《電工技術》項目4(三相電路的安裝與測量)課件

任務2分析三相電路任務1認識三相電路項目4三相電路的安裝與測量認識發(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；會安裝、測試由三相燈組負載連接的星形電路；知道對稱負載與不對稱負載的特點，并能根據(jù)測量數(shù)據(jù)歸納出對稱負載作星形連接的線電壓-相電壓、線電流-相電流之間的關系；知道中性線在不對稱負載電路中的作用。學習目標:任務1認識三相電路電力系統(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（又稱天然能源，包括化石燃料、核燃料、生物質能、水能、風能、太陽能、地熱能、海洋能、潮汐能等）通過發(fā)電動力裝置（主要包括鍋爐、汽輪機、發(fā)電機及電廠輔助生產(chǎn)系統(tǒng)等）轉化成電能，再經(jīng)輸、變電系統(tǒng)及配電系統(tǒng)將電能供應到各負荷中心，通過各種設備再轉換成動力、熱、光等不同形式的能量。1.電力系統(tǒng)自然界可以用來發(fā)電的物質很多：利用風力推動發(fā)電機叫風力發(fā)電；利用煤、石油、天然氣等燃料燃燒產(chǎn)生的熱量推動發(fā)電機叫火力發(fā)電；利用水力帶動發(fā)電機叫水力發(fā)電；此外原子能也可以用來發(fā)電，它的主要原料是鈾，1克鈾相當于2.8噸煤燃燒所釋放的能量。（1）發(fā)電發(fā)電廠電氣設備簡介右擊縮放/全屏顯示火力發(fā)電廠水力發(fā)電廠風力發(fā)電廠核能發(fā)電生物能發(fā)電太陽能發(fā)電

發(fā)電廠發(fā)出的電力一般要經(jīng)過發(fā)電廠內的升壓變壓器升壓（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遠程輸電經(jīng)過電廠的開關站調度和控制進入省級主干網(wǎng)主側220KV次側110KV次側35KV經(jīng)幾百公里傳送到用電負荷中心----變電站,再逐級降壓區(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:大功率負載：380V（三相）小功率負載：220V（單相）一級負荷：如火車站、大會堂、煉鋼爐、重點醫(yī)院的手術室等，中斷供電將造成人身傷亡或帶來大的經(jīng)濟損失，或在政治上造成重大影響的電力負荷。對一級負荷，應采用雙電源供電，且設應急電源。二級負荷：中斷供電將在政治經(jīng)濟上造成較大損失的電力負荷。對二級負荷應采用雙回路供電；三級負荷：即一般的電力負荷，屬不重要負荷，對供電無特殊要求。

（3）用電（負荷）在交流電網(wǎng)中負載分為單相負載和三相負載兩類，一般民用負載多為單相小功率負載（電流小于30A），工業(yè)用負載多為三相大功率負載單相負載三相負載（4）負載三相負載又分對稱負載和不對稱負載。若每相負載的阻抗值及負載性質完全相同對稱負載，否則為三相不對稱負載。單相負載按一定方式連接成的三相負載一般都是不對稱負載；三相對稱負載若發(fā)生某相斷路或短路,也變?yōu)椴粚ΨQ負載。由三組單相負載構成三相負載接入A-N之間（稱為A相負載);接入B-N之間（稱為B相負載）;接入C-N之間（稱為C相負載)2.三相負載電路連接演示（點擊播放）①將選擇開關置于調壓輸出②三相調壓器逆時針旋到底后從零開始增加電壓值④用萬用表測量調壓輸出端線電壓為220V（1）調節(jié)電源輸出電壓為220V③監(jiān)視三相電壓值實驗：三相負載星形電路的安裝（2）按圖連接電路（3）測量數(shù)據(jù)填至表中負載連接方式負載線電壓（V）負載相電壓（V）線電流（mA）相電流（mA）中線電流(mA)兩端電壓(V)UABUBCUCAUAOUBOUCOIAIBICIAXIBYICZINUNO對稱YO22022022012712712745454545454500Y22022022012712712745454545454500不對稱YO22022022012712712713391481339148730Y2202202208813916510888571088857050①“Yo”表示中性線與負載X、Y、Z端連接；“Y”表示中性線斷開；②不對稱三相負載的設置方法是指每相開關接通的燈數(shù)不等(例如A、B、C三相分別接3、2、1盞燈)說明（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),應能得出以下結論：①有中線時，若負載對稱，則中性線電流IN=0，且中性線兩端電壓UNO=0，此時斷開中性線不會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，即使負載不對稱，各燈泡仍能正常工作，亮度相同，且UAX=UBY=UCZ；③無中性線時，若負載不對稱，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不論負載對稱與否以及是否有中性線，線電流均等于相電流；⑤線電壓的大小與負載無關，只與電源調壓輸出有關；⑥在對稱負載或不對稱負載（但必須有中性線）的電路，其線電壓大于相電壓（數(shù)值上約為倍的關系）。結論：中性線作用是使不對稱負載獲得相同的相電壓，從而確保各相負載均能正常工作。三相有功功率：cos為每相的功率因數(shù)，在對稱負載電路中三相功率因數(shù)：

cosA=cosB=cosC=cos

。三相無功功率：三相視在功率：知道正弦三相電源的特點；知道三相負載有兩種連接方式，并知道根據(jù)負載額定電壓選擇；會安裝、測試由三相燈組負載連接的三角形電路，并能根據(jù)測量數(shù)據(jù)歸納出對稱負載作三角形連接的線電壓-相電壓、線電流-相電流之間的關系；知道三相對稱和不對稱電路的分析方法；會計算三相電路的功率。學習目標:任務2

分析三相電路

三相交流電動勢是由三相交流發(fā)電機產(chǎn)生的。三相發(fā)電機的結構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稱繞組，即三個繞組在材料、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，分別稱為A相、B相、C相，在工廠或企業(yè)配電站或廠房內的三相電源線（用裸銅排時）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子上，當轉子由原動機以角速度ω拖動旋轉時，三相繞組即切割磁場而感應出三相交流電動勢，由于它們在空間相互差120°電角度，使得各相繞組所感應的電動勢彼此達到最大值的時刻不同，即它們的相位互差120°電角度。120°120°120°相量圖（1）三相交流電源特點頻率相同、最大值相等、相位互差120o（對稱電動勢）對稱電動勢特性：波形圖表達式（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（可簡寫為UA、UB、UC），統(tǒng)記為UP我國三相四線制電源提供的相電壓為220V，線電壓為380V，兩者關系為：30o30o30o三相四線制提供的兩種電壓均為對稱電壓，在相位上，線電壓超前相應的相電壓30°由相量圖可知：同樣：三相負載有星形和三角形兩種連接方式（取決于負載的額定電壓）。ABCNZAZCZBABCZBCZCAZAB星形連接三角形連接稱三相對稱負載2.三相負載的連接方式負載的相電壓：每相負載上的電壓。線電流：流過電源端線(相線)的電流。相電流：流過每相負載的電流。ABCNZAZCZBABCZBCZCAZAB負載的線電壓：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關系：相電壓Up和線電壓UL關系：△接（對稱負載）相電流Ip和線電流IL關系：相電壓Up和線電壓UL關系：

+_+__+NnZZZABCabcA相計算電路+–ANnaZ對稱情況下，各相電壓、電流都是對稱的，可采用一相（A相）等效電路計算。只要算出一相的電壓、電流，則其它兩相的電壓、電流可按對稱關系直接寫出。3.三相電路的分析

+_+__+NnZZZABCabc中性線電流為各相電流的相量和。在三相對稱電路中，由于各相負載相同，因此流過各相負載的電流大小應相等，各相電流與對應相電壓的相位差（即阻抗角）相同，故每相電流間的相位差仍為120°。根據(jù)對稱電量的特點，可知：中性線電流為零。即對稱負載有無中線對電路沒有影響。

+_+__+NnZZZABCabc當三相負載不對稱時，必須分相計算，再根據(jù)KCL和KVL及相量圖示法求解線電流、線電壓。當三相負載不對稱時，各相電流不對稱，此時中性線電流不為零，故中性線不能取消。中性線的作用是：平衡各相電壓，保證三相成為三個互不影響的獨立電路。各相負載電壓等于電源的相電壓，它不會因為負載變動而變動。三相電路總的有功功率和無功功率是各相電路的有功功率和無功功率之和，即：式中，Ua、Ub、Uc、Ia、Ib、Ic和φa、φb、φc分別為各相負載的相電壓、相電流和阻抗角。三相電路的視在功率為若三相對稱負載(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)，在對稱三相制中三相功率因數(shù)：

cosA=cosB=cosC=cos

。注實驗：三相負載三角形電路的安裝（1）調節(jié)電源輸出電壓為220V，并按圖接線（2）測量數(shù)據(jù)填至表中負載及聯(lián)接方式負載線電壓（V）負載相電壓（V）線電流（mA）相電流（mA）UABUBCUCAUAXUBYUCZIAIBICIAXIBYICZ對稱△220220220220220220100100100535353（3）觀察現(xiàn)象與數(shù)據(jù)分析線電壓沒有變化（與上一實驗對比）但各燈泡明顯變亮。測量線電壓等于相電壓（與對稱負載的Y接相比相電壓明顯要高）。測量線電流大于相電流（數(shù)值上約是倍的關系）。在線電壓相同的情況下，測量對稱負載作△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 負載的亮暗與相電壓大小有關，三相四線制中的中線作用是使不對稱負載獲得相同的相電壓，從而確保各相負載均能正常工作。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調高至380V（約倍）。結論1.凡符合頻率相同、最大值相等、相位互差120o的電量統(tǒng)稱為三相對稱電量，在任意瞬間它們的瞬時值代數(shù)和為零、相量和亦為零。2.若三相負載中每相的阻抗值相等、阻抗角相等、且阻抗性質相同，則稱之為三相對稱負載。3.三相對稱負載的電路可采用三相三線制供電。由單相負載或由照明和動力負載混合組成的三相電路，一般都不對稱，必須采用三相四線制。項目4小結4．中性線的作用在于它能保證三相負載成為三個互不影響的獨立電路。5.三相負載可接成星形或三角形，接入的原則是負載兩端的相電壓應等于其額定電壓。不論哪種接法，每相負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分析各相負載中電流與電壓的相位和數(shù)量關系。6．相與相量的區(qū)別：“相”是三相交流電路中引入的一個量，由于A相、B相、C相的交流電量在同一時間大小不等，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摹⒁詴r間為變量的逆時針旋轉的矢量來表示，與力學中的空間方向矢量不一樣，叫做相量。項目4思考1、三相不對稱負載星形連接在三相四線制電路中，則（）。祝賀你答對了！A各負載電流相等B各負載上電壓相等C各負載電壓和電流均對稱D各負載阻抗相等(×)(×)(√)(×)2、三相四線制電路中，中線的作用是______________。答案：使負載的相電壓對稱3