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 三相電動勢的產(chǎn)生三相電動勢的產(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)載及三相電路的計算三相負(fù)載及三相電路的計算 4.2.1 星形接法及計算星形接法及計算 4.2.2 三角形接法及計算三角形接法及計算4.3 三相電路的功率三相電路的功率4-34.1 三相交流電源三相交流電源4.1.1 三相電動勢的產(chǎn)生三相電動勢的產(chǎn)生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)右手定則可知，線根據(jù)右手定則可知，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動

2、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(zhuǎn)。針旋轉(zhuǎn)。 合理設(shè)計磁極形狀，使磁通按正弦規(guī)律分布，合理設(shè)計磁極形狀，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勢。交流電動勢。tEeAXsin24-4一、三相交流電動勢的產(chǎn)生一、三相交流電動勢的產(chǎn)生AXYCBZSN定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 定子中放三個線圈：定子中放三個線圈：A XB YC 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)。三個的速度旋轉(zhuǎn)。三個線圈中便產(chǎn)生三個單相電動勢。線圈中便產(chǎn)生三個單相電動勢。4-5二、三相電動勢的表示式二

3、、三相電動勢的表示式三相電動勢的特征：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120。240sin120sinsintEetEetEemZCmYBmXA)120sin(tEm1. 三角函數(shù)式三角函數(shù)式4-6AEBECE2. 相量表示式及相互關(guān)系相量表示式及相互關(guān)系0CBAEEE1201200EEEEEECBAEm BeAeCe4-74.1.2 三相交流電源的連接三相交流電源的連接一、星形接法一、星形接法AeCeBeAXYCBZN 1. 連接方式連接方式4-8Ce（中線）（中線）（火線）（火線）（火線）（火線）（火線）（火線）ceBe4-94-104-11BN

4、UABU線電壓和相電壓的關(guān)系：線電壓和相電壓的關(guān)系：BNUANUCNU30 BNANBNANABUUUUU303ANABUU4-1230 330 3CNANCNCABNCNBNBCUUUUUUUU 同理：同理：BNUANUCNUABUBCUCAU4-13線電壓與相電壓的通用關(guān)系表達(dá)式：線電壓與相電壓的通用關(guān)系表達(dá)式：30 3plUUlU pU -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)用戶的電壓等級為V380 V220lPUU、4-14CZCABYBCAXABUUUUUU plUU二、三角接法二、三角接法ACAuAXYCB

5、ZABuBCuBC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？4-164-17星形接法星形接法ACB NZZZ4.2 三相負(fù)載及三相電路的計算三相負(fù)載及三相電路的計算三角形接法三角形接法ACBZZZ負(fù)載也有兩種接法負(fù)載也有兩種接法:4-18ACBNZZZANuBNuCNuAiCiBiANiCNiBNi相電流相電流(負(fù)載上的電流負(fù)載上的電流)：CNBNANIII 、

6、4.2.1 星形接法及計算星形接法及計算線電流線電流(火線上的電流火線上的電流)：CBAIII 、4-19lpII CNCBNBANAIIIIIIACBNZZZNiAiCiBiANiCNiBNi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* CNBNANNIIIINI: 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。BNUANUCNUABUBCUCAUACBNZZZANUABUCNUBNUCAUBCU30 330 3CNCABNBCUUUU303ANABUU4-21BiAiACBNZAZBZCNiCiANiCNiBNiCec

7、eBe二、負(fù)載星形接法時的一般計算方法二、負(fù)載星形接法時的一般計算方法解題思路：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。luZUIIuuuupplpLppl4-221. 負(fù)載不對稱時，各相單獨(dú)計算。如：負(fù)載不對稱時，各相單獨(dú)計算。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 0lCAlBClABUUUUUU求：各相、各線及中線電流求：各相、各線及中線電流CI CRA B NLCAINIBIANIBNICNI4-23解：解：(1) CI CRA B N4-244-25(2) 相電流

8、相電流CI CRA B NLCAINIBIANIBNICNI30RURUIPANAN18011901CUCjUCjUIPPCNCN240150LULjULjUIPPBNBN4-26CAUABUBCU(3) 中線電流中線電流CBANIIIINICNUANUBNUBNICNIANI(4) 各電流相量關(guān)系各電流相量關(guān)系18024030CPCNLPBNPANXUIXUIRUI4-27AIBICI2. 負(fù)載對稱時，只需計算一相。負(fù)載對稱時，只需計算一相。ZZZZCBA 如：如：AANANIZUI則：則：240120ANCCNANBBNIIIIII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：0CB

9、AOIIII（中線電流為（中線電流為0）CNUANUBNU3. 負(fù)載對稱，只要求電流、電壓大小時，僅算一相負(fù)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。4-280CBANIIII)(ZZZZCBA負(fù)載對稱時負(fù)載對稱時問題及討論問題及討論零線是否零線是否可以取消？可以取消？答：三相完全對稱時，零線可以取消。稱為答：三相完全對稱時，零線可以取消。稱為 三相三線制。三相三線制。ceACBZZZCeBe4-294. 三相三線制供電時各相電流的計算三相三線制供電時各相電流的計算ANNAIBICIAEBECECB求：各相電流。求：各相電流。已知已知：240220 120220 022

10、0CBAEEE每盞燈的額定值為每盞燈的額定值為: 220V、 100W4-30用節(jié)點(diǎn)電位法用節(jié)點(diǎn)電位法ANNAIBICIAEBECECBAEBECERRRRNNABCAIBICI4-31RRRRRRUN21121202201202200220 每盞燈為每盞燈為220V、 100W4842PURAEBECERRRRNNABCAIBICI、V 12055NUAIBICI、代入代入R值得：值得：4-324-334-34 設(shè)線電壓為設(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)載對稱，則每相負(fù)兩相負(fù)載對稱，

11、則每相負(fù)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.4-354-364-374-38各電流的計算各電流的計算BiABiCAiBCiCiAiCAuACBZ ZABABZ ZBCBCZ ZCACACACACABCBCBCABABABZUIZUIZUI相電流相電流BCCACABBCBCAABAIIIIIIIII線電流線電流4-39（2）負(fù)載對稱時（）負(fù)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：ZUIIIIlPCA

12、BCABBiABiCAiBCiCiAiCAuACBZABZBCZCA（1）負(fù)載不對稱時，先算出各相電流，然后計算線電流。）負(fù)載不對稱時，先算出各相電流，然后計算線電流。4-40CAABAIII303ABAIICAUABUBCUBICIABICAIBCI303303CACBCBIIII同理：同理：0lABUU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)載對稱時，三角形接法線、相電流的相位關(guān)系負(fù)載對稱時，三角形接法線、相電流的相位關(guān)系CAIAIABCABICAIAI4-41負(fù)載對稱時三角形接法的特點(diǎn)負(fù)載對稱時三角形接法的特點(diǎn)BiABiCAiBCiCiAiCAuACB lLpUU

13、303plII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)載對稱時：負(fù)載對稱時：cos3pLpIUP 4.3 三相電路的功率三相電路的功率CBAPPPP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 3plLplIIUU星形接法時：星形接法時： 3 plLplIIUU三角形接法時：三角形接法時：cos3llIUP 4.3.1 三相電路的功率的計算三相電路的功率的計算4-43llllllIUSIUQIUP3sin3cos3有功功率：有功功率：無功功率：無功功率：視在功率：視在功率：在三相負(fù)載對稱的條件下，三相電路的功率：在三相負(fù)載對稱的條件下，三相電路的功率：4-44（

14、書（書 P502）*i1i2u負(fù)負(fù)載載一、單相功率的測量一、單相功率的測量 電動式瓦特計電動式瓦特計在交流電路中在交流電路中cos1UkI其中，其中， 為為 間的夾角。間的夾角。ui ,1指針偏指針偏轉(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量三相電路的功率的測量4-45二、三相功率的測量二、三相功率的測量 1W*2W*3W*負(fù) 載ACBN三相總功率為三個功率表測得數(shù)據(jù)的總和。三相總功率為三個功率表測得數(shù)據(jù)的總和。三相四線制接法，用三個功率表測量：三相四線制接法，用三個功率表測量：4-46三相總功率等于兩表測得數(shù)

15、據(jù)之和。三相總功率等于兩表測得數(shù)據(jù)之和。BuCiBiAiACuBCuACBCuAuAZBZCZ2W*1W*三相三線制的電路中，用二表法測功率：三相三線制的電路中，用二表法測功率：4-47兩表法測量功率的原理：兩表法測量功率的原理：BCBACACBBCAACCBBAAuiuiuuiuuiiuiuiupBACiii結(jié)論：結(jié)論：三相總功率等于兩表測得數(shù)據(jù)之和。每三相總功率等于兩表測得數(shù)據(jù)之和。每 單個功率表的讀數(shù)沒有意義單個功率表的讀數(shù)沒有意義，實(shí)驗用的實(shí)驗用的 三相瓦特計實(shí)際上就是根據(jù)三相瓦特計實(shí)際上就是根據(jù)“二表法二表法”的原理設(shè)計的。的原理設(shè)計的。4-48求：功率表求：功率表W1、W2的讀數(shù)。

16、的讀數(shù)。例例2W*電機(jī)電機(jī)AICICBUACBABU1W* 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，各相對稱。對稱。4-492W*電機(jī)電機(jī)AICICBUACBABU1W*A386. 4866. 03803105 . 2cos3cos33llllUPIIUP（1）求電流大?。┣箅娏鞔笮?-502W*AICICBUACBABU1W*ZBZAZCNAUV0220NAU設(shè)：設(shè)：ANUABUBCUCAUCBU（2）求電流、電壓的相位關(guān)系）求電流、電壓的相位關(guān)系

17、V90380V90380V30380CBBCABUUU則：則：4-512W*AICICBUACBABU1W*ZBZAZCNAUABUANUAIABAUI、間的相位差間的相位差6011已知電機(jī)的已知電機(jī)的30866.0cos-1A30386.4AI4-52AUABUBCUCAUAIBICIW3 .83360cos386.4380cos11AABIUPW7 .16660cos386. 4380cos22CCBIUPA90386.4CI同理，由相量圖可得同理，由相量圖可得02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

18、流電動勢出現(xiàn)最大值三相交流電動勢出現(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，便可測出相序：上，便可測出相序： 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，另一相為C相。相。證明，請見教證明，請見教材材P191和和P192C燈泡燈泡相序指示器相序指示器L1L2燈泡燈泡4-54三相交流電路的小結(jié)（三相交流電路的小結(jié)（1）-三相電源三相電源三相三線制三相三線制三相四線制三相四線制AAeCeBeCBNAeCeBeACBAeCeBeACB三相電源一三相電源一般都是對稱般都是對稱的，而且多的，而且多用三相四線用三相四線制接法。制接法。4-55三相交流電路的小結(jié)三相交流電路的小結(jié)(2)-三相負(fù)載三相負(fù)載星形負(fù)載星形負(fù)載三角形負(fù)載三角形負(fù)載ACBNZZZACBZZZ4-56三相交流電路的小結(jié)三相交流電路的小結(jié)(3)-三相電路計算三相電路計算負(fù)載負(fù)載 形接法形接法lLPPlUUII303對稱負(fù)載下：對稱負(fù)載下：各相電壓、電流