电工学三相交流电

电工学三相交流电第1页/共70页2三相交流电路：由三相交流电源供电的电路。三相交流电源：

由频率相同、幅值相等、相位彼此互差120°电角度的三个单相交流电源按一定的联结方式组合而成。

发电方面：比单相电源可提高功率50％；

输电方面：比单相输电节省钢材25％；

三相电路的优点配电方面：三相变压器比单相变压器经济且便于接入负载；运电设备：结构简单、成本低、运行可靠、维护方便。§4－1三相交流电第2页/共70页3+－e1L1L1′+－e2L2L2′+－e3L3L3′L1L1′L2L2′L3L3′L1L1′

三相交流发电机由三个对称的绕组组成，在空间上彼此相差120，它们的始端记为

L1、L2

、L3

，末端记为L1

、L2

、L3

。′′′（a）结构（b）绕组（c）三相电动势一、三相交流电动势的产生

第3页/共70页4

转子装有磁极并以的角速度旋转，转子由原动机拖动作匀速转动。定子三相绕组切割转子磁场而感应出三相交流电动势。•••L1L2'L3L2L3'L1'1.三相交流电动势产生原理:动磁生电2.三相交流电动势的特点

幅值相等频率相同相位差=120

SN第4页/共70页5三相对称电动势的表达式t0eAeBeCXAYCBZSN+•++••XAYCBZSN+••+•+XAYCBZSN+•++••XAYCBZSN+••+•+XAYCBZSN+•++••XAYCBZSN+••+•+XAYCBZSN+•++••XAYCBZSN+••+•+XAYCBZSN+•++••XAYCBZSN+•++••XAYCBZSN+•++••XAYCBZSN+••+•+XAYCBZSN+•++••A相B相C相第5页/共70页6三相对称电动势的相量表示法与前面瞬时值表示法和波形曲线表示法对应三相对称正弦交流电也可用相量表示法表示：根据以上三种表示法都可以求得，对称三相交流电的任意瞬时值之和恒为0。第6页/共70页7正序(顺序)：A—B—C—A负序(逆序)：A—C—B—AABC相序的实际意义：DABC123DACB123正转反转ABC相序：三相电源各相经过同一值(如最大值)的先后顺序。三相电机顺序：黄—绿—红规定每相电动势的正方向是从线圈的末端指向始端，即电流从始端流出时为正，反之为负。第7页/共70页二、三相四线制三相六线制电路第8页/共70页9三相电源的星形联结

发电机三相绕组通常将三个末端接在一起。三个绕组末端的连接点称为中性点

(N)。三个首端L1、L2、L3称为端点。由中性点N引出的供电线称为中性线或零线。由三个首端引出的供电线称为相线或火线。L1L3－′L2L1′′L3+－e1+－e2L2+e3星形联结L1L2L3L1L2L3′′′第9页/共70页I1I3I2中性线(零线)线电流相电压相线(火线)线电压相电流三相四线制

L1L2L3NIL2IL3IL1IN1.线电流与相电流的有效值关系?2.线电压与相电压的有效值关系?++第10页/共70页三相四线制电路线电压——端线与端线之间的电压。相电压——端线与中线之间的电压。第11页/共70页线电压总是超前于对应的相电压30°。第12页/共70页13线电压对称(大小相等，相位互差120o)一般表示为：结论：对Y接法的对称三相电源(2)

相电压对称，则线电压也对称。(4)线电压相位领先对应相电压30o。(1)即线电流等于对应的相电流。第13页/共70页§4－2三相负载的连接方式

三相负载——接在三相电源上的负载。对称三相负载——各相负载相同的三相负载，如三相电动机、

大功率三相电路等。不对称三相负载——各相负载不同，如三相照明电路中的负载。L1L2L3NM

3～Z2Z1Z3第14页/共70页15星形联结三角形联结

三相负载也有两种接法:

具体采用何种接法，应根据电源电压和负载额定电压的大小来决定。原则上应使负载的实际电压等于其额定相电压。ZZZL1L2L3ZZZL1L2L3N第15页/共70页一、三相负载的星形连接

把三相负载分别接在三相电源的一根相线和中线之间的接法（常用“Y”标记）。第16页/共70页17

三相负载的三个末端联结在一起，接到电源的中性线上。三相负载的三个首端分别接到电源的三根相线上。INIL3I2I1IL1I3L2L3L1NZ1Z2Z3+++U3IL2U1U2Z1Z2Z3L1L2L3NIL3IL1++U3U1U2IL1IL2+第17页/共70页

对于感性负载来说，各相电流滞后对应电压的角度，可按下式计算：

负载星形连接时，中线电流为各相电流的相量和。在三相对称电路中，由于各相负载对称，所以流过三相电流也对称，其相量和为零，即：第18页/共70页结论：有无中线对电路没有影响。没有中线(Y–Y接，三相三线制)，可加中线，中线有阻抗时可短路掉4.对称情况下，各相电压、电流都是对称的。只要算出一相的电压、电流，则其它两相的电压、电流可按对称关系直接写出。1.UnN=0，电源中点与负载中点等电位。2.中线电流为零。对称三相电路（Y-Y)5.各相的计算具有独立性，该相电流只决定于这一相的电压与阻抗，与其它两相无关。6.可以画出单独一相的计算电路，对称三相电路的计算可以归结为单独一相的计算。第19页/共70页20三相负载不对称而又没有中性线时，三相负载的相电压不会对称，导致有的相电压超过负载的额定相电压，有的低于额定相电压，致使负载不能正常工作，甚至损坏。因此，在三相四相制电路中，中性线不允许断开，也不允许安装熔断器等短路或过电流保护装置。第20页/共70页21例

照明电路:(1)正常情况下，三相四线制，中线阻抗约为零。ACBNN'NACBN380220第21页/共70页22(2)假设中线断了(三相三线制),A相电灯没有接入电路(三相不对称)灯泡未在额定电压下工作，灯光昏暗。ACBNN'NACB380N190190第22页/共70页23灯泡电压超过额定工作电压，烧坏了。(3)A相短路ACBNN'NACBN380380照明电路中线上不能装保险丝第23页/共70页24

每相负载的首端都依次与另一相负载的末端连在一起，形成闭合回路。将三个连接点分别接到三个电源的三根相线上。三相负载的三角形联结

三相负载的三角形联结只能是三相三线制。ZZZL1L2L3二、三相负载的三角形连接

第24页/共70页常用“△”标记线电流总是滞后于相应的相电流30°第25页/共70页三、三相负载的功率

在三相交流电源中，三相负载消耗的总功率为各相负载消耗的功率之和，即：

在对称三相电路中，有：

第26页/共70页第27页/共70页

对称三相负载的无功功率和视在功率的计算式分别为：第28页/共70页

【例4－1】

已知某三相对称负载接在线电压为380V的三相电源中，其中R相

=6Ω，X相

=8Ω。试分别计算该负载作星形连接和三角形连接时的相电流、线电流及有功功率，并做比较。第29页/共70页§4－3发电、输电和配电常识一、发电厂

火力发电厂核电站第30页/共70页风力发电厂太阳能发电厂第31页/共70页二、电力网和电力系统

电能输送流程图第32页/共70页

电力网——将发电厂生产的电能传输和分配到用户的输配电系统，简称电网。

电力系统——将发电厂、电力网和用户联系起来的发电、输电、变电、配电和用电的整体。第33页/共70页

电能进入工厂后，还要进行变电（变换电压）和配电（分配电能）。

变电所的任务是受电、变压和配电；如果只受电和配电，而不进行变压的则称为配电所。配电方式基本有放射式、树干式两种类型。放射式树干式第34页/共70页低压配电室第35页/共70页低压配电柜的内部构造第36页/共70页§4－4安全用电常识一、可能触电的几种情况

1．单相触电

人体只触及一根相线（或漏电的电气设备），但是人站在地上，而电源中性点是接地的，电流通过人体流入大地，人体承受220V相电压。单相触电大多是由于电气设备损坏或绝缘不良，使带电部分裸露而引起的。触电事故中大部分属于单相触电。第37页/共70页2．两相触电

人体同时触及两根相线，作用于人体的是380V线电压，危险性比单相触电更大。第38页/共70页3．跨步电压触电

在高压电网接地点或防雷接地点及高压火线断落或绝缘损坏处，有电流流入地下时，电流向四周流散，并在接地点周围土壤中产生电压降。当人走进这一区域时，两脚之间形成跨步电压，其大小取决于线路电压及人距电流入地点的远近。第39页/共70页触电的种类触电对人体的危害主要有电伤和电击伤。1、电伤电伤是由于发生触电时的电流的热效应、化学效应、机械效应以及电流本身作用而导致人体外表的创伤，通常有以下三种。

a.灼伤：由于电的热效应而灼伤人体皮肤、皮下组织、肌肉，甚至神经。灼伤引起皮肤发红、起泡、烧焦、坏死。第40页/共70页B.电烙伤：是由于电流的机械和化学效应造成人体触电部位的外部伤痕，通常是皮肤表面的肿块。C.皮肤金属化：这种化学效应是由于带电体金属通过触电点蒸发进入人体内造成的，局部皮肤呈现金属的特殊颜色。第41页/共70页2、电击电击是指电流流过人体，严重影响人体呼吸、心脏和神经系统，造成肌肉痉孪（抽筋）、神经紊乱，导致呼吸停止，严重危害生命的触电事故。电伤对人体造成的危害一般是非致命的，真正危害人体生命的是电击。触电死亡的绝大部分是电击造成的。第42页/共70页影响触电危险程度的因素影响触电程度一般与下面几个因素有关：

(1)通过人体电流的大小；

(2)电流通过人体时间的长短；

(3)电流通过人体的部位；

(4)通过人体电流的频率；

(5)触电者的身体状况。第43页/共70页影响触电危险程度的因素1.电流的大小人体内存在生物电流，一定限度的电流不会对人体造成损伤。一些电疗仪器就是利用电流刺激达到治疗目的。但若流过人体的电流达到一定程度时，就有可能危及生命。第44页/共70页电流/mA对人体的作用〈0．7无感觉1有轻微感觉1-3有刺激感，一般电疗仪器3-10感到痛苦，但可自行摆脱3-30引起肌肉痉挛，短时间无危险，

长时间有危险30-50强烈痉挛，时间超过60S即有生命危险50-250产生心脏室性纤颤，丧失知觉，严

重危害生命250短时间内（1S以上）造成心脏骤停。

体内造成电灼伤.第45页/共70页影响触电危险程度的因素2.电流种类电流种类不同对人体的伤害也有所不同。直流电一般引起电伤，而交流电则电伤与电击同时发生，特别是40Hz-100Hz的交流电对人体最危险。而人们日常使用的工频市电（50Hz）正在这个危险的频段。当交流电频率达到20KHz时对人体危害很小。用于理疗的一些仪器采用的就是这个频段。第46页/共70页影响触电危险程度的因素3.电流作用时间电流对人体伤害同作用时间密切相关。可以用电流与时间乘积（又称电击强度）来表示电流对人体的危害。触电保护器的一个主要指表就是额定断开时间与电流乘积〈30mAs。实际产品可以达到3mAs，故可有效地防止触电事故。第47页/共70页影响触电危险程度的因素4.电流途经如果电流不经人体脑、心、肺等重要部位，除了电击强度较大时可能造成内部烧伤外，一般不会危及生命。但如果电流流经上述部位，就会造成严重后果。这是由于电击会使神经系统麻痹而造成心脏停跳，呼吸停止。例如，电流从一只手到另一只手，或由手流到脚，就是这种情况。第48页/共70页影响触电危险程度的因素5.人体电阻人体是个阻值不确定的电阻。皮肤干燥时可呈现100K以上，而一旦潮湿，电阻可降到1K以下。我们平时所说的安全电压36V，就是对人体皮肤干燥时而言的。同样用湿手接触36V电压，同样会受到电击。第49页/共70页二、防止触电的技术措施

1．保护接地

将电气设备的金属外壳与大地可靠地连接，称为保护接地。它适用于中性点不接地的三相供电系统。第50页/共70页2．保护接零

将电气设备在正常情况下不带电的外露导电部分与供电系统中的零线相接，称为保护接零。第51页/共70页采用保护接零须注意事项：

（1）保护接零只能用于中性点接地的三相四线制供电系统。（2）接零导线必须牢固可靠，防止断线、脱线。（3）零线上禁止安装熔断器和单独的断流开关。（4）零线每隔一定距离要重复接地一次。一般中性点接地要求接地电阻小于10Ω。（5）接零保护系统中的所有电气设备的金属外壳都要接零，绝不可以一部分接零，一部分接地。第52页/共70页

如图所示电路中，三相设备A外壳接零，B外壳接地。如果有一相碰壳短路，将会出现什么后果？I第53页/共70页3．家庭安全用电家庭配电示意图第54页/共70页三脚插头三孔插座第55页/共70页4．照明配电箱

照明配电箱又称小型断路器组合配电箱，通常作为家庭住宅的总配电设备，嵌装在进户门后墙壁上，用来方便地控制家庭电器设备的每一路电源，并兼有过流跳闸保护功能，有的还兼有漏电跳闸保护功能。第56页/共70页5．单相保护接零的错误接法

当零线断开时，电器外壳会通过电器内部线路与电源相线相连，造成外壳带电。第57页/共70页

当熔丝熔断时，电器内部线路与电源相线相连，也会造成外壳带电。第58页/共70