1.會進(jìn)行三相交流電動勢三種表示方法的互換2.會對稱三相電路的計算分析3.會對三相交流負(fù)載的電壓、電流、功率和電能進(jìn)行測量

三相正弦交流電電路故障檢測與診斷任務(wù)提出在電力系統(tǒng)中，電能的生產(chǎn)、傳輸和分配幾乎都是采用三相制。三相制就是由三個同頻率、等幅值、相位依次相差1200的正弦電壓源作為電源供電的體系。如圖1-4-1所示為三相對稱負(fù)載星型和三角型連接電路。你知道流過燈泡的電流和流經(jīng)電源的電流以及燈泡兩端的電壓和電源兩端線之間的電壓有什么關(guān)系嗎？同時，在工作過程中經(jīng)常會出現(xiàn)燈泡亮度不同或者有其中一個燈泡不亮燈或者都不能正常工作等現(xiàn)象，那么是什么原因造成以上現(xiàn)象的出現(xiàn)呢？圖1-4-1三相對稱負(fù)載星形和三角形聯(lián)結(jié)電路圖任務(wù)分析在一個完全對稱的三相電路中，每相上獲得的電壓和流過負(fù)載的電流應(yīng)該相等的，因此燈泡的亮度應(yīng)該是一樣的，但實(shí)際在電路中出現(xiàn)燈泡亮度不一的現(xiàn)象，造成這種現(xiàn)象的原因有多種：一是三相繞組接錯，二是一相負(fù)載開路或者短路等等。本任務(wù)的目的就是要對三相對稱負(fù)載星型連接電路和三相對稱負(fù)載三角型連接電路進(jìn)行分析、計算及電路測量，要能排除電路中出現(xiàn)的故障。相關(guān)知識一、三相交流電源的產(chǎn)生及連接1.相交流電源的產(chǎn)生發(fā)電機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分構(gòu)成。三相定子繞組對稱嵌放在定子鐵心槽中，轉(zhuǎn)子繞組通電后產(chǎn)生磁場，原動機(jī)帶動轉(zhuǎn)子繞軸旋轉(zhuǎn)，形成氣隙旋轉(zhuǎn)磁場。當(dāng)電樞由原動機(jī)拖動以角頻率ω勻速時，每組繞組分別產(chǎn)生大小相同、頻率相同、相位相差的三個正弦交流電壓。對稱三相交流電源電壓用瞬時值和相量表示分別為：對稱三相電壓瞬時波形圖和相量圖對稱三相電壓的瞬時值和為0，相量和為0，即圖1-4-2對稱三相電壓的波形及相量圖2、三相交流電源的連接對稱三相電源有兩種聯(lián)接方式，星形（Y型）和三角形（△型）。分別如圖1-4-3（a）、(b)所示。圖1-4-3三相電源連接方式中線：從中點(diǎn)引出的導(dǎo)線。端線或火線：從端點(diǎn)A、B、C引出的三根導(dǎo)線。線電壓：端線之間的電壓。相電壓：

每一相電源的電壓。線電流：

端線中的電流。相電流：

各相電源中的電流。Y型電源中線電流等于相電流。相、線電壓的關(guān)系：相量形式將代入上式可得結(jié)論：Y聯(lián)接的對稱三相電源線電壓與相電壓的關(guān)系為：30°。分別超前、、相位關(guān)系：、、大小關(guān)系：二、三相負(fù)載的連接三相電路的負(fù)載也是由三個阻抗聯(lián)接成星形（Y）或三角形（△）組成的。根據(jù)三相電源與負(fù)載的不同聯(lián)接方式可以組成Y-Y、Y-△、△-Y、△-△聯(lián)接的三相電路。如圖1-4-4（a）、(b)Y-Y聯(lián)接方式和Y-△聯(lián)接方式。圖1-4-4對稱三相電路1、線電壓與相電壓的關(guān)系1）星形聯(lián)接負(fù)載的相電壓與線電壓的關(guān)系。星形聯(lián)接負(fù)載的線電壓是相電壓的倍，線電壓超前相應(yīng)的相電壓。2）三角形聯(lián)接負(fù)載的相電壓與線電壓是相等的。每相負(fù)載的相電壓即為線電壓。2、線電流與相電流的關(guān)系端線上流過的電流稱為線電流。流過每相負(fù)載的電流稱為相電流。1）對稱星形聯(lián)接：線電流等于相電流。

圖1-4-5對稱星形聯(lián)結(jié)負(fù)載及相、線電壓相量圖2）對稱三角形聯(lián)接圖1-4-6 對稱三角形聯(lián)結(jié)負(fù)載及相、線電壓相量圖結(jié)論：△聯(lián)接的對稱三相負(fù)載線電流與相電流關(guān)系：分別滯后、、30°。、、相位關(guān)系：大小關(guān)系：三、三相電路功率測量1.三相電路的功率三相負(fù)載所吸收的總的有功功率等于各相負(fù)載吸收的有功功率之和，即在對稱三相電路中：或者1）有功功率三相負(fù)載所吸收的總的無功功率等于各相負(fù)載吸收的無功率之和，即2）無功功率或者3）視在功率

2、三相電路的功率的測量（1）一表法：

用一只單相功率表測量出一相負(fù)載吸收的有功功率，讀數(shù)乘以3即是三相負(fù)載吸收的總的有功功率。表示功率表的讀數(shù)。適用于對稱三相電路。（2）兩表法：

適用于三相三線電路。用兩只單相功率表測量三相負(fù)載吸收的總的有功功率三相負(fù)載吸收的總的有功功率等于兩只功率表的讀數(shù)之和，表分別是兩只功率表的讀數(shù)。圖1-4-8兩表法測三相負(fù)載有功功率（3）三表法：

適用于三相四線制不對稱電路。用三只單相功率表測量每相負(fù)載吸收的的有功功率。三相負(fù)載吸收的總的有功功率等于三只功率表的讀數(shù)之和圖1-4-9三表法測三相四線制負(fù)載有功功率四、電力供電系統(tǒng)1、IT系統(tǒng)“I”表示電源側(cè)沒有工作接地或經(jīng)高阻抗接地“T”表示負(fù)載測電氣設(shè)備進(jìn)行接地保護(hù)圖1-4-10IT電源系統(tǒng)IT系統(tǒng)就是電源系統(tǒng)的帶電部分不接地或通過高阻抗接地，電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分接地的系統(tǒng)。（1）IT系統(tǒng)的安全原理1）不接地配電網(wǎng)電擊的危險性當(dāng)各項對地絕緣阻抗相等時，

漏電設(shè)備對地電壓：流過人體的電流：圖1-4-12無保護(hù)接地系統(tǒng)如電網(wǎng)對地絕緣良好，可將對地絕緣電阻看作無限大，則以上兩式可簡化為：如相電壓為220V，頻率為50Hz、各項對地絕緣電阻無窮大、各相對地電容均為0.5uF、人體電阻為2000Ω時，求得漏電設(shè)備對地電壓為135.4V，流過人體的電流為67.7mA，，這一電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人的心室顫動電流，足以使人致命。2）對地電壓限制a:保護(hù)接地:把在故障情況下可能出現(xiàn)危險的對地電壓的導(dǎo)電部分同大地緊密地連接起來的接地。圖1-4-13有保護(hù)接地系統(tǒng)金屬外殼對地電壓:流過人體的電流:如對地絕緣電阻看作無窮大，則簡化為如果保護(hù)電阻,其他條件不變，可求得漏電設(shè)備對地電壓為0.44V，流過人體的電流為0.22mA，顯然這一電流對人體不構(gòu)成危險。b:等電位連接圖1-4-14IT系統(tǒng)等電位連接防止導(dǎo)體間產(chǎn)生危險的電位差；在雙重故障的情況下，短路電流能促使短路保護(hù)裝置（熔斷器等）動作，迅速切斷其中一臺設(shè)備的電源，以保證安全。c:漏電保護(hù)裝置如果不能實(shí)現(xiàn)等電位連接，則可安裝漏電保護(hù)裝置。在出現(xiàn)漏電時，可迅速切斷電源，消除電擊危險。（2）IT系統(tǒng)的應(yīng)用范圍適合在供電距離不太長時才比較安全。例如，連續(xù)生產(chǎn)裝置、大醫(yī)院的手術(shù)室、地下礦井等。2.TT系統(tǒng)TT系統(tǒng)是將電氣設(shè)備的金屬外殼直接接地的保護(hù)系統(tǒng)，稱為保護(hù)接地系統(tǒng)。“T”表示電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)直接接地“T”表示負(fù)載設(shè)備外殼的金屬部分與大地直接連接圖1-4-15TT電源系統(tǒng)

(1)TT系統(tǒng)的限壓原理當(dāng)TT系統(tǒng)中某一相線直接連接到設(shè)備金屬外殼時，其對地電壓為：(2)TT系統(tǒng)特點(diǎn)1）當(dāng)電氣設(shè)備的金屬外殼帶電時，由于有接地保護(hù)，可以大大減少外殼的對地電壓，但還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于安全電壓范圍，屬于危險電壓，同時低壓斷路器（自動開關(guān)）不一定能跳閘。2）當(dāng)漏電電流較小時，即使有熔斷器也不一定能熔斷，故還需要漏電保護(hù)器作保護(hù)。3）TT系統(tǒng)接地裝置耗用鋼材較多，且難以回收、費(fèi)工、廢料。4）TT系統(tǒng)主要用于低壓共用用戶（無配電變壓器），適用與接地保護(hù)比較分散的地方。如家庭用電等。3.TN系統(tǒng)

TN系統(tǒng)是將電氣設(shè)備的金屬外殼與工作零線相接的保護(hù)系統(tǒng)，稱作接零保護(hù)系統(tǒng)。“T”表示電網(wǎng)的中性點(diǎn)直接接地。N表示電器設(shè)備的金屬外殼接零。TN系統(tǒng)的分類1）TN-S系統(tǒng)：保護(hù)零線與工作零線（N線）完全分開。圖1-4-16TN-S電源系統(tǒng)2）TN-C-S系統(tǒng)：部分保護(hù)零線與工作零線前部公用構(gòu)成。圖1-4-17TN-C-S電源系統(tǒng)3）TN-C系統(tǒng)：一種保護(hù)零線與工作零線完全公用的系統(tǒng)。圖1-4-18TN-C電源系統(tǒng)（3）注意事項不能同時采用TT系統(tǒng)和TN系統(tǒng)混合運(yùn)行方式

（4）重復(fù)接地及要求1）TN系統(tǒng)中保護(hù)中性導(dǎo)體上一處或多處通過接地裝置與大地再次連接的接地，稱為重復(fù)接地。2）一般在架空線的干線、分支終端及沿線的工作零線每隔一千米處重復(fù)接地；3）電纜線或架空線在引入車間或大型建筑物處，如距接地點(diǎn)超過50米應(yīng)將零線重復(fù)接地，或在室內(nèi)將零線與配電屏、控制屏的接地裝置可靠連接；4）高低壓同桿架設(shè)時，在其終端桿處應(yīng)將低壓工作零線重復(fù)接地；5）低壓電源進(jìn)戶處應(yīng)將工作零線和保護(hù)零線重復(fù)接地；6）用金屬外皮做零線的低壓電纜應(yīng)重復(fù)接地；7）車間內(nèi)部宜采用環(huán)路式重復(fù)接地，并且零線接地裝置至少有兩處連接，進(jìn)線點(diǎn)一處，離進(jìn)線點(diǎn)最遠(yuǎn)點(diǎn)一處。當(dāng)周長超過400米時，每200米應(yīng)有一處接地。1)降低漏電設(shè)備對地電壓2）減弱零線短線的危險性3）縮短切斷故障時間4）改善防雷性能(5)重復(fù)接地的優(yōu)點(diǎn)五、安全用電常識1、觸電類型（1）單相觸電人站在大地上，人體觸及一根相線（或漏電的電氣設(shè)備），而電源中性點(diǎn)是接地的，此時電流通過人體流入大地，人體承受的電壓是相電壓220V。（2）兩相觸電人體同時觸及兩根相線，此時電流從一根相線通過人體流到另一相相線，作用于人體的電壓是線電壓380V。（3）跨步電壓觸電在高壓導(dǎo)線斷落掉地處，在大地周圍形成電場分布，當(dāng)人走進(jìn)這個區(qū)域，兩腳踩在A、B兩點(diǎn)，由于A、B的電場強(qiáng)度不同，因此形成跨步電壓。由此造成的觸電稱為跨步電壓觸電。2、安全電流與電壓（1）影響人體觸電受傷害程度的因素1）電流的大小和持續(xù)的時間安全電流：交流電30mA及以下；直流電50mA及以下。2）觸電路徑3）電流種類4）人體電阻（2）安全電壓交流：36V及以下直流：48V及以下3、防止觸電的技術(shù)措施（1）保護(hù)接地（2）保護(hù)接零（3）漏電保護(hù)器4、安全用電注意事項5、觸電急救任務(wù)實(shí)施一、工具器材準(zhǔn)備1、三相電源（三相調(diào)壓器）2、220V，15W燈泡若干只3、交流電流表、交流電壓表、萬用表、單相有功功率表、三相有功功率表4.、三相開關(guān)、單刀開關(guān)、導(dǎo)線若干二、電路分析對于一個完全對稱的三相電路中，每相上獲得的電壓和流過負(fù)載的電流應(yīng)該相等的，因此燈泡的功率應(yīng)該是一樣的，若在實(shí)際測量過程中發(fā)現(xiàn)燈泡功率不一或者出現(xiàn)燈泡亮度不一的現(xiàn)象，造成這種現(xiàn)象的原因有多種：一是三相繞組接錯，二是一相負(fù)載開路或者短路等等。三、電路安裝與測量1、三相負(fù)載星形連接（1）電壓電流測量（2）功率測量圖1-4-22三相負(fù)載的星形連接線路圖2、三相負(fù)載三角形連接(1)