第5章 三相正弦交流电路

电工技术基础与技能姚锦卫主编第5章2第5章三相正弦交流电路学习目标知识目标：了解三相交流电源的概念，理解相序的概念；了解电源星形联结及我国电力系统的供电制；了解星形联结方式下对称负载的线电流、相电流和中性线电流的关系，功率的计算；了解对称与不对称负载的概念、中线的作用；了解保护接地原理，掌握保护接零的方法，了解其应用；了解电气安全操作规程及触电现场的处理方法。技能目标：会测量交流电压、交流电流；触电的现场处理。电工技术基础与技能第5章3任务总览5.1三相正弦交流电源5.2三相负载的联结5.3三相负载的功率实践操作指导本章小结第5章三相正弦交流电路电工技术基础与技能第5章5.4用电保护45.1三相正弦交流电源5.1.1三相正弦交流电源的产生三相交流发电机定子三相对称绕组U1—U2、V1—V2、W1—W2对称地嵌在定子铁心中，当由原动机带动转子转动时，就可以产生对称的三相交流电。电工技术基础与技能第5章图5-2三相交流电的产生幅值相等、频率相同，在相位上彼此相差120的三个电动势称为对称三相电动势。对称三相电动势瞬时值的数学表达式为:U相电动势：eU=EUmsintV相电动势：eV=EVmsin(t120)W相电动势：eW=EWmsin(t120)图5-3对称的三相交流电波形图和相量图5.1三相正弦交流电源电工技术基础与技能第5章电工技术基础与技能第5章5.1三相正弦交流电源5.1.2三相正弦交流电源的联结三相电源有星形(Y形)联结和三角形(形）联结两种。1．三相电源的星形(Y形)联结将三相发电机三相绕组的末端U2、V2、W2(相尾)连接在一点，三个首端U1、V1、W1分别引出三条导线与负载相连，这种连接方法称为星形(Y形)联结。如图5-4所示。图5-4a三相电源的星形联结其中，公共点称为中点或零点，用N表示；从中点引出的导线称为中线，俗称零线。中线通常与大地相连，此时又称为地线。从首端引出的三根导线称为相线或端线，俗称火线，分别用U、V、W表示。这种具有中线的供电方式称为三相四线制。若无中线引出只有三根相线的供电方式称为三相三线制。通常低压供电网均采用三相四线制，其四根导线可用不同颜色(黄、绿、红、浅蓝)标记。任意两条相线间的电压称为线电压，线电压的有效值分别用UUV、UVW、UWU表示。一般用符号“UL”表示。各相线与中性线之间的电压称为相电压，相电压的有效值分别用UU、UV、UW表示，一般用符号“UP”表示。电工技术基础与技能第5章5.1三相正弦交流电源三相电源星形连接时，电压相量图，如图5-5所示。可见，三相星形电路中线电压也是对称的，且线电压与相电压的关系为：LP3UU线电压比相应的相电压超前30。图5-5三相电源星形联结时的相量图2．三相电源的三角形(形)联结将三相绕组的各相末端与相邻绕组的首端依次相连，即U2与V1、V2与W1、W2与U1相连，使三个绕组构成一个闭合的三角形回路，这种连接方式，称为三角形连接（△）。显然线电压等于相电压，即UL=UP线电流与相电流的关系为：LP3II图5-4b三相电源的三角形联结电工技术基础与技能第5章5.1三相正弦交流电源105.2三相负载的连接三相电路中的三相负载，可分为对称三相负载和不对称三相负载。每一相的负载大小和性质完全相同的叫做对称三相负载。每一相的负载大小和性质不同的叫做不对称三相负载。在三相电路中，三相负载可分为星形连接和三角形连接两种形式。电工技术基础与技能第5章案例导入115.2三相负载的连接5.2.1三相负载的星形联结对称三相负载的星形连接如图5-7所示。电路中流过每一相负载的电流称为相电流，分别用Iu、Iv、Iw表示，一般用IP表示。流过每根相线的电流称线电流，分别用IU、IV、IW表示，一般用IL表示。电工技术基础与技能第5章图5-7三相负载的星形连接125.2三相负载的连接5.2.2不对称三相负载的星形联结在三相四线制供电时，多个单相负载应尽量均衡地分别接到三相电路中去，而不应把它们集中在三根相线中的一相电路里。如果三相电路中的每一条支路所接的负载的阻抗和性质都相同，就说三相电路中负载是对称的。电工技术基础与技能第5章三相对称负载做星形连接，即可采用三相三线制也可采用三相四线制。中性线的电流为零。三相不对称负载做星形连接，必须采用三相四线制，而且中性线不允许安装开关和熔断器，通常还要将中性线接地，以保障安全。135.2三相负载的连接5.2.3三相负载的三角形联结三相负载的三角形联结时，如图5-8所示。线电压等于相电压，无论三相负载对称与否都成立。当三相负载对称时，线电流等于相电流的倍。即：电工技术基础与技能第5章图5-8三相负载的三角形连接3LPUUPLII3145.3三相负载的功率电工技术基础与技能第5章单相电路中有功功率的计算公式是cosUIP三相交流电路中，三相负载消耗的总电功率为各相负载消耗功率之和，即1231P1P12P2P23P3P3coscoscosPPPPUIUIUI当三相电路对称时，三相交流电路的功率等于三倍的单相功率，即PPP33cosPPUILL3cosPUI同样的道理，对称三相负载的无功功率和视在功率也一样，即LL3sinQUI22LL3SUIPQ155.4用电保护5.4.1保护接零与保护接地1.保护接地电工技术基础与技能第5章把电气设备的金属外壳用导线和埋在地中的接地装置连接起来，称为保护接地，适用于中性点不接地的低压系统中。电气设备采用保护接地以后，即使外壳因绝缘不好而带电，这时工作人员碰到机壳就相当于人体和接地电阻并联，而人体的电阻远比接地电阻大，因此，流过人体的电流就很微小，保证了人身安全。165.4用电保护2.保护接零电工技术基础与技能第5章保护接零就是在电源中性点接地的三相四线制中，把电气设备的金属外壳与中性线连接起来。这时，如果电气设备的绝缘损坏而碰壳，由于中性线的电阻很小，所以，短路电流很大，立即使电路中的熔断丝烧断，切断电源，从而消除触电危险。图5-13保护接零175.4用电保护5.4.2触电的现场抢救现场触电急救的原则可总结为：迅速、就地、准确、坚持。1.抢救原则电工技术基础与技能第5章2.使触电者尽快脱离电源的方法185.4用电保护电工技术基础与技能第5章为使触电者与导电体解脱，最好用一只手进行。对低压触电，可采用“拉”、“切”、“挑”、“拽”、“垫”的方法，完成切断电源或使触电人与电源隔离。对于高压触电，则应采取通知供电部门，使触电电路停电，或用电压等级相符的绝缘拉杆拉开跌落式熔断器切断电路,或采取使线路短路造成跳闸断开电路的方法，还要注意救护人安全，防止跨步电压触电。19本章小结电工技术基础与技能第5章1)三相对称交流电的幅值相等、频率相同、相位相差120°。2)相序一般分为正相序、负相序、零相序。3.三相负载有两种连接方式：Y形连接和△形连接。3LPUULPII0NI0NI4.三相负载作星形连接时，当负载对称时，（中线可以省），当负载不对称时，，中线不可以省去。5.不论负载是星形联接或是三角形联接，总的有功功率必定等于各项有功功率之和。20实践操作指导1.钳形电流表测交流电流钳形电流表外形、结构电工技术基础与技能第5章21（1）测量前对表作充分的检查,并正确地选档。（2）测试时应戴手套（绝缘手套或清洁干燥的线手套），必要时应设监护人。（3）需换档测量时，应先将导线自钳口内退出，换档后再钳入导线测量。（4）不可测量裸导体上的电流。（5）测量时，注意与附近带电体保持安全距离。并应注意不要造成相间短路和相对地短路。（6）使用后，应将档位置于电流最高档，有表套时将其放入表套，存放在干燥、无尘、无腐蚀性气体且不受震动的场所。实践操作指导电工技术基础与技能第5章2.钳形电流表使用注意事项22电工技术基础与技能第5章•制作：姚锦卫•E-mail：[e-mail]