1、第4章 三相電路,4.1 三相電源,4.2 負(fù)載星形聯(lián)結(jié)的三相電路,4.3 負(fù)載三角形聯(lián)結(jié)的三相電路,4.4 三相電路的功率,4.5 安全用電技術(shù),第4章 三相電路,本章要求： 1. 搞清對(duì)稱三相負(fù)載Y和聯(lián)結(jié)時(shí)相線電壓、相線 電流關(guān)系。 2. 掌握三相四線制供電系統(tǒng)中單相及三相負(fù)載的正 確聯(lián)接方法，理解中線的作用。 3. 掌握對(duì)稱三相電路電壓、電流及功率的計(jì)算。,圖4.1.1 三相交流發(fā)電機(jī)示意圖,5.1 三相電源,一. 三相對(duì)稱電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生,工作原理：動(dòng)磁生電,圖4.1.2 三相繞組示意圖,圖4.1.3電樞繞組及其電動(dòng)勢(shì),三相電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)表示式,相量表示,: 直流勵(lì)磁的電磁鐵,相量圖,波形圖,

2、相量表示,三相電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)表示式,對(duì)稱三相電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值之和為 0,三相交流電到達(dá)正最大值的順序稱為相序。,三個(gè)正弦交流電動(dòng)勢(shì)滿足以下特征,二. 三相電源繞組的聯(lián)結(jié),(1) 聯(lián)接方式有兩種:Y聯(lián)接和聯(lián)接（下圖為Y聯(lián)接）,中性線(零線、地線),中性點(diǎn),端線(相線、火線),在低壓系統(tǒng),中性點(diǎn)通常接地，所以也稱地線。,相電壓：端線與中性線間（發(fā)電機(jī)每相繞組）的電壓,線電壓：端線與端線間的電壓,、Up,、Ul,(2) 線電壓與相電壓的關(guān)系,根據(jù)KVL定律,由相量圖可得,相量圖,30,同理,3. 三相電源的三角形聯(lián)結(jié),4.2 負(fù)載Y聯(lián)結(jié)的三相電路,三相負(fù)載的分類,不對(duì)稱三相負(fù)載： 不滿足 ZA =ZB =

3、 ZC 如由單相負(fù)載組成的三相負(fù)載,三相負(fù)載的聯(lián)接, 聯(lián)接,三相負(fù)載連接原則（1） 電源提供的電壓=負(fù)載的額定電壓；（2） 單相負(fù)載盡量均衡地分配到三相電源上。,負(fù)載Y聯(lián)結(jié)的三相電路,線電流：流過端線的電流,相電流：流過每相負(fù)載的電流,結(jié)論： 負(fù)載 Y聯(lián) 結(jié)時(shí)，線電 流等于相電 流。,N 電源中性點(diǎn),N負(fù)載中性點(diǎn),1)負(fù)載端的線電壓電源線電壓 2)負(fù)載的相電壓電源相電壓,3)線電流相電流,Y 聯(lián)結(jié)時(shí)：,4)中線電流,負(fù)載 Y 聯(lián)結(jié)帶中性線時(shí), 可將各相分別看作單相電路計(jì)算,一 對(duì)稱負(fù)載Y 聯(lián)結(jié)三相電路的計(jì)算,負(fù)載對(duì)稱時(shí),中性線無電流,可省掉中性線。,所以負(fù)載對(duì)稱時(shí)，三相電流也對(duì)稱。,負(fù)載對(duì)稱時(shí)

4、，只需計(jì)算一相電流，其它兩相電流可根據(jù)對(duì)稱性直接寫出。,解:,求三相電流并作向量圖。,V,根據(jù)對(duì)稱關(guān)系,例2：一星形聯(lián)結(jié)的三相電路，電源電壓對(duì)稱，且相電壓UP=220V。負(fù)載為電燈組，電燈的UN=220V，若RA=5 , RB=22 , RC=10 ,求負(fù)載的相電壓、相電流和中線電流IN。,二 不對(duì)稱負(fù)載Y 聯(lián)結(jié)的三相電路,解：盡管負(fù)載不對(duì)稱，但由于有中線，所以電源的相電壓依然對(duì)稱，則負(fù)載的相電壓也 對(duì)稱，為220V。以 為參考相量，則：,中性線電流,解: (1) 中性線未斷,例2：照明系統(tǒng)故障分析，試分析下列情況 (1) 中性線未斷時(shí): A相斷路或短路，求各相負(fù)載電壓； (2) 中性線斷開時(shí)

5、：求各相負(fù)載電壓； (3) 中性線斷開時(shí): A相斷路或短路，求各相負(fù)載電壓。,1) A相斷路,B、C相燈仍承受220V 電壓, 正常工作。,此時(shí)A相短路電流很大，將A相熔斷絲斷，而 B相和C相未受影響，其相電壓仍為220V, 正常工作。,2) A相短路,(2) 中性線斷開，未發(fā)生故障,同理,電燈不能正常工作！,可見： 不對(duì)稱三相負(fù)載做星形聯(lián)結(jié)且無中性線時(shí), 三相負(fù)載的相電壓不對(duì)稱，必須采用三相四線制供電方式。,1) A相斷路,變?yōu)閱蜗嚯娐?，如圖(b) 所示, 由圖可求得,(3) 中性線斷開,此情況下，B相和C相的電燈組由于承受電壓上所加的電壓都超過額定電壓（220V) ，這是不允許的。,2)

6、A相短路, 中性線斷開時(shí),此時(shí)負(fù)載中性點(diǎn)N即為A, 因此負(fù)載各相電壓為,結(jié)論,（1）不對(duì)稱負(fù)載Y聯(lián)結(jié)又未接中性線時(shí)，負(fù)載相電壓不再對(duì)稱，且負(fù)載電阻越大，負(fù)載承受的電壓越高。 （2） 中線的作用：保證星形聯(lián)結(jié)三相不對(duì)稱負(fù)載的相電壓對(duì)稱。 （3）照明負(fù)載三相不對(duì)稱，必須采用三相四線制供電方式，且中性線（指干線）內(nèi)不允許接熔斷器或刀閘開關(guān)。,聯(lián)結(jié)形式,4.3 負(fù)載聯(lián)結(jié)的三相電路,線電流: 流過端線的電流,相電流: 流過每相負(fù)載的電流 、 、,UAB=UBC=UCA=Ul=UP,線電流不等于相電流,(2) 相電流,(1) 負(fù)載相電壓=電源線電壓,即: UP = UL,一般電源線電壓對(duì)稱，因此不論負(fù)載是

7、否對(duì)稱，負(fù)載相電壓始終對(duì)稱, 即,分析聯(lián)結(jié)的特征,(3) 線電流,相量圖,負(fù)載對(duì)稱時(shí), 相電流對(duì)稱,可求,為此線電流也對(duì)稱，即 。,線電流比相應(yīng)的相電流 滯后30。,一、對(duì)稱負(fù)載聯(lián)接時(shí)的三相電路,各電阻負(fù)載的相電流,由于三相負(fù)載對(duì)稱，所以只需計(jì)算一相，其它兩相可依據(jù)對(duì)稱性寫出。,負(fù)載星形聯(lián)接時(shí)，其線電流為,負(fù)載三角形聯(lián)解時(shí)，其相電流為,(2) 電路線電流,其余各相電壓與電流可按對(duì)稱性自行寫出。,二、聯(lián)接不對(duì)稱負(fù)載,例5：設(shè)有額定功率PN=100W，額定電壓UN=220V的電燈14盞，按聯(lián)接在線電壓為220V的三相電源上，若A、B線間接6盞，B、C線間接3盞，C、A線間接5盞，試求各相電流和線電

8、流,聯(lián)接不對(duì)稱負(fù)載的相電壓是對(duì)稱的，但阻抗不對(duì)稱，只能逐相計(jì)算各相電流，并根據(jù)KCL計(jì)算線電流,例5：設(shè)有額定功率PN=100W，額定電壓UN=220V的電燈14盞，按聯(lián)接在線電壓為220V的三相電源上，若A、B線間接6盞，B、C線間接3盞，C、A線間接5盞，試求各相電流和線電流,則,三、三相負(fù)載接于三相電源的聯(lián)接原則,負(fù)載的額定電壓 = 電源的線電壓,負(fù)載的額定電壓 = 電源線電壓,應(yīng)使加于每相負(fù)載上的電壓等于其額定電壓，而與電源的聯(lián)接方式無關(guān)。,作 Y 聯(lián)結(jié)時(shí)：負(fù)載對(duì)稱，三相三線制； 負(fù)載不對(duì)稱，三相四線制；,4.4 三相功率,無論負(fù)載為 Y 或聯(lián)結(jié)，每相有功功率都應(yīng)為 Pp= Up Ip

9、 cosp,對(duì)稱負(fù)載 聯(lián)結(jié)時(shí)：,同理,對(duì)稱負(fù)載Y聯(lián)結(jié)時(shí)：,相電壓與相 電流的相位差,當(dāng)負(fù)載對(duì)稱時(shí)：P = 3Up Ipcosp,所以,一、三相電路的功率,正誤判斷,對(duì)稱負(fù)載 Y聯(lián)結(jié),對(duì)稱負(fù)載 Y聯(lián)結(jié),正誤判斷,二、三相對(duì)稱電路中的瞬時(shí)功率的特點(diǎn),三相電路的瞬時(shí)功率為 p =pA+pB+pC= uA iA+ uB iB+uC iC,在對(duì)稱電路中，三相負(fù)載的瞬時(shí)功率在任一時(shí)刻都是相同的，其值恰好等于該三相負(fù)載的平均有功功率。,當(dāng)負(fù)載對(duì)稱時(shí)： p = pA+pB+pC = 3Up Ipcosp=P,例如三相電動(dòng)機(jī)，其瞬時(shí)功率為常值，則轉(zhuǎn)矩恒定不變，運(yùn)行平穩(wěn)，避免了震動(dòng)。,解: 輸入功率P1為,(1)

10、,例7：三相電動(dòng)機(jī)的名牌數(shù)據(jù)是：電壓380V，電流10A，功率4.5KW，Y聯(lián)接。額定效率為0.7894。求額定狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)、各相繞組的等效阻抗和電路的無功功率。,(2),電路的無功功率,三相對(duì)稱負(fù)載作三角形聯(lián)結(jié)，UL =220V，當(dāng)S1、 S2 均閉合時(shí)，各電流表讀數(shù)均為17.3A，三相功率 P = 4.5 kW，試求: 1) 每相負(fù)載的電阻和感抗； 2) S1合、S2斷開時(shí), 各電流表讀數(shù)和有功功率P； 3) S 1斷、S 2閉合時(shí), 各電流表讀數(shù)和有功功率P。,例8：,或：P =I 2R P =UIcostg =XL / R,解：,(1) 由已知條件可求得,2) S1閉合、S2

11、斷開時(shí), IA=IC =10A IB =17.32 A,流過電流表 A、C 的電流變?yōu)橄嚯娏?IP，流過電流表B 的電流仍為線電流IL 。,因?yàn)殚_關(guān)s均閉合時(shí) 每相有功功率 P =1.5 kW,當(dāng) S1合、S2斷時(shí)，ZAB、ZBC 的相電壓和相電流不 變，則PAB、PBC不變。,P = PAB+PBC = 3 kW,IB = 0A,3) S1斷開、 S2閉合時(shí),變?yōu)閱蜗嚯娐?I1 仍為相電流 IP ， I2 變?yōu)?1/2 IP 。, IA=IC =10 A+ 5 A= 15A, I2 變?yōu)?1/2 IP，所以 AB、 BC 相的功率變?yōu)樵瓉淼?/4 。,P = 1/4 PAB+ 1/4 PBC

12、 +PCA = 0.375 W+ 0.375 W+ 1.5 W = 2.25 kW,4.4 安全用電技術(shù),一. 安全用電常識(shí),36V以下的電壓，一般不會(huì)在人體中產(chǎn)生危險(xiǎn)電流，故把36V以下的電壓稱為安全電壓。 觸電的后果還與觸電的持續(xù)時(shí)間以及電流流過人體的部位有關(guān)，觸電時(shí)間越長(zhǎng)越危險(xiǎn)。,1. 安全電流與安全電壓,2. 幾種觸電的方式,圖a,圖b,圖c,二. 防止觸電的安全技術(shù),1、嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)規(guī)定 對(duì)電力線路進(jìn)行嚴(yán)格的電氣和機(jī)械強(qiáng)度的設(shè)計(jì)和施工驗(yàn)收，并按規(guī)定保證其對(duì)建筑物及大地的安全距離，避免人體觸及。 2、使用安全電壓 對(duì)人體經(jīng)常觸及的電氣設(shè)備應(yīng)盡量使用36V以下的電壓，如行燈、機(jī)床照明燈使

13、用的電壓都是36V；在潮濕和危險(xiǎn)的環(huán)境，如坑道內(nèi)施工、鍋爐能檢修時(shí)的照明則應(yīng)使用更低的24V或12V的電壓。對(duì)于工作電壓大于安全電壓而人體又不可避免會(huì)觸及的電氣設(shè)備，如電動(dòng)機(jī)等，必須對(duì)電氣設(shè)備的外殼采用安全的接地保護(hù)或接零保護(hù)。,3、工作接地 將電源的中性點(diǎn)通過接地體接地稱為工作接地。接地體是直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體，其電阻Ro小于4為宜, 電源變壓器若小于100KVA，接地電阻可放寬至10。,工作接地的作用是： 降低人體觸電時(shí)的接觸電壓。 保護(hù)裝置迅速反應(yīng)，切斷故障設(shè)備。, 降低對(duì)電氣設(shè)備和輸電線路的絕緣要求。,4、保護(hù)接地 將電氣設(shè)備的外殼用足夠粗的金屬線或鋼筋與接地體可靠連接起來，稱為保

14、護(hù)接地。保護(hù)接地適用于中性點(diǎn)不接地的供電系統(tǒng)。,由于人體電阻（大于1K）比接地體電阻Ro大得多，幾乎沒有電流通過人體，從而避免了觸電事故。,當(dāng)電動(dòng)機(jī)某相繞組因絕緣損壞發(fā)生碰殼時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)外殼通過接地體與大地有良好接觸，所以人體觸及帶電外殼時(shí)，人體相當(dāng)于接地體的一條并聯(lián)支路。,5、保護(hù)接零 把電氣設(shè)備的外殼與電源的零線（中性線）連接，稱為保護(hù)接零。,保護(hù)接零適用于電源中性點(diǎn)接地的低壓供電系統(tǒng)。當(dāng)設(shè)備發(fā)生碰殼事故時(shí)，相電壓經(jīng)過機(jī)殼到零線形成單相短路，該短路電流迅速將故障相熔絲熔斷，切斷電源，保障了人身安全。,注意：, 對(duì)于中性點(diǎn)接地的供電系統(tǒng)，負(fù)載只能采用接零保護(hù)，接地保護(hù)不能有效防止觸電事故。, 零線要重復(fù)接地。, 采用專用保護(hù)零線,L相線 工作零線 保護(hù)零線,6、 利用各種連鎖、信號(hào)、標(biāo)志防止觸電,電氣設(shè)備設(shè)置連鎖，當(dāng)設(shè)備的防護(hù)罩打開時(shí)，能自動(dòng)切斷連接的電源，防止觸電。在危險(xiǎn)的場(chǎng)合設(shè)置信號(hào)、聲、光報(bào)警，或“高壓危險(xiǎn)”等標(biāo)志；在檢修線路時(shí)，應(yīng)掛上“正在工作，請(qǐng)勿合