第五章 三相交流电路及用电常识

电工电子技术第5章三相交流电路及用电常识5.2负载星形联结的三相交流电路5.3负载三角形联结的三相交流电路5.4三相交流电路功率5.1三相交流电路的基本概念5.5安全用电：本章要求123掌握对称三相电路电压、电流及功率的计算；重、难点掌握对称三相负载Y和△联结时相线电压、相线电流关系；重、难点掌握掌握三相四线制供电系统中单相及三相负载的正确联接方法；理解中线的作用；4了解用电常识三相交流电路的基本概念5.1三相交流电路的基本概念主要内容：重点难点：三相电源的特点；三相电源的连接线电压与相电压的关系三相电源的产生定子中放三个线圈：末端定子转子AXCBZY••S•N三相交流发电机的原理图首端工作原理：动磁生电三线圈空间位置各差120o5.1三相交流电路的基本概念铁心（作为导磁路经）三相绕组匝数相同空间排列互差120

:直流励磁的电磁铁定子转子发电机结构转子装有磁极并以的速度旋转。三个线圈中便产生三个以正弦规律变化的交流电动势。三相电动势

5.1三相交流电路的基本概念三相电动势波形

u060ouBuAuC5.1三相交流电路的基本概念三相电源的表示法瞬时值表达式波形图相序：A—B—C

u060ouBuAuC5.1三相交流电路的基本概念uA+uB+uC=0相量图相量式三相电源的特征对称：大小相等，频率相同，相位互差120º相序：A—B—C瞬时值和与相量和均为0：UA

=U·0

UB

=U·

120

UC

=U·120

·UA

+·UB+UC=0·uA+uB+uC=0UA

·UB

·UA

+·UB

·UC

·120

120

120

5.1三相交流电路的基本概念三相四线制供电火线（相线）:ABC中线（零线）：N星形接法三相电源的连接5.1三相交流电路的基本概念中线火线火线火线CBNXYZ1、相电压：火线对中线间的电压,其有效值用

UA

、

UB、UC

、Up

表示。相电压uA，uB，uC对称CAXYBZN中线火线火线火线5.1三相交流电路的基本概念UA

=U·0

UB

=U·

120

UC

=U·120

2、线电压：两火线间的电压注意规定的正方向CAXYBZN线电压也对称中线火线火线火线5.1三相交流电路的基本概念其有效值用

UAB

、

UBC、UCA

、Ul

表示。30

3、相电压与线电压之间的关系5.1三相交流电路的基本概念30o30o30o3、相电压与线电压之间的关系结论线电压大小是相电压大小的倍线电压超前相应的相电压30º在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为5.1三相交流电路的基本概念–++–+–三角形接法三相电源的连接5.1三相交流电路的基本概念CAXYBZBCAUL

=UP··UAB=UA·UBC=UB··UCA=UC··UA

+·UB+UC=0·小结

1、三相电压的产生、特点；2、星形连接时：

3、线电压大小是相电压大小的倍；线电压超前相应的相电压30º思考三相电压的三角形连接特点？5.1三相交流电路的基本概念负载星形联接的三相电路5.2负载星形联接的三相电路主要内容：重点难点：电路连接特点；线电流和相电流的计算线电流和相电流的计算三相负载分类三相负载不对称三相负载：不满足Z1=Z2=Z3对称三相负载：Z1=Z2=Z3

单相负载：只需一相电源供电负载三相负载：需三相电源同时供电|ZA|=|ZB|=|ZC|三相负载的电流、电压相电流（IP）：流过每一相负载的电流线电流（IL）：流过每一根火线的电流相电压（UP）：每相负载首端与末端之间的电压线电压（UL）：两相负载首端之间的电压

A=B=C5.2负载星形联接的三相电路三相负载连接方式ACBNZZZACBZZZ•••Y（星形）和（角形）两种接法采用何种接法，要根据负载的额定电压和电源电压确定。星形接法角形接法5.2负载星形联接的三相电路三相负载对称(三个相的复阻抗相等)不对称(由多个单相负载组成)由三相电源供电的负载称为三相负载三相四线制三角形联结星形联结三相负载采用何种连接方式由负载的额定电压决定。当负载额定电压等于电源线电压时采用三角形联结；当负载额定电压等于电源相电压时采用星形联结。NABCZ3Z2Z1M3~5.2负载星形联接的三相电路负载星形连接的三相电路1.连接方式负载星形连接的三相四线制电路NABCCZBZAZ5.2负载星形联接的三相电路2.星形连接的电路特点(一)相电流：每相负载中的电流线电流：每根火线中的电流相电流=线电流NABCCZBZAZ中线电流5.2负载星形联接的三相电路2.星形连接的电路特点(二)电源的线电压=负载的线电压电源的相电压=负载的相电压线电压大小是相电压大小的倍线电压超前相应的相电压30ºNABCCZBZAZ5.2负载星形联接的三相电路3.计算一般线电压为已知，然后根据电压和负载求电流。解题思路：NABCCZBZAZ5.2负载星形联接的三相电路（1）若为对称负载：各相、线电流大小相等，相互之间相位差为1200（中线电流为0）只需计算一相，推出另外两相即可。零线是否可以取消？三相负载完全对称时，零线可以取消。成为三相三线制。5.2负载星形联接的三相电路|ZA|=|ZB|=|ZC|

A=B=C三相三线制三相负载完全对称时，零线可以取消!负载对称时，三相三线制各电压对称三相三线制供电时各相电流的计算方法同三相四线制5.2负载星形联接的三相电路

对称三相三线制的电压为380V，星形联结对称负载每相阻抗Z=10

，求电流。例题[解]5.2负载星形联接的三相电路设：

根据对称UAB

=380·30V

UA=220·0V

10

IA=Z·=22-10A

UA·IB·=22-130A

IC·=22

110A

一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电源线电压380V,负载若R1=R2=R3=5

，求线电流及中性线电流IN。例题[解]5.2负载星形联接的三相电路N+++–––N

R1R2R3L1L2L3中性线电流设：线电流

三相对称（2）负载不对称时，各相单独计算

已知：三相负载R、L、C,

R＝XL＝XC＝10Ω以及三相线电压UL=380V,求：各相、各线及中线电流例题5.2负载星形联接的三相电路CRABNLC线电压相电压[解]线电压大小是相电压大小的倍线电压超前相应的相电压30º5.2负载星形联接的三相电路中线电流：相电流=线电流5.2负载星形联接的三相电路5.2负载星形联接的三相电路某大楼电灯发生故障，第二层楼和第三层楼所有电灯都突然暗下来，而第一层楼电灯亮度不变，试问这是什么原因？这楼的电灯是如何联接的？同时发现，第三层楼的电灯比第二层楼的电灯还暗些，这又是什么原因？思考题照明系统供电线路图AN三层二层一层–+BC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线制供电，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，其上不允许接熔断器、也不允许接开关。5.2负载星形联接的三相电路小结小结

1、相电流、中性线电流的计算；2、中性线的作用：

3、线电压大小是相电压大小的倍；线电压超前相应的相电压30º思考中性线的作用？5.2负载星形联接的三相电路一节一练如图所示，对称三相星形联接电路中,若已知,线电流,求线电压

作业题ACBZZZZ=110-30

IA·=230A

UAC·负载三角形联结的三相交流电路5.3负载三角形联结的三相交流电路主要内容：重点难点：电路连接特点；线电流和相电流的计算线电流和相电流的计算1.连接方式负载三角形连接的三相三线制电路5.3负载三角形联结的三相交流电路R2iCACiBiAiABiBCiCA–

+uBC+uCA–

+uABBZCAZABZBC–

特点线电压=相电压相电流IP(负载上的电流)线电流IL(火线上的电流)5.3负载三角形联结的三相交流电路UAB

=UBC

=UCA=Ul=Up

◆电流的计算相电流线电流5.3负载三角形联结的三相交流电路负载对称时（ZAB=ZBC=ZCA=Z），各相电流对称，各线电流也对称。计算时，只需计算一相，利用相互关系推导出其余两相。负载不对称时，先算出各相电流，然后计算线电流。5.3负载三角形联结的三相交流电路负载对称时，三角形接法线、相电流的关系设：负载为阻性的，阻抗角为0

同理，5.3负载三角形联结的三相交流电路

◆结论三角形接法的对称负载线电流大小是相电流大小的倍线电流滞后相应的相电流30º线电压等于相电压5.3负载三角形联结的三相交流电路

在图中，已知：（1）ZAB、ZBC和ZCA均为,电源线电压为380V，求各相电流及线电流；（2）若ZBC改为，其余条件不变，求各相电流及线电流例题[解](1)设：

根据对称UAB

=380·0V

IAB=ZAB

·=38-30A

UAB·IBC·=38-150A

ICA·=3890A

5.3负载三角形联结的三相交流电路R2iCACiBiAiABiBCiCA–

+uBC+uCA–

+uABBZCAZABZBC–

1030

530

UBC

=380·-120V

UCA

=380·120V

5.3负载三角形联结的三相交流电路=65.82-60A

IB·=65.82-180A

IC·=65.8260A

(2)由于ZBC改为530

IBC=ZBC

·=76-150A

UBC·，不变IAB·ICA·=100.54-169.1A

=100.5449.1A

IA·=65.82-60A

小结

1、相电流的计算；2、线电流的计算：

3、负载对称时，线电流大小是相电流大小的倍；线电流滞后相应的相电流30º思考负载对称时，线电流与相电流关系？5.3负载三角形联结的三相交流电路三相交流电路功率5.4三相交流电路功率主要内容：重点难点：三相功率的计算和测量有功功率的计算三相功率的计算负载对称时：三相总有功功率：是负载的阻抗角,是相电压超前于相电流的角度星形接法时：三角形接法时：

5.4三相交流电路功率同理,可得在三相负载对称的条件下,三相电路总功率的计算与接法无关有功功率：无功功率：视在功率：5.4三相交流电路功率单相功率的测量-电动式瓦特计在交流电路中jacos=UkIiu负载电流线圈电压线圈j为i,u间的夹角

瓦特计指针偏转角度与电功率成正比，用于测量单相功率三相功率的测量5.4三相交流电路功率负载ACBN一表法适用于三相四线制接法的对称负载1.一表法：（用一个功率表测量）P1相电压相电流电压线圈电流线圈三相功率的测量5.4三相交流电路功率负载ACBN2.三表法：（用三个功率表测量）P1P2P3相电压相电压相电压三表法适用于三相四线制接法的不对称负载。相电流相电流相电流电压线圈电流线圈5.4三相交流电路功率3.两表法：（用两个功率表测量）两表法适用于三相三线制接法的负载。负载ACBP1P2线电压线电压线电流线电流电压线圈电流线圈5.4三相交流电路功率两表法测量功率的原理证明：BCBACAuiui+=)(()CBBCAAuuiuui-+-=CCBBAAiuiuiup++=三相总功率等于两表测得数据之和。每单个功率表的读数没有意义。AiACBAuCZBiCiAZBZBuCu5.4三相交流电路功率线电压UL为380V的三相电源上，接有两组对称负载：一组是三角形联结的电感性负载，每相阻抗;另一组是星形联结的电阻性负载，每相电阻R=10,如图所示。试求：(1)电路线电流；(2)三相有功功率。例题[解]L1L2L3设：要计算电路线电流，必须求出相电流，由于三相负载对称，所以只需计算一相，其它两相可依据对称性写出。5.4三相交流电路功率负载星形联接时，其线电流为负载三角形联解时，其相电流为(1)电路线电流一相电压与电流的相量图如图所示5.4三相交流电路功率一相电压与电流的相量图如图所示(2)三相电路的有功功率-30o-67o-46.7o5.4三相交流电路功率如图所示三相电路，已知线电压UL=380V,ZL=30+j40,

电动机的功率

P=1700W,cosθ=0.8(感性)。

求：线电流、电源发出的总功率；例题[解]5.4三相交流电路功率UAN

=220·0V

IA1=Z1

·=4.4-53.1A

UAN·设电源相电压：

由

cosθ=0.8，

得

θ=36.9因此，总电流为：

5.4三相交流电路功率IA2=3.23A

IA2

·=3.23-36.9A

IA=··IA1+·IA2

=7.56-46.2A

某三相对称负载Z=（6+j8)

,接于线电压UL=380V的三相电源上，试求（1）负载作星形联结时所取用的电功率；（2）负载作三角形联结时所取用的电功率。例题[解]5.4三相交流电路功率Z=（6+j8)

=10-53.1

小结

1、负载不对称时，三相功率的计算；2、负载对称时，三相功率的计算；思考怎样测量三相功率？5.4三相交流电路功率一节一练作业题

三相对称负载作三角形联结，Ul=220V，当S1、S2均闭合时，各电流表读数均为17.3A，三相功率P=4.5kW，试求:

1)每相负载的电阻和感抗；

2)S1合、S2断开时,各电流表读数和有功功率P；

3)S

1断、S

2闭合时,各电流表读数和有功功率P。AZCAAAS1S2ZABZBCCAB安全用电5.5安全用电主要内容：重点难点：触电形式；触电的防护触电的防护5.5安全用电

触电事故是指人体由于不慎触及带电体，使人体受到伤害。按人体所受伤害方式的不同，触电事故可分为电击和电伤。

电击主要是电流通过人体内部，影响呼吸、心脏和神经系统，造成人体内部组织的破坏，乃至死亡。

电伤主要是指在电弧的作用下，或熔丝熔断时，对人体的伤害，如烧伤、金属溅伤等。电击所引起的伤害程度与下列因素有关：(1)电流的大小；小于50mA；人体电阻的大小；皮肤干燥时约10~100k

；(2)电流作用的时间；(3)电流的频率；(4)

电流通过人体的部位；电流对人体的危害5.5安全用电

为防止触电事故而采用的由特定电源供电的电压系列称为安全电压。通用接触电压极限：人体允许长期承受的电压极限值。常规环境下：交流(15

~

100

Hz)电压为50V直流电压为120V。潮湿环境下：交流(15~

100

Hz)电压为2４

V直流电压为60V。通常认为36V以下为安全电压。选用安全电压是防止触电的安全措施。

注意：安全电压的供电电源除采用独立电源外，其输入与输出电路必须实行电路上的隔离。工作在安全电压下的电路必须与其他电气系统和任何无关的可导电部分实行电气上的隔离。5.5安全用电触电方式单线有接地线触电单线无地线触电双线触电直接接触触电静电触电触电方式间接接触触电跨步电压触电感应电压触电剩余电荷触电单线有接地线触电人体处于相电压之下，危险性较大。如果人体与地面的绝缘较好，危险性可大大减小。直接接触触电单线有接地线触电单线无地线触电导线与地面之间的绝缘可能不良(对地绝缘电阻为R

)，甚至有一相接地的