第十章三相正弦交流電路

1、高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿10 三相正弦交流電路三相正弦交流電路高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿10三相正弦交流電路三相正弦交流電路教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)1. 了解三相交流電源的產(chǎn)生和特點(diǎn)。了解三相交流電源的產(chǎn)生和特點(diǎn)。 2. 掌握三相四線制電源的線電壓和相電壓的關(guān)系。掌握三相四線制

2、電源的線電壓和相電壓的關(guān)系。 教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)1. 掌握三相電路線電壓與相電壓的相位關(guān)系。掌握三相電路線電壓與相電壓的相位關(guān)系。高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿10三相正弦交流電路三相正弦交流電路10.1 10.1 三相交流電源三相交流電源10.210.2安全用電安全用電單元小結(jié)單元小結(jié)高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技

3、能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿10.110.1三相交流電源三相交流電源一、三相交流電動(dòng)勢的產(chǎn)生一、三相交流電動(dòng)勢的產(chǎn)生二、三相電源的連接二、三相電源的連接高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿一、三相交流電動(dòng)勢的產(chǎn)生一、三相交流電動(dòng)勢的產(chǎn)生1對稱三相電動(dòng)勢對稱三相電動(dòng)勢振幅相等、頻率相同，在相位上彼此相差振幅相等、頻率相同，在相位上彼此相差 120 的三個(gè)電的三個(gè)電動(dòng)勢稱為動(dòng)勢稱為對稱三相電動(dòng)勢對稱三相電動(dòng)勢。對稱三相電動(dòng)勢瞬時(shí)值的數(shù)學(xué)表

4、。對稱三相電動(dòng)勢瞬時(shí)值的數(shù)學(xué)表達(dá)式為達(dá)式為 第一相第一相( (U 相相) )電動(dòng)勢：電動(dòng)勢： e1 = Emsin t 第二相第二相( (V 相相) )電動(dòng)勢：電動(dòng)勢： e2 = Emsin( ( t 120 ) ) 第三相第三相( (W 相相) )電動(dòng)勢：電動(dòng)勢：e3 = Emsin( ( t 120 ) )高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿顯然，有顯然，有 e1 e2 e3= 0。波形圖與矢量圖如圖。波形圖與矢量圖如圖 10-1 所示。

5、所示。 圖圖 10-1對稱三相電動(dòng)勢波形圖與矢量圖對稱三相電動(dòng)勢波形圖與矢量圖 高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿2相序相序三相電動(dòng)勢達(dá)到最大值三相電動(dòng)勢達(dá)到最大值( (振幅振幅) )的先后次序稱為的先后次序稱為相序相序。e1 比比 e2 超前超前 120 ，e2 比比e3 超前超前 120 ，而，而 e3 又比又比 e1 超前超前120 ，稱這種相序稱為稱這種相序稱為正相序正相序或或順相序順相序；反之，如果；反之，如果e1比比 e3 超前

6、超前 120 ，e3 比比 e2 超前超前 120 ， e2 比比 e1 超前超前 120 ，稱這種相序，稱這種相序?yàn)闉樨?fù)相序負(fù)相序或或逆相序逆相序。相序是一個(gè)十分重要的概念，為使電力系統(tǒng)能夠安全可相序是一個(gè)十分重要的概念，為使電力系統(tǒng)能夠安全可靠地運(yùn)行，通常統(tǒng)一規(guī)定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，一般在配電盤上用靠地運(yùn)行，通常統(tǒng)一規(guī)定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，一般在配電盤上用黃色黃色標(biāo)出標(biāo)出 U 相，用相，用綠色綠色標(biāo)出標(biāo)出 V 相，用相，用紅色紅色標(biāo)出標(biāo)出 W 相。相。高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工

7、技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿二、三相電源的連接二、三相電源的連接三相電源有星形三相電源有星形( (亦稱亦稱 Y形形 ) )聯(lián)結(jié)和三角形聯(lián)結(jié)和三角形( (亦稱亦稱 形）形）聯(lián)結(jié)兩種。聯(lián)結(jié)兩種。1三相電源的星形三相電源的星形( ( Y 形形) )聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié) 將三相發(fā)電機(jī)三相繞組將三相發(fā)電機(jī)三相繞組的末端的末端 U2、V2、W2 ( (相尾相尾) )連接在一點(diǎn)，始端連接在一點(diǎn)，始端 U1、V1、W1 ( (相頭相頭) )分別與負(fù)載相連，分別與負(fù)載相連，這種連接方法稱為星形這種連接方法稱為星形( (Y 形形) )聯(lián)結(jié)。如圖聯(lián)結(jié)。如圖 10-2 所示。所示。 圖圖 10-2三相繞組的星形聯(lián)結(jié)三相繞組的星

8、形聯(lián)結(jié) 高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿從三相電源三個(gè)相頭從三相電源三個(gè)相頭 U1、V1、W1 引出的三根導(dǎo)線稱引出的三根導(dǎo)線稱為為端線端線或或相線相線，俗稱，俗稱火線火線，任意兩個(gè)火線之間的電壓稱為，任意兩個(gè)火線之間的電壓稱為線電壓線電壓。Y 形聯(lián)結(jié)的形聯(lián)結(jié)的公共連接點(diǎn)公共連接點(diǎn) N 稱為稱為中性點(diǎn)中性點(diǎn)，從中點(diǎn)引，從中點(diǎn)引出的導(dǎo)線稱為出的導(dǎo)線稱為中性線中性線或或零線零線。由三根相線和一根中性線組。由三根相線和一根中性線組成的輸電方式稱

9、為成的輸電方式稱為三相四線制三相四線制( (通常在低壓配電中采用通常在低壓配電中采用) )。每相繞組始端與末端之間的電壓每相繞組始端與末端之間的電壓( (即相線與中性線之間即相線與中性線之間的電壓的電壓) )稱為稱為相電壓相電壓，它們的瞬時(shí)值用，它們的瞬時(shí)值用 u1、u2、u3 來表示，來表示，顯然這三個(gè)相電壓也是對稱的。相電壓大小顯然這三個(gè)相電壓也是對稱的。相電壓大小( (有效值有效值) )均為均為U1 = U2 = U3 = UP 高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工

10、技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿 圖圖 10-3相電壓與線電壓的矢量圖相電壓與線電壓的矢量圖 任意兩相始端之間的電壓任意兩相始端之間的電壓( (即火線與火線之間的電壓即火線與火線之間的電壓) )稱稱為為線電壓線電壓，它們的瞬時(shí)值用，它們的瞬時(shí)值用 u12、u23、u31 來表示。接法的來表示。接法的矢量圖如圖矢量圖如圖 10-3 所示。所示。 顯然三個(gè)線電壓也是對稱的。大小顯然三個(gè)線電壓也是對稱的。大小( (有效值有效值) )均為均為PL3123123UUUUU 線電壓比相應(yīng)的相電壓超線電壓比相應(yīng)的相電壓超前前 30 ，如線電壓，如線電壓 u12 比相電壓比相電壓 u1 超前超前 30 ，線電壓

11、，線電壓 u2 3 比相電比相電壓壓 u2 超前超前 30 ，線電壓，線電壓 u31 比比相電壓相電壓 u3 超前超前 30 。高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿2三相電源的三角形三相電源的三角形( ( 形形) )聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié) 將三相發(fā)電機(jī)的第二繞組始端將三相發(fā)電機(jī)的第二繞組始端 V1 與第一繞組的末端與第一繞組的末端 U2 相相連，第三繞組始端連，第三繞組始端 W1 與第二繞組的末端與第二繞組的末端 V2 相連，第一繞組相連，第一繞組始端始端

12、 U1 與第三繞組的末端與第三繞組的末端 W2 相連，并從三個(gè)始端相連，并從三個(gè)始端 U1、V1、W1 引出三根導(dǎo)線分別與負(fù)載相連，這種連接方法稱為三角形引出三根導(dǎo)線分別與負(fù)載相連，這種連接方法稱為三角形( ( 形形) )聯(lián)結(jié)。顯然這時(shí)線電壓等于相電壓，即聯(lián)結(jié)。顯然這時(shí)線電壓等于相電壓，即UL = UP這種沒有中性線，只有三根相線的輸電方式稱為這種沒有中性線，只有三根相線的輸電方式稱為三相三線三相三線制制。 高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文

13、稿特別需要特別需要注意注意的是，在工業(yè)用電系統(tǒng)中如果只引出三的是，在工業(yè)用電系統(tǒng)中如果只引出三根導(dǎo)線根導(dǎo)線( (三相三線制三相三線制) )，那么就都是火線，那么就都是火線( (沒有中性線沒有中性線) )，這，這時(shí)所說的三相電壓大小均指線電壓時(shí)所說的三相電壓大小均指線電壓 UL ；而民用電源則需要；而民用電源則需要引出中性線，所說的電壓大小均指相電壓引出中性線，所說的電壓大小均指相電壓 UP 。 高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿【例例10-

14、1】已知發(fā)電機(jī)三相繞組產(chǎn)生的電動(dòng)勢大小均為已知發(fā)電機(jī)三相繞組產(chǎn)生的電動(dòng)勢大小均為 E = 220 V，試求：，試求：( (1) ) 三相電源為三相電源為 Y形形 聯(lián)結(jié)時(shí)的相電壓聯(lián)結(jié)時(shí)的相電壓 UP 與與線電壓線電壓 UL；( (2) ) 三相電源為三相電源為 形聯(lián)結(jié)形聯(lián)結(jié)時(shí)的相電壓時(shí)的相電壓 UP 與線電壓與線電壓 UL 。 解：解：( (1) ) 三相電源三相電源 Y 形形聯(lián)結(jié)：相電壓聯(lián)結(jié)：相電壓 UP = E = 220 V，線電壓線電壓V3803PL UU ( (2) ) 三相電源三相電源 形聯(lián)結(jié)：相電壓形聯(lián)結(jié)：相電壓 UP = E = 220 V，線電，線電壓壓UL = UP = 22

15、0 V高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿10.210.2安全用電安全用電一、電流對人體的作用一、電流對人體的作用二、常用的安全措施二、常用的安全措施高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿一、電流對人體的作用一、電流對人體的作用人體因觸及高電壓的帶電體而承受過大的電流，以致引人體因觸及高電壓的

16、帶電體而承受過大的電流，以致引起死亡或局部受傷的現(xiàn)象稱為起死亡或局部受傷的現(xiàn)象稱為觸電觸電。觸電對人體的傷害程度，。觸電對人體的傷害程度，與流過人體電流的頻率、大小、通電時(shí)間的長短、電流流過與流過人體電流的頻率、大小、通電時(shí)間的長短、電流流過人體的途徑以及觸電者本人的情況有關(guān)。人體的途徑以及觸電者本人的情況有關(guān)。 觸電事故表明，頻率為觸電事故表明，頻率為 50 100 Hz 的電流最危險(xiǎn)，通過的電流最危險(xiǎn)，通過人體的電流超過人體的電流超過 50 mA( (工頻工頻) )時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生呼吸困難、肌肉時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生呼吸困難、肌肉痙攣、中樞神經(jīng)遭受損害從而使心臟停止跳動(dòng)以至死亡，電痙攣、中樞神經(jīng)遭受損害

17、從而使心臟停止跳動(dòng)以至死亡，電流流過大腦或心臟時(shí)，最容易造成死亡事故。流流過大腦或心臟時(shí)，最容易造成死亡事故。高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿觸電傷人的主要因素是電流，但電流值又決定于作用到觸電傷人的主要因素是電流，但電流值又決定于作用到人體上的電壓和人體的電阻值。人體上的電壓和人體的電阻值。通常人體的電阻為通常人體的電阻為 800 至幾萬歐不等。通常規(guī)定至幾萬歐不等。通常規(guī)定 36 V 以下的電壓為以下的電壓為安全電壓安全電壓，對人體安

18、全不構(gòu)成威脅。，對人體安全不構(gòu)成威脅。 常見的觸電方式有常見的觸電方式有單相觸電單相觸電和和兩相觸電兩相觸電。人體同時(shí)接觸。人體同時(shí)接觸兩根相線，形成兩相觸電，這時(shí)人體受兩根相線，形成兩相觸電，這時(shí)人體受 380 V 的線電壓作用，的線電壓作用，最為危險(xiǎn)。最為危險(xiǎn)。單相觸電是人體在地面上，而觸及一根相線，電流通過單相觸電是人體在地面上，而觸及一根相線，電流通過人體流入大地造成觸電。此外，某些電氣設(shè)備由于導(dǎo)電絕緣人體流入大地造成觸電。此外，某些電氣設(shè)備由于導(dǎo)電絕緣破損而漏電時(shí)，人體觸及外殼也會(huì)發(fā)生觸電事故。破損而漏電時(shí)，人體觸及外殼也會(huì)發(fā)生觸電事故。高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版

19、 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿二、常用的安全措施二、常用的安全措施為防止發(fā)生觸電事故，除應(yīng)注意開關(guān)必須安裝在相線上為防止發(fā)生觸電事故，除應(yīng)注意開關(guān)必須安裝在相線上以及合理選擇導(dǎo)線與熔絲外，還必須采取以下防護(hù)措施。以及合理選擇導(dǎo)線與熔絲外，還必須采取以下防護(hù)措施。 ( (1) )正確安裝用電設(shè)備正確安裝用電設(shè)備 電氣設(shè)備要根據(jù)說明和要求正確電氣設(shè)備要根據(jù)說明和要求正確安裝，不可馬虎。帶電部分必須有防護(hù)罩或放到不易接觸到安裝，不可馬虎。帶電部分必須有防護(hù)罩或放到不易接觸到的高處，以防觸

20、電。的高處，以防觸電。( (2) )電氣設(shè)備的保護(hù)接地電氣設(shè)備的保護(hù)接地 把電氣設(shè)備的金屬外殼用導(dǎo)線把電氣設(shè)備的金屬外殼用導(dǎo)線和埋在地中的接地裝置連接起來，稱為和埋在地中的接地裝置連接起來，稱為保護(hù)接地保護(hù)接地，適用于中，適用于中性點(diǎn)不接地的低壓系統(tǒng)中。電氣設(shè)備采用保護(hù)接地以后，即性點(diǎn)不接地的低壓系統(tǒng)中。電氣設(shè)備采用保護(hù)接地以后，即使外殼因絕緣不好而帶電，這時(shí)工作人員碰到機(jī)殼就相當(dāng)于使外殼因絕緣不好而帶電，這時(shí)工作人員碰到機(jī)殼就相當(dāng)于人體和接地電阻并聯(lián)，而人體的電阻遠(yuǎn)比接地電阻大，因此，人體和接地電阻并聯(lián)，而人體的電阻遠(yuǎn)比接地電阻大，因此，流過人體的電流就很微小，保證了人身安全。流過人體的電流

21、就很微小，保證了人身安全。高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿( (3) )電氣設(shè)備的保護(hù)接零電氣設(shè)備的保護(hù)接零 保護(hù)接零保護(hù)接零就是在電源中性點(diǎn)接就是在電源中性點(diǎn)接地的三相四線制中，把電氣設(shè)備的金屬外殼與中性線連接起地的三相四線制中，把電氣設(shè)備的金屬外殼與中性線連接起來。這時(shí)，如果電氣設(shè)備的絕緣損壞而碰殼，由于中性線的來。這時(shí)，如果電氣設(shè)備的絕緣損壞而碰殼，由于中性線的電阻很小，所以，短路電流很大，立即使電路中的熔斷絲燒電阻很小，所以，短路

22、電流很大，立即使電路中的熔斷絲燒斷，切斷電源，從而消除觸電危險(xiǎn)斷，切斷電源，從而消除觸電危險(xiǎn) 。 ( (4) )使用漏電保護(hù)裝置使用漏電保護(hù)裝置 漏電保護(hù)裝置的作用主要是防止漏電保護(hù)裝置的作用主要是防止由漏電引起的觸電事故和單相觸電事故；其次是防止由漏電由漏電引起的觸電事故和單相觸電事故；其次是防止由漏電引起火災(zāi)事故以及監(jiān)視或切除一相接地故障。有的漏電保護(hù)引起火災(zāi)事故以及監(jiān)視或切除一相接地故障。有的漏電保護(hù)裝置還能切除三相電動(dòng)機(jī)的斷相運(yùn)行故障。裝置還能切除三相電動(dòng)機(jī)的斷相運(yùn)行故障。高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Edu

23、cation Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿單元小結(jié)單元小結(jié)單元介紹了電路的基本概念，內(nèi)容包括：單元介紹了電路的基本概念，內(nèi)容包括：一、三相電源一、三相電源二、安全用電二、安全用電高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿最大值相等、頻率相同，在相位上彼此相差最大值相等、頻率相同，在相位上彼此相差 120 的三個(gè)的三個(gè)電動(dòng)勢稱為對稱三相電動(dòng)勢。電動(dòng)勢稱為對稱三相電動(dòng)勢。對稱三相電動(dòng)勢瞬時(shí)值的數(shù)學(xué)表對稱三相電動(dòng)勢瞬時(shí)值

24、的數(shù)學(xué)表達(dá)式為達(dá)式為 第一相第一相( (U 相相) )電動(dòng)勢：電動(dòng)勢： e1 = Emsin( ( t) ) 第二相第二相( (V 相相) )電動(dòng)勢：電動(dòng)勢： e2 = Emsin( ( t 120 ) ) 第三相第三相( (W 相相) )電動(dòng)勢：電動(dòng)勢： e3 = Emsin( ( t 120 ) )三相電源中的繞組有星形三相電源中的繞組有星形( (亦稱亦稱 Y) )聯(lián)結(jié)和三角形聯(lián)結(jié)和三角形( (亦稱亦稱 ) )聯(lián)結(jié)兩種。聯(lián)結(jié)兩種。一、三相電源一、三相電源高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press

25、電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿1觸電方式觸電方式 人體因觸及高電壓的帶電體而承受過大的電流，以致引起人體因觸及高電壓的帶電體而承受過大的電流，以致引起死亡或局部受傷的現(xiàn)象稱為死亡或局部受傷的現(xiàn)象稱為觸電觸電。觸電對人體的傷害程度，與。觸電對人體的傷害程度，與流過人體電流的頻率、大小、通電時(shí)間的長短、電流流過人體流過人體電流的頻率、大小、通電時(shí)間的長短、電流流過人體的途徑、以及觸電者本人的情況有關(guān)。通常規(guī)定的途徑、以及觸電者本人的情況有關(guān)。通常規(guī)定 36 V 以下的電以下的電壓為壓為安全電壓安全電壓。 常見的觸電方式有常見的觸電方式有單相觸電單相觸電和和兩相觸電兩相觸電。人體同時(shí)接觸兩。人體同時(shí)接觸兩根相線，形成兩相觸電，這時(shí)人體受根相