電工技術(shù)第五章三相交流電路

1、第五章 三相交流電路 一、內(nèi)容提要三相電路在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用。而發(fā)電機和輸配電一般都采用三相制；在用電方面最主要的負載是交流電動機，而交流電動機多數(shù)是三相的。所以本章重點討論三相制電源的線電壓和相電壓、線電流與相電流的關(guān)系，對稱三相負載的連接和取用的功率問題。二、 基本要求1、三相對稱電路中相電壓（電流）與線電壓（電流）之間的關(guān)系以及不對稱電路的概念；2、三相負載的基本連接方法；星形接法和三角接法；3、掌握三相電路的分析與計算方法4、了解三相電功率的計算及測量；5、掌握安全用電技術(shù)。三、 學(xué)習(xí)指導(dǎo)由三相電源供電的電路叫三相電路，三相電源可以接成星形，也可以接成三角形。接星形有中線時可以向外

2、提供兩種電壓，即線電壓和相電壓且=，而三角形接法時僅能向外提供一種電壓，且。1. 三相對稱交流電壓幅值相等，頻率相同，彼此的相位差為，這種電壓稱為三相對稱交流電壓。即，其相量表示式為：，三相交流電的瞬時值或相量之和為零，即2.三相電源的連接方式1）Y型連接法（如圖5-1所示） 圖5-1電壓源Y型連接及相量圖線電壓：兩火線之間的電壓，有效值用或，通式表示。相電壓：火線與中線之間的電壓，有效值用或，通式表示。有些參考書也用來表示。線電壓與相電壓之間的關(guān)系為：或同理或，或總之，對稱三相電源Y型連接時，每相線電壓都超前各自相電壓。2）型接法（如圖5-2所示）線電壓與相電壓之間的關(guān)系為：注意：對稱三相電

3、壓源接成三角形時，須注意正確接線，以保證在沒有輸出的情況下。電源內(nèi)部沒有環(huán)流，避免造成重大事故。 圖5-2電源型接法3.三相負載的接法三相負載的接法，也有星形連接和三角形連接兩種。1）Y型連接當負載星形連接時，線電壓與相電壓之間的關(guān)系為：，每相線電壓都超前各自相電壓。并且2）型接法當負載型連接時，線電壓與相電壓之間的關(guān)系為：，如果負載對稱時，每相線電流都滯后各自相電流。并且對于三相四線制的供電系統(tǒng)，當三相負載的額定相電壓等于電源的相電壓時，負載需星形連接，當三相負載的額定相電壓等于電源的線電壓時，負載需三角形連接。4.求解三相交流電路的方法求解三相交流電路的方法與單相交流電路相同，即可用相量圖

4、法，也可用復(fù)數(shù)法。但無論采用哪種方法，最好在運算過程中能及時畫出有關(guān)電壓、電流的相量圖，尤其在一開始就畫出三相電壓的相量圖是非常重要且必要的。因為在求各相電流時，總是要以相應(yīng)得相電壓為計算依據(jù)。只要把相量圖當成一個工具，就可以做到概念清晰，避免可能發(fā)生的疏忽和錯誤。畫電壓相量圖時，必須考慮三相電壓的相序。（注意：在沒有特殊說明時，指的是正相序，即1-2-3-1，或A-B-C-A）。5.中線的作用由單相負載連接成星形的三相電路，一般是不對稱的，如果將其接于沒有中線的三相三線制電源，負載的相電壓就不對稱。這勢必引起有的電壓過高，高于負載的額定電壓；有的相電壓過低，低于負載的額定電壓，因而不保證三相

5、負載的正常運行，所以，必須設(shè)法保證負載的三相電壓對稱。中線的作用就在于使星形連接的三相不對稱負載的相電壓對稱。為此，不應(yīng)讓中線斷開，也就是說，中線起著均壓作用，它保證電源中性點和負載中性點點位相同。因此，低供電系統(tǒng)（多為照明負載）廣泛采用三相四線制，且中線（指干線）內(nèi)不接入熔斷器或閘刀開關(guān)。但中線的實際阻抗不為零，當中性線有電流通過時，使得負載中性點和電源中性點電位不同。故此，在配電用電時，應(yīng)盡量使負載對稱運行。6.對稱三相電路的計算對稱三相電路由對稱三相電源和對稱三相負載所組成。對稱三相電路的計算可先取一相，求得該相的電壓和電流后，再利用對稱關(guān)系，決定其它相數(shù)值。1）三相對稱負載三相對稱負載

6、接成星形時，無論有無中線，負載的相電壓都等于電源線電壓的倍，負載的相電流等于線電流。三相對陳負載接成三角形時，負載的相電壓等于電源的線電壓，負載的相電流等于線電流的倍。因此，三相負載接成星形還是三角形，取決于每相負載的額定電壓是電源線電壓的倍，還是等于電源的線電壓。2）不對稱三相電路在三相電路中，只要有一相不對稱，就稱之為不對稱三相電路。一般情況下，它失去了對稱性的特點。負載不對稱的原因一般有兩方面：（1）在系統(tǒng)中的任何處發(fā)生短路或斷路故障；（2）單項負載難以安排對稱。對于不對稱三相負載，只能根據(jù)每相電壓和每相阻抗求解相電流，進而求得每線電流。當不對稱三相負載接于星形三相三線制電源時，負載中性

7、點到電源中性點間的電壓可由“節(jié)點電位法”求得然后，各相負載的電壓由KVL求得其中為三相電源電壓；為三相負載電壓。進而可求得各相電流為分別為三相負載的阻抗。 7關(guān)于三相電功率的計算）對于不對稱三相電路）若三相負載對稱，不論接成星形或三角形，其功率的計算式均為其中，角為相電壓與相電流之間的相位差。）三相電功率的測量在三相四線制中，一般采用三瓦特表法，在三相三線制中，一般采用瓦特表法。）要點領(lǐng)會并區(qū)別工作接地、保護接地、重復(fù)接地、保護接零這幾種安全用電措施。P115 習(xí)題五5-1 對稱星形連接的三相負載阻抗，對稱電源線電壓為：。求各相電流，并繪相量圖。解：A所以： 相量圖如下：題5-1相量圖5-2

8、對稱三相負載每相阻抗為，每相負載額定電壓為380V。已知三相電源線電壓為380V。問此三相負載應(yīng)如何聯(lián)結(jié)？試計算相電流和線電流。 解：只能連接所以：則：又故 5-3 有兩組對稱三相負載，一組連接成星形，每相阻抗為；一組連接成三角形，每相阻抗為，接到線電壓為380V的電源上，試求三相電路的線電流。解：設(shè)，則又 所以：連接時所以：則：故： 習(xí)題5-3供電圖5-4 對稱星形連接的三相感性負載，接到線電壓為380V的對稱三相電源上，測得線電流為5A，負載吸收的三相功率為1650W。若把這組負載改作三角形聯(lián)結(jié)，并接在同一電源上，此時線電流和三相功率各為多少？解：當Y形連接時，由當聯(lián)接;。5-5 如題圖所

9、示，三相四線制電路，電源對稱，負載不對稱。已知：，。求 （1） 當開關(guān)S閉合時的各相負載電流； （2）當開關(guān)S斷開時的中性點間電壓，各相負載電壓及電流。 習(xí)題5-5供電圖解：（1） 當開關(guān)S閉合時，（2）當開關(guān)S斷開時，所以：5-6 電路如圖所示，為一不對稱星形連接負載，接至380V對稱三相電源上，U相電感L=1H,V相和W相都接220V、60w的燈泡，試判斷V相和W相哪個燈亮，并畫出有關(guān)相量圖。 習(xí)題5-6圖解：而：所以：.故： ,5-7 如圖所示的三相對稱負載，經(jīng)三相輸電線接到對稱三相電源上，已知負載端的線電壓為380V，負載功率為20W，功率因數(shù)為，輸電線阻抗為，求電源線電壓。 習(xí)題5-

10、7圖解 ：由 設(shè)，則 電源線電壓為467.31V。5-8 星形聯(lián)結(jié)的三相電動機接在380V的對稱電源上，線電流為9.8A，電動機取用的功率為5.5kW。求負載的功率因數(shù)和每相阻抗。解：由又因為負載星形聯(lián)結(jié)；所以：所以：，故：5-9 一個三角形聯(lián)結(jié)的3kW的三相電動機，其每組繞組的電阻為，感抗為?，F(xiàn)將其接在380V的三相對稱電源上。求負載的功率因數(shù)、相電流和線電流。解：由于負載聯(lián)結(jié)：所以且負載對稱性，所以：5-10 如圖所示電路中，電源線電壓為380V，各相負載的阻抗值均為。求（1）三相負載是否對稱？（2）試求各相電流，并用相量圖計算中線電流；（3）試求三相平均功率P。 習(xí)題5-10圖解： （1）不對稱（2）畫相量圖，由星形聯(lián)接習(xí)題5-10相量圖故：從相量圖中，設(shè)(3)所以：5-11 三相四線制電路，電源線電壓為380V，不對稱星形聯(lián)結(jié)負載，各相復(fù)阻抗為，。試計算：（1）中線正常時各相負載電壓、電流和中性線電流；（2）中性線斷開時，各相負載的電壓和電流。解：（1）中性線正常時，負載端電壓對稱，即：所以：，而中線電流需相量式計算，設(shè)則：而：故：(2)中性線斷開時，電路如下圖， ，5-12 一個三相電源