§3-1三相正弦交流電架空的三相輸電線

三相異步電動機電源線三相交流電的優點

1．三相發電機比體積相同的單相發電機輸出的功率大。

2．三相發電機的結構不比單相發電機復雜多少，而使用、維護都比較方便，運轉時比單相發電機的振動要小。

3．在同樣條件下輸送同樣大的功率時，特別是在遠距離輸電時，三相輸電比單相輸電節約材料。

4．從三相電力系統中可以很方便地獲得三個獨立的單相交流電。當有單相負載時，可使用三相交流電中的任意一相。一、三相交流電動勢的產生轉子是電磁鐵，其磁極表面的磁場按正弦規律分布三相交流發電機示意圖電樞繞組三相繞組及其電動勢

eU=Emsin（ωt+0°）VeV=Emsin（ωt－120°）Vew=Emsin（ωt+120°）V三個交流電動勢到達最大值（或零）的先后次序稱為相序。

規定各相電動勢的正方向是從線圈的末端指向始端，即電流從始端流出時為正，反之為負。正序：UVWU負序：UWVU三相繞組始端分別用U1，V1，W1表示，末端用U2，V2，W2表示，分別稱為U相，V相，W相。發電機的三根引出線及配電站的三根電源線分別以黃（U）、綠（V）、紅（W）三種顏色作為標志。三個繞組在空間位置上彼此相隔120°。三相對稱電動勢的波形圖和相量圖

波形圖相量圖

電動機旋轉方向與電源相序的關系

正序接線調換相序二、三相四線制供電三相四線制是把發電機三個線圈的末端連接在一起，成為一個公共端點（稱中性點）。從中性點引出的輸電線稱為中性線，簡稱中線；接地的中性線稱為零線。零線或中線所用導線一般用黃綠相間色表示。從三個線圈始端引出的輸電線稱為端線或相線，俗稱火線。

有時為了簡便，常不畫發電機的線圈連接方式，只畫四根輸電線表示相序。三相四線制電路相線與相線之間的電壓，稱線電壓，分別用表示。相線與中性點之間的電壓，稱相電壓，分別用表示。線電壓與相電壓之間的關系為利用幾何知識可以得到：即：線電壓總是超前于對應的相電壓30°。三個相電壓只有在對稱時其和為零，而線電壓無論對稱與否其和均為零，即：三、三相五線制供電目前，許多新建的民用建筑在配電布線時，已采用三相五線制，設有專門的保護零線。三相五線制供電單相三孔插座三相五線制供電系統示意圖

四、三相三線制供電三相三線制就是三相電源星形連接時，中性線不引出，有3根相線對外供電。三相三線制供電只能向三相用電器供電，提供線電壓，不能向單相用電器供電，主要用于高壓供電線路和低壓動力線路。三相三線制供電§3-2三相負載的連接方式各相負載相同的三相負載稱為對稱三相負載，如三相電動機、三相變壓機、三相電阻爐等。工廠中許多電氣設備都需要由三相電源供電,這樣的負載稱為三相負載。兩臺三相異步電動機的銘牌電動機采用星形接法電動機采用三角形接法接法一、三相負載的星形連接三相負載分別接在三相電源的一根相線和中線之間的接法稱為三相負載的星形連接（常用“Y”標記）。三相負載的星形連接電流相量圖負載兩端的電壓稱為負載的相電壓。在忽略輸電線上的電壓降時，負載的相電壓就等于電源的相電壓，電源的線電壓為負載相電壓的倍，即流過每相負載的電流稱為相電流。流過每根相線的電流稱為線電流。線電流和相電流的大小關系為：流過中線的電流稱為中線電流。若三相負載對稱，則各負載中的相電流也相等，而且三個相電流的相位差也互為120°。中線電流為各相電流的相量和，由相量圖可知三個相電流的相量和為零。即

已知加在星形連接的三相異步電動機上的對稱電源線電壓為380V，每相電阻為6Ω，感抗為8Ω，求流入電動機每相繞組的相電流及各線電流。解：由于電源電壓對稱，各相負載也對稱，則各相電流應相等。因為

所以

星形連接的特點三相對稱負載星形連接時：

1．各相負載相電壓相等，均等于電源相電壓。

2．流過三相對稱負載的各相電流相等，線電流的大小等于相電流。

3．有中線時，流過三相不對稱負載的各相電流不相等，中線電流不等于零。

4．有中線時，各相負載相電壓相等，均等于電源相電壓，各相負載能正常工作。5．無中線時，各相負載相電壓不相等，阻抗小的負載相電壓減小，阻抗大的負載相電壓增大，各相負載不能正常工作。二、三相負載的三角形連接把三相負載分別接在三相電源每兩根相線之間的接法稱為三角形連接（常用“△”標記）。

三相負載的三角形連接電流相量圖在三角形連接中，負載的相電壓和電源的線電壓大小相等，即U△P=UL。三相負載接到電源中，是作三角形還是星形連接，要根據負載的額定電壓而定。線電流和相電流的關系為從電流相量圖可以看出，線電流總是滯后于相應的相電流30o。將上例中電動機三相繞組改為三角形連接后，接入電源，其他條件不變。試求各相電流、線電流的大小，并與星形連接時作比較。解：在三角形連接中，負載的相電壓等于電源的線電壓，因而相應的相電流、線電流的比值：即：電動機三相繞組接成三角形時的相電流是接成星形時相電流的倍；接成三角形時的線電流是接成星形時線電流的3倍。1．各相負載相電壓等于電源線電壓；三根相線的線電流相等，三相負載的相電流相等。2．各相負載相電壓均等于電源線電壓，三根相線的線電流不相等，三相負載的相電流不相等。三角形連接的特點三相對稱負載三角形聯結時：三相對稱負載作三角形連接時的相電壓是作星形連接時相電壓的√3倍。因此

，三相負載接到電源中，是作三角形連接還是作星形連接，要根據負載的額定電壓而定。例如，對“380V/220V”三相電源來說，當三相負載的額定電壓為220V時，應采用星形連接；當三相負載的額定電壓為380V時，應采用三角形連接。三、三相負載的功率在三相交流電源中，三相負載消耗的總功率為各相負載消耗的功率之和，即上式中，UU、UV、UW為各相負載的相電壓，IU、IV、IW為各相負載的相電流，cosφU、cosφV、cosφW為各相負載的功率因數。在對稱三相電路中，。當對稱負載作星形連接時，有功功率為當對稱負載作三角形連接時，有功功率為即三相對稱負載不論是連成星形還是連成三角形，其總有功功率均為φ仍是負載相電壓與相電流之間的相位差，而不是線電壓與線電流間的相位差注意上式中φ仍是負載相電壓與相電流之間的相位差，而不是線電壓與線電流間的相位差。另外，負載作三角形連接時的線電壓和線電流并不等于作星形連接時的線電壓和線電流。工業電阻爐常利用改變電阻絲的接法來控制功率大小，達到調節爐內溫度的目的。有一臺三相電阻爐，每相電阻R=11Ω，試求：（1）在380V線電壓下，分別采用星形連接和三角形連接時所消耗的功率。（2）在220V線電壓下，采用三角形連接時所消耗的功率。解：（1）星形連接時的線電流為：星形連接時的功率為：三角形連接時的線電流為：三角形連接時的功率為：（2）從上面例題可以得出以下兩點：第一，線電壓不變時，負載作三角形連接時的功率為作星形連接時功率的3倍。第二，只要每相負載所承受的相電壓相等，那么不管負載接成星形還是三角形,負載所消耗的功率均相等。§3-3安全用電一、輸電和配電火力發電廠風力發電廠1.發電廠核電站太陽能發電廠發電機組升壓變壓器高壓輸電線用戶降壓變壓器變電所電流輸送流程圖2.電力網和電力系統將發電廠生產的電能傳輸和分配到用戶的輸配電系統稱為電力網，簡稱電網。

（1）電力網（電網）

（2）電力系統

將發電廠、電力網和用戶聯系起來的一個發電、輸電、變電、配電和用電的整體叫電力系統。電力系統示意圖

在電力系統中，1000V以上為高壓，1000V以下為低壓，常用用電設備或用戶所需的電壓一般都是低壓。（3）變配電及配電方式

1）變配電電力電源進入工廠的電壓大多為6－10kV

，當供電距離遠或負荷容量大時，則采用35kV以上電壓進電。常用的用電設備額定電壓為220V或380V；少數高壓電動機的額定電壓為6kV。因此，電能進入工廠后，還要進行變電（變換電壓）和配電（分配電能）。變電所的任務是受電、變壓和配電；如果只受電和配電，而不進行變壓的則稱為配電所。2）廠區內配電方式工廠配電系統承擔著廠區內高壓（大多為6－10kV）和低壓（220/380V）電能傳輸和分配的任務。配電方式主要有放射式、樹干式兩種類型。放射式樹干式3）配電裝置配電裝置是用于受電和配電的電氣設備，它包括斷路器、隔離開關等控制電器、熔斷器、繼電器等保護電器及母線和各種載流導體，用于功率補償的電力電容器等。

低壓配電室低壓配電柜的內部構造

斷路器熱繼電器電流互感器時間繼電器熔斷器交流接觸器二、防止觸電的技術措施1．保護接地中性點不接地三相供電系統的接地保護2．保護接零保護接零采用保護接零須注意以下幾點：（1）保護接零只能用于中性點接地的三相四線制供電系統。（2）接零導線必須牢固可靠，防止斷線、脫線。（3）零線上禁止安裝熔斷器和單獨的斷流開關。（4）零線每隔一定距離要重復接地一次。一般中性點接地要求接地電阻小于10Ω。（5）接零保護系統中的所有電氣設備的金屬外殼都要接零，絕不可以一部分接零，一部分接地。同一供電線路中部分接零、部分接地的后果

3．家庭安全用電家庭配電示意圖三腳插頭三孔插座（1）照明配電箱照明配電箱外形照明配電箱又稱小型斷路器組合配電箱，通常作為家庭住宅的總配電設備，嵌裝在進戶門后墻壁上，用來方便地控制家庭電器設備的每一路電源,并兼有過流保護功能，有的還兼有漏電保護功能。（2）漏電保護器漏電保護器原理圖三極漏電保護器（組合式）二極漏電保護器漏電保護器接線示例

三、安全用電注意事項1．判斷電線或用電設備是否帶電，必須用試電器（或測電筆），決不允許用手觸摸。2．禁止帶負載操作動力配電箱中的刀開關。3．禁止在運行中拆卸、修理電氣設備。檢修電氣設備時必須停車，切斷電源。并在開關處要設置“禁止合閘，有人工作”的警示牌。白底紅字紅底白字4．根據需要選擇熔斷器的熔絲粗細，嚴禁用銅絲代替熔絲。5．安裝照明線路時，開關必須接在相線上，開關和插座離地一般不低于1.3m。不要用濕手去摸開關、插座、燈頭等，也不要用濕布去擦燈泡。6．室內配線時禁止使用裸導線和絕緣破損的導線，塑料護套線直接裝置在敷設面上時，須用防銹的金屬夾頭或其他材料的夾頭牢固裝夾。塑料護套線連接處應加瓷接頭或接線盒。嚴禁將塑料護套線或其他導線直接埋設在水泥或石灰粉刷層內。7．拆開的或斷裂的裸露的帶電接頭，必須及時用絕緣物包好并放在人身不易接觸到的地方。8．配電箱、開關、變壓器等電氣設備附近，不準堆放各種易燃、易爆、潮濕和其他影響操作的物體。9．在電力線路附近，不要安裝電視機的天線；不放風箏、打鳥；更不能向電線、瓷瓶和變壓器上仍物。在帶電設備周圍嚴禁使用鋼板尺，鋼卷尺進行測量工作。10．發現電線或電氣設備起火，應迅速切斷電源，在帶電狀態下，決不能用水或泡沫滅火器滅火。四、照明電路1.常用照明方式（1）一般照明無特殊要求,為整個被照場所而設置的照明。（2）局部照明局限于某一工作部位的照明。（3）混合照明由一般照明和局部照明共同組成的照明稱混合照明。此外，還有事故照明、障礙物照明等特殊的照明方式。2.常用照明燈具使用最為廣泛的照明燈具是白熾燈和熒光燈,此外還有鹵鎢燈、高壓汞燈、高壓鈉燈等。3.配電板和雙控照明電路配電板(配電箱、配電屏)是連接電源與用電設備的中間裝置。照明電路配電板比較簡單,由單相電能表、電源開關、熔斷器等組成。單相電能表刀開關熔斷器（1）單相感應式電能表電能表又稱電度表或火表,是計量電能的儀表，它能測量某一段時間內電路所消耗的電能。電能表分為有功電能表和無功電能表兩種，有功電能表又分為單相電能表和三相電能表。機械式