電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能（第2版） 課件 項(xiàng)目六 認(rèn)識(shí)三相正弦交流電路

電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能（第2版）項(xiàng)目六認(rèn)識(shí)三相正弦交流電路在生活中，如果仔細(xì)觀察，就會(huì)發(fā)現(xiàn)馬路旁電線桿上的電線共有四根，這是因?yàn)殡娋€桿上架設(shè)的是三相交流電的輸電線。目前，世界上的電力系統(tǒng)絕大多數(shù)采用三相交流電路。三相交流電與單相交流電相比具有很多優(yōu)越性：在用電方面，三相電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，性能好，是生產(chǎn)中所使用的主要?jiǎng)恿υO(shè)備；在輸送電能方面，相同條件下比單相輸電節(jié)約線材。而實(shí)際上，單相電源就是取自三相電源的其中一相。因此，我們應(yīng)當(dāng)學(xué)習(xí)有關(guān)三相交流電的知識(shí)。任務(wù)一認(rèn)識(shí)三相正弦對(duì)稱(chēng)電源任務(wù)二三相負(fù)載的連接任務(wù)三計(jì)算三相電路的功率項(xiàng)目評(píng)價(jià)項(xiàng)目小結(jié)思考與練習(xí)任務(wù)一認(rèn)識(shí)三相正弦對(duì)稱(chēng)電源電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能（第2版）

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///任務(wù)分析三相交流電源是由三相交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的，那么三相交流電源有什么特點(diǎn)？電源又有什么樣的連接形式呢？下面開(kāi)始本任務(wù)的學(xué)習(xí)。一、三相交流發(fā)電機(jī)相關(guān)知識(shí)在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，電能從產(chǎn)生、輸送到分配和應(yīng)用，都采用三相交流電路。三相交流電路比單相交流電路經(jīng)濟(jì)，并具有更高的效率。三相交流電路（三相電路）是指由三個(gè)頻率相同、幅值相等而相位依次相差120°的交流電源所組成的電源供電系統(tǒng)。組成三相交流電路的每一個(gè)單相電路稱(chēng)為一相。電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能（第2版）

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///三相交流電是由三相交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的，三相交流發(fā)電機(jī)的原理示意圖如圖6-1所示。三相交流發(fā)電機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子組成。定子上裝有三個(gè)獨(dú)立而相同的線圈，在空間位置上各相差120°，稱(chēng)為三相定子繞組。三相繞組的始端分別用U1、V1、W1表示，末端分別用U2、V2、W2表示。轉(zhuǎn)子是轉(zhuǎn)動(dòng)的一對(duì)N、S磁極，一般由直流電通過(guò)勵(lì)磁繞組產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)。當(dāng)原動(dòng)機(jī)（汽輪機(jī)、水輪機(jī)等）帶動(dòng)轉(zhuǎn)子按順時(shí)針?lè)较騽蛩傩D(zhuǎn)時(shí)，三相定子繞組即切割轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)感應(yīng)出三個(gè)頻率相同、幅值相等而相位依次相差120°的正弦電動(dòng)勢(shì)，稱(chēng)為三相正弦對(duì)稱(chēng)電源。圖6-1三相交流發(fā)電機(jī)的原理示意圖電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能（第2版）

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///二、三相交流電壓如果選定各相電動(dòng)勢(shì)的正方向?yàn)閺木€圈的末端指向始端的方向，以相電壓U作為參考電壓，則U、V、W三相電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式eU、eV、eW為三相對(duì)稱(chēng)交流電動(dòng)勢(shì)的波形圖如圖6-2所示。圖6-2三相對(duì)稱(chēng)交流電動(dòng)勢(shì)的波形圖四、三相電源的星形連接如圖6-3（a）所示，把發(fā)電機(jī)三相繞組的末端U2、V2、W2連接在一起的接法稱(chēng)為星形連接，連接點(diǎn)稱(chēng)為中性點(diǎn)N。由中性點(diǎn)引出的導(dǎo)線稱(chēng)為中線或零線，用黑色或白色表示。從三相繞組的始端U1、V1、W1引出的三根導(dǎo)線稱(chēng)為相線（俗稱(chēng)火線），分別用L1、L2、L3表示。這種供電方式又稱(chēng)三相四線制供電。三相電源在進(jìn)行星形連接時(shí)，繞組可以省略不畫(huà)，如圖6-3（b）所示。電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能（第2版）

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///三、三相交流電的相序三相電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，其到達(dá)最大值的先后順序稱(chēng)為三相電動(dòng)勢(shì)的相序。由圖6-2可以看出，eU超前eV、eW首先達(dá)到最大值，eV超前eW達(dá)到最大值，這種U-V-W-U的相序稱(chēng)為正相序。如果交流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，則其相序?yàn)閁-W-V-U，稱(chēng)為負(fù)相序。在供電電路中，相序一旦確定（通常采用正序），就不可隨意改變，并在配電母線上涂上黃、綠、紅三種不同顏色，分別表示U相、V相和W相。五、線電壓與相電壓在三相四線制供電系統(tǒng)中有兩種電壓：相電壓與線電壓。電源每相繞組始端和末端之間的電壓稱(chēng)為相電壓，也即各相線與中線之間的電壓，如圖6-3（b）所示。相電壓的瞬時(shí)值用uU、uV、uW表示，有效值用UU、UV、UW表示。相電壓在數(shù)值上與各相繞組的電動(dòng)勢(shì)相等，各相電壓之間的相位差為120°，因此，三個(gè)相電壓是相互對(duì)稱(chēng)的。電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能（第2版）

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///（a）（b）圖6-3三相電源電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能（第2版）

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///一、測(cè)量三相電源的相電壓用萬(wàn)用表測(cè)量實(shí)訓(xùn)室臺(tái)上提供的三相電源的相電壓，將結(jié)果填入表6-1中。技能訓(xùn)練二、測(cè)量三相電源的線電壓用萬(wàn)用表測(cè)量實(shí)訓(xùn)室臺(tái)上提供的三相電源的相電壓，將結(jié)果填入表6-2中。任務(wù)二三相負(fù)載的連接電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能（第2版）

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///任務(wù)分析在三相交流電路中，三相電源為星形連接，三相負(fù)載可以連接為星形和三角形兩種形式，兩種不同的電路連接形式中，相電壓與線電壓的關(guān)系，相電流與線電流的關(guān)系分別是什么？這是本任務(wù)要解決的問(wèn)題。相關(guān)知識(shí)一、三相負(fù)載的星形連接如圖6-5（a）所示，把各相負(fù)載的始端U1、V1、W1分別接到三相電源的三根相線上，把各相負(fù)載的末端U2、V2、W2連在一起接到三相電源的中線上，這種連接方式稱(chēng)為三相負(fù)載的星形接法，用符號(hào)“Y”表示。電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能（第2版）

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///圖6-5三相負(fù)載的星形連接圖6-5（b）為三相負(fù)載星形接法的實(shí)際電路圖，圖中ZU、ZV、ZW為各相負(fù)載的阻抗，每相負(fù)載兩端的電壓為相電壓。如果忽略輸電線上的阻抗，則負(fù)載的相電壓等于電源相電壓，負(fù)載的線電壓等于電源的線電壓。因此，負(fù)載的線電壓與相電壓的關(guān)系為（a）（b）電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能（第2版）

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///在負(fù)載作星形連接的三相交流電路中，流過(guò)各相負(fù)載的電流稱(chēng)為相電流，流過(guò)每根相線的電流稱(chēng)為線電流，其有效值分別用IU、IV、IW表示，電流參考方向規(guī)定為從電源流向負(fù)載，如圖6-5（b）所示。由于各相負(fù)載都串聯(lián)在相線中，因此，在三相負(fù)載的星形連接中，線電流和相電流數(shù)值相等，線電流和相電流分別用IL、IP表示，即當(dāng)負(fù)載作星形連接并具有中線時(shí)，三相交流電路的每相就是一個(gè)單相交流電路，各相電壓與電流間的數(shù)值及相位關(guān)系可用單相交流電路的方法來(lái)處理。在對(duì)稱(chēng)三相交流電路中，流過(guò)對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載的各相電流也是對(duì)稱(chēng)的，各相電流之間的相位差為120°。中性線為三相電路的公共回路線，因此，中性線上的電流瞬時(shí)值為三個(gè)相電流瞬時(shí)值的代數(shù)和，即對(duì)應(yīng)的相量關(guān)系式為電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能（第2版）

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///二、中性線的作用在很多情況下，三相交流電路是不對(duì)稱(chēng)的，例如，常見(jiàn)的照明電路就是典型的不對(duì)稱(chēng)星形負(fù)載。如圖6-8所示，為了分析方便，設(shè)定負(fù)載為阻性負(fù)載，U相線路沒(méi)有工作，由于故障原因，中性線斷開(kāi)，RV和RW成為串聯(lián)關(guān)系，L2、L3之間的電壓為線電壓380V。設(shè)RV＝10

，RW＝20

，則L2、L3兩相上的電壓分別為由此可見(jiàn)，L2相上的電壓低于220V額定電壓，不能正常工作。L2相上的電壓高于220V額定電壓，造成過(guò)電壓損壞。所以，對(duì)于不對(duì)稱(chēng)星形負(fù)載的三相電路，必須采用帶中性線的三相四線制供電。如果某一相發(fā)生故障，可保證其他兩相正常工作。圖6-8不對(duì)稱(chēng)星形負(fù)載電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能（第2版）

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///三、三相負(fù)載的三角形連接把三相負(fù)載分別接到三相交流電源的每?jī)筛嗑€之間，這種連接方式稱(chēng)為負(fù)載的三角形連接，用符號(hào)“△”表示，如圖6-9（a）所示。如圖6-9（b）所示為三相負(fù)載三角形連接的實(shí)際電路圖。由于三角形連接中的各相負(fù)載接在兩根相線之間，因此，負(fù)載的相電壓等于電源的線電壓，即圖6-9三相負(fù)載的三角形連接（a）（b）電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能（第2版）

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///對(duì)于負(fù)載作三角形連接的三相電路中的每一相負(fù)載來(lái)說(shuō)，都是單相交流電路。各相電流和電壓之間的數(shù)量與相位關(guān)系與單相交流電路相同。對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載作三角形連接時(shí)，三個(gè)相電流和三個(gè)線電流都是對(duì)稱(chēng)的，并且線電流大小是相電流的

倍，即【例6-1】在380V的三相對(duì)稱(chēng)交流電路中，把3個(gè)55Ω的電阻分別連接成星形或三角形，如圖6-10所示。試求兩種接法時(shí)的線電壓、相電壓、線電流和相電流。電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能（第2版）

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///一、三相負(fù)載的星形連接（1）在實(shí)訓(xùn)室里，按圖6-11（a）所示連接線路，經(jīng)檢查確認(rèn)無(wú)誤后，接通電源。（2）測(cè)量每相負(fù)載的相電壓、相電流。（3）測(cè)量線電壓及每根相線上的線電流，將結(jié)果填入表6-3中。技能訓(xùn)練圖6-11三相負(fù)載的連接圖（a）三相負(fù)載星形連接

（b）三相負(fù)載三角形連接電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能（第2版）

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///二、三相負(fù)載的三角形連接（1）在實(shí)訓(xùn)室里，按圖6-11（b）所示連接線路，經(jīng)檢查確認(rèn)無(wú)誤后，接通電源。（2）測(cè)量每相負(fù)載的相電壓、相電流。（3）測(cè)量線電壓及每根相線上的線電流，將結(jié)果填入表6-4中。任務(wù)三計(jì)算三相電路的功率電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能（第2版）

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///任務(wù)分析三相電路是產(chǎn)生、傳輸、分配及消耗電能的載體，功率的計(jì)算是非常重要的。因此，本任務(wù)要求學(xué)習(xí)和掌握三相電路的功率計(jì)算方法。相關(guān)知識(shí)一、三相對(duì)稱(chēng)負(fù)載功率的計(jì)算在三相交流電路中，不論負(fù)載采用星形連接還是三角形連接，三相負(fù)載消耗的總功率等于各相負(fù)載的功率之和，即電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能（第2版）

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///如果三相電路為對(duì)稱(chēng)電路，則表明各相負(fù)載的有功功率、無(wú)功功率和視在功率是相等的，那么在實(shí)際中，測(cè)量線電壓、線電流較為方便，三相電路的總功率常用線電壓和線電流來(lái)表示。由于負(fù)載作星形連接時(shí)，

，

；負(fù)載作三角形連接時(shí)，

，

，因此可得二、三相不對(duì)稱(chēng)負(fù)載功率的計(jì)算在三相對(duì)稱(chēng)交流電路中，若負(fù)載不對(duì)稱(chēng)，電流也不對(duì)稱(chēng)。如果已知各相電壓、相電流及功率因數(shù)

，則負(fù)載消耗的總功率為電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能（第2版）

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///【例6-2】有一對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載，每相電阻，感抗，分別將其接成星形、三角形，接到線電壓為380V的對(duì)稱(chēng)三相電源上，試求：（1）負(fù)載作星形連接時(shí)的相電流、線電流和總有功功率；（2）負(fù)載作三角形連接時(shí)的相電流、線電流和總有功功率。電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能（第2版）

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///三相功率的測(cè)量1．測(cè)量三相負(fù)載Y形連接電路的功率。（1）測(cè)量電路如圖6-12所示，按圖連接好電路及功率表。（2）測(cè)量各相負(fù)載的功率，并將測(cè)量結(jié)果填入表6-5中。技能訓(xùn)練圖6-12

Y形連接負(fù)載的功率測(cè)量原理圖電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能（第2版）

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///圖6-13△形連接負(fù)載的功率測(cè)量原理圖2．測(cè)量三相負(fù)載△形連接電路的功率（1）測(cè)量電路如圖6-13所示，按圖連接好電路及功率表。（2）測(cè)量各相負(fù)載的功率，并將測(cè)量結(jié)果填入表6-6。電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能（第2版）

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///項(xiàng)目評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表6-7。項(xiàng)目評(píng)價(jià)表6-7項(xiàng)目評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目評(píng)價(jià)分值評(píng)分細(xì)則評(píng)分備注三相對(duì)稱(chēng)電源的認(rèn)識(shí)20（1）不能清楚描述三相交流電壓的特點(diǎn)，扣5分；（2）不會(huì)正確測(cè)量三相電源的相電壓，扣5分；（3）不會(huì)正確測(cè)量三相電源的線電壓，扣5分

三相負(fù)載的星形連接20（1）電路連接錯(cuò)誤，每個(gè)扣3分；（2）測(cè)量數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，每次扣2分；（3）對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)不能正確分析，每次扣3分

三相負(fù)載的三角形連接20（1）電路連接錯(cuò)誤，每個(gè)扣3分；（2）測(cè)量數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，每次扣2分；（3）對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)不能正確分析，每次扣3分

電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能（第2版）

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///項(xiàng)目評(píng)價(jià)分值評(píng)分細(xì)則評(píng)分備注三相功率的測(cè)量20（1）電路連接錯(cuò)誤，每個(gè)扣3分；（2）測(cè)量數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，每次扣2分；（3）對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)不能正確分析，每次扣3分；（4）不會(huì)使用功率表，扣5分

安全文明操作20（1）實(shí)訓(xùn)結(jié)束應(yīng)及時(shí)整理實(shí)訓(xùn)器材，清潔實(shí)訓(xùn)崗位和場(chǎng)所，工作臺(tái)上工具排放整齊；（2）嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程，符合“7S”管理要求；（3）認(rèn)真完成實(shí)訓(xùn)報(bào)告一項(xiàng)，不符合要求之處各扣2分

合計(jì)100

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///在現(xiàn)代電力網(wǎng)中均采用三相交流電源供電，構(gòu)成三相電力系統(tǒng)，它是由三個(gè)同頻、等幅、相位互差120°的正弦交流電源組成的。電源和負(fù)載采用星形或三角形的連接方式。1．由三相交流電源供電的電路稱(chēng)為三相交流電路。若三相交流電源輸出三個(gè)頻率相同、幅值相同、相位互差120°的電壓，則稱(chēng)為對(duì)稱(chēng)三相電壓，三相交流電源各相的電壓瞬時(shí)值為2．三相交流電壓隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，其到達(dá)最大值的先后順序稱(chēng)為三相交流電的相序。習(xí)慣上采用正相序，即U-V-W-U。在電力系統(tǒng)中統(tǒng)一相序十分重要，并網(wǎng)供電相序必須相同。項(xiàng)目小結(jié)電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能（第2版）

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///3．當(dāng)三相電源為星形連接時(shí)，其線電壓

UL

與相電壓

UP

的關(guān)系為實(shí)際的三相發(fā)電機(jī)提供的都是對(duì)稱(chēng)三相電壓。4．三相負(fù)載的星形連接（1）對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載多采用三相三線制供電。對(duì)稱(chēng)三相電源提供給星形連接的對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載時(shí)，負(fù)載上的電壓和電流關(guān)系如下：①負(fù)載兩端電壓（即相電壓）等于電源線電壓的

。②流過(guò)負(fù)載的相電流等于端線上的線電流。③電源中性點(diǎn)與負(fù)載中性點(diǎn)等電位。（2）不對(duì)稱(chēng)的三相負(fù)載只能采用三相四線制供電，因?yàn)橹行跃€上的電流不為零。中性線對(duì)于電路的正常工作及安全非常重要，在三相四線制中規(guī)定，中性線上不允許安裝開(kāi)關(guān)和熔斷器，防止斷路。通常還要把中性線接地，與大地等電位，以保障安全。電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能（第2版）

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///三相負(fù)載越接近對(duì)稱(chēng)，中性線電流就越小。所以，在安裝照明電路時(shí)，應(yīng)盡量使各相負(fù)載平衡，以減小中性線電流。5．三相負(fù)載的三角形連接當(dāng)三相負(fù)載連接成三角形時(shí)，無(wú)論負(fù)載是否對(duì)稱(chēng)，各相負(fù)載的相電壓（即線電壓）等于電源的線電壓。當(dāng)負(fù)載對(duì)稱(chēng)時(shí)，相電流等于線電流的

。6．對(duì)稱(chēng)三相電路的功率為在不對(duì)稱(chēng)三相電路中，每一相的功率要分別計(jì)算，總有功功率為各相有功功率之和。電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能（第2版）

///27

///一、填空題1．三相電流中的三相負(fù)載，可分為_(kāi)________三相負(fù)載和_________三相負(fù)載。2．三相負(fù)載接于三相線路上的原則：若負(fù)載的額定電壓等于電源線電壓時(shí)，負(fù)載作____________連接；若負(fù)載的額定電壓等于電源的相電壓時(shí)，負(fù)載作_________連接。3．三相四線制供電線路可以提供_______種電壓。火線與零線之間的電壓稱(chēng)為_(kāi)_____，火線與火線之間的電壓稱(chēng)為_(kāi)______。4．對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載作星形連接時(shí)線電壓是相電壓的_______；在相位上線電壓比相應(yīng)的相電壓______。我國(guó)低壓三相四線制配電線路供給用戶(hù)的UL

=______V，UP

=_____V。5．在相同對(duì)稱(chēng)三相電源作用下，同一對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載三角形連接時(shí)是星形連接時(shí)電流的________倍，有功功率的_______倍。6．在對(duì)稱(chēng)三相交流電路中，負(fù)載作星形連接時(shí)，UL

=___UP，IL

=___IP；負(fù)載作三角形連接時(shí)，UL

=____UP，IL

=___IP。思考與練習(xí)電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能（第2版）

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///二、判斷題1．三相交流電是3個(gè)頻率相同、電量大小相等、相位上互差120°電角度的電流、電壓和電動(dòng)勢(shì)的統(tǒng)稱(chēng)。

（）2．三相交流電的相電壓一定小于線電壓。

（）3．三相交