单元四三相正弦交流电路及其应用.pptx

三相电源、负载连接方式及其电路分析三相电源、负载连接方式及其电路分析跳转到第一页n了解三相对称电源及星形联结方式了解三相对称电源及星形联结方式及特点及特点n理解中性线的作用，会三相星形负理解中性线的作用，会三相星形负载电路的连接和测量载电路的连接和测量n理解三相对称负载作星形、三角形理解三相对称负载作星形、三角形联结时的电压、电流及有功功率的联结时的电压、电流及有功功率的计算计算n了解保护接地的原理和保护接零的了解保护接地的原理和保护接零的方法及应用方法及应用n会正确装接三相负载电路会正确装接三相负载电路 现代电力工程上几乎都采用三相四线制。三现代电力工程上几乎都采用三相四线制。三现代电力工程上几乎都采用三相四线制。三现代电力工程上几乎都采用三相四线制。三相交流供电系统在发电、输电和配电方面都具有很相交流供电系统在发电、输电和配电方面都具有很相交流供电系统在发电、输电和配电方面都具有很相交流供电系统在发电、输电和配电方面都具有很多优点，因此在生产和生活中得到了极其广泛的应多优点，因此在生产和生活中得到了极其广泛的应多优点，因此在生产和生活中得到了极其广泛的应多优点，因此在生产和生活中得到了极其广泛的应用。用。用。用。学习本节要求理解对称三相交流电的概念；熟学习本节要求理解对称三相交流电的概念；熟学习本节要求理解对称三相交流电的概念；熟学习本节要求理解对称三相交流电的概念；熟悉三相电路中相、线电压电流的关系；掌握对称三悉三相电路中相、线电压电流的关系；掌握对称三悉三相电路中相、线电压电流的关系；掌握对称三悉三相电路中相、线电压电流的关系；掌握对称三相电路的分析和计算方法；重点理解中线的作用；相电路的分析和计算方法；重点理解中线的作用；相电路的分析和计算方法；重点理解中线的作用；相电路的分析和计算方法；重点理解中线的作用；了解不对称三相电路的简单分析方法。了解不对称三相电路的简单分析方法。了解不对称三相电路的简单分析方法。了解不对称三相电路的简单分析方法。任务一任务一任务一任务一 三相电源及联结三相电源及联结三相电源及联结三相电源及联结任务二任务二任务二任务二 三相负载的联结三相负载的联结三相负载的联结三相负载的联结任务三任务三任务三任务三 安全用电安全用电安全用电安全用电三相电源及连接三相电源及连接三相电源及连接三相电源及连接1.对称三相交流电对称三相交流电由三个幅值相等、频率相同、相位互差由三个幅值相等、频率相同、相位互差由三个幅值相等、频率相同、相位互差由三个幅值相等、频率相同、相位互差120120120120的单相交流电源的单相交流电源的单相交流电源的单相交流电源所构成的电源称为三相电源。由三相电源构成的电路称为三相所构成的电源称为三相电源。由三相电源构成的电路称为三相所构成的电源称为三相电源。由三相电源构成的电路称为三相所构成的电源称为三相电源。由三相电源构成的电路称为三相交流电路。交流电路。交流电路。交流电路。u0TuUuVuWt对称三相交流电波形图对称三相交流电波形图大小相等，频率相同，相位大小相等，频率相同，相位大小相等，频率相同，相位大小相等，频率相同，相位互差互差互差互差120120。对称三相交流电的特征对称三相交流电的特征对称三相交流电的特征对称三相交流电的特征跳转到第一页跳转到第一页3个电动势到达最大值的先后次序称为个电动势到达最大值的先后次序称为相序。相序。正相序是正相序是U-V-W-U负相序是负相序是U-W-V-U在实际工作中采用黄、绿、红三种颜在实际工作中采用黄、绿、红三种颜色来标识色来标识U、V、W三相。三相。2.三相电源的星形（三相电源的星形（Y）连接方式）连接方式定义：把三相绕组的定义：把三相绕组的3 3个末端个末端U U2 2、V V2 2、W W2 2连接成一点。连接成一点。VUVWN中性线中性线相线相线相线相线相线相线WU1U2W1W2V1V2U中中中中性性性性点点点点三相四线制电源三相四线制电源三相四线制电源三相四线制电源三相三线制电源三相三线制电源三相三线制电源三相三线制电源VNWU相电压相电压相电压相电压：每相绕组的电压或各相线与中性线之间的电压：每相绕组的电压或各相线与中性线之间的电压：每相绕组的电压或各相线与中性线之间的电压：每相绕组的电压或各相线与中性线之间的电压UUUVUW+-+-+参考方向规定为由参考方向规定为由参考方向规定为由参考方向规定为由相线指向中性线。相线指向中性线。相线指向中性线。相线指向中性线。通常用通常用通常用通常用U U U UP P P P来表示相来表示相来表示相来表示相电压电压电压电压VNWU线电压线电压线电压线电压：任意两根相线之间的电压。：任意两根相线之间的电压。：任意两根相线之间的电压。：任意两根相线之间的电压。+-+-+-参考方向由下标字母参考方向由下标字母参考方向由下标字母参考方向由下标字母的先后顺序决定。的先后顺序决定。的先后顺序决定。的先后顺序决定。UVWUUVUWU通常用通常用通常用通常用U U U Ul l l l来表示线来表示线来表示线来表示线电压电压电压电压120120120UVUUUW对称三相电压相量图对称三相电压相量图三相交流电源的瞬时三相交流电源的瞬时三相交流电源的瞬时三相交流电源的瞬时值表达方式：值表达方式：值表达方式：值表达方式：三个线电压也是对称的，三个线电压也是对称的，三个线电压也是对称的，三个线电压也是对称的，且超前与其相对应的相电且超前与其相对应的相电且超前与其相对应的相电且超前与其相对应的相电压压压压3030 电角。电角。电角。电角。Ul相量图相量图-UVUUVUW-UVWUU-UWU相、线电压关系式相、线电压关系式UUUVUW线电压与相电压的通用关系表达式：线电压与相电压的通用关系表达式：在日常生活与工农业生产中，多数用户的在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为电压等级为:数量上数量上数量上数量上线电压是相电压线电压是相电压的的1.7321.732倍；倍；倍；倍；在在相位上超前相位上超前相位上超前相位上超前线电压超前与其相对应的线电压超前与其相对应的相电压相电压3030.验电笔的正确握法如下图示：验电笔的正确握法如下图示：你能说出对称你能说出对称三相交流电的三相交流电的特征吗？特征吗？你会做吗？你会做吗？三相四线制供电体制三相四线制供电体制中，你能说出线、相中，你能说出线、相电压之间的数量关系电压之间的数量关系及相位关系吗？及相位关系吗？如何用验电笔或如何用验电笔或如何用验电笔或如何用验电笔或400V400V400V400V以上以上以上以上的交流电压表测出三相四线制的交流电压表测出三相四线制的交流电压表测出三相四线制的交流电压表测出三相四线制供电线路上的火线和零线？供电线路上的火线和零线？供电线路上的火线和零线？供电线路上的火线和零线？电笔头与被测导线接触电笔头与被测导线接触时，使氖管时，使氖管发光的是火发光的是火发光的是火发光的是火线线线线（或端线），不发光（或端线），不发光的是的是零线零线零线零线。电表可利用火线与零线电表可利用火线与零线之间的数量关系判断出之间的数量关系判断出火线和零线。火线和零线。三个三个最大值相等、角最大值相等、角最大值相等、角最大值相等、角频率相同、相位上互差频率相同、相位上互差频率相同、相位上互差频率相同、相位上互差120120 的正弦交流电。的正弦交流电。2 三相电源的三角形（三相电源的三角形（）联接）联接UVYWZUVWUUVUWAUUUWUVUVWUUVUWUUUUVUW当三相绕组作三角形联接时，线电压等于相电压，故对负当三相绕组作三角形联接时，线电压等于相电压，故对负载只能提供一种电压，即载只能提供一种电压，即2.3.2 2.3.2 三相负载的连接方式三相负载的连接方式三相负载的一端连在一起与零三相负载的一端连在一起与零线相接；另一端分别与火线相线相接；另一端分别与火线相接的方式称为：接的方式称为：星形接法星形接法负载有两种接法负载有两种接法负载有两种接法负载有两种接法:UWV NZZZUWVZZZ三相负载的首尾相连成一三相负载的首尾相连成一个闭环，然后与三根火线个闭环，然后与三根火线相接的方式称为：相接的方式称为：三角形接法三角形接法1.1.负载的负载的负载的负载的Y Y形连接形连接形连接形连接:UWV NZZZuUuVuW线线线线电流电流iWiViU相相相相电流电流Y接接负载的端电压负载的端电压负载的端电压负载的端电压等于等于电源相电压电源相电压电源相电压电源相电压；负载中通过的电流称为负载中通过的电流称为相电流相电流相电流相电流I IP P；iN中线中线中线中线电流电流 三相电源三相电源对称对称三相、三相Y接负载也接负载也对称对称的情况下，三的情况下，三相负载电流也是相负载电流也是对称对称的，此时的，此时中线电流为零中线电流为零。相线上通过的电流称为相线上通过的电流称为线电流线电流线电流线电流I Il l；中线上通过的电流称为中线上通过的电流称为中线电流中线电流中线电流中线电流I IN N；各相负载中通过的电流分别为：各相负载中通过的电流分别为：中线电流：中线电流：显然显然 UWVNZZZ 1、相电流、相电流=线电流线电流2、加在负载上的相电压、加在负载上的相电压和线电压和线电压之间的关系：之间的关系：3、中性线、中性线N的电流的电流 三相四线制连接方式的特点：三相四线制连接方式的特点：电源线电压为电源线电压为380V，三相对称负载，三相对称负载Y接，接，Z=3+j4,求：求：各相负载中的电流及中线电流。各相负载中的电流及中线电流。设设例例：解解：根据根据对称关系对称关系对称关系对称关系可得：可得：由此例可得，对称由此例可得，对称三相电路的计算可归结三相电路的计算可归结为一相电路计算，其它为一相电路计算，其它两相根据对称关系可直两相根据对称关系可直接写出。接写出。【例例2-14】三相对称负载采用星形连接，线电压三相对称负载采用星形连接，线电压 每相负载每相负载R=20，X=15。试求各相电压、相电流和线电流的瞬时值表达式。试求各相电压、相电流和线电流的瞬时值表达式。解：已知线电压解：已知线电压 故相电压故相电压 又因为相电压在相位上滞后于相应的线电压又因为相电压在相位上滞后于相应的线电压30，所以，所以U相电压的瞬时值表达式为相电压的瞬时值表达式为根据电压的对称性，根据电压的对称性，V相电压滞后于相电压滞后于U相电压相电压120，滞后于滞后于V相电压相电压120，得，得V,W相电压的瞬时值表达式分别为相电压的瞬时值表达式分别为W相电压相电压由每相负载由每相负载R=20，X=15得得,每相等效阻抗模每相等效阻抗模 功率因数功率因数 由于各相负载阻抗相等，各相电流对称，其值为由于各相负载阻抗相等，各相电流对称，其值为 各相电流分别滞后于相应相电压的相位差各相电流分别滞后于相应相电压的相位差由于采用星形连接，线电流由于采用星形连接，线电流 等于相电流等于相电流，即，即 所以所以负载对称时负载对称时问题及讨论问题及讨论 Y形连接三相完全对称时，零线可以取消。形连接三相完全对称时，零线可以取消。称为三相三线制。称为三相三线制。中线是否可以中线是否可以中线是否可以中线是否可以去掉？去掉？去掉？去掉？答：答：UZZZWV应用实例应用实例-照明电路照明电路正确接法正确接法正确接法正确接法:每组灯相每组灯相互并联互并联,然后分别接然后分别接至各相电压上。设至各相电压上。设电源电压为：电源电压为：当有中线时，每组灯的数量可以相等也可以不等，当有中线时，每组灯的数量可以相等也可以不等，但每盏灯上都可但每盏灯上都可得到额定的工作电压得到额定的工作电压得到额定的工作电压得到额定的工作电压220V220V。U.一组一组二组二组三组三组WVN若三相不对若三相不对称，能否去称，能否去掉中线？掉中线？如果三相照明电路的如果三相照明电路的中线因故断开，当发生一相灯负中线因故断开，当发生一相灯负载全部断开时或一相发生短路，电路会出现什么情况？载全部断开时或一相发生短路，电路会出现什么情况？分析分析如果如果中线断开中线断开中线断开中线断开，设又发生，设又发生A A相相相相短路短路短路短路，此时，此时B、C相都会与短相都会与短接线构成通路，两相端电压接线构成通路，两相端电压均为线电压均为线电压380V，因此，因此B、C相由于相由于超过额定值而烧损超过额定值而烧损超过额定值而烧损超过额定值而烧损。由此可得，由此可得，中线的中线的中线的中线的作用作用作用作用是使是使Y Y接不对称三接不对称三接不对称三接不对称三相负载的端电压保持对相负载的端电压保持对相负载的端电压保持对相负载的端电压保持对称。称。称。称。三相四线制三相四线制三相四线制三相四线制Y Y接电路中，接电路中，接电路中，接电路中，中线不允许断开！中线不允许断开！中线不允许断开！中线不允许断开！如果如果中线断开中线断开中线断开中线断开，设，设A相灯负载相灯负载又又全部断开全部断开全部断开全部断开，此时，此时B、C两相构成两相构成串联，其端电压为电源线电压串联，其端电压为电源线电压380V。若若B、C相相对称对称，各相端电压，各相端电压为为190V，均低于额定值，均低于额定值220V而而不不不不能正常工作能正常工作能正常工作能正常工作；若；若B、C相相不对称不对称，则负载多（电阻小）的一相则负载多（电阻小）的一相分压分压分压分压少而不能正常发光少而不能正常发光少而不能正常发光少而不能正常发光，负载少（电，负载少（电阻大）的一相阻大）的一相分压多则易烧损分压多则易烧损分压多则易烧损分压多则易烧损。*关于零线的结论关于零线的结论 负载不对称而又没有中线时，负载上可能得到负载不对称而又没有中线时，负载上可能得到大小不等的电压，有的超过用电设备的额定电压，大小不等的电压，有的超过用电设备的额定电压，有的达不到额定电压，都不能正常工作。比如，有的达不到额定电压，都不能正常工作。比如，照明电路中各相负载不能保证完全对称，所以绝照明电路中各相负载不能保证完全对称，所以绝照明电路中各相负载不能保证完全对称，所以绝照明电路中各相负载不能保证完全对称，所以绝对不能采用三相三相制供电，而且必须保证零线对不能采用三相三相制供电，而且必须保证零线对不能采用三相三相制供电，而且必须保证零线对不能采用三相三相制供电，而且必须保证零线可靠。可靠。可靠。可靠。中线的作用在于，使星形连接的不对称负载得到相中线的作用在于，使星形连接的不对称负载得到相等的相电压。为了确保零线在运行中不断开，其上等的相电压。为了确保零线在运行中不断开，其上不允许不允许不允许不允许接保险丝也不允许接刀闸接保险丝也不允许接刀闸接保险丝也不允许接刀闸接保险丝也不允许接刀闸。1.1.负载的负载的负载的负载的形连接形连接形连接形连接:uUVuVWuWU接接负载的端电压负载的端电压负载的端电压负载的端电压等于等于电源电源电源电源线电压线电压线电压线电压；负载中通过的电流称为负载中通过的电流称为相电流相电流相电流相电流I IP P；相线上通过的电流称为相线上通过的电流称为线电流线电流线电流线电流I Il l；各相负载中通过的电流分别为：各相负载中通过的电流分别为：各线电流与相电流的关系为：各线电流与相电流的关系为：UWVZwZvZu线线线线电流电流iWiViU相相相相电流电流iwuivwiuv电流相量图电流相量图-IVWIUIWU-IVIUV-IW 三相电源三相电源对称对称对称对称、三相、三相 接负载也接负载也对称对称对称对称的情况下，三相的情况下，三相负载中的负载中的相电流相电流iUV、iVW、iWU也是也是对称对称对称对称的，相线上通过的的，相线上通过的三个三个线电流线电流iU、iV、iW也也对称对称对称对称。由相量图还可看出，在三相对称情况下，由相量图还可看出，在三相对称情况下，线电流是相线电流是相线电流是相线电流是相电流的电流的电流的电流的 倍，相位滞后与其相对应的相电流倍，相位滞后与其相对应的相电流倍，相位滞后与其相对应的相电流倍，相位滞后与其相对应的相电流3030。由相量图可看出：由相量图可看出：由相量图可看出：由相量图可看出：线、相电流关系式为：线、相电流关系式为：三相对称负载三角形连接时的电流、电压关系为：三相对称负载三角形连接时的电流、电压关系为：（1 1）线电压与相电压相等，即）线电压与相电压相等，即（2 2）线电流是相电流的）线电流是相电流的 倍，即倍，即必须指出，如果三相负载不对称，则线电流与相电必须指出，如果三相负载不对称，则线电流与相电流之间不存在上述的数值关系和相位关系。流之间不存在上述的数值关系和相位关系。负载负载对称对称对称对称时：时：三相总有功功率：三相总有功功率：星形接法时：星形接法时：三角形接法时：三角形接法时：2.3.3 2.3.3 三相电路的功率三相电路的功率三相电路的功率三相电路的功率和接法有和接法有无关系？无关系？有功功率：有功功率：无功功率：无功功率：视在功率：视在功率：在三相负载对称的条件下，三相电路的功率：在三相负载对称的条件下，三相电路的功率：【例2-16】一个三相电阻炉连接到线电压为380V的三相交流电源上，电阻炉的每相电阻为100。试分别求出此电炉星形连接和三角形连接时的功率和电流。解：（解：（1）星形连接时）星形连接时负载相电压负载相电压 线电流线电流 因为负载是纯电阻的，所以因为负载是纯电阻的，所以总功率总功率（2）三角形连接时）三角形连接时负载相电压负载相电压 相电流相电流 线电流线电流 总功率总功率 安全用电包括人身安全和设备安全安全用电包括人身安全和设备安全安全用电包括人身安全和设备安全安全用电包括人身安全和设备安全 1 1 1 1 电流对人体的危害电流对人体的危害电流对人体的危害电流对人体的危害触电：人体因触及高电压的带电体而承受过大的电流以至引起触电：人体因触及高电压的带电体而承受过大的电流以至引起触电：人体因触及高电压的带电体而承受过大的电流以至引起触电：人体因触及高电压的带电体而承受过大的电流以至引起死亡或局部受伤的现象。死亡或局部受伤的现象。死亡或局部受伤的现象。死亡或局部受伤的现象。触电对人体的伤害程度，与流过人体电流的频率、大小、通电触电对人体的伤害程度，与流过人体电流的频率、大小、通电触电对人体的伤害程度，与流过人体电流的频率、大小、通电触电对人体的伤害程度，与流过人体电流的频率、大小、通电时间的长短、电流流过人体的途径以及触电者本人的情况有关。时间的长短、电流流过人体的途径以及触电者本人的情况有关。时间的长短、电流流过人体的途径以及触电者本人的情况有关。时间的长短、电流流过人体的途径以及触电者本人的情况有关。触电伤人的主要因素是电流，但电流值又决定于作用到人体上触电伤人的主要因素是电流，但电流值又决定于作用到人体上触电伤人的主要因素是电流，但电流值又决定于作用到人体上触电伤人的主要因素是电流，但电流值又决定于作用到人体上的电压和人体的电阻值。通常人体的电阻为的电压和人体的电阻值。通常人体的电阻为的电压和人体的电阻值。通常人体的电阻为的电压和人体的电阻值。通常人体的电阻为800800800800至几万欧不至几万欧不至几万欧不至几万欧不等。通常规定等。通常规定等。通常规定等。通常规定36V36V36V36V以下以下以下以下的电压为安全电压。的电压为安全电压。的电压为安全电压。的电压为安全电压。2.3.4 2.3.4 安全用电安全用电安全用电安全用电2 2 电流对人体的危害电流对人体的危害触电的种类：电击和电伤触电的种类：电击和电伤电击是电流通过人体内部，使人体内部器官受电击是电流通过人体内部，使人体内部器官受伤，造成呼吸困难、肌肉痉挛、心室颤动等，伤，造成呼吸困难、肌肉痉挛、心室颤动等，严重时将危及生命安全。严重时将危及生命安全。电伤是电流对人体外部的伤害，如电弧烧电伤是电流对人体外部的伤害，如电弧烧伤、电烙印等。伤、电烙印等。触电的形式：单相触电、两相触电、跨步电压触电。触电的形式：单相触电、两相触电、跨步电压触电。单相触电是指人体触及一根带电导体或接触到漏电的电气设备外壳，单相触电是指人体触及一根带电导体或接触到漏电的电气设备外壳，此时人体承受的电压是电源的相电压，在低压供电系统中是此时人体承受的电压是电源的相电压，在低压供电系统中是220V220V。两相触电是指人体的两个部位（如脚和手等）分别触及两相带电两相触电是指人体的两个部位（如脚和手等）分别触及两相带电导体，此时加在人体触电部位两端的电压是电源的线电压，在低导体，此时加在人体触电部位两端的电压是电源的线电压，在低压供电系统中是压供电系统中是380V380V。跨步电压触电是指当电流流入电网接地点或防雷接地点时，电流跨步电压触电是指当电流流入电网接地点或防雷接地点时，电流在接地点周围土壤中产生电压降，当人体走进接地点附近时，两在接地点周围土壤中产生电压降，当人体走进接地点附近时，两脚之间就有电位差，称为跨步电压。由此引起的触电事故，称为脚之间就有电位差，称为跨步电压。由此引起的触电事故，称为跨步电压触电，步距越大，离接地点越近，跨步电压越大。跨步电压触电，步距越大，离接地点越近，跨步电压越大。3 3 安全措施安全措施保护接地保护接地在电源中性点不接地的低压供电系统中，将电气设备的金属在电源中性点不接地的低压供电系统中，将电气设备的金属外壳与埋入地下的接地体可靠连接，这种方法称为保护接地，外壳与埋入地下的接地体可靠连接，这种方法称为保护接地，通常接地体为钢管或角铁，接地电阻不允许超过通常接地体为钢管或角铁，接地电阻不允许超过44。保护接零保护接零 在电源中性点已经接地的三相四线制供电系统中，将电气设在电源中性点已经接地的三相四线制供电系统中，将电气设备的金属外壳与电源零线可靠相连，这种方法叫做保护接零。备的金属外壳与电源零线可靠相连，这种方法叫做保护接零。在接零导线中，不允许安装熔断器。在接零导线中，不允许安装熔断器。4 4 触电的急救方法触电的急救方法发现有人触电，千万不要用手去拉他，发现有人触电，千万不要用手去拉他，应当立即关掉电源开关，或者应当立即关掉电源开关，或者用木棍、扁担等干燥的不导电的器具把引起触电的电线挑开。用木棍、扁担等干燥的不导电的器具把引起触电的电线挑开。迅速查迅速查看触电者受伤的情况。如果伤者昏迷或者摔伤，就应当立即送医院救看触电者受伤的情况。如果伤者昏迷或者摔伤，就应当立即送医院救治。如果伤者呼吸、心跳停止，在立即请医生救治的同时，应在伤者治。如果伤者呼吸、心跳停止，在立即请医生救治的同时，应在伤者的胸部偏左的胸部偏左 (心前区心前区)处，用拳使劲打一次，以促使心脏恢复跳动。处，用拳使劲打一次，以促使心脏恢复跳动。打后立即摸伤者的脉搏，如果摸不到脉搏跳动，可以再敲击，并作胸打后立即摸伤者的脉搏，如果摸不到脉搏跳动，可以再敲击，并作胸外按压和口对口人工呼吸争取抢救时间。待伤者恢复心跳，立即送医外按压和口对口人工呼吸争取抢救时间。待伤者恢复心跳，立即送医院救治。院救治。为预防触电，为预防触电，应做到不用潮湿的手摸开关、插座、灯头，不在电线上晾应做到不用潮湿的手摸开关、插座、灯头，不在电线上晾晒衣物，不接电线到池塘电鱼，不用电网捕捉老鼠等动物。电器坏了，晒衣物，不接电线到池塘电鱼，不用电网捕捉老鼠等动物。电器坏了，要切断电源后再修理。要切断电源后再修理。发现电线落地，千万不要走近，应关掉电源开关发现电线落地，千万不要走近，应关掉电源开关或喊电工来处理。平时要注意远离高压电装置，以防止发生危险。或喊电工来处理。平时要注意远离高压电装置，以防止发生危险。