第4章-三相交流電路課件

第4章三相電路4.1

三相電源4.2

三相電路的分析4.3

三相電路的功率4.4

安全用電常識(shí)(自學(xué))NSAZBXCYNSAZBXCYNSAZBXCY4.1.1三相交流電動(dòng)勢的產(chǎn)生AX×eeBY×eeCZ×ee(1)

t=0時(shí)，A相繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢達(dá)到最大。(2)

t

=

120o時(shí),B相繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢達(dá)到最大。(3)t=240o時(shí),C相繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢達(dá)到最大。4.1三相電源三相交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖各相繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢的正方向1三相對(duì)稱電動(dòng)勢eAAXeBBYeCCZeAeBeCt0Em–Em2eA

=Emsin

teB

=Emsin(

t–120)eC

=Emsin(

t+

120)三相對(duì)稱電動(dòng)勢的幅值相等,頻率相同,彼此間的相位差也相等。相序A-B-C120°EA?EC?EB?120°

120°相量圖1+–+–+–4.1.2三相電源的聯(lián)接ABCEA?EC?EB?UA?UB?UC?UBC?UAB?UCA?1.發(fā)電機(jī)繞組星形聯(lián)接UA?EA?=UB?EB?=EC?UC?=發(fā)電機(jī)繞組星形聯(lián)接,可提供兩種數(shù)值的電壓。相電壓線電壓N中性點(diǎn)中性線相線相線相線UAB?UA?UB?=–UBC?UB?UC?=–UCA?UC?UA?=–1+–+–+–+–+–+–+–+––

+=UP–120oUB?30o發(fā)電機(jī)繞組星形聯(lián)接時(shí)線電壓與相電壓的關(guān)系UAB?UA?UB?=–30o30oUA?UB?UC?UAB?UB?–UBC?UC?–UCA?UA?–=UP0oUA?相電壓線電壓UC?=UP–240oUA?=30oUL=UP在大小關(guān)系上，線電壓是相電壓的倍，在相位上,線電壓比相應(yīng)的相電壓超前30

。1UBC?=UB?30oUCA?=UC?30o結(jié)論請牢記6個(gè)電壓之間的關(guān)系例:發(fā)電機(jī)繞組星形聯(lián)接,已知線電壓UCA?=

380120oV，試求：UBC?UAB?UA?UB?UC?和、、、30o30o30oUA?UB?UC?=380

0oVUAB?解：由相量圖得UBC?=380

–120oVUA?=220

–30oVUB?=220

–150oVUC?=220

90oVUAB?UCA?UBC?=380/ˉ=220V3UP=UL

/ˉ31eA

+

eB

+

eC

=02.三相繞組三角形聯(lián)接EA+

EB+

EC

=0???對(duì)稱UBC?UAB?UCA

?EA?EB?EC?提供一組三相對(duì)稱電壓AXBYCZUBC?UAB?UCA?EA?EC?EB?1–

+–++–+–+–+–由三相電源供電的負(fù)載稱為三相負(fù)載。三相負(fù)載采用何種聯(lián)接方式由負(fù)載的額定電壓決定。當(dāng)負(fù)載額定電壓等于電源線電壓時(shí)采用三角形聯(lián)接。當(dāng)負(fù)載額定電壓等于電源相電壓時(shí)采用星形聯(lián)接；4.2

三相交流電路的分析4.2.1負(fù)載的聯(lián)接額定電壓UN線電壓UL相電壓UP均為有效值2~~ABCN對(duì)稱負(fù)載不對(duì)稱負(fù)載當(dāng)單相負(fù)載的額定電壓等于電源的相電壓時(shí)，應(yīng)將負(fù)載接在相線與中性線之間。三相四線制電路2星形聯(lián)接4.2.1負(fù)載星形(Y形)聯(lián)接的三相電路IA?=——UA?ZAIB?=——UB?ZBIC?=——UC?ZC=IN?IA?IB?IC?++ABCUA?UB?UC?NZAZBZCIA?IN?IB?IC?A

1.三相不對(duì)稱負(fù)載

每相負(fù)載上的電壓等于電源的相電壓,可分別計(jì)算各相負(fù)載中的電流,即24.2.1負(fù)載星形聯(lián)接的三相電路+–+–+–B'C'N2.三相對(duì)稱負(fù)載ZA=

ZB=

ZC

=Z,IA?與是一組對(duì)稱三相電流。IC?、IB?中性線電流=IN?IA?IB?IC?++=0三相負(fù)載對(duì)稱時(shí)可以不要中性線相量圖斷開中性線后,仍有UN=UNABCUA?UB?UC?NIB?IC?IN?IB?IC?UA?UB?UC?IA?2+–+–+–IA?CNABZAZBZCCUC?IC?CABUA?UB?NIA?IN?IB?例1：已知對(duì)稱三相電源的相電壓UP=

220V，ZA

=

5，

ZB=

10，ZC

=

20,各相負(fù)載的UN

=

220V。試求：有中性線和無中性線兩種情況下，各相負(fù)載的相電壓、相電流及中性線電流,畫出相量圖。NAB2+–+–+–ZAZBZCIN?UA?UB?UC?IA?解：（1）有中性線

=2200oVUA

?

=220–120oVUB

?

=220+120oVUC

?=IA+IB+ICIN????

=29.1–19.1oA19.1oIB?IC?ZA

=

5，ZB

=

10，ZC

=

20=440oAIA?=—–UA

?ZA=11+120oAIC?=—–UC

?ZC=22–120oAIB?=—–

UB

?ZB相量圖2（2）無中性線先用結(jié)點(diǎn)電位法求出負(fù)載中性點(diǎn)與電源中性點(diǎn)間的電壓=83.2–19oV.UN′N+–—UB

?ZB=————————–––UA

?ZA+–—UC

?ZC+—ZC1+—ZB1—ZA1ABCUA?UB?UC?NN′ZAZBZCIA?IB?IC?UB′·UA′·UC′·各相負(fù)載的相電壓=UA′·.UN′N–UA·=14411oV=UB′·.UN′N–UB·=249.5-139oV=UC′·.UN′N–UC·=288131oV2+–+–+–+–+–+–139o131oUB?UC?UN′N.IC?IB?各相負(fù)載的相電流=28.811oAIA·UA′·=——ZAUA?UB?UC?相量圖UA?11oIB·UB′·=——ZB=24.95-139oAIC·UC′·=——ZC=14.4131oAIA?2ABCUA?UB?UC?NIN?IB?IC?例2：在有中性線和無中性線兩種情況下，分析A相負(fù)載發(fā)生短路或斷路時(shí)電路的工作情況。（1）有中性線,A相負(fù)載發(fā)生短路FU短路IA?很大=0IA?僅A相熔斷器熔斷，B相、C相負(fù)載仍正常工作。FUFU2熔斷+–+–+–CNABZAZBZC解：ABUA?UB?NIB?（2）無中性線,A相負(fù)載發(fā)生短路FUIA?B相、C相負(fù)載承受電源線電壓，IB、IC增大，IB?=–(IA?IC?+)FU不一定熔斷,B相、C相負(fù)載損壞。CUC?IC?FUFU2+–+–+–短路CNABZAZBZCABUA?UB?NIN?IB?（3）有中性線,A相斷路SB相、C相負(fù)載正常工作,不受影響。CUC?IC?FUFUFU2+–+–+–CNABZAZBZC（4）無中性線,A相斷路B相、C相負(fù)載串聯(lián)，接在線電壓上，UBC?仍不能正常工作。ABNIB?SFUN'

A'B'CIC?C'FUFU2UA?UB?UC?+–+–+–ZAZBZC從以上的例題可以看出：(1)負(fù)載不對(duì)稱而又沒有中性線時(shí),負(fù)載的相電壓就不對(duì)稱，有的相的電壓高于負(fù)載的額定電壓，有的低于負(fù)載的額定電壓，這都是不允許的。三相負(fù)載的相電壓必須對(duì)稱。(2)不對(duì)稱負(fù)載星形聯(lián)接時(shí)必須有中性線。

中性線的作用就在于使星形聯(lián)接的不對(duì)稱負(fù)載的相電壓對(duì)稱。中性線（指干線）內(nèi)不應(yīng)接入熔斷器或閘刀開關(guān)，以保證中性線不斷開。結(jié)論

2~~ABCN當(dāng)負(fù)載的額定電壓等于電源的線電壓時(shí)，應(yīng)將負(fù)載接在兩根相線之間，形成三角形聯(lián)接。AXBYCZ4.2.3負(fù)載三角形聯(lián)接的三相電路2三相三線制電路三角形聯(lián)接ABCZBCZCAZABUBC?UAB?UCA?IB?IC?IA?IBC?IAB?ICA?三相負(fù)載三角形聯(lián)接時(shí)，負(fù)載的相電壓等于電源的線電壓。因此，不論負(fù)載對(duì)稱與否，其相電壓總是對(duì)稱的。IAB?=——UAB?ZABIBC?=——UBC?ZBCICA?=——UCA?ZCA相電流線電流IB?IBC?IAB?=–IA?IAB?ICA?=–IC?ICA?IBC?=–2–++––+對(duì)稱負(fù)載三角形聯(lián)接ZAB=ZBC=ZCA=

Z

=Z與是一組對(duì)稱三相電流；、IBC?IAB?ICA?相電流IA?與也是一組對(duì)稱三相電流。IC?、IB?線電流IB?IBC?IAB?=–IA?IAB?ICA?=–IC?ICA?IBC?=–2ABCUBC?UAB?UCA?IB?IC?IA?IBC?IAB?ICA?–++––+ZBCZCAZAB對(duì)稱負(fù)載三角形聯(lián)接時(shí)，電壓、電流的相量圖UBC?UAB?UCA?30oIA?IAB?ICA?IBC?ICA?30oIC?IBC?30oIB?IAB?=3IA?IAB?-30=3IB?IBC?-30=3IC?ICA?-302IL=IP3ˉ3ˉ在大小關(guān)系上，線電流是相電流的倍，在相位上,線電流比相應(yīng)的相電流滯后30o。ABCIB?IC?IBC?IAB?ICA?RRRNIA?IAN?例3:

三相對(duì)稱電源

負(fù)載R

=

38,UN=

380V。接在A與N之間的單相負(fù)載

P

=

1100W，cos

=

0.5

(感性)，試求各相電流和線電流，并畫出相量圖。IAB=100oA?IBC=10–120oA?ICA=10120oA?P=UAIANcos=220

IAN

0.5=1100WIAN=10A解：UAB=3800oV，三相電阻爐每相?2IA?'UBC?UAB?UCA?IA?IAB?ICA?IBC?IAN?51.2o=

24–

51.2oA=

17.3

–

150oAIB?=

17.3

+90oAIC?

IAN=10

–90oA?=

10

3–

30oA=

103–

150oA=–j10+15–

j53=15

–

j18.6630o30o30oUA=220–30oV?IC?ICA?IBC?==

103+90oA–IB?IBC?IAB?=–IB?IC?IA?'IAB?ICA?=IA?–'IA?=IA?IAN?+'21.三相負(fù)載不對(duì)稱1.有功功率：P=PA+PB+PC，2.無功功率：Q

=QA+QB+QC，QA=

UAPIAP

sin

A3.視在功率：S=P2+Q2

=3UL

IL

cos2.無功功率：Q=

3QA

=

3UPIP

sin

=3UL

IL

sin3.視在功率：S

=

P

2

+

Q

2=3UL

IL

PA=

UAPIAP

cos

AY:

UL

=3

UP;IL

=

IP:UL

=

UP;IL

=3IP1.有功功率：P=3PA=3UPIPcos4.3三相電路的功率2.三相負(fù)載對(duì)稱注意:式中的角仍為相電壓與相電流之間的相位差。3

例4：已知三相四線制電路中，電源線電壓有效值為380V，相序?yàn)锳-B-C，負(fù)載為Y形連接，負(fù)載阻抗分別為

ZA=22，ZB=2260，ZC=1130，試求：各相電流和中線電流的有效值。解：IA=——=————=100AUAZA222200IB=——=—————=10

60AUBZB22

60220120IC=——=—————=20150AUCZC11

30220+120

IN=IA+IB+IC=100+10

60+20150=17.32

30+20+150=2.68150A

IA=IB=

10A，IC=20A，IN=2.68A

UBUAUCIAIBICINIA+IB3解：Z

ZZIAIALIAYABCUABZY×3例5：已知uAB=380

2sin(

t+30)V,三角形負(fù)載P=10kW,

cos

=

1，星形負(fù)載PY=

5kW，cos

Y=

0.5(感性)，求:IA,

IAY,IALIA=————

3

UL

cosˉP0=————

3

380×1ˉ100000=15.20AIAY=————

3

UL

cosYˉPY–60=—————

3

380×0.5ˉ5000–60=15.2–60A=26.3–30AIAL

=IA+IAY=15.20+15.2–603+–

觸電事故是指人體由于不慎觸及帶電體，使人體受到傷害。按人體所受傷害方式的不同，觸電事故可分為電擊和電傷。電擊主要是電流通過人體內(nèi)部，影響呼吸、心臟和神經(jīng)系統(tǒng)，造成人體內(nèi)部組織的破壞，乃至死亡。電傷主要是指在電弧的作用下，或熔斷絲熔斷時(shí)，對(duì)人體的傷害，如燒傷、金屬濺傷等。4.4安全用電常識(shí)4.4.1觸電的危害電擊所引起的傷害程度與下列因素有關(guān)：1.人體電阻的大?。?.電流通過時(shí)間長短；3.電流的大小。44.4.2觸電方式（1）電源中性點(diǎn)接地的單相觸電人體處于相電壓之下，危險(xiǎn)性較大。如果人體與地面的絕緣較好，危險(xiǎn)性可大大減小。1.單相觸電4（1）電源中性點(diǎn)接地的單相觸電（2）電源中性點(diǎn)不接地的單相觸電導(dǎo)線與地面之間的絕緣可能不良（對(duì)地絕緣電阻為R′），甚至有一相接地的情況下，人體就有電流通過。在交流情況下，導(dǎo)線與地面間存在的電容也可構(gòu)成電流通路。1.單相觸電R′

4.4.2觸電方式4IdR0兩相觸電是指人體兩處同時(shí)接觸三相電源的兩根相線，人體上作用電源的線電壓。最危險(xiǎn)人體處于線電壓之下但不常見1.兩相觸電4.4.2觸電方式44.4.3觸電的預(yù)防為預(yù)防觸電，應(yīng)做好以下工作：（1）正確使用和安裝電氣設(shè)備；（2）防止電氣設(shè)備的絕緣損壞和受潮；（3）遵守操作規(guī)程，合理使用安全工具；（4）對(duì)人體經(jīng)常觸及的帶電設(shè)備，要采用安全電壓；（5）采用合格的接地系統(tǒng)。4安全電壓為防止觸電事故而采用的由特定電源供電的電壓系列稱為安全電壓。通用接觸電壓極限：人體允許長期承受的電壓極限值。常規(guī)環(huán)境下：交流(15~100Hz)電壓為50V直流電壓為120V。潮濕環(huán)境下：交流(15~100Hz)電壓為25V直流電壓為60V。我國規(guī)定工頻有效值42V、30V、24V、12V和6V為安全電壓的額定值。選用安全電壓是防止觸電的安全措施。注意：安全電壓的供電電源除采用獨(dú)立電源外，其輸入與輸出電路必須實(shí)行電路上的隔離。工作在安全電壓下的電路必須與其它電氣系統(tǒng)和任何無關(guān)的可導(dǎo)電部分實(shí)行電氣上的隔離。4由于大多數(shù)電氣設(shè)備采用380/220V低壓系統(tǒng)供電,為防止觸電事故發(fā)生，需根據(jù)供電系統(tǒng)接地型式不同，分別采用接地或接零的保護(hù)措施。在低壓配電系統(tǒng)中，電源（變壓器）中性點(diǎn)有接地和不接地兩種。接地的目的出于電