電工基礎項目教程（曾小玲）教案 項目二 照明電路的安裝與測試

單元內(nèi)容項目二照明電路的安裝與測試單元序號2-1單元課時4教學手段多媒體教學教學方法演示法、講授法、討論法教學課型□理論□實訓?（理論+實訓）教學目標能力目標1、能夠運用常見方法分析、計算較為復雜的交流電路2、能根據(jù)電路要求，正確識讀、選擇和使用電容、電感元件3、能正確選擇和使用電工儀表測量小型交流用電設備的電流、電壓，具有一定的實驗操作技能4、能正確分析交流電路，并能規(guī)范連接交流電路中的常見電器元件5、會查閱有關技術資料和工具書。知識目標1、理解正弦交流電的基本概念及其表示方法2、理解R、L、C元件交流電路的伏安關系及阻抗3、掌握有功功率、無功功率及視在功率的概念及其計算4、掌握電路功率因數(shù)及其提高功率因數(shù)的意義和方法5、熟悉三相交流電源的產(chǎn)生及其特點，三相電源與負載的連接方式6、熟悉三相交流電源相、線電壓，相、線電流之間的關系以及對稱三相電路的電壓、電流和功率的計算7、掌握三相四線制電路的連接方法及電路分析方法，理解中線作用8、理解對稱三相電路電壓、電流及功率的計算6、能夠靈活運用電路的相關理論知識,分析計算較為復雜的直流電路。情感目標1、通過日光燈電路的安裝，讓學生樹立理論聯(lián)系實際的學習習慣；2、通過三相交流電路參數(shù)的測量，培養(yǎng)學生善于觀察、勤于動手的習慣。任務定位教學重點日光燈的電路分析教學難點日光燈的制作與測試教學關鍵點日光燈教學過程設計備注任務1日光燈電路的安裝與測試一任務的提出與分析二知識鏈接2.1.1正弦交流電（一）交流電概述1.交流電路概述交流電與直流電的區(qū)別在于：直流電的方向、大小不隨時間變化；而交流電的方向、大小都隨時間作周期性的變化，并且在一周期內(nèi)的平均值為零。圖2-1-2所示為直流電和交流電的電波波形。(a)直流電(b)正弦交流電圖2-1-2直流電和交流電波形圖正弦電壓和電流等物理量，常統(tǒng)稱為正弦量。正弦量的特征表現(xiàn)在變化的快慢、大小及初始值三個方面，而它們分別由頻率（或周期）、幅值（或有效值）和初相位來確定。所以頻率、幅值和初相位就稱為確定正弦量的三要素。2.正弦交流電的基本特征和三要素（1）瞬時值、最大值和有效值正弦交流電隨時間按正弦規(guī)律變化，某時刻的數(shù)值不一定和其它時刻的數(shù)值相同。我們把任意時刻正弦交流電的數(shù)值稱為瞬時值，用小寫字母表示，如、及表示電流、電壓及電動勢的瞬時值。瞬時值有正、有負，也可能為零。最大的瞬時值稱為最大值（也叫幅值、峰值）。用帶下標的小寫字母表示。如、及分別表示電流、電壓及電動勢的最大值。最大值雖然有正有負，但習慣上最大值都以絕對值表示。正弦電流、電壓和電動勢的大小往往不是用它們的幅值，而是常用有效值來計量的。某一個周期電流通過電阻在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量，和另一個直流電流通過同樣大小的電阻在相等的時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，那么這個周期性變化的電流的有效值在數(shù)值上就等于這個直流。規(guī)定，有效值都用大寫字母表示，和表示直流的字母一樣。周期電流的有效值為（2-1-2）當周期電流為正弦量時，可得（2-1-3）同理，正弦電壓和電動勢的有效值分別為（2-1-4）（2-1-5）一般所講的正弦電壓或電流的大小，例如交流電壓或者，都是指它的有效值。一般交流電流表和電壓表的刻度也是根據(jù)有效值來定的。（2）頻率與周期正弦量變化一次所需的時間（秒）稱為周期，如圖2-1-3所示。每秒內(nèi)變化的次數(shù)稱為頻率，它的單位是赫茲（）。圖2-1-3正弦電流波形圖頻率是周期的倒數(shù)，即（2-1-6）在我國和大多數(shù)國家都采用作為電力標準頻率，有些國家（如美國、日本等）采用。這種頻率在工業(yè)上應用廣泛，習慣上稱為工頻。通常的交流電動機和照明負載都用這種頻率。正弦量變化的快慢除用周期和頻率表示外，還可用角頻率來表示，它的單位是弧度/秒（）。角頻率是指交流電在1秒鐘內(nèi)變化的電角度。如果交流電在1秒鐘內(nèi)變化了1次，則電角度正好變化了弧度，也就是說該交流電的角頻率弧度/秒。若交流電1秒鐘內(nèi)變化了次，則可得角頻率與頻率的關系式為

（2-1-7）上式表示、、三個物理量之間的關系，只要知道其中之一，則其余均可求出。（3）初相位式（2-1-1）中的稱為正弦量的相位角或相位，它反映出正弦量變化的進程。當相位角隨時間連續(xù)變化時，正弦量的瞬時值隨之作連續(xù)變化。時的相位角稱為初相位角或初相位。式（2-1-1）中的就是這個電流的初相位。規(guī)定初相的絕對值不能超過。在一個正弦交流電路中，電壓和電流的頻率是相同的，但初相位不一定相同，如圖2-1-4所示。圖中和的波形可用下式表示它們的初相位分別為和。圖2-1-4

u和i的相位不相等兩個同頻率正弦量的相位角之差或初相位角之差，稱為相位差，用表示。圖2-1-4中電壓和電流的相位差為

（2-1-8）當兩個同頻率同正弦量的計時起點改變時，它們的相位和初相位即跟著改變，但是兩者之間的相位差仍保持不變。當正弦交流電的最大值（有效值）、角頻率（頻率、周期）和初相角確定時，正弦交流電才能被確定。也就是說這三個量是正弦交流電必不可少的要素，所以我們稱其為正弦交流電的三要素。只有這三個要素確定之后，才能確定正弦量。（二）正弦量的相量表示1.相量法的定義在正弦交流電路中，用復數(shù)表示正弦量，并用于正弦交流電路分析計算的方法稱為相量法。設有一正弦電壓，其波形如圖2-1-6右邊所示，左邊是一旋轉有向線段，在直角坐標系中，有向線段的長度代表正弦量的幅值，它的初始位置（時的位置）與橫軸正方向之間的夾角等于正弦簠的初相位，并以正弦量的角頻率作逆時針方向旋轉。可見，這一旋轉有向線段具有正弦量的三個特征，故可用來表示正弦量。正弦量在某時刻的瞬時值就可以由這個旋轉有向線段于該瞬時在縱軸上的投影表示出來。例如，在時，；在時，。圖2-1-6用正弦波形和旋轉有向線段來表示正弦量正弦量可用旋轉有向線段表示，而有向線段可用復數(shù)表示，所以正弦量也可用復數(shù)來表示。如果用復數(shù)來表示正弦量的話，則復數(shù)的模即為正弦量的幅值或有效值，復數(shù)的幅角即為正弦量的初相位。2.正弦量的相量表達式為了與一般的復數(shù)相區(qū)別，我們把表示正弦量的復數(shù)稱為相量，并在大寫字母上打“”，于是表示正弦電壓的相量為（2-1-9）（2-1-10）是電壓的幅值相量，是電壓的有效值相量，注意，相量只是表示正弦量，而不是等于正弦量。另外，圖46中的旋轉有向線段是初始位置的有向線段，表示它的復數(shù)只有兩個特征，即模和幅角。表示正弦量的相量有兩種形式：相量圖和復數(shù)式（相量式）。（三）電路基本定律的相量形式1.基爾霍夫電流定律的相量形式基爾霍夫定律適用于電路的任一瞬間，與元件性質無關。在交流電路中的任一瞬間，連接在電路任一節(jié)點（或閉合面）的各支路電流瞬時值的代數(shù)和為零。正弦交流電路中，各電流、電壓都是與電流同頻率的正弦量，把這些正弦量用相量表示，便有：連接在電路任一節(jié)點的各支路電流的相量的代數(shù)和為零，即

（2-1-11）這就是適用于正弦交流電路中的相量形式的KCL。應用KCL時，一般對參考方向背離節(jié)點的電流的相量取正號，反之取負號。由相量形式的KCL可知，正弦交流電路中連接在一個節(jié)點的各支路電流的相量組成一個閉合多邊形。例如圖2-1-9，節(jié)點O的KCL相量表達式為,其相量圖為一封閉的四邊形。(b)(c)圖2-1-9KCL的相量形式2.基爾霍夫電壓定律的相量形式基爾霍夫電壓定律（KVL）也適用于電路的任一瞬間，與元件性質無關。在交流電路的任一瞬間，任一回路的各支路電壓瞬時值的代數(shù)和為零。在正弦交流電路中，任一回路的各支路電壓的相量的代數(shù)和為零，即這就是適用于正弦交流電路中的相量形式的KVL。應用KVL時，也是先對回路選一繞行方向，對參考方向與繞行方向一致的電壓的相量取正號，反之取負號。由相量形式的KVL可知，正弦交流電路中，一個回路的各支路電壓的相量組成一個閉合多邊形。例如圖2-1-10，回路的電壓方程為其KVL相量表達式為在相量圖上為一封閉的多邊形。(a)(b)(c)圖2-1-10KVL的相量形式2.1.2電阻、電感和電容電路分析各種交流電路時，必須首先掌握單一理想元件電路中電壓與電流的關系，它們之間的相量運算和相量圖，以及對其功率和能量的分析。其它各種類型的交流電路無非是這些單一理想元件的不同組合而已。（一）純電阻電路1.電阻元件上電壓和電流關系2.電阻元件的功率(1)瞬時功率在純電阻交流電路中，當電流流過電阻時，電阻上要產(chǎn)生熱量，把電能轉化為熱能，電阻上必然有功率消耗。由于流過電阻的電流和電阻兩端的電壓都是隨時間變化的。所以電阻上消耗的功率也是隨時間變化的。電阻中某一時刻消耗的電功率叫做瞬時功率，它等于電壓與電流瞬時值的乘積，并用小寫字母表示。任何瞬時，恒有，說明電阻只要有電流就消耗能量，將電能轉為熱能，它是一種耗能元件。由于電阻電壓與電流同相，所以當電壓、電流同時為零時，瞬時功率也為零；電壓、電流到達最大值時，瞬時功率達最大值。圖2-1-14電阻元件瞬時功率的波形圖（2）平均功率瞬時功率雖然表明了電阻中消耗功率的瞬時狀態(tài)，但不便于表示和比較大小，所以工程中常用瞬時功率在一個周期內(nèi)的平均值表示功率，稱為平均功率，用大寫字母表示。表達方式與直流電路中電阻功率的形式相同，但式中的、不是直流電壓、電流，而是正弦交流電的有效值。（二）純電感電路1.元件上電壓和電流關系若把線圈的電阻略去不計，則線圈就僅含有電感，這種線圈被認為是純電感線圈。如圖2-1-15所示。實際上線圈總是有些電阻的。圖2-1-15

純電感元件交流電路當線圈中通過交流電流時，就產(chǎn)生自感電動勢來反抗電流的變化。比較電壓和電流的關系式可見：電感兩端電壓和電流也是同頻率的正弦量，電壓的相位超前電流90°，電壓與電流在數(shù)值上滿足關系式或2.感抗的概念電感電壓有效值（或最大值）與電流有效值（或最大值）的比值為，它的單位是歐姆。當電壓一定時，越大，則電流越小。可見電感具有對交流電流起阻礙作用的物理性質，所以稱為感抗，用表示。感抗是交流電路中的一個重要概念，它表示線圈對交流電流阻礙作用的大小。線圈本身所固有的“直流暢通，高頻受阻”作用。3.電感元件的功率(1)瞬時功率(2）平均功率純電感條件下電路中僅有能量的交換而沒有能量的損耗。的基本單位是乏（var）。無功功率并不是“無用”的功率，它的含義是表示電源與電感性負載之間能量的交換。許多設備在工作中都和電源存在著能量的交換。如異步電動機、變壓器等要要依靠大市場的變化來工作，磁場的變化會引起磁場能量的變化，這就說明設備和電源之間存在能量的交換。因此發(fā)電機除了發(fā)出有功功率以外，還要發(fā)出適量的無功功率以滿足這些設備的需要。。（三）純電容電路1.元件上電壓和電流關系當電壓發(fā)生變化時，電容極板上的電荷也要隨著發(fā)生變化。2.容抗的概念電容電壓有效值（或最大值）與電流有效值（或最大值）的比值為，它的單位也是歐姆。當電壓一定時，越大，則電流越小。可見電容具有對交流電流起阻礙作用的物理性質，所以稱為容抗，用表示容抗與電容，頻率成反比。是因為電容越大時，在同樣電壓下，電容所容納的電荷量就越大，因而電流越大。當頻率越高時，電容的充電與放電就進行得越快，在同樣電壓下，單位時間內(nèi)電荷的移動量就越多，因而電流越大。所以電容元件對高頻電流所呈現(xiàn)的容抗很小，相當于短路；而當頻率很低或（直流）時，電容就相當于開路。這就是電容的“隔直通交”作用3.電容元件的功率（1）瞬時功率由上式可見，電容元件的瞬時功率是一個幅值為，以的角頻率隨時間而變化的交變量，其變化波形如圖2-1-22所示。由圖同樣可知，在正弦交流電作用下，純電容元件不斷地與電源進行能量交換，但卻不消耗能量。（2）平均功率由圖2-1-22可見，純電容元件的平均功率雖然純電容不消耗功率，但是它與電源之間存在能量交換。為了表示能量交換的規(guī)模大小，將電容瞬時功率的最大值定義為電容的無功功率，或稱容性無功功率，用表示的單位也是乏（var）。（四）RLC串聯(lián)電路1.串聯(lián)電路中電壓和電流關系電阻、電感、電容元件串聯(lián)的電路如圖2-1-23(a)所示。電路的各元件電路的各元件通過同一電流。電流與各個電壓的參考方向如圖中所示。分析此電路可根據(jù)前面得到的結論。3.RL串聯(lián)電路實際的設備大部分是呈感性的，如日光燈負載，可以用理想電阻與理想電感相串聯(lián)的電路模型表示，這類負載稱為電感性負載，簡稱RL電路。這種電路的分析就相當于RLC串聯(lián)電路中去掉電容C的電路2.1.3正弦交流電路中的功率及功率因數(shù)（一）正弦交流電路中的功率1.瞬時功率2.平均功率（有功功率）負載是要消耗電能的，其所消耗的能量可以用平均功率來表示。將一個周期內(nèi)瞬時功率的平均值稱為平均功率，也稱有功功率。3.無功功率電路中的電感元件與電容元件要與電源之間進行能量交換，根據(jù)電感元件、電容元件的無功功率，考慮到與相位相反，4.視在功率在實際交流電路中，電器設備所消耗的有功功率是由電壓、電流和功率因數(shù)決定的。但在制造變壓器等電器設備時，用電設備（即負載）的功率因數(shù)是不知道的。因此這些設備的額定功率不能用有功功率來表示，而是用額定電壓與額定電流的乘積來表示，我們把它稱為視在功率。5.功率三角形將交流電路表示電壓間關系的電壓三角形的各邊乘以電流即成為功率三角形。6.功率因數(shù)功率因數(shù)其大小等于有功功率與視在功率的比值，在電工技術中，一般用表示，當負載為純電阻負載時，；但對大部分負載而言，功率因數(shù)一般在之間，如計算機的功率因數(shù)一般為0.6左右，異步電動機在額定情況下工作時為，工頻感應加熱爐為，日光燈為。角稱為功率因數(shù)角。它既是電路總阻抗的阻抗角，又是該電路端電壓與總電流的相位差角。（二）功率因數(shù)的提高在生產(chǎn)和生活中使用的電氣設備大多屬于感性負載，它們的功率因數(shù)都較低。如供電系統(tǒng)的功率因數(shù)是由用戶負載的大小和性質決定的，在一般情況下，供電系統(tǒng)的功率因數(shù)總是小于1。1.提高功率因數(shù)的意義(1)使發(fā)電設備容量不能充分利用。每個供電設備都有額定容量，即視在功率。在電路正常工作時是不允許超過額定值的，否則會損壞供電設備。對于非電阻負載電路，供電設備輸出的總功率中，一部分為有功功率，另一部分為無功功率。即電源發(fā)生的能量得不到充分利用，其中一部分不能成為有用功，只能在電源與負載中貯能元件之間進行交換。(2)增加輸電線路上的損耗。功率因數(shù)低，還會增加發(fā)電機繞組、變壓器和線路的功率損失。當負載電壓和有功功率一定時，電路中的電流與功率因數(shù)成反比，功率因數(shù)越低，電路中的電流越大，線路上的壓降也就越大，電路的功率損失也就越大。這樣，不僅使電能白白地消耗在線路上，而且使得負載兩端的電壓降低，影響負載的正常工作。因此，為了節(jié)省電能和提高電源設備的利用率，必須提高用電設備的功率因數(shù)。根據(jù)供電管理規(guī)則，高壓供電的工業(yè)企業(yè)用戶的平均功率因數(shù)不低于0.95，低壓供電的用戶不低于0.9。2.提高功率因數(shù)的方法提高功率因數(shù)，常用的方法是在感性負載的兩端并聯(lián)電容。（三）R、L與C并聯(lián)諧振電路1.諧振條件在實際工程電路中，最常見的、用途極廣泛的諧振電路是由電感線圈和電容并聯(lián)組成。電容損耗很小，可以忽略不計，可看成一個純電容。線圈的電阻是2.諧振電路特點電感線圈與電容并聯(lián)的電路，諧振時具有的特點與并聯(lián)諧振電路相同。并聯(lián)諧振又叫做電流諧振。思考題與作業(yè)課后練習題教材及參考資料教材：曾小玲主編.電工基礎實用項目教程,西安電子科技大學出版社，2020參考教材：[1]郭穩(wěn)濤主編．電工實訓與技能訓練（高職）．陜西：西安電子科技大學出版社，2018[2]陸立新主編．電工電子實訓（第4版）．北京：電子工業(yè)出版社，2019[3]袁成華主編．電工基礎．北京：人民郵電出版社，2014[4]張建平主編．電工技術基本技能．陜西：西安電子科技大學出版社，2014教學反思單元內(nèi)容照明電路的安裝與測試單元序號2-2單元課時4教學手段多媒體教學教學方法演示法、講授法、討論法教學課型□理論□實訓?（理論+實訓）教學目標能力目標1、能夠運用常見方法分析、計算較為復雜的交流電路2、能根據(jù)電路要求，正確識讀、選擇和使用電容、電感元件3、能正確選擇和使用電工儀表測量小型交流用電設備的電流、電壓，具有一定的實驗操作技能4、能正確分析交流電路，并能規(guī)范連接交流電路中的常見電器元件5、會查閱有關技術資料和工具書。知識目標1、理解正弦交流電的基本概念及其表示方法2、理解R、L、C元件交流電路的伏安關系及阻抗3、掌握有功功率、無功功率及視在功率的概念及其計算4、掌握電路功率因數(shù)及其提高功率因數(shù)的意義和方法5、熟悉三相交流電源的產(chǎn)生及其特點，三相電源與負載的連接方式6、熟悉三相交流電源相、線電壓，相、線電流之間的關系以及對稱三相電路的電壓、電流和功率的計算7、掌握三相四線制電路的連接方法及電路分析方法，理解中線作用8、理解對稱三相電路電壓、電流及功率的計算6、能夠靈活運用電路的相關理論知識,分析計算較為復雜的直流電路。情感目標1、通過日光燈電路的安裝，讓學生樹立理論聯(lián)系實際的學習習慣；2、通過三相交流電路參數(shù)的測量，培養(yǎng)學生善于觀察、勤于動手的習慣。任務定位教學重點日光燈的電路分析教學難點日光燈的制作與測試教學關鍵點日光燈教學過程設計備注任務2三層小樓照明電路的安裝與測試一任務的提出與分析一棟三層小樓照明電路出現(xiàn)圖2-2-1所示四種連接情況，連接在三相電源時,請分析各種電路工作的情況，并說明其正確與否。每層樓的燈互相并聯(lián)，分別接至各相電壓上；每層樓的燈互相并聯(lián)，分別接至各相電壓上，但零線斷開；一樓全部斷開，二、三樓仍然接通，零線仍然斷開；一樓全部斷開，二、三樓仍然接通，且二樓燈的數(shù)量為三層的1/4，零線仍斷開。通過對電路的分析可以發(fā)現(xiàn)：在電路中同樓層的燈和不同樓層間燈的處理方式直流電源或者單相正弦交流電源也能夠正確處理，但現(xiàn)在是正弦三相交流電源，那么只有正確掌握和熟悉了三相交流電源及特性才能正確分析和運用三相交流電源。熟悉和掌握三相交流電在實際生活中的應用是本項目的重點。二知識鏈接2.2.1三相交流電的產(chǎn)生（一）三相交流電路的定義所謂三相交流電路是指由三個頻率相同、最大值（或有效值）相等、在相位上互差120°的單相交流電動勢組成的電路，這三個電動勢稱為三相對稱電動勢。（二）三相交流電的特點三相交流電與單相交流電相比具有如下優(yōu)點：（1）三相交流發(fā)電機比功率相同的單相交流發(fā)電機體積小、重量輕、成本低；（2）電能輸送，當輸送功率相等、電壓相同、輸電距離一樣，線路損耗也相同時，用三相制輸電比單相制輸電可大大節(jié)省輸電線有色金屬的消耗量，即輸電成本較低，三相輸電的用銅量僅為單相輸電用銅量的70%；（3）目前獲得廣泛應用的三相異步電動機，是以三相交流電作為電源，它與單相電動機或其它電動機相比，具有結構簡單、價格低廉、性能良好和使用維護方便等優(yōu)點。因此在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，三相交流電路獲得廣泛應用。（三）三相交流電的產(chǎn)生三相交流電的產(chǎn)生就是指三相交流電動勢的產(chǎn)生。三相交流電動勢由三相交流發(fā)電機產(chǎn)生，它是在單相交流發(fā)電機的基礎上發(fā)展而來的在發(fā)電機定子（固定不動的部分）上嵌放了三相結構完全相同的線圈、、（通稱繞組），這三相繞組在空間位置上各相差120°電角度，分別稱為相、相和相。、、三端稱為首端，、、則稱為末端。工廠或企業(yè)配電站或廠房內(nèi)的三相電源線（用裸銅排時）一般用黃、綠、紅分別代表、和三相。磁極放在轉子上，一般均由直流電通過勵磁繞組產(chǎn)生一個很強的恒定磁場。當轉子由原動機拖動作勻速轉動時，三相定子繞組即切割轉子磁場而感應出三相交流電動勢。由于三相繞組在空間各相差120°，因此三相繞組中感應出的三個交流電動勢在時間上也相差三分之一周期（也就是120°）三相正弦交流電動勢在任一瞬間其三個電動勢的代數(shù)和為零三相正弦交流電動勢的相量和也等于零。我們把它們稱做三相對稱電動勢，規(guī)定每相電動勢的正方向是從線圈的末端指向首端(或由低電位指向高電位)。2.2.2三相電源與負載的連接我們知道，三相交流發(fā)電機實際有三個繞組，六個接線端，如果這三相電源分別用輸電線向負載供電，則需六根輸電線（每相用兩根輸電線），這樣很不經(jīng)濟，我們目前采用的是將這三相交流電按照一定的方式，連接成一個整體向外送電的。連接的方法通常為星形和三角形。電力系統(tǒng)的負載，從它們的使用方法來看，可以分成兩類。一類是象電燈這樣有兩根出線的，叫做單相負載，電風扇、收音機、電烙鐵、單相電動機等都是單相負載。另一類是象三相電動機的這樣的有三個接線端的負載，叫做三相負載。在三相負載中，如每相負載的電阻均相等，電抗也相等（且均為容抗或均為感抗），則稱為三相對稱負載。如果各相負載不同，就是不對稱的三相負載，如三相照明電路中的負載。任何電氣設備都設計在某一規(guī)定的電壓下使用（稱額定電壓），若加在電氣設備上的電壓高于此額定電壓，則設備的使用壽命就會降低；若低于額定電壓，則不能正常工作。因此，使用任何電氣設備時都要注意負載本身的額定電壓與電源電壓一致。負載也和電源一樣可以采用兩種不同的連接方法，即星形聯(lián)結和三角形聯(lián)結。（一）三相電源的連接1.三相電源的星形聯(lián)結（Y接）（1）基本概念1）星形聯(lián)結：將電源的三相繞組末端、、連在一起，首端、、分別與負載相連，這種方式就叫做星形聯(lián)結。2）中點、中性線、相線：三相繞組末端相連的一點稱中點或零點，一般用“”表示。從中點引出的線叫中性線（簡稱中線），由于中線一般與大地相連，通常又稱為地線（或零線）。從首端、、引出的三根導線稱相線（或端線）。由于它與大地之間有一定的電位差，一般通稱火線。3）輸電方式：由三根火線和一根地線所組成的輸電方式稱三相四線制（通常在低壓配電系統(tǒng)中采用）。只由三根火線所組成的輸電方式稱三相三線制（在高壓輸電時采用較多）。（2）三相電源星形聯(lián)結時的電壓關系三相繞組聯(lián)結成星形時，可以得到兩種電壓：相電壓即每個繞組的首端與末端之間的電壓。相電壓的有效值用、、表示；線電壓即各繞組首端與首端之間的電壓，即任意兩根相線之間的電壓叫做線電壓，其有效值分別用、、表示。相電壓與線電壓的參考方向是這樣規(guī)定的：相電壓的正方向是由首端指向中點，例如電壓是由首端指向中點；線電壓的方向，如電壓是由首端指向首端。（3）線電壓與相電壓的關系

三個相電壓大小相等，在空間各相差120°電角度。由于相繞組的末端并不是和相繞組的首端相連，而是和相繞組的末端相連，故兩端線和之間的線電壓應該是兩個相應的相電壓之差。線電壓大小利用幾何關系可求得為：三相電路中線電壓的大小是相電壓的倍，2.三相電源的三角形聯(lián)結（Δ接）（1）基本概念三角形聯(lián)結：如圖2-2-6所示，將電源一相繞組的末端與另一相繞組的首端依次相連（接成一個三角形），再從首端、、分別引出端線，這種連接方式就叫三角形聯(lián)結。（2）三相電源三角形聯(lián)結時的電壓關系所以我們知道，三相電源三角形聯(lián)結時，電路中線電壓的大小與相電壓的大小相等，三個線電壓之和為零，在電源的三相繞組內(nèi)部三個電動勢的相量和也為零，因此當電源的三相繞組采用三角形聯(lián)結時在繞組內(nèi)部是不會產(chǎn)生環(huán)路電流（環(huán)流）的。但如果不慎將某一相繞組接反。由于電源內(nèi)阻很小，因此在電源內(nèi)部會產(chǎn)生很大的環(huán)流，導致電源的繞組燒毀。所以在采用三角形聯(lián)結時，必須首先判斷出每相繞組的首末端，再按正確的方法接線，絕對不允許接反。（二）三相負載的連接1.三相負載的星形聯(lián)結（1）接線特點如圖2-2-8所示為三相負載星形聯(lián)結電路圖，它的接線原則與電源的星形聯(lián)結相似，即將每相負載末端連成一點（中性點），首端、、分別接到電源線上。(a)原理圖(b)接線圖如圖2-2-8三相負載的星形聯(lián)結（2）電壓、電流關系為討論問題方便，先作如下說明：線電壓：三相負載的線電壓就是電源的線電壓，也就是兩根相線（火線）之間的電壓；相電壓：每相負載兩端的電壓稱作負載的相電壓，在忽略輸電線上的電壓降時，負載的相電壓就等于電源的相電壓，因此；線電流：流過每根相線上的電流叫線電流；相電流：流過每相負載的電流叫相電流；中線電流：流過中線的電流叫中線電流。對于三相電路中的每一相而言，可以看成一個單相電路，所以各相電流與電壓間的相位關系及數(shù)量關系都可用討論單相電路的方法來討論。若三相負載對稱，則在三相對稱電壓的作用下，流過三相對稱負載中每相負載的電流應相等，即而每相電流間的相位差仍為120°。由KCL定律可知，中線電流，對應的相量式為

(2-2-10)接線方式只有三根相線，而沒有中性線的電路，即三相三線制，三相四線制除供電給三相負載外，還可供電給單相負載，故凡有照明、單相電動機、電扇、各種家用電器的場合，也就是說一般低壓用電場所，大多采用三相四線制。（3）三相四線制的特點是：1）相電流等于線電流，當三相電路中的負載完全對稱時，在任意一個瞬間，三個相電流中，總有一相電流與其余兩相電流之和大小相等，方向相反，正好互相抵消。所以，流過中性線的電流等于零。因此，在三相對稱電路中，當負載采用星形聯(lián)結時，由于流過中性線的電流為零，取消中性線也不會影響到各相負載的正常工作，這樣三相四線制就可以變成三相三線制供電，如三相異步電動機及三相電爐等負載，當采用星形聯(lián)結時，電源對該類負載就不需接中性線。通常在高壓輸電時，由于三相負載都是對稱的三相變壓器，所以都采用三相三線制供電。若三相負載不對稱，則中性線電流，中性線不能省略。因為當有中性線存在時，它能使星形聯(lián)結的各相負載，即使在不對稱的情況下，也均有對稱的電源相電壓，從而保證了各相負載能正常工作。如果中性線斷開變成三相三線制供電，則將導致各相負載的相電壓分配不均勻，有時會出現(xiàn)很大的差別，造成有的相電壓超過額定相電壓而使用電設備不能正常工作。故三相四線制供電時中性線決不允許斷開。因此在中性線上不能安裝開關、熔斷器，而且中性線本身強度要好，接頭處應連接牢固。另外，接在三相四線制電網(wǎng)上的單相負載，例如照明電路、單相電動機、小型電熱設備、各種家用電器、電焊機等，在設計安裝供電線路時也盡量做到把各單相負載均勻地分配給三相電源，以保證供電電壓的對稱和減少流過中性線的電流。2.三相負載的三角形聯(lián)結（1）接線特點將三相負載分別接在三相電源的每兩根相線之間的接法，稱為三相負載的三角形聯(lián)結。（2）電壓、電流關系對于三角形聯(lián)結的每相負載來說，也是單相交流電路，所以各相電流、電壓和阻抗三者的關系仍與單相電路相同。由于三角形聯(lián)結的各相負載是接在兩根相線之間，因此負載的相電壓就是線電壓。假設三相電源及負載均對稱，則三相電流大小均相等，為三個相電流在相位上互差120度，圖2-2-11畫出了它們的相量圖，并假定電壓超前電流一個角度。所以，線電流分別為：通過幾何關系不難證明。即當三相對稱負載采用三角形聯(lián)結時，線電流等于相電流的倍。從矢量圖中還可看到線電流和相電流不同相，線電流滯后相應的相電流。因此三相對稱負載三角形聯(lián)結的電流、電壓關系為：1）線電壓與相電壓相等，即

(2-2-14)2）線電流是相電流的倍，即(2-2-15)在三相三線制電路中，根據(jù)KCL，把整個三相負載看成一個節(jié)點的話，則不論負載的接法如何，以及負載是否對稱，三相電路中的三個線電流的瞬時值之和或三個線電流的相量和總是等于零，即對應的相量式為(2-2-16)2.2.3對稱三相電路的計算三相電路按電源和負載接成Y形還是Δ形，分為Y0/Y0、Y/Y、Y/Δ、Δ/Y和Δ/Δ五種聯(lián)結方式。其中，斜杠的左邊表示電源的聯(lián)結，右邊表示負載的聯(lián)結；下標“0”表示有中性線，否則表示無中性線。三相電路中，三相電源一般都是對稱的，如果三相負載對稱、三根輸電線的復阻抗也對稱，那么，就構成了三相對稱電路。其中，任一部分的不對稱，就形成不對稱電路。對稱三相電路的計算，看起來很復雜，但只要對其特點進行分析，我們便可以找出簡便的計算方法，計算出各相負載上的電壓和電流。（一）Y0/Y0三相系統(tǒng)電路有兩個節(jié)點，可先求出節(jié)點電壓，然后求支路電流通過前面的學習和分析，我們可以得出如下結論：（1）中線不起作用。即在對稱三相電路中，不管有無中線，中線阻抗多大，對電路都沒有影響；（2）各相負載的電壓和電流均由該相的電源和負載決定，與其他兩相無關，各相具有獨立性；（3）各相電壓、電流均是與電源同相序的對稱三相正弦量；（4）對于對稱三相電路的計算，只需取出一相，按單相電路計算；（5）電源、負載采用三角形聯(lián)結時，先等效成星形聯(lián)結，再按單相電路計算（二）Y/Δ三相系統(tǒng)三相對稱電源，相電壓的有效值為，角頻率為；線路阻抗為零；三相負載也是對稱的，每相負載的電阻為，電抗為。該電路中的電流如何計算?根據(jù)對稱星形聯(lián)結的三相電路的線電壓與相電壓的關系，可求得電源線電壓的有效值

因為線路阻抗為零，因而負載線電壓（也即負載相電壓）等于電源線電壓。根據(jù)電路歐姆定律可得，負載相電流的有效值

根據(jù)對稱三角形聯(lián)結的三相電路的線電流與相電流的關系，可求得線電流的有效值負載的相電壓與相電流之間的相位差等于負載的阻抗角若電源相電壓的初相位為已知量，根據(jù)