工科大學(xué)電工課程Unit 4

1、4-1 第四章 三相交流電路 4-2 第四章第四章 三相交流電路三相交流電路 4.1 三相交流電源三相交流電源 4.1.1 三相電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生三相電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生 4.1.2 三相交流電源的連接三相交流電源的連接 4.2 三相負(fù)載及三相電路的計(jì)算三相負(fù)載及三相電路的計(jì)算 4.2.1 星形接法及計(jì)算星形接法及計(jì)算 4.2.2 三角形接法及計(jì)算三角形接法及計(jì)算 4.3 三相電路的功率三相電路的功率 4-3 4.1 三相交流電源三相交流電源 4.1.1 三相電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生三相電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生 N S A X e 在兩磁極中間，放一個(gè)線圈。在兩磁極中間，放一個(gè)線圈。 根據(jù)右手定則可知，線根據(jù)右手定則可知，線 圈中

2、產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)， 其方向由其方向由AX。 讓線圈以讓線圈以 的速度順時(shí)的速度順時(shí) 針旋轉(zhuǎn)。針旋轉(zhuǎn)。 合理設(shè)計(jì)磁極形狀，使磁通按正弦規(guī)律分布，合理設(shè)計(jì)磁極形狀，使磁通按正弦規(guī)律分布， 線圈兩端便可得到線圈兩端便可得到單相單相交流電動(dòng)勢(shì)。交流電動(dòng)勢(shì)。 tEeAXsin2 4-4 一、三相交流電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生一、三相交流電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生 A X Y C B Z S N 定子定子 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 定子中放三個(gè)線圈：定子中放三個(gè)線圈： A X B Y C Z 首端首端末端末端 三線圈空間位置三線圈空間位置 各差各差120o 轉(zhuǎn)子裝有磁極并以轉(zhuǎn)子裝有磁極并以 的速度旋轉(zhuǎn)。三個(gè)的速度旋轉(zhuǎn)。三個(gè) 線圈中

3、便產(chǎn)生三個(gè)單相電動(dòng)勢(shì)。線圈中便產(chǎn)生三個(gè)單相電動(dòng)勢(shì)。 4-5 二、三相電動(dòng)勢(shì)的表示式二、三相電動(dòng)勢(shì)的表示式 三相電動(dòng)勢(shì)的特征：三相電動(dòng)勢(shì)的特征： 大小相等，頻率相同，相位互差大小相等，頻率相同，相位互差120。 240sin 120sin sin tEe tEe tEe mZC mYB mXA )120sin(tE m 1. 三角函數(shù)式三角函數(shù)式 4-6 A E B E C E 2. 相量表示式及相互關(guān)系相量表示式及相互關(guān)系 0 CBA EEE 120 120 0 EE EE EE C B A Em B e A e C e 4-7 4.1.2 三相交流電源的連接三相交流電源的連接 一、星形接法一

4、、星形接法 A e C e B e A X Y C B Z N 1. 連接方式連接方式 4-8 C e （中線）（中線） （火線）（火線） （火線）（火線） （火線）（火線） c e B e 4-9 4-10 4-11 BN U AB U 線電壓和相電壓的關(guān)系：線電壓和相電壓的關(guān)系： BN U AN U CN U 30 BNAN BNANAB UU UUU 303 ANAB UU 4-12 30 3 30 3 CNANCNCA BNCNBNBC UUUU UUUU 同理：同理： BN U AN U CN U AB U BC U CA U 4-13 線電壓與相電壓的通用關(guān)系表達(dá)式：線電壓與相電壓

5、的通用關(guān)系表達(dá)式： 30 3 pl UU l U p U -為相電壓為相電壓 -為線電壓為線電壓 在日常生活與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，多數(shù)用戶的電壓等級(jí)為在日常生活與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，多數(shù)用戶的電壓等級(jí)為 V380 V220 lP UU、 4-14 CZCA BYBC AXAB UU UU UU pl UU 二、三角接法二、三角接法 A CA u A X Y C B Z AB u BC u B C 特點(diǎn)：特點(diǎn)：線電壓線電壓=相電壓相電壓 4-15 短路短路 + E 三個(gè)電源串接三個(gè)電源串接 能否造成短路？能否造成短路？ 直流電源行嗎？直流電源行嗎？ A A e C e B e X Y Z B C 問(wèn)題討論問(wèn)

6、題討論 + + + - - - E E E 直流電源串接不行，直流電源串接不行， 三相交流電源可以，三相交流電源可以， 為什么？為什么？ 4-16 4-17 星形接法星形接法 A C B N Z Z Z 4.2 三相負(fù)載及三相電路的計(jì)算三相負(fù)載及三相電路的計(jì)算 三角形接法三角形接法 A C B Z Z Z 負(fù)載也有兩種接法負(fù)載也有兩種接法: 4-18 A C B N Z Z Z AN u BN u CN u A i C i B i AN i CN i BN i 相電流相電流(負(fù)載上的電流負(fù)載上的電流)： CNBNAN III 、 4.2.1 星形接法及計(jì)算星形接法及計(jì)算 線電流線電流(火線上的

7、電流火線上的電流)： CBA III 、 4-19 lp II CNC BNB ANA II II II A C B N Z Z Z N i A i C i B i AN i CN i BN i 一、星形接法特點(diǎn)一、星形接法特點(diǎn) 相電流相電流=線電流線電流 * CNBNANN IIII N I : 零線電流零線電流 4-20 * 線電壓線電壓=相電壓相電壓 3, 線電壓領(lǐng)先于相電壓線電壓領(lǐng)先于相電壓30。 BN U AN U CN U AB U BC U CA U A C B N Z Z Z AN U AB U CN U BN U CA U BC U 30 3 30 3 CNCA BNBC U

8、U UU 303 ANAB UU 4-21 B i A i A C B N ZA ZB ZC N i C i AN i CN i BN i C e c e B e 二、負(fù)載星形接法時(shí)的一般計(jì)算方法二、負(fù)載星形接法時(shí)的一般計(jì)算方法 解題思路：解題思路： 一般線電壓一般線電壓 為已知，然后根據(jù)電壓和負(fù)載求為已知，然后根據(jù)電壓和負(fù)載求 電流。電流。 l u Z U IIuuuu p plpLppl 4-22 1. 負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，各相單獨(dú)計(jì)算。如：負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，各相單獨(dú)計(jì)算。如： 已知：已知： 三相負(fù)載三相負(fù)載 R、L、C 以及以及 三相線電壓：三相線電壓： 120 120 0 lCA lBC lAB

9、 UU UU UU 求：各相、各線及中線電流求：各相、各線及中線電流 C I C R A B N L C A I N I B I AN I BN I CN I 4-23 解：解：(1) C I C R A B N 4-24 4-25 (2) 相電流相電流 C I C R A B N L C A I N I B I AN I BN I CN I 30 R U R U I P AN AN 180 11 90 1 C U C j U C j U I PP CN CN 240 150 L U Lj U Lj U I PP BN BN 4-26 CA U AB U BC U (3) 中線電流中線電流 C

10、BAN IIII N I CN U AN U BN U BN I CN I AN I (4) 各電流相量關(guān)系各電流相量關(guān)系 180 240 30 C P CN L P BN P AN X U I X U I R U I 4-27 A I B I C I 2. 負(fù)載對(duì)稱時(shí)，只需計(jì)算一相。負(fù)載對(duì)稱時(shí)，只需計(jì)算一相。 ZZZZ CBA 如：如： A AN AN I Z U I 則：則： 240 120 ANCCN ANBBN III III 據(jù)此可直接得出另兩相電流：據(jù)此可直接得出另兩相電流： 0 CBAO IIII （中線電流為（中線電流為0） CN U AN U BN U 3. 負(fù)載對(duì)稱，只要求

11、電流、電壓大小時(shí)，僅算一相負(fù)載對(duì)稱，只要求電流、電壓大小時(shí)，僅算一相 有效值即可。有效值即可。 4-28 0 CBAN IIII )(ZZZZ CBA 負(fù)載對(duì)稱時(shí)負(fù)載對(duì)稱時(shí) 問(wèn)題及討論問(wèn)題及討論 零線是否零線是否 可以取消？可以取消？ 答：三相完全對(duì)稱時(shí)，零線可以取消。稱為答：三相完全對(duì)稱時(shí)，零線可以取消。稱為 三相三線制。三相三線制。 c e A C B Z ZZ C e B e 4-29 4. 三相三線制供電時(shí)各相電流的計(jì)算三相三線制供電時(shí)各相電流的計(jì)算 A NN AI BI CI A E B E C E CB 求：各相電流。求：各相電流。 已知已知： 240220 120220 0220

12、 C B A E E E 每盞燈的額定值為每盞燈的額定值為: 220V、 100W 4-30 用節(jié)點(diǎn)電位法用節(jié)點(diǎn)電位法 A NN AI BI CI A E B E C E C B A E B E C E R R R R NN A B C AI BI CI 4-31 RRR R RR U N 211 2 1202201202200220 每盞燈為每盞燈為 220V、 100W 484 2 P U R A E B E C E R R R R NN A B C AI BI CI 、 V 12055 N U A I B I C I 、 代入代入R 值得：值得： 4-32 4-33 4-34 設(shè)線電壓為

13、設(shè)線電壓為380V。 A相斷開后，相斷開后，B、C 兩相兩相 串連，電壓串連，電壓UBC （380V） 加在加在B、C負(fù)載上。如果負(fù)載上。如果 兩相負(fù)載對(duì)稱，則每相負(fù)兩相負(fù)載對(duì)稱，則每相負(fù) 載上的電壓為載上的電壓為190V。 問(wèn)題問(wèn)題1：若一樓全部斷開，二、三樓仍然接通若一樓全部斷開，二、三樓仍然接通, 情況如何情況如何? A C B . 4-35 4-36 4-37 4-38 各電流的計(jì)算各電流的計(jì)算 B i AB i CA i BC i C i A i CA u A C B Z ZAB AB Z ZBC BC Z ZCA CA CA CA CA BC BC BC AB AB AB Z U

14、I Z U I Z U I 相電流相電流 BCCAC ABBCB CAABA III III III 線電流線電流 4-39 （2）負(fù)載對(duì)稱時(shí)（）負(fù)載對(duì)稱時(shí)（ZAB=ZBC=ZCA=Z ），），各相電流有各相電流有 效值相等，相位互差效值相等，相位互差120 。有效值為：。有效值為： Z U IIII l PCABCAB B i AB i CA i BC i C i A i CA u A C B ZAB ZBC ZCA （1）負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，先算出各相電流，然后計(jì)算線電流。）負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，先算出各相電流，然后計(jì)算線電流。 4-40 CAABA III 303 ABA II CA U ABU BC

15、 U B I C I AB I CA I BC I 303 303 CAC BCB II II 同理：同理： 0 lAB UU 設(shè)：負(fù)載為阻性的，阻抗角為設(shè)：負(fù)載為阻性的，阻抗角為 0 。 。 負(fù)載對(duì)稱時(shí)，三角形接法線、相電流的相位關(guān)系負(fù)載對(duì)稱時(shí)，三角形接法線、相電流的相位關(guān)系 CA I A I A BC AB I CA I A I 4-41 負(fù)載對(duì)稱時(shí)三角形接法的特點(diǎn)負(fù)載對(duì)稱時(shí)三角形接法的特點(diǎn) B i AB i CA i BC i C i A i CA u A C B lLp UU 303 pl II 注意電路注意電路 中規(guī)定的中規(guī)定的 正方向正方向 4-42 負(fù)載對(duì)稱時(shí)：負(fù)載對(duì)稱時(shí)： co

16、s3 pLp IUP 4.3 三相電路的功率三相電路的功率 CBA PPPP 三相總有功功率：三相總有功功率： 由負(fù)載由負(fù)載 性質(zhì)決定性質(zhì)決定 3 plLpl IIUU星形接法時(shí)：星形接法時(shí)： 3 plLpl IIUU 三角形接法時(shí)：三角形接法時(shí)： cos3 ll IUP 4.3.1 三相電路的功率的計(jì)算三相電路的功率的計(jì)算 4-43 ll ll ll IUS IUQ IUP 3 sin3 cos3 有功功率：有功功率： 無(wú)功功率：無(wú)功功率： 視在功率：視在功率： 在三相負(fù)載對(duì)稱的條件下，三相電路的功率：在三相負(fù)載對(duì)稱的條件下，三相電路的功率： 4-44 （書（書 P502） * * i1 i

17、2 u 負(fù)負(fù) 載載 一、單相功率的測(cè)量一、單相功率的測(cè)量 電動(dòng)式瓦特計(jì)電動(dòng)式瓦特計(jì) 在交流電路中在交流電路中 cos 1 UkI 其中，其中， 為為 間的夾角。間的夾角。ui , 1 指針偏指針偏 轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)角度 電流線圈電流線圈 電壓線圈電壓線圈 i2和和 u 成正成正 比，且近似比，且近似 同相同相 4.3.1 三相電路的功率的測(cè)量三相電路的功率的測(cè)量 4-45 二、三相功率的測(cè)量二、三相功率的測(cè)量 1 W * * 2 W * * 3W * * 負(fù) 載 A C B N 三相總功率為三個(gè)功率表測(cè)得數(shù)據(jù)的總和。三相總功率為三個(gè)功率表測(cè)得數(shù)據(jù)的總和。 三相四線制接法，用三個(gè)功率表測(cè)量：三相四線制接

18、法，用三個(gè)功率表測(cè)量： 4-46 三相總功率等于兩表測(cè)得數(shù)據(jù)之和。三相總功率等于兩表測(cè)得數(shù)據(jù)之和。 B u C i B i A i AC u BC u A C B C u A u A Z B Z C Z 2 W * * 1 W * * 三相三線制的電路中，用二表法測(cè)功率：三相三線制的電路中，用二表法測(cè)功率： 4-47 兩表法測(cè)量功率的原理：兩表法測(cè)量功率的原理： BCBACA CBBCAA CCBBAA uiui uuiuui iuiuiup BAC iii 結(jié)論：結(jié)論：三相總功率等于兩表測(cè)得數(shù)據(jù)之和。每三相總功率等于兩表測(cè)得數(shù)據(jù)之和。每 單個(gè)功率表的讀數(shù)沒(méi)有意義單個(gè)功率表的讀數(shù)沒(méi)有意義， 實(shí)

19、驗(yàn)用的實(shí)驗(yàn)用的 三相瓦特計(jì)實(shí)際上就是根據(jù)三相瓦特計(jì)實(shí)際上就是根據(jù)“二表法二表法” 的原理設(shè)計(jì)的。的原理設(shè)計(jì)的。 4-48 求：功率表求：功率表W1、W2的讀數(shù)。的讀數(shù)。 例例 2W * * 電機(jī)電機(jī) A I C I CB U A C B AB U 1 W * * 已知：已知： 電機(jī)的功率為電機(jī)的功率為 2.5 kW, 。 866.0cos （設(shè)電機(jī)為星形接法，（設(shè)電機(jī)為星形接法，N為其中點(diǎn)。）為其中點(diǎn)。） 電源線電壓為電源線電壓為380V，各相，各相對(duì)稱。對(duì)稱。 4-49 2W * * 電機(jī)電機(jī) A I C I CB U A C B AB U 1 W * * A386. 4 866. 0380

20、3 105 . 2 cos3 cos3 3 l l ll U P I IUP （1）求電流大小）求電流大小 4-50 2W * * A I C I CB U A C B AB U 1 W * * ZB ZA ZC N AU V0220 NA U 設(shè)：設(shè)： ANU AB U BC U CA U CBU （2）求電流、電壓的相位關(guān)系）求電流、電壓的相位關(guān)系 V90380 V90380 V30380 CB BC AB U U U 則：則： 4-51 2W * * A I C I CB U A C B AB U 1 W * * ZB ZA ZC N AU AB U ANU A I ABA UI 、 間

21、的相位差間的相位差 60 1 1 已知電機(jī)的已知電機(jī)的 30866.0cos -1 A30386.4 A I 4-52 A U AB U BC U CA U A I B I C I W3 .833 60cos386.4380 cos 11 AAB IUP W7 .1666 0cos386. 4380 cos 22 CCBI UP A90386.4 C I 同理，由相量圖可得同理，由相量圖可得 0 2 間的相位差間的相位差 W1的讀數(shù)為的讀數(shù)為 833.3瓦瓦 W2的讀數(shù)為的讀數(shù)為 1666.7瓦瓦 4-53 相序的判定相序的判定 三相交流電動(dòng)勢(shì)出現(xiàn)最大值三相交流電動(dòng)勢(shì)出現(xiàn)最大值 的先后順序稱為三相電源的相的先后順序稱為三相電源的相 序。序。 A - B - C 稱為順相序稱為順相序 A - C - B 稱為逆相序稱為逆相序 將相序指示器接至三相電源將相序指示器接至三相電源 上，便可測(cè)出相序：上，便可測(cè)出相序： 假設(shè)電容假設(shè)電容C接的是接的是A相，相， 則則 L1、L2 較亮者為較亮者為B 相，另一相為相，另一