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第6章 三相正弦交流电路 目前，电能的生产、输送和分配大都采用三相交流电。采用三相电源供电的主要原因有：①在输送功率相同、电压相同、距离相同，功率因数和线路损耗相等的情况下，采用三相输电比用单相输电可节约25％左右的材料；②作为生产机械主要动力的电动机，三相电动机比同容量的单相电动机结构简单、性能好、工作可靠、造价低。 三相电源是由三个频率相同、幅值相同、相位互差120°的正弦电压源按一定方式联接而成的。由三相电源供电的电路称为三相电路。上一章中我们所讨论的单相交流电路是对应三相电路中的一相。 6．1．三相对称电动势的产生 三相电动势是由三相交流发电机产生的。下图为三相交流发电机的示意图，它主要由定子和转子构成。在定子中嵌入了三个绕组，每一个绕组为一相，统称三相绕组。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。转子是一对磁极的电磁铁，它以角速度逆时针方向旋转。若各绕组的几何形状、尺寸、匝数均相同，安装时三个绕组彼此相隔120°，磁感应强度沿转子表面按正弦规律分布，则在三相绕组中可以分别感应出最大值相等、频率相同、相位互差120°的三个正弦电动势eU、eV、eW，这种三相电动势称为对称三相电动势。电动势的参考方向选定为绕组的末端指向始端。 6．2 、三相负载的联接 接在三相电源上的负载统称为三相负载。三相负载由三部分组成，每一部分称为一相负载。三相负载可以是一个整体，如三相电动机；也可以是独立的三个单相负载，如日光灯、单相电动机以及多种家用电器等。 在三相负载中，如果每相负载的阻抗相等，如三相电动机、大功率三相电炉等，这样的负载称为三相对称负载，否则，称为三相不对称负载，如三相照明电路中的负载。在三相电路中，负载的连接方式也有两种：星形联接和三角形联接。 6．2．1 、三相负载的星形连接 如果把三相负载的一端连接在一起接到电源的中性线上，三相负载的另外一端分别接到三相电源的三根相线上，就构成了三相负载的星形（Y）联接。 电源的线电压等于负载相电压的倍： 电源的线电流等负载相电流： 6．2．2 、三相对称负载的三角形连接 三相对称负载依次连接，形成闭合回路，并将三个连接点分别与三相电源的三根相线连接的方式，称为三相负载的三角形（Δ△）联接，如图6-8所示。三相负载三角形联接时线电压、相电压、线电流、相电流的定义和正方向的规定与星形联接时相同。 电源的线电压等于负载的相电压 UΔL ＝ UΔP 线电流在数量上等于相电流的 倍。 6. 4、三相负载功率的计算 在三相电路中，设三相负载的相电压分别为UU、UV、UW，相电流分别为IU、IV、IW，各相的功率因数分别为cosφU、cosφV、cosφW，则各相负载的有功功率为： 三相负载总的有功功率为： 在对称三相电路中，无论负载是星形联接还是三角形联接，由于各相负载阻抗相等、各相电压大小相等、各相电流也相等，所以三相功率为： 第7章 用电技术 电能与其他形式的能量相比，具有易于产生、传输、分配、控制和测量等优点，因此现代生活中电能在工农业生产和人们的日常生活中占有极为重要的地位。而电能的产生到电力的应用，都包含着一系列的变换、传输、保护和控制过程。 7．1 电力供电与节约用电 电力系统概述 由发电厂、电力网和用户组成的整体系统，即称为电力系统。 电力系统中，由升压和降压变电所和各种不同电压等级的送电线路连接在一起的部分，称为电力网，简称电网。 7．2 、用电保护 由于电气设备的绝缘损坏或安装不合理等原因出现金属外壳带电的故障称为漏电。设备漏电时，会使接触设备的人体发生触电，还可能会导致设备的烧毁，电路短路等事故，必须采取一定的防范措施以确保安全。 7．2．1 、保护接地 在电源中性点不接地的供电系统中，将电气设备的金属外壳与接地体（埋入地下并直接与大地接触的金属导体）可靠连接，这种方法称为保护接地。通常接地体为钢管或角铁，接地电阻不允许超过4?。 下图为保护接地原理图。当设备漏电，人体触及漏电设备时，相当于人体（电阻为Rb）与接地体（电阻为Re）并联。由于人体电阻远远大于接地电阻（电阻为RbRe），所以，漏电电流将经过接地体电阻Re和线路漏电阻R1形成回路，导致通过人体的电流非常微小。接地体电阻越小，人体承受的电压也越小，越安全。 7. 2. 2 　保护接零 在电源中性点已接地的三相四线制供电系统中，将电气设备的金属外壳与电源零线相连，这种方法称为保护接零，如下图所示。 当设备的金属外壳接电源零线之后，若设备某相发生外壳漏电故障，就会通过设备外壳形成相线与零线的单相短路，其短路电流足以使该相熔断器熔断，从而切断了故障设备的电源，确保了安全。 7．2．3、漏电保护器 漏电保护