三相正弦交流电路

4.2三相负载的连接4.3三相电路的功率4.1三相交流电源4.4安全用电第4章三相正弦交流电路•(1)了解三相交流电源的产生和特点。•(2)掌握三相四线制电源的线电压和相电压的关系。•(3)掌握对称三相负载Y形连接和连接时，负载线电压和相电压、线电流和相电流的关系。•(4)熟练分析与计算三相电路电压、电流、功率等。本章要求第4章三相正弦交流电路三相交流发电机示意图4.1三相交流电源•4.1.1.三相电压的产生工作原理：动磁生电(尾端)+eAeBeCXABYCZ(首端)++–––++__eeAX•三相绕组示意图电枢绕组及其电动势定子转子Z（W2）A（U1）X（U2）Y（V2）NSC（W1）-+B（V1）•••三相电动势瞬时表示式相量表示tEesinmA)120sin(mBtEe)120sin(mCtEeEEE0A)23j21(120BEEE)23j21(120CEEE相量图波形图e0eAeBeC2120°240°360°tEBEA..120°120°120°EC.对称三相电动势的瞬时值之和为0三相交流电到达正最大值的顺序称为相序。0CBAeee即：0CBAEEE或最大值相等频率相同相位互差120°称为对称三相电动势三个正弦交流电动势满足以下特征供电系统三相交流电的相序为ABC(UVW)0321eee0321EEE4.1.2三相电源的星形连接中性线(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：端线与中性线间（发电机每相绕组）的电压线电压：端线与端线间的电压321UUU、、312312UUU、、、Up–3U+–+2U+–1U、UlONL2L3L1e1+–e3+–e2+–12U–+–+23U–+31U线电压与相电压的关系2112UUU3223UUU1331UUU根据KVL定律由相量图可得相量图30°2U12U1U3U2U–U1ONU2U3e1+–e3+–e2+3U+–+–2U+–1U12U–+–+23U–+31U303112UU303PU30LUpplUUU2330cos21线电压与相电压的关系由相量图可得相量图2U12U1U3U2U303112UU303PU30LUpplUUU2330cos21同理303223UU303331UU三相电源的三角形连接p相电压线电压时结论：电源Δ形UUl连接且超线电压形连接时结论：电源,3,YPUUl。三相线电压也是对称的前相应的相电压,30–++–+BACABUCAUBCU–BCU4.2三相负载的连接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如三相电动机分类单相负载：只需一相电源供电照明负载、家用电器负载三相负载：需三相电源同时供电三相电动机等三相负载的连接三相负载也有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。三相负载连接原则（1）电源提供的电压=负载的额定电压；（2）单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。AB电源C保险丝三相四线制380/220伏N额定相电压为220伏的单相负载额定线电压为380伏的三相负载4.2.1负载星形连接NI线电流：流过端线的电流321III、、相电流：流过每相负载的电流结论：负载Y连接时，线电流等于相电流。1IY:三相三线制Y0：三相四线制+Z2Z3Z1N'N1U2U3U++–––1I2I3IN电源中性点N´负载中性点(2)负载Y连接三相电路的计算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3)线电流＝相电流PL3UUPLIIY连接时：CBANIIII4)中线电流CCCBBBAAAZUIZUIZUI负载Y连接带中性线时,可将各相分别看作单相电路计算AIBICINIaI+ZBZCZAN'NAUBUCU++–––负载对称时,中性线无电流,可省掉中性线。(3)对称负载Y连接三相电路的计算0CBANIIII中线电流CBAZZZ因为三相电压对称，且所以负载对称时，三相电流也对称。P3LUU负载对称无中性线时负载对称时，只需计算一相电流，其它两相电流可根据对称性直接写出。AIBICINI+ZBZCZAN'NAUBUCU++–––A15010A9010A3010CBAIII可知：如：1I2I3INI+ZBZCZAN'NAUBUCU++–––例1：在一星形连接的三相电路中，每相阻抗Z＝(8+j6)Ω，若线电压u12＝380sin(ωt＋30°)V，试求各相电流i1、i2、i3的值。例1：在一星形连接的三相电路中，每相阻抗Z＝(8+j6)Ω，若线电压u12＝380sin(ωt＋30°)V，试求各相电流i1、i2、i3的值。解：依题意可得22866arctan8Z＝8+j6=＝1037°ΩU12＝38030°V30°-30°38031＝=U123U-30°＝2200°VI1＝11UZ22001037＝＝22-37°A因负载对称，可以推知其余两相电流分别为I2＝I1-120°=22-37°-120°=22-157°AI3＝I2-120°=22-37°+120°=2283°A例1：在一星形连接的三相电路中，每相阻抗Z＝(8+j6)Ω，若线电压u12＝380sin(ωt＋30°)V，试求各相电流i1、i2、i3的值。解：依题意可得I1＝11UZ22001037＝＝22-37°A因负载对称，可以推知其余两相电流分别为I2＝I1-120°=22-37°-120°=22-157°AI3＝I2-120°=22-37°+120°=2283°AA)37sin(2221tiA)157sin(2222tiA)83sin(2223tiN+++–––BICIAINIAUBUCUNRARBRCACB若RA=RB=RC=5，求线电流及中性线电若RA=5,RB=10,RC=20,求线电流及一星形连接的三相电路，电源电压对称。设电源线电压。负载为V)30314sin(2380ABtu电灯组，流IN;中性线电流IN。例2：中性线电流0CBANIIII解：已知：V30380ABUN+++–––BICIAINIAUBUCUNRARBRCACBV0220AUA044A50220AAARUI(1)线电流三相对称A12044BIA12044CI线电流:流过端线的电流。CBAIII、、相电流:流过每相负载的电流。CABCIII、、ABZABZBCZCAACB+++–––CAUABUBCUBCIABICAIAIBICI线电流不等于相电流负载相电压=电源线电压即:UP=UL一般电源线电压对称，因此不论负载是否对称，负载相电压始终对称,即UAB=UBC=UCA=Ul=UP4.2.2负载三角形连接ZABZBCZCAACB+++–––CAUABUBCUBCIABICAIAIBICIABABABZUIBCBCBCZUICAACAZUICCAABAIIIABBCBIIIBCCACIII负载对称时,相电流对称，即ZUIIIIPPCABCABRXarctanCABCAB为此线电流也对称，即。lIIIICBAABABABZUIBCBCBCZUICAACAZUICCAABAIIIABBCBIIIBCCACIII负载对称时,相电流对称，即ZUIIIIPPCABCABRXarctanCABCAB为此线电流也对称，即。lIIIICBA相量图IBCIABICAUBCUABUCAAICAIIBICABABABZUIBCBCBCZUICAACAZUICCAABAIIIABBCBIIIBCCACIII相量图IBCIABICAUBCUABUCAAICAIIBIC。30且落后相应的相电流(相电流),3线电流Δ联接时对称负载:结论PIIlPP330cos2IIIl线电流比相应的相电流滞后30。由相量图可求得4.3三相电路的功率无论负载为Y或△连接，每相有功功率都应为Pp=UpIpcospllIIUU31,pp对称负载连接时：PPPPcos3cos3llIUIUP同理ppppsin3sin3llIUIUQllIIUUpp,31对称负载Y连接时：相电压与相电流的相位差当负载对称时：P=3UpIpcospLLPP2233IUIUQPS所以有一对称三相负载，每相电阻为R=6，电抗X=8，三相电源的线电压为UL=380V。求：(1)负载做星形连接时的功率PY；(2)负载做三角形连接时的功率P。例:解：每相阻抗均为，108622＋Z6.0cosZR功率因数(1)负载做星形连接时：相电压V2203LYPUU线电流等于相电流A22YPYPYLZUII负载的功率kW7.8cos3YLYLYIUP有一对称三相负载，每相电阻为R=6，电抗X=8，三相电源的线电压为UL=380V。求：(1)负载做星形连接时的功率PY；(2)负载做三角形连接时的功率P。例:解：每相阻抗均为，108622＋Z6.0cosZR功率因数（2）负载做三角形连接时：相电压等于线电压UP=UL=380V，相电流A38PLZUI负载的功率kW26cos3LLIUP1、电流对人体的作用4.4安全用电•人体因触及高电压的带电体而承受过大的电流，以致引起死亡或局部受伤的现象称为触电。触电对人体的伤害程度，与流过人体电流的频率、大小、通电时间的长短、电流流过人体的途径、以及触电者本人的情况有关。•触电事故表明，频率为50~100Hz的电流最危险，通过人体的电流超过50mA(工频)时，就会产生呼吸困难、肌肉痉挛、中枢神经遭受损害从而使心脏停止跳动以至死亡；电流流过大脑或心脏时，最容易造成死亡事故。1、电流对人体的作用4.4安全用电•触电伤人的主要因素是电流，但电流值又决定于作用到人体上的电压和人体的电阻值。通常人体的电阻为800至几万欧不等。通常规定36V以下的电压为安全电压，对人体安全不构成威胁。•常见的触电方式有单相触电和两相触电。人体同时接触两根相线，形成两相触电，这时人体受380V的线电压作用，最为危险。单相触电是人体在地面上，而触及一根相线，电流通过人体流入大地造成触电。此外，某些电气设备由于导电绝缘破损而漏电时，人体触及外壳也会发生触电事故。4.4安全用电2、常用的安全措施•为防止发生触电事故，除应注意开关必须安装在火线上以及合理选择导线与熔丝外，还必须采取以下防护措施。(1)正确安装用电设备(2)电气设备的保护接地把电气设备的金属外壳用导线和埋在地中的接地装置连接起来，叫做保护接地，适用于中性点不接地的低压系统中。电气设备采用保护接地以后，即使外壳因绝缘不好而带电，这时工作人员碰到机壳就相当于人体和接地电阻并联，而人体的电阻远比接地电阻大，因此流过人体的电流就很微小，保证了人身安全。4.4安全用电(3)电气设备的保护接零保护接零就是在电源中性点接地的三相四线制中，把电气设备的金属外壳与中性线连接起来。这时，如果电气设备的绝缘损坏而碰壳，由于中性线的电阻很小，所以短路电流很大，立即使电路中的熔丝烧断，