电工技术基础与技能（第2版） 课件 项目六 认识三相正弦交流电路

电工技术基础与技能（第2版）项目六认识三相正弦交流电路在生活中，如果仔细观察，就会发现马路旁电线杆上的电线共有四根，这是因为电线杆上架设的是三相交流电的输电线。目前，世界上的电力系统绝大多数采用三相交流电路。三相交流电与单相交流电相比具有很多优越性：在用电方面，三相电动机结构简单，价格便宜，性能好，是生产中所使用的主要动力设备；在输送电能方面，相同条件下比单相输电节约线材。而实际上，单相电源就是取自三相电源的其中一相。因此，我们应当学习有关三相交流电的知识。任务一认识三相正弦对称电源任务二三相负载的连接任务三计算三相电路的功率项目评价项目小结思考与练习任务一认识三相正弦对称电源电工技术基础与技能（第2版）

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///任务分析三相交流电源是由三相交流发电机产生的，那么三相交流电源有什么特点？电源又有什么样的连接形式呢？下面开始本任务的学习。一、三相交流发电机相关知识在现代电力系统中，电能从产生、输送到分配和应用，都采用三相交流电路。三相交流电路比单相交流电路经济，并具有更高的效率。三相交流电路（三相电路）是指由三个频率相同、幅值相等而相位依次相差120°的交流电源所组成的电源供电系统。组成三相交流电路的每一个单相电路称为一相。电工技术基础与技能（第2版）

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///三相交流电是由三相交流发电机产生的，三相交流发电机的原理示意图如图6-1所示。三相交流发电机主要由定子和转子组成。定子上装有三个独立而相同的线圈，在空间位置上各相差120°，称为三相定子绕组。三相绕组的始端分别用U1、V1、W1表示，末端分别用U2、V2、W2表示。转子是转动的一对N、S磁极，一般由直流电通过励磁绕组产生恒定的磁场。当原动机（汽轮机、水轮机等）带动转子按顺时针方向匀速旋转时，三相定子绕组即切割转子磁场感应出三个频率相同、幅值相等而相位依次相差120°的正弦电动势，称为三相正弦对称电源。图6-1三相交流发电机的原理示意图电工技术基础与技能（第2版）

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///二、三相交流电压如果选定各相电动势的正方向为从线圈的末端指向始端的方向，以相电压U作为参考电压，则U、V、W三相电动势的瞬时值表达式eU、eV、eW为三相对称交流电动势的波形图如图6-2所示。图6-2三相对称交流电动势的波形图四、三相电源的星形连接如图6-3（a）所示，把发电机三相绕组的末端U2、V2、W2连接在一起的接法称为星形连接，连接点称为中性点N。由中性点引出的导线称为中线或零线，用黑色或白色表示。从三相绕组的始端U1、V1、W1引出的三根导线称为相线（俗称火线），分别用L1、L2、L3表示。这种供电方式又称三相四线制供电。三相电源在进行星形连接时，绕组可以省略不画，如图6-3（b）所示。电工技术基础与技能（第2版）

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///三、三相交流电的相序三相电动势随时间按正弦规律变化，其到达最大值的先后顺序称为三相电动势的相序。由图6-2可以看出，eU超前eV、eW首先达到最大值，eV超前eW达到最大值，这种U-V-W-U的相序称为正相序。如果交流发电机的转子按逆时针方向旋转，则其相序为U-W-V-U，称为负相序。在供电电路中，相序一旦确定（通常采用正序），就不可随意改变，并在配电母线上涂上黄、绿、红三种不同颜色，分别表示U相、V相和W相。五、线电压与相电压在三相四线制供电系统中有两种电压：相电压与线电压。电源每相绕组始端和末端之间的电压称为相电压，也即各相线与中线之间的电压，如图6-3（b）所示。相电压的瞬时值用uU、uV、uW表示，有效值用UU、UV、UW表示。相电压在数值上与各相绕组的电动势相等，各相电压之间的相位差为120°，因此，三个相电压是相互对称的。电工技术基础与技能（第2版）

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///（a）（b）图6-3三相电源电工技术基础与技能（第2版）

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///一、测量三相电源的相电压用万用表测量实训室台上提供的三相电源的相电压，将结果填入表6-1中。技能训练二、测量三相电源的线电压用万用表测量实训室台上提供的三相电源的相电压，将结果填入表6-2中。任务二三相负载的连接电工技术基础与技能（第2版）

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///任务分析在三相交流电路中，三相电源为星形连接，三相负载可以连接为星形和三角形两种形式，两种不同的电路连接形式中，相电压与线电压的关系，相电流与线电流的关系分别是什么？这是本任务要解决的问题。相关知识一、三相负载的星形连接如图6-5（a）所示，把各相负载的始端U1、V1、W1分别接到三相电源的三根相线上，把各相负载的末端U2、V2、W2连在一起接到三相电源的中线上，这种连接方式称为三相负载的星形接法，用符号“Y”表示。电工技术基础与技能（第2版）

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///图6-5三相负载的星形连接图6-5（b）为三相负载星形接法的实际电路图，图中ZU、ZV、ZW为各相负载的阻抗，每相负载两端的电压为相电压。如果忽略输电线上的阻抗，则负载的相电压等于电源相电压，负载的线电压等于电源的线电压。因此，负载的线电压与相电压的关系为（a）（b）电工技术基础与技能（第2版）

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///在负载作星形连接的三相交流电路中，流过各相负载的电流称为相电流，流过每根相线的电流称为线电流，其有效值分别用IU、IV、IW表示，电流参考方向规定为从电源流向负载，如图6-5（b）所示。由于各相负载都串联在相线中，因此，在三相负载的星形连接中，线电流和相电流数值相等，线电流和相电流分别用IL、IP表示，即当负载作星形连接并具有中线时，三相交流电路的每相就是一个单相交流电路，各相电压与电流间的数值及相位关系可用单相交流电路的方法来处理。在对称三相交流电路中，流过对称三相负载的各相电流也是对称的，各相电流之间的相位差为120°。中性线为三相电路的公共回路线，因此，中性线上的电流瞬时值为三个相电流瞬时值的代数和，即对应的相量关系式为电工技术基础与技能（第2版）

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///二、中性线的作用在很多情况下，三相交流电路是不对称的，例如，常见的照明电路就是典型的不对称星形负载。如图6-8所示，为了分析方便，设定负载为阻性负载，U相线路没有工作，由于故障原因，中性线断开，RV和RW成为串联关系，L2、L3之间的电压为线电压380V。设RV＝10

，RW＝20

，则L2、L3两相上的电压分别为由此可见，L2相上的电压低于220V额定电压，不能正常工作。L2相上的电压高于220V额定电压，造成过电压损坏。所以，对于不对称星形负载的三相电路，必须采用带中性线的三相四线制供电。如果某一相发生故障，可保证其他两相正常工作。图6-8不对称星形负载电工技术基础与技能（第2版）

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///三、三相负载的三角形连接把三相负载分别接到三相交流电源的每两根相线之间，这种连接方式称为负载的三角形连接，用符号“△”表示，如图6-9（a）所示。如图6-9（b）所示为三相负载三角形连接的实际电路图。由于三角形连接中的各相负载接在两根相线之间，因此，负载的相电压等于电源的线电压，即图6-9三相负载的三角形连接（a）（b）电工技术基础与技能（第2版）

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///对于负载作三角形连接的三相电路中的每一相负载来说，都是单相交流电路。各相电流和电压之间的数量与相位关系与单相交流电路相同。对称三相负载作三角形连接时，三个相电流和三个线电流都是对称的，并且线电流大小是相电流的

倍，即【例6-1】在380V的三相对称交流电路中，把3个55Ω的电阻分别连接成星形或三角形，如图6-10所示。试求两种接法时的线电压、相电压、线电流和相电流。电工技术基础与技能（第2版）

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///一、三相负载的星形连接（1）在实训室里，按图6-11（a）所示连接线路，经检查确认无误后，接通电源。（2）测量每相负载的相电压、相电流。（3）测量线电压及每根相线上的线电流，将结果填入表6-3中。技能训练图6-11三相负载的连接图（a）三相负载星形连接

（b）三相负载三角形连接电工技术基础与技能（第2版）

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///二、三相负载的三角形连接（1）在实训室里，按图6-11（b）所示连接线路，经检查确认无误后，接通电源。（2）测量每相负载的相电压、相电流。（3）测量线电压及每根相线上的线电流，将结果填入表6-4中。任务三计算三相电路的功率电工技术基础与技能（第2版）

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///任务分析三相电路是产生、传输、分配及消耗电能的载体，功率的计算是非常重要的。因此，本任务要求学习和掌握三相电路的功率计算方法。相关知识一、三相对称负载功率的计算在三相交流电路中，不论负载采用星形连接还是三角形连接，三相负载消耗的总功率等于各相负载的功率之和，即电工技术基础与技能（第2版）

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///如果三相电路为对称电路，则表明各相负载的有功功率、无功功率和视在功率是相等的，那么在实际中，测量线电压、线电流较为方便，三相电路的总功率常用线电压和线电流来表示。由于负载作星形连接时，

，

；负载作三角形连接时，

，

，因此可得二、三相不对称负载功率的计算在三相对称交流电路中，若负载不对称，电流也不对称。如果已知各相电压、相电流及功率因数

，则负载消耗的总功率为电工技术基础与技能（第2版）

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///【例6-2】有一对称三相负载，每相电阻，感抗，分别将其接成星形、三角形，接到线电压为380V的对称三相电源上，试求：（1）负载作星形连接时的相电流、线电流和总有功功率；（2）负载作三角形连接时的相电流、线电流和总有功功率。电工技术基础与技能（第2版）

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///三相功率的测量1．测量三相负载Y形连接电路的功率。（1）测量电路如图6-12所示，按图连接好电路及功率表。（2）测量各相负载的功率，并将测量结果填入表6-5中。技能训练图6-12

Y形连接负载的功率测量原理图电工技术基础与技能（第2版）

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///图6-13△形连接负载的功率测量原理图2．测量三相负载△形连接电路的功率（1）测量电路如图6-13所示，按图连接好电路及功率表。（2）测量各相负载的功率，并将测量结果填入表6-6。电工技术基础与技能（第2版）

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///项目评价标准见表6-7。项目评价表6-7项目评价标准项目评价分值评分细则评分备注三相对称电源的认识20（1）不能清楚描述三相交流电压的特点，扣5分；（2）不会正确测量三相电源的相电压，扣5分；（3）不会正确测量三相电源的线电压，扣5分

三相负载的星形连接20（1）电路连接错误，每个扣3分；（2）测量数据错误，每次扣2分；（3）对试验数据不能正确分析，每次扣3分

三相负载的三角形连接20（1）电路连接错误，每个扣3分；（2）测量数据错误，每次扣2分；（3）对试验数据不能正确分析，每次扣3分

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///项目评价分值评分细则评分备注三相功率的测量20（1）电路连接错误，每个扣3分；（2）测量数据错误，每次扣2分；（3）对试验数据不能正确分析，每次扣3分；（4）不会使用功率表，扣5分

安全文明操作20（1）实训结束应及时整理实训器材，清洁实训岗位和场所，工作台上工具排放整齐；（2）严格遵守安全操作规程，符合“7S”管理要求；（3）认真完成实训报告一项，不符合要求之处各扣2分

合计100

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///在现代电力网中均采用三相交流电源供电，构成三相电力系统，它是由三个同频、等幅、相位互差120°的正弦交流电源组成的。电源和负载采用星形或三角形的连接方式。1．由三相交流电源供电的电路称为三相交流电路。若三相交流电源输出三个频率相同、幅值相同、相位互差120°的电压，则称为对称三相电压，三相交流电源各相的电压瞬时值为2．三相交流电压随时间按正弦规律变化，其到达最大值的先后顺序称为三相交流电的相序。习惯上采用正相序，即U-V-W-U。在电力系统中统一相序十分重要，并网供电相序必须相同。项目小结电工技术基础与技能（第2版）

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///3．当三相电源为星形连接时，其线电压

UL

与相电压

UP

的关系为实际的三相发电机提供的都是对称三相电压。4．三相负载的星形连接（1）对称三相负载多采用三相三线制供电。对称三相电源提供给星形连接的对称三相负载时，负载上的电压和电流关系如下：①负载两端电压（即相电压）等于电源线电压的

。②流过负载的相电流等于端线上的线电流。③电源中性点与负载中性点等电位。（2）不对称的三相负载只能采用三相四线制供电，因为中性线上的电流不为零。中性线对于电路的正常工作及安全非常重要，在三相四线制中规定，中性线上不允许安装开关和熔断器，防止断路。通常还要把中性线接地，与大地等电位，以保障安全。电工技术基础与技能（第2版）

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///三相负载越接近对称，中性线电流就越小。所以，在安装照明电路时，应尽量使各相负载平衡，以减小中性线电流。5．三相负载的三角形连接当三相负载连接成三角形时，无论负载是否对称，各相负载的相电压（即线电压）等于电源的线电压。当负载对称时，相电流等于线电流的

。6．对称三相电路的功率为在不对称三相电路中，每一相的功率要分别计算，总有功功率为各相有功功率之和。电工技术基础与技能（第2版）

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///一、填空题1．三相电流中的三相负载，可分为_________三相负载和_________三相负载。2．三相负载接于三相线路上的原则：若负载的额定电压等于电源线电压时，负载作____________连接；若负载的额定电压等于电源的相电压时，负载作_________连接。3．三相四线制供电线路可以提供_______种电压。火线与零线之间的电压称为______，火线与火线之间的电压称为_______。4．对称三相负载作星形连接时线电压是相电压的_______；在相位上线电压比相应的相电压______。我国低压三相四线制配电线路供给用户的UL

=______V，UP

=_____V。5．在相同对称三相电源作用下，同一对称三相负载三角形连接时是星形连接时电流的________倍，有功功率的_______倍。6．在对称三相交流电路中，负载作星形连接时，UL

=___UP，IL

=___IP；负载作三角形连接时，UL

=____UP，IL

=___IP。思考与练习电工技术基础与技能（第2版）

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///二、判断题1．三相交流电是3个频率相同、电量大小相等、相位上互差120°电角度的电流、电压和电动势的统称。

（）2．三相交流电的相电压一定小于线电压。

（）3．三相交