电子电工技术-三相交流电路

2004年8月制作曾令琴主编曾令琴第1章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•×ו3.1三相电源的连接方式1.对称三相交流电NSXBYCZA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)120sin(2)120sin(2sin2PCPBPAtUutUutUu尾端：XYZ首端：ABC↓↓↓第3页对称三相交流电波形图u0TuAuBuCωt大小相等，频率相同，相位互差120º。对称三相交流电的特征120°120°120°UBUAUC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）（火线）或（相线）（火线）（火线）三相四线制供电方式ACBN相电压UP线电压UlCeXYZuAuBuC第3页CCNBBNAANuuuuuu火线对零线间的电压。1201200CNBNANPPPUUUUUUANuBNuCNu三个相电压是对称的UP相量图CeXYZuAuBuCACBN相电压：120°120°120°UBNUANUCN第3页)()()(ANCNANCNCACNBNCNBNBCBNANBNANABUUUUUUUUUUUUUUU火线对火线间的电压。1503039030330303CNCABNBCANABlllUUUUUUUUUABuBCuCAu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CeXYZuAuBuCACBN线电压：-UBNUABUCN-UBCUAN-UCA注意规定的正方向相、线电压关系式303030第3页线电压与相电压的通用关系表达式：303plUU在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为:V220V380PlUU、V127V220PlUU、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？如何用验电笔或400V以上的交流电压表测出三相四线制供电线路上的火线和零线？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。电表可利用火线与零线之间的数量关系判断出火线和零线。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:ACBNZZZACBZZZ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:ACBNZZZuAuBuC线电流iCiBiA相电流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；plII接时：YiN中线电流三相电源对称、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；CBANIIII各相负载中通过的电流分别为：CCCBBBAAAZZZUIUIUI；；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+j4Ω,求：各相负载中的电流及中线电流。V22033803lpUU设V0220AUV120220BUV120220CU1.53543jZA1.53441.5350220AAZUI例：解：根据对称关系可得：A1.17344BIA9.6644CI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。0CBANIIII第3页0CBANIIII)(ZZZZCBA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：CuAZCeBuAuZZCB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：V220380PlUU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。A...一组二组三组CBN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？分析如果中线断开，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Δ形连接:uABuBCuCAΔ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；plUU接时：火线上通过的电流称为线电流Il；BCCACABBCBCAABAIIIIIIIII各相负载中通过的电流分别为：CACACABCBCBCABABABZZZUIUIUI；；各线电流与相电流的关系为：ACBZZZ线电流iCiBiA相电流iABiBCiCA第3页电流相量图-IBCIAICA-IBIAB-IC303030三相电源对称、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：）（）（）（BCCACABBCBCAABAIIIIIIIII线、相电流关系式为：第3页负载对称时：cos3cos3llppIUIUPCBAPPPP三相总有功功率：3plplIIUU星形接法时：3plplIIUU三角形接法时：cos3llIUP3.3三相电路的功率和接法有无关系？第3页llllllIUSIUQIUP3sin3cos3有功功率：无功功率：视在功率：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？U＊VWM3～W1W2＊＊＊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800Ω）远大于接地电阻（4Ω），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