电工电子技术课件：三相交流电路

电工电子技术三相交流电路三相交流电路

学习情境1三相交流电3.1

三相电源

三相交流电动势由三相交流发电机产生。发电机主要由固定的定子和转动的转子两部分组成。定子铁芯由硅钢片叠压而成，内圆表面有凹槽，槽内安放的线圈称为绕组。三相交流发电机有三组独立的绕组，在几何形状、尺寸和匝数等方面都相同，分别为U、V、W。3.1.1三相电源的产生彼此间隔120°三相绕组首端末端三相交流电路

学习情境1三相交流电

将三相对称电动势输出，在各项绕组端便得到三相对称正弦交流电压，称为三相对称电压。U-V-W-U的相序称为正序或顺序U-W-V-U的相序称为反序或逆序三相交流电路

学习情境1三相交流电3.1.2电源绕组连接三相绕组首端引出的三根导线称为相线（或端线），俗称火线三相绕组末端相连的点称为中性点，用“N”表示1.星形（Y）连接三相交流电路

学习情境1三相交流电

三相四线制相电压和线电压三相交流电路

学习情境1三相交流电-UVUUVUW-UVWUU-UWU

三相电源绕组星形连接具有如下特点：1)三相电压有效值相等，频率相同，各相之间相位差为120°。2)相电压和线电压各自对称。3)线电压是相电压的

倍，且超前于对应的相电压30°。三相交流电路

学习情境1三相交流电2.三角形（△）连接发电机三相绕组首尾端依次连接三相交流电路

学习情境1三相交流电

三个相电压相量和为零。因此，当电源的三相绕组采用三角形连接时，理论上在绕组内部不会有环路电流（环流）产生。但实际上三相绕组绝对对称很难做到，且绕组阻抗很小，导致环流很大，有烧毁绕组的危险。所以发电机绕组一般不采用三角形连接，而变压器绕组由于某种需要有时会采用三角形连接。三相交流电路

学习情境1三相交流电3.2

三相负载的星形和三角形连接平时人们所见到的用电器统称为负载。需要接在三相电源上才能正常工作的负载叫作三相负载，如果每相负载的阻抗值和阻抗角完全相等，则称为对称负载，如三相电动机。只需接单相电源的负载称单相负载，接在三相电源的任意一相相电压或线电压上。对于电源来说也组成三相负载，不是三相对称负载。如照明灯。三相交流电路

学习情境1三相交流电每相负载中的电流称为相电流每根相线中的电流称为线电流各相负载上的电压大小相等，相位互差120°三相负载星形连接-三相四线制连接线电流等于相电流三相交流电路

学习情境1三相交流电3.2.1三相负载的星形连接对于三相对称负载中性线上没有电流流过，故可省去中性线，生产上常用的三相异步电动机、三相电阻炉等都是三相对称负载，构成对称负载星形连接的三相三线制电路。相电流也对称，中性线电流等于零∣ZU∣=∣ZV∣=∣ZW∣=∣Z∣三相交流电路

学习情境1三相交流电

星形连接中，如果三相负载不对称，只能用三相四线制，中性线不能省去。如果此时断开中性线，各相负载的电压就不再对称，使负载无法正常工作，甚至会造成重大事故，所以在不对称负载的星形连接中，中性线非常重要，它可以使三相不对称负载相电压对称，各相用电设备正常运行。

中性线上（指干线）是不允许安装开关或熔断器的，并要有良好的接地。

在连接三相负载时，应尽量使负载平衡，以减小中性线电流，使中性线电流比相电流小。三相交流电路

学习情境1三相交流电三相交流电路

学习情境1三相交流电三相交流电路

学习情境1三相交流电三相交流电路

学习情境1三相交流电三相交流电路

学习情境1三相交流电电源线电压为380V，对称负载Y接，Z=3+j4Ω，设根据对称关系：求：各相负载中的电流及中线电流。

例解：根据对称关系可得：

对称三相电路的计算可归结为一相电路来计算，其它两相则可根据对称关系直接写出。三相交流电路

学习情境1三相交流电例：如图所示，电源电压对称，相电压V，负载为电灯组，电灯的额定电压为220伏。其电阻分别为,,。三相交流电路

学习情境1三相交流电⑴负载相电压、相电流及中性线电流；求：⑶相短路而中性线又断开时各相负载的相电压和相电流；⑵相短路而中性线未断开时各相负载的相电压和相电流；⑷相断开而中性线未断开时各相负载的相电压和相电流；⑸相断开而中性线又断开时各相负载的相电压和相电流。三相交流电路

学习情境1三相交流电中性线电流⑴各相负载中流过的电流[解]三相交流电路

学习情境1三相交流电⑵U相短路，中性线又未断开时，由于短路电流极大，将U相中熔断器熔断，因此U相中无电流流过。V相和W相未受影响，即三相交流电路

学习情境1三相交流电

⑶U相短路，中性线又断开时，负载的中性点即为点U，各相负载的相电压为电灯组上所加的电压已超过电灯的额定电压，这是不允许的。三相交流电路

学习情境1三相交流电⑷U相断开，中性线又尚未断开时,V、W相未受影响。三相交流电路

学习情境1三相交流电

⑸U相断开，中性线又断开时，该电路已成为单相电路。三相交流电路

学习情境1三相交流电

Y接不对称电路的特点电源对称而负载不对称的三相四线制系统的特点②、ZN≠0时，必然存在中点电压，各相端电压不平衡。③、无中线当ZN=∞时，负载中点发生较大偏移，造成各相负载端电压严重不平衡，且各相牵制，彼此影响。

显然，三相电路不对称且又无中线时，中点电压不再为零。若中点电压较大时，将造成有的负载相电压过低不能正常工作；有的负载相电压过高使电器有烧损的可能，即此时各相负载由于端电压不平衡均不能正常工作。①、ZN=0：负载电流不对称，但各相独立，互不影响。3.2.2三相负载的三角形连接每相负载中的电流为相电流，每根相线中的电流为线电流。三相交流电路

学习情境1三相交流电负载相电压=电源线电压不论负载是否对称，负载相电压始终对称对于三相对称负载，因三相电源对称，所以三个相电流和线电流都对称。三相交流电路

学习情境1三相交流电可见，对称负载三角形连接的特点：①各相电流对称，各线电流亦对称。②线电流是相电流的

倍，即③线电流比相应的相电流滞后30°。对于三相负载不对称的情况，需各相单独计算。三相交流电路

学习情境1三相交流电三相交流电路

学习情境1三相交流电例：三相电压对称，其线电压为380V。三相负载每相阻抗为ZA=ZB=ZC=(17.3+j10)Ω为三角形连接。试求：（1）负载对称时各相电流和线电流；（2）BC相负载断开后的各相电流和线电流。

解：设，则：三相交流电路

学习情境1三相交流电三角形连接负载承受线电压，其相电流为：各线电流为：

三相交流电路

学习情境1三相交流电（2）如图BC相负载断开，则，而不变，所以：

三角形连接负载承受线电压，端线阻抗为零（或很小）时，负载的电压不受负载不对称和负载变动的影响。对称的三角形连接负载的相电流对称，线电流也对称，按：就可求得它们的有效值。

3.3

三相电路的功率

不论三相负载采用何种连接方式或三相负载对称与否，三相交流电路的功率都可看成是三个单相交流电路的功率之和。三相交流电路

学习情境1三相交流电对称负载三相交流电路

学习情境1三相交流电每相负载的相电压每相负载的相电流每相负载功率因素每相负载的线电压每相负载的线电流每相负载功率因素星形连接三角形连接例3-1三相对称感性负载，每相负载求：（1）负载星形连接时（2）负载三角形连接时解：三相交流电路

学习情境1三相交流电（1）负载星形连接（2）负载三角形连接3倍三相交流电路

学习情境1三相交流电结论1)同样大小的电源电压下，三角形连接消耗的功率是星形连接的3倍。2)电源电压为220V时（线电压），负载常用三角形连接；电源电压为380V时（线电压），负载常用星形连连接，这样两种情况的功率是一样的。三相交流电路

学习情境1三相交流电3.4

工业企业供电3.4.1发电、输电概述1.发电

即电力的生产，生产电力的工厂称为发电厂，简称电厂，按不同的发电能源，分为火力发电，水力发电，核能发电，风力发电和太阳能发电等。2.输电

电能从发电厂传输到用户要通过导线系统，该导线系统称为电力系统，由各种不同的输电线和变电所组成的电力系统称为电力网，其作用是把发电厂的电能传输给用户。三相交流电路

学习情境2工业企业供电与安全用电3.4.2工业企业配电1.配电是将电能分配至用户，常用的配电电压有6-10kV高压和220/380V低压两种。对于容量较大的设备，直接由高压配电供给，对于低压电器设备则由配电变压器进行二次降压供给。2.工厂配电工厂配电是对工厂所需的电能进行供应和分配。由高压及低压配电线路、变电所和用电设备组成。三相交流电路

学习情境2工业企业供电与安全用电

高压配电线路主要用于厂区内输送、分配电能，安装时应尽可能采用架空线路，不便于架设架空线路的可以敷设地下电缆线路；

低压配电线路主要用于向低压用电设备输送、分配电能，户外低压配电线路一般采用架空线路。在工厂内，照明线路和电力线路一般是分开，可采用220/380V三相四线制电路，尽量由一台变压器供电。

企业车间变电所或配电箱到用电设备的线路属于低压配电线路，连接方式主要有放射式和树干式两种。三相交流电路

学习情境2工业企业供电与安全用电3.功率补偿为提高用电效率，国家电网公司要求企业用电功率因数不得低于0.95，否则将被罚款。所以在进行工厂配电时一定要注意功率补偿。无功功率指的是交流电路中，电流流过容性或感性电抗时所形成的功率分量。这种功率在电网中会造成电压不稳或焦耳损失，却不能做出有效的功。进行无功补偿可以使用并联电容器组、同步调相机和静止无功补偿器等方法。三相交流电路

学习情境2工业企业供电与安全用电做好无功补偿可以收到以下效益：①提高用户的功率因数,从而提高电力设备的利用率；②减少电力网络的有功损耗；③合理控制电力系统的无功功率流动，从而提高电力系统的电压水平，改善电能质量，提高了电力系统的抗干扰能力；④在动态的无功补偿装置上，配置适当的调节器，可以改善电力系统的动态性能，提高输电线的输送能力和稳定性；⑤装设静止无功补偿器(SVS)还能改善电网的电压波形，减小谐波分量和解决负序电流问题。对电容器、电缆、电机、变压器等，还能避免高次谐波引起的附加电能损失和局部过热。三相交流电路

学习情境2工业企业供电与安全用电

电流对人体的伤害包括电伤与电击两种类型。电伤是指电流的热效应、化学效应和机械效应对人体的外表造成的局部伤害，它包括灼伤、电烙印与皮肤金属化等。电击是指电流流过人体内部造成人体内部器官的伤害，一般流过心脏的电流大、持续时间过长，易致人死亡。3.5.1电流对人体的危害3.5安全用电人体有流通过时，会有哪些感觉与反应？三相交流电路

学习情境2工业企业供电与安全用电电击伤害程度受多种因素影响：1.电流大小与电流持续时间2.电流种类与频率3.电流路径4.人体电阻三相交流电路

学习情境2工业企业供电与安全用电3.5.2触电方式触电分直接接触电击与间接接触电击两种形式。1.直接接触电击（1）单相电击

指人体站在地面或其他接地导体上，人体某一部分触及一相带电体的电击事故。大部分的电击事故都是单相电击事故。三相交流电路

学习情境2工业企业供电与安全用电(a)中性点直接接地电网的单相电击(b)中性点非直接接地电网的单相电击三相交流电路

学习情境2工业企业供电与安全用电（2）两相电击

多发生在带电作业场合。如操作人员带电检修时，安全措施不到位，人体直接或通过作业工具间接触及两相导体，造成电击。两相触电电压为线电压，危害程度更大。2.间接接触电击

指人触及由于某些原因不该带电而带电的导电体（如机床金属外壳等）后发生的电击。三相交流电路

学习情境2工业企业供电与安全用电（1）接触电压电击

电气设备会因受潮、脏污等原因绝缘能力下降，或因绝缘破损失去绝缘能力，设备外壳漏电，当人触及后将发生电击事故。大电流接地体将在接地体周围形成流散电场，当人（或牲畜）在流散电场内行走，人的双脚之间将呈现一定的电压（跨步电压），因跨步电压而造成的电击叫跨步电压电击。（2）跨步电压电击三相交流电路

学习情境2工业企业供电与安全用电(a)接触电压电击(b)跨步电压电击三相交流电路

学习情境2工业企业供电与安全用电3.5.3接地和接零1.工作接地

指将电力系统的某点（如中性