技校电工学第五版第四章三相交流电路.doc

第四章 三相交流电路
§4-1 三相交流电
一、填空题（将正确答案填写在横线上）
1．三相交流电源是三个大小相等、频率相同而相位互差120°的单相交流电源、按一定方式的组合。
2．由三根线相和一根中线所组成的供电线路，称为三相四线制电网。三相电动势到达最大值的先后次序称为相序。
3．从三相电源始端引出的输电线称为相线或端线，俗称火线。通常用黄、绿和红三种颜色导线表示；从中性点引出的输电线称为中性线，简称中线，一般用黄绿相间色导线表示。
4．三相四线制电网中，线电压是指相线与相线之间的电压，相电压是指相线与中性线之间的电压，这两种电压的数值关系是UL=UP，相位关系是线电压超前相电压30°。
5．目前民用建筑在配电布线时，常采用三相五线制供电，设有两根零线，一根是工作零线，另一根是保护零线。
二、判断题【正确的，在括号内画√；错误的，在括号内画×）
1．对于三相交变电源，相电压一定小于线电压。(√)
*2．三相对称电源接成三相四线制，目的是向负载提供两种电压，在低压配电系统中，标准电压规定线电压为380V，相电压为220V。(√)
3．当三相负载越接近对称时，中线电流就越小。(√)
4．两根相线之间的电压叫做线电压。(√)
5．三相交流电源是由频率、有效值、相位都相同的三个单个交流电源按一定方式组合起来的。(×)
三、选择题（将正确答案的序号填写在括号内）
1．关于三相交流发电机的使用，下列说法正确的是(D)。
A．三相交流发电机发出的三相交流电，只能同时用于三相交变负载
B．三相交流发电机不可当做3个单相交流发电机
C．三相交流发电机必须是3根火线、一根中性线向外输电，任何情况下都不能少一根输电线
D．如果三相负载完全相同，三相交流发电机也可以用3根线（都是火线）向外输电
2．某三相对称电源相电压为380V，则其线电压的最大值为(C)。
A．380 V B．380V
C．380V D．
3．已知对称三相电压中，V相电压为uv=220 sin(314t+π)V，则按正序U相和W相电压为(B)。
A．uU=220 sin(314t+π/3)V uW=220 sin(314t-π/3)V
B．uU=220 sin(314 t-π/3)V uW=220 sin(314t+π/3)V
C．uU=220 sin(314t+2π/3)V uW=220 sin(314t-2π/3)V
4．三相交流电相序U-V-W-U属于(A)。
A．正序 B．负序 C．零序
5．在如图4-1所示三相四线制电源中，用电压表测量电源线的电压以确定零线，测量结果U12=380V，U23=220V，则(B)。
A．2号为零线
B．3号为零线
C．4号为零线
6．已知某三相发电机绕组连接成星形时的相电压uu=220sin(314t+30°)V，uv=220sin(314t-90°)V，uw=220sin(314t+150°)V，则当t=10s时，它们之和为(B)。
A．380V B．OV c．380v D．
*7．额定电压为220V的照明负载接于线电压为380V的三相四线制电源时，必须接成(A)形。，
A.Y B．△ C．Y和△都不可以

四、简答与计算题
1．和单相交流电相比，三相交流电有哪些优点？
答：（1）三相发电机比体积相同的单相发电机输出的功率大。
（2）三相发电机的结构不比单相发电机复杂多少，而使用、维护都比较方便，运行时比单相发电机的振动要小。
（3）在同样条件下输送同样大的功率时，特别是在远距离输电时，三相输电比单相输电节约材料。
（4）从三相电力系统可以方便地获得三个独立的单相交流电。当有单相负载时，可以使用三相交流电中的任意一相。
2．如果给你一个验电笔或者一个量程为500V的交流电压表，你能确定三相四线制供电线路中的相线和中线吗？试说出方法。
答：能确定。
方法一：用测电笔依次测量四根线，测电笔不发光的为中线，其余为相线。
方法二：用交流电压表测量1线与其余三根线的电压，若三次结果一样都为220V，则1线为中线，2、3、4为相线；若两次为380V，一次为220V，则1线为相线，结果为220V那次所接的线为中线，结果为280V的为相线。
3．已知作星形联结的对称三相电源的电动势e1=220sin314tV，试求：
(1)根据习惯相序写出e2、e3的解析式；
(2)作出e1、e2、e3的相量图。
解：（1） e1=220sin314tV
e2=220sin（314t-120°）V
e3=220sin（314t+120）V
（2）
§4-2 三相负载的连接方式
一、填空题（将正确答案填写在横线上）
1．三相电路的三相负载可分为三相对称负载和三相不对称负载；在三相电路中负载有星形和三角形两种连接方式。
2．把三相负载分别接在三相电源的相线和中线之间的接法称为三相负载的星形接法，常用符号Y表示；把三相负载分别接在三相电源的相线和相线之间的接法称为三相负载的三角形接法，常用符号△表示。
3．三相对称负载作星形联结时，UYP=UYL，且IYP=1IYL，此时中性线电流为0。
4．三相对称负载作三角形联结时，U△P= 1U△L，且I△L = I△P，各线电流比相应的相电流滞后30°。
5．三相对称电源线电压UL=380V，对称负载每相阻抗Z=10Ω，若接成星形，则线电流IL=22A，若接成三角形，则线电流IL=38A（或66A）。
6．对称三相负载不论是连成星形还是三角形，其总有功功率均为P=ULILcosϕP，无功功率Q=ULILsinϕPVar，视在功率S=ULIL V·A。
7．某对称三相负载，每相负载的额定电压为220V，当三相电源的线电压为380V时，负载应作Y联结；当三相电源的线电压为220V时，负载应作△联结。
8．如图4-2所示三相对称负载，若电压表PV1的读数为380V，则电压表PV2的读数为220V；若电流表PA1的读数为10A，则电流表PA2的读数为10A。
9．如图4-3所示三相对称负载，若电压表PV1的读数为380V，则电压表PV2的读数为380V；若电流表PA1的读数为10A，则电流表PA2的读数为10A

10．用钳形电流表测量三相三线负载（如三相异步电动机）的电流时，同时钳入两条导线，如图4-4a所示，则所指示的电流值应为第三条电线的电流。若是在三相四线系统中，同时钳入三条相线测量，如图4-4b所示，则指示的电流值为工作零线上的电流。

二、判断题（正确的，在括号内画√；错误的，在括号内画×）
1．三相对称负载的相电流是指电源相线上的电流。(×)
2．三相交流电的相电流一定小于线电流。(×)
3．当三相负载越接近对称时，中线电流越小。(√)
4．在对称负载的三相交流电路中，中性线上的电流为零。(√)
5．三相对称负载连成三角形时，线电流的有效值是相电流有效值的倍，且相位比相应的相电流超前30°。(×)
6．一台三相电动机，每个绕组的额定电压是220V，现三相电源的线电压是380V，则这台电动机的绕组应连成三角形。(×)
三、选择题（将正确答案的序号填写在括号内）
1．三相电源星形联结，三相负载对称，则(A)。
A．三相负载三角形联结时，每相负载的电压等于电源线电压
B．三相负载三角形联结时，每相负载的电流等于电源线电流
C．三相负载星形联结时，每相负载的电压等于电源线电压
D．三相负载星形联结时，每相负载的电流等于线电流的1/
2．三相交流发电机接成星形，负载接成三角形，若负载相电压为380V，则(B)。
A．发电机相电压为380V B．发电机线电压为380V
C．负载线电压为220V D．负载相电压为380V
3．同一三相对称负载接在同一电源中，作三角形联结时三相电路相电流、线电流、有功功率分别是作星形联结时的(D)倍。
A．、、 B．、、3
C．、3、 D．、3、3
4．如图4-5所示，三相电源线电压为380V，R1=R2=R3=10Ω，则电压表和电流表的读数分别为(C)。
A.220V、22A B.380V、38A C.380V、38A
5．在对称三相四线制供电线路上，连接三个相同的灯泡，如图4-6所示，三个灯泡都正常发光。

(1)如果中线NN·断开，那么(C)。
A．三个灯都将变暗 B．三个灯都将因过亮而烧毁
C．三个灯仍能正常发光 D．三个灯立即熄灭
(2)如果中线断开后又有一相断路，那么未断路的其他两相中的电灯(A)。
A．两个灯将变暗 B．两个灯都将因过亮而烧毁
C．两个灯仍能正常发光 D．两个灯立即熄灭
四、计算题、
1．在相电压为220V的对称三相电路中，每相接“220V，60W”的灯泡20盏（自己考虑电灯应接成星形还是三角形）。画出连接电路图并计算出各相电流和各线电流。
解：应该接成星形。
IP=n×P/U=20×60/220≈5.45A IL=IP=5.45A

2．有一块实验板如图4-7所示，你应如何连接才能将额定电压为220V的白炽灯负载接入线电压为380V的三相电源上（每相两盏灯）。连接好线路后，在Ll相开一盏灯，L2相、L3相均开两盏灯，这时白炽灯能正常发光吗（白炽灯的功率都相等）?

解：每两盏灯先并联，再将三组负载采用星形连接。负载不平衡时能够正常发光。

3．实验板和上题相同，三相电源的线电压为220V，应如何连接才能使额定电压为220V的白炽灯正常发光（每相仍为两盏灯）。
解：每两盏灯先并联，再将三组负载采用三角形连接。

4．一个三相电炉，每相电阻为100Ω，接在相电压为220V的三相交流电源上，试分别计算电炉接成星形和三角形时的相电流和线电流。
解：接成星形时
IYP=UP/R=220/100=2.2A
IYL=IYP=2.2A
接成三角形时
I△P=UL/R=380/100=3.8A
I△L= I△P= ×3.8=6.6A
5．某三相三线制电路，电源线电压为380V，每相负载由电阻值为15Ω的电阻和感抗为20Ω的电感串联而成，试分别计算星形联结和三角形联结时的相电流、线电流以及负载的有功功率。
解：（1）接成星形时

IYP=UP/Z=220/25=8.8A
IYL=IYP=8.8A
P=3UPIPcosϕP=3×220×8.8×R/Z=3×220×8.8×15/25=3484.8W
接成三角形时
I△P=UL/Z=380/25=15.2A
I△L= I△P= ×15.2=26.3A
（P=3UPIPcosϕP=3×380×15.2×R/Z=3×380×15.2×15/25=10396.8W）
P△=3PY=3×3484.8=10454.4W

五、作图题
将图4-8中三组三相负载分别连接为三相三线制星形、三相三线制三角形和三相四线制星形，接入供电线路。

答：

§4-3 发电、输电和配电常识
一、空题（将正确答案填写在横线上）
1．电流输送的流程为发电机组→升压变压器→高压输电线→变电所→降压变压器→用户。
2．将发电厂生产的电能传输和分配到用户的输配电系统称为电力网，简称电网。
3．将发电厂、电力网和用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体叫做电力系统。
4．发电站通过升压变压器将电压升高后再进行远距离输送，是为了减小线路上电流和功率损耗。
5．输电电压的高低，视输电容量和输电距离而定，一般原则是：容量越大，距离越远，输电电压就越高。
6．在电力系统中，为1000V以上为高压，1000V以下为低压，常用用电设备或用户所需的电压一般都是低压。
7．电能进人工厂后，还要进行变电和配电。
8．变电所的任务是受电、变电和配电；如果只受电和配电，而不进行变电则为配电所。
一、选择题（将正确答案的序号填写在括号内）
1．远距离输电时，在输送电功率不变的条件下，(B)。
A．只有增大导线的电阻，才能减小电流，提高输电效率
B．只有提高输电电压，才能减小电流，提高输电效率
C．提高输电电压，势必增大输电导线上的能量消耗
D．提高输电电压，势必增大输电导线上的电流
2．在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，那么(A)。
A．输电线路上损失的电压与输送电流成正比
B．输电电压越高，输电线路上损失的电压越大
C．输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成正比
D．输电线路上损失的功率跟输电线的电流成正比
3．远距离输送一定功率的交流电，若输电电压提高n倍，则(D)。
A．输电导线上损失的电功率不变
B．输电导线的电压损失不变
C．输电导线的电功率损失原来的1／n倍
D．输电导线的电功率损失原来的1／n2倍
4．发电厂电机的输出电压为Ul，发电厂至学校的输电导线总电阻为R，通过导线的电流为I，学校得到的电压为U2，则输电导线上损耗的功率可表示为(C D)。
A．U12/R B．U22/R C．I2R D．（U1-U2）I
三、简答题
1．我国远距离输电电压有哪几个等级？
答：有3KV、6KV、10KV、35KV、66KV、110KV、220KV、330KV、500KV、750KV等等级。
2．厂区内的配电方式有哪几种形式？各有什么特点？
答：有放射式和树干式两种形式。
放射式的特点：每个用户由独立线路供电。供电可靠性高，运行中互不影响，便于装设自动装置，操作、控制灵活方便；但使用设备多，耗用金属材料多，占地多、投资高、不适应发展。
树干式的特点：多个用户由同一干线供电。使用开关设备少，耗用导线、金属材料少、投资省、适于发展；但干线发生故障时影响范围大，供电可靠性差、操作、控制不够灵活。
§4-4 安全用电常识。
一、填空题（将正确答案填写在横线上）
1．触电通常有单相触电、两相触电和跨步电压触电三种可能情况，触电时，电流是危害人体的直接因素。
*2．电流通过人体外部造成的局部伤害称为电伤，电流通过人体内部，对人体内脏及神经系统造成破坏称为电击。
3．直流电、高频和超高频电流对人体造成的伤害较小，50HZ的交流电流对人体造成的伤害较大。
4．通常规定交流36V以下及直流48V以下为安全电压。
5．当电流通过人体的路径为左手经前胸到脚、从一侧手到另一侧脚时最危险。
6．防止触电的主要技术措施有保护接零和保护接地。
*7．对于人体来说，皮肤干燥的时候电阻约为2000Ω，潮湿的时候电阻约为800Ω，因此，千万不要用湿手触摸用电器。
一、判断题（正确的，在括号内画√；错误的，在括号内画×）
*1．电气设备相线碰壳短路接地，或带电导线直接触地时，人体虽没有接触带电设备外壳或带电导线，但是跨步行走在电位分布曲线的范围内而造成的触电现象称为跨步电压触电。(√)
*2．在扑救电气火灾时，可以使用泡沫灭火器。(×)
*3．触电现场抢救中，以口对口人工呼吸和人工胸外挤压两种抢救方法为主。(√)
三、选择题（将正确答案的序号填写在括号内）
1．发现有人触电时，首先应(C)。
A．四处呼救
B．用手将触电者从电源上拉开
C．使触电者尽快脱离电源
2．下列说法正确的是(C)。
A．只要人体不接触带电体，就不会触电
B．一旦触电者心脏停止跳动，即表示已经死亡
C．电视机的室外天线在打雷时有可能引入雷击
D．只要有电流流过人体，就会发生触电事故
3．电火警紧急处理的正确方法是(B)。
A．立即向消防队报警
B．应先切断电源，然后救火，并及时报警，
C．立即用水灭火
D．立即用就近的灭火器灭火
4．常见的触电方式中，危害最大的是(A)。
A．两相触电 B．单相触电 C．接触触电 D．跨步触电
5．为保证机床操作者的安全，机床照明灯的电压为(D)。
A.380V B.220V C．110V D．36V以下
6．人体触电伤害的首要因素是(B)。
A．电压 B．电流 C．电功 D．电阻
*7．电流对人体的伤害程度与(A)无关。
A．触电电源的电位 B．通过人体电流的大小
C．通过人体电流的时间 D．电流通过人体的部位
*8．不符合安全用电措施的是(D)o
A．电气设备要有绝缘电阻 B．电气设备安装要正确
C．采用各种保护措施 D．使用手电钻不准戴绝缘手套
*9．在中点不接地的三相三线制低压供电系统中，为了防止触电事故，对电气设备应采取(A)措施。
A．保护接地 B．保护接零 C．工作接地
*10．有几位同学讨论关于安全用电的问题时，发表了以下几种见解，不正确的是(D)。
A．经验证明，不高于36V的电压才是安全电压
B．下雨天，不能用手触摸电线杆的拉线
C．日常生活中，不要靠近高压输电线路
D．空气潮湿时，换灯泡时不用切断电源
四、简答题
1．什么叫做保护接零？采用保护接零应注意哪几点？
答：将电气设备在正常情况下不带电的外露导电部分与供电系统中的零线相接，成为保护接零。
采用保护接零应注意以下几点：
（1） 只能用于中性点接地的三相四线制供电系统中。
（2） 接零导线须牢固可靠、防止断线、脱线。
（3） 保护零线上禁止安装熔断器和单独的断流开关。
（4） 保护接零每隔一定距离要重复接地一次。
（5） 保护接零系统中的所有电气设备的金属外壳都要接零，决不可一部分接零，一部分接地。
2．填写图4-9中所示按钮的名称，并说明该按钮起什么作用。

答：图中按钮为试验按钮。按下试验按钮可以产生一个模拟的漏电流，用以检验脱扣开关动作是否可靠。
3．图4-10中设备漏电，但漏电保护开关却不动作，分析其接线有何错误？应当怎样改接才能保证安全？

答：零线不应接在互感器铁芯窗口内，应接出。
4．三相中性点不接地的供电线路，如图4-11所示。采用接地保护，为防止一线接地时不被发现，用三个电压表监视。若三相电源线电压为380V，正常时三个电压表读数各是多少？若L2线接地，电压表读数各有何改变？

答：正常时三个电压表的读数都为220V。若L2相接地，则PV2读数为0，PV1和PV3的读数都为380V。