《電工技術(shù)》項(xiàng)目4(三相電路的安裝與測(cè)量)課件

任務(wù)2分析三相電路任務(wù)1認(rèn)識(shí)三相電路項(xiàng)目4三相電路的安裝與測(cè)量認(rèn)識(shí)發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)；能概述電力系統(tǒng)；知道三相制輸電的優(yōu)越性；會(huì)安裝、測(cè)試由三相燈組負(fù)載連接的星形電路；知道對(duì)稱(chēng)負(fù)載與不對(duì)稱(chēng)負(fù)載的特點(diǎn)，并能根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)歸納出對(duì)稱(chēng)負(fù)載作星形連接的線電壓-相電壓、線電流-相電流之間的關(guān)系；知道中性線在不對(duì)稱(chēng)負(fù)載電路中的作用。學(xué)習(xí)目標(biāo):任務(wù)1認(rèn)識(shí)三相電路電力系統(tǒng):包括發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)功能:將自然界的一次能源（又稱(chēng)天然能源，包括化石燃料、核燃料、生物質(zhì)能、水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)崮?、海洋能、潮汐能等）通過(guò)發(fā)電動(dòng)力裝置（主要包括鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)及電廠輔助生產(chǎn)系統(tǒng)等）轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸、變電系統(tǒng)及配電系統(tǒng)將電能供應(yīng)到各負(fù)荷中心，通過(guò)各種設(shè)備再轉(zhuǎn)換成動(dòng)力、熱、光等不同形式的能量。1.電力系統(tǒng)自然界可以用來(lái)發(fā)電的物質(zhì)很多：利用風(fēng)力推動(dòng)發(fā)電機(jī)叫風(fēng)力發(fā)電；利用煤、石油、天然氣等燃料燃燒產(chǎn)生的熱量推動(dòng)發(fā)電機(jī)叫火力發(fā)電；利用水力帶動(dòng)發(fā)電機(jī)叫水力發(fā)電；此外原子能也可以用來(lái)發(fā)電，它的主要原料是鈾，1克鈾相當(dāng)于2.8噸煤燃燒所釋放的能量。（1）發(fā)電發(fā)電廠電氣設(shè)備簡(jiǎn)介右擊縮放/全屏顯示火力發(fā)電廠水力發(fā)電廠風(fēng)力發(fā)電廠核能發(fā)電生物能發(fā)電太陽(yáng)能發(fā)電

發(fā)電廠發(fā)出的電力一般要經(jīng)過(guò)發(fā)電廠內(nèi)的升壓變壓器升壓（減少損耗）輸送，然后再經(jīng)降壓變壓器分配到用戶。

（2）輸電、變電、配電參考視頻:110KV變電站右擊縮放/全屏顯示發(fā)電站的升壓變壓器將電壓升高至220KV遠(yuǎn)程輸電經(jīng)過(guò)電廠的開(kāi)關(guān)站調(diào)度和控制進(jìn)入省級(jí)主干網(wǎng)主側(cè)220KV次側(cè)110KV次側(cè)35KV經(jīng)幾百公里傳送到用電負(fù)荷中心----變電站,再逐級(jí)降壓區(qū)域降壓變電所降為110kV、35kV變電所的主控室工廠變電所再次降壓至10kV10kV配電房將10kV電壓降為400V用電:大功率負(fù)載：380V（三相）小功率負(fù)載：220V（單相）一級(jí)負(fù)荷：如火車(chē)站、大會(huì)堂、煉鋼爐、重點(diǎn)醫(yī)院的手術(shù)室等，中斷供電將造成人身傷亡或帶來(lái)大的經(jīng)濟(jì)損失，或在政治上造成重大影響的電力負(fù)荷。對(duì)一級(jí)負(fù)荷，應(yīng)采用雙電源供電，且設(shè)應(yīng)急電源。二級(jí)負(fù)荷：中斷供電將在政治經(jīng)濟(jì)上造成較大損失的電力負(fù)荷。對(duì)二級(jí)負(fù)荷應(yīng)采用雙回路供電；三級(jí)負(fù)荷：即一般的電力負(fù)荷，屬不重要負(fù)荷，對(duì)供電無(wú)特殊要求。

（3）用電（負(fù)荷）在交流電網(wǎng)中負(fù)載分為單相負(fù)載和三相負(fù)載兩類(lèi)，一般民用負(fù)載多為單相小功率負(fù)載（電流小于30A），工業(yè)用負(fù)載多為三相大功率負(fù)載單相負(fù)載三相負(fù)載（4）負(fù)載三相負(fù)載又分對(duì)稱(chēng)負(fù)載和不對(duì)稱(chēng)負(fù)載。若每相負(fù)載的阻抗值及負(fù)載性質(zhì)完全相同對(duì)稱(chēng)負(fù)載，否則為三相不對(duì)稱(chēng)負(fù)載。單相負(fù)載按一定方式連接成的三相負(fù)載一般都是不對(duì)稱(chēng)負(fù)載；三相對(duì)稱(chēng)負(fù)載若發(fā)生某相斷路或短路,也變?yōu)椴粚?duì)稱(chēng)負(fù)載。由三組單相負(fù)載構(gòu)成三相負(fù)載接入A-N之間（稱(chēng)為A相負(fù)載);接入B-N之間（稱(chēng)為B相負(fù)載）;接入C-N之間（稱(chēng)為C相負(fù)載)2.三相負(fù)載電路連接演示（點(diǎn)擊播放）①將選擇開(kāi)關(guān)置于調(diào)壓輸出②三相調(diào)壓器逆時(shí)針旋到底后從零開(kāi)始增加電壓值④用萬(wàn)用表測(cè)量調(diào)壓輸出端線電壓為220V（1）調(diào)節(jié)電源輸出電壓為220V③監(jiān)視三相電壓值實(shí)驗(yàn)：三相負(fù)載星形電路的安裝（2）按圖連接電路（3）測(cè)量數(shù)據(jù)填至表中負(fù)載連接方式負(fù)載線電壓（V）負(fù)載相電壓（V）線電流（mA）相電流（mA）中線電流(mA)兩端電壓(V)UABUBCUCAUAOUBOUCOIAIBICIAXIBYICZINUNO對(duì)稱(chēng)YO22022022012712712745454545454500Y22022022012712712745454545454500不對(duì)稱(chēng)YO22022022012712712713391481339148730Y2202202208813916510888571088857050①“Yo”表示中性線與負(fù)載X、Y、Z端連接；“Y”表示中性線斷開(kāi)；②不對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載的設(shè)置方法是指每相開(kāi)關(guān)接通的燈數(shù)不等(例如A、B、C三相分別接3、2、1盞燈)說(shuō)明（4）觀察與分析觀察各相燈組亮暗的情況及中性線的作用，并分析表中數(shù)據(jù),應(yīng)能得出以下結(jié)論：①有中線時(shí)，若負(fù)載對(duì)稱(chēng)，則中性線電流IN=0，且中性線兩端電壓UNO=0，此時(shí)斷開(kāi)中性線不會(huì)影響電路的正常工作，各燈泡仍能正常發(fā)光；②有中性線時(shí)，即使負(fù)載不對(duì)稱(chēng)，各燈泡仍能正常工作，亮度相同，且UAX=UBY=UCZ；③無(wú)中性線時(shí)，若負(fù)載不對(duì)稱(chēng)，則各燈泡不能正常工作，即亮度不同，各相電壓不等，燈泡較亮的那相電壓較高，容易燒壞燈泡；較暗的那相電壓較低，不能正常照明；④不論負(fù)載對(duì)稱(chēng)與否以及是否有中性線，線電流均等于相電流；⑤線電壓的大小與負(fù)載無(wú)關(guān)，只與電源調(diào)壓輸出有關(guān)；⑥在對(duì)稱(chēng)負(fù)載或不對(duì)稱(chēng)負(fù)載（但必須有中性線）的電路，其線電壓大于相電壓（數(shù)值上約為倍的關(guān)系）。結(jié)論：中性線作用是使不對(duì)稱(chēng)負(fù)載獲得相同的相電壓，從而確保各相負(fù)載均能正常工作。三相有功功率：cos為每相的功率因數(shù)，在對(duì)稱(chēng)負(fù)載電路中三相功率因數(shù)：

cosA=cosB=cosC=cos

。三相無(wú)功功率：三相視在功率：知道正弦三相電源的特點(diǎn)；知道三相負(fù)載有兩種連接方式，并知道根據(jù)負(fù)載額定電壓選擇；會(huì)安裝、測(cè)試由三相燈組負(fù)載連接的三角形電路，并能根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)歸納出對(duì)稱(chēng)負(fù)載作三角形連接的線電壓-相電壓、線電流-相電流之間的關(guān)系；知道三相對(duì)稱(chēng)和不對(duì)稱(chēng)電路的分析方法；會(huì)計(jì)算三相電路的功率。學(xué)習(xí)目標(biāo):任務(wù)2

分析三相電路

三相交流電動(dòng)勢(shì)是由三相交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的。三相發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)主要包括電樞和磁極兩部分，電樞外表面槽中嵌放有三套對(duì)稱(chēng)繞組，即三個(gè)繞組在材料、尺寸、匝數(shù)和繞法上完全相同，只是在空間彼此互差120°電角度。三相繞組始端分別用A，B，C表示，末端分別用X，Y，Z表示，分別稱(chēng)為A相、B相、C相，在工廠或企業(yè)配電站或廠房?jī)?nèi)的三相電源線（用裸銅排時(shí)）一般用黃色、綠色、紅色分別表示A相、B相、C相。1.三相交流電源所示。（a）原理示意圖（b）一相繞組（c）三相繞組磁極安裝在轉(zhuǎn)子上，當(dāng)轉(zhuǎn)子由原動(dòng)機(jī)以角速度ω拖動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，三相繞組即切割磁場(chǎng)而感應(yīng)出三相交流電動(dòng)勢(shì)，由于它們?cè)诳臻g相互差120°電角度，使得各相繞組所感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)彼此達(dá)到最大值的時(shí)刻不同，即它們的相位互差120°電角度。120°120°120°相量圖（1）三相交流電源特點(diǎn)頻率相同、最大值相等、相位互差120o（對(duì)稱(chēng)電動(dòng)勢(shì)）對(duì)稱(chēng)電動(dòng)勢(shì)特性：波形圖表達(dá)式（2）三相四線制提供兩種電壓

電源線電壓：相線與相線（即火線與火線）之間的電壓，例如UAB、UBC、UCA，統(tǒng)記為UL電源相電壓：相線與中線（即火線與中線）之間的電壓，例如UAN、UBN、UCN（可簡(jiǎn)寫(xiě)為UA、UB、UC），統(tǒng)記為UP我國(guó)三相四線制電源提供的相電壓為220V，線電壓為380V，兩者關(guān)系為：30o30o30o三相四線制提供的兩種電壓均為對(duì)稱(chēng)電壓，在相位上，線電壓超前相應(yīng)的相電壓30°由相量圖可知：同樣：三相負(fù)載有星形和三角形兩種連接方式（取決于負(fù)載的額定電壓）。ABCNZAZCZBABCZBCZCAZAB星形連接三角形連接稱(chēng)三相對(duì)稱(chēng)負(fù)載2.三相負(fù)載的連接方式負(fù)載的相電壓：每相負(fù)載上的電壓。線電流：流過(guò)電源端線(相線)的電流。相電流：流過(guò)每相負(fù)載的電流。ABCNZAZCZBABCZBCZCAZAB負(fù)載的線電壓：近似為電源的線電壓。ABCNZAZCZBA'B'C'ZBCZCAZABY接有中線相電流Ip和線電流IL關(guān)系：相電壓Up和線電壓UL關(guān)系：△接（對(duì)稱(chēng)負(fù)載）相電流Ip和線電流IL關(guān)系：相電壓Up和線電壓UL關(guān)系：

+_+__+NnZZZABCabcA相計(jì)算電路+–ANnaZ對(duì)稱(chēng)情況下，各相電壓、電流都是對(duì)稱(chēng)的，可采用一相（A相）等效電路計(jì)算。只要算出一相的電壓、電流，則其它兩相的電壓、電流可按對(duì)稱(chēng)關(guān)系直接寫(xiě)出。3.三相電路的分析

+_+__+NnZZZABCabc中性線電流為各相電流的相量和。在三相對(duì)稱(chēng)電路中，由于各相負(fù)載相同，因此流過(guò)各相負(fù)載的電流大小應(yīng)相等，各相電流與對(duì)應(yīng)相電壓的相位差（即阻抗角）相同，故每相電流間的相位差仍為120°。根據(jù)對(duì)稱(chēng)電量的特點(diǎn)，可知：中性線電流為零。即對(duì)稱(chēng)負(fù)載有無(wú)中線對(duì)電路沒(méi)有影響。

+_+__+NnZZZABCabc當(dāng)三相負(fù)載不對(duì)稱(chēng)時(shí)，必須分相計(jì)算，再根據(jù)KCL和KVL及相量圖示法求解線電流、線電壓。當(dāng)三相負(fù)載不對(duì)稱(chēng)時(shí)，各相電流不對(duì)稱(chēng)，此時(shí)中性線電流不為零，故中性線不能取消。中性線的作用是：平衡各相電壓，保證三相成為三個(gè)互不影響的獨(dú)立電路。各相負(fù)載電壓等于電源的相電壓，它不會(huì)因?yàn)樨?fù)載變動(dòng)而變動(dòng)。三相電路總的有功功率和無(wú)功功率是各相電路的有功功率和無(wú)功功率之和，即：式中，Ua、Ub、Uc、Ia、Ib、Ic和φa、φb、φc分別為各相負(fù)載的相電壓、相電流和阻抗角。三相電路的視在功率為若三相對(duì)稱(chēng)負(fù)載(1)

為相電壓與相電流的相位差角(阻抗角)，不要誤以為是線電壓與線電流的相位差。(2)cos為每相的功率因數(shù)，在對(duì)稱(chēng)三相制中三相功率因數(shù)：

cosA=cosB=cosC=cos

。注實(shí)驗(yàn)：三相負(fù)載三角形電路的安裝（1）調(diào)節(jié)電源輸出電壓為220V，并按圖接線（2）測(cè)量數(shù)據(jù)填至表中負(fù)載及聯(lián)接方式負(fù)載線電壓（V）負(fù)載相電壓（V）線電流（mA）相電流（mA）UABUBCUCAUAXUBYUCZIAIBICIAXIBYICZ對(duì)稱(chēng)△220220220220220220100100100535353（3）觀察現(xiàn)象與數(shù)據(jù)分析線電壓沒(méi)有變化（與上一實(shí)驗(yàn)對(duì)比）但各燈泡明顯變亮。測(cè)量線電壓等于相電壓（與對(duì)稱(chēng)負(fù)載的Y接相比相電壓明顯要高）。測(cè)量線電流大于相電流（數(shù)值上約是倍的關(guān)系）。在線電壓相同的情況下，測(cè)量對(duì)稱(chēng)負(fù)載作△連接的線電流和作Y聯(lián)接的線電流，兩者之比為3。即I△線/IY線=3① 負(fù)載的亮暗與相電壓大小有關(guān)，三相四線制中的中線作用是使不對(duì)稱(chēng)負(fù)載獲得相同的相電壓，從而確保各相負(fù)載均能正常工作。② 要想讓Y接燈組電路獲得△接燈組電路的同樣亮度，必須將Y接電路的線電壓220V調(diào)高至380V（約倍）。結(jié)論1.凡符合頻率相同、最大值相等、相位互差120o的電量統(tǒng)稱(chēng)為三相對(duì)稱(chēng)電量，在任意瞬間它們的瞬時(shí)值代數(shù)和為零、相量和亦為零。2.若三相負(fù)載中每相的阻抗值相等、阻抗角相等、且阻抗性質(zhì)相同，則稱(chēng)之為三相對(duì)稱(chēng)負(fù)載。3.三相對(duì)稱(chēng)負(fù)載的電路可采用三相三線制供電。由單相負(fù)載或由照明和動(dòng)力負(fù)載混合組成的三相電路，一般都不對(duì)稱(chēng)，必須采用三相四線制。項(xiàng)目4小結(jié)4．中性線的作用在于它能保證三相負(fù)載成為三個(gè)互不影響的獨(dú)立電路。5.三相負(fù)載可接成星形或三角形，接入的原則是負(fù)載兩端的相電壓應(yīng)等于其額定電壓。不論哪種接法，每相負(fù)載均可看作是單相電路，所以仍可用單相電路的分析方法來(lái)分析各相負(fù)載中電流與電壓的相位和數(shù)量關(guān)系。6．相與相量的區(qū)別：“相”是三相交流電路中引入的一個(gè)量，由于A相、B相、C相的交流電量在同一時(shí)間大小不等，相位也不同。為了表明瞬態(tài)特征而引入?！跋嗔俊敝附涣髁靠梢杂闷矫嫔系?、以時(shí)間為變量的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的矢量來(lái)表示，與力學(xué)中的空間方向矢量不一樣，叫做相量。項(xiàng)目4思考1、三相不對(duì)稱(chēng)負(fù)載星形連接在三相四線制電路中，則（）。祝賀你答對(duì)了！A各負(fù)載電流相等B各負(fù)載上電壓相等C各負(fù)載電壓和電流均對(duì)稱(chēng)D各負(fù)載阻抗相等(×)(×)(√)(×)2、三相四線制電路中，中線的作用是______________。答案：使負(fù)載的相電壓對(duì)稱(chēng)3