《电工技术》项目4(三相电路的安装与测量)课件

任务2分析三相电路任务1认识三相电路项目4三相电路的安装与测量认识发电、变电、输电、配电和用电等环节；能概述电力系统；知道三相制输电的优越性；会安装、测试由三相灯组负载连接的星形电路；知道对称负载与不对称负载的特点，并能根据测量数据归纳出对称负载作星形连接的线电压-相电压、线电流-相电流之间的关系；知道中性线在不对称负载电路中的作用。学习目标:任务1认识三相电路电力系统:包括发电、变电、输电、配电和用电等环节功能:将自然界的一次能源（又称天然能源，包括化石燃料、核燃料、生物质能、水能、风能、太阳能、地热能、海洋能、潮汐能等）通过发电动力装置（主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等）转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心，通过各种设备再转换成动力、热、光等不同形式的能量。1.电力系统自然界可以用来发电的物质很多：利用风力推动发电机叫风力发电；利用煤、石油、天然气等燃料燃烧产生的热量推动发电机叫火力发电；利用水力带动发电机叫水力发电；此外原子能也可以用来发电，它的主要原料是铀，1克铀相当于2.8吨煤燃烧所释放的能量。（1）发电发电厂电气设备简介右击缩放/全屏显示火力发电厂水力发电厂风力发电厂核能发电生物能发电太阳能发电

发电厂发出的电力一般要经过发电厂内的升压变压器升压（减少损耗）输送，然后再经降压变压器分配到用户。

（2）输电、变电、配电参考视频:110KV变电站右击缩放/全屏显示发电站的升压变压器将电压升高至220KV远程输电经过电厂的开关站调度和控制进入省级主干网主侧220KV次侧110KV次侧35KV经几百公里传送到用电负荷中心----变电站,再逐级降压区域降压变电所降为110kV、35kV变电所的主控室工厂变电所再次降压至10kV10kV配电房将10kV电压降为400V用电:大功率负载：380V（三相）小功率负载：220V（单相）一级负荷：如火车站、大会堂、炼钢炉、重点医院的手术室等，中断供电将造成人身伤亡或带来大的经济损失，或在政治上造成重大影响的电力负荷。对一级负荷，应采用双电源供电，且设应急电源。二级负荷：中断供电将在政治经济上造成较大损失的电力负荷。对二级负荷应采用双回路供电；三级负荷：即一般的电力负荷，属不重要负荷，对供电无特殊要求。

（3）用电（负荷）在交流电网中负载分为单相负载和三相负载两类，一般民用负载多为单相小功率负载（电流小于30A），工业用负载多为三相大功率负载单相负载三相负载（4）负载三相负载又分对称负载和不对称负载。若每相负载的阻抗值及负载性质完全相同对称负载，否则为三相不对称负载。单相负载按一定方式连接成的三相负载一般都是不对称负载；三相对称负载若发生某相断路或短路,也变为不对称负载。由三组单相负载构成三相负载接入A-N之间（称为A相负载);接入B-N之间（称为B相负载）;接入C-N之间（称为C相负载)2.三相负载电路连接演示（点击播放）①将选择开关置于调压输出②三相调压器逆时针旋到底后从零开始增加电压值④用万用表测量调压输出端线电压为220V（1）调节电源输出电压为220V③监视三相电压值实验：三相负载星形电路的安装（2）按图连接电路（3）测量数据填至表中负载连接方式负载线电压（V）负载相电压（V）线电流（mA）相电流（mA）中线电流(mA)两端电压(V)UABUBCUCAUAOUBOUCOIAIBICIAXIBYICZINUNO对称YO22022022012712712745454545454500Y22022022012712712745454545454500不对称YO22022022012712712713391481339148730Y2202202208813916510888571088857050①“Yo”表示中性线与负载X、Y、Z端连接；“Y”表示中性线断开；②不对称三相负载的设置方法是指每相开关接通的灯数不等(例如A、B、C三相分别接3、2、1盏灯)说明（4）观察与分析观察各相灯组亮暗的情况及中性线的作用，并分析表中数据,应能得出以下结论：①有中线时，若负载对称，则中性线电流IN=0，且中性线两端电压UNO=0，此时断开中性线不会影响电路的正常工作，各灯泡仍能正常发光；②有中性线时，即使负载不对称，各灯泡仍能正常工作，亮度相同，且UAX=UBY=UCZ；③无中性线时，若负载不对称，则各灯泡不能正常工作，即亮度不同，各相电压不等，灯泡较亮的那相电压较高，容易烧坏灯泡；较暗的那相电压较低，不能正常照明；④不论负载对称与否以及是否有中性线，线电流均等于相电流；⑤线电压的大小与负载无关，只与电源调压输出有关；⑥在对称负载或不对称负载（但必须有中性线）的电路，其线电压大于相电压（数值上约为倍的关系）。结论：中性线作用是使不对称负载获得相同的相电压，从而确保各相负载均能正常工作。三相有功功率：cos为每相的功率因数，在对称负载电路中三相功率因数：

cosA=cosB=cosC=cos

。三相无功功率：三相视在功率：知道正弦三相电源的特点；知道三相负载有两种连接方式，并知道根据负载额定电压选择；会安装、测试由三相灯组负载连接的三角形电路，并能根据测量数据归纳出对称负载作三角形连接的线电压-相电压、线电流-相电流之间的关系；知道三相对称和不对称电路的分析方法；会计算三相电路的功率。学习目标:任务2

分析三相电路

三相交流电动势是由三相交流发电机产生的。三相发电机的结构主要包括电枢和磁极两部分，电枢外表面槽中嵌放有三套对称绕组，即三个绕组在材料、尺寸、匝数和绕法上完全相同，只是在空间彼此互差120°电角度。三相绕组始端分别用A，B，C表示，末端分别用X，Y，Z表示，分别称为A相、B相、C相，在工厂或企业配电站或厂房内的三相电源线（用裸铜排时）一般用黄色、绿色、红色分别表示A相、B相、C相。1.三相交流电源所示。（a）原理示意图（b）一相绕组（c）三相绕组磁极安装在转子上，当转子由原动机以角速度ω拖动旋转时，三相绕组即切割磁场而感应出三相交流电动势，由于它们在空间相互差120°电角度，使得各相绕组所感应的电动势彼此达到最大值的时刻不同，即它们的相位互差120°电角度。120°120°120°相量图（1）三相交流电源特点频率相同、最大值相等、相位互差120º（对称电动势）对称电动势特性：波形图表达式（2）三相四线制提供两种电压

电源线电压：相线与相线（即火线与火线）之间的电压，例如UAB、UBC、UCA，统记为UL电源相电压：相线与中线（即火线与中线）之间的电压，例如UAN、UBN、UCN（可简写为UA、UB、UC），统记为UP我国三相四线制电源提供的相电压为220V，线电压为380V，两者关系为：30o30o30o三相四线制提供的两种电压均为对称电压，在相位上，线电压超前相应的相电压30°由相量图可知：同样：三相负载有星形和三角形两种连接方式（取决于负载的额定电压）。ABCNZAZCZBABCZBCZCAZAB星形连接三角形连接称三相对称负载2.三相负载的连接方式负载的相电压：每相负载上的电压。线电流：流过电源端线(相线)的电流。相电流：流过每相负载的电流。ABCNZAZCZBABCZBCZCAZAB负载的线电压：近似为电源的线电压。ABCNZAZCZBA'B'C'ZBCZCAZABY接有中线相电流Ip和线电流IL关系：相电压Up和线电压UL关系：△接（对称负载）相电流Ip和线电流IL关系：相电压Up和线电压UL关系：

+_+__+NnZZZABCabcA相计算电路+–ANnaZ对称情况下，各相电压、电流都是对称的，可采用一相（A相）等效电路计算。只要算出一相的电压、电流，则其它两相的电压、电流可按对称关系直接写出。3.三相电路的分析

+_+__+NnZZZABCabc中性线电流为各相电流的相量和。在三相对称电路中，由于各相负载相同，因此流过各相负载的电流大小应相等，各相电流与对应相电压的相位差（即阻抗角）相同，故每相电流间的相位差仍为120°。根据对称电量的特点，可知：中性线电流为零。即对称负载有无中线对电路没有影响。

+_+__+NnZZZABCabc当三相负载不对称时，必须分相计算，再根据KCL和KVL及相量图示法求解线电流、线电压。当三相负载不对称时，各相电流不对称，此时中性线电流不为零，故中性线不能取消。中性线的作用是：平衡各相电压，保证三相成为三个互不影响的独立电路。各相负载电压等于电源的相电压，它不会因为负载变动而变动。三相电路总的有功功率和无功功率是各相电路的有功功率和无功功率之和，即：式中，Ua、Ub、Uc、Ia、Ib、Ic和φa、φb、φc分别为各相负载的相电压、相电流和阻抗角。三相电路的视在功率为若三相对称负载(1)

为相电压与相电流的相位差角(阻抗角)，不要误以为是线电压与线电流的相位差。(2)cos为每相的功率因数，在对称三相制中三相功率因数：

cosA=cosB=cosC=cos

。注实验：三相负载三角形电路的安装（1）调节电源输出电压为220V，并按图接线（2）测量数据填至表中负载及联接方式负载线电压（V）负载相电压（V）线电流（mA）相电流（mA）UABUBCUCAUAXUBYUCZIAIBICIAXIBYICZ对称△220220220220220220100100100535353（3）观察现象与数据分析线电压没有变化（与上一实验对比）但各灯泡明显变亮。测量线电压等于相电压（与对称负载的Y接相比相电压明显要高）。测量线电流大于相电流（数值上约是倍的关系）。在线电压相同的情况下，测量对称负载作△连接的线电流和作Y联接的线电流，两者之比为3。即I△线/IY线=3① 负载的亮暗与相电压大小有关，三相四线制中的中线作用是使不对称负载获得相同的相电压，从而确保各相负载均能正常工作。② 要想让Y接灯组电路获得△接灯组电路的同样亮度，必须将Y接电路的线电压220V调高至380V（约倍）。结论1.凡符合频率相同、最大值相等、相位互差120º的电量统称为三相对称电量，在任意瞬间它们的瞬时值代数和为零、相量和亦为零。2.若三相负载中每相的阻抗值相等、阻抗角相等、且阻抗性质相同，则称之为三相对称负载。3.三相对称负载的电路可采用三相三线制供电。由单相负载或由照明和动力负载混合组成的三相电路，一般都不对称，必须采用三相四线制。项目4小结4．中性线的作用在于它能保证三相负载成为三个互不影响的独立电路。5.三相负载可接成星形或三角形，接入的原则是负载两端的相电压应等于其额定电压。不论哪种接法，每相负载均可看作是单相电路，所以仍可用单相电路的分析方法来分析各相负载中电流与电压的相位和数量关系。6．相与相量的区别：“相”是三相交流电路中引入的一个量，由于A相、B相、C相的交流电量在同一时间大小不等，相位也不同。为了表明瞬态特征而引入。“相量”指交流量可以用平面上的、以时间为变量的逆时针旋转的矢量来表示，与力学中的空间方向矢量不一样，叫做相量。项目4思考1、三相不对称负载星形连接在三相四线制电路中，则（）。祝贺你答对了！A各负载电流相等B各负载上电压相等C各负载电压和电流均对称D各负载阻抗相等(×)(×)(√)(×)2、三相四线制电路中，中线的作用是______________。答案：使负载的相电压对称3