电工与电子技术基础第4章三相供电电路及安全用电电子
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电工与电子基础 - 第4章
1.2 6 7.2V
4Ω
L iL
R1
+ uL － i1
iC
+
Us
－12V2RΩ2
+
u
－
R3 6Ω
+
C uC
－
开关闭合前
在t=0+时（开关闭合后）瞬间，根据换路定理有：
iL (0 ) iL (0 ) 1.2A uC (0 ) uC (0 ) 7.2V
由此可画出开关S闭合后瞬间即时的等效电路，如图所示。 由图可得：
电工电与子电技子术基础
中级电工培训教材
电工与电子基础
（第二版）
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电工电与子电技子术基础
第一章 电路的基本概念与分析计算 第二章 正弦交流稳态电路 第三章 三相交流稳态电路 第四章 电路的暂态过程 第五章 磁路与铁心线圈电路
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4.1 电路暂态的过程的基本概念 4.2 RC串联电路的暂态过程 4.3 RL串联电路的暂态过程
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例2：图示电路原处于稳态，t=0时开关S闭合，求初始值
uC(0+)、iC(0+) 。
解：直流稳态电路中，电感L 相当于短路、电容C 相当于
开路。
在t=0-时（开关闭合前）电感支路电流和电容两端电压为：
iL (0 )
Us R1 R3
12 1.2A 46
uC (0 ) i1(0 )R3
iL (0 )R3
一、RC串联电路的充电过程
图示电路，电容C 无初始储能，uC(0+)=0V，t=0时开关S 闭合，电源对电容充电，从而产生过渡过程。根据KVL，得回 路电压方程为：
回路RiC uC Us
Us
－
R
《电工电子技术》4-三相电路
若中线尚未断开，则二、三楼 工作状态不变。照明不受影响。 A
若中线断开，则
R3
U R3
1 380 5
76V
R2 B
4
U R2
380 5
304V
C
结果为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。
29
（3）根据以上分析，照明电路不能采用三相三线制供电方
式。且中线上不能接开关和保险丝。
星形连接（Y接） 连接形式：
三角形连接（接） 负载的相电压： 每相负载首末端之间的电压 负载的线电压 ： 两相负载首端之间的电压 相电流（IP）： 流过每一相负载的电流 线电流（IL） ： 流过每一根火线的电流
17
4.2.1 负载星形连接的三相电路
1. 连接
三相四线制
A
三相四线 iA
ZX Y
uA N
B C
IB
L IC
C
解： U A 1 U AB - 30 1 UL - 30
3
3
相 电
U B 1 U BC - 30 1 UL - 150
压
3
3
U C
1 U CA - 30
1 U L 90
3
3
23
相电流：
IA
U A R
IB
U B
jL
IC
-
U C j1
C
中线电流：
IN IA IB IC
相、线电压 间的关系
30
- U A
30
U A
U AB U A U B
30
U B
- U C
3U A30
U BC U B U C
3UB 90 U CA U C U A
电工电子技术第4章 三相电路及其应用
第4章 三相电路及其应用内容：三相电源的特征及连接方法 三相负载的计算三相电功率、三相电路中负载的连接方式三相电路中相电压和相电流与线电压和线电流的关系 对称三相电路的计算。
4.1 三相电源4.1.1 三相交流电动势的产生在一个发电机上同时产生三个有效值相等、频率相同、相位互差120的正弦电压，这样的电源就是三相交流电源，其电动势称为三相交流电动势，采用三相交流电源供电的体系称为三相制。
单相发电机含有一个绕组，运行时产生一个感应电动势，而三相发电机含有三个绕组，运行时每个绕组都相当于一个电源，所以，三个绕组同时感应出三个电动势，这三个电动势的大小及相位关系由三个绕组的空间关系决定。
三相交流电一般由三相交流发电机产生，发电机由定子（线圈）和转子（磁铁）组成，如图9-1所示，定子中有三个相同的绕组，三个绕组的首端分别用A 、B 、C 表示，末端用X 、Y 、Z 表示。
则AX 绕组称为Ａ相，它产生的电动势记为A e ，绕组BY 称为B 相，它产生的电动势记为B e ，绕组CZ 称为C 相，它产生的电动势记为C e 。
三个绕组空间位置相差120︒，装有磁极的转子以ω的角速度旋转，于是三个线圈中便产生了三个幅值相同、频率相同、相位相差120︒的单相电动势。
选择合适的计时起点，则它们产生的三相电动势可表示如下：A m sin e E t ω=()B m sin 120e E t ω=-︒()()C m m sin 240sin 120e E t E t ωω=-︒=+︒它们有效值相等、频率相同、相位互差120︒，称为对称三相电动势。
其对应的正弦电压为A Am m sin sin u U t U t ωω==图9-1 发电机结构示意图()()B Bm m sin 120sin 120u U t U t ωω=-︒=-︒()()()C Cm Cm m sin 240sin 120sin 120u U t U t U t ωωω=-︒=+︒=+︒可见B u 滞后A u 120︒，C u 滞后B u 120︒，C u 滞后A u 240︒，或者说超前A u 120︒。
《电子电工技术》课件——第四章 三相电路
2
I 3I 30
L3
3
U 31
I
3
I 3
I
U 12
1
I 2 U
I
2 I 3
I L1
23
负载对称时三角形接法的特点
L1
U 31 L2 L3
I L1
U 12
I 1
I
L2
U I
23
L3
I 3
ZZ Z
I 2
每相负载电压=电源线电压
I 3I
l
p
各线电流滞后于相应各相电流30°
第三节 三相负载的功率 每相负载
定子 W2
•
V1 转子
三相电动势 分别称为U、V、W相或1、2、3相
e E sin t
1
m
e E sint 120
2
m
e E sint 240
3
m
Em sin( t 120)
E E0 1
E E 120 2
E3 E 120
三相电动势的特征： 大小相等，频率相同，相位互差120º
称为对称电动势。
e 2
3
L2
L3
L1
e 1
e
L2
2
L3
(2)三相负载
星形负载
Z
Z
Z
三角形负载
Z
Z
Z
(3)三相电路计算
负载不对称时：各相电压、电流单独计算。 负载对称时：电压对称、电流对称，只需计算一相。
电流其余按对称原则，相线电流的关系一一写出。
三相电路的计算要特别注意相位问题。
负载Y形接法
I I
l
P
负载Y形接法有中线时
第4章 三相电路及安全用电
+
eC eB +
UB
Z X –Y –
–
UB
+
– –
BC
B
C
30° –
N
A –
UU CA
U CA U C U A
UC + U BC
+ –
+
由相量图可得， B
C
3U 30 U AB A
返回
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3U 30 结论：电源 U 形联接时 U AB 3U P 30 Yl 30 A
UC + U BC
+ –
– +
B
在低压系统,中 性点通常接地， 所以也称地线。
U A、U B、U C、Up 线电压：端线与端线间的电压。 AB、U BC、U CA、Ul U
跳转
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2. 线电压与相电压的关系
相电压：端线与中线间的电压。 U A、U B、U C U 线电压：端线与端线间的电压。 AB、U BC、U CA 相量图： 根据KVL定律： UA U U U + UB AB UC AB A B + – + eA U AB UA U U U
N A B C
负载对称
无中线时，
返回
负载对称时,中线无电流,可省掉中线。 U l 3U P
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三相电路如图：已知 例1： 0 u AB 380 2 sin( 314t 30 )V
. 若RA=RB= RC = 5 ，求线电流及中线电流IN。
IA
若：RA=5 ，RB=10 ， RC=20 ，同上所求。
eC eB +
UB
Z X –Y –
–
UB
+
– –
BC
B
C
30° –
N
A –
UU CA
U CA U C U A
UC + U BC
+ –
+
由相量图可得， B
C
3U 30 U AB A
返回
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3U 30 结论：电源 U 形联接时 U AB 3U P 30 Yl 30 A
UC + U BC
+ –
– +
B
在低压系统,中 性点通常接地， 所以也称地线。
U A、U B、U C、Up 线电压：端线与端线间的电压。 AB、U BC、U CA、Ul U
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2. 线电压与相电压的关系
相电压：端线与中线间的电压。 U A、U B、U C U 线电压：端线与端线间的电压。 AB、U BC、U CA 相量图： 根据KVL定律： UA U U U + UB AB UC AB A B + – + eA U AB UA U U U
N A B C
负载对称
无中线时，
返回
负载对称时,中线无电流,可省掉中线。 U l 3U P
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三相电路如图：已知 例1： 0 u AB 380 2 sin( 314t 30 )V
. 若RA=RB= RC = 5 ，求线电流及中线电流IN。
IA
若：RA=5 ，RB=10 ， RC=20 ，同上所求。
电路与电子技术简明教程 第4章 三相交流电
反相序或逆相序。对于三相电动机，如果相序反了，就会反转。今后，如果不加说明，我
们都认为是正相序。
三相电源连接方式
将三相电源按一定方式连接之后，再向负载供电。三相电源通常有两种连接方式，即 星形（Y形）和三角形（∆形）。
三相电源连接方式
三相电源通常采用星形连接方式，如图所示。
星形连接方式是将三个单相电源的尾端（即负端A2B2C2）连接在一起成为一个公共端， 称为中点，用N表示。从中点引出的导线称为中线或零线。从各相电源的首端（即正端 A1B1C1）引出的线称为相线，又称为火线。在低压配电系统中，采用三根相线和一根中线 输电，称为三相四线制；在高压输电工程中，由三根相线组成输电线路，称为三相三线制。
3U 30o 3U 90o
UCA UCN UAN U 120o U 0o 3U 150o
三相电源连接方式
如图所示为线电压和相电压向量图。
三相电源作星形连接时，三个相电压和三个线电压均为三相对称电压，线电压与相电
压数值之间的关系为：
UL 3UP
（4）
各线电压的有效值为相电压有效值的 3 倍，且线电压相位比对应的相电压超前30°。
感谢观看
U
AB
U BC
UA UB
U 0o U 120o
UCA UC U 120o
有相量图如右图所示，线电压与相电压之间的关系为
UL UP
即，线电压就是相电压。
（5）
三相电源连接方式
在三角形连接中，三个单相电源构成一个回路，由式（3）可知回路的总电压为零， 这样在回路中不会产生电流。
特别注意：如果有一个单相电源接错，那么回路的电压不为零，我们知道每一个单相 电源都相当于发电机的一个绕组，而绕组的电阻是非常小的，这样回路中便会产生很大的 电流，很容易造成设备的损坏。
《电工电子技术基础》第4章 三相交流电路
第4章 三相交流电路——三相负载的联结
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第4章 三相交流电路——三相负载的联结
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第4章 三相交流电路——三相负载的联结
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第4章 三相交流电路——三相负载的联结
[例题] 图中所示的对称三相电路中，端线阻抗 ZL 1 j1 ,负载
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第4章 三相交流电路——三相负载的联结
中性线电流
I&N I&A I&B I&C
(44 0 22 12011 120)A
[解] ⑴各相负载中流过的电流
IU
UU RU
220 0 5 0
A
44
0A
29 19 A
IV
UV RV
220 120 A 10 0
22
120 A
IW IU 120 IP 120
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第4章 三相交流电路——三相负载的联结
b.负载三相三线制联结
+
U NN
-
相电流 流过每相负载的电流
线电流 流过端线的电流
IU、IV、IW
特点 线电流=相电流
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第4章 三相交流电路——三相负载的联结
（1）负载三相三线制联结三相电路计算 等效电路图
(2)不对称负载三相四线制联接三相电路计算
三相电源对称，三相负载不对称， 各相负载中电流表达式：
IN IU IV IW 0
I
U
UU ZU
UP 0
ZU U
UP ZU
0 U
I
V
电工电子技术基础与应用第4章 供电系统与安全用电PPT课件
T2 T2
用户 T2
电能用户。
发电厂
用户
用户
4.1.2工厂供电系统
工厂供电系统由工厂总降压变电站(高压配电站)、
高压配电线路、车间变电站、低压配电线路及用
电设备组成。
1.二次变压的工厂供电系统
电源
35~110kV
电源
高压用电设备则直接由总降 压变电站的6~l0kV母线供电。 这种供电方式称为二次变压 供电方式。
料磁导率 成正比，称为磁路的欧姆定律。
4.3 交流铁心线圈电路
4.3.1 电磁关系 绕在铁心上的线圈通以交流电后就是交流
铁心线圈。
i_
+ u
e +_
_
eσ
σ
+
对正弦激励的交流铁心线圈，当电源的电压和频率不变， 其主磁通基本上恒定不变。磁通仅与电源有关，而与磁路 无关。
4.3.2功率损耗
1．磁滞损耗 铁心在交变磁通的作用下被反复磁化，在
这一过程中，磁感应强度B的变化落后于H，
这种现象称为磁滞，由于磁滞现象造成的 能量损耗称为磁滞损耗。
2．涡流损耗 交变磁通穿过铁心时，铁心中在垂直于磁
通方向的平面内要产生感应电动势和感应
电流，这种感应电流称为涡流。铁心本身
具有电阻，P 涡 流P C 在 铁u P 心F中 e也P C 要 产u P 生e 能P 量h损
4.4 变压器
4.4.1 变压器的结构
变压器是由铁心和绕组两个基本部分组成 的。
绕组通常用绝缘的铜线或铝线绕成，一个 绕组与电源相连，称为一次绕组；另一个 绕组与负载相连称为二次绕组。
i1
+
_u1
N1
i2
+
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4.2.2 Δ-Δ联接的三相电路
电源与负载都联接成三角形，用三条线路将其 相联，即构成—联接的三相三线制电路，如 图示。
每相负载的相电压等于线电压；流过负载的电流为相 电流，分别用IAB、IBC、ICA表示。由基尔霍夫电流定 律可知各相的线电流为对应的相电流之差，在三相电 路对称的情况下，由图示相量图的分析可得线电流与 相电流有效值关系
如果三相电路对称，则三相电路的视在功率为 S = 3UPIP =√3ULIL 在计算不对称三相电路的视在功率时，应注意由
于视在功率不满足能量守恒，所以 S SA的等效电阻R = 29， 等效感抗XL = 21.8，三相对称电源的线电压 UL=380V。求（1）电动机接成星形时的平均功率和 无功功率，（2）电动机接成三角形时的平均功率和 无功功率。
IL =√3IP=√3×10.47=18.13 A 电动机的平均功率
P=ULILcos
=380×18.13×cos36.9=9542.5 W =9.543 kW 电动机的无功功率
P=ULILsin = 380×18.13×sin36.9
=7164.7Var=7.165 kVar
由上例的计算结果可见，电动机接成 三角形比接成星形时，线电流、平均 功率与无功功率都大了三倍。实际中 较大功率的三角形联接电动机，为了 减小启动电流，启动时常把三角形变 为星形联接，启动以后再变回三角形。
如果三相电路对称，不论电路是星形联接还是三 角形联接，其三相电路的无功功率为
Q =3UPIPsin =√3ULILsin 其中 角仍为相电压与相电流的相位差。
4.4.3 视在功率
在三相电路中不论三相电路对称与否，其三相的 视在功率仍为
S P2 Q2
其中P为三相电路的平均功率，Q为三相电路的无 功功率。
A相的相电压
UA
U AB 3
380 3
220V
每相的阻抗
Z R2 X 2 82 62 10
由一相计算电路图可以求得
IA
UA Z
220 10
22A
由对称关系可知
IB=IC=IA=22 A
例2 图示三角形联接的对称三相电路，已知线 电压有效值为380V，各相负载阻抗Z=45，求 各相的相电流与线电流的有效值。
4.4 三相电路的功率
4.4.1 平均功率 4.4.2 无功功率 4.4.3 视在功率
4.4.1 平均功率
交流电路的平均功率是电路中消耗的功率， 三相电路的平均功率为每相的平均功率之 和，即
P = PA + PB + PC
=UAIAcosA +UBIBcosB +UCICcosC
其中UA、UB、UC为各相的相电压有效值，
(2)相电压
A、B、C三相电源电压。
(3)线电压
A、B、C输电线之间的电压，为对应的相电压
之差。在三相对称电路中有
２. (1)连接方式 将三个电压源的首、 末端顺次序相连， 再从三个连接
点引出三根端线Ａ、 Ｂ、 Ｃ。 这样就构成△形连接，
如图(a)所示。
A
A
. UC
＋
C Y
－Z .
＋
. UA
UB
－
－
＋
X
B
. UAB . UCA
.B UBC
. UBC
C
. UCA
..
UB UC
.
UA
.
UAB
(2)相电压与线电压
(a)
(b)
线电压与相电压相等。
..
.. . .
UAB=UA ，UBC=UB ，UCA=UC
Q t
4.2 三相电路的供电方式
4.2.1 Y-Y联接的三相电路 4.2.2 Δ-Δ联接的三相电路
例 一台星形联接的三相电动机，其功率为3.3 kW, 接在线电压为380V的对称三相电源上，线路电流 为6.1A。求这台电动机的功率因数和每相的阻抗。
解 电动机的线电压、线电流和功率已知，可得该 电动机的功率因数
cos =P/(√3ULI L)=3300/(√3×380×6.1)=0.82
电动机的每相阻抗
I A 2I AB cos 30 I B 2I BC cos 30 I C 2I CA cos 30
3I
AB
3I BC
3I
CA
在三相电路对称的情况下，三角形联接时，线电流
是相电流的√3倍，即IL=√3IP。由相量图可看出，三 个线电流之间的相位差仍为120，它们比三个相电 流各滞后30 。若相电流对称，则线电流也一定对 称，线电流的相量图构成等边三角形, 如图示。
解 对称三相电路可以先求出一相，然后根据 对称关系求得其它两相。
三角形电路的相电压等于线电压，由 此可得到A相相电流的有效值
I AB
U AB Z
380 45
8.44A
而 IBC=ICA=IAB=8.44 A 由线电流与相电流的关系可知A相的
线电流的有效值
IA=√3IAB=14.6A 而 IB=IC=IA=14.6 A
2.三相四线制 如果用一条中线把电源的中性点N与负载的中性 点N‘相联，就构成三相四线制，即Y0—Y0联接， 如图示。一般高压输电线路都采用三相三线制，
而低压供电线路采用三相四线制。
三相负载星形联接时，各相负载的电压为相电压，
流经各相负载的电流称为相电流；流过线路的电
流、叫线电流。显然星形联接时，线电流等于相
本章小结
4.1 对称三相电源
4.1.1 对称三相电压 4.1.2 三相电源的联接方式
由三相电源和三相负载构成的电路，称为三相电路。 三相交流电应用广泛,日常的生产和生活用电几乎都 来自电力部门提供的三相交流电源。目前我国低压供 电标准采用频率50Hz，电压380/220V和三相四线制 的供电方式。三相交流电被输送到工矿企业和居民小 区。380V三相电源可直接三相电动机工矿企业的生 产动力，所以称三相交流电为动力电；而在居民小区， 三相电被分成三个单相220V交流电，分别送到千家 万户供照明和家用电器使用，因此单相电又称做照明 电或民用电。这里介绍三相电源和三相负载的连接以 及三相交流电的功率。
4.1.1 对称三相电压
对称三相电压由三相交流发电机产生，是三个频率相 同，幅值相等，相位依次相差120°的一组正弦电压。 一般令A相初相为零，B相滞后A相120°，C相滞后B 相120°。 瞬时值表达式为
uA(t) uB (t) uC (t)
2UP sint 2UP sin(t 120o ) 2UP sin(t 120o )
4.3.1 负载Y联接
负载与电源都为Y联接时，如图示。
电路中有两个中性点，如果三相电路对称，则两个中 性点之间的电压等于零，所以可将负载中性点N‘与 电源中性点N用短路线短接，相当于没有中线阻抗的 三相四线制电路，此时各相的工作保持相对独立，线 与相的电压、电流分别组成对称系统，因此可按单相 电路计算。首先做出一相计算电路图，如图示
中等职业学校教学用书（电子技术专业）
《电工与电子技术基础（第2版）》
电子教案
主 编 刘莲青 王连起
第4章三相供电电路及安全用电
4.1 对称三相电源 4.2 三相电路的供电方式 4.3 对称三相电路的分析 4.4 三相电路的功率 4.5 触电事故与触电防护 4.6 电器的防火与防爆 4.7 Y型和Δ型联接电路实验
式中Up为相电压的有效值。
三相电压的波形图、相量图。
在三相电压对称的条件下有 三相电压对称的必要条件。
三相电压依次通过最大值的顺序叫相序，工程中习惯 用黄、绿、红表示A、B、C三相。
4.1.2 三相电源的联接
１.三相电源的Y形连接 (1)连接方式 图(a)是三相电源的Y形连接方式，图(b)是相量图。三相 电源的Ｙ形连接供电时， 有三相四线制和三相三线制 。
由一相计算电路图可得 A相线电流有效值为
IA= UA / Z 而相电流与相电压的相位差
A=arctg(X / R)
由对称关系得到
IB=IC=IA
B=C=A
在三相四线制电路中，如果中线有阻抗ZN ， 在三相对称的情况下，由于中线的电流等于
零，因此做一相计算电路图时，要将ZN去掉， 与对称无中线三相电路相同。
IA、IB、IC为各相的相电流有效值，A、B、 C为各相电压与相电流的相位差。
如果三相电路对称则有
UA=UB=UC =UP IA=IB=IC=IP
A=B=C=
将其代入前式，可以得到对称三相电路的平均功率
P =3UPIPcos
考虑电路在星形联接时线电压UL=√3UP ，线电流 IL=IP ；在三角形联接时UL=UP ，IL=√3IP，对称三相 电路的平均功率也可以由线电压和线电流求出，即
4.3 对称三相电路的分析
4.3.1 负载Y联接 4.3.2 负载Δ联接
三相电路是多电源的正弦交流电路，仍然 可以用正弦电路的分析方法对其进行计算。 在对称三相电路中，各相的电压、电流之 间都存在固定的关系，只要求得一相，由 对称关系即可得到其它两相。对称三相电 路的条件是三相电源对称和三相负载对称， 三相负载对称条件是 RA=RB=RC=R，XA=XB=XC=X。
P =√3ULILcos
应注意两式只能用于对称三相电路的功率计算，两式
中的cos 的角都是相电压与相电流的相位差，也就
是每相的阻抗角。
4.4.2 无功功率
无功功率表示了负载与电源之间进行能量交换的 大小，三相电路的无功功率为各相无功功率之和， 即
Q =QA +QB +QC
= UAIAsinA +UBIBsinB +UCICsinC
三相电路中的负载也有星形联接和三角 形联接两种接法，当A、B、C三相的负 载阻抗相等时称为对称三相负载。由对 称三相电源和对称三相负载构成对称三 相供电电路。根据电源与负载的星形或 三角形接法的组合，三相供电电路有多 种结构。