项目4三相交流电

1、【知识目标】【知识目标】1.了解三相电源和三相负载的连接方式。了解三相电源和三相负载的连接方式。 2.了解对称三相正弦电路线电压与相电了解对称三相正弦电路线电压与相电压、线电流与相电流的关系。压、线电流与相电流的关系。3.了解三相正弦稳态电路功率的计算。了解三相正弦稳态电路功率的计算。【技能目标】【技能目标】1.会认识和区分三相电源和单相电源。会认识和区分三相电源和单相电源。2.会测量三相电路的线电压与相电压。会测量三相电路的线电压与相电压。返回主目录项目项目4 4 认识三相正弦交流电路认识三相正弦交流电路 任务任务4.1 三相正弦交流电的认识三相正弦交流电的认识 电力系统所采用的供电方式，绝

2、大多数是三相制，电力系统所采用的供电方式，绝大多数是三相制，工业用的交工业用的交 流电动机大都是三相交流电动机，单相交流电动机大都是三相交流电动机，单相交流电则是三相交流电中的一相。流电则是三相交流电中的一相。 三相交流电在国民经济中获得广泛的应用，这是三相交流电在国民经济中获得广泛的应用，这是因为三相交流电比单相交流电在电能的产生、输送和因为三相交流电比单相交流电在电能的产生、输送和应用上具有更显著的优点。应用上具有更显著的优点。 例如例如:在电机尺寸相同的条件下，三相发电机的输在电机尺寸相同的条件下，三相发电机的输出功率比单相发电机高出功率比单相发电机高50%左右；在电能输送距离和左右；在

3、电能输送距离和输送功率一定时，采用三相制比单相制要节省大量的输送功率一定时，采用三相制比单相制要节省大量的有色金属。有色金属。 三相用电设备还具有结构简单、运行可靠、维护三相用电设备还具有结构简单、运行可靠、维护方便等特点。方便等特点。 以对称三相电源向负载供电的电路称为三相电路，以对称三相电源向负载供电的电路称为三相电路，其组成包括对称三相电源、三相负载和三相传输控制其组成包括对称三相电源、三相负载和三相传输控制环节。环节。4.1.1 三相交流电的产生三相交流电的产生1. 三相交流发电机产生三相交流电三相交流发电机产生三相交流电 三相交流发电机示意图三相交流发电机示意图 三相交流电的波形图和

4、相量图三相交流电的波形图和相量图 2. 三相交流电的相序三相交流电的相序sinUmuUtsin(120 )VmuUtsin(240 )WmuUt0WVUuuu幅值相等、频率相同，彼此间互差幅值相等、频率相同，彼此间互差120的三相电压，的三相电压，称为三相对称电压。显然它们的瞬时值之和为零，即：称为三相对称电压。显然它们的瞬时值之和为零，即： 3.3.三相交流电源的连接三相交流电源的连接 三相发电机有三个独立的绕组，通常是将发电机的三相发电机有三个独立的绕组，通常是将发电机的三相绕组接成星形三相绕组接成星形(Y)，有时也接成三角形，有时也接成三角形()。（1）三相电源的三相电源的星形星形(Y)

5、连接连接把发电机三个对称绕组的末端接在一起组成一个公共点把发电机三个对称绕组的末端接在一起组成一个公共点N，为星形连接，为星形连接， 相电压：相线与中性相电压：相线与中性线之间的电压，分别用线之间的电压，分别用“uU、u V、uW”表示。表示。线电压：两根相线之线电压：两根相线之间的电压，分别用间的电压，分别用“uUV、uVW、uWU”表示。表示。三相电源星形连接三相电源星形连接三相电源星形连接的电压关系：三相电源星形连接的电压关系：3PLUU3在星形连接时，线电压的有效值在星形连接时，线电压的有效值UL是相电压有效值是相电压有效值UP的的 倍，即：倍，即：并且这三个线电压相量分别超前于相应相

6、电并且这三个线电压相量分别超前于相应相电压相量压相量30。（2）三相电源的三角形（）连接三相电源的三角形（）连接三相电源三角形连接三相电源三角形连接 将发电机绕组的一相末端与另一相绕组的首端依次相将发电机绕组的一相末端与另一相绕组的首端依次相连接，就成为三角形连接。连接，就成为三角形连接。 三角形接法中的电压电流关系三角形接法中的电压电流关系 在三相电源电压对称时，在三相电源电压对称时，uA +uB +uC=0。 这表明三角形回路中合成电压等于零，即这个这表明三角形回路中合成电压等于零，即这个闭合回路中没有电流。闭合回路中没有电流。 在三角形连接时，线电压与相电压相等，即：在三角形连接时，线电

7、压与相电压相等，即：ULUP。一般发电机的三相绕组都接成星形，而不接一般发电机的三相绕组都接成星形，而不接成三角形。成三角形。4.1.2 三相负载三相负载 交流用电设备分为单相和三相两大类。交流用电设备分为单相和三相两大类。 一些小功率的用电设备例如电灯、各种家用电器等，都使一些小功率的用电设备例如电灯、各种家用电器等，都使用单相电，称为单相负载。用单相电，称为单相负载。 工厂的大型用电设备，一般都使用三相电，如三相交流电工厂的大型用电设备，一般都使用三相电，如三相交流电动机等。动机等。 三相用电设备的内部结构有三部分，根据需要可接成星形三相用电设备的内部结构有三部分，根据需要可接成星形（Y）

8、或三角形（）或三角形（），称为三相负载。），称为三相负载。 三相负载接入电源时应遵守两个原则：三相负载接入电源时应遵守两个原则：是加于负载的电是加于负载的电压必须等于负载的额定电压，二是应尽可能的使电源的各相负压必须等于负载的额定电压，二是应尽可能的使电源的各相负载均匀和对称，从而使三相电源供电趋于平衡。载均匀和对称，从而使三相电源供电趋于平衡。 1.1.三相负载的星形（三相负载的星形（Y）连接）连接星形接线时，线电流就是相电流，即：星形接线时，线电流就是相电流，即： IL= IP 图图4.4 三相四线制电路三相四线制电路（1）三相对称负载）三相对称负载 三相负载完全相同，这种三相负载称为三相

9、三相负载完全相同，这种三相负载称为三相对称负载。对称负载。 此时三个相电流相等，各相电压与电流间的此时三个相电流相等，各相电压与电流间的相位差也相同，即三个相电流之间的相位互差相位差也相同，即三个相电流之间的相位互差120。因此，三相电流也是对称的。因此，三相电流也是对称的。 此时中线电流此时中线电流IN为零。既然中性线没有电流，为零。既然中性线没有电流，它就不起作用，因此可以把中性线去掉。它就不起作用，因此可以把中性线去掉。 三相交流电机就是三相对称负载三相交流电机就是三相对称负载（2）不对称三相负载电路）不对称三相负载电路 在实际的三相电路中，负载是不可能完全对称的。在实际的三相电路中，负

10、载是不可能完全对称的。对于星形连接，只要有中性线，负载的相电压总是对对于星形连接，只要有中性线，负载的相电压总是对称的。此时各相负载都能正常工作，只是这时的各相称的。此时各相负载都能正常工作，只是这时的各相电流不再对称，中性线电流也不再为零。电流不再对称，中性线电流也不再为零。 在负载不对称的三相三线制电路中，电源与负载的在负载不对称的三相三线制电路中，电源与负载的中点中点 电位不再等，而且三相中有的相电压高，有的相电电位不再等，而且三相中有的相电压高，有的相电压低，这将影响负载的正常工作，甚至烧坏负载。压低，这将影响负载的正常工作，甚至烧坏负载。 在三相四线制供电的不对称电路中，为了保证负载

11、在三相四线制供电的不对称电路中，为了保证负载的相电压对称，中性线不允许接入开关和熔断器。以免的相电压对称，中性线不允许接入开关和熔断器。以免中性线断开造成各个负载电压不对称。中性线断开造成各个负载电压不对称。2.三相负载的三角形（三相负载的三角形（ ）连接）连接三相负载的三角形接法三相负载的三角形接法 对称三角形负载的电压和电流关系 当负载对称时，由于电源电压是对称的，所当负载对称时，由于电源电压是对称的，所以相电压是对称的。以相电压是对称的。 此时的线电流也是对称的，且对称三角形负此时的线电流也是对称的，且对称三角形负载的线电流落后于相应的相电流载的线电流落后于相应的相电流30，而线电流，而

12、线电流的有效值的有效值Il是相电流有效值是相电流有效值IP的的 倍，即：倍，即： 3PlII3 三角形负载不对称的电压和电流关系三角形负载不对称的电压和电流关系 当三角形负载不对称时，各相电流将不对称，当三角形负载不对称时，各相电流将不对称，而各线电流也将不对称，其各相电流与各线电流而各线电流也将不对称，其各相电流与各线电流就不再是就不再是 倍的关系，倍的关系， 3【知识拓展】电力系统低压供电为什么要采用三【知识拓展】电力系统低压供电为什么要采用三相四线制相四线制(380/220伏伏)？ 采用三相四线制低压供电的主要原因采用三相四线制低压供电的主要原因1.对于动力电负载和照明电负载混合用时供电方便。三相对于动力电负载和照明电负载混合用时供电方便。三相电动机为对称三相负载，需要有三相电源，而采用三电动机为对称三相负载，需要有三相电源，而采用三相四线制就好象有三个单独电源（每一相电源可单独相四线制就好象有三个单独电源（每一相电源可单独对每相负载供电）。对每相负载供电）。2.单相负载接在三相电路上时，虽然力求每相负载均匀分单相负载接在三相电路上时，虽然力求每相负载均匀分布，但在实际使用时不可能达到，这就事实上成为三布，但在实际使用时不可能达到，这就事实上成为三相不对称电路，为使照明等单相负载两端取得的电压相不对称电