第4章三相正弦电路分析

第4章三相正弦电路分析 • 4.1 三相正弦交流电源 • 4.2 三相电路中负载的联接 • 4.3 安全用电

4.1 三相正弦交流电源 三相电源由三相交流发电机产生的。在三相交流发电机中有3个相同的绕组。3个绕阻的首端分别用A、B、C表示，末端分别用X、Y、Z表示，这3个绕组分别称为A相、B相、C相。 4.1.1 三相交流电的产生

所产生的三相电压分别为：

由相量图可见，三个电压的大小相等、频率相同，相位彼此相差120º，称为对称三相电源。由相量图可见，三个电压的大小相等、频率相同，相位彼此相差120º，称为对称三相电源。由图可知任何瞬间三个电源电压的代数和均为零，即

这三个电压达到正的最大值的先后顺序称为相序（phase sequence）。 • 当发电机以顺时针方向旋转时，相序为A-B-C，称为正相序；以逆时针方向旋转时，相序为A-C-B，称为负相序。 • 由图可以看出，该三相电源的相序为A-B-C，在以后的分析中如无特别说明均指正相序。

4.1.2 三相电源的联接 1、星形连接 3个末端连接在一起引出中线由3个首端引出3条火线。

（1）基本概念 • 中性点（neutral point）：三绕组末端的连接点。 • 端点（terminal point）：三个首端 • 零线（中线、地线）（neutral wire）：由中性点引出的供电线。 • 火线（相线、端线）： 3个始端引出的三根供电线。

相电压（phase voltage）：火线与零线间的电压，有效值用UP表示。线电压（line voltage）：火线与火线之间的电压。有效值用UL表示。

（2）相电压与线电压的关系

由相量图得： • 线电压是相电压的倍，相位上线电压超前相电压30º。可见，三个线电压幅值相同，频率相同，相位相差120。

2、三角形连接 将三相绕组的首、末端依次相连，从3个点引出3条火线。三角形联接时，线电压就是对应的相电压即：

三个相电压之和为零，所以三个线电压的和也为零三个相电压之和为零，所以三个线电压的和也为零 • 注：此种接法如一相接反，将造成严重后果。

4.2 三相电路中负载的联接 三相负载：由三相电源供电的负载称为三相负载 • 三相负载根据对称分 • 对称负载：如三相交流电动机、三相电阻炉等 • 不对称负载：如电灯、家用电器等

4.2.1 负载星形联接 • 当接有负载时，可以得到两种电流： • 相电流（phase current）：每相负载中的电流称为相电流，有效值用IP表示。 • 线电流（line current）：火线中的电流称为线电流，有效值用IL表示。

相电流即为线电流，大小、相位均相等 如果三相负载是对称的，因电压是对称的，所以电流也是对称的

负载对称时， ，中线可以省略；负载不对称时，，中线不可以省略；

A 一层楼 ... N 二层楼 ... ... B 三层楼 C • 应用实例----照明电路正确接法: 每层楼的灯相互并联,然后分别接至各相电压上。

. . . . . . . . . 照明电路的一般画法 A B C N 一层三层二层

讨论不加零线会不会出现问题? 照明电路能否采用三相三线制供电方式？ A 讨论一层楼 ... N 二层楼 ... ... B 三层楼 C

A 一层楼 ... 二层楼 ... ... B 三层楼 C 问题1：若一楼全部断开二、三楼仍然接通情况如何? 分析：设线电压为380V。 A相断开后，B、C 两相串连，电压UBC（380V）加在B、C负载上。如果两相负载对称，则每相负载上的电压为190V。结果二、三楼电灯全部变暗，不能正常工作。

A R3 R2 B C 问题2：若一楼断开，二、三楼接通。但两层楼灯的数量不等（设二楼灯的数量为三层的 1/4 ）结果如何？结果：二楼灯泡上的电压超过额定电压，灯泡被烧毁；三楼的灯不亮。

4.2.2 负载三角形联接

有效值的关系： • 相位关系：线电流滞后于所对应的相电流30°

三相功率 • 三相总有功功率：负载对称时：星形接法时：三角形接法则：

在三相负载对称的条件下： 同理：

例：线电压为380V的三相电源上接有两组对称三相负载:一组三角形联接Z△ =38∠37°Ω，另一组星形联接 RY=10 Ω，试求: (1) 各组负载的相电流; (2) 电路线电流； (3) 三相有功功率。 • 设线电压

则 • 设线电压（1）由于三相负载对称，计算一相即可三角形联接的负载相电流 • 星形联接的负载相电流

（2）先求三角形联接的负载线电流 线电流也是对称的

（3）三相电路有功功率为

4.3 安全用电 4.3.1 触电方式及其防护 • 触电：电流通过人体造成对人体伤害的现象称为触电。触电可能是人体接触带电体时发生，也可能是人体接近带电体时发生。 1、常见的触电形式（1）单相触电人体站立地面而其他部位如手臂或头部接触带电体时就形成单相触电。

L1 L2 L3 N （１）中性点接地系统的单相触电 • 对三相四线制中性点接地的电网，单相触电形式如图a所示,人体受到相电压的作用，电流经人体和大地构成回路。（a）三相四线制电网

若相电压ＵＰ为２２０Ｖ，则流过人体的电流为若相电压ＵＰ为２２０Ｖ，则流过人体的电流为其电流为  式中：ＵＰ为相电压； Ｒ０为接地电阻，一般为４Ω； Ｒｍ为人体电阻，一般取１０００Ω。显然，这是危险电流。所以工程上所说的低压并不是安全电压。

L1 L2 L3 （２）中性点不接地系统的单相触电 • 对三相三线制中性点不接地的电网，单相触电形式如图b所示，因为输电线很长，电路对地有较大的电容，触电时电流经人体到大地，再由线路电容而成回路。（b）三相三线制电网

L1 L2 L3 • （2）两相线触电 • 人体同时接触两根带电的导线，这时人体受到线电压的作用，通过人体的电流更大，这是最危险的触电方式。

（2）紧急救护 • 受伤不算严重：心慌、四肢发麻、全身无力 • 在触电者还未失去知觉时，应将其抬到空气流通、温度适宜的地方休息，请医生来诊治。 • 伤害较严重： • 无知觉、无呼吸、心脏有跳动———人工呼吸法 • 无知觉、有呼吸、心脏停止跳动———胸外挤压法 • 伤害很严重：呼吸心脏都停止，瞳孔放大、失去知觉 • ———人工呼吸法、胸外挤压法 • 应争分夺秒地在现场进行人工呼吸或胸外挤压，一刻也不能停，即使在送医院的途中也应坚持进行。

人工呼吸法： • 使触电者平卧．将头部尽量后仰，张开嘴巴，清除异物，解开领口和衣服。 • 救护人员位于触电者一侧，一只手捏紧触电者的鼻孔，另一只手扳开他的嘴巴。 • 救护人深呼吸后，紧贴触电者的嘴巴吹气，使其胸部膨胀， 5s钟吹一次，吹2s。 • 吹气完毕，放松触电者的嘴鼻，使其自动呼气，待其胸部自行回缩，即可达到呼气的目的。

胸外挤压法 • (1)使触电者仰卧在地上，解开其上衣，找到心脏挤压点，其部位在前胸正中间，稍偏下的地方。 • (2)救护人员跨跪在触电者腰部位置，身体稍向前倾，两臂前伸，伸开手掌，使右手掌根部对准挤压点，左手掌搭在右手上，双手相叠。

(3)手掌根部借助身体的重量向下挤压，压陷的深度为3cm一4cm．挤压出心脏里面的血液。(3)手掌根部借助身体的重量向下挤压，压陷的深度为3cm一4cm．挤压出心脏里面的血液。 • (4)挤压后手掌根部突然抬起．让触电者胸部压陷部位白然恢复，使血液充满心脏。挤压和放松的动作要有节奏，约每秒一次。 • 重复以上挤压、放松动作，坚持做到心脏恢复跳动为止。

胸外按压与口对口人工呼吸同时进行，其节奏为：单人抢救时，每按压15次后吹气2次，反复进行；双人抢救时，每按压5次后由另一人吹气1次，反复进行。胸外按压与口对口人工呼吸同时进行，其节奏为：单人抢救时，每按压15次后吹气2次，反复进行；双人抢救时，每按压5次后由另一人吹气1次，反复进行。 • 若判定颈动脉以有搏动但无呼吸，则暂时停胸外按压，而再进行2次口对口人工呼吸，接着每5秒吹一次。如脉搏和呼吸均未复苏，则继续坚持心脏复苏法抢救。重要的是不要忘了及时拨打120。

4.3.2 接地与接零 电气设备的金属外壳或构架与土壤之间作良好的电气连接称为接地，与土壤直接接触的金属物体称为接地体，连接接地体与电气设备接地部分的金属线称为接地线。接地分为工作接地和保护接地两种。 1．工作接地为了保证电器设备在正常及事故情况下可靠工作常将系统的中点接地。

如果中点不接地，当一相接地而人体触及另外两相中的任意一相时，触电电压将为线电压。如果中点不接地，当一相接地而人体触及另外两相中的任意一相时，触电电压将为线电压。但在中点接地，触电电压将为相电压。

2、保护接地 使电工设备的金属外壳接地的措施，可防止在绝缘损坏或意外情况下金属外壳带电时强电流通过人体，以保证人身安全。适用于中性点不接地的低压电网。采用保护接地后，若人体接触到电气设备的金属外壳或构架，人体就与接地装置的接地电阻（一般4Ω）并联，流过人体的电流就很小。

3、保护接零 将电气设备的金属外壳或构架与电网的零线相连接的保护方式叫保护接零。在中性点接地的电网中，由于单相对地电流较大，保护接地就不能完全避免人体触电的危险，而要采用保护接零。

4.3.3 静电防护与电气防火防爆 • 1．静电的危害及其防护 • 静电防护措施： • （1）利用控制工艺过程和控制工艺过程中所用材料的选择，使之不产生静电或少产生静电； • （2）采取接地、增湿、加入抗静电添加剂等措施，加速静电的泄漏； • （3）利用感应中和器、高压中和器、放射线中和器等装置，加速静电的中和； • （4）改善生产环境，利用封闭的方法限制危害的产生，减小易燃易爆物散发的浓度。

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