第4章 三相电路及安全用电

第4章三相电路及安全用电后一页返回4.1三相电压4.2负载星形联接的三相电路4.3负载三角形联接的三相电路4.4三相功率4.5安全用电本章要求：1.搞清对称三相负载Y和△联接时相线电压、相线电流关系。2.掌握三相四线制供电系统中单相及三相负载的正确联接方法，理解中线的作用。3.掌握对称三相电路电压、电流及功率的计算。4.了解安全用电常识。返回前一页后一页4.1三相电压一、三相电压的产生工作原理：动磁生电三相电动势瞬时表示式eA=EmsinteB=Em(sint-120°)eC=Em(sint+120°)三相交流发电机示意图XYCAZB+n-NS转子定子eAeBeCXABYCZ(首端)(尾端)+++–––返回前一页后一页三相交流发电机结构定子铁芯（作为导磁路经）三相绕组匝数相同空间排列互差1200转子：直流励磁的电磁铁三相电动势瞬时表示式eA=EmsinteB=Emsin(t-1200)eC=Emsin(t+1200)返回前一页后一页相量表示:00EEA0120EEB0120EEC=E/+120°三相电动势瞬时表示式eA=EmsinteB=Emsin(t-120°)eC=Emsin(t+120°).相量表示:.ECEB=E/-120°.=E/0°EAEA.EB.EC.相量图：120°120°120°波形图：et0eAeBeC2120°240°360°返回前一页后一页对称三相电势的瞬时值之和为0。三相交流电到达正最大值的顺序称为相序。0CBAeee即：0CBAEEE或：最大值相等；频率相同；相位互差120°。称为对称三相电势三个正弦交流电动势满足以下特征：返回前一页后一页供电系统三相交流电的相序为ABC。二、三相电源的星形联接1.联接方式中线(零线、地线)中性点端线(相线、火线)在低压系统,中性点通常接地，所以也称地线。相电压：端线与中线间（发电机每相绕组）的电压。线电压：端线与端线间的电压。CBAUUU、、CABCABUUU、、、UpNBCAXYZeAeBeC+–++––CU+–+–BU+–AUABU–+–+BCU–+CAU返回前一页后一页、Ul跳转NBCAXYZeAeBeC+–++––CU+–+–BU+–AUABU–+–+BCU–+CAU2.线电压与相电压的关系相电压：端线与中线间的电压。线电压：端线与端线间的电压。BAABUUUCBBCUUUACCAUUU相量图：30°BUABUAUCUBU根据KVL定律：303AABUU由相量图可得，CBAUUU、、CABCABUUU、、返回前一页后一页30303303lPAABUUUU同理可得：90903303lPBBCUUUU1501503303lpCCAUUUU三、三相电源的三角形联接相电压U线电压U结论：电源Δ形联接时PL–++–+BACABUCAUBCU–返回。三相线电压也是对称的且超前相应的相电压相电压线电压形联接时结论：电源303YPlUU前一页后一页4.2负载星形联接的三相电路三相负载不对称三相负载：不满足ZA=ZB=ZC如由单相负载组成的三相负载对称三相负载：ZA=ZB=ZC如三相电动机三相负载的联接：三相负载也有Y和两种接法，至于采用哪种方法，要根据负载的额定电压和电源电压确定，原则是：负载必须承受额定电压。前一页后一页一、三相负载单相负载：只需一相电源供电照明负载、家用电器分类：负载三相负载：需三相电源同时供电三相电动机等返回二、负载星形联接的三相电路N电源中性点N´负载中性点AIBICINI线电流：流过端线的电流CBAIII、、相电流：流过每相负载的电流结论：负载Y联接时，线电流等于相电流aIY:三相三线制Y0：三相四线制前一页后一页ZBZCZAN'NAUBUCU+++–––1.联接形式返回2.负载Y0联接三相电路的计算1）负载端的线电压＝电源线电压2）负载的相电压＝电源相电压负载Y联接带中线时，可将各相分别看作单相电路来计算PU3U3）线电流＝相电流PIIY0联接时：CBANIIII4）中线电流AAAZUIBBBZUICCCZUIZBZCZAN'NAUBUCU+++–––AIBICINI前一页后一页返回3.对称负载Y0联接三相电路的计算0CBANIIII中线电流CBAZZZ三相电压对称，且负载对称时，三相电流也对称。负载对称时,中线无电流,可省掉中线。负载对称时，只需计算一相电流，其它两相电流可根据对称性直接写出。如：.IA=10/300A.IB=10/-900AIC.=10/+1500A可知：负载对称时，只需计算一相电流，其它两相电流可根据对称性直接写出。ZBZCZAN'NAUBUCU+++–––AIBICINI前一页后一页返回PlUU3无中线时，负载对称若RA=RB=RC=5，求线电流及中线电流IN。若：RA=5，RB=10，RC=20，同上所求。三相电路如图：已知VtuAB)sin(0303142380.例1：前一页后一页返回NNRARBRC+++–––aIbIcIAIBICINIAUBUCU三相对称：A12044I0BA12044cI0中线电流:0IIIICBANA04450220RUIAAA例1：若RA=RB=RC=5，求线电流及中线电流IN。若：RA=5，RB=10，RC=20，同上所求。三相电路如图：已知VtuAB)sin(0303142380解：已知：VUAB030380VUA00220(1)线电流：前一页后一页返回(2)三相负载不对称（RA=5、RB=10、RC=20）分别计算各线电流：ARUIAAA0004450220ARUIBBB001202210120220ARUICCC001201120120220中线电流:0001201112022044CBANIIIIA01929前一页后一页返回例2：照明系统故障分析解：1.A相短路1)中线未断:在上例中，试分析下列情况：1.A相短路：中线未断，求各相负载电压；中线断开，求各相负载电压。2.A相断路：中线未断，求各相负载电压；中线断开，求各相负载电压。NRARCRBABNCB、C相灯由于承受电压过高将烧坏B、C相灯不受影响A相熔断丝熔断，2)中线断开UA=0UB=UBA=380VUC=UCA=380V前一页后一页返回UB=IRB=12.710=127VUC=IRC=12.720=254V2.A相断路NRARCRBABNCIBCUAUB+––+中线未断:中线断开:IB=IC=UBC/（RB+RC)=380/（10+20）=12.7A结论:1.不对称负载Y联接又未接中线时，负载电压不再对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越高。2.中线的作用：保证星形联接三相不对称负载的相电压对称。3.照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，且中线上不允许接刀闸和熔断器。B、C相灯仍承受220V电压正常工作。变为单相电路前一页后一页返回一、联接形式4.3负载三角形联接的三相电路线电流：流过端线的电流CBAIII、、相电流：流过每相负载的电流、、ABIBCICAI前一页后一页返回ZABZBCZCAACB+++–––CAUABUBCUBCIABICAIAIBICI线电流不等于相电流2.相电流..线电流：IBIA.IC、、IBC..IABICA.相电流：、、ABABABZUIBCBCBCZUICACACAZUI3.线电流.IA.IABICA.=-.IBIBC.=-.IAB.IC=ICA.-IBC.1.负载相电压=电源线电压即:UP=Ul一般电源线电压是对称的，所以不论负载是否对称，负载相电压始终对称。二、分析计算前一页后一页返回ZABZBCZCAACB+++–––CAUABUBCUBCIABICAIAIBICI前一页后一页返回相量图:IBCIABICAUBCUABUCAIBIC4.三相负载对称时三相负载对称时，三相相电流对称.IA.IABICA.=-.IBIBC.=-.IAB.IC=ICA.-IBC.AICAI30303303lpABAIIII同理可得：303BCBII303CACII线电流三相线电流也对称。30且落后相应的相电流,相电流I3线电流IΔ联接时结论：对称负载Pl三相负载的联接原则：负载的额定电压=电源的线电压应作联接负载的额定电压=电源线电压31应作Y联接前一页后一页返回应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，与电源的联接方式无关。4.4三相功率无论负载为Y或△联接，每相有功功率都应为：Pp=UpIpcosplplpIIUU31,对称负载联接时：pllpPPIUIUPcos3cos3同理：IU3QPSll22pllpppsinIU3sinIU3QlplpIIUU,31对称负载Y联接时：相电压与相电流的相位差当负载对称时：P=3UpIpcosp前一页后一页返回正误判断：对称负载Y联接：ZUIllBAABAZZUIBAABAZZUIZUIPlPlII3PlUUPlUU3PlIIZUIPPZBZCZANN'AIBICINIAUBUCU+++–––ABU+–前一页后一页返回正误判断：对称负载Y联接：AABAZUI3AABAZUI330AABAZUI330Wcos23202203803PWcos53.1202203803P5320V30380ZUAB三相负载对称已知：Wcos53.1202202203P前一页后一页返回例一：三相对称负载作三角形联接，Ul=220V，当K1和K2均闭合时，各电流表读数均为17.3A，三相功率P=4.5kW，试求:1）每相负载的电阻和感抗；2）K1合、K2断开时，各电流表读数和有功功率P；3）K1断、K2闭合时，各电流表读数和有功功率P。解：1.由已知条件可求得:AAACABK1K2ZABZCAZBCllIUP3cos223/32.17220PPIUZ102203105.4368.01568.022cosZR1.16733.022sinZXL返回前一页后一页或：P=I2RP=UIcostg=XL/R2)K1闭合、K2断开时：AAACABK1K2ZABZCAZBCIA=IC=10AIB=17.32A流过电流表A、C的电流变为相电流IP，流过电流表B的电流仍为线电流Il。当开关均闭合时，每相有功功率P=1.5kW。K1合、K2断时，ZAB、ZBC的相电压和相电流没变，则PAB、PBC不变。P=PAB+PBC=3kW前一页后一页返回IB=0A3)K1断开、K2闭合时AAACABK1K2ZABZCAZBCZABZBCZCAAC变为单相电路I1I2I1仍为相电流IP，I2变为1/2IP。IA=IC=10+5=15AI2变为1/2IP，所以AB、BC相的功率变为原来的1/4。P=1/4PAB+1/4PBC+PCA=0.375+0.375+1.5=2.25kW前一页后一页返回例二：某大楼为日光灯和白炽灯混合照明，需装40瓦日光灯210盏（Cos1=0.5），60瓦白炽灯90盏（Cos2=1），它们的额定电压都是220V，由380V/220V的电网供电。试