1、電工與電子技術基礎電工與電子技術基礎東北大學東北大學第第3章章 三相交流電路及安全用電知識三相交流電路及安全用電知識3.1 三相電源三相電源3.2 三相電路中負載的連接方式三相電路中負載的連接方式3.3 三相電路的電功率及安全用電知識三相電路的電功率及安全用電知識電工與電子技術基礎電工與電子技術基礎東北大學東北大學了解對稱三相交流電的概念；了解對稱三相交流電的概念；了解三相電路中相、線電壓及相、線電流的概念；了解三相電路中相、線電壓及相、線電流的概念；了解三相電路中中線電流的概念；了解三相電路中中線電流的概念； 了解相、線電壓及相、線電流之間的數量關系；了解相、線電壓及相、線電流之間的數量關系

2、； 掌握對稱三相電路特點及對稱三相電路的分析方法；掌握對稱三相電路特點及對稱三相電路的分析方法； 了解中線的作用；了解中線的作用； 了解安全用電的常識。了解安全用電的常識。第第3章章 三相交流電路及安全用電知識三相交流電路及安全用電知識電工與電子技術基礎電工與電子技術基礎東北大學東北大學3.1 三相電源三相電源3.1.1 對稱三相交流電的產生對稱三相交流電的產生三相繞組三相繞組單相繞組單相繞組AXA、B、C 三端稱為首端；三端稱為首端；X、Y、Z 三端稱為尾端三端稱為尾端 ；三相繞組空間位置各差三相繞組空間位置各差120o。AXBY ZC 交流發電機示意圖交流發電機示意圖定子定子轉子轉子ZAX

3、YNSC-+B定子內放三個繞組定子內放三個繞組電工與電子技術基礎電工與電子技術基礎東北大學東北大學3.1.1 對稱三相交流電的產生對稱三相交流電的產生l對稱三相交流電壓：對稱三相交流電壓：發電機由原動機拖動轉子勻速發電機由原動機拖動轉子勻速旋轉，旋轉，三相繞組中感應電壓的最大值相等，角頻率相同，相位上互三相繞組中感應電壓的最大值相等，角頻率相同，相位上互差差120，稱為對稱三相交流電壓。，稱為對稱三相交流電壓。(1) (1) 三相感應電壓的解析式三相感應電壓的解析式)tsin(U)tsin(Uu)tsin(UutsinUummCmBmA 120240120 電工與電子技術基礎電工與電子技術基礎

4、東北大學東北大學uuAuBuC2 120 240 360t 0120UAUCUB120120(3) (3) (2) (2) 3.1.1 對稱三相交流電的產生對稱三相交流電的產生電工與電子技術基礎電工與電子技術基礎東北大學東北大學(4) 對稱三相電源的特點對稱三相電源的特點0 CBAUUU0 CBAuuu(5)(5)對稱三相電源的相序對稱三相電源的相序l相序：相序：指三相交流電達到最大值（或零值）的順序指三相交流電達到最大值（或零值）的順序 l正序正序(順序順序)：ABC l負序負序(逆序逆序)：CBA l在電力系統中一般用在電力系統中一般用黃、綠、紅黃、綠、紅 區別區別A、B、C 三相。三相。

5、3.1.1 對稱三相交流電的產生對稱三相交流電的產生電工與電子技術基礎電工與電子技術基礎東北大學東北大學N NN NAUBUCUABUBCUCAU火線火線中線或零線中線或零線火線火線火線火線中點中點或零點或零點相電壓相電壓線電壓線電壓L1L2L3l電源的星形連接：電源的星形連接：將三相電源各相的末端將三相電源各相的末端 X、Y、Z連成一連成一點點N ，把始端，把始端 A,B,C 引出來，這種連接形式稱為三相電源的引出來，這種連接形式稱為三相電源的星形聯接，用星形聯接，用Y表示表示 。 3.1.2 星形（星形（Y）連接的三相電源）連接的三相電源電工與電子技術基礎電工與電子技術基礎東北大學東北大學

6、 名詞解釋名詞解釋l火線：火線：從三相電源的始端從三相電源的始端A、B、C引出的導線，也稱端線。引出的導線，也稱端線。l零線：零線：從中點從中點N引出的導線，也稱為中線。引出的導線，也稱為中線。l相電壓：相電壓：火線與零線間的電壓。用火線與零線間的電壓。用 、UP表示表示。l線電壓：線電壓：火線與火線間的電壓。用火線與火線間的電壓。用 、Ul表示。表示。l三相四線制：三相四線制：三相電源向外引出三條火線，一條零線。三相電源向外引出三條火線，一條零線。l三相三線制三相三線制 ：若不引出零線，用三條火線向外供電。若不引出零線，用三條火線向外供電。 目前，我國供電系統線電壓目前，我國供電系統線電壓

7、380V，相電壓，相電壓220V。CBAUUU、CABCABUUU、3.1.2 星形（星形（Y）連接的三相電源）連接的三相電源電工與電子技術基礎電工與電子技術基礎東北大學東北大學3.1.2 星形（星形（Y）連接的三相電源）連接的三相電源3030o o3030o o3030o oAUBAUCUCAUBUBCU各線電壓與相電壓之間的關系各線電壓與相電壓之間的關系BAABUUU CBBCUUU ACCAUUU 由相量圖可得由相量圖可得oAAB303 UUoCCA303 UUoBBC303 UU結論：結論：三相電源星形連接，線電壓三相電源星形連接，線電壓 ，且超前相應，且超前相應 的相電壓的相電壓30

8、。p3UUl 電工與電子技術基礎電工與電子技術基礎東北大學東北大學3.1.3 三角形（）連接的三相電源三角形（）連接的三相電源AUABUBCUCAUL1BUCUL2L3l電源的電源的三角形三角形連接連接：將三相電源各相的始端和末端依次相：將三相電源各相的始端和末端依次相連，引出三條線，稱為三角形接法，用表示連，引出三條線，稱為三角形接法，用表示 。 線電壓就是相電壓，即：線電壓就是相電壓，即： plUU AABUU BBCUU CCAUU 電工與電子技術基礎電工與電子技術基礎東北大學東北大學思考與練習思考與練習1.1.如果給你一只試電筆或者一個量程為如果給你一只試電筆或者一個量程為400V40

9、0V以上的交流電壓以上的交流電壓表，你能用這些器件確定三相四線制供電線路中的火線和零表，你能用這些器件確定三相四線制供電線路中的火線和零線嗎？應該怎樣做？線嗎？應該怎樣做？2.2.三相供電線路的電壓是三相供電線路的電壓是380V380V，則線電壓是多少？相電壓又，則線電壓是多少？相電壓又是多少？是多少？3.3.三相電源繞組星接，設其中某兩相間的電壓三相電源繞組星接，設其中某兩相間的電壓 V V，試寫出其余兩個線電壓和，試寫出其余兩個線電壓和三個相電壓的解析式。三個相電壓的解析式。4.4.三相電源繞組連接成星形，已知三相繞組的感應電壓對稱。三相電源繞組連接成星形，已知三相繞組的感應電壓對稱。實際

10、測量的結果實際測量的結果U UABAB=380V,U=380V,UBCBC=U=UCACA=220V,U=220V,UA A=U=UB B=U=UC C=220V=220V。問線。問線路連接上出現了什么問題？路連接上出現了什么問題？5.5.三相繞組角接，不慎將一相繞組的首尾端接反，會產生什三相繞組角接，不慎將一相繞組的首尾端接反，會產生什么后果？為什么？么后果？為什么？6.6.試述三相四線制供電的優越性。試述三相四線制供電的優越性。)60314sin(2380tuBC電工與電子技術基礎電工與電子技術基礎東北大學東北大學3.2 三相電路中負載的連接方式三相電路中負載的連接方式l三相負載：三相負載

11、：需要接在三相電源上才能正常工作的需要接在三相電源上才能正常工作的負載，由三負載，由三部分組成，其中每一部分叫做單相負載。部分組成，其中每一部分叫做單相負載。l對稱三相負載：對稱三相負載：每相負載的阻抗值和阻抗角完全相等，如三每相負載的阻抗值和阻抗角完全相等，如三相電動機。相電動機。l不對稱三相負載：不對稱三相負載： 不滿足每相負載的阻抗值和阻抗角完全相不滿足每相負載的阻抗值和阻抗角完全相等，如由單相負載組成的三相負載。等，如由單相負載組成的三相負載。l三相負載的連接方式：三相負載的連接方式：有有 Y和和 兩種接法，至于采用哪種方兩種接法，至于采用哪種方法法 ，要根據負載的額定電壓和電源電壓確

12、定。，要根據負載的額定電壓和電源電壓確定。電工與電子技術基礎電工與電子技術基礎東北大學東北大學3.2 三相電路中負載的連接方式三相電路中負載的連接方式l負載負載 ：分為三相負載和單相負載兩類分為三相負載和單相負載兩類 。 l三相負載：三相負載：需要接在三相電源上才能正常工作的需要接在三相電源上才能正常工作的負載，由負載，由三部分組成，其中每一部分叫做一（單）相負載。三部分組成，其中每一部分叫做一（單）相負載。l對稱三相負載：對稱三相負載：每相負載的阻抗值和阻抗角完全相等。每相負載的阻抗值和阻抗角完全相等。l三相負載的連接方式：三相負載的連接方式：有有 Y Y和和 兩種接法，至于采用哪種兩種接法

13、，至于采用哪種方法方法 ，要根據負載的額定電壓和電源電壓確定。，要根據負載的額定電壓和電源電壓確定。L1 L2 L3 NM3電工與電子技術基礎電工與電子技術基礎東北大學東北大學3.2.1 負載星形連接的三相電路負載星形連接的三相電路結論：結論：星形連接時，線電流等于相電流，即星形連接時，線電流等于相電流，即 。i iB Bi iC Ci iN Ni iA AN N AZBZCZABCAUBUCUNPYIYII 電工與電子技術基礎電工與電子技術基礎東北大學東北大學3.2.1 負載星形連接的三相電路負載星形連接的三相電路(1)對稱接三相負載對稱接三相負載負載中電流負載中電流:中性線中的電流為中性線

14、中的電流為:負載對稱時，負載對稱時，對稱負載可以去掉中線，此供電方式稱為三相三線制。對稱負載可以去掉中線，此供電方式稱為三相三線制。CC.C.BB.B.AA.A.ZUIZUIZUI C.B.A.N.IIII ZZZZCBA0 C.B.A.N.IIII電工與電子技術基礎電工與電子技術基礎東北大學東北大學3.2.1 負載星形連接的三相電路負載星形連接的三相電路C圖圖3-8 三相四線制與三相三線制接線三相四線制與三相三線制接線（a） （b） （c） 三相電路的一般畫法三相電路的一般畫法中線上不能加中線上不能加刀閘和保險絲刀閘和保險絲電工與電子技術基礎電工與電子技術基礎東北大學東北大學3.2.1 負載

15、星形連接的三相電路負載星形連接的三相電路【例題例題3.1】 在圖在圖3-8(a)所示電路中，已知電源線電壓為所示電路中，已知電源線電壓為380V，A、B、C三相各裝三相各裝“220V、40W”白熾燈白熾燈50盞。求三相燈負載盞。求三相燈負載全部使用時的各相電流及中線電流。全部使用時的各相電流及中線電流。【解解】 對稱三相接電路的分析可以歸結為一相電路來分析對稱三相接電路的分析可以歸結為一相電路來分析 V.UUlp22073213803 各相負載電阻為：各相負載電阻為： 22450402205022.PURpp 各相負載電流為：各相負載電流為：A.RUIppp099224220 三相負載對稱三相

16、負載對稱 時：時：IN=IA+IB+IC=0各相電壓有效值為：各相電壓有效值為：電工與電子技術基礎電工與電子技術基礎東北大學東北大學3.2.1 負載星形連接的三相電路負載星形連接的三相電路（2）不對稱接三相負載）不對稱接三相負載【例例3.2】 圖圖3-9所示照明電所示照明電路，電源線電壓與負載參數和路，電源線電壓與負載參數和例例3.1相同。假設相同。假設A相燈全部打相燈全部打開，開，B相沒有用電，而相沒有用電，而C相僅相僅開了開了25盞燈。試分析：有中盞燈。試分析：有中線；中線斷開兩種情況下，線；中線斷開兩種情況下，各相負載上實際承受的電壓分各相負載上實際承受的電壓分別為多少？別為多少？C 圖

17、圖3-9 例例3.2照明線路示意圖照明線路示意圖電工與電子技術基礎電工與電子技術基礎東北大學東北大學3.2.1 負載星形連接的三相電路負載星形連接的三相電路【解解】 由于星接三相負載不對稱，各相負載應該分開計算。由于星接三相負載不對稱，各相負載應該分開計算。 448224.R,R,.RCBA 由題意可得：由題意可得：有中線時，無論負載是否對稱，各相負載相電壓都為有中線時，無論負載是否對稱，各相負載相電壓都為220V。無中線且無中線且B相斷開時，相斷開時，A、C兩相構成串聯，有：兩相構成串聯，有： A.RRUIICAACCA235448224380 V.UC253448235 V.UA12722

18、4235 超過了的額定電壓，燈將被損壞。超過了的額定電壓，燈將被損壞。低于額定電壓，燈變暗。低于額定電壓，燈變暗。結論：結論：不對稱三相電路中，中線不允許斷開！為保證中線不斷不對稱三相電路中，中線不允許斷開！為保證中線不斷開，要求中線采用機械強度較高的導線，并規定中線上不得安開，要求中線采用機械強度較高的導線，并規定中線上不得安裝熔斷器和開關。裝熔斷器和開關。 電工與電子技術基礎電工與電子技術基礎東北大學東北大學3.2.2 負載三角形連接的三相電路負載三角形連接的三相電路Z ZABABZ ZBCBCZ ZCACAA AC CB BCAUABUBCUBCIABICAIAIBICIIAIBICIC

19、AIABIBC 負載接的三相電路圖負載接的三相電路圖 負載接時的電流相量圖負載接時的電流相量圖 LPUU 特點：特點：電工與電子技術基礎電工與電子技術基礎東北大學東北大學CACA.CA.BCBC.BC.ABAB.AB.ZUIZUIZUI 相電流相電流: : 流過每相負載的電流流過每相負載的電流 、 、ABIBCICAI線電流線電流: : 流過端線的電流流過端線的電流CBAIII、)I(IIII)I(IIII)I(IIIIBC.CA.BC.CA.C.AB.BC.AB.BC.B.CA.AB.CA.AB.A. 三相負載對稱時三相負載對稱時 PLII3 3.2.2 負載三角形連接的三相電路負載三角形連

20、接的三相電路電工與電子技術基礎電工與電子技術基礎東北大學東北大學3.2.2 負載三角形連接的三相電路負載三角形連接的三相電路【例例3.3】 某三相電路，已知各相等效電阻某三相電路，已知各相等效電阻R=6，感抗，感抗XL=8,試求下列兩種情況下三相用電器的相電流和線電流，并比較所試求下列兩種情況下三相用電器的相電流和線電流，并比較所得結果。用電器的三相繞組連結成星形接于得結果。用電器的三相繞組連結成星形接于UL=380V三相電三相電源上；繞組連接成三角形接于源上；繞組連接成三角形接于UL=220V的三相電源上。的三相電源上。【解解】 負載接時：負載接時：AIIAZUIV.UUPLPPPLP222

21、2862202207321380322 負載接時：負載接時：AIIAZUIVUUPLPPPLP3822732. 13228622022022此例表明，若實用中三相用電器額定電壓標為此例表明，若實用中三相用電器額定電壓標為220/380V220/380V，說，說明當電源線電壓為明當電源線電壓為220V220V時，三相用電器應該連接成三角形；時，三相用電器應該連接成三角形；當電源線電壓為當電源線電壓為380V380V時，三相用電器應該連接成星形。時，三相用電器應該連接成星形。 電工與電子技術基礎電工與電子技術基礎東北大學東北大學3.2.2 負載三角形連接的三相電路負載三角形連接的三相電路【例例3.

22、4】 三相對稱負載，各相等效電阻三相對稱負載，各相等效電阻R=12,感抗感抗XL=16,接接在線電壓為在線電壓為380V的三相四線制電源上。試分別計算負載接和的三相四線制電源上。試分別計算負載接和接時的相電流、線電流，并比較結果。接時的相電流、線電流，并比較結果。【解解】負載接時：負載接時：負載接時：負載接時：AIIAZUIV.UUPLPPPLP111116122202207321380322 A.IIAZUIVUUPLPPPLP33197321319161238038022 比較結果可知，同一三相負載，在電源線電壓相同時，作三比較結果可知，同一三相負載，在電源線電壓相同時，作三角形連接時的負

23、載端電壓是做星接時的負載端電壓的角形連接時的負載端電壓是做星接時的負載端電壓的 倍。倍。 3電工與電子技術基礎電工與電子技術基礎東北大學東北大學3.2.3 實用中三相負載的正確連接實用中三相負載的正確連接三相負載采用何種聯接方式由負載的額定電壓決定：三相負載采用何種聯接方式由負載的額定電壓決定：l當負載額定電壓等于電源線電壓時采用三角形聯接；當負載額定電壓等于電源線電壓時采用三角形聯接；l當負載額定電壓等于電源相電壓時采用星形聯接。當負載額定電壓等于電源相電壓時采用星形聯接。星形聯接星形聯接N NA AB BC CZ Z3 3Z Z2 2Z Z1 1三三角角形形聯聯接接電工與電子技術基礎電工與

24、電子技術基礎東北大學東北大學1.某設備采用三相三線制供電，當因故斷掉一相時，能否認為某設備采用三相三線制供電，當因故斷掉一相時，能否認為成兩相供電了？成兩相供電了？2.有三根額定電壓為有三根額定電壓為220V、功率為、功率為1kW的電熱絲，與的電熱絲，與380V的三的三相電源相連接時，它們應采用那一種連接方式？相電源相連接時，它們應采用那一種連接方式？3.何謂對稱三相交流電？何謂對稱三相交流電？4.安裝照明負載時，為什么一定要求火線進開關？安裝照明負載時，為什么一定要求火線進開關？ 5.一般情況下，當人手觸及中線時會不會觸電？一般情況下，當人手觸及中線時會不會觸電？ 思考與練習思考與練習電工與

25、電子技術基礎電工與電子技術基礎東北大學東北大學3.3 三相電路的電功率及安全用電知識三相電路的電功率及安全用電知識3.3.1 三相電路的功率三相電路的功率不論負載聯接方式如何，總的功率必定等于三相功率之和：不論負載聯接方式如何，總的功率必定等于三相功率之和：22QPSQQQQPPPPCBACBA 若三相負載對稱，三相總功率是各相功率的三倍，即若三相負載對稱，三相總功率是各相功率的三倍，即LLPPLLPPLLPPIUIUSsinIUsinIUQcosIUcosIUP333333 電工與電子技術基礎電工與電子技術基礎東北大學東北大學3.3.1 三相電路的功率三相電路的功率【例例3.5】 一臺三相異

26、步電動機，銘牌上額定電壓是一臺三相異步電動機，銘牌上額定電壓是220/380V，接線是接線是/接，額定電流是接，額定電流是11.2/6.48A，cos=0.84。試分別求。試分別求出電源線電壓為出電源線電壓為380V和和220V時，輸入電動機的電功率。時，輸入電動機的電功率。kWWIUPLL6 . 3358284. 048. 6380732. 1cos31kW.W.cosIUPLL633584840211220732131 【解解】UL=380V時，按名牌規定電動機定子繞組應接：時，按名牌規定電動機定子繞組應接：UL=220V時，按名牌規定電動機定子繞組應該接：時，按名牌規定電動機定子繞組應該

27、接：電工與電子技術基礎電工與電子技術基礎東北大學東北大學3.3.2 發配電簡介發配電簡介電力系統：由發電、輸電和配電系統組成。電力系統：由發電、輸電和配電系統組成。發電發電變電變電升壓升壓變電變電降壓降壓配電和用電配電和用電輸電輸電電工與電子技術基礎電工與電子技術基礎東北大學東北大學3.3.2 發配電簡介發配電簡介(1)發電方式發電方式l火力發電：火力發電：以汽輪機作為原動機帶動發電機運轉發電。以汽輪機作為原動機帶動發電機運轉發電。l水力發電：水力發電：以水輪機作為原動機，需要豐富水利資源。以水輪機作為原動機，需要豐富水利資源。l原子能發電：原子能發電：是以原子反應堆代替燃煤鍋爐，以少量的是以原子反應堆代替燃煤鍋爐，以少量的“原原子燃料子燃料”代替了大量的燃煤。代替了大量的燃煤。 還有風力發電廠、潮汐電站及太陽能發電等。還有風力發電廠、潮汐電站及太陽能發電等。(2)發電機電壓發電機電壓 通