電工基礎(chǔ)課件

第一章電工基礎(chǔ)第一節(jié)直流電路一.基本概念1.電路的組成：電源、負(fù)載、導(dǎo)線和開關(guān)。（1）電源：是將非電能形態(tài)的能量轉(zhuǎn)換成電能的供電設(shè)備，例如，發(fā)電機(jī)、電池等。（2）負(fù)載：是將電能轉(zhuǎn)換成非電能形態(tài)能量的用電設(shè)備，例如，電動(dòng)機(jī)、照明燈等。.第一章電工基礎(chǔ)第一節(jié)1（3）連接導(dǎo)線：傳送信號、傳輸電能。（4）輔助設(shè)備：保證電路安全、可靠地工作（例如控制電路通、斷的開關(guān)及保障安全用電的熔斷器），而且使電路自動(dòng)完成某些特定工作成為可能。.（3）連接導(dǎo)線：傳送信號、傳輸電能。.22.電路的基本物理量（1）電流（2）電位與電壓（3）電動(dòng)勢（4）電阻與電阻率（5）電功率與電能3.電路的工作狀態(tài)（1）開路（2）短路（3）通路.2.電路的基本物理量.3二.基本定律1.歐姆定律（1）部分電路的歐姆定律（2）閉合電路歐姆定律電路：內(nèi)容：閉合電路內(nèi)的電流，與電源電動(dòng)勢成正比，與整個(gè)電路的電阻成反比。2.楞次-焦耳定律3.克希荷夫定律.二.基本定律.4一、基本概念(1)．復(fù)雜電路：不能用簡單串、并聯(lián)方法簡化為單一回路的電路稱為復(fù)雜電路或網(wǎng)絡(luò)。(2)．支路：由一個(gè)或幾個(gè)元件首尾相接構(gòu)成的無分支電路。節(jié)點(diǎn)：三條或三條以上的支路匯聚的點(diǎn)?；芈罚弘娐分腥我婚]合路徑。網(wǎng)孔：沒有支路的回路稱為網(wǎng)孔。.一、基本概念.5二.克希荷夫定律（1）克希荷夫電流定律1．形式一：電路中任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)上，流入節(jié)點(diǎn)的電流之和等于流出節(jié)點(diǎn)的電流之和。

I入=

I出形式二：在任一電路的任一節(jié)點(diǎn)上，電流的代數(shù)和永遠(yuǎn)等于零。

I=0規(guī)定：若流入節(jié)點(diǎn)的電流為正，則流出節(jié)點(diǎn)的電流為負(fù)。.二.克希荷夫定律.6（2）克希荷夫電壓定律1．內(nèi)容：從一點(diǎn)出發(fā)繞回路一周回到該點(diǎn)時(shí)，各端電壓的代數(shù)和等于零。

U=02．注意點(diǎn)：（1）在繞行過程中從元器件的正極到負(fù)極，電壓取正，反之為負(fù)。（2）繞行方向可選擇，但已經(jīng)選定后不能中途改變。.（2）克希荷夫電壓定律.74.疊加原理內(nèi)容：在線性電路中，任何一個(gè)支路中的電流（或電壓）等于各電源單獨(dú)作用時(shí)，在此支路中產(chǎn)生的電流（或電壓）的代數(shù)和。注意點(diǎn)：（1）在求和時(shí)要注意各個(gè)電流（或電壓）的正、負(fù)。（2）疊加定理只能用來求電路中的電流或電壓，而不能用來計(jì)算功率。.4.疊加原理.8三.直流電路的計(jì)算1.電阻串聯(lián)與并聯(lián)2.電阻的星型與三角形連接3.支路電流法4.節(jié)點(diǎn)電壓法.三.直流電路的計(jì)算.9第三節(jié)三相交流電路

知識目標(biāo)本節(jié)主要介紹三相正弦交流電路的基礎(chǔ)知識，包括三相交流電的產(chǎn)生原理、三相電源的連接方式、三相負(fù)載的連接方式、三相交流電路中電壓和電流的特點(diǎn)，以及三相交流電路的功率計(jì)算方法等。

.第三節(jié)三相交流電路知識目標(biāo).10

學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解三相交流電產(chǎn)生的基本原理。2.掌握三相電源星形連接和三角形連接時(shí)的特點(diǎn)。3.掌握三相負(fù)載星形連接和三角形連接時(shí)的特點(diǎn)。4.掌握三相電路星形連接和三角形連接時(shí)線電壓和相電壓的關(guān)系，以及線電流、相電流和中性線電流的關(guān)系。5.掌握對稱三相交流電路的功率計(jì)算方法。.學(xué)習(xí)目標(biāo).11一、三相交流電源1.三相交流電動(dòng)勢的產(chǎn)生三相交流電是由三相交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的。圖1-31所示是一臺最簡單的三相交流發(fā)電機(jī)的原理圖。和單相交流發(fā)電機(jī)相似，三相發(fā)電機(jī)也是由一個(gè)可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的磁極和三對固定的電樞繞組AX、BY、CZ構(gòu)成。各繞組的匝數(shù)相等、結(jié)構(gòu)相同，A、B、C端在空間位置上相差120°。.一、三相交流電源.12當(dāng)磁極以角速度ω逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于三個(gè)繞組的空間位置彼此相隔120°，所以當(dāng)繞組AX上的感應(yīng)電動(dòng)勢達(dá)到最大值時(shí)，繞組BY需轉(zhuǎn)過120°后，其感應(yīng)電動(dòng)勢才能達(dá)到最大值，而繞組CZ需轉(zhuǎn)過240°后，其感應(yīng)電動(dòng)勢才能達(dá)到最大值。也就是說，AX上的感應(yīng)電動(dòng)勢在相位上超前于BY上的感應(yīng)電動(dòng)勢120°，AX上的感應(yīng).當(dāng)磁極以角速度ω逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于三個(gè)繞組的13電動(dòng)勢在相位上落后于CZ上的感應(yīng)電動(dòng)勢120°（或者說成AX上的感應(yīng)電動(dòng)勢在相位上超前于CZ上的感應(yīng)電動(dòng)勢240°）。顯然，3個(gè)繞組上的感應(yīng)電動(dòng)勢頻率相同，最大值相等。假設(shè)AX上的感應(yīng)電動(dòng)勢eA的初相為零，最大值為Em，BY上的感應(yīng)電動(dòng)勢為eB，CZ上的感應(yīng)電動(dòng)勢為eC，那么：eA=EmsinωteB=Emsin(ωt+120°)eC=Emsin(ωt-120°)=Emsin(ωt+240°).電動(dòng)勢在相位上落后于CZ上的感應(yīng)電動(dòng)勢120°（或者說14

我們把感應(yīng)電動(dòng)勢eA、eB、eC稱為三相對稱電動(dòng)勢，它們的特點(diǎn)是頻率相同，幅值相等，相位彼此相差120°。三相電動(dòng)勢的相量圖和波形圖如圖1-32所示。三相對稱電動(dòng)勢到達(dá)某一確定的值的次序叫做相序。eA超前于eB，eB超前于eC，這種相序是正序；如果eC超前于eB，eB超前于eA，這種相序是負(fù)序。利用平行四邊形法則，可知：eA+eB+eC=0即三相對稱電動(dòng)勢在任一瞬間的代數(shù)和為零。..15（a）相量圖（b）波形圖圖1-32三相對稱電動(dòng)勢的相量圖和波形圖..162、三相電源的連接三相交流發(fā)電機(jī)的每一相繞組都能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，都可以單獨(dú)地給負(fù)載供電。但在實(shí)際使用中，特別是在電力系統(tǒng)中，三相交流電源往往通過一定的方法連接后才向負(fù)載供電。目前，三相電源有兩種連接方式，一種是星形連接，另一種是三角形連接。(1).星形連接如圖1-33所示，將三相交流發(fā)電機(jī)的3個(gè)繞組的末端X、Y、Z連在一起，從3個(gè)繞組的首端A、B、C分別引出3根導(dǎo)線，這種連接方式稱為三相電源的星形連接。3個(gè)末端的連接點(diǎn)N稱為電源的中點(diǎn)，從中點(diǎn)引出的導(dǎo)線叫做中性線或零線。從3個(gè)始端引出的3根導(dǎo)線叫做相線或火線。中性線常用黑色或白色表示，3根相線分別用黃色、綠色、紅色表示。.2、三相電源的連接.17由3根相線和1根中性線組成的輸電方式稱為三相四線制（通常在低壓配電中采用）；只由3根相線所組成的輸電方式稱為三相三線制（在高壓輸電中采用）。三相四線制可以向負(fù)載提供兩種電壓：一種是相電壓，即相線與中性線之間的電壓，例如,圖中的u1、u2、u3；另一種是線電壓，即兩個(gè)相線之間的電壓，例如圖中的u12、u23、u31。三相三線制只能向負(fù)載提供線電壓。圖1-33三相電源的星形連接.由3根相線和1根中性線組成的輸電方式稱為三相四線18（2)三角形連接如圖所示，將三相交流發(fā)電機(jī)的3個(gè)繞組的首末端依次相連，即一個(gè)繞組的末端與另一個(gè)繞組的首端相連，然后從3個(gè)連接點(diǎn)引出3根導(dǎo)線，這種連接方式稱為三相電源的三角形連接。三相繞組按三角形連接時(shí)，其本身構(gòu)成了閉合回路。如果三相電動(dòng)勢是對稱的，由于它們在任一瞬間的代數(shù)和等于0，所以回路中不會產(chǎn)生環(huán)形電流；如果三相電動(dòng)勢是不對稱的，那么回路中有可能產(chǎn)生很大的電流，從而燒壞繞組。因此，三相交流發(fā)電機(jī)通常都接成星形，很少接成三角形。三相電源的三角形連接.（2)三角形連接.19（3）相電壓與線電壓的關(guān)系如果忽略三相交流發(fā)電機(jī)每相繞組由內(nèi)阻引起的電壓降，那么e1=u1，e2=u2，e3=u3。由于e1、e2、e3是對稱的，所以，u1、u2、u3也是對稱的。假設(shè)u1=Umsinωt，則u2=Umsin(ωt+120°)，u3=Umsin(ωt-120°)。三相電源星形連接時(shí)，根據(jù)克?；舴螂妷憾煽芍?，線電壓u12、u23、u31分別為u23=u2-u3，u12=u1-u2，u31=u3-u1。如圖1-33所示，利用相量圖分析可得:.（3）相電壓與線電壓的關(guān)系.20

這說明，三相電源星形連接時(shí)，線電壓的有效值為相電壓有效值的倍，相位超前相電壓相位30°。另外，三個(gè)線電壓u12、u23、u31的頻率相同，幅值相等，相位彼此相差120°，它們也是對稱的。我國低壓配電系統(tǒng)中，三相四線制的相電壓為220V，線電壓為380V。

圖1-33線電壓與相電壓的相量圖從圖1-34可以看出，三相電源三角形連接時(shí)，線電壓等于相電壓。..21

二、三相負(fù)載的連接與計(jì)算1.負(fù)載星形連接的三相電路把三相負(fù)載的一端均連接在三相電源的中性點(diǎn)上，另一端與三相電源的三根相線相連，這種連接方式稱為三相負(fù)載的星形連接，如圖1-35所示。我們把流過每相負(fù)載的電流稱為相電流，流過每根相線的電流稱為線電流，流過中性線的電流稱為中性線電流。顯然，三相負(fù)載連成星形時(shí)，每相負(fù)載上的電壓等于三相電源中對應(yīng)相的相電壓，相電流等于線電流。圖1-35三相負(fù)載的星形連接.二、三相負(fù)載的連接與計(jì)算.22根據(jù)克?；舴螂娏鞫?，中性線上的電流為i0=i1+i2+i3。如果三相負(fù)載是對稱的，Z1=Z2=Z3，那么流過每一相的電流也是對稱的，即i1、i2、i3頻率相同，幅值相等，相位彼此相差120°。此時(shí)，流過中性線上的電流為零，中性線可以省去，這樣三相四線制供電變成了三相三線制供電，如圖所示。省去中性線時(shí)三相負(fù)載的星形連接.根據(jù)克?；舴螂娏鞫?，中性線上的電流為i0=23如果三相負(fù)載不是對稱的，那么中性線上的電流不為零，此時(shí)中性線絕不可以斷開，因?yàn)樗拇嬖?，能使作星形?lián)結(jié)的各相負(fù)載，即使在不對稱的情況下也均有對稱的電源相電壓，從而保證了各相負(fù)載能正常工作；如果中性線斷開，各相負(fù)載的電壓就不再等于電源的相電壓，這時(shí)阻抗小的負(fù)載的相電壓可能低于其額定電壓，使負(fù)載不能正常工作，甚至造成嚴(yán)重事故。電力工程中規(guī)定三相四線制供電的中性線上不準(zhǔn)安裝熔絲和開關(guān)。為了保證安全，通常將中性線與大地相接。.如果三相負(fù)載不是對稱的，那么中性線上的電流不為24

2.負(fù)載三角形連接的三相電路把三相負(fù)載中的每一相分別接在三相電源的兩個(gè)相線之間，這種連接方式稱為三相負(fù)載的三角形連接，如圖1-37所示。三相負(fù)載連接成三角形時(shí)，每一相負(fù)載上的電壓等于三相電源中對應(yīng)相的線電壓，而相電流不再等于線電流。根據(jù)克?；舴螂娏鞫煽芍?，iA=iAB-iCA，iB=iBC-iAB，iC=iCA-iBC。如果三相負(fù)載是對稱的，那么相電流iAB、iBC、iCA也是對稱的。如圖1-37所示，利用相量圖同樣可以分析線電流與相電流之間的關(guān)系。三相對稱負(fù)載接成三角形時(shí)，線電流的有效值為相電流有效值的倍，相位落后于相應(yīng)相電流30°。.2.負(fù)載三角形連接的三相電路.25圖1-37三相負(fù)載的三角形連接線電流與相電流的相量圖..26對稱三相電路的計(jì)算對稱三相電路是指三相電源是對稱的，同時(shí)三相負(fù)載也是對稱的。對于這種電路，我們只需要分析和計(jì)算其中的一相，然后再根據(jù)三相對稱的性質(zhì)便可得到其他兩相。三相電路中的每一相電路都可以看成是一個(gè)單相電路，其分析方法可采用第二節(jié)所介紹的內(nèi)容。.對稱三相電路的計(jì)算對稱三相電路是指三相電源是對27例如圖1所示電路中，對稱負(fù)載連接成星形，已知電源的線電壓為380V，負(fù)載均為電阻，阻值為10Ω，計(jì)算（1）正常情況下，每相負(fù)載的相電壓和線電壓的有效值；（2）其中一相負(fù)載短路時(shí)，其余兩相負(fù)載的相電壓和相電流的有效值；（3）其中一相負(fù)載斷路時(shí)，其余兩相負(fù)載的相電壓和相電流的有效值。圖1圖2.例如圖1所示電路中，對稱負(fù)載連接成星形，已知電源的線電壓為28解（1）正常情況下，三相電路是對稱三相電路，只計(jì)算其中一相即可。例如，計(jì)算第一相的相電壓和相電流，電路圖可以簡化為圖5-11所示電路。這是一個(gè)簡單的串聯(lián)電路，由于電源是星形連接的，其線電壓是相電壓的倍，所以相電壓為:由歐姆定律可知，線電流為:.解（1）正常情況下，三相電路是對稱三相電路，只計(jì)算其中一相即29（2）假設(shè)第三相負(fù)載短路如圖3所示,顯然，線電壓通過短路線直接加在第一相負(fù)載和第二相負(fù)載上，所以這兩相負(fù)載的相電壓為線電壓。U1=U2=380V相電流為：I1=I2=U1/Z=380/10A=38A圖3.（2）假設(shè)第三相負(fù)載短路如圖3所示,顯然，線電壓通過短30（3）假設(shè)第三相負(fù)載斷路，如圖4所示。此時(shí)，第一相負(fù)載和第二相負(fù)載串聯(lián)后接在線電壓上，由于兩相電阻相等，所以相電壓是線電壓的一半，即：U1=U2=380/2V=190V相電流為：I1=I2=U1/Z=190/10A=19A

圖4.（3）假設(shè)第三相負(fù)載斷路，如圖4所示。此時(shí)，第一相負(fù)載和31

三、三相電路的功率

三相交流電路的功率是三相負(fù)載消耗的總功率。不論負(fù)載是星形連接，還是三角形連接，每一相負(fù)載消耗功率的計(jì)算方法與單相電路的計(jì)算方法相同。假設(shè)三相負(fù)載消耗的有功功率分別為PA、PB、PC，無功功率分別為QA、QB、QC，視在功率分別為SA、SB、SC，則總的有功功率P、總的無功功率Q、總的視在功率S分別為：P=PA+PB+PCQ=QA+QB+QCS=SA+SB+SC.三、三相電路的功率.32當(dāng)三相負(fù)載對稱時(shí)，各相功率相等，總功率為每相功率的3倍，即：.當(dāng)三相負(fù)載對稱時(shí)，各相功率相等，總功率為每相功率的333如果負(fù)載接成三角形，由于其線電壓等于相電壓，線電流等于相電流的倍，同樣可以得到上述結(jié)論。由此可見，三相對稱負(fù)載無論怎么連接，其總有功功率、總無功功率和總的視在功率都可表示為：.如果負(fù)載接成三角形，由于其線電壓等于相電壓，線電流34第一章電工基礎(chǔ)第一節(jié)直流電路一.基本概念1.電路的組成：電源、負(fù)載、導(dǎo)線和開關(guān)。（1）電源：是將非電能形態(tài)的能量轉(zhuǎn)換成電能的供電設(shè)備，例如，發(fā)電機(jī)、電池等。（2）負(fù)載：是將電能轉(zhuǎn)換成非電能形態(tài)能量的用電設(shè)備，例如，電動(dòng)機(jī)、照明燈等。.第一章電工基礎(chǔ)第一節(jié)35（3）連接導(dǎo)線：傳送信號、傳輸電能。（4）輔助設(shè)備：保證電路安全、可靠地工作（例如控制電路通、斷的開關(guān)及保障安全用電的熔斷器），而且使電路自動(dòng)完成某些特定工作成為可能。.（3）連接導(dǎo)線：傳送信號、傳輸電能。.362.電路的基本物理量（1）電流（2）電位與電壓（3）電動(dòng)勢（4）電阻與電阻率（5）電功率與電能3.電路的工作狀態(tài)（1）開路（2）短路（3）通路.2.電路的基本物理量.37二.基本定律1.歐姆定律（1）部分電路的歐姆定律（2）閉合電路歐姆定律電路：內(nèi)容：閉合電路內(nèi)的電流，與電源電動(dòng)勢成正比，與整個(gè)電路的電阻成反比。2.楞次-焦耳定律3.克希荷夫定律.二.基本定律.38一、基本概念(1)．復(fù)雜電路：不能用簡單串、并聯(lián)方法簡化為單一回路的電路稱為復(fù)雜電路或網(wǎng)絡(luò)。(2)．支路：由一個(gè)或幾個(gè)元件首尾相接構(gòu)成的無分支電路。節(jié)點(diǎn)：三條或三條以上的支路匯聚的點(diǎn)?；芈罚弘娐分腥我婚]合路徑。網(wǎng)孔：沒有支路的回路稱為網(wǎng)孔。.一、基本概念.39二.克希荷夫定律（1）克希荷夫電流定律1．形式一：電路中任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)上，流入節(jié)點(diǎn)的電流之和等于流出節(jié)點(diǎn)的電流之和。

I入=

I出形式二：在任一電路的任一節(jié)點(diǎn)上，電流的代數(shù)和永遠(yuǎn)等于零。

I=0規(guī)定：若流入節(jié)點(diǎn)的電流為正，則流出節(jié)點(diǎn)的電流為負(fù)。.二.克希荷夫定律.40（2）克希荷夫電壓定律1．內(nèi)容：從一點(diǎn)出發(fā)繞回路一周回到該點(diǎn)時(shí)，各端電壓的代數(shù)和等于零。

U=02．注意點(diǎn)：（1）在繞行過程中從元器件的正極到負(fù)極，電壓取正，反之為負(fù)。（2）繞行方向可選擇，但已經(jīng)選定后不能中途改變。.（2）克希荷夫電壓定律.414.疊加原理內(nèi)容：在線性電路中，任何一個(gè)支路中的電流（或電壓）等于各電源單獨(dú)作用時(shí)，在此支路中產(chǎn)生的電流（或電壓）的代數(shù)和。注意點(diǎn)：（1）在求和時(shí)要注意各個(gè)電流（或電壓）的正、負(fù)。（2）疊加定理只能用來求電路中的電流或電壓，而不能用來計(jì)算功率。.4.疊加原理.42三.直流電路的計(jì)算1.電阻串聯(lián)與并聯(lián)2.電阻的星型與三角形連接3.支路電流法4.節(jié)點(diǎn)電壓法.三.直流電路的計(jì)算.43第三節(jié)三相交流電路

知識目標(biāo)本節(jié)主要介紹三相正弦交流電路的基礎(chǔ)知識，包括三相交流電的產(chǎn)生原理、三相電源的連接方式、三相負(fù)載的連接方式、三相交流電路中電壓和電流的特點(diǎn)，以及三相交流電路的功率計(jì)算方法等。

.第三節(jié)三相交流電路知識目標(biāo).44

學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解三相交流電產(chǎn)生的基本原理。2.掌握三相電源星形連接和三角形連接時(shí)的特點(diǎn)。3.掌握三相負(fù)載星形連接和三角形連接時(shí)的特點(diǎn)。4.掌握三相電路星形連接和三角形連接時(shí)線電壓和相電壓的關(guān)系，以及線電流、相電流和中性線電流的關(guān)系。5.掌握對稱三相交流電路的功率計(jì)算方法。.學(xué)習(xí)目標(biāo).45一、三相交流電源1.三相交流電動(dòng)勢的產(chǎn)生三相交流電是由三相交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的。圖1-31所示是一臺最簡單的三相交流發(fā)電機(jī)的原理圖。和單相交流發(fā)電機(jī)相似，三相發(fā)電機(jī)也是由一個(gè)可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的磁極和三對固定的電樞繞組AX、BY、CZ構(gòu)成。各繞組的匝數(shù)相等、結(jié)構(gòu)相同，A、B、C端在空間位置上相差120°。.一、三相交流電源.46當(dāng)磁極以角速度ω逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于三個(gè)繞組的空間位置彼此相隔120°，所以當(dāng)繞組AX上的感應(yīng)電動(dòng)勢達(dá)到最大值時(shí)，繞組BY需轉(zhuǎn)過120°后，其感應(yīng)電動(dòng)勢才能達(dá)到最大值，而繞組CZ需轉(zhuǎn)過240°后，其感應(yīng)電動(dòng)勢才能達(dá)到最大值。也就是說，AX上的感應(yīng)電動(dòng)勢在相位上超前于BY上的感應(yīng)電動(dòng)勢120°，AX上的感應(yīng).當(dāng)磁極以角速度ω逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于三個(gè)繞組的47電動(dòng)勢在相位上落后于CZ上的感應(yīng)電動(dòng)勢120°（或者說成AX上的感應(yīng)電動(dòng)勢在相位上超前于CZ上的感應(yīng)電動(dòng)勢240°）。顯然，3個(gè)繞組上的感應(yīng)電動(dòng)勢頻率相同，最大值相等。假設(shè)AX上的感應(yīng)電動(dòng)勢eA的初相為零，最大值為Em，BY上的感應(yīng)電動(dòng)勢為eB，CZ上的感應(yīng)電動(dòng)勢為eC，那么：eA=EmsinωteB=Emsin(ωt+120°)eC=Emsin(ωt-120°)=Emsin(ωt+240°).電動(dòng)勢在相位上落后于CZ上的感應(yīng)電動(dòng)勢120°（或者說48

我們把感應(yīng)電動(dòng)勢eA、eB、eC稱為三相對稱電動(dòng)勢，它們的特點(diǎn)是頻率相同，幅值相等，相位彼此相差120°。三相電動(dòng)勢的相量圖和波形圖如圖1-32所示。三相對稱電動(dòng)勢到達(dá)某一確定的值的次序叫做相序。eA超前于eB，eB超前于eC，這種相序是正序；如果eC超前于eB，eB超前于eA，這種相序是負(fù)序。利用平行四邊形法則，可知：eA+eB+eC=0即三相對稱電動(dòng)勢在任一瞬間的代數(shù)和為零。..49（a）相量圖（b）波形圖圖1-32三相對稱電動(dòng)勢的相量圖和波形圖..502、三相電源的連接三相交流發(fā)電機(jī)的每一相繞組都能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，都可以單獨(dú)地給負(fù)載供電。但在實(shí)際使用中，特別是在電力系統(tǒng)中，三相交流電源往往通過一定的方法連接后才向負(fù)載供電。目前，三相電源有兩種連接方式，一種是星形連接，另一種是三角形連接。(1).星形連接如圖1-33所示，將三相交流發(fā)電機(jī)的3個(gè)繞組的末端X、Y、Z連在一起，從3個(gè)繞組的首端A、B、C分別引出3根導(dǎo)線，這種連接方式稱為三相電源的星形連接。3個(gè)末端的連接點(diǎn)N稱為電源的中點(diǎn)，從中點(diǎn)引出的導(dǎo)線叫做中性線或零線。從3個(gè)始端引出的3根導(dǎo)線叫做相線或火線。中性線常用黑色或白色表示，3根相線分別用黃色、綠色、紅色表示。.2、三相電源的連接.51由3根相線和1根中性線組成的輸電方式稱為三相四線制（通常在低壓配電中采用）；只由3根相線所組成的輸電方式稱為三相三線制（在高壓輸電中采用）。三相四線制可以向負(fù)載提供兩種電壓：一種是相電壓，即相線與中性線之間的電壓，例如,圖中的u1、u2、u3；另一種是線電壓，即兩個(gè)相線之間的電壓，例如圖中的u12、u23、u31。三相三線制只能向負(fù)載提供線電壓。圖1-33三相電源的星形連接.由3根相線和1根中性線組成的輸電方式稱為三相四線52（2)三角形連接如圖所示，將三相交流發(fā)電機(jī)的3個(gè)繞組的首末端依次相連，即一個(gè)繞組的末端與另一個(gè)繞組的首端相連，然后從3個(gè)連接點(diǎn)引出3根導(dǎo)線，這種連接方式稱為三相電源的三角形連接。三相繞組按三角形連接時(shí)，其本身構(gòu)成了閉合回路。如果三相電動(dòng)勢是對稱的，由于它們在任一瞬間的代數(shù)和等于0，所以回路中不會產(chǎn)生環(huán)形電流；如果三相電動(dòng)勢是不對稱的，那么回路中有可能產(chǎn)生很大的電流，從而燒壞繞組。因此，三相交流發(fā)電機(jī)通常都接成星形，很少接成三角形。三相電源的三角形連接.（2)三角形連接.53（3）相電壓與線電壓的關(guān)系如果忽略三相交流發(fā)電機(jī)每相繞組由內(nèi)阻引起的電壓降，那么e1=u1，e2=u2，e3=u3。由于e1、e2、e3是對稱的，所以，u1、u2、u3也是對稱的。假設(shè)u1=Umsinωt，則u2=Umsin(ωt+120°)，u3=Umsin(ωt-120°)。三相電源星形連接時(shí)，根據(jù)克?；舴螂妷憾煽芍?，線電壓u12、u23、u31分別為u23=u2-u3，u12=u1-u2，u31=u3-u1。如圖1-33所示，利用相量圖分析可得:.（3）相電壓與線電壓的關(guān)系.54

這說明，三相電源星形連接時(shí)，線電壓的有效值為相電壓有效值的倍，相位超前相電壓相位30°。另外，三個(gè)線電壓u12、u23、u31的頻率相同，幅值相等，相位彼此相差120°，它們也是對稱的。我國低壓配電系統(tǒng)中，三相四線制的相電壓為220V，線電壓為380V。

圖1-33線電壓與相電壓的相量圖從圖1-34可以看出，三相電源三角形連接時(shí)，線電壓等于相電壓。..55

二、三相負(fù)載的連接與計(jì)算1.負(fù)載星形連接的三相電路把三相負(fù)載的一端均連接在三相電源的中性點(diǎn)上，另一端與三相電源的三根相線相連，這種連接方式稱為三相負(fù)載的星形連接，如圖1-35所示。我們把流過每相負(fù)載的電流稱為相電流，流過每根相線的電流稱為線電流，流過中性線的電流稱為中性線電流。顯然，三相負(fù)載連成星形時(shí)，每相負(fù)載上的電壓等于三相電源中對應(yīng)相的相電壓，相電流等于線電流。圖1-35三相負(fù)載的星形連接.二、三相負(fù)載的連接與計(jì)算.56根據(jù)克?；舴螂娏鞫?，中性線上的電流為i0=i1+i2+i3。如果三相負(fù)載是對稱的，Z1=Z2=Z3，那么流過每一相的電流也是對稱的，即i1、i2、i3頻率相同，幅值相等，相位彼此相差120°。此時(shí)，流過中性線上的電流為零，中性線可以省去，這樣三相四線制供電變成了三相三線制供電，如圖所示。省去中性線時(shí)三相負(fù)載的星形連接.根據(jù)克?；舴螂娏鞫?，中性線上的電流為i0=57如果三相負(fù)載不是對稱的，那么中性線上的電流不為零，此時(shí)中性線絕不可以斷開，因?yàn)樗拇嬖?，能使作星形?lián)結(jié)的各相負(fù)載，即使在不對稱的情況下也均有對稱的電源相電壓，從而保證了各相負(fù)載能正常工作；如果中性線斷開，各相負(fù)載的電壓就不再等于電源的相電壓，這時(shí)阻抗小的負(fù)載的相電壓可能低于其額定電壓，使負(fù)載不能正常工作，甚至造成嚴(yán)重事故。電力工程中規(guī)定三相四線制供電的中性線上不準(zhǔn)安裝熔絲和開關(guān)。為了保證安全，通常將中性線與大地相接。.如果三相負(fù)載不是對稱的，那么中性線上的電流不為58

2.負(fù)載三角形連接的三相電路把三相負(fù)載中的每一相分別接在三相電源的兩個(gè)相線之間，這種連接方式稱為三相負(fù)載的三角形連接，如圖1-37所示。三相負(fù)載連接成三角形時(shí)，每一相負(fù)載上的電壓等于三相電源中對應(yīng)相的線電壓，而相電流不再等于線電流。根據(jù)克?；舴螂娏鞫煽芍?，iA=iAB-iCA，iB=iBC-iAB，iC=iCA-iBC。如果三相負(fù)載是對稱的，那么相電流iAB、iBC、iCA也是對稱的。如圖1-37所示，利用相量圖同樣可以分析線電流與相電流之間的關(guān)系。三相對稱負(fù)載接成三角形時(shí)，線電流的有效值為相電流有效值的倍，相位落后于相應(yīng)相電流30°。.2.負(fù)載三角形連接的三相電路.59圖1-37三相負(fù)載的三角形連接線電流與相電流的相量圖..60對稱三相電路的計(jì)算對稱三相電路是指三相電源是對稱的，同時(shí)三相負(fù)載也是對稱的。對于這種電路，我們只需要分析和計(jì)算其中的一相，然后再根據(jù)三相對稱的性質(zhì)便可得到其他兩相。三相電路中的每一相電路都可以看成是一個(gè)單相電路，其分析方法可采用第二節(jié)所介紹的內(nèi)容。.對稱三相電路的計(jì)算對稱三相電路是指三相電源是對61例如圖1所示電路中，對稱負(fù)載連接成星形，已知電源的線電壓為380V，負(fù)載均為