《电工技术基础与技能》精品课件 第6章 正弦交流电

电工技术 基础与技能 机电技术应用专业 教师：灵犀地 2025年6月19日 2025 1 1 正弦交流电基础 2 简单正弦交流电路 3 串联电路 4 正弦交流电的功率 第六章 正弦交流电 5 三项正弦交流电 2 1.了解正弦交流电的产生原理。 2.掌握表征正弦交流电的三要素及相位差的概念。 3.掌握解析式、波形图、旋转矢量法三种表示正弦交流电的方法。 4.掌握简单正弦交流电压和电流的关系，了解感抗、容抗的概念及串联谐振的条件和特点。 ※5.了解简单正弦交流电路的有功功率、无功功率、视在功率、功率因数的概念及提高功率因素的意义。 6.掌握三相四线制电源的线电压和相电压的计算方法。 7.理解三相对称负载星形联结和三角形联结时，负载相电压和线电压、负载相电流和线电流的关系。 应知 应知应会 3 1.能测量正弦交流电的电流与电压。 2.能对简单照明电流配电板进行安装、能敷设简单暗线电路。 3.能正确连接三相负载的三角形、星形联结。。 应会 应知应会 4 6.1 正弦交流电基础 5 一、正弦交流电的产生原理 如果电动势、电压、电流的大小和方向随时间作周期性变化，就称之为交流电，其中按正弦规律变化的交流电称为正弦交流电。由交流电组成的电路称为交流电路。交流电的波形一般有交流正弦波、交流方波、交流三角波和交流锯齿波等，如图所示。 1.正弦交流电 6 一、正弦交流电的产生原理 实验证明，线圈中产生的交流电的电动势和电流表达式为 2.正弦交流电的产生 7 二、正弦交流电的三要素 周期（频率、角频率）、有效值（最大值）、初相是表征正弦交流电的三个重要物理量，称为正弦交流电的三要素。 1.正弦交流电的三要素 （1）周期、频率和角频率 周期 周期是指正弦交流电按正弦规律变化一周所需要的时间，用字母表示，单位为s（秒），如图所示。 8 二、正弦交流电的三要素 1.正弦交流电的三要素 （1）周期、频率和角频率 频率 频率是指正弦交流电在一秒内按正弦规律变化的周期数，用字母表示，单位为Hz（赫［兹］）。频率和周期互为倒数，即 9 二、正弦交流电的三要素 1.正弦交流电的三要素 （1）周期、频率和角频率 角频率 角频率是指单位时间内正弦交流电变化的角度。工程上常用弧度来表示角度，所以角频率的单位是rad/s（弧度每秒），用字母ω表示。角频率、频率与周期之间的换算关系为 10 二、正弦交流电的三要素 1.正弦交流电的三要素 （2）最大值和有效值 最大值 正弦交流电在一个周期内所能达到的最大值称为最大值（也叫峰值或振幅），表示。 11 二、正弦交流电的三要素 1.正弦交流电的三要素 （2）最大值和有效值 有效值 正弦交流电的大小通常用有效值表示。其有效值根据电流的热效应定义如下：把一个交流电和一个直流电分别通过两个阻值相同的电阻，如果在相等时间（交流电一个周期）内产生的热量相等，就把此直流电的数值称为该正弦交流电的有效值，用 表示。有效值与最大值之间的关系为 12 二、正弦交流电的三要素 1.正弦交流电的三要素 （2）最大值和有效值 有效值 通常所说的照明电路的电压为220V ，是指电压的有效值。 各种交流电的电气设备上标示的额定电压和额定电流都是指其电压和电流的有效值。 13 二、正弦交流电的三要素 1.正弦交流电的三要素 （3）初相和相位差 相位和初相 正弦量在任意时刻的电角度称为相位，用（ωt +φ）表示，它反映了正弦量的变化进程。t=0时的相位叫做初相位或初相，用φ表示。初相可以为正，也可为负，一般用弧度表示，也可用角度表示。用角度表示时通常用不大于180°的角来表示。当φu＞0 时，的波形如图所示。 14 二、正弦交流电的三要素 1.正弦交流电的三要素 （3）初相和相位差 相位差 当 时，称 的相位超前或的相位滞后 ；当Δφ＜ 0 时，称 滞后。如（a）所示； 当，即Δφ =0 时，称 i1 与 i2 同相，如图（b）所示。 当，即Δφ= ±180°时，称 i1 与 i2 反相，如图（c）所示。 当，即Δφ =±90°时，称i1与 i2 正交，如图（d）所示。 a)超前、滞后 b)同相 c)反相 d)正交 15 三、正弦交流电的表示方法 解析式法就是用三角函数式来表示正弦交流电的方法，即写出瞬时值表达式。它是表示正弦交流电最基本的方法。正弦交流电动势、电压、电流的解析式一般表示为 1.解析式表示法 式中：——电流、电压、电动势的瞬时值；——电流、电压、电动势的最大值；——电流、电压、电动势的角频率；——电流、电压、电动势的初相。 16 三、正弦交流电的表示方法 用正弦图形曲线来表示交流电随时间变化的关系的方法称为波形图表示法。在平面直角坐标系中，用横坐标表示时间或角度，纵坐标表示正弦量的瞬时值，然后根据解析式计算出坐标系中各点的值，做出波形图，如图所示。波形图法可以形象、完整地表达正弦交流电的三要素。 2.波形图法 17 三、正弦交流电的表示方法 解析式表示法和波形图表示法都能反映出正弦交流电的变化特性，但是仍有其不足之处。解析式表示法形式准确、完整，但计算较复杂； 波形图表示法形象直观，但作图较麻烦。所以为了便于对正弦交流电路进行分析、计算，通常采用旋转矢量表示法。旋转矢量表示法是指在一个直角坐标系中用绕原点旋转的矢量来表示正弦交流电的方法。 3.旋转矢量图表示法 18 三、正弦交流电的表示方法 相量在复平面上的图形称为相量图。作图时可以根据正弦量的最大值或有效值和初相画出有效值相量图。一般我们使用有效值相量图，有效值相量图简称相量图。用相量图表示正弦量的方法称为相量图法。如所示为正弦交流电压的相量图。图中，相量的模（长度）表示交流电压的有效值，相量的辐角（与实轴正方向的夹角）表示交流电压的初相。 4.相量图法 19 思考与练习 1.什么是交流电的有效值？ 2.正弦交流电的三要素是什么？ 3.正弦交流电的表示方法有哪几种？ 20 6.2 简单正弦交流电路 21 一、简单正弦交流电路 在交流电路中如果只有电阻元件，或者只考虑电阻作用，这种电路称为纯电阻电路。 在纯电阻电路中电流与电压是同频率、同相位的正弦量，它们的波形图和失量图如图（b）、（c）所示。 1.纯电阻电路 （a）电路图 （b）波形图 （c）矢量图 22 一、简单正弦交流电路 通过实验证明：在纯电阻电路中，电流、电压和电阻三者任一时刻都符合欧姆定律,即 1.纯电阻电路 23 一、简单正弦交流电路 在通过交流电时，变化的电流产生了变化的磁场，电感线圈中产生的自感电动势阻碍原电流的变化，形成了电感器对交流电的阻碍作用，这种阻碍作用称为电感电抗，简称感抗，用符号XL表示，单位为Ω（欧［姆］）。 2.纯电感电路 24 一、简单正弦交流电路 通过实验可知：感抗的大小与电源的频率及电感器的电感量成正比，用公式表达为 2.纯电感电路 ——电感器的感抗； ——交流电源的频率； ——交流电源的角频率； ——电感器的电感量。 由以上公式可知，对于直流电来说，当频率时，，电感器相当于短路。所以电感器在电路中有“通直流，隔交流”的特性。 25 一、简单正弦交流电路 在电感两端加上交流电压,然后测量其电流值，则可发现，在纯电感交流电路中，电流和电压的最大值（或有效值）符合欧姆定律，即 2.纯电感电路 26 一、简单正弦交流电路 纯电感电路的电流与电压的相位关系为： 电路两端电压超前电流 ，或者说电流滞后电压 , 电压与电流的波形图如图所示，矢量图如图所示。 2.纯电感电路 27 一、简单正弦交流电路 在通过交流电时，电源与电容器之间不断地充电和放电，此时电容器会对交流电有阻碍作用，我们把这种阻碍作用称为电容电抗，简称容抗，用符号表示，单位为Ω（欧［姆］）。 3.纯电容电路 28 一、简单正弦交流电路 3.纯电容电路 容抗的大小与电源的频率及电容器的电容量成反比，用公式表示为 式中：XC——电容器的容抗； f——交流电源的频率； ω——交流电源的角频率； C——电容器的电容量。 29 一、简单正弦交流电路 3.纯电容电路 对于直流电来说，当频率时，，电容器相当于开路。所以电容器在电路中有“隔直流，通交流”的特性。 在电容两端加上交流电压，然后测量其电流值，则可发现，在纯电容交流电路中，电流和电压的最大值（或有效值）符合欧姆定律，即 30 纯电容电路的电流与电压的相位关系为： 电路两端电压滞后电流，或者说电流超前电压。 电压与电流的波形图如图所示，矢量图如图所示。 一、简单正弦交流电路 3.纯电容电路 纯电容电路中的电容不能消耗电能，但可以在对它充电时将电能存储为电场能，在放电时将电场能进行释放。 31 思考与练习 1.一个1000Ω的纯电阻负载，接到V的电源上，计算负载中的电流。 2.如何计算感抗和容抗？ 32 6.3 串联电路 33 一、RLC串联电路基础 1.RLC串联电路 由电阻、电感和电容串联所组成的电路，称为RLC串联电路，如图所示。这种电路是实际工程中经常遇到的典型电路，如单相交流电动机的起动电路、供电系统的补偿电路、电子工程上的谐振电路等都属于RLC串联电路。 34 一、RLC串联电路基础 2.RLC串联电路的电压和电流 对RLC串联电路进行分析时，由于该电路中包含有多个元件正弦量之间的关系，为便于比较和计算，通常选择电流的正弦量作为开始时的参考矢量，即电流的初相 。 设通过RLC串联电路的电流为,根据前面所讲的三种元件交流电路的特性可知，电阻、电感和电容两端的电压分别为 35 一、RLC串联电路基础 2.RLC串联电路的电压和电流 在任一时刻，总电压的瞬时值等于各元件上的电压瞬时值之和，即 三者之间的数量关系不同，但流过各元件的电流是一样的。当以这个电流为参考矢量时，就可以画出三种不同情况下的矢量图，如图所示。 （a） （b） （c） 36 一、RLC串联电路基础 2.RLC串联电路的电压和电流 从矢量图中可以看出，图（a）中电感矢量大于电容矢量；图（b）中电感矢量小于电容矢量；图（c）中电感矢量等于电容矢量。电路的总电压 和各分路电压 构成直角三角形，称之为电压三角形。由电压三角形可得，总电压有效值与各分电压有效值之间的关系为 37 一、RLC串联电路基础 2.RLC串联电路的电压和电流 以图（a）为例，总电压与电流间的相位差为 当 时，，电压相位超前电流； 当 时，，电压相位滞后电流； 当 时，，电压与电流相位相同（即同相）。 （a） 38 一、RLC串联电路基础 3.RLC串联电路的阻抗 由于RLC串联电路中各处的电流相等，所以可将式的两边都除以电流的有效值I，从而得到 若令 ，根据单个元件的电阻、感抗和容抗定义，可将上式改写为 上式中，我们把称为电抗，它是电感与电容共同作用的结果；把Z称为交流电路的阻抗，它是电阻与电抗共同作用的结果。电抗和阻抗的单位均为欧姆（Ω），它们都对电流起阻碍作用。 39 一、RLC串联电路基础 3.RLC串联电路的阻抗 将电压三角形的三边同除以电流I，可以得到由阻抗Z、电阻R和电抗X组成的另外一个三角形——阻抗三角形，如图所示。 阻抗三角形和电压三角形是一对相似三角形。 （a） （b） 40 一、RLC串联电路基础 4.RLC串联电路的性质 阻抗三角形中的φ角称为阻抗角，其大小取决于电阻R、电感L、电容C和电源的频率f。由图可知 电抗X的值最终决定了交流电路的如下性质： （1）当 ，即时，，总电压相位超前总电流，电路呈电感性，称为电感性电路，简称感性电路。 （2）当 ，即时，，总电压相位滞后总电流，电路呈电容性，称为电容性电路，简称容性电路。 （3）当，即时，，总电压与总电流同相，电路呈电阻性，此时电路的状态称为谐振状态。 需要指出的是，前面我们令，它实质上反映了交流电路中总电压和总电流的有效值与总阻抗三者之间的关系。在不同的交流电路中，总阻抗的值是不相同的。 41 二、RLC串联谐振电路 1.RLC串联谐振的条件 当电压与电流同相，即整个电路呈电阻性时，这种状态就称为谐振，工作在谐振状态下的电路称为谐振电路。谐振电路在电子技术和工程实际中都有着广泛的应用。 在RLC串联电路中，若电压与电流的相位相同，电路呈电阻性，电流达到最大状态，此时发生的谐振称为串联谐振。 在RLC串联电路中，总阻抗为 由于当电压与电流同相，电路呈电阻性特征时发生串联谐振，所以电路的电抗为零，即 因此，串联电路发生谐振的条件是电路的感抗等于容抗。 42 二、RLC串联谐振电路 2.串联谐振的频率 当电路发生串联谐振时， ，也即 此时的频率就是串联电路的谐振频率。为加以区别，我们用 f0 表示，即 式中：——串联电路的谐振频率，单位是赫兹（Hz）； ——电感线圈的电感，单位是亨利（H）； ——电容器的电容，单位是法拉（F）。 43 二、RLC串联谐振电路 3.串联谐振的特点 （1）总阻抗最小 （2）总电流最大 （3）串联谐振时，电阻两端的电压等于电源电压，电感、电容两端的电压等于电源电压的Q倍，且电感与电容两端的电压大小相等、相位相反。 （4）仅电阻消耗电能，电容和电感之间只进行磁场能和电场能的交换，不消耗电能。 44 二、RLC串联谐振电路 4.串联谐振的应用 对于普通用电器，要防止出现串联谐振，因为谐振时电压过高，会击穿线圈和电容器的绝缘产生火灾。而在无线电技术中，当外来信号微弱时，常常利用串联谐振电压突然增大的特点来获得与外部信号频率相同，但数值大许多倍的电压信号，这就是收音机的调谐原理，如图所示。 （a）收音机的接收调谐回路 （b）等效电路（电动势感应图） 45 思考与练习 1.试述在RLC串联电路中，电阻、电容、电感两端电压与电流的相位关系？ 2.在RLC串联电路中，使电路呈电阻性、电容性、电感性的条件分别是什么？ 46 6.4 正弦交流电路的功率 47 一、瞬时功率 1.瞬时功率 在交流电路中，电压和电流都是随时间不停变化着的。我们把电路中某一时刻消耗的电功率称为瞬时功率，它等于电压瞬时值u与电流瞬时值 i 的乘积，用小写字母p表示。 设交流电路中总电压和总电流分别为,则瞬时功率为 48 二、纯电阻电路中的有功功率 2.纯电阻电路中的有功功率 一个周期内顺势功率的平均值称为平均功率（也称为有功功率），用字母表示。 纯电阻电路中的有功功率等于电阻元件所消耗的平均功率，即 ——纯电阻交流电路的有功功率，单位是瓦特（W）； ——电阻两端交流电压的最大值，单位是伏特（V）； ——流过电阻的交流电流的最大值，单位是安培（A）； ——电阻两端交流电压的有效值，单位是伏特（V）； ——流过电阻的交流电流的有效值，单位是安培（A）； ——电阻元件的电阻值，单位是欧姆（Ω）。 我们通常所说的白炽灯的功率是40 W，就是指它的平均功率为40 W。 49 三、纯电容电路中的功率 3.纯电容电路中的功率 根据功率的定义，可得纯电容电路的瞬时功率为 与纯电感电路一样，纯电容电路的瞬时功率也是一个正弦函数，其大小随时间做周期性变化，如图所示。 在一个周期内，瞬时功率一半是正，一半是负，故它在整个周期内的平均值为 即纯电容电路的有功功率为零，表明电容元件也不消耗功率（能量）。 电容器虽不消耗功率，但它与电源之间存在着能量交换，这种能量交换表现为电容器的充电与放电。 50 四、纯电感电路中的功率 4. 纯电感电路中的有功功率 根据功率的定义，可得纯电感电路的瞬时功率为 纯电感电路的瞬时功率是一个正弦函数，其大小随时间做周期性变化，如图所示。在一个周期内，瞬时功率一半是正，一半是负，故它在整个周期内的平均值为 即纯电感电路的有功功率为零，表明电感元件不消耗功率（能量）。纯电感电路虽然不消耗功率，但从曲线波动情况来看，却时刻与电源在交换着能量。 51 五、RLC串联电路的功率 5. RLC串联电路的功率 在RLC串联电路中，存在着有功功率、无功功率C。根据前面的讨论，假设RLC串联电路的总电流和总电压分别为 则根据三角函数公式 可得电路的瞬时功率为 因此，电路的有功功率为 将式的两边同乘以电流的有效值I，可得 52 五、RLC串联电路的功率 5. RLC串联电路的功率 若设，则上式可写为 式中，称为交流电路的视在功率，称为无功功率。 视在功率S表示了电源所能提供的总功率（包括有功功率P和无功功率Q），即交流电源的容量，它在数值上等于总电压有效值与总电流有效值的乘积，单位是伏安（ V·A ），常用单位还有千伏安（ KV·A ）、兆伏安（ MV·A ）等。 53 五、RLC串联电路的功率 5. RLC串联电路的功率 将电压三角形的三边同乘以电流，可以得到由视在功率、有功功率P和无功功率Q组成的直角三角形——功率三角形，如图所示。功率三角形和电压三角形也是一对相似三角形。 由功率三角形也可以得到结果，即 而无功功率Q为 综上可知，RLC串联电路中既有耗能元件（电阻），又有储能元件（电感线圈和电容器）。电源提供的总功率一部分由电阻消耗变为热量（有功功率），另一部分通过电感线圈和电容器与电源进行能量交换（无功功率）。 （a） （b） 54 五、RLC串联电路的功率 6.功率因数 为了反映交流电路中功率的利用率，我们把电压与电流之间相位差φ的余弦称为功率因数，用λ表示，它在数值上也等于电路中有功功率P与视在功率S的比值。即 上式表明，当视在功率S一定时，功率因数λ越大，用电设备的有功功率P越大，电源输出功率的利用率越高。 55 五、RLC串联电路的功率 6.功率因数 由于电压三角形、阻抗三角形和功率三角形都是相似三角形，所以它们的φ角（阻抗角）是相等的。因此，功率因数λ也可以表示为 在串联电路中，功率因数的大小是由电路中的电阻、电感、电容以及电源频率决定的。 关于功率因数： （1）功率因数的大小与电路的负荷性质有关。 （2）功率因数反映了交流电路中能量损失的大小。 56 五、RLC串联电路的功率 7.提高功率因数的方法 功率因数是电力系统很重要的一个经济指标，它关系到电力的损耗和设备能否充分地利用。为提高电源设备的利用率和减小线路压降及功率损耗，就应设法提高功率因数。 在工程上，提高功率因数的方法有许多种，但主要分为提高自然功率因数和人工补偿两类。提高自然功率因数即提高用电设备自身的功率因数，它可以通过正确选择输配电变压器的参数以防容量过大，合理选择电动机容量以避免“大马拉小车”等情况。人工补偿主要是通过电容器或同步调相机对电路进行无功补偿的方法改变电路的功率因数。 通过电容器对电路进行无功补偿是目前电力系统上广泛采用的一种补偿方式，它有串联补偿和并联补偿两种。串联补偿主要用于远距离高压输电线路上，而并联补偿主要用在电气设备上。 57 五、RLC串联电路的功率 7.提高功率因数的方法 在现有的用电设备中，大部分都是感性负载。而提高感性负载交流电路功率因数的常用方法之一是在其两端并联电容器，如左图所示。当开关S打开时，是一个RL串联的电感性电路；当开关S闭合时，就在电感性负载上并联了电容器。 并联电容器前后的矢量图如右图所示。并联电容器前，电压超前电流 ；并联电容器后，电压超前电流 ，且，即，因此功率因数提高了。 感性负载并联电容器电路 并联电容器前后的矢量图 58 思考与练习 1.什么是有功功率？什么是无功功率？什么是视在功率？ 2.如何提高电路的功率因数？ 59 6.5 三相正弦交流电路 60 一、三相交流电动势 像工厂这样需要安装大功率用电设备的地方，广泛采用的是三相正弦交流电。从电力生产的角度来看，生产三相正弦交流电所用的发电机与生产单相正弦交流电发电机相比，有体积小、输出功率大、结构简单、维修方便及运转平稳等优点。从电力输送的角度来看，三相电源线路比单相电源线路经济可靠。 61 一、三相交流电动势 正弦交流电是依据电磁感应原理，使线圈在磁场中转动从而产生交流电动势的。单相交流发电机由一组绕组组成，如果三组相同的线圈绕组按照彼此独立且对称的方式排列，就构成了三相交流发电机。三相交流电就是由三相交流发电机产生的。 1.三相交流电动势的产生 62 一、三相交流电动势 三相交流发电机的内部由定子和转子组成。定子有三个结构相同的绕组，这三个绕组的起始端在空间位置上彼此相差120°，分别用U1-U2，V1-V2和W1-W2来表示。每一个绕组为发电机的一相，分别称为U相、V相和W相，如图所示。 1.三相交流电动势的产生 63 一、三相交流电动势 当带有磁极的转子在外力作用下以角速度匀速旋转时，三个绕组便做切割磁感线运动而产生相位不同的感应电动势，和，并且这三个感应电动势频率相同、最大值相等、相位彼此相差120°，称为三相电动势，供给三相电动势的电源称为三相电源。三相电动势的瞬时值表达式分别为 1.三相交流电动势的产生 64 一、三相交流电动势 如果以为参考正弦量，则三相对称电动势波形、矢量图如图所示。 1.三相交流电动势的产生 65 一、三相交流电动势 三相交流电随时间按正弦规律变化，它们到达最大值的先后顺序称为相序。由矢量图图可知，当转子按顺时针方向旋转时，三相绕组也按顺时针的次序到达最大值，即它们的相序是，这种情况称为正序或顺序；当转子按逆时针方向旋转时，三相绕组会按逆时针的次序到达最大值，即相序变成了，这时称为负序或逆序。 1.三相交流电动势的产生 66 一、三相交流电动势 将三相交流发电机三相绕组的末端连接成一个公共端点，这个公共端点称为中性点，从中性点引出的输电线称为中性线，用字母表示。从绕组首端引出的三根导线称为相线，用表示，在工程中常用黄、绿、红三种颜色线来区分。 2.三相电源的连接 67 一、三相交流电动势 各相线与中性线之间的电压称为相电压，用表示；相线与相线之间的电压称为线电压，用表示。通常用表示相电压，用表示线电压。 2.三相电源的连接 68 一、三相交流电动势 在三相四线制供电系统中，三个相电压和三个线电压均为对称电压，线电压的大小为相电压的倍，即 2.三相电源的连接 在我国低压三相四线制供电系统中，电源相电压的有效值为220 V，线电压的有效值为380 V。 69 二、三相负载的连接 家中的电视、电脑、电冰箱等电器使用的都是单相交流电，此类负载称为单相负载，它们接在三相电源的任意一相上都可以工作。但是工厂里常见到的三相异步电机等高功率的设备则必须接在三相电源上才能工作，此类负载称为三相负载。三相负载可分为两种：各负载的大小和性质完全相同的称为对称三相负载，否则就称为不对称三相负载。三相负载的连接方式有星形连接（用符号“Y”表示）和三角形连接（用符号“Δ”表示）两种。 70 二、三相负载的连接 将各个负载的末端连接在一起接到三相电源的中性线上，再把各相负载的首端接在三相交流电源的3根相线上，这种连接的方法称为三相负载的星形连接。三相负载星形连接的原理图如图所示，实际电路图如图所示。 1.负载的星形联结 71 二、三相负载的连接 1.负载的星形联结 当负载作星形连接并具有中性线时，各负载两端的电压称为负载的相电压，用表示。假设电线的电阻忽略不计，则负载的相电压等于电源的相电压，即 电源的线电压与负载的相电压的关系为 72 二、三相负载的连接 1.负载的星形联结 当负载作星形连接时，流过各负载的电流称为相电流，用表示，也可以用表示。流过每根相线的电流称为线电流，用表示，也可以用IL表示。由于每一项负载都串联在电路上，所以各线电流等于相电流，即 IU=Iu, IV = Iv, IW =Iw， 或 IL=IP 73 二、三相负载的连接 1.负载的星形联结 对于三相对称负载，在对称三相电源的作用下，三相对称负载的中性线电流等于零，因此中性线可以不接，即对称星形连接负载可以采用三相三线制供电线路，如图所示。 对于不对称负载则必须要加中性线，如居住区内各家各户的用电器不同，用电时间也不同，就是典型的不对称负载。 74 二、三相负载的连接 1.负载的星形联结 中性线是三相电路的公共回线，它能保证三相负载成为三个互不影响的独立回路，并能保证负载电压的对称，防止事故发生。若无中性线，则可能因为某一相的电压过低，设备不能正常工作；或者某一相的电压过高，烧毁接在该相的设备。因此，中性线必须安装牢固，且其上不允许安装熔断器和开关等。通常中性线还需要接地，使它和大地电位相同，以保证安全。 75 二、三相负载的连接 2.负载的三角形联结 把三相负载分别接到交流电源的每两根相线之间的接法称为三角形连接。三相负载三角形连接的原理图如图所示，实际电路图如图所示。 76 二、三相负载的连接 2.负载的三角形联结 在三角形连接中，由于各相负载是接在两根相线之间的，因此，各负载的相电压等于电源的线电压，即 由于三相电源是对称的，所以流过对称负载的各相电流也是对称的，各相电流的有效值为 采用矢量表示可以求出线电流与相电流之间的关系，用公式表示为 77 二、三相负载的连接 2.负载的三角形联结 在三相交流电路中，负载不论采用哪种连接方式，其消耗的总功率都等于各负载消耗的功率之和，用公式表示为 当三相负载对称时，因为,则有 ——三相负载总有功功率； ——负载的相电压； ——流过负载的电流； ——负载相电压与电流之间的相位差。 78 二、三相负载的连接 2.负载的三角形联结 根据公式 可知，对称三相电路总有功功率为一相有功功率的3倍。 但是在实际工作中，测量线电压和线电流比较方便，所以总有功功率也可由下式计算 79 思考与练习 1.试述在三相四线制中，线电压和相电压的相位和大小关系，线电流与相电流又如何？ 2.对称负载做三角形联结时，线电压和相电压关系如何？线电流和相电流呢？ 80 灵犀地 感谢聆听 2025年5月9日 81 82 83 $$