第4章 三相正弦电路分析

跳转到第一页电工技术跳转到第一页学习要点第4章三相正弦电路分析掌握三相电路中电源及负载的联接方法掌握相电压与线电压、相电流与线电流在对称三相电路中的相互关系掌握对称三相电路电压、电流和功率计算掌握不对称三相四线制电路中中线的作用了解安全用电的常识和重要性了解接零、接地保护的作用和使用条件了解静电保护和电气防火、防爆的常识跳转到第一页4.1三相正弦交流电源4.2三相电路中负载的联接4.3安全用电第4章三相正弦电路分析跳转到第一页4.1三相正弦交流电源由3个频率相同、振幅相同、相位互差120°的正弦电压源所构成的电源称为三相电源。由三相电源供电的电路称为三相电路。4.1.1三相交流电的产生三相电源由三相交流发电机产生的。在三相交流发电机中有3个相同的绕组。3个绕阻的首端分别用A、B、C表示，末端分别用X、Y、Z表示。这3个绕组分别称为A相、B相、C相，所产生的三相电压分别为：)120sin(2)120sin(2sin2CBAtUutUutUuppp1201200CBApppUUUUUU跳转到第一页ωtuuAuBuCO120°120°120°AUCUBU(a)波形图(b)相量图对称三相电源：三个电压同幅值同频率相位互差120三个电压达最大值的先后次序叫相序，图示相序为ABC。任一瞬间对称三相电源3个电压瞬时值之和或相量之和为零。0CBAuuu0CBAUUU跳转到第一页星形连接：3个末端连接在一起引出中线，由3个首端引出3条火线。CU30°30°30°AUBUABUCAUBCU－BU－AU－CUCUBU+AU－－++－ANBC每个电源的电压称为相电压火线间电压称为线电压。ACCACBBCBAABUUUUUUUUU4.1.2三相电源的联接跳转到第一页CU30°30°30°AUBUABUCAUBCU－BU－AU－CUV1503303V903303V303303CCABBCAABpppUUUUUUUUU由相量图可得：可见，三个线电压幅值相同，频率相同，相位相差120。plUU3跳转到第一页CUAU+BU－－++－ABC注：此种接法如一相接反，将造成严重后果。plUU三角形连接：将三相绕组的首、末端依次相连，从3个点引出3条火线。BCUCAUABU跳转到第一页4.2.1负载星形联接CIBIAICUBU+AU－－++－ANBCZZZplII相电流：负载中的电流。线电流：火线中的电流。4.2三相电路中负载的联接在三相电路中，每相负载中的电流应该一相一相地计算。在忽略导线阻抗的情况下，各相负载承受的电压就是电源对称的相电压，因此各相电流为：cCCbBBaAA,,ZUIZUIZUI跳转到第一页)120(120)120(1200CCBBAAzpzpzpzpzpzpZUZUZUIZUZUZUIZUZUZUIzllzpppIUIUPPcos3cos330CBANIIII中线中没有电流，即如果三相负载是对称的，即zcba||ZZZZZ则：三相功率：zsin3llIUQllIUQPS322跳转到第一页AIABCZZZBICIABIBCICAI303303303CABCCACBCABBCBABCAABAIIIIIIIIIIII)120(120)120(1200CACABCBCABABzpzpzpzpzpzpZUZUZUIZUZUZUIZUZUZUI相电流线电流plII3AIBCIABICAI30°30°30°BICIBCIABICAIzllzpppIUIUPPcos3cos334.2.2负载三角形联接跳转到第一页例：对称三相三线制的线电压V3100lU，每相负载阻抗为6010ZΩ，求负载为星形及三角形两种情况下的电流和三相功率。解：（1）负载星形连接时，相电压的有效值为：V1003lpUU设0100AUV。线电流等于相电流，为：A60106010120100A180106010120100A601060100100CCBBAAZUIZUIZUI三相总功率为：W150060cos1031003cos3zllIUP跳转到第一页（2）当负载为三角形连接时，相电压等于线电压，设V03100ABU。相电流为：A6031060101203100A18031060101203100A60310601003100CACABCBCABABZUIZUIZUI线电流为：303030315030210303039030303CACBCBABAIIIIII三相总功率为：W450060cos3031003cos3zllIUP由此可知，负载由星形连接改为三角形连接后，相电流增加到原来的3倍，线电流增加到原来的3倍，功率增加也到原来的3倍。跳转到第一页安全电压：36V和12V两种。一般情况下可采用36V的安全电压，在非常潮湿的场所或容易大面积触电的场所，如坑道内、锅炉内作业，应采用12V的安全电压。4.3安全用电4.3.1触电方式及其防护跳转到第一页2、间接触电及其防护间接触电主要有跨步电压触电和接触电压触电。虽然危险程度不如直接触电的情况，但也应尽量避免。防护的方法是将设备正常时不带电的外露可导电部分接地，并装设接地保护等。1、直接触电及其防护直接触电又可分为单相触电和两相触电。两相触电非常危险，单相触电在电源中性点接地的情况下也是很危险的。其防护方法主要是对带电导体加绝缘、变电所的带电设备加隔离栅栏或防护罩等设施。跳转到第一页电气设备的保护接地和保护接零是为了防止人体接触绝缘损坏的电气设备所引起的触电事故而采取的有效措施。1．保护接地电气设备的金属外壳或构架与土壤之间作良好的电气连接称为接地。可分为工作接地和保护接地两种。工作接地是为了保证电器设备在正常及事故情况下可靠工作而进行的接地，如三相四线制电源中性点的接地。保护接地是为了防止电器设备正常运行时，不带电的金属外壳或框架因漏电使人体接触时发生触电事故而进行的接地。适用于中性点不接地的低压电网。2．保护接零在中性点接地的电网中，由于单相对地电流较大，保护接地就不能完全避免人体触电的危险，而要采用保护接零。将电气设备的金属外壳或构架与电网的零线相连接的保护方式叫保护接零。4.3.2接地与接零跳转到第一页4.3.3静电防护与电气防火防爆1．静电的危害及其防护静电防护措施：（1）利用控制工艺过程和控制工艺过程中所用材料的选择，使之不产生静电或少产生静电；（2）采取接地、增湿、加入抗静电添加剂等措施，加速静电的泄漏；（3）利用感应中和器、高压中和器、放射线中和器等装置，加速静电的中和；（4）改善生产环境，利用封闭的方法限制危害的产生，减小易燃易爆物散发的浓度。跳转到第一页2．电气防火防爆电气防火防爆措施：严格遵守电气设备的铭牌值、操作规程、勤于观察和检测设备的运行情况、温升情况，以及设备的定期维修等，都可防止事故的发生。在易发生火灾危险的场所，应按国家有关技术规范选用封闭型、防尘型、防滴型或防爆型等电器设备。另外，可安装预防报警装置等监测设备，防止灾害的发生。一旦发生火灾，要积极组织扑救。根据不同的情况，采用相应的灭火方法。电气设备在切断电源后的灭火方法与扑救一般的火灾相同。在无法切断电源或者不能确定是否已切断电源的情况下，应采用带电灭火的方法，应用不导电的灭火剂带电灭火。