电工技术-电工学第四章详细讲解

1、电工技术-电工学第四章详细讲解 第四章 三相电路 第一节第一节 三三 第二节第二节 负载负载Y联结的三相电路联结的三相电路 第三节第三节 负载联结的三相电路负载联结的三相电路 第四节第四节 三相电路的功率三相电路的功率 第五节第五节 安全用电技术安全用电技术 电工技术-电工学第四章详细讲解 第一节第一节 三相电源三相电源 三三相对称电动势的产生相对称电动势的产生 三相电源绕组的连接三相电源绕组的连接 电工技术-电工学第四章详细讲解 一一. .三相电动势的产生三相电动势的产生 N S A X e 在两磁极中间，放一个线圈。在两磁极中间，放一个线圈。 根据右手定则可知，线根据右手定则可知，线 圈中

2、产生感应电动势，圈中产生感应电动势， 其方向由其方向由AX。 让线圈以让线圈以 的速度顺时的速度顺时 针旋转。针旋转。 合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布， 线圈两端便可得到单相交流电动势。线圈两端便可得到单相交流电动势。 tEesin2 AX 电工技术-电工学第四章详细讲解 三相交流发电机的原理图 定子定子 转子转子 定子中放三个线圈：定子中放三个线圈： A X B Y C Z 首端首端末端末端 三线圈空间位置三线圈空间位置 各差各差120o 转子装有磁极并以转子装有磁极并以 的速度旋转。三个的速度旋转。三个 线圈中便产生三个单相电动势。线圈中便产

3、生三个单相电动势。 A X CB Z Y S N + _ 三相交流发电机三相交流发电机产生三相电动势产生三相电动势 电工技术-电工学第四章详细讲解 三相电动势三相电动势 240sin 120sin sin C B A tEe tEe tEe m m m )120sin(tE m B e C e A e 0 t e 60o 波形波形 电工技术-电工学第四章详细讲解 三相电动势的相量关系：三相电动势的相量关系： 0 CBA EEE ) 2 3 2 1 (120 ) 2 3 2 1 (120 0 C B A jEEE jEEE EE 大小相等，频率相同，相位互差大小相等，频率相同，相位互差120 三

4、相电动势的特征：三相电动势的特征： A E B E C E 电工技术-电工学第四章详细讲解 二二. . 三相电源绕组的连接三相电源绕组的连接 星形接法星形接法(也可联成三角形也可联成三角形) N A B C c e B e A e A u B u C u CA u BC u AB u X Y Z 各相电动势的各相电动势的参考方向参考方向，选定自绕组的末，选定自绕组的末 端指向始端。端指向始端。 电工技术-电工学第四章详细讲解 三相四线三相四线 制供电制供电 火线（相线）火线（相线）: A B C 中线（零线）：中线（零线）：N N A B C c e B e A e 相线相线（火线）（火线）

5、相线相线 中线中线（零线）（零线） 相线相线 三相四线制供电三相四线制供电 电工技术-电工学第四章详细讲解 三相电源星形接法的两组电压三相电源星形接法的两组电压 CC BB AA eu eu eu 相电压相电压：火线对零线间的电压：火线对零线间的电压 o PC o PB o PA 240 120 0 UU UU UU A U B U C U C e c e B e A C B N A e A u B u C u 相电压相电压uA， uB， uC对称对称 电工技术-电工学第四章详细讲解 线电压线电压：火线间的电压火线间的电压 ACCA CBBC BAAB UUU UUU UUU AB u BC

6、u CA u ACCA CBBC BAAB uuu uuu uuu C A B N 线电压也对称线电压也对称 注意规定的注意规定的 正方向正方向 电工技术-电工学第四章详细讲解 线电压和相电压的关系线电压和相电压的关系 B U B U A U C U )( BA BAAB UU UUU 303 AAB UU AB U 30o 电工技术-电工学第四章详细讲解 30 3 30 3 CACAC BCBBC UUUU UUUU 同同理：理： 303 ABAAB UUUU C U B U A U AB U BC U CA U 30o 30o 30o 电工技术-电工学第四章详细讲解 线电压与相电压的通用关

7、系表达式：线电压与相电压的通用关系表达式： 30 3 p UU l l U p U -为相电压为相电压 -为线电压为线电压 在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为 V380V220 lP UU 电工技术-电工学第四章详细讲解 第二节 负载Y联结的三相电路 v对对称负载称负载Y Y联结的三相电路联结的三相电路 v不不对对称负载称负载Y Y联结的三相电路联结的三相电路 电工技术-电工学第四章详细讲解 A C B N Z Z Z A C B Z Z Z 负载有两种接法负载有两种接法 星形接法星形接法 三角形接法三角形接法 电工技术-电工学第四章详

8、细讲解 A u B u C u N A B C N i C i B i A i C Z B Z A Z N 星形以三相四线制为主星形以三相四线制为主 三相电路三相电路 中的电流中的电流 相电流相电流-负载上的电流负载上的电流 线电流线电流-相线中的电流相线中的电流 P I l I 电工技术-电工学第四章详细讲解 lp II CNC BNB ANA II II II 星形接法特点星形接法特点 相电流相电流=线电流线电流 * CNBNANN IIII N I : 零线电流零线电流 AN i CN i BN i N i C i B i A i N N A B C 电工技术-电工学第四章详细讲解 *

9、线电压线电压=相电压相电压 3, 线电压领先于相电压线电压领先于相电压30。 B U A U C U AB U BC U CA U CA u BC u AB uA u B u C u A C N B 30 3 BBC UU 303 AAB UU 30 3 CCA UU 电工技术-电工学第四章详细讲解 负载星形接法时的一般计算方法负载星形接法时的一般计算方法 解题思路：解题思路： 一般线电压一般线电压 为已知，然后根据电压和负载求为已知，然后根据电压和负载求 电流。电流。 l u z u ii p pl l u p u A i A u B u C u N A B C N i C i B i C

10、Z B Z A Z N 电工技术-电工学第四章详细讲解 负载对称时，只需计算一相。负载对称时，只需计算一相。 ZZZZ CBA 如：如： Z U I A A 则：则： 240 120 AC AB II II 据此可直接得出另两相电流： 0 CBAN IIII （中线电流为（中线电流为0） A I B I C I C U A U B U 负载对称，只求电流、电压大小时，仅算一相负载对称，只求电流、电压大小时，仅算一相 有效值即可。有效值即可。 一、对称负载一、对称负载Y联结的三相电路联结的三相电路 电工技术-电工学第四章详细讲解 解解: 因为负载对称因为负载对称 ,只须计算一相只须计算一相 .

11、A相电流相电流 A22 86 220 22 A A A Z U I 有一星形联接的三相负载有一星形联接的三相负载 , 电源电压对称电源电压对称 , V,)30sin(2380 o AB tu .8,6 L XR每相每相 设设 试求电流试求电流. 例例4.1 V,220 3 380 3 AB A U U Vsin2220 A tu A u比比 滞后滞后300 角角 B u A 电工技术-电工学第四章详细讲解 A)67sin(222)12053sin(222 A)173sin(222)12053sin(222 ooo C ooo B tti tti o 53 6 8 arctanarctan R

12、X L A)53sin(222 o A ti 所以所以 因为电流对称，则因为电流对称，则 A i比比 滞后滞后 角角 A u 电工技术-电工学第四章详细讲解 0 CBAN IIII )( CBA ZZZZ 负载对称时负载对称时 问题及讨论问题及讨论 零线是否可零线是否可 以取消？以取消？ 答：三相完全对称时，零线可以取消。称为答：三相完全对称时，零线可以取消。称为 三相三线制三相三线制。 c e A C B Z ZZ C e B e A e 电工技术-电工学第四章详细讲解 负载不对称负载不对称 时，各相需单独计算。时，各相需单独计算。 120 120 0 CC BB AA UU UU UU 如

13、：如： 三相四线制供电三相四线制供电 N A B C C Z B Z A Z C i B i N i A i A u B u C u N 设电源相电压设电源相电压 为参考正弦量，则为参考正弦量，则 A U 二、不对称负载二、不对称负载Y联结的三相电路联结的三相电路 电工技术-电工学第四章详细讲解 每相负载电流可分别求出每相负载电流可分别求出 C o C CC o C C C C B o B BB o B B B B AA AA o A A A A 120 120 120 120 0 I Z U Z U I I Z U Z U I I Z U Z U I 式中：每相负载中电流的有效值分别为式中：

14、每相负载中电流的有效值分别为 C C C B B B A A A , Z U I Z U I Z U I 电工技术-电工学第四章详细讲解 各相负载的电压与电流之间的相位差分别为各相负载的电压与电流之间的相位差分别为 C C C B B B A A A arctan,arctan,arctan R X R X R X 中线电流中线电流 CBAN IIII 例例4.2 电路如图，电路如图， N B C R L A 电源电压电源电压380/220 V， 接有对称接有对称星形联接的星形联接的 白炽灯负载，总功率白炽灯负载，总功率 为为180180W. 电工技术-电工学第四章详细讲解 C III, BA

15、 N I 试求：试求： 电流及电流及 . 的日光灯一支。的日光灯一支。 5.0cosC C相还接相还接有额定电压为有额定电压为220V，功率为，功率为40W, 解解: 设设V0220 o A U A120273. 0 A120273. 0 A0273. 0 o 1 o B o A C I I I W60180 3 1 1 P A273. 0 220 60 P P U P I 每相白炽灯的功率每相白炽灯的功率 电工技术-电工学第四章详细讲解 A3 .85553. 0 60364. 0120273. 0 o oo 2C1CC III A60364. 0 o 2CCBAN IIIII A364. 0

16、 5 . 0220 40 cos P 2 2 U P IC A60364. 0 o 2 C I o 60, 5 .0cos 电工技术-电工学第四章详细讲解 三相三线制供电时各相电流的计算三相三线制供电时各相电流的计算 A NN AI BI CI A E B E C E CB 求：各相电流求：各相电流 已知已知： 240220 120220 0220 C B A E E E 每盏灯的额定值为每盏灯的额定值为: 220V、 100W 电工技术-电工学第四章详细讲解 用节点电位法用节点电位法 A NN AI BI CI A E B E C E C B A E B E C E R R R R NN A

17、 B C AI BI CI 电工技术-电工学第四章详细讲解 RRR R RR U 211 2 1202201202200220 NN 每盏灯为每盏灯为 220V、 100W 484 2 P U R C E R A E B E R R R N N A B C AI BI CI 、 A I B I C I 、V 12055 NN U 代入代入R 值得：值得： 电工技术-电工学第四章详细讲解 应用实例应用实例-照明电路照明电路 A C B . . . 一层楼一层楼 二层楼二层楼 三层楼三层楼 N 正确接法正确接法: 每层楼的灯相每层楼的灯相 互并联互并联,然后分然后分 别接至各相电别接至各相电 压上

18、。设电源压上。设电源 电压为：电压为： V 220 380 P l U U 则每盏灯上都可得到额定的工作电压则每盏灯上都可得到额定的工作电压220V。 电工技术-电工学第四章详细讲解 照明电路的一般画法照明电路的一般画法 零线上不能加零线上不能加 刀闸和保险刀闸和保险 A B C N . . . . . . . . 一一 层层 二二 层层 三三 层层 电工技术-电工学第四章详细讲解 讨论讨论 讨论讨论 照明电路能否采用三相三线制照明电路能否采用三相三线制 供电方式？供电方式？ A C B . . . 一层楼一层楼 二层楼二层楼 三层楼三层楼 N 不加零线不加零线 会不会出会不会出 现问题现问题

19、? 电工技术-电工学第四章详细讲解 设线电压为设线电压为380V。 A相断开后，相断开后，B、C 两相两相 串联，电压串联，电压UBC （380V） 加在加在B、C负载上。如果负载上。如果 两相负载对称，则每相负两相负载对称，则每相负 载上的电压为载上的电压为190V。 问题问题1：若一楼全部断开，二、三楼仍然接通：若一楼全部断开，二、三楼仍然接通, 情况如何情况如何? A C B . . .一层楼一层楼 二层楼二层楼 三层楼三层楼 分析：分析： 结果二、三楼电灯全部变暗，不能正常工作。结果二、三楼电灯全部变暗，不能正常工作。 电工技术-电工学第四章详细讲解 问题问题2：若一楼断开，二、三楼接

20、通。但两层楼：若一楼断开，二、三楼接通。但两层楼 灯的数量不等（设二楼灯的数量为三层的灯的数量不等（设二楼灯的数量为三层的 1/4 ）结果如何？）结果如何？ 结果：二楼灯泡上的电压超过额定电压，结果：二楼灯泡上的电压超过额定电压， 灯泡被烧毁；三楼的灯不亮。灯泡被烧毁；三楼的灯不亮。 A C B R2 R3 V 76380 5 1 3R U V 304380 5 4 2R U 分析分析 电工技术-电工学第四章详细讲解 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，负载不对称而又没有中线时，负载上可能得到大小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，有的达不等的电压，

21、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。比如不到额定电压，都不能正常工作。比如: 照明电路中照明电路中 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。三相制供电，而且必须保证零线可靠。 中线的作用中线的作用在于，使星形联接的不对称负载得到相在于，使星形联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。允许接保险丝也不允许接刀闸。 电工技术-电工学第四章详细讲解 第三节 负载联结的三相电路 对对

22、称负载联结的三相电路称负载联结的三相电路 不对称负载不对称负载 电工技术-电工学第四章详细讲解 AB i CA i BC i C i B i A i CA u AB u BC u A C B pl UU 特点特点：电源电源线电压线电压=负载相电压负载相电压 电工技术-电工学第四章详细讲解 各电流的计算各电流的计算 B i AB i CA i BC i C i A i CA u AB u BC u A C B Z ZAB AB Z ZBC BC Z ZCA CA CA CA CA BC BC BC AB AB AB Z U I Z U I Z U I 相电流相电流 BCCAC ABBCB CAA

23、BA III III III 线电流线电流 电工技术-电工学第四章详细讲解 （2）负载对称时（）负载对称时（ZAB=ZBC=ZCA=Z ），），各相电流有各相电流有 效值相等，相位互差效值相等，相位互差120 。有效值为：。有效值为： Z U IIII l PCABCAB B i AB i CA i BC i C i A i CA u AB u BC u A C B ZAB ZBC ZCA （1）负载不对称时，先算出各相电流，然后计算线电流。）负载不对称时，先算出各相电流，然后计算线电流。 电工技术-电工学第四章详细讲解 CAABA III 303 ABA II CA U ABU BC U B

24、 I C I AB I CA I BC I 303 303 CAC BCB II II 同理：同理： 0 lAB UU 设：负载为阻性的，阻抗角为设：负载为阻性的，阻抗角为 0 。 。 负载对称时，三角形接法线、相电流的相位关系负载对称时，三角形接法线、相电流的相位关系 CA I A I A BC AB I CA I A I 电工技术-电工学第四章详细讲解 负载对称时三角形接法的特点负载对称时三角形接法的特点 B i AB i CA i BC i C i A i CA u AB u BC u A C B pl UU 303 pl II 注意电路注意电路 中规定的中规定的 正方向正方向 电工技术

25、-电工学第四章详细讲解 三、三相负载接于三相电源的原则三、三相负载接于三相电源的原则 应使每相负载承受的电压等于其额应使每相负载承受的电压等于其额 定电压。定电压。 我国的低压配电系统普遍采用三相我国的低压配电系统普遍采用三相 四线制供电，它提供的线电压是四线制供电，它提供的线电压是380V、 相电压是相电压是220V。当三相负载额定电压。当三相负载额定电压 等于电源线电压时，应作等于电源线电压时，应作联结；当三联结；当三 相负载额定电压等于电源相电压时，负载相负载额定电压等于电源相电压时，负载 应做应做Y联结。作联结。作Y联结的负载若是对称的，联结的负载若是对称的， 可以不要中线，若不对称，

26、必须接中线。可以不要中线，若不对称，必须接中线。 电工技术-电工学第四章详细讲解 第四节 三相电路的功率 三三相电路的功率相电路的功率 三相对称电路中瞬时功率的特点三相对称电路中瞬时功率的特点 电工技术-电工学第四章详细讲解 负载对称时：负载对称时： cos3 pp IUP CBA PPPP 三相总有功功率：三相总有功功率： 由负载由负载 性质决定性质决定 3 plpl IIUU星形接法时：星形接法时： 3 plpl IIUU三角形接法时：三角形接法时： cos3 ll IUP 一、三相电路的功率一、三相电路的功率 电工技术-电工学第四章详细讲解 ll ll ll IUS IUQ IUP 3

27、sin3 cos3 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：在三相负载对称的条件下： 电工技术-电工学第四章详细讲解 例例4.3 o 373 .36Z 一组三角形联接 10 Y R另一组星形联接 。 线电压线电压Ul为为380V的三相电源上接有的三相电源上接有 两组对称三相负载两组对称三相负载: B C A Z R Y A I AB I AY I A I 试求试求: (1) 各组负载的相电流各组负载的相电流; (3)三相有功功率三相有功功率.。 (2) 电路线电流；电路线电流； 电工技术-电工学第四章详细讲解 V0380 o AB U V302

28、20 o A U 解：解： 设线电压 则 （1）由于三相负载对称，计算一相即可 A3747.10 373 .36 0380 o o o AB AB Z U I 三角形联接的负载相电流 A3022 10 30220 o o Y A AY R U I 星形联接的负载相电流 电工技术-电工学第四章详细讲解 A7 .4638 30226713.18 o oo AYAA III A6713.183037347.10 ooo A I （2）先求三角形联接的负载线电流）先求三角形联接的负载线电流 A13.18A22 A I 线电流也是对称的线电流也是对称的 电工技术-电工学第四章详细讲解 kW24 2238038 . 013.183803 3cos3 AYA Y IUIU PPP ll （3）三相电路有功功率为 AB U A U A I A I AY I 300 46.70 670 一相电压 与电流的 相量图 电工技术-电工学第四章详细讲