《电工电子技术》三相交流电路
三相交流电路 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多优点 因此在生产和生活中得到了极其广泛的应用 学习本章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 第1章 第3章三相交流电路 3 1三相电源的连接方式 3 2三相负载的连接方式 3 3三相电路的功率 第1章 3 1三相电源的连接方式 1 对称三相交流电 X B Y C Z A 三绕组在空间位置互差120o 定子 转子 转子装有磁极并以 的速度旋 三个线圈中便产生三个单相电动势 三相交流发电机示意图 尾端 XYZ 首端 ABC 第3页 对称三相交流电波形图 大小相等 频率相同 相位互差120 对称三相交流电的特征 对称三相电压相量图 第3页 三相电源Y接时可向负载提供两种电压 2 三相电源的星形 Y 连接方式 中线 或 零线 三相四线制供电方式 A C B N 相电压UP 线电压Ul 第3页 火线对零线间的电压 三个相电压是对称的 UP相量图 相电压 第3页 火线对火线间的电压 三个线电压也是对称的 且超前与其相对应的相电压30 电角 Ul相量图 线电压 相 线电压关系式 第3页 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 多数用户的电压等级为 三相电源绕组还可以连接成三角形 但电源绕组三角接时只能向负载提供一种电压 电源线电压Ul 绕组的感应电压UP 第3页 数量上线电压是相电压的1 732倍 在相位上超前线电压超前与其相对应的相电压30 验电笔的正确握法如下图示 你能说出对称三相交流电的特征吗 你会做吗 三相四线制供电体制中 你能说出线 相电压之间的数量关系及相位关系吗 电笔头与被测导线接触时 使氖管发光的是火线 或端线 不发光的是零线 三个最大值相等 角频率相同 相位上互差120 的正弦交流电 第3页 3 2三相负载的连接方式 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接的方式称为 星形接法 负载有两种接法 三相负载的首尾相连成一个闭环 然后与三根火线相接的方式称为 三角形接法 第3页 1 负载的Y形连接 Y接负载的端电压等于电源相电压 负载中通过的电流称为相电流IP 三相电源对称 三相Y接负载也对称的情况下 三相负载电流也是对称的 此时中线电流为零 火线上通过的电流称为线电流Il 中线上通过的电流称为中线电流IN 各相负载中通过的电流分别为 中线电流 显然 第3页 电源线电压为380V 三相对称负载Y接 Z 3 j4 求 各相负载中的电流及中线电流 设 根据对称关系可得 由此例可得 对称三相电路的计算可归结为一相电路计算 其它两相根据对称关系可直接写出 第3页 负载对称时 问题及讨论 Y形连接三相完全对称时 零线可以取消 称为三相三线制 中线是否可以去掉 答 第3页 应用实例 照明电路 正确接法 每组灯相互并联 然后分别接至各相电压上 设电源电压为 当有中线时 每组灯的数量可以相等也可以不等 但每盏灯上都可得到额定的工作电压220V 若三相不对称 能否去掉中线 第3页 如果三相照明电路的中线因故断开 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 如果中线断开 设又发生A相短路 此时B C相都会与短接线构成通路 两相端电压均为线电压380V 因此B C相由于超过额定值而烧损 由此可得 中线的作用是使Y接不对称三相负载的端电压保持对称 三相四线制Y接电路中 中线不允许断开 如果中线断开 设A相灯负载又全部断开 此时B C两相构成串联 其端电压为电源线电压380V 若B C相对称 各相端电压为190V 均低于额定值220V而不能正常工作 若B C相不对称 则负载多 电阻小 的一相分压少而不能正常发光 负载少 电阻大 的一相分压多则易烧损 第3页 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 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 而且必须保证零线可靠 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 其上不允许接保险丝也不允许接刀闸 第3页 1 负载的 形连接 接负载的端电压等于电源线电压 负载中通过的电流称为相电流IP 火线上通过的电流称为线电流Il 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 第3页 电流相量图 三相电源对称 三相Y接负载也对称的情况下 三相负载中的相电流iAB iBC iCA也是对称的 火线上通过的三个线电流iA iB iC也对称 由相量图还可看出 在三相对称情况下 线电流是相电流的1 732倍 相位滞后与其相对应的相电流30 由相量图可看出 线 相电流关系式为 第3页 负载对称时 三相总有功功率 星形接法时 三角形接法时 3 3三相电路的功率 第3页 在三相负载对称的条件下 三相电路的功率 如何用两个瓦特表测三相电路的功率 测量方法如图示 在两瓦计法测量中 单独一个功率表的读数无意义 第3页 1 接零保护规定用于380V 220V三相中性点接地的供电系统中 在三相四线制中点接地的系统中 低压电气设备按Y连接时 从负载中点引出导线 连接某些测量 保护作信号电路 或者让电源中点 零线 与设备外壳连接 这种保护称为接零保护 安全用电 将电气设备的金属外壳及构架 与接地装置良好连接的保护称为接地保护 当电气设备的绝缘损坏使设备的金属外壳带电时 由于人体是与接地装置并联 且人体电阻 最小800 远大于接地电阻 4 因此人接触到带电的外壳并不会触电 2 接地保护规定用于中性点不接地的三相供电系统中 一些家用电器常常没有接零保护 室内单相电源插座也往往没有保护零线插孔 这时在室内电源进线上 用漏电保护自动开关 可以起到安全保护作用 第3页