三相交流電路

1、.14.1 4.1 三相電壓三相電壓NS AXe 在兩磁極中間，放一個線圈。在兩磁極中間，放一個線圈。 根據(jù)根據(jù)右右手定則可知，手定則可知，線圈中產(chǎn)生感應電動勢，線圈中產(chǎn)生感應電動勢，其方向由其方向由AX。讓線圈以讓線圈以 的速度順時的速度順時針旋轉。針旋轉。 合理設計磁極形狀，使磁通按正弦規(guī)律分合理設計磁極形狀，使磁通按正弦規(guī)律分布，線圈兩端便可得到交流電動勢。布，線圈兩端便可得到交流電動勢。tEeAXsin24 4.1 三相電壓三相電壓.21.三相三相交流電動勢的產(chǎn)生交流電動勢的產(chǎn)生AXYCBZSN定子定子轉子轉子 定子中放三個相同線圈：定子中放三個相同線圈：A XB YC Z首端首端末端

2、末端三線圈空間位置各差三線圈空間位置各差120o 轉子裝有磁極并以轉子裝有磁極并以 的速度旋轉。三個的速度旋轉。三個線圈中便產(chǎn)生三個線圈中便產(chǎn)生三個大小相等，頻率相同，相位互大小相等，頻率相同，相位互差差120的的電動勢電動勢。.32.2.三相電動勢三相電動勢三相電動勢的特征：三相電動勢的特征： 大小相等，頻率相同，相位互差大小相等，頻率相同，相位互差120240sin120sinsintEetEetEemZCmYBmXA)120sin(tEm.4AEBECE三相電動勢的相量關系：三相電動勢的相量關系：0CBAEEE1201200EEEEEECBAEm BeAeCe t.5.63. 3. 三相

3、交流電源的聯(lián)接三相交流電源的聯(lián)接（1）星形（）星形（Y）接法）接法AeCeBeAXYCBZN.7Ce（中線）（中線）（火線）（火線）（火線）（火線）（火線）（火線）ceBeAXYCBZNAe三相四線三相四線制供電制供電火線（相線）火線（相線）:ABC中線（零線）：中線（零線）：N.8 （2）三相電源三相電源星形接法的兩組電壓星形接法的兩組電壓euCCBBAAeueu相電壓相電壓：火線火線對對零線零線間的電壓。間的電壓。2401200PCPBPAUUUUUUCeceBeACBNAe120 120 120 AUBUCUAuBuCu.9線電壓線電壓：火線火線與與火線火線間的電壓。間的電壓。ACCAC

4、BBCBAABUUUUUUUUUABuBCuCAuCABCABuuuCABN注意規(guī)定的注意規(guī)定的正方向正方向.10BUABU線電壓線電壓和和相電壓相電壓的關系的關系BUAUCU30 BABAABUUUUU303AABUU.1130 330 3CACCABCBBCUUUUUUUU 同同理：理：303ABAABUUUUBUAUCUABUBCUCAU30 30 30 .12線電壓線電壓與與相電壓相電壓的通用關系表達式：的通用關系表達式：30 3plUUlU pU -為相電壓為相電壓 -為線電壓為線電壓常用的電壓（常用的電壓（有效值有效值）等級為：）等級為：V380 V220lPUU、.13.14CZ

5、CABYBCAXABUUUUUU plUU（2）三角形（）三角形（）接法）接法ACAuAXYCBZABuBCuBC特點：特點：線電壓線電壓=相電壓相電壓.15短路短路+E三個電源串接三個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？AAeCeBeXYZBC問題討論問題討論+-EEE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？.16AAeCeBeXYZBCEmAeBeCe三相交流電源中三個三相交流電源中三個電源可以串接的原因電源可以串接的原因在于：在于： 三個電源的電壓任三個電源的電壓任何瞬間相加均為零。何瞬間相加均為零。.17星形

6、接法星形接法ACB NZZZ三角形接法三角形接法ACBZZZ負載也有兩種接法負載也有兩種接法4.2 4.2 三相負載及三相電路的計算三相負載及三相電路的計算.18ACBNZZZAuBuCuAiCiBiaicibi相電流相電流(負載負載上的電流上的電流)：cbaIII 、線電流線電流(火線火線上的電流上的電流)：CBAIII 、4.2 負載星形（負載星形（Y）聯(lián)接的三相電路）聯(lián)接的三相電路Ni.19lpII cCbBaAIIIIIIACBNZZZNiAiCiBiaicibi星形接法特點星形接法特點:相電流相電流=線電流線電流* cbaNIIIINI: 中線電流中線電流N.20*線電壓線電壓=相電

7、壓相電壓 3, 線電壓線電壓領先于領先于相電壓相電壓30。ACBNZZZAUABUCUBUCAUBCU30 330 3CCABBCUUUU303AABUUBUAUCUABUBCUCAU30 30 30 .21BiAiACBNZAZBZCNiCiaiciaiCeceBeAe負載負載星形接法星形接法的計算方法的計算方法:解題思路：解題思路： 一般一般線電壓線電壓 為已知，然后根據(jù)電壓和負載求為已知，然后根據(jù)電壓和負載求電流。電流。luzuiippllupuN.22（1）負載不對稱負載不對稱時，各相單獨計算。如：時，各相單獨計算。如： 已知：已知： 三相負載三相負載 R、L、C 以及以及 三相線電壓

8、：三相線電壓：120 120 0lCAlBClABUUUUUU求：各求：各相電流相電流、各、各線電流線電流及及中線電流中線電流CI CRA B NLCAINIBIaIbIcI.23解：解：1. ACI CR B NLCAINIBIaIbIcI120 120 0lCAlBClABUUUUUU903130 311503130 31303130 31lCAClBCBlABAUUUUUUUUU相相電電壓壓線線電電壓壓.242. 相電流：相電流：30RURUIPAa18011901CUCjUCjUIPPCc240150LULjULjUIPPBblpUU31令：令：CI CR B NLCAINIBIaIb

9、IcIA.253. 中線電流中線電流CBANIIII4. 各電流相量關系各電流相量關系18024030CPcLPbPaXUIXUIRUICAUABUBCUNICUAUBUBICIAI-30 -240 180 .26AIBICI（2）負載對稱負載對稱時，只需計算一相。時，只需計算一相。ZZZZCBA 如：如：AAaIZUI則：則：240120aCcaBbIIIIII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：0CBAOIIII（中線電流為（中線電流為0）CUAUBU（3）負載對稱，只要求電流、電壓大小時，僅算一相負載對稱，只要求電流、電壓大小時，僅算一相 有效值即可。有效值即可。.27例

10、：三相電源，例：三相電源， 三相對稱負載，三相對稱負載，Y型接法，每相型接法，每相V380lU43jZ求：每相負載中的電流及各線電流相量。求：每相負載中的電流及各線電流相量。解：解：V22033803lpUU設設0220ANU120220BNU120220CNU1 .53543jZA1 .53441 .5350220ZUIIANANA.28A1 .5344ANAIIA1 .173441201 .5344BNBIIA9 .66441201 .5344CNCII.290CBANIIII)(ZZZZCBA負載對稱時負載對稱時問題及討論問題及討論零線是否可零線是否可以取消？以取消？答：三相負載完全對稱

11、時，答：三相負載完全對稱時，零線可以取消零線可以取消。供電方式為供電方式為三相三線制。三相三線制。ceACBZZZCeBeAe.30三相三線制三相三線制供電時各供電時各相電流相電流的計算的計算（負載不對稱）：負載不對稱）：ANNAIBICIAEBECECB求：各相電流求：各相電流已知已知：240220 120220 0220CBAEEE每盞燈的額定值為每盞燈的額定值為: 220V、 100WVVVV.31用結點電位法：用結點電位法：ANNAIBICIAEBECECBAEBECERRRRNNABCAIBICI.32RRRRRRUN21121202201202200220 每盞燈為每盞燈為220V

12、、 100W4842PURAEBECERRRRNNABCAIBICIV 12055NU負載上電壓不平衡！負載上電壓不平衡！代入代入R值得：值得：.33例 線電壓為線電壓為380V的三相對稱電源，各相電阻分的三相對稱電源，各相電阻分別為別為RA=5, RB=10, RC=20，無中線。試，無中線。試求負載的相電壓、負載電流求負載的相電壓、負載電流。RARBRCABCiAiBiCuaNu buc由線電壓數(shù)值可知相電壓應為220V，設A相電壓VUA0/220則B、C相電壓分別為VUB120/220VUC120/220欲求各相電壓及電流，應用節(jié)點電壓法先求負載中點電位即2011015120120/22

13、010120/22050/220111CBACCBBAANRRRRURURUU解.34借助相量圖，計算中點電位，分子三項表示為三個相量求和，2011015120120/22010120/22050/220NU0/44120/22120/110/33120/11從而得：1 .19/ 1 .29VUN1 .19/ 1 .8335. 01 .19/ 1 .29進而VUUUNAa9 .10/1441 .19/ 1 .830/220VUUUNBb1 .139/4 .2491 .19/ 1 .83120/220VUUUNCc9 .130/0 .2881 .19/ 1 .83120/220各相電流為AIA9

14、 .10/ 8 .28AIB1 .139/9 .24AIC9 .130/4 .14.35應用實例應用實例-照明電路照明電路ACB.一組一組二組二組三組三組N 正確接法正確接法:每組燈相互并每組燈相互并聯(lián)聯(lián),然后分別接然后分別接至各相電壓上。至各相電壓上。設電源電壓為：設電源電壓為：V220380PlUU每組燈的數(shù)量可以不等，但每盞燈上都可每組燈的數(shù)量可以不等，但每盞燈上都可得得到額定的工作電壓到額定的工作電壓220V。能否取消中線能否取消中線？.36照明電路的一般畫法照明電路的一般畫法零線上不能加零線上不能加刀閘和保險刀閘和保險ABCN. . . . . . .一一層層二二層層三三層層.37討

15、論討論照明電路照明電路能否采用三相三線制能否采用三相三線制供電方式？供電方式？ACB.一層樓一層樓二層樓二層樓三層樓三層樓N不加零線不加零線會不會出會不會出現(xiàn)問題現(xiàn)問題?.38 設線電壓為設線電壓為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負載上。如果負載上。如果兩相負載對稱，則每相負兩相負載對稱，則每相負載上的電壓為載上的電壓為190V。問題問題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?ACB.一層樓一層樓二層樓二層樓三層樓三層樓分析：分析：結果：結果：二、三樓電燈全部變暗，不能正常工作

16、。二、三樓電燈全部變暗，不能正常工作。.39 問題問題2：若一樓斷開，二、三樓接通。但兩層樓若一樓斷開，二、三樓接通。但兩層樓 燈的數(shù)量不等（設二樓燈的數(shù)量為三層的燈的數(shù)量不等（設二樓燈的數(shù)量為三層的 1/4 ）結果如何？）結果如何？結果：結果：二樓二樓燈泡上的燈泡上的電壓超過額定電壓電壓超過額定電壓， 燈泡被燒毀；燈泡被燒毀；三樓的燈不亮三樓的燈不亮。ACBR2R3V 76380513RUV 304380542RU分析分析.40關于零線的結論關于零線的結論 負載不對稱而又沒有中線時負載不對稱而又沒有中線時，負載上可能得到大小，負載上可能得到大小不等的電壓，有的超過用電設備的額定電壓，有的達不

17、等的電壓，有的超過用電設備的額定電壓，有的達不到額定電壓，都不能正常工作。比如，照明電路中不到額定電壓，都不能正常工作。比如，照明電路中各相負載不能保證完全對稱，所以各相負載不能保證完全對稱，所以絕對不能采用三相絕對不能采用三相三相制供電，三相制供電，而且而且必須保證零線可靠接通。必須保證零線可靠接通。 中線的作用：中線的作用：使星形連接的不對稱負載得到相等使星形連接的不對稱負載得到相等的相電壓。為了確保零線在運行中不斷開，的相電壓。為了確保零線在運行中不斷開，零線上零線上不不允許接保險絲也不允許接刀閘。允許接保險絲也不允許接刀閘。 .41ABiCAiBCiCiBiAiCAuABuBCuACB

18、 plUU特點特點：線電壓線電壓=相電壓相電壓4.3 負載三角形（負載三角形（）聯(lián)接的三相電路）聯(lián)接的三相電路.42各電流的計算各電流的計算BiABiCAiBCiCiAiCAuABuBCuACBZ ZABABZ ZBCBCZ ZCACACACACABCBCBCABABABZUIZUIZUI相電流相電流BCCACABBCBCAABAIIIIIIIII線電流線電流.43（2）負載對稱時）負載對稱時（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：ZUIIIIlPCABCABBiABiCAiBCiCiAiCAuABuBCuAC

19、BZABZBCZCA（1）負載不對稱負載不對稱時，先算出各相電流，然后計算線電流。時，先算出各相電流，然后計算線電流。.44CAABAIII303ABAIICAUABUBCUBICIABICAIBCI303303CACBCBIIII同理：同理：0lABUU設：負載為阻性的，阻抗角為設：負載為阻性的，阻抗角為 0 。負載對稱時，負載對稱時，三角形接法線、相電流的相位關系三角形接法線、相電流的相位關系CAIAIABCABICAIAI30 30 30 .45負載對稱時負載對稱時三角形接法的特點：三角形接法的特點：BiABiCAiBCiCiAiCAuABuBCuACB plUU 303plII線電流比

20、線電流比相相電流電流落后落后30300 0.46.47負載對稱時：負載對稱時：cos3ppIUP CBAPPPP三相總有功功率：三相總有功功率： 3plplIIUU星形接法時：星形接法時： 3 plplIIUU三角形接法時：三角形接法時：cos3llIUP 4.4 4.4 三相功率三相功率 為為相電壓相電壓與與相電流相電流之之間的相位差間的相位差.48三相電路的功率三相電路的功率llllllIUSIUQIUP3sin3cos3有功功率：有功功率：無功功率：無功功率：視在功率：視在功率：在在三相負載對稱三相負載對稱的條件下：的條件下：.49例 對稱負載聯(lián)成三角形，已知電源電壓對稱負載聯(lián)成三角形，

21、已知電源電壓 Ul =220V, 安培計讀數(shù)安培計讀數(shù) Il =17.3A, 三相功率三相功率P=4.5kW。試求：每相負載的電阻和感抗；每相負載的電阻和感抗；當當AB相斷開時，各安培計的讀數(shù)和總功率；相斷開時，各安培計的讀數(shù)和總功率；當當A線斷開時，求各安培計的讀數(shù)和總功率。線斷開時，求各安培計的讀數(shù)和總功率。ABCiAiBiCAAAABC解由題意， 根據(jù)cos3UIP得 47負載相電流AIIp103/l負載阻抗為22/ppIUZ每相電阻和感抗為15cosZR16sinZXL為1. 中所求；.50對于對于2. 中，中，AB斷開不影響另兩相負載，斷開不影響另兩相負載，A、B兩兩線的安培計讀數(shù)等

22、于負載的相電流，線的安培計讀數(shù)等于負載的相電流，C線的安培線的安培計讀數(shù)不變。即計讀數(shù)不變。即,10AIIBAAIC22AC和和BC間負載功率不變，間負載功率不變，AB間功率為間功率為0，則總功率為，則總功率為kWPP3032對于對于3. 中的中的A線斷開，其安培計讀數(shù)為線斷開，其安培計讀數(shù)為0。此時。此時電路變成一單相電路。總阻抗電路變成一單相電路。總阻抗 |Z| = 44/3 B和和C線上安培計的讀數(shù)為線上安培計的讀數(shù)為AIICB15kWUIP25. 247cos15220cos 則總功率為則總功率為.51*單相功率的測量單相功率的測量 - - 電動式瓦特計電動式瓦特計i1i2u在交流電路

23、中在交流電路中cos1UkI其中，其中， 為為 間的夾角。間的夾角。ui ,1指針偏指針偏轉角度轉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，且近似同相同相負負載載IIU.52三相功率的測量三相功率的測量 1W*2W*3W*負 載ACBN三相四線制三相四線制接法，用三個功率表測量接法，用三個功率表測量(三瓦計法三瓦計法)：CBAPPPP.53BuCiBiAiACuBCuACBCuAuAZBZCZ2W*1W*三相三線制三相三線制接法，用二個功率表測功率接法，用二個功率表測功率(二瓦計法二瓦計法) ：21PPP.54兩瓦計法兩瓦計法測量功率的原理：測量功率的原理：21B

24、CBACACBBCAACCBBAAPPuiuiuuiuuiiuiuiuPBACiii注意：單個功率表的讀數(shù)沒有意義！注意：單個功率表的讀數(shù)沒有意義！結論：結論：21PPP.55求：求：功率表功率表W1、W2的讀數(shù)的讀數(shù)(二瓦計法二瓦計法) 。例例2W*電機電機AICICBUACBABU1W* 已知：已知： 電機的功率為電機的功率為 2.5 kW, 。 866.0cos （設電機為（設電機為星形接法，星形接法，N為其中點。）為其中點。） 電源線電壓為電源線電壓為380V，各相，各相對稱。對稱。.562W*電機電機AICICBUACBABU1W*2CBC1AAB21cosIUcosIUPPP解：解

25、：.572W*電機電機AICICBUACBABU1W*A386. 4866. 03803105 . 2cosU3PIcosIU3P3llll（1）求電流大小）求電流大小.582W*AICICBUACBABU1W*ZBZAZCNAUV0220NAU設：設：（2）求電流、電壓的相位關系）求電流、電壓的相位關系(感性負載感性負載) V90380V90380V30380CBBCABUUU則：則：ANUABUBCUCAUCBUBNUCNU.592W*AICICBUACBABU1W*ZBZAZCNAUABUANUAIABAUI、間的相位差間的相位差601已知電機的已知電機的866.0cos30866.0c

26、os-130386.4AI30 -30 1.60AUABUBCUCAUCBUAIBICIW3 .83360cos386.4380cosIUP1AAB1W7 .16660cos386. 4380cosIUP2CCB2A90386.4IC同理，由相量圖可得同理，由相量圖可得02CBCUI、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.61Em BeAeCe三相交流電動勢三相交流電動勢出現(xiàn)最大值的先后順序出現(xiàn)最大值的先后順序稱稱為三相電源的為三相電源的相序相序： 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順相序順相

27、序相序的判定：相序的判定：.62 將相序指示器接至三相將相序指示器接至三相電源上，便可測出相序：電源上，便可測出相序： 假設假設電容電容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，另一相為C相。相。證明，請見教證明，請見教材材C燈泡燈泡L1L2燈泡燈泡相序的判定相序的判定.63三相三線制三相三線制（Y形聯(lián)接）形聯(lián)接） 三相四線制三相四線制（Y形聯(lián)接）形聯(lián)接）AAeCeBeCBNAeCeBeACBAeCeBeACB三相電源三相電源一般都是一般都是對稱的，對稱的，稱稱三相對三相對稱電源稱電源三相交流電路的小結三相交流電路的小結（1 1）-三相電源三相電源三相三線制三相三線制（形聯(lián)接）形聯(lián)接）.64星形負載星形負載三角形負載三角形負載ACBNZZZACBZZZ三相交流電路的小結三相交流電路的小結(2)-(2)-三相負載三相負載.65負載負載 形接法形接法PlPlUUII303對稱負載下：對稱負載下：各相電壓、電流單獨計算。各相電壓、