三相交流電路星形連接和三角形連接課件

第1章三相交流電路三相交流電源與三相負(fù)載第1章三相交流電路三相交流電源與三相負(fù)載1

授課日期：2010.9班次：08建筑1、2、3班授課時(shí)數(shù)：3

第1章三相交流電路

教學(xué)目的：

了解三相交流電的產(chǎn)生；

理解三相電源的特點(diǎn)；

掌握三相電路中相電壓、相電流、線電壓、線電流的關(guān)系重點(diǎn)：

三相電路中相電壓、相電流、線電壓、線電流的關(guān)系

難點(diǎn)：

與重點(diǎn)相同

教學(xué)過(guò)程：

1.1三相電源與三相負(fù)載1.1.1三相交流電的產(chǎn)生1.定義2.特點(diǎn)3.產(chǎn)生1.1.2三相電源與三相負(fù)載的連接1.三相電源的星形聯(lián)結(jié)2.三相電源的三角形聯(lián)結(jié)3.三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)4.三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)5.典型例題分析

授課日期：2010.9班次：08建筑1、2、3班2電能可以由熱能（火力發(fā)電）、核能（核能發(fā)電）、水能（水力發(fā)電）、風(fēng)能（風(fēng)力發(fā)電）、太陽(yáng)能（太陽(yáng)能電站）、地?zé)崮艿绒D(zhuǎn)換而得。第1章三相交流電路在電力系統(tǒng)中，電力是由發(fā)電廠生產(chǎn)的，它是將自然界蘊(yùn)藏的各種一次能源轉(zhuǎn)換為電能（二次能源）的工廠。電能可以由熱能（火力發(fā)電）、核能（核能發(fā)電）、水能（水31．火力發(fā)電廠火力發(fā)電廠簡(jiǎn)稱火電廠，它是利用煤、石油、天然氣等燃料的化學(xué)能來(lái)生產(chǎn)電能的。我國(guó)的火電廠主要是燃煤。煤粉在鍋爐的爐膛內(nèi)充分燃燒，將鍋爐內(nèi)的水燒成高溫高壓的蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使與它聯(lián)軸的發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。其能量轉(zhuǎn)換過(guò)程是：鍋爐燃料的化學(xué)能熱能汽輪機(jī)機(jī)械能發(fā)電機(jī)電能1．火力發(fā)電廠鍋爐燃料的化學(xué)能熱能汽輪機(jī)機(jī)械能發(fā)電機(jī)電能4(蒸汽管道)（冷凝器)（河流或水庫(kù)）（變電所）輸送帶（渦輪）（煤炭供應(yīng)）（鍋爐）（大煙囪）（發(fā)電機(jī)）（冷卻水）(蒸汽管道)（冷凝器)（河流或水庫(kù)）（變電所）輸送帶（渦輪）52．水力發(fā)電廠水力發(fā)電廠簡(jiǎn)稱水電廠或水電站。（它是利用水流的位能來(lái)生產(chǎn)電能的。當(dāng)控制水流的閘門打開(kāi)時(shí)，水流沿進(jìn)水管進(jìn)入水輪機(jī)蝸殼室，沖動(dòng)水輪機(jī)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。）其能量轉(zhuǎn)換過(guò)程是：水流位能水輪機(jī)機(jī)械能發(fā)電機(jī)電能2．水力發(fā)電廠水流位能水輪機(jī)機(jī)械能發(fā)電機(jī)電能6烏江渡發(fā)電廠高165米水力發(fā)電廠的容量大小決定于上下游的水位差（簡(jiǎn)稱水頭）和流量的大小。因此，水力發(fā)電廠往往需要修建攔河大壩等水工建筑物以形成集中的水位差，并依靠大壩形成具有一定容積的水庫(kù)以調(diào)節(jié)河水流量.烏江渡發(fā)電廠高165米水力發(fā)電廠的容量大小決定于上下游7世界第一大的水電工程，位于西陵峽中段的湖北省宜昌市境內(nèi)的三斗坪，距下游葛洲壩水利樞紐工程38公里。三峽大壩工程包括主體建筑物工程及導(dǎo)流工程兩部分，工程總投資為954.6億元人民幣。1994年12月14日正式動(dòng)工修建，2006年5月20日全線建成。2010年7月19日，三峽大壩迎來(lái)了一次峰值在65000立方米/秒左右的洪水?？氨?998年長(zhǎng)江三峽河段的最高峰值，這也是三峽水庫(kù)建成以來(lái)所面臨的規(guī)模最大的一次洪水挑戰(zhàn)。三峽大壩鳥(niǎo)瞰圖大壩為混凝土重力壩，壩頂總長(zhǎng)3035米，壩頂高程185米，正常蓄水位175米，總庫(kù)容393億立方米，其中防洪庫(kù)容221.5億立方米，能夠抵御百年一遇的特大洪水。配有26臺(tái)發(fā)電機(jī)的兩個(gè)電站年均發(fā)電量849億度。航運(yùn)能力從原有的1000萬(wàn)噸提高到5000萬(wàn)噸，萬(wàn)噸級(jí)船隊(duì)可直達(dá)重慶，同時(shí)運(yùn)輸成本也將降低35％。世界第一大的水電工程，位于西陵峽中段的湖北省宜83．核能發(fā)電廠

核能發(fā)電廠又稱為原子能發(fā)電廠，簡(jiǎn)稱為核電廠或核電站。它主要是利用原子核的裂變能來(lái)生產(chǎn)電能。它的生產(chǎn)過(guò)程與火電廠基本相同，主要區(qū)別是以核反應(yīng)堆（俗稱原子鍋爐）代替了燃煤鍋爐，以少量的核燃料代替了大量的煤炭。其能量轉(zhuǎn)換過(guò)程是：反應(yīng)堆核裂變能熱能汽輪機(jī)機(jī)械能發(fā)電機(jī)電能俄國(guó)懸浮核能發(fā)電廠3．核能發(fā)電廠反應(yīng)堆核裂變能熱能汽輪機(jī)機(jī)械能發(fā)電機(jī)電能94、風(fēng)力發(fā)電廠

5、地?zé)岚l(fā)電廠

4、風(fēng)力發(fā)電廠5、地?zé)岚l(fā)電廠106、太陽(yáng)能發(fā)電廠6、太陽(yáng)能發(fā)電廠111.1.1

三相交流電的產(chǎn)生1．三相交流電路的定義由三相交流電源供電的電路稱為三相交流電路。

所謂三相交流電路是指由三個(gè)頻率相同、最大值（或有效值）相等、在相位上互差120°電位角的單相交流電動(dòng)勢(shì)組成的電路，這三個(gè)單相交流電動(dòng)勢(shì)稱為三相對(duì)稱電動(dòng)勢(shì)。第1章三相交流電路1.1.1三相交流電的產(chǎn)生1．三相交流電路的定義由三相121.1.1三相交流電的產(chǎn)生2．三相交流電有何特點(diǎn)？？?jī)?yōu)點(diǎn)：（1）三相交流發(fā)電機(jī)比功率相同的單相交流發(fā)電機(jī)體積小、重量輕、成本低；（2）電能輸送，當(dāng)輸送功率相等、電壓相同、輸電距離一樣，線路損耗也相同時(shí)，用三相制輸電比單相制輸電可大大節(jié)省輸電線有色金屬的消耗量，即輸電成本較低。三相輸電的用銅量?jī)H為單相輸電用銅量的；（3）目前獲得廣泛應(yīng)用的三相異步電動(dòng)機(jī)，是以三相交流電作為電源，它與單相電動(dòng)機(jī)或其它電動(dòng)機(jī)相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、性能良好和使用維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。因此在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，三相交流電路獲得廣泛應(yīng)用。3．三相交流電如何產(chǎn)生的？？三相交流電的產(chǎn)生就是指三相交流電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生。三相交流電動(dòng)勢(shì)由三相交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生，它是在單相交流發(fā)電機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，如圖1.1所示。1.1.1三相交流電的產(chǎn)生2．三相交流電有何特點(diǎn)？？?jī)?yōu)點(diǎn)：13圖1.1三相交流發(fā)電機(jī)

1.1.1

三相交流電的產(chǎn)生磁極放在轉(zhuǎn)子上，一般均由直流電通過(guò)勵(lì)磁繞組產(chǎn)生一個(gè)很強(qiáng)的恒定磁場(chǎng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子由原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，三相定子繞組即切割轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)而感應(yīng)出三相交流電動(dòng)勢(shì)。

這三個(gè)電動(dòng)勢(shì)的三角函數(shù)表達(dá)式為

轉(zhuǎn)子直流電圖1.1三相交流發(fā)電機(jī)1.1.1三相交流電的產(chǎn)生14其波形圖如圖1.2（a）所示，相量圖如圖1.2（b）所示。圖1.2三相交流電動(dòng)勢(shì)

從圖1.2（a）中可以看出，三相交流電動(dòng)勢(shì)在任一瞬間其三個(gè)電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和為零。即在圖1.2（b）中還可看出三相正弦交流電動(dòng)勢(shì)的相量和也等于零，即

1.1.1

三相交流電的產(chǎn)生其波形圖如圖1.2（a）所示，相量圖如圖1.2（15把它們稱做三相對(duì)稱電動(dòng)勢(shì)，規(guī)定每相電動(dòng)勢(shì)的正方向是從線圈的末端指向首端(或由低電位指向高電位)。1.1.2三相電源與負(fù)載的連接

案例1.2發(fā)電站由三相交流發(fā)電機(jī)發(fā)出的三相交流電，通過(guò)三相輸電線傳輸、分配給不同的用戶。如：工廠的用電設(shè)備一般為三相低壓用電設(shè)備，功率較大；家庭用電設(shè)備一般為單相低壓用電設(shè)備，功率較小。問(wèn)題：我們都聽(tīng)說(shuō)過(guò)或看到過(guò)三相三線制供電方式和三相四線制供電方式。它們有何不同？如何連接？三相交流發(fā)電機(jī)實(shí)際有三個(gè)繞組，六個(gè)接線端，我們目前采用的是將這三相交流電按照一定的方式，連接成一個(gè)整體向外送電的。連接的方法通常為星形和三角形。(一)三相電源的連接：把它們稱做三相對(duì)稱電動(dòng)勢(shì)，規(guī)定每相電動(dòng)勢(shì)的正方向是從線圈的末161.1．2三相電源與負(fù)載的連接根據(jù)使用方法的不同，電力系統(tǒng)的負(fù)載可以分成兩類。一類是象電燈這樣有兩根出線的，叫做單相負(fù)載，又如：電風(fēng)扇、收音機(jī)、電烙鐵、單相電動(dòng)機(jī)等都是單相負(fù)載；一類是象三相電動(dòng)機(jī)的這樣的有三個(gè)接線端的負(fù)載，叫做三相負(fù)載。在三相負(fù)載中，如果每相負(fù)載的電阻均相等，電抗也相等（均為容抗或均為感抗），則稱為三相對(duì)稱負(fù)載；如果各相負(fù)載不同，就是三相不對(duì)稱負(fù)載，如三相照明電路中的負(fù)載。負(fù)載也和電源一樣可以采用兩種不同的連接方法，即：星形聯(lián)結(jié)和三角形聯(lián)結(jié)。(二)三相負(fù)載的連接：1.1．2三相電源與負(fù)載的連接根據(jù)使用方法的不同，電力系171.1．2三相電源與負(fù)載的連接圖1.3三相電源的星形聯(lián)結(jié)（有中性線）三相繞組末端相連的一點(diǎn)稱中性點(diǎn)，一般用“N”表示。從中點(diǎn)引出的線叫中性線（簡(jiǎn)稱中線），由于中線一般與大地相連，通常又稱為地線（或零線）。從首端U1、V1、W1引出的三根導(dǎo)線稱相線（或端線）。由于它與大地之間有一定的電位差，一般又通稱火線。2）中點(diǎn)、中性線、相線：將電源的三相繞組末端U2、V2、W2連在一起，首端U1、V1、W1分別與負(fù)載相連，這種方式就叫做星形聯(lián)結(jié)。其接法如圖1.3所示。1）星形聯(lián)結(jié)：（1）基本概念1．三相電源的星形聯(lián)結(jié)（Y接）1.1．2三相電源與負(fù)載的連接圖1.3三相電源的星形聯(lián)181.1．2三相電源與負(fù)載的連接圖1.3三相電源的星形聯(lián)結(jié)（有中性線）由三根火線和一根地線所組成的輸電方式稱三相四線制。

（通常在低壓配電系統(tǒng)中采用）。只由三根火線所組成的輸電方式稱三相三線制。（在高壓輸電時(shí)采用較多）。3）輸電方式：1．三相電源的星形聯(lián)結(jié)（Y接）1.1．2三相電源與負(fù)載的連接圖1.3三相電源的星形聯(lián)191.1．2三相電源與負(fù)載的連接（2）三相電源星形聯(lián)結(jié)時(shí)的電壓關(guān)系1）相電壓

2）線電壓相電壓與線電壓參考方向的規(guī)定：

相電壓的正方向是由首端指向中點(diǎn)N，例如電壓

是由首端U1指向中點(diǎn)N線電壓的方向，如是由首端U1指向首端V1。如圖1.3所示。

即每個(gè)繞組的首端與末端之間的電壓。相電壓的有效值用表示；

、、

即各繞組首端與首端之間的電壓，即任意兩根相線之間的電壓叫做線電壓，其有效值分別用表示。

、、圖1.3三相電源的星形聯(lián)結(jié)（有中性線）

1.1．2三相電源與負(fù)載的連接（2）三相電源星形聯(lián)結(jié)時(shí)的201.1．2三相電源與負(fù)載的連接故兩端線U和V之間的線電壓應(yīng)該是兩個(gè)相應(yīng)的相電壓之差，即線電壓大小利用幾何關(guān)系可求得為：同理可得：

結(jié)論：三相電路中線電壓的大小是相電壓的倍，其公式為圖1-4電源星型聯(lián)結(jié)時(shí)的電壓相量圖3）線電壓UL與相電壓UP的關(guān)系

三相電源Y形聯(lián)結(jié)時(shí)的電壓相量圖，如圖1.4所示。三個(gè)相電壓大小相等，在空間各相差120°。1.1．2三相電源與負(fù)載的連接故兩端線U和V之間的線電壓211.1．2三相電源與負(fù)載的連接平常我們講電源電壓為220V，即是指相電壓；講電源電壓為380V，即是指線電壓。由此可見(jiàn)：三相四線制的供電方式可以給負(fù)載提供兩種電壓，即線電壓380V和相電壓220V，因而在實(shí)際中獲得了廣泛的應(yīng)用。1.1．2三相電源與負(fù)載的連接平常我們講電源電壓為221.1．2三相電源與負(fù)載的連接2．三相電源的三角形聯(lián)結(jié)（Δ接）（1）基本概念

如圖1.5所示，將電源一相繞組的末端與另一相繞組的首端依次相連（接成一個(gè)三角形），再?gòu)氖锥薝1、V1、W1分別引出端線，這種連接方式就叫三角形聯(lián)結(jié)。1.1．2三相電源與負(fù)載的連接2．三相電源的三角形聯(lián)231.1．2三相電源與負(fù)載的連接（2）三相電源三角形聯(lián)結(jié)時(shí)的電壓關(guān)系所以，三相電源三角形聯(lián)結(jié)時(shí)，電路中線電壓的大小與相電壓的大小相等即：

由圖可見(jiàn)由相量圖5.6

可以看出，三個(gè)線電壓之和為零，即：

同理可得，在電源的三相繞組內(nèi)部三個(gè)電動(dòng)勢(shì)的相量和也為零，即1.1．2三相電源與負(fù)載的連接（2）三相電源三角形聯(lián)結(jié)時(shí)241.1．2三相電源與負(fù)載的連接3．三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)（1）接線特點(diǎn)

如圖：為三相負(fù)載星形聯(lián)結(jié)電路圖，它的接線原則與電源的星形聯(lián)結(jié)相似，即將每相負(fù)載末端連成一點(diǎn)N（中性點(diǎn)N），首端U、V、W分別接到電源線上。中線電流對(duì)應(yīng)的相量式為1.1．2三相電源與負(fù)載的連接3．三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)（251.1．2三相電源與負(fù)載的連接圖5.7的接線方式是只有三根相線，而沒(méi)有中性線的電路，即三相三線制，圖5.8的接線方式除三根相線外，在中性點(diǎn)還接有中性線，即三相四線制。三相四線制除供電給三相負(fù)載外，還可供電給單相負(fù)載，故凡有照明、單相電動(dòng)機(jī)、電扇、各種家用電器的場(chǎng)合，也就是說(shuō)一般低壓用電場(chǎng)所，大多采用三相四線制。1.1．2三相電源與負(fù)載的連接圖5.7的接線方式是只有三261.1．2三相電源與負(fù)載的連接（2）電壓、電流關(guān)系

線電壓

：三相負(fù)載的線電壓就是電源的線電壓，也就是兩根相線之間的電壓；

相電壓：每相負(fù)載兩端的電壓稱作負(fù)載的相電壓，在忽略輸電線上的電壓降時(shí)，負(fù)載的相電壓就等于電源的相電壓；

線電流：流過(guò)每根相線上的電流叫線電流；

相電流：流過(guò)每相負(fù)載的電流叫相電流；

中線電流：流過(guò)中線的電流叫中線電流。

對(duì)于三相電路中的每一相而言，可以看成一個(gè)單相電路，所以各相電流與電壓間的相位關(guān)系及數(shù)量關(guān)系都可用討論單相電路的方法來(lái)討論。1.1．2三相電源與負(fù)載的連接（2）電壓、電流關(guān)系271.1．2三相電源與負(fù)載的連接（3）三相四線制的特點(diǎn)是：1）相電流等于線電流，即2）加在負(fù)載上的相電壓和線電壓之間有如下關(guān)系3）流過(guò)中性線N的電流為當(dāng)三相電路中的負(fù)載完全對(duì)稱時(shí)，在任意一個(gè)瞬間，三個(gè)相電流中，總有一相電流與其余兩相電流之和大小相等，方向相反，正好互相抵消。所以，流過(guò)中性線的電流等于零。因此，在三相對(duì)稱電路中，當(dāng)負(fù)載采用星形聯(lián)結(jié)時(shí)，由于流過(guò)中性線的電流為零，故三相四線制就可以變成三相三線制供電。1.1．2三相電源與負(fù)載的連接（3）三相四線制的特點(diǎn)是：281.1．2三相電源與負(fù)載的連接4．三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)（1）接線特點(diǎn)將三相負(fù)載分別接在三相電源的每?jī)筛嗑€之間的接法，稱為三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)，如圖5.10所示。1.1．2三相電源與負(fù)載的連接4．三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)（291.1．2三相電源與負(fù)載的連接（2）電壓、電流關(guān)系由于三角形聯(lián)結(jié)的各相負(fù)載是接在兩根相線之間，因此負(fù)載的相電壓就是線電壓。假設(shè)三相電源及負(fù)載均對(duì)稱，則三相電流大小均相等：1.1．2三相電源與負(fù)載的連接（2）電壓、電流關(guān)系301.1．2三相電源與負(fù)載的連接三個(gè)相電流在相位上互差120度，圖5.11畫(huà)出了它們的相量圖，并假定電壓超前電流一個(gè)角度。所以，線電流分別為：由圖5.11通過(guò)幾何關(guān)系不難證明。從矢量圖中還可看到線電流和相電流不同相，線電流滯后相應(yīng)的相電流一個(gè)30電角。1.1．2三相電源與負(fù)載的連接三個(gè)相電流在相311.1．2三相電源與負(fù)載的連接2）線電流是相電流的倍，即在三相三線制電路中，根據(jù)KCL，把整個(gè)三相負(fù)載看成一個(gè)節(jié)點(diǎn)的話，則不論負(fù)載的接法如何，以及負(fù)載是否對(duì)稱，三相電路中的三個(gè)線電流的瞬時(shí)值之和或三個(gè)線電流的相量和總是等于零，即例1.1有三個(gè)100的電阻，將它們聯(lián)結(jié)星形或三角形，分別接到線電壓為380的對(duì)稱三相電源上。試求：線電壓、相電壓、線電流和相電流各是多少。因此三相對(duì)稱負(fù)載三角形聯(lián)結(jié)的電流、電壓關(guān)系為：1）線電壓與相電壓相等，即1.1．2三相電源與負(fù)載的連接2）線電流是相電32負(fù)載的相電流（等于線電流）（2）負(fù)載作三角形聯(lián)結(jié)，如圖（b）所示。負(fù)載的線電壓為負(fù)載的相電壓等于線電壓負(fù)載的相電流為負(fù)載的線電流為相電流的倍解：（1）負(fù)載作星形聯(lián)結(jié)，如圖（a）所示。負(fù)載的線電壓為負(fù)載的相電壓為線電壓的，即例1.1有三個(gè)100的電阻，將它們聯(lián)結(jié)星形或三角形，分別接到線電壓為380的對(duì)稱三相電源上。試求：線電壓、相電壓、線電流和相電流各是多少。負(fù)載的相電流（等于線電流）（2）負(fù)載作三角形聯(lián)結(jié)，如圖（b331.1．2三相電源與負(fù)載的連接1.1．2三相電源與負(fù)載的連接34第1章三相交流電路三相交流電源與三相負(fù)載第1章三相交流電路三相交流電源與三相負(fù)載35

授課日期：2010.9班次：08建筑1、2、3班授課時(shí)數(shù)：3

第1章三相交流電路

教學(xué)目的：

了解三相交流電的產(chǎn)生；

理解三相電源的特點(diǎn)；

掌握三相電路中相電壓、相電流、線電壓、線電流的關(guān)系重點(diǎn)：

三相電路中相電壓、相電流、線電壓、線電流的關(guān)系

難點(diǎn)：

與重點(diǎn)相同

教學(xué)過(guò)程：

1.1三相電源與三相負(fù)載1.1.1三相交流電的產(chǎn)生1.定義2.特點(diǎn)3.產(chǎn)生1.1.2三相電源與三相負(fù)載的連接1.三相電源的星形聯(lián)結(jié)2.三相電源的三角形聯(lián)結(jié)3.三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)4.三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)5.典型例題分析

授課日期：2010.9班次：08建筑1、2、3班36電能可以由熱能（火力發(fā)電）、核能（核能發(fā)電）、水能（水力發(fā)電）、風(fēng)能（風(fēng)力發(fā)電）、太陽(yáng)能（太陽(yáng)能電站）、地?zé)崮艿绒D(zhuǎn)換而得。第1章三相交流電路在電力系統(tǒng)中，電力是由發(fā)電廠生產(chǎn)的，它是將自然界蘊(yùn)藏的各種一次能源轉(zhuǎn)換為電能（二次能源）的工廠。電能可以由熱能（火力發(fā)電）、核能（核能發(fā)電）、水能（水371．火力發(fā)電廠火力發(fā)電廠簡(jiǎn)稱火電廠，它是利用煤、石油、天然氣等燃料的化學(xué)能來(lái)生產(chǎn)電能的。我國(guó)的火電廠主要是燃煤。煤粉在鍋爐的爐膛內(nèi)充分燃燒，將鍋爐內(nèi)的水燒成高溫高壓的蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使與它聯(lián)軸的發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。其能量轉(zhuǎn)換過(guò)程是：鍋爐燃料的化學(xué)能熱能汽輪機(jī)機(jī)械能發(fā)電機(jī)電能1．火力發(fā)電廠鍋爐燃料的化學(xué)能熱能汽輪機(jī)機(jī)械能發(fā)電機(jī)電能38(蒸汽管道)（冷凝器)（河流或水庫(kù)）（變電所）輸送帶（渦輪）（煤炭供應(yīng)）（鍋爐）（大煙囪）（發(fā)電機(jī)）（冷卻水）(蒸汽管道)（冷凝器)（河流或水庫(kù)）（變電所）輸送帶（渦輪）392．水力發(fā)電廠水力發(fā)電廠簡(jiǎn)稱水電廠或水電站。（它是利用水流的位能來(lái)生產(chǎn)電能的。當(dāng)控制水流的閘門打開(kāi)時(shí)，水流沿進(jìn)水管進(jìn)入水輪機(jī)蝸殼室，沖動(dòng)水輪機(jī)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。）其能量轉(zhuǎn)換過(guò)程是：水流位能水輪機(jī)機(jī)械能發(fā)電機(jī)電能2．水力發(fā)電廠水流位能水輪機(jī)機(jī)械能發(fā)電機(jī)電能40烏江渡發(fā)電廠高165米水力發(fā)電廠的容量大小決定于上下游的水位差（簡(jiǎn)稱水頭）和流量的大小。因此，水力發(fā)電廠往往需要修建攔河大壩等水工建筑物以形成集中的水位差，并依靠大壩形成具有一定容積的水庫(kù)以調(diào)節(jié)河水流量.烏江渡發(fā)電廠高165米水力發(fā)電廠的容量大小決定于上下游41世界第一大的水電工程，位于西陵峽中段的湖北省宜昌市境內(nèi)的三斗坪，距下游葛洲壩水利樞紐工程38公里。三峽大壩工程包括主體建筑物工程及導(dǎo)流工程兩部分，工程總投資為954.6億元人民幣。1994年12月14日正式動(dòng)工修建，2006年5月20日全線建成。2010年7月19日，三峽大壩迎來(lái)了一次峰值在65000立方米/秒左右的洪水?？氨?998年長(zhǎng)江三峽河段的最高峰值，這也是三峽水庫(kù)建成以來(lái)所面臨的規(guī)模最大的一次洪水挑戰(zhàn)。三峽大壩鳥(niǎo)瞰圖大壩為混凝土重力壩，壩頂總長(zhǎng)3035米，壩頂高程185米，正常蓄水位175米，總庫(kù)容393億立方米，其中防洪庫(kù)容221.5億立方米，能夠抵御百年一遇的特大洪水。配有26臺(tái)發(fā)電機(jī)的兩個(gè)電站年均發(fā)電量849億度。航運(yùn)能力從原有的1000萬(wàn)噸提高到5000萬(wàn)噸，萬(wàn)噸級(jí)船隊(duì)可直達(dá)重慶，同時(shí)運(yùn)輸成本也將降低35％。世界第一大的水電工程，位于西陵峽中段的湖北省宜423．核能發(fā)電廠

核能發(fā)電廠又稱為原子能發(fā)電廠，簡(jiǎn)稱為核電廠或核電站。它主要是利用原子核的裂變能來(lái)生產(chǎn)電能。它的生產(chǎn)過(guò)程與火電廠基本相同，主要區(qū)別是以核反應(yīng)堆（俗稱原子鍋爐）代替了燃煤鍋爐，以少量的核燃料代替了大量的煤炭。其能量轉(zhuǎn)換過(guò)程是：反應(yīng)堆核裂變能熱能汽輪機(jī)機(jī)械能發(fā)電機(jī)電能俄國(guó)懸浮核能發(fā)電廠3．核能發(fā)電廠反應(yīng)堆核裂變能熱能汽輪機(jī)機(jī)械能發(fā)電機(jī)電能434、風(fēng)力發(fā)電廠

5、地?zé)岚l(fā)電廠

4、風(fēng)力發(fā)電廠5、地?zé)岚l(fā)電廠446、太陽(yáng)能發(fā)電廠6、太陽(yáng)能發(fā)電廠451.1.1

三相交流電的產(chǎn)生1．三相交流電路的定義由三相交流電源供電的電路稱為三相交流電路。

所謂三相交流電路是指由三個(gè)頻率相同、最大值（或有效值）相等、在相位上互差120°電位角的單相交流電動(dòng)勢(shì)組成的電路，這三個(gè)單相交流電動(dòng)勢(shì)稱為三相對(duì)稱電動(dòng)勢(shì)。第1章三相交流電路1.1.1三相交流電的產(chǎn)生1．三相交流電路的定義由三相461.1.1三相交流電的產(chǎn)生2．三相交流電有何特點(diǎn)？？?jī)?yōu)點(diǎn)：（1）三相交流發(fā)電機(jī)比功率相同的單相交流發(fā)電機(jī)體積小、重量輕、成本低；（2）電能輸送，當(dāng)輸送功率相等、電壓相同、輸電距離一樣，線路損耗也相同時(shí)，用三相制輸電比單相制輸電可大大節(jié)省輸電線有色金屬的消耗量，即輸電成本較低。三相輸電的用銅量?jī)H為單相輸電用銅量的；（3）目前獲得廣泛應(yīng)用的三相異步電動(dòng)機(jī)，是以三相交流電作為電源，它與單相電動(dòng)機(jī)或其它電動(dòng)機(jī)相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、性能良好和使用維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。因此在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，三相交流電路獲得廣泛應(yīng)用。3．三相交流電如何產(chǎn)生的？？三相交流電的產(chǎn)生就是指三相交流電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生。三相交流電動(dòng)勢(shì)由三相交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生，它是在單相交流發(fā)電機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，如圖1.1所示。1.1.1三相交流電的產(chǎn)生2．三相交流電有何特點(diǎn)？？?jī)?yōu)點(diǎn)：47圖1.1三相交流發(fā)電機(jī)

1.1.1

三相交流電的產(chǎn)生磁極放在轉(zhuǎn)子上，一般均由直流電通過(guò)勵(lì)磁繞組產(chǎn)生一個(gè)很強(qiáng)的恒定磁場(chǎng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子由原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，三相定子繞組即切割轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)而感應(yīng)出三相交流電動(dòng)勢(shì)。

這三個(gè)電動(dòng)勢(shì)的三角函數(shù)表達(dá)式為

轉(zhuǎn)子直流電圖1.1三相交流發(fā)電機(jī)1.1.1三相交流電的產(chǎn)生48其波形圖如圖1.2（a）所示，相量圖如圖1.2（b）所示。圖1.2三相交流電動(dòng)勢(shì)

從圖1.2（a）中可以看出，三相交流電動(dòng)勢(shì)在任一瞬間其三個(gè)電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和為零。即在圖1.2（b）中還可看出三相正弦交流電動(dòng)勢(shì)的相量和也等于零，即

1.1.1

三相交流電的產(chǎn)生其波形圖如圖1.2（a）所示，相量圖如圖1.2（49把它們稱做三相對(duì)稱電動(dòng)勢(shì)，規(guī)定每相電動(dòng)勢(shì)的正方向是從線圈的末端指向首端(或由低電位指向高電位)。1.1.2三相電源與負(fù)載的連接

案例1.2發(fā)電站由三相交流發(fā)電機(jī)發(fā)出的三相交流電，通過(guò)三相輸電線傳輸、分配給不同的用戶。如：工廠的用電設(shè)備一般為三相低壓用電設(shè)備，功率較大；家庭用電設(shè)備一般為單相低壓用電設(shè)備，功率較小。問(wèn)題：我們都聽(tīng)說(shuō)過(guò)或看到過(guò)三相三線制供電方式和三相四線制供電方式。它們有何不同？如何連接？三相交流發(fā)電機(jī)實(shí)際有三個(gè)繞組，六個(gè)接線端，我們目前采用的是將這三相交流電按照一定的方式，連接成一個(gè)整體向外送電的。連接的方法通常為星形和三角形。(一)三相電源的連接：把它們稱做三相對(duì)稱電動(dòng)勢(shì)，規(guī)定每相電動(dòng)勢(shì)的正方向是從線圈的末501.1．2三相電源與負(fù)載的連接根據(jù)使用方法的不同，電力系統(tǒng)的負(fù)載可以分成兩類。一類是象電燈這樣有兩根出線的，叫做單相負(fù)載，又如：電風(fēng)扇、收音機(jī)、電烙鐵、單相電動(dòng)機(jī)等都是單相負(fù)載；一類是象三相電動(dòng)機(jī)的這樣的有三個(gè)接線端的負(fù)載，叫做三相負(fù)載。在三相負(fù)載中，如果每相負(fù)載的電阻均相等，電抗也相等（均為容抗或均為感抗），則稱為三相對(duì)稱負(fù)載；如果各相負(fù)載不同，就是三相不對(duì)稱負(fù)載，如三相照明電路中的負(fù)載。負(fù)載也和電源一樣可以采用兩種不同的連接方法，即：星形聯(lián)結(jié)和三角形聯(lián)結(jié)。(二)三相負(fù)載的連接：1.1．2三相電源與負(fù)載的連接根據(jù)使用方法的不同，電力系511.1．2三相電源與負(fù)載的連接圖1.3三相電源的星形聯(lián)結(jié)（有中性線）三相繞組末端相連的一點(diǎn)稱中性點(diǎn)，一般用“N”表示。從中點(diǎn)引出的線叫中性線（簡(jiǎn)稱中線），由于中線一般與大地相連，通常又稱為地線（或零線）。從首端U1、V1、W1引出的三根導(dǎo)線稱相線（或端線）。由于它與大地之間有一定的電位差，一般又通稱火線。2）中點(diǎn)、中性線、相線：將電源的三相繞組末端U2、V2、W2連在一起，首端U1、V1、W1分別與負(fù)載相連，這種方式就叫做星形聯(lián)結(jié)。其接法如圖1.3所示。1）星形聯(lián)結(jié)：（1）基本概念1．三相電源的星形聯(lián)結(jié)（Y接）1.1．2三相電源與負(fù)載的連接圖1.3三相電源的星形聯(lián)521.1．2三相電源與負(fù)載的連接圖1.3三相電源的星形聯(lián)結(jié)（有中性線）由三根火線和一根地線所組成的輸電方式稱三相四線制。

（通常在低壓配電系統(tǒng)中采用）。只由三根火線所組成的輸電方式稱三相三線制。（在高壓輸電時(shí)采用較多）。3）輸電方式：1．三相電源的星形聯(lián)結(jié)（Y接）1.1．2三相電源與負(fù)載的連接圖1.3三相電源的星形聯(lián)531.1．2三相電源與負(fù)載的連接（2）三相電源星形聯(lián)結(jié)時(shí)的電壓關(guān)系1）相電壓

2）線電壓相電壓與線電壓參考方向的規(guī)定：

相電壓的正方向是由首端指向中點(diǎn)N，例如電壓

是由首端U1指向中點(diǎn)N線電壓的方向，如是由首端U1指向首端V1。如圖1.3所示。

即每個(gè)繞組的首端與末端之間的電壓。相電壓的有效值用表示；

、、

即各繞組首端與首端之間的電壓，即任意兩根相線之間的電壓叫做線電壓，其有效值分別用表示。

、、圖1.3三相電源的星形聯(lián)結(jié)（有中性線）

1.1．2三相電源與負(fù)載的連接（2）三相電源星形聯(lián)結(jié)時(shí)的541.1．2三相電源與負(fù)載的連接故兩端線U和V之間的線電壓應(yīng)該是兩個(gè)相應(yīng)的相電壓之差，即線電壓大小利用幾何關(guān)系可求得為：同理可得：

結(jié)論：三相電路中線電壓的大小是相電壓的倍，其公式為圖1-4電源星型聯(lián)結(jié)時(shí)的電壓相量圖3）線電壓UL與相電壓UP的關(guān)系

三相電源Y形聯(lián)結(jié)時(shí)的電壓相量圖，如圖1.4所示。三個(gè)相電壓大小相等，在空間各相差120°。1.1．2三相電源與負(fù)載的連接故兩端線U和V之間的線電壓551.1．2三相電源與負(fù)載的連接平常我們講電源電壓為220V，即是指相電壓；講電源電壓為380V，即是指線電壓。由此可見(jiàn)：三相四線制的供電方式可以給負(fù)載提供兩種電壓，即線電壓380V和相電壓220V，因而在實(shí)際中獲得了廣泛的應(yīng)用。1.1．2三相電源與負(fù)載的連接平常我們講電源電壓為561.1．2三相電源與負(fù)載的連接2．三相電源的三角形聯(lián)結(jié)（Δ接）（1）基本概念

如圖1.5所示，將電源一相繞組的末端與另一相繞組的首端依次相連（接成一個(gè)三角形），再?gòu)氖锥薝1、V1、W1分別引出端線，這種連接方式就叫三角形聯(lián)結(jié)。1.1．2三相電源與負(fù)載的連接2．三相電源的三角形聯(lián)571.1．2三相電源與負(fù)載的連接（2）三相電源三角形聯(lián)結(jié)時(shí)的電壓關(guān)系所以，三相電源三角形聯(lián)結(jié)時(shí)，電路中線電壓的大小與相電壓的大小相等即：

由圖可見(jiàn)由相量圖5.6

可以看出，三個(gè)線電壓之和為零，即：

同理可得，在電源的三相繞組內(nèi)部三個(gè)電動(dòng)勢(shì)的相量和也為零，即1.1．2三相電源與負(fù)載的連接（2）三相電源三角形聯(lián)結(jié)時(shí)581.1．2三相電源與負(fù)載的連接3．三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)（1）接線特點(diǎn)

如圖：為三相負(fù)載星形聯(lián)結(jié)電路圖，它的接線原則與電源的星形聯(lián)結(jié)相似，即將每相負(fù)載末端連成一點(diǎn)N（中性點(diǎn)N），首端U、V、W分別接到電源線上。中線電流對(duì)應(yīng)的相量式為1.1．2三相電源與負(fù)載的連接3．三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)（591.1．2三相電源與負(fù)載的連接圖5.7的接線方式是只有三根相線，而沒(méi)有中性線的電路，即三相三線制，圖5.8的接線方式除三根相線外，在中性點(diǎn)還接有中性線，即三相四線制。三相四線制除供電給三相負(fù)載外，還可供電給單相負(fù)載，故凡有照明、單相電動(dòng)機(jī)、電扇、各種家用電器的場(chǎng)合，也就是說(shuō)一般低壓用電場(chǎng)所，大多采用三相四線制。1.1．2三相電源與負(fù)載的連接圖5.7的接線方式是只有三601.1．2三相電源與負(fù)載的連接（2）電壓、電流關(guān)系

線電壓

：三相負(fù)載的線電壓就是電源的線電壓，也就是兩根相線之間的電壓；

相電壓：每相負(fù)載兩端的電壓稱作負(fù)載的相電壓，在忽略輸電線上的電壓降時(shí)，負(fù)載的相電壓就等于電源的相電壓；

線電流：流過(guò)每根相線上的電流叫線電流；

相電流