三相交流电路及其在生活中的应用和安全常识
李其昌
学号：5060309705
摘要：
本文通过对教材内容的学习和理解，结合生活实践以及参考科普读物等多方面途径对三相电路及其在生活实践中的应用进行一些初步阐述，同时对于实践价值较高的安全常识进行较为系统的总结概括。
关键词：
三相电路、对称、非对称、功率因数、民用交流电路、用电安全、漏电保护器。
正文：
三相电路是我们《基本电路理论》的最后一部分内容，也是离我们的生活实际最近的一部分。可是学习结束之后我发现不仅仅是我个人，而是大部分学生虽然对计算简单的单相正弦交流电路思路清晰,对三相电路的基本概念、基本规律掌握得较好, 但是大多数学生生活中不善于观察, 对三相电路在生活中的一些基本应用知之甚少。
这里我就三相电路（尤其是应用）进行一些初步的叙述。
第一部分：什么是三相电路？
无需赘述，简单的概况为：由三相交流电源供电的电路。简称三相电路。三相交流电源指能够提供3个频率相同而相位不同的电压或电流的电源，最常用的是三相交流发电机。三相发电机的各相电压的相位互差120°。它们之间各相电压超前或滞后的次序称为相序。三相电动机在正序电压供电时正转，改为负序电压供电时则反转。因此，使用三相电源时必须注意其相序。一些需要正反转的生产设备可通过改变供电相序来控制三相电动机的正反转。
三相电源连接方式 常用的有星形连接(即Y形)和三角形连接(即△形)。从电源的3个始端引出的三条线称为端线(俗称火线）。任意两根端线之间的电压称为线电压。星形连接时线电压为相电压的倍；3个线电压间的相位差仍为120°，它们比3个相电压各超前30°。星形连接有一个公共点，称为中性点。三角形连接时线电压与相电压相等，且3个电源形成一个回路，只有三相电源对称且连接正确时，电源内部才没有环流。
三相负载 按三相阻抗是否相等分为对称三相负载和不对称三相负载。三相电动机、三相电炉等属前者；一些由单相电工设备接成的三相负载(如生活用电及照明用电负载)，通
常是取一条端线和由中性点引出的中线(俗称地线)供给一相用户，取另一端线和中线给另一相用户。这类接法三条端线上负载不可能完全相等，属不对称三相负载。三相负载的连接方式也有星形与三角形之分。
三相电路的瞬时功率 等于各相瞬时功率之和。即
P＝PA＋PB＋PC
式中下标分别表示各相。对于对称电路，此时UA＝UB＝UC＝UP，式中UP、IP、U、I分别是相电压、相电流、线电压和线电流的有效值。对称三相电路的平均功率与其瞬时功率相等。其无功功率为UIsin，视在功率为。对称三相电路的瞬时功率为常量，因此，正常运行时带动三相发电机的原动机所受的反力矩和三相电动机的输出转矩都是平稳的。
第二部分：三相电路在生产生活中的实际应用
记得在很小的时候就听过三相电这个名词，每次电工师傅来家里抄电表的时候都会觉得很奇怪：怎么叔叔看一下那么个小小的方砖似的东西就能叫爸爸给他钱而我说再多好话，爸爸也不给我一分钱呢？
现在才知道原来叔叔问爸爸收费是天经地义的啊！
目前，我国生产、配送的都是三相交流电。三相交流电有很多优越性，比如使用三相交流电的电动机、发电机节能节材、维护方便……
三相交流电是三个交流电的组合，频率相同，只是相位彼此相差120˙
发电机的转子为一磁铁，当它以匀角速度旋转时，每一个定子线圈都会产生交变电动势。三个线圈产生的交变电动势的幅值和频率都相同，位相彼此差120°。
工业上用的三相交流电，有的直接来自三相交流发电机，但大多数还是来自三相变压器，对于负载来说，它们都是三相交流电源，在低电压供电时，多采用三相四线制。
在三相四线制供电时，三相交流电源的三个线圈采用星形（Y形）接法，即把三个线圈的末端X、Y、Z连接在一起，成为三个线圈的公用点，通常称它为中点或零点，并用字母O表示。供电时，引出四根线：从中点O引出的导线称为中线或零线；从三个线圈的首端引出的三根导线称为A线、B线、C线，统称为相线或火线。在星形接线中，如果中点与大地相连，中线也称为地线。我们常见的三相四线制供电设备中引出的四根线，就是三根火线一根地线。
每根火线与地线间的电压叫相电压，其有效值用UA、UB、UC表示；火线间的电压叫线电压，其有效值用UAB、UBC，UCA表示，如图7－2。因为三相交流电源的三个线圈产生的交流电压位相相差120°，三个线圈作星形连接时，线电压等于相电压的 倍。我们通常讲的电压是220伏，380伏，就是三相四线制供电时的相电压和线电压。但三相四级制供电时，也有下表所示的几种电压，用电时应予注意。
在日常生活中，我们接触的负载，如电灯、电视机、电冰箱、电风扇等家用电器及单相电动机，它们工作时都是用两根导线接到电路中，都属于单相负载。在三相四线制供电时，多个单相负载应尽量均衡地分别接到三相电路中去，而不应把它们集中在三根电路中的一相
电路里。如果三相电路中的每一根所接的负载的阻抗和性质都相同，就说三根电路中负载是对称的。在负载对称的条件下，因为各相电流间的位相彼此相差120°，所以，在每一时刻流过中线的电流之和为零，把中线去掉，用三相三线制供电是可以的。但实际上多个单相负载接到三相电路中构成的三相负载不可能完全对称。在这种情况下中线显得特别重要，而不是可有可无。有了中线每一相负载两端的电压总等于电源的相电压，不会因负载的不对称和负载的变化而变化，就如同电源的每一相单独对每一相的负载供电一样，各负载都能正常工作。若是在负载不对称的情况下又没有中线，如图（1）所示，就形成不对称负载的三相三线制供电。由于负载阻抗的不对称，相电流也不对称，负载相电压也自然不能对称。有的相电压可能超过负载的额定电压，负载可能被损坏（灯泡过亮烧毁）；有的相电压可能低些，负载不能正常工作（灯泡暗淡无光）。像图中那样的情况随着开灯、关灯等原因引起各相负载阻抗的变化。相电流和相电压都随之而变化，灯光忽暗忽亮，其他用电器也不能正常工作，甚至被损坏。可见，在三相四线制供电的线路中，中线起到保证负载相电压时称不变的作用，对于不对称的三相负载，中线不能去掉，不能在中线上安装保险丝或开关，而且要用机械强度较好的钢线作中线。
图（1）
从上面的分析我们看出三相负载电路中中线的作用是使三相不平衡负载的相电压保持平衡，而且它的作用还真的很重要。
第三部分：一些生活用电接法 单相三孔插座如何安装：
通常，单相用电设备，特别是移动式用电设备，都应使用三芯插头和与之配套的三孔插座。三孔插座上有专用的保护接零（地）插孔，在采用接零保护时，有人常常仅在插座底内将此孔接线桩头与引入插座内的那根零线直接相连，这是极为危险的。因为万一电源的零线断开，或者电源的火（相）线、零线接反，其外壳等金属部分也将带上与电源相同的电压，这就会导致触电。
因此，接线时专用接地插孔应与专用的保护接地线相连。采用接零保护时，接零线应从电源端专门引来，而不应就近利用引入插座的零线。
塑料绝缘导线为什么严禁直接埋在墙内：
（1） 塑料绝缘导线长时间使用后，塑料会老化龟裂，绝缘水平大大降低，当线路短时过载或短路时，更易加速绝缘的损坏。
（2） 一旦墙体受潮，就会引起大面积漏电，危及人身安全。 （3） 塑料绝缘导线直接暗埋，不利于线路检修和保养。
照明开关必须接在火线上：
如果将照明开关装设在零线上，虽然断开时电灯也不亮，但灯头的相线仍然是接通的，而人们以为灯不亮，就会错误地认为是处于断电状态。而实际上灯具上各点的对地电压仍是220
伏的危险电压。如果灯灭时人们触及这些实际上带电的部位，就会造成触电事故。所以各种照明开关或单相小容量用电设备的开关，只有串接在火线上，才能确保安全。
第四部分：三相电路使用安全常识 首先必须介绍一下漏电保护器。这个安全工具几乎是每家每户必装的，记得家里前几年电网改造的时候新买的漏电保护器长得真是不太好看……（比图二的难看多了）
图（2）
漏电保护器主要包括检测元件(零序电流互感器)、中间环节(包括放大器、比较器、脱扣器等)、执行元件(主开关)以及试验元件等几个部分。 漏电保护器的工作原理是：（图三所示）如果有人体触摸到电源的线端即火线，或电器设备内部漏电，这时电流从火线通过人体活电器设备外壳流入大地，而不流经零线，火线和零线的电流就会不相等，漏电保护器检测到这部分电流差别后立刻跳闸保护人身和电器的安全，一般这个差流选择在几十毫安）如果，把电源的中性点直接接地（这在民用电施工中是不允许的），漏电保护器就失去了作用，不能保护人身和电器设备的短路了。
图（3）
下面是一些用电安全常识，仅供参考：
1、入户电源线避免过负荷使用，破旧老化的电源线应及时更换，以免发生意外。 2、入户电源总保险与分户保险应配置台理，使之能起到对家用电器的保护作用。
3、接临时电源要用合格的电源线、电源插头、 插座要安全可靠，损坏的不能使用，电源线接头要用胶布包好。
4、临时电源线临近高压输电线路时，应与高压输电线路保持足够的安全距离（10KV及以下0.7米，35KV1米，110KVI.5米，220KV3 米，500KV5米）。 5、严禁私自从公用线路上接线。
6、线路接头应确保接触良好，连接可靠。
7、房间装修，隐藏在墙内的电源线要放在专用阻燃护套内，电源线的截面应满足负荷要求。 8、使用电动工具如电钻等，须戴绝缘手套。 9、遇有家用电器着火，应先切断电源再救火。
10、家用电器接线必须确保正确。有疑问时应询问专业人员。 11、家庭用电应装设带有过电压保护的调试合格的漏电保护器。以保证使用家用电器时的人身安全。
12、家用电器在使用肘，应有良好的外壳接地，室内要设有公用地线。
13、湿手不能触摸带电的家用电器、不能用湿布擦拭使用中的家用电器，进行家用电器修理必须先停电源。
14、家用电热设备，暖气设备一定要远离煤气罐。煤气管道发现煤气漏气时先开窗通风，千方不能拉合电源，并及时请专业人员修理。
15、使用电熨斗、电烙铁等电热器件，必须远离易燃物品，用完后应切断电源，拔下插销以防意外。
参考资料：
《电路实验补充教材》 吴月梅 《基本电路理论》 苏中义 陈洪亮 《电路习题解析》 王仲弈 蔡理 《家庭用电常识》 雅虎知识堂
鸣谢：在论文的写作和整理过程中得到了巴黎春天小区抄表员李先生的大力帮助，在此表
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