(jì)算，并能畫出電路的相量圖。掌握三相負(fù)載三角形連接時(shí)，相、線電壓和相、線電流的計(jì)算，并能畫出電路的相量圖掌握對(duì)稱負(fù)載三相功率的計(jì)算。了解三相功率的測(cè)量方法。了解安全用電常識(shí)。本章學(xué)習(xí)目標(biāo)34.1三相電源4.1.1三相電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生NSAXe在兩磁極中間，放一個(gè)線圈。根據(jù)右手定則可知，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其方向由AX讓線圈以的速度順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。合理設(shè)計(jì)磁極形狀，使磁通按正弦規(guī)律分布，線圈兩端便可得到單相交流電動(dòng)勢(shì)。1、單相交流電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生42、三相交流電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生定子中放三個(gè)線圈：首端末端三線圈空間位置各差120o轉(zhuǎn)子裝有磁極并以的速度旋轉(zhuǎn)。三個(gè)線圈中便產(chǎn)生三個(gè)以正弦規(guī)律變化的交流電動(dòng)勢(shì)。???AXYCBZSN轉(zhuǎn)子定子AXBYCZeAeBeC5三相電動(dòng)勢(shì)()°-=240sintEmeCw()°-=120sintEmeBw=sintEmeAw)120sin(°+=tEmw64.1.2三相電源的表示法1.瞬時(shí)值表達(dá)式()°-=240sintEmeCw()°-=120sintEmeBw=sintEmeAw)120sin(°+=tEmwEm

2.波形圖7AECEBE3.相量圖°D=°-D=°D=120120EEEECBA0EE4.相量式84.三相電源的特征(1)對(duì)稱。大小相等，頻率相同，相位互差120o(2)相序:三相正弦交流電依此到達(dá)正向幅值的順序。A—B—C(3)對(duì)稱正弦量的瞬時(shí)值和與相量和為0。Em

0=++CBAEEEeA

+eA

+eA

=0AECEBE9（中線）（火線）（火線）（火線）三相四線制供電火線（相線）:ABC中線（零線）：NAXYCBZN4.1.3三相電源的連接星形接法10CCBBAAeueueu===1、相電壓(Up)：火線對(duì)中線間的電壓。120120120AuBuoD=0AAUUo-D=120BBUUo-D=240CCUUCUBUAU（中線）（火線）（火線）（火線）AXYCBZNCu112、線電壓(UL)：兩火線間的電壓。ABuBCuCAuCABCABuuu注意規(guī)定的正方向CBBCUUU-=BAABUUU-=ACCAUUU-=（中線）（火線）（火線）（火線）AXYCBZN12CUABUBUAUBCUCAUBU-AU-CU-303030BAABUUU-=°D=303AUCBBCUUU-=°D=-903BUACCAUUU-=°D=1503CU3.相、線電壓間的關(guān)系A(chǔ)BU=°D303AUBCU=°D303BUCAU=°D303CU13UP：相電壓在日常生活與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，多數(shù)用戶的電壓等級(jí)為=

3plUU線電壓超前于相應(yīng)的相電壓30oUl：線電壓結(jié)論（UA、

UB、

UC）（UAB、

UBC、

UCA）144.2三相電路中負(fù)載的連接三相對(duì)稱負(fù)載：接在三相電源上的每一相負(fù)載的阻抗值與阻抗角都相等。連接形式：星形連接（Y接）三角形連接（接）相電流（IP）：流過每一相負(fù)載的電流線電流（IL）：流過每一根火線的電流15三相四線Bi相電流IP(負(fù)載上的電流)：ZAZCZB線電流IL(火線上的電流)：4.2.1負(fù)載星形連接的三相電路AiCABNXYZAuBuCuBNiCNiANiCiANI

、BNI

、CNI

AI

、BI

、CI

1.連接三相四線制16線電壓=相電壓,線電壓領(lǐng)先于相電壓30°。BUABUCUCAUBCUAU2.特點(diǎn)=pULU3線電流=相電流=LpIIACBNZZZCAUCUBUBCUAUABUBiAiCi中線電流NIiN17一般線電壓為已知，然后根據(jù)電壓和負(fù)載求電流。uLipiLuL=AIAUZA=BIBUZB=CICUZCCNBNANNIIII++=3.計(jì)算BBiZAZCZBAiCiCANNiAuBuCu18（1）若為對(duì)稱負(fù)載：即：ZA=ZB=ZC=Z因?yàn)椋篈U

、BU

、CU

對(duì)稱AI

、BI

、CI

所以：對(duì)稱計(jì)算時(shí)，只需計(jì)算一相，推出另外兩相即可。且BICIAIAUBUCU=++=（中線電流為0）0CBANIIII各相、線電流大小相等，相互之間的相位差為1200（2）負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，各相單獨(dú)計(jì)算。19已知：

三相負(fù)載R、L、C

以及三相線電壓：求：各相、各線及中線電流°D=

0lABUU°-D=

120lBCUU°D=120lCAUUCRABNLCAICIBIAINICIBI例120解：

相電壓°33D=°-D=90130

1lCACUUU°-D=°-D=303130

31lABAUUU33°-D=°-D=150130

1lBCBUUUCRABNLC線電壓°D=

0lABUUNIAI°D=120lCAUU°-D=

120lBCUUCNIBNIBIANICI21

相電流：CRABNLCNIAICNIBNIBIANICI=RUIAA-=1CjUICCw=LjUIBBwCBANIIII++=中線電流ABUCUBICAUBCUBUCINIAUAI22三相三線)(ZZZZCBA===負(fù)載對(duì)稱時(shí)零線是否可以取消？三相完全對(duì)稱時(shí)，零線可以取消!ACBZZZ0=++=CBANIIII三相三線制231）負(fù)載對(duì)稱時(shí)，三相三線制各電壓對(duì)稱2）若負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，不能采用三相三線制！因此時(shí)各相負(fù)載上的電壓將會(huì)出現(xiàn)不對(duì)稱現(xiàn)象，負(fù)載不能正常工作。3）因負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，不能采用三相三線制！所以，中線上不能安裝開關(guān)和保險(xiǎn)絲。三相三線制供電時(shí)各相電流的計(jì)算方法同上。24照明負(fù)載星形如圖所示接于線電壓為380V的三相電源上。燈泡的額定電壓為220V。例2求：（1）若一樓全部斷開，二、三樓仍然接通，分析中線斷開前后的情況如何?（2）若一樓斷開，二、三樓接通。但兩層樓燈的數(shù)量不等（設(shè)二樓燈的數(shù)量為三層的/4）中線斷開前后

結(jié)果如何？ABCN.........一層二層三層（3）根據(jù)以上分析，照明電路能否采用三相三線制供電方式？25若中線斷開，A相斷開后，B、C

兩相串連，線電壓UBC

（380V）加在B、C負(fù)載上。如果兩相負(fù)載對(duì)稱，則每相負(fù)載上的電壓為190V。低于燈泡的額定電壓。（1）若一樓全部斷開，二、三樓仍然接通。若中線尚未斷開，則二、三樓工作狀態(tài)不變。照明不受影響。結(jié)果為二、三樓電燈全部變暗，不能正常工作。解：ACB.........一層樓二層樓三層樓26（2）若一樓斷開，二、三樓接通。但兩層樓燈的數(shù)量不等（設(shè)二樓燈的數(shù)量為三層的1/4）時(shí)結(jié)果為二樓燈泡上的電壓超過額定電壓，燈泡被燒毀；三樓的燈不亮。V

76380513==RUV

304380542==RUACBR2R3若中線尚未斷開，則二、三樓工作狀態(tài)不變。照明不受影響。若中線斷開，則27不加零線會(huì)不會(huì)出現(xiàn)問題?（3）根據(jù)以上分析，照明電路不能采用三相三線制供電方式。且中線上不能接開關(guān)和保險(xiǎn)絲。ACB.........一層樓二層樓三層樓N中線的作用在于，使星形連接的不對(duì)稱負(fù)載得到相等的相電壓。因?yàn)樨?fù)載不對(duì)稱而又沒有中線時(shí)，負(fù)載上可能得到大小不等的電壓，有的超過用電設(shè)備的額定電壓，有的達(dá)不到額定電壓，都不能正常工作。比如，照明電路中各相負(fù)載不能保證完全對(duì)稱，所以絕對(duì)不能采用三相三相制供電，而且必須保證零線可靠。28線電壓=相電壓

plUU=4.2.2負(fù)載三角形連接的三相電路1.接法相電流IP(負(fù)載上的電流)：線電流IL(火線上的電流)：ABI

、BCI

、CAI

AI

、BI

、CI

ACBZABZBCZCA29ACBZABZBCZCA相電流線電流CAABAIII-=ABBCBIII-=BCCACIII=-ABABZU=ABIBCBCZU=BCICACAZU=CAI2.計(jì)算30（2）負(fù)載對(duì)稱時(shí)（ZAB=ZBC=ZCA=Z

），各相電流有效值相等，相位互差120

。有效值為：UZIIIILPCABCAB====ACBZABZBCZCA（1）負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，先算出各相電流，然后計(jì)算線電流。31同理：設(shè)：負(fù)載為阻性的，阻抗角為0

。負(fù)載對(duì)稱時(shí)，三角形接法線、相電流的相位關(guān)系CAABAIII-=°D=0LABUU=°-D303ABAII303030=°-D303BCBII=°-D303CACIIABUBCUCAUCA-ICAIABIBCIBICIAI32三角形接法的對(duì)稱負(fù)載ACB°-D=303pLII

pLUU=結(jié)論33負(fù)載對(duì)稱時(shí)：jcos3ppIUP=4.3三相電路的功率CBAPPPP++=三相總有功功率：

是每相負(fù)載的阻抗角,是相電壓超前于相電流的角度

3pLpLIIUU==星形接法時(shí)：

3

pLpLIIUU==三角形接法時(shí)：jcos3LLIUP=4.3.1三相功率的計(jì)算34jcos3LLIUP=jsin3LLIUQ=3LLIUS=同理,可得jsin3LLIUQ=3LLIUS=在三相負(fù)載對(duì)稱的條件下,三相電路總功率的計(jì)算與接法無關(guān).35單相功率的測(cè)量-電動(dòng)式瓦特計(jì)在交流電路中jPcos=UI其中，

j為i,u

間的夾角。指針偏轉(zhuǎn)角度iu負(fù)載功率的測(cè)量*4.3.2三相功率的測(cè)量電流線圈電壓線圈36P=3P1負(fù)載ACBN一表法適用于三相四線制接法的對(duì)稱負(fù)載。三相功率的測(cè)量1.一表法：（用一個(gè)功率表測(cè)量）P1相電壓相電流電壓線圈電流線圈37負(fù)載ACBN2.三表法：（用三個(gè)功率表測(cè)量）P=P1+

P2+

P3P1P2P3相電壓相電壓相電壓三表法適用于三相四線制接法的不對(duì)稱負(fù)載。相電流相電流相電流電壓線圈電流線圈383.兩表法：（用兩個(gè)功率表測(cè)量）P=P1+

P2兩表法適用于三相三線制接法的負(fù)載。負(fù)載ACBP1P2線電壓線電壓線電流線電流電壓線圈電流線圈39兩表法測(cè)量功率的原理證明：AiACuACBAuCZBiCiBCuAZBZBuCuBCBACAuiui+=)(()CBBCAAuuiuui-+-=CCBBAAiuiuiup++=BACiii--=三相總功率等于兩表測(cè)得數(shù)據(jù)之和。每單個(gè)功率表的讀數(shù)沒有意義。404.4安全用電技術(shù)4.4.1安全用電常識(shí)1．安全電流與電壓安全電流<5mA人體電阻1000安全電壓<36V（在特別潮濕的場(chǎng)所，應(yīng)采用12V以下的電壓）。412．幾種觸電方式1）雙線觸電2）電源中線接地時(shí)的單線觸電因火線與大地間分布電容的存在，使電流形成了回路，也是很危險(xiǎn)的。人體承受的是線電壓。ABC人體承受的是相電壓。3）電源中線不接地時(shí)的單線觸電ABCABC424.4.2防觸電