电工学课件第4章

《电工学课件第4章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电工学课件第4章（48页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、1第第4 4章章 三相电路三相电路2第第4章章 三相电路三相电路 4.2 三相电路中负载的连接三相电路中负载的连接4.1 三相电源三相电源4.3 三相电路的功率三相电路的功率4.4 安全用电技术安全用电技术3l理解三相电源相、线电压之间的关系。理解三相电源相、线电压之间的关系。l掌握三相负载星形连接时，相、线电压和相、线掌握三相负载星形连接时，相、线电压和相、线电流的计算，并能画出电路的相量图。电流的计算，并能画出电路的相量图。l掌握三相负载三角形连接时，相、线电压和相、掌握三相负载三角形连接时，相、线电压和相、线电流的计算，并能画出电路的相量图掌握对称线电流的计算，并能画出电路的相量图掌握对

2、称负载三相功率的计算。负载三相功率的计算。l了解三相功率的测量方法。了解三相功率的测量方法。l了解安全用电常识。了解安全用电常识。本章学习目标本章学习目标44.1 三相电源三相电源4.1.1 三相电动势的产生三相电动势的产生NS AXe在两磁极中间，放一个线圈。在两磁极中间，放一个线圈。根据右手定则可知，线圈中产根据右手定则可知，线圈中产生感应电动势，其方向由生感应电动势，其方向由AX让线圈以让线圈以 的速度顺时针旋转。的速度顺时针旋转。合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，线圈两端便可得到线圈两端便可得到单相单相交流电动势交流电动势。tEeAXsin

3、21、单相交流电动势的产生、单相交流电动势的产生52、三相交流电动势的产生、三相交流电动势的产生定子中放三个线圈：定子中放三个线圈：首端首端末端末端三线圈空间位置各差三线圈空间位置各差120o转子装有磁极并以转子装有磁极并以 的速度旋转。三个线圈中便的速度旋转。三个线圈中便产生三个以产生三个以正弦规律正弦规律变化的交流电动势。变化的交流电动势。AXYCBZSN 转子转子定子定子AXBYCZeAeBeC6三相电动势三相电动势( () )- - 240sintEmeC ( () )- - 120sintEmeB sintEmeA )120sin(+ + tEm 74.1.2 三相电源的表示法三相电

4、源的表示法1.瞬时值表达式瞬时值表达式()-=240sintEmeCw()-=120sintEmeBw=sintEmeAw)120sin(+=tEmwEm BeAeCe2.波形图波形图8AECEBE3.相量图相量图 - - 120120EEEECBA0EE4.相量式相量式94.三相电源的特征三相电源的特征(1) 对称。对称。 大小相等，频率相同，相位互差大小相等，频率相同，相位互差120(2) 相序相序:三相正弦交流电依此到达正向幅值的顺序。三相正弦交流电依此到达正向幅值的顺序。ABC(3) 对称正弦量的瞬时值和与相量和为对称正弦量的瞬时值和与相量和为0。Em BeAeCe0 + + +CBA

5、EEEeA +eA +eA =0AECEBE10（中线）（中线）（火线）（火线）（火线）（火线）（火线）（火线）ceBeAe三相四线三相四线制供电制供电火线（相线）火线（相线）:ABC中线（零线）：中线（零线）：NAXYCBZN4.1.3 三相电源的连接三相电源的连接星形接法星形接法11CCBBAAeueueu 1、相电压、相电压(Up)：火线对中线间的电压。：火线对中线间的电压。120 120 120 AuBuo o 0AAUUo- - 120BBUUo o- - 240CCUUCUBU AU（中线中线）（火线火线）（火线火线）（火线火线）ceBeAeAXYCBZNCu122、线电压、线电压

6、(UL)：两火线间的电压。：两火线间的电压。ABuBCuCAuCABCABuuu注意规定的注意规定的正方向正方向CBBCUUU- - BAABUUU- - ACCAUUU- - （中线中线）（火线火线）（火线火线）（火线火线）ceBeAeAXYCBZN13CUABUBUAUBCUCAUBU- -AU- -CU- -30 30 30 BAABUUU- - 303AUCBBCUUU- - -903BUACCAUUU- - 1503CU3.相、线电压相、线电压 间的关系间的关系ABU 303AUBCU 303BUCAU 303CU14UP：相电压相电压在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为在

7、日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为V380 V220lPUU、 3plUU线电压超前于相线电压超前于相应的相电压应的相电压30oUl：线电压线电压结论结论（UA 、 UB 、 UC）（UAB 、 UBC 、 UCA）154.2 三相电路中负载的连接三相电路中负载的连接三相对称负载：三相对称负载：接在三相电源上的每一相负接在三相电源上的每一相负载的阻抗值与阻抗角都相等。载的阻抗值与阻抗角都相等。连接形式：连接形式：星形连接（星形连接（Y Y接）接）三角形连接（三角形连接（接）接）相电流（相电流（IP）：）：流过每一相负载的电流流过每一相负载的电流线电流（线电流（IL） ： 流过每一根火

8、线的电流流过每一根火线的电流16三相四线三相四线Bi相电流相电流IP(负载上的电流负载上的电流) )：ZAZCZB线电流线电流IL(火线上的电流火线上的电流) )：4.2.1 负载星形连接的三相电路负载星形连接的三相电路AiCABNXYZAuBuCuBNiCNiANiCiANI 、BNI 、CNI AI 、BI 、CI 1. 连接连接三相四线制三相四线制17线电压线电压= =相电压相电压 3, , 线电压领先于相电压线电压领先于相电压3030 。BUABUCUCAUBCUAU2.特点特点 pULU3线电流线电流= =相电流相电流 LpIIACBNZZZCAUCUBUBCUAUABUBiAiCi

9、中线电流中线电流NIiN18一般线电压一般线电压 为已知，然后根据电压和负载求电流。为已知，然后根据电压和负载求电流。uLipiLuLpu AIAUZA BIBUZB CICUZCCNBNANNIIII+ + + 3.计算计算BBiZAZCZBAiCiCANNiAuBuCu19（1）若为对称负载：）若为对称负载：即即：ZA=ZB=ZC=Z 因为因为：AU 、BU 、CU 对称对称AI 、BI 、CI 所以所以：对称对称计算时，只需计算一相，推出另外两相即可。计算时，只需计算一相，推出另外两相即可。且且BICIAIAUBUCU=+=（中线电流为中线电流为0）0CBANIIII各相、线电流大小相等

10、，相互之间的相位差为各相、线电流大小相等，相互之间的相位差为1200（2）负载不对称时，各相单独计算。）负载不对称时，各相单独计算。20 已知：已知： 三相负载三相负载 R、L、C 以及以及 三相线电压：三相线电压：求：各相、各线及中线电流求：各相、各线及中线电流 0lABUU- - 120lBCUU 120lCAUU CRA B NLCAICIBIAINICIBI例例121解解： 相相电电压压33-90130 1lCACUUU-303130 31lABAUUU33-150130 1lBCBUUU CRA B NLC线线电电压压 0lABUUNIAI 120lCAUU- - 120lBCUUC

11、NIBNIBIANICI22 相电流相电流： CRA B NLCNIAICNIBNIBIANICI RUIAA- - 1CjUICC LjUIBB CBANIIII+ + + 中线电流中线电流ABUCUBICAUBCUBUCINIAUAI23三相三线三相三线)(ZZZZCBA 负载对称时负载对称时零线是否可以零线是否可以取消？取消？三相完全对称时，零线可以取消三相完全对称时，零线可以取消!ceACBZZZCeBeAe0+CBANIIII三相三线制三相三线制241）负载对称时，三相三线制各电压对称）负载对称时，三相三线制各电压对称2）若负载）若负载不对称不对称时，时，不能采用三相三线制！不能采用

12、三相三线制！因此因此 时各相负载上的电压将会出现不对称现象，负时各相负载上的电压将会出现不对称现象，负 载不能正常工作。载不能正常工作。3）因负载）因负载不对称不对称时，时，不能采用三相三不能采用三相三 线制！线制！所以，中线上不能安装开关所以，中线上不能安装开关 和保险丝。和保险丝。三相三线制供电时各相电流的计算方法同上。三相三线制供电时各相电流的计算方法同上。25照明负载星形如图所示接于线电压为照明负载星形如图所示接于线电压为380V的三相电源上。的三相电源上。灯泡的额定电压为灯泡的额定电压为220V 。例例2求：求：（1）若一楼全部断开，二、三楼仍然接通若一楼全部断开，二、三楼仍然接通

13、，分析中线，分析中线 断开前后的情况如何断开前后的情况如何?（2）若一楼断开，二、三楼接通。但两层楼灯的数量若一楼断开，二、三楼接通。但两层楼灯的数量 不等（设二楼灯的数量为三层的不等（设二楼灯的数量为三层的/4 ）中线断开前后中线断开前后 结果如何？结果如何？ABCN. . . . . . .一一层层二二层层三三层层（3）根据以上分析，照明电路能否采用三相三线制供电）根据以上分析，照明电路能否采用三相三线制供电 方式？方式？26若中线断开若中线断开，A相断开后，相断开后，B、C 两相串连，线电压两相串连，线电压UBC （380V）加在加在B、C负载上。如果两相负负载上。如果两相负载对称，则每

14、相负载上的电压为载对称，则每相负载上的电压为190V。低于灯泡的额定电压。低于灯泡的额定电压。（1）若一楼全部断开，二、三楼仍然接通。若一楼全部断开，二、三楼仍然接通。若中线尚未断开若中线尚未断开，则，则二、三楼工二、三楼工作状态不变。照明不受影响。作状态不变。照明不受影响。结果为二、三楼电灯全部变暗，不能正常工作。结果为二、三楼电灯全部变暗，不能正常工作。解：解：ACB.一层楼一层楼二层楼二层楼三层楼三层楼27（2）若一楼断开，二、三楼接通。但两层楼灯的数量不等（设若一楼断开，二、三楼接通。但两层楼灯的数量不等（设 二楼灯的数量为三层的二楼灯的数量为三层的1/4 ）时）时结果为二楼灯泡上的电

15、压超过额定电结果为二楼灯泡上的电压超过额定电压，压， 灯泡被烧毁；三楼的灯不亮。灯泡被烧毁；三楼的灯不亮。V 76380513RUV 304380542RUACBR2R3若中线尚未断开若中线尚未断开，则，则二、三楼工作二、三楼工作状态不变。照明不受影响。状态不变。照明不受影响。若中线断开若中线断开，则，则28不加零线不加零线会不会出会不会出现问题现问题? ?（3）根据以上分析，照明电路不能采用三相三线制供电方）根据以上分析，照明电路不能采用三相三线制供电方 式。且中线上不能接开关和保险丝。式。且中线上不能接开关和保险丝。ACB.一层楼一层楼二层二层楼楼三层楼三层楼N中线的作用在于，使星形连接的

16、不中线的作用在于，使星形连接的不对称负载得到相等的相电压对称负载得到相等的相电压。因为。因为负载不对称而又没有中线时，负载负载不对称而又没有中线时，负载上可能得到大小不等的电压，有的上可能得到大小不等的电压，有的超过用电设备的额定电压，有的达超过用电设备的额定电压，有的达不到额定电压，都不能正常工作。不到额定电压，都不能正常工作。比如，照明电路中各相负载不能保比如，照明电路中各相负载不能保证完全对称，所以绝对不能采用三证完全对称，所以绝对不能采用三相三相制供电，而且必须保证零线相三相制供电，而且必须保证零线可靠。可靠。29ABiCAiBCiABuBCuCAuAiBiCi线电压线电压= =相电压

17、相电压 plUU4.2.2 负载三角形连接的三相电路负载三角形连接的三相电路1. 接法接法相电流相电流IP(负载上的电流负载上的电流) )：线电流线电流IL (火线上的电流火线上的电流) )：ABI 、BCI 、CAI AI 、BI 、CI ACBZ ZABABZ ZBCBCZ ZCACA30BiABiCAiBCiCiAiCAuABuBCuACBZ ZABABZ ZBCBCZ ZCACA相电流相电流线电流线电流CAABAIII- - ABBCBIII- - BCCACIII - -ABABZU ABIBCBCZU BCICACAZU CAI2. 计算计算31（2）负载对称时（）负载对称时（ZA

18、B=ZBC=ZCA=Z ），各相电流有），各相电流有 效值相等，相位互差效值相等，相位互差120 。有效值为：。有效值为：UZIIIILPCABCAB BiABiCAiBCiCiAiCAuABuBCuACBZABZBCZCA（1）负载不对称时，先算出各相电流，然后计算线电流。）负载不对称时，先算出各相电流，然后计算线电流。32同理：同理：设：负载为阻性的，阻抗角为设：负载为阻性的，阻抗角为 0 。负载对称时，三角形接法线、相电流的相位关系负载对称时，三角形接法线、相电流的相位关系CAABAIII- - 0LABUU - - 303ABAII30 30 30 - - 303BCBII - - 3

19、03CACIIABUBCUCAUCA-ICAIABIBCIBICIAI33三角形接法的对称负载三角形接法的对称负载BiABiCAiBCiCiAiCAuABuBCuACB-303pLII pLUU 结论结论34负载对称时：负载对称时： cos3ppIUP 4.3 三相电路的功率三相电路的功率CBAPPPP+ + + 三相总有功功率：三相总有功功率： 是每相是每相负载负载的阻抗角的阻抗角, ,是相是相电压超前于相电压超前于相电流的角度电流的角度 3pLpLIIUU 星形接法时星形接法时： 3 pLpLIIUU 三角形接法时三角形接法时： cos3LLIUP 4.3.1 三相功率的计算三相功率的计算

20、35 cos3LLIUP sin3LLIUQ 3LLIUS 同理同理, ,可得可得 sin3LLIUQ 3LLIUS 在三相负载对称的条件下在三相负载对称的条件下,三相电三相电路总功率的计算与接法无关路总功率的计算与接法无关.36单相功率的测量单相功率的测量 - - 电动式瓦特计电动式瓦特计在交流电路中在交流电路中 Pcos UI其中，其中， 为为 i , , u 间的夹角间的夹角。指针偏指针偏转角度转角度*iu负负载载功率的测量功率的测量* *4.3.2 三相功率的测量三相功率的测量电流线圈电流线圈电压线圈电压线圈37P=3P11W*负 载ACBN一表法适用于三相四线制接法的对称负载。一表法

21、适用于三相四线制接法的对称负载。三相功率的测量三相功率的测量 1. 一表法：（用一个功率表测量）一表法：（用一个功率表测量）P1相电压相电压相电流相电流电压电压线圈线圈电流电流线圈线圈381W*2W*3W*负 载ACBN2. 三表法：（用三个功率表测量）三表法：（用三个功率表测量）P=P1 + P2 + P3P1P2P3相电压相电压相电压相电压相电压相电压三表法适用于三相四线制接法的不对称负载。三表法适用于三相四线制接法的不对称负载。相电流相电流相电流相电流相电流相电流电压电压线圈线圈电流电流线圈线圈393. 两表法：（用两个功率表测量）两表法：（用两个功率表测量）P=P1 + P2 两表法适

22、用于三相三线制接法的负载。两表法适用于三相三线制接法的负载。1W*2W*负 载ACBP1P2线电压线电压线电压线电压线电流线电流线电流线电流电压电压线圈线圈电流电流线圈线圈40两表法测量功率的原理证明：两表法测量功率的原理证明：AiACuACBAuCZ2W*1W*BiCiBCuAZBZBuCuBCBACAuiui+ + ) )( ( () )CBBCAAuuiuui- -+ +- - CCBBAAiuiuiup+ + + BACiii- - - 三相总功率等于两表测得数据之和。三相总功率等于两表测得数据之和。每单个功率表的读数没有意义。每单个功率表的读数没有意义。414.4 安全用电技术安全用

23、电技术4.4.1 安全用电常识安全用电常识1安全电流与电压安全电流与电压安全电流安全电流5mA人体电阻人体电阻 1000 安全电压安全电压36V（在特别潮湿的场所，应采用（在特别潮湿的场所，应采用12V 以下的电压以下的电压 ）。）。422几种触电方式几种触电方式 1）双线触电）双线触电2）电源中线接地）电源中线接地 时的单线触电时的单线触电因火线与大地间分布电容因火线与大地间分布电容的存在，使电流形成了回的存在，使电流形成了回路，也是很危险的。路，也是很危险的。人体承受的是线电压。人体承受的是线电压。 ABC人体承受的是相电压。人体承受的是相电压。 3）电源中线不接）电源中线不接地时的单线触

24、电地时的单线触电ABCABC434.4.2 防触电的安全技术防触电的安全技术 1. 接零保护接零保护 此法适用于低压供电系统中此法适用于低压供电系统中变压器中性点接地的情况。变压器中性点接地的情况。 ABNC电动机某相绕组碰壳时，电流电动机某相绕组碰壳时，电流便会从接零保护线流向零线便会从接零保护线流向零线,使使熔断器熔断，切断电源熔断器熔断，切断电源. 把电气设备的外壳与电源的零把电气设备的外壳与电源的零线连接起来，称为接零保护。线连接起来，称为接零保护。442. 接地保护接地保护 此法适用于三相电源的中性点此法适用于三相电源的中性点不接地的情况。不接地的情况。 由于每相火线与地之间的分布由

25、于每相火线与地之间的分布电容的存在，当电动机某相绕电容的存在，当电动机某相绕组碰壳时，将出现通过电容的组碰壳时，将出现通过电容的电流。但因人体电阻比接地电电流。但因人体电阻比接地电阻（约为阻（约为4 4欧）大得多，所以欧）大得多，所以几乎没有电流通过人体几乎没有电流通过人体 ABC把电气设备的金属外壳与接地把电气设备的金属外壳与接地线连接起来，称为接地保护。线连接起来，称为接地保护。453. 三孔插座和三极插头三孔插座和三极插头 外壳是与保护零线外壳是与保护零线相连的，人体不会相连的，人体不会有触电的危险。有触电的危险。 ABNC464.4.3 静电防护和电气防火、防爆常识静电防护和电气防火、

26、防爆常识1. 静电防护静电防护 泄露法泄露法:前者如接地，增加绝缘表面的湿度、涂导电前者如接地，增加绝缘表面的湿度、涂导电 涂剂等，使积累的静电荷尽快泄露掉。涂剂等，使积累的静电荷尽快泄露掉。(1) 设法不产生静电。设法不产生静电。可在材料选择、工艺设计等方面采取措施。可在材料选择、工艺设计等方面采取措施。(2) 产生了静电，应设法使静电的积累不超过安全限度。产生了静电，应设法使静电的积累不超过安全限度。中和法中和法:使用感电中和器、高压中和器等，使用感电中和器、高压中和器等， 使积累的使积累的 静电荷被中和掉。静电荷被中和掉。472电气防火、防爆电气防火、防爆产生电气火灾和爆炸的原因：产生电

27、气火灾和爆炸的原因：不要使电气设备长期超载运行。要保持必要的防火间距及不要使电气设备长期超载运行。要保持必要的防火间距及良好的通风。要有良好的过热、过电流保护装置。在易爆良好的通风。要有良好的过热、过电流保护装置。在易爆的场地如矿井、化学车间等，要采用防爆电器。的场地如矿井、化学车间等，要采用防爆电器。 （2）来不及切断电源时或在不准断电的场合，可采用不导）来不及切断电源时或在不准断电的场合，可采用不导电的灭火剂带电灭火。电的灭火剂带电灭火。电气设备过热和电火花、电弧电气设备过热和电火花、电弧 。电气火灾预防措施：电气火灾预防措施：电气火灾处理措施：电气火灾处理措施：（1）首先切断电源。注意拉闸时最好用绝缘工具。）首先切断电源。注意拉闸时最好用绝缘工具。48END