电路分析基础 第2版课件 三相交流电

5.1三相交流电源式中的Um、ω和φu三个参数分别称为振幅、角频率和初相位。正弦交流电压与时间的函数关系可表示为：该式称为瞬时值表达式。所谓三相交流电源，是指由幅值相等、频率相同、相位依次互差120°的三个正弦交流电压源按一定方式连接起来的供电体系。三孔≠三相

由于三相交流电在发电、输电、配电、用电等各方面都比单相交流电优越，所以在各个领域得到广泛的应用。日常生活中使用的单相电源，实际上是三相电源中的一相。在功率相同的条件下，三相发电机比单相发电机性能好、尺寸小、成本低；在尺寸相同的条件下，三相发电机的输出功率比单相发电机高；三相变压器比单相变压器更经济，且三相变压器更便于接入两相或单相负载等；目前，在世界各国的电力系统中，发电和输配电一般都采用三相制；Why？

三相交流电的产生？•×ו

NSXBYCZA三相定子绕组在空间位置互差120o定子转子转子装有磁极以

的角速度旋转时，定子三相绕组中便分别感应电动势。三相交流发电机示意图尾端：

XYZ首端：

ABC↓↓↓电枢（是固定的，亦称定子）：定子铁心内圆周表面有槽，放入三相电枢绕组.磁极（是转动的，亦称转子）按习惯规定每相电源电压的参考方向为绕组的始端为“+”、末端为“-”，以uU为参考正弦量，则三相交流电压的瞬时值为写出相量形式为波形图：相量图：对称三相电压的瞬时值之和为零，三相电压的相量之和也为零，即当三相电源电压的相序改变时，由其供电的三相电动机将改变旋转方向，这种方法常用于控制电动机的正转和反转。实际使用的三相线中，通常用黄色表示U相，绿色表示V相，红色表示W相。三相交流电压达到某一值（比如最大值）的先后次序叫做相序。如果U相超前V相，V相超前W相，即三相电压的相序根据U→V→W→U次序循环的称为顺序或正序；相反，U相滞后V相，V相滞后W相，即三相电压的相序根据按U→W→V→U的次序循环的称为逆序或负序；5.2三相交流电源连接三相交流电源的四种表示方式瞬时值表达式相量表达式波形图相量图星形（Y形）连接三角形（△形）连接对称三相交流电源的星形（Y形）连接若将发电机的三个绕组的末端U2、V2、W2连在一起，三相绕组末端的连接点称电源中心点，用N表示。N从三个始端U1、V1、W1引出三根导线以连接负载或电力网，这种接法叫做三相电源的星形连接或者Y形连接。从中心点引出的导线称中心线（或零线），简称中线。从绕组的始端引出的三条导线称相线或端线，俗称火线。由三根相线、一根中线构成的供电系统称三相四线制。无中线的供电系统则称三相三线制。三相交流电源的星形（Y形）连接每相绕组两端的电压，即相线与中线之间的电压，称为相电压，用uU、uV、uW或一般用uP表示。任意两相绕组始端之间的电压，即相线与相线之间的电压，称为线电压，用uUV、uVW、uWU或一般用uL表示。相电压uU线电压uVW对称三相电源相电压的有效值相等，即UU=UV=UW=UP。对称三相电源线电压的有效值相等，即UUV=UVW=UWU=UL。三相交流电源的星形（Y形）连接星形（Y形）连接相电压瞬时值与线电压瞬时值之间的关系星形（Y形）连接相电压瞬时值与线电压瞬时值之间的关系用相量表示，即三相交流电源的星形（Y形）连接对于对称的三相电源，如设30°30°30°我国低压供电网络中，线电压有效值380V，相电压有效值220V。根据相量图，可得线电压有效值是相电压有效值的倍。各线电压比其对应的相电压超前30°。三相交流电源的三角形（△形）连接若将发电机的三个绕组的始、末端依次相连，即U2与V1、V2与W1、W2与U1相连接成一个三角形回路，再从三个连接点U、V、W引出三条端线向外输电的接法称为三相电源的三角形连接或者Δ形连接。无中心点N当三相电源作三角形连接时，线电压就是对应的相电压；三相交流电源的三角形（△形）连接三角形（△形）连接相电压瞬时值与线电压瞬时值之间的关系三角形（△形）连接相电压瞬时值与线电压瞬时值之间的关系用相量表示，即题星形连接的对称三相电源，已知

写出uWU、uUV、uU、uV、uW的表达式。解线电压有效值是相电压有效值的倍，各线电压比其对应的相电压超前30°

5.3安全用电安全事故安全用电人体触及带电体，并使人体构成闭合电路的一部分，就会有电流通过人体，对人体造成伤害。电流对人体的伤害，主要有电击和电伤两种。电击：是电流流过人体内部，直接造成对内部组织的损害。人体遭电击后，引起的主要病理变化是心室纤维性颤动、呼吸麻痹及呼吸中枢衰竭等。仅50mA的工频电流即可使人受到致命的电击。电伤：是电流直接或间接造成对人体表面的局部损伤。包括灼伤、电烙印和皮肤金属化等。安全用电影响电流对人体作用的因素：通过人体的电流越大，引起心室颤动所需时间越短，致命危险性越大。作用于人体的电流可分为感知电流；摆脱电流；致命电流三个级别。感知电流：在一定概率下，电流通过人体时可引起感觉的最小电流。摆脱电流：在一定概率下，人触电后能自行摆脱带电体的最大电流。致命电流：通过人体引起心室发生纤维性颤动的最小电流。影响因素123电流大小电流持续时间电流流通途径456电流频率人体电阻人体本身状况安全用电电流（mA）电流持续时间（50Hz交流）生理效应0-0.5连续通电没有感觉0.5-5连续通电开始有感觉，手指手腕等处有麻感，可以摆脱带电体5-30数分钟以内痉挛，不能摆脱带电体，呼吸困难，血压升高30-50数秒至数分心脏跳动不规律，昏迷，强烈痉挛，长时间引起心室颤动50-数百低于心脏搏动周期受强烈刺激，但未发生心室颤动超过心脏搏动周期昏迷、心室颤动，接触部位有电流流过的痕迹超过数百低于心脏搏动周期心脏易损期触电时，发生心室颤动，昏迷超过心脏搏动周期心脏停止跳动，昏迷，可能致命的电灼伤安全用电安全电压是指不使人直接致死或致残的电压。一般环境条件下，安全电压不高于36V，持续接触安全电压为24V，安全电流为10mA。按发生触电时电气设备的状态，触电可分为直接接触触电和间接接触触电。直接接触触电是指触及设备和线路正常运行时的带电体发生的触电。特点为：1：人体的接触电压就是设备的工作电压；2：人体触及带电体造成的故障电流，就是人体的触电电流。安全用电直接接触触电的原因主要有：1：误碰或接近带电设备造成；2：停电检修作业时，未按规定装设临时接地线，因突然来电造成触电。单相触电两相触电安全用电间接接触触电是指触及正常状态下不带电，而当设备或线路故障时意外带电的导体发生的触电。跨步电压触电接触电压触电静电触电安全用电常识不靠近高压带电体（高压线、变压器旁），不接触低压带电体。不用湿手扳开关、插入或拔出插头。安装、检修电器时应穿绝缘鞋，站在绝缘体上，且要切断电源。禁止用铜丝代替保险丝，禁止用橡皮胶代替电工绝缘胶布。在电路中安装触电保护器，并定期检验其灵敏度。严禁私拉乱接电线，禁止在宿舍使用电炉、热得快等电器。不在架着电缆、电线的下面放风筝和进行球类运动。安全用电触电现场的处理1）切断电源（关闭闸刀或拔掉插头或用绝缘物体将电线移开），拨打120。2）将触电者就近移动至通风干燥处，使其仰卧，简单诊断其是否处于“假死”。（“假死”的临床表现分为三类：心跳停止但呼吸尚存；呼吸停止但心跳尚存；心跳、呼吸均停止）3）针对于不同的“假死”状态，进行相应的急救措施，比如体外人工心脏挤压法、人工呼吸法等。5.4三相交流负载-星形连接三相交流电源的两种连接方式星形（Y形）三角形（△形）负载又该如何连接？负载星形（Y形）连接负载三角形（△形）连接三相负载星形（Y形）连接电路将三相负载的一端连接在一起与三相电源的中线N端相连，其余端分别与三相电源的U、V、W端连接的方法称为三相负载的星形（Y形）连接，如下图所示。图中ZU、ZV、ZW分别为U、V、W相的负载，N’为负载的中性点。三相负载星形（Y形）连接电路三相电路中，每相负载两端的电压称为负载的相电压，即uU、uV、uW。流过每相负载的电流，称为负载的相电流，用iUN、iVN、iWN表示。流过端线（火线）的电流称为线电流，用iU、iV、iW表示。流过中心线的电流称为中心线电流，用iN表示。三相负载星形（Y形）连接电路负载星形连接时，每根端线只与一相负载连接，流过端线的电流就是流过各相负载的电流，也就是说线电流就是相应的相电流，即用相量表示，则为根据KCL（基尔霍夫电流定律）得中线电流为三相负载星形（Y形）连接电路若三相负载对称，即则有由此可见，在星形连接的对称三相负载中，相电流也是对称的。三相负载星形（Y形）连接电路相电压与相电流的相量图如图所示即对称三相负载电路中，中线上的电流等于零，中线断开，对电路也没有影响。因此可以将中线省掉，成为星形连接的三相三线制，各相负载所承受的电压、电流与三相四线制完全一样。=0三相负载星形（Y形）连接电路在下图所示的三相四线制电路中，若中线阻抗远小于各相的负载阻抗且可以忽略，则电源中点N与负载的中点N’之间为等电位点，中点电压。因此，不计线路阻抗时，各相之间彼此无关，相互独立，可分别计算各相电压和电流。各相的负载电压就是该相的电源电压，与三相负载对称与否无关。例在下图所示的对称三相四线制Y-Y电路中，已知三相负载的阻抗为，电源的相电压为220V，求各相电流及中线电流。解假定电源的U相电压：,则U相、V相、W相负载上的电压分别为：解U相、V相、W相的电流分别为中线电流5.5三相交流负载-三角形连接对称三相四线制Y-Y电路负载星形连接时，线电流等于相电流。在对称三相负载电路中，中线上的电流iN等于0。三相负载三角形（△形）连接电路右图所示为三相负载的三角形（△形）连接电路。不计线路阻抗时，负载的相电压等于电源的线电压。由于线电压总是对称的，因而，无论三相负载是否对称，负载的相电压总是对称的。将三相负载顺序相接连成三角形（即把一相绕组的始端与另一相绕组的末端依次连接）的连接方式，称为负载的三角形（Δ）连接。将连接点引出与电源端相连，构成三相电路。当每相负载相同时，称为对称的三相负载。三相负载三角形（△形）连接电路各相负载电流如右图所示。根据KCL，各线电流分别为节点U’节点V’节点W’三相负载三角形（△形）连接电路如果负载对称，即则各相负载电流120°120°120°三相负载三角形（△形）连接电路可得各线电流分别为即30°30°30°三相负载三角形（△形）连接电路对称三相负载作三角形连接时，当负载上相电流对称时，其线电流也是对称的，且线电流的有效值等于相电流有效值的倍。30°30°30°在相位上各线电流比与其相对应的相电流滞后30°，其负载的电流相量图如右上图所示。根据KCL定律，负载作三角形连接时，不论三相负载是否对称，总有线电流

。思考回答三相负载采用星形连接还是三角形连接？？？该如何选择连接方式？？？根据每相负载的额定电压与电源线电压的大小而定，与电源本身连接方法无关。例如：如果三相异步电动机的铭牌上标明连接方式是220V／380V、△／Y，则当电源的线电压为380V时，电动机的三相绕组必须接成星形（Y），当电源的线电压为220V时，电动机的三相绕组必须接成三角形（△），否则会使负载因电压过高而烧毁或因电压过低而不能正常工作。如果各相负载的额定电压等于电源线电压的1/时，负载应作星形连接。如果各相负载的额定电压等于电源的线电压，负载须作三角形连接。例对称三相负载每相的阻抗Z=（8+j6）Ω，现将其分别以星形或者三角形形式接到线电压为380V的对称三相电源上，试分别计算这两种情况下的相电压、相电流和线电流。解负载每相的阻抗（1）三相负载星形（Y形）连接时：设线电压则可得U相的相电压：30°30°30°解根据对称关系，可写出V相和W相的相电压：负载作星形（Y形）连接时，线电流与相电流是相等的.因此，U相的相电流和线电流为：解根据对称关系，可写出V相和W相的相电流和线电流：（2）三相负载三角形（△形）连接时，相电压与线电压是相等的。设一相线电压为，则可得相应的负载相电压：解负载的一相的相电流：根据对称关系，可写出另外两相的相电流：解根据线电流与相电流的关系，可得各线电流：比较上述结果可知：电源电压不变时，对称负载由星形连接改为三角形连接后，相电压为星形连接时的倍，相电流也为星形连接时的倍，而线电流为星形连接时的3倍。解U相、V相、W相的电流分别为中线电流5.6三相交流电路的功率+-

ZZ=R+jX

X|Z|

+-uiZ

功率三角形三相交流电路的功率

三相交流电路的功率

相电压与