第3章 三相電路

1、3.1 三相電源三相電源3.1.1 三相電動勢的產(chǎn)生三相電動勢的產(chǎn)生NS AXe在兩磁極中間，放一個線圈。在兩磁極中間，放一個線圈。根據(jù)右手定則可知，線圈中產(chǎn)根據(jù)右手定則可知，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其方向由生感應(yīng)電動勢，其方向由AX讓線圈以讓線圈以 的速度順時針旋轉(zhuǎn)。的速度順時針旋轉(zhuǎn)。1、單相交流電動勢的產(chǎn)生、單相交流電動勢的產(chǎn)生線圈兩端便可得到線圈兩端便可得到單相單相交流電動勢。交流電動勢。tEeAXsin2工作原理：動磁生電工作原理：動磁生電+eAeBeCXABYCZ+ +_eeAX鐵心鐵心（作為導(dǎo)磁路經(jīng)）（作為導(dǎo)磁路經(jīng)）三相繞組三相繞組: 直流勵磁的電磁鐵直流勵磁的電磁鐵定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子

2、發(fā)電機結(jié)構(gòu)發(fā)電機結(jié)構(gòu)tEe sinmA )120sin(mB tEe )120sin(mC tEe EEE 0A)23j21(120B EEE)23j21(120C EEEEBEA.120120120EC.tEe sinmA )120sin(mB tEe )120sin(mC tEe EEE 0A 120BEE 120CEE對稱三相電動勢的瞬時值之和為對稱三相電動勢的瞬時值之和為 0三相交流電到達正最大值的先后順序稱為相序。三相交流電到達正最大值的先后順序稱為相序。0CBA eee即：即：三個正弦交流電動勢滿足以下特征三個正弦交流電動勢滿足以下特征0)23j21()23j21(AEEEEEEC

3、BAECEBE（中性線）（中性線）（火線）（火線）（火線）（火線）（火線）（火線）ceBeAe三相四線三相四線制供電制供電火線（相線）火線（相線）:ABC中性線（零線）：中性線（零線）：NAXYCBZN3.1.2三相電源的聯(lián)接三相電源的聯(lián)接（1）星形接法）星形接法將三個繞組尾端連在一起將三個繞組尾端連在一起中性點中性點中性點中性點相電壓相電壓：相線與中性線之間的電壓相線與中性線之間的電壓，分別記作，分別記作線電壓線電壓：相線之間的電壓相線之間的電壓CBAUUU、CABCABUUU、有效值用有效值用UP表示表示CU+BU+AUXYZNBCAeA+eC+eB+ABU+BCU+CAU有效值用有效值用

4、UL表示表示BAABUUUCBBCUUU ACCAUUU 由相量圖可得由相量圖可得星型聯(lián)接時的相量圖星型聯(lián)接時的相量圖AXYZNBCeA+eC+eB+CU+BU+AUABU+BCU+CAU303AABUU 303PU 30LU 90903303LPBBCUUUU 1501503303LPCCAUUUU,3,Y PUUL線電壓形聯(lián)結(jié)時結(jié)論：電源線電壓超前于相應(yīng)的相電壓線電壓超前于相應(yīng)的相電壓30o在日常生活與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在日常生活與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，中，多數(shù)用戶的電壓等級多數(shù)用戶的電壓等級為為V380 V220LPUU、3.1.3三相電源的三角形聯(lián)結(jié)三相電源的三角形聯(lián)結(jié)將一相繞組的末端和另一將一相繞組

5、的末端和另一相的首端依次聯(lián)接相的首端依次聯(lián)接，形成，形成一個閉合回路，再從三個一個閉合回路，再從三個聯(lián)接端引出三條輸電線。聯(lián)接端引出三條輸電線。電源電源聯(lián)接時，線電壓就是相電壓，聯(lián)接時，線電壓就是相電壓，即即 相相電電壓壓線線電電壓壓PUUL電源電源聯(lián)接時，三個相電壓之和為零，聯(lián)接時，三個相電壓之和為零，即即0ABCABCUUU不對稱三相負載：不對稱三相負載： 不滿足不滿足 ZA =ZB = ZC分類分類只需一相電源供電只需一相電源供電需三相電源同時供電需三相電源同時供電三相電動機等三相電動機等三相負載的聯(lián)接三相負載的聯(lián)接根據(jù)負載的額定電壓和電源電壓確定根據(jù)負載的額定電壓和電源電壓確定3.2

6、負載星形聯(lián)接的三相電路負載星形聯(lián)接的三相電路對稱三相負載：對稱三相負載：接在三相電源上的接在三相電源上的每一相負載的每一相負載的阻抗值阻抗值和和阻抗角都相等阻抗角都相等 ZA=ZB= ZC 如由單相負載組成的三相負如由單相負載組成的三相負載載C三相四線制三相四線制380/220伏伏 三相負載連接原則三相負載連接原則（1） 電源提供的電壓電源提供的電壓=負載的額定電壓；負載的額定電壓；（2） 單相負載盡量均衡地分配到三相電源上。單相負載盡量均衡地分配到三相電源上。額定相電壓為額定相電壓為220伏的單相負載伏的單相負載額定線電壓為額定線電壓為380伏的三相負載伏的三相負載三相四線三相四線Bi相電流

7、相電流IP(負載上的電流負載上的電流)：ZAZCZB線電流線電流IL(火線上的電流火線上的電流)：AiCABNXYZAuBuCuBNiCNiANiCiANI 、BNI 、CNI AI 、BI 、CI 2. 負載星形聯(lián)接的三相電路負載星形聯(lián)接的三相電路1)負載端的線電壓電源線電壓負載端的線電壓電源線電壓2)負載的相電壓電源相電壓負載的相電壓電源相電壓CCCCBBBAAA1201200ZUZUIZUZUIZUZUIoPBoPAoP負載負載 Y 聯(lián)接帶中性線時聯(lián)接帶中性線時, 可將各相分別看作單相電路計算可將各相分別看作單相電路計算AIBICINIaI+ZBZCZAAUBUCU+(2) 負載負載Y聯(lián)

8、接三相電路的計算聯(lián)接三相電路的計算4)中線電流中線電流CBANIIIIPL3UU Y 聯(lián)接時：聯(lián)接時：PLII 負載對稱時負載對稱時, ,中性線無電流中性線無電流, ,可省掉中性線。可省掉中性線。0CBAN IIII中中線線電電流流CBAZZZ 因因為為三三相相電電壓壓對對稱稱，且且所以負載對稱時，所以負載對稱時，三相電流也對稱。三相電流也對稱。P3LUU 負負載載對對稱稱無無中中性性線線時時 負載對稱時，負載對稱時，只需計算一相電只需計算一相電流，流，其它兩相電其它兩相電流可根據(jù)對稱性流可根據(jù)對稱性直接寫出。直接寫出。AIBICINI+ZBZCZAAUBUCU+A15010A9010 A30

9、10CBA III可可知知：如如：(3) 對稱負載對稱負載Y 聯(lián)接三相電路的計算聯(lián)接三相電路的計算例例1 1：N+BICIAINIAUBUCUN RARBRCACB若若RA=RB= RC = 5 ，求線電流及中性線電，求線電流及中性線電若若RA=5 , RB=10 , RC=20 ,求線電流及求線電流及 一星形聯(lián)接的三相電路，電源電壓對稱。設(shè)電一星形聯(lián)接的三相電路，電源電壓對稱。設(shè)電源線電壓源線電壓 。 負載為負載為V)30314sin(2380AB tu電燈組，電燈組，流流 IN ;中性線電流中性線電流 IN 。中性線電流中性線電流0CBAN IIII解：解： 已知：已知：V30380AB

10、UN+BICIAINIAUBUCUN RARBRCACBV0220A U A044A50220AAA RUI(1) 線電流線電流 三相對稱三相對稱A12044B IA12044C I(2) 三相負載不對稱三相負載不對稱（RA=5 、RB=10 、RC=20 ） 分別計算各線電流分別計算各線電流中性線電流中性線電流A12011A20120220CCC RUIA12022A10120220BBB RUIA12011A12022A044CBAN IIIIA044A50220AAA RUIA1929 例例2：照明系統(tǒng)故障分析：照明系統(tǒng)故障分析解解: (1) 中性線未斷中性線未斷時時 C 此時此時A相短

11、路電流很相短路電流很大，將大，將A相熔斷絲熔斷，相熔斷絲熔斷，而而 B相和相和C相相未受影響，其相電壓未受影響，其相電壓仍為仍為220V, 正常工作正常工作。 在上例中，試分析下列情況在上例中，試分析下列情況 (1) A相短路相短路: 中性線未斷時，求各相負載電壓；中性線未斷時，求各相負載電壓； 中性線斷開時，求各相負載電壓。中性線斷開時，求各相負載電壓。 (2) A相斷路相斷路: 中性線未斷時，求各相負載電壓；中性線未斷時，求各相負載電壓； 中性線斷開時，求各相負載電壓。中性線斷開時，求各相負載電壓。此情況下，此情況下，B相和相和C相的電燈組由于承受電壓上相的電燈組由于承受電壓上所加的電壓都

12、所加的電壓都超過額定電壓（超過額定電壓（220V) ，這是不允許，這是不允許的。的。2) A相短路相短路, 中性線斷開時中性線斷開時, 此時此時負載中性點負載中性點即為即為AV380,V380,0CACBBABAUUUUUUUC C+AU BU CU (2) A相斷路相斷路2) 中性線斷開中性線斷開 B、C相燈仍承受相燈仍承受220V電壓電壓, 正常工作。正常工作。1) 中性線未斷中性線未斷變?yōu)閱蜗嚯娐?，變?yōu)閱蜗嚯娐?，如圖如圖(b)所示所示, 由圖可求得由圖可求得A7 .120210380CBBC RRUIV127107 .12BB IR UV254207 .12CC IR UIBC+ C結(jié)論

13、結(jié)論1）不對稱負載不對稱負載Y聯(lián)接又未接中性線時，負載聯(lián)接又未接中性線時，負載相電壓不再對稱，且負載電阻越大，負載承受的相電壓不再對稱，且負載電阻越大，負載承受的電壓越高。電壓越高。 （2） 中線的作用：中線的作用：保證星形聯(lián)接三相不對稱負保證星形聯(lián)接三相不對稱負載的相電壓對稱。載的相電壓對稱。 （3）照明負載照明負載三相不對稱三相不對稱，必須采用三相四線，必須采用三相四線制供電方式，且制供電方式，且中性線中性線（指干線）（指干線）內(nèi)不允許接熔內(nèi)不允許接熔斷器或閘刀開關(guān)。斷器或閘刀開關(guān)。 3.3 負載三角形聯(lián)接的三相電路負載三角形聯(lián)接的三相電路相電流相電流: 流過每相負載的電流流過每相負載的電

14、流CABCIIIABCBIIIA線電流線電流: 流過端線的電流流過端線的電流線電流不等于相電流線電流不等于相電流(2) 相電流相電流ABABABZUI BCBCBCZUI CAACAZUIC (1) 負載相電壓負載相電壓=電源線電壓電源線電壓即即: UP = UL一般一般電源線電壓對稱電源線電壓對稱，因，因此此不論負載是否對稱不論負載是否對稱，負載負載相電壓始終對稱相電壓始終對稱, 即即相電流：相電流：CABCABIII、線電流：線電流： CBAIII、UAB=UBC=UCA=UL=UPKCL定律定律相量圖相量圖IBCIABIUBCUABUCA30AICAI IBIC(3) 線電流線電流由相量

15、圖可求得由相量圖可求得CAABAIII ABBCBIII BCCACIII PP330cos2IIIL線電流比相應(yīng)的相電流線電流比相應(yīng)的相電流滯后滯后30 。為此為此線電流也對稱線電流也對稱，負載對稱時負載對稱時（ZAB=ZBC=ZCA=Z ），各），各相電流有效值相等相電流有效值相等，相位相位互差互差120 。有效值為：。有效值為：UZIIIILPCABCAB oII303ABAoBCBII303oCACII303 三相電動機繞組可以聯(lián)接成星形，也可以聯(lián)接三相電動機繞組可以聯(lián)接成星形，也可以聯(lián)接成三角形，而成三角形，而照明負載一般都聯(lián)接成星形照明負載一般都聯(lián)接成星形（具有（具有中性線）。中性

16、線）。負載的額定電壓負載的額定電壓 = 電源的線電壓電源的線電壓應(yīng)作應(yīng)作 聯(lián)接聯(lián)接應(yīng)作應(yīng)作 Y 聯(lián)接聯(lián)接應(yīng)使加于每相負載上的電壓等于其額定電壓，而應(yīng)使加于每相負載上的電壓等于其額定電壓，而與電源的聯(lián)接方式無關(guān)。與電源的聯(lián)接方式無關(guān)。負載的額定電壓負載的額定電壓 = 電源線電壓電源線電壓31三相負載的聯(lián)接原則三相負載的聯(lián)接原則負載對稱時：負載對稱時：各各相消耗的有功功相消耗的有功功率相等率相等，三相有，三相有功功率為一相有功功率為一相有功功率的三倍功功率的三倍j jcos3ppIUP 3.4 三相電路的功率三相電路的功率CBAPPPP 三相總有功功率：三相總有功功率：j j 是每相是每相負載負載

17、的阻抗角的阻抗角, ,是相是相電壓超前于相電壓超前于相電流的角度電流的角度 3pLpLIIUU 對稱負載星形接法時對稱負載星形接法時： 3 pLpLIIUU 三角形接法時三角形接法時：j jcos3LLIUP 3.4.1 三相功率的計算三相功率的計算LLIIUU31 ,pp對稱負載對稱負載 聯(lián)接時：聯(lián)接時： PPPPcos3cos3jjLLIUIUP同理同理,無功功率無功功率ppppsin3 sin3 jjLLIUIUQLLIIUUpp ,31對稱負載對稱負載Y聯(lián)接時：聯(lián)接時：相電壓與相相電壓與相電流的相位差角電流的相位差角當負載對稱時：當負載對稱時：P = 3Up Ipcosj jpLLPP

18、223 3 IUIUQPS 所以所以視在功率視在功率3.5 安全用電技術(shù)安全用電技術(shù)3.5.1 安全用電常識安全用電常識1安全電流與電壓安全電流與電壓安全電流安全電流5mA人體電阻人體電阻 1000 安全電壓安全電壓Rd,所以近似所以近似認為認為事故電流事故電流IdU/(Rd+R0),設(shè)設(shè)Rd=R0=4歐姆，則歐姆，則Id220/(4+4)=27.5A,由此可推得由此可推得人體承受的電壓人體承受的電壓UrIdRd27.54110（V）如果人體電阻按如果人體電阻按1000歐姆考慮，通過人體電流歐姆考慮，通過人體電流Ir=Ur/Rr=110/1000=0.11A=110mA由以上的分析可知：由以上

19、的分析可知： 在在中性點接地的三相四線系統(tǒng)中中性點接地的三相四線系統(tǒng)中，電器設(shè)備不，電器設(shè)備不接地是很危險的。接地是很危險的。在這樣接地的配電系統(tǒng)中，單純采用保護接地在這樣接地的配電系統(tǒng)中，單純采用保護接地也不能保證安全的。也不能保證安全的。所以，在這種系統(tǒng)中所以，在這種系統(tǒng)中必須采用保護接零必須采用保護接零作為安全作為安全措施。措施。R0地地斷路斷路在保護接零系統(tǒng)中在保護接零系統(tǒng)中,當零線斷線時當零線斷線時,即使沒有設(shè)備發(fā)即使沒有設(shè)備發(fā)生碰殼短路生碰殼短路,而是而是出現(xiàn)三相負荷不平衡出現(xiàn)三相負荷不平衡,零線上也可零線上也可能出現(xiàn)危險的對地電壓。能出現(xiàn)危險的對地電壓。如圖所示如圖所示,在兩相停

20、止用在兩相停止用電一相保持用電的情況下電一相保持用電的情況下,電流將通過該相負荷、電流將通過該相負荷、人體和工作接地構(gòu)成回路人體和工作接地構(gòu)成回路,觸電的危險性就很大了。觸電的危險性就很大了。R0 Rc斷路斷路地地如果是如果是零線上或設(shè)備上有了重復(fù)接地零線上或設(shè)備上有了重復(fù)接地,則則人體承受人體承受的電壓（設(shè)備為對地電壓）即重復(fù)接地電阻的電壓（設(shè)備為對地電壓）即重復(fù)接地電阻Rc上上的電壓降的電壓降，一般來說，一般來說，Rc與負荷電阻和工作接地與負荷電阻和工作接地電阻相比不會太大，其上電壓降也只占電網(wǎng)相電電阻相比不會太大，其上電壓降也只占電網(wǎng)相電壓的一部分壓的一部分,從而減輕或消除觸電的危險。從而減輕或消除觸電的危險。3. 三孔插座和三極插頭三孔插座和三極插頭 外殼是與保護零線相連的，外殼是與保護零線相連的，人體不會有觸電的危險。人體不會有觸電的危險。 ABNC 兩根為負載引線，另一根與金屬外殼相連，兩根為負載引線，另一根與金屬外殼相連，供接地或接零保護用