第9講 三相電路

1、電工電子技術(shù)電工電子技術(shù) 譚甜源、張立宏譚甜源、張立宏 辦公地點(diǎn)：辦公地點(diǎn)：3 3教教33123312 手手 機(jī)：機(jī)：1592725685415927256854 E-Mail: E-Mail: QQ: QQ: 8238323582383235 QQ QQ群：群： 213738876213738876 目前世界上電力系統(tǒng)的供電方式，絕大多目前世界上電力系統(tǒng)的供電方式，絕大多數(shù)采用的是三相制。數(shù)采用的是三相制。 所謂三相制，是由所謂三相制，是由三個(gè)幅值相等、頻率相三個(gè)幅值相等、頻率相同、相位互差同、相位互差120120 的的單相交流電源作為電源的單相交流電源作為電源的供電體系，簡(jiǎn)稱三相電源。由三

2、相電源構(gòu)成的供電體系，簡(jiǎn)稱三相電源。由三相電源構(gòu)成的電路，稱為三相交流電路。電路，稱為三相交流電路。3.6 三相電路三相電路3.6.1 3.6.1 三相電路的概念三相電路的概念+-+-+-Z1Z2Z33U1U2UNN/+-+-+-Z1Z2Z3Z02U1U3UNN/三相三線制用三相三線制用“YY”表示表示三相四線制用三相四線制用“Y0Y0”表表示示ZACUAUBUZBZCNN/Z0ZACUAUBUZBZCNN/通常習(xí)慣分別表示為通常習(xí)慣分別表示為電力生產(chǎn)和應(yīng)用的電力系統(tǒng)可用圖示電路表示電力生產(chǎn)和應(yīng)用的電力系統(tǒng)可用圖示電路表示1. 三相交流電源的產(chǎn)生三相交流電源的產(chǎn)生三相交流發(fā)電機(jī)的構(gòu)造三相交流發(fā)

3、電機(jī)的構(gòu)造：定子、轉(zhuǎn)子定子、轉(zhuǎn)子。定定子子AXYBZCAYBZXC三個(gè)定子繞組完三個(gè)定子繞組完全相同，空間位全相同，空間位置互差置互差120120 3.6.2 三相電壓三相電壓AYBZXC轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組通直流，通直流，并由機(jī)械并由機(jī)械力帶動(dòng)勻力帶動(dòng)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。速轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 SN+三相電源電動(dòng)勢(shì)三相電源電動(dòng)勢(shì)AmBmCmsinsin120sin120eEteEteEtEmAeBeCe tAmBmCmsinsin120sin120eEteEteEtEA=Em0o.EB=Em-120O.EC=Em120O.EmAeBeCe t特征：特征： 三相對(duì)稱電動(dòng)勢(shì)三相對(duì)稱電動(dòng)勢(shì) - -幅值相等、頻率相同、

4、相位互差幅值相等、頻率相同、相位互差120120。0120o120o120oEA.EB.EC.對(duì)稱量的特點(diǎn)對(duì)稱量的特點(diǎn)0CBAUUU1230eee或 三相電壓的相序三相電壓的相序 描述兩個(gè)相量的相位關(guān)系用同相、反相、超前和滯后，而描述兩個(gè)相量的相位關(guān)系用同相、反相、超前和滯后，而描述三相描述三相相電壓相電壓的相位關(guān)系則用的相位關(guān)系則用“相序相序”這個(gè)術(shù)語。這個(gè)術(shù)語。AUBUCUtuA0120uBuCuAuCuB目前的相序?yàn)槟壳暗南嘈驗(yàn)锳-B-C，稱正序。，稱正序。此時(shí)的相序?yàn)榇藭r(shí)的相序?yàn)锳-C-B，稱負(fù)序。，稱負(fù)序。若三相若三相相電壓相電壓排列為排列為中點(diǎn)中點(diǎn)e1+e3+e2+NA/U1B/V

5、1C/W1X/U2Y/V2Z/W2L1L2L3端線端線 （L1L2L3 ）中線：）中線：N端線端線 （L1L2L3 ）e1+e3+e2+NU1V1W1U2V2W2L1L2L3321UUU、312312UUU、Up、Ul3U+2U+1U12U+23U+31UNe1+e3+e2+3U2U1U12U23U31UU1V1W1U2V2W2L1L2L3+1U3U2U12U2U2112UUU3223UUU131UUU3由相量圖可得由相量圖可得303112UU 30303223UU303331UU31U23U 30 30Ne1+e3+e2+3U2U1U12U23U31UU1V1W1U2V2W2L1L2L3+3

6、03112UU303223UU303331UUPlUU31U3U2U12U 3031U23U 30 30Ne1+e3+e2+3U2U1U12U23U31UU1V1W1U2V2W2L1L2L3+1U3U2U12U 3031U23U 30 30 p 相電壓相電壓線電壓線電壓 時(shí)時(shí)結(jié)結(jié)結(jié)論：電源結(jié)論：電源形聯(lián)形聯(lián)UUl +L2L1L312U31UBCU23U直流電源串接不行，直流電源串接不行，交流電源可以，交流電源可以，為什么？為什么？思考思考3.6.3 3.6.3 三相電路的計(jì)算三相電路的計(jì)算 一般三相電路的計(jì)算，用前面介紹的支路電流一般三相電路的計(jì)算，用前面介紹的支路電流法、或結(jié)點(diǎn)電壓法計(jì)算，但

7、若電路對(duì)稱，則計(jì)算方法、或結(jié)點(diǎn)電壓法計(jì)算，但若電路對(duì)稱，則計(jì)算方法可以簡(jiǎn)化。法可以簡(jiǎn)化。 在電路分析中，常利用電路的在電路分析中，常利用電路的對(duì)稱的特點(diǎn)對(duì)稱的特點(diǎn)，簡(jiǎn)，簡(jiǎn)化計(jì)算。這里介紹化計(jì)算。這里介紹對(duì)稱三相電路對(duì)稱三相電路的簡(jiǎn)化計(jì)算。的簡(jiǎn)化計(jì)算。 實(shí)用的三相電路其電源是對(duì)稱的，于是電路的實(shí)用的三相電路其電源是對(duì)稱的，于是電路的計(jì)算主要與計(jì)算主要與負(fù)載的聯(lián)接方式負(fù)載的聯(lián)接方式有關(guān)，故下面分別介紹有關(guān)，故下面分別介紹負(fù)載不同聯(lián)接時(shí)的特點(diǎn)。負(fù)載不同聯(lián)接時(shí)的特點(diǎn)。1.1.三相負(fù)載的星形連接（三相負(fù)載的星形連接（ Y Y ）Z3Z2Z11U+2U+3UNL1L2L312U+23U+31U1.1.三相

8、負(fù)載的星形連接（三相負(fù)載的星形連接（ Y Y ）Z3Z2Z11U+2U+3UNL1L2L312U+23U+31U1I2I3INI1zI2zI3zIPlUU3對(duì)稱的。對(duì)稱的。1U3U2U12U 3023U31UZ3Z2Z11U+2U+3UNL1L2L312U+23U+31UU1V1W1U2V2W2321IIIIN333222111ZUIZUI ZUI1I2I3INI+Z2Z3Z11U2U3U+1zI2zI3zI1I2I3INI+Z2Z3Z11U2U3U+321ZZZ對(duì)稱負(fù)載：對(duì)稱負(fù)載：333222111ZUI ZUI ZUI線電流：線電流：1U3U2U3I2I1I0321IIII N中中線線電電

9、流流所以負(fù)載對(duì)稱時(shí)，線所以負(fù)載對(duì)稱時(shí)，線電流也對(duì)稱。電流也對(duì)稱。 負(fù)載對(duì)稱時(shí)，只負(fù)載對(duì)稱時(shí)，只需計(jì)算一相電流，需計(jì)算一相電流，其它兩相電流可根其它兩相電流可根據(jù)對(duì)稱性直接寫出。據(jù)對(duì)稱性直接寫出。負(fù)載對(duì)稱時(shí)負(fù)載對(duì)稱時(shí),中線無中線無電流電流,可省掉中線。可省掉中線。 由前面分析可知，當(dāng)負(fù)載由前面分析可知，當(dāng)負(fù)載對(duì)稱對(duì)稱時(shí)，中線電流為零，中時(shí)，中線電流為零，中性點(diǎn)間的電壓也為零，負(fù)載上的電壓對(duì)稱。性點(diǎn)間的電壓也為零，負(fù)載上的電壓對(duì)稱。 要使三相負(fù)載電壓基本對(duì)稱，維持正常運(yùn)行，則必要使三相負(fù)載電壓基本對(duì)稱，維持正常運(yùn)行，則必須設(shè)置中線，并保證須設(shè)置中線，并保證中線絕對(duì)暢通中線絕對(duì)暢通。 實(shí)際運(yùn)行時(shí)，很

10、難保證負(fù)載對(duì)稱運(yùn)行，此時(shí)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，很難保證負(fù)載對(duì)稱運(yùn)行，此時(shí)中線電流不中線電流不再為零再為零，中性點(diǎn)間的，中性點(diǎn)間的電壓也不等于零電壓也不等于零。 為此，電力運(yùn)行規(guī)范規(guī)定，為此，電力運(yùn)行規(guī)范規(guī)定，中線不經(jīng)過刀閘，中線上中線不經(jīng)過刀閘，中線上不許裝熔斷器（保險(xiǎn)絲）。不許裝熔斷器（保險(xiǎn)絲）。1I2I3INI+Z2Z3Z11U2U3U+1zI2zI3zI求：各相電流?圖示三相電路, 每相負(fù)載為,電源電壓對(duì)稱，AB380 2sin30ut 例例3-133-13IA.ZaZcZbIB.IC.IN.+Ua._+_+_Ub.Uc.W8LXW , 6RUA.UB.UC.感性負(fù)載CI.AI.BI.6+j822

11、00解：以解：以A A相為例相為例A 222 sin53itUA= 2200 V,.IA=22 53.1UAB.IA.ZaZcZbIB.IC.IN.+Ua._+_+_Ub.Uc.UA.UB.UC.感性負(fù)載CI.AI.BI. 星形聯(lián)星形聯(lián)結(jié)有中線結(jié)有中線且負(fù)載對(duì)且負(fù)載對(duì)稱時(shí)，僅稱時(shí)，僅計(jì)算一相計(jì)算一相即可即可。根據(jù)對(duì)稱關(guān)系，可得根據(jù)對(duì)稱關(guān)系，可得BC22 2sin5312022 2sin173 A22 2sin5312022 2sin67 Aittitt A 22 2sin53 AitIA.ZaZcZbIB.IC.IN.+Ua._+_+_Ub.Uc.UA.UB.UC.感性負(fù)載CI.AI.BI.

12、一星形連接的三相電路，電源電壓對(duì)稱。設(shè)電一星形連接的三相電路，電源電壓對(duì)稱。設(shè)電源線電壓源線電壓 。 負(fù)載為負(fù)載為例例3-143-14若若R1=5 W W , R2=10 W W , R3=20 W W ,求中性線暢求中性線暢Vtu)sin(30314238012電燈組，電燈組，通和斷開時(shí)的負(fù)載相電壓、負(fù)載電流及中性線電流。通和斷開時(shí)的負(fù)載相電壓、負(fù)載電流及中性線電流。N+NI1U2U3UN R1R2R3NL1L2L31I2I3I+NI1U2U3UN R1R2R3NL1L2L31I2I3I(1) 中性線暢通時(shí)，各相負(fù)載電壓中性線暢通時(shí)，各相負(fù)載電壓對(duì)稱，其中對(duì)稱，其中A相電壓可由線電壓相電壓可

13、由線電壓U12推算出來為推算出來為2200，其它兩，其它兩相電壓根據(jù)對(duì)稱關(guān)系推出，分別相電壓根據(jù)對(duì)稱關(guān)系推出，分別為為B相電壓相電壓220 -120，C相電相電壓壓220 120。ARUI1201120120220333ARUI1202210120220222ARUI04450220111中線電流中線電流3211IIIIA19291201112022044(2)中性線斷開時(shí)中性線斷開時(shí)電源側(cè)仍為三相對(duì)稱電壓，其中電源側(cè)仍為三相對(duì)稱電壓，其中則節(jié)點(diǎn)電壓則節(jié)點(diǎn)電壓NN RBRC.RA+AIBICIAUBUCUAU BU CU NU,V0220A UCABABCABCABC220 022012022

14、0 12051020111111NUUURRRURRRRRR(78.6j 27.2)A85.310.9 ACCN288 130 VUUU BBN249139 VUUU AAN144 11 VUUU 可見：可見： 1. 不對(duì)稱三相負(fù)載做星形聯(lián)結(jié)且無中性線時(shí)不對(duì)稱三相負(fù)載做星形聯(lián)結(jié)且無中性線時(shí), 三相三相負(fù)載的相電壓不對(duì)稱。負(fù)載的相電壓不對(duì)稱。 2. 照明負(fù)載三相不對(duì)稱，必須采用三相四線制供電照明負(fù)載三相不對(duì)稱，必須采用三相四線制供電方式，且中性線上不允許接刀閘和熔斷器。方式，且中性線上不允許接刀閘和熔斷器。 AAA144 11A28.8 11 A5UIRA13994.24A101394 .249

15、BBB RUIA1314 .14A20131288CCC RUI2 2 三相負(fù)載的三角形連接（三相負(fù)載的三角形連接（）Z12Z23Z31L1L2L3+12U+23U+31U2 2 三相負(fù)載的三角形連接（三相負(fù)載的三角形連接（）321III、12I23I31I23I12I31I1I2I3IZ12Z23Z31+31U12U23UL1L2L32) 相電流相電流121212ZUI232323ZUI313131ZUI1) 相電壓相電壓即即: UP = UL即：即：23I12I31I1I2I3IZ12Z23Z31+31U12U23UL1L2L3負(fù)載相電壓負(fù)載相電壓=電源線電壓電源線電壓負(fù)載對(duì)稱時(shí)負(fù)載對(duì)稱時(shí)

16、, III2312U23U12U3123I12I31I1I2I3IZ12Z23Z31+31U12U23UL1L2L3負(fù)載對(duì)稱時(shí)負(fù)載對(duì)稱時(shí)3) 線電流線電流由相量圖可求得：由相量圖可求得：31121III12232III23313III301I31II2I3III2312U23U12U31PP330cos2IIIl 所以負(fù)載對(duì)稱時(shí)，線所以負(fù)載對(duì)稱時(shí)，線電流也對(duì)稱。電流也對(duì)稱。例例：123380V55 3LCRXXIII WW已知，線電壓，求各線電流 、 、 。i1i2iC解：解：XLL1L2L3Ri1i2XLRXLRXCi3VU02201VU3038012設(shè)：設(shè)：W6010LjXRZVU1202

17、202VU1202203例例：123380V55 3LCRXXIII WW已知，線電壓，求各線電流 、 、 。解：解：i1i2iCXLL1L2L3Ri1i2XLRXLRXCi3VU02201W6010ZAZUIN602211AIN180222AIN60223AjXUICC1204412AIIIN120221C1例例2：123380V55 3LCRXXIII WW已知，線電壓，求各線電流 、 、 。解：解：i1iCi2XLL1L2L3Ri1i2XLRXLRXCi3AIN60221AIN180222AI60223AIC12044AIIIC12022N11AIIICN901 .3822AI221AI

18、1 .382AI2233. 3. 對(duì)稱三相電路的特點(diǎn)對(duì)稱三相電路的特點(diǎn)2 2）當(dāng)三相平衡負(fù)載作三角形連接時(shí)）當(dāng)三相平衡負(fù)載作三角形連接時(shí) 3ppphUU電源對(duì)稱時(shí) 當(dāng)三相當(dāng)三相電源對(duì)稱電源對(duì)稱、三相、三相負(fù)載平衡負(fù)載平衡時(shí)的三相電路時(shí)的三相電路稱為稱為對(duì)稱三相電路對(duì)稱三相電路。1 1）當(dāng)三相平衡負(fù)載作星形連接時(shí)）當(dāng)三相平衡負(fù)載作星形連接時(shí)3 3）對(duì)稱三相電路可簡(jiǎn)化為一相計(jì)算，另外兩相）對(duì)稱三相電路可簡(jiǎn)化為一相計(jì)算，另外兩相根據(jù)對(duì)稱的特點(diǎn)導(dǎo)出。根據(jù)對(duì)稱的特點(diǎn)導(dǎo)出。3ppphppphIIUU/0003ppphppphNNIUUUII，不對(duì)稱三相交流電路不對(duì)稱三相交流電路不對(duì)稱不對(duì)稱電源對(duì)稱，負(fù)載不

19、對(duì)稱電源對(duì)稱，負(fù)載不對(duì)稱1. 負(fù)載，負(fù)載，UP 、UL對(duì)稱；對(duì)稱； IP 、IL不對(duì)稱不對(duì)稱2. Y負(fù)載有中線，負(fù)載有中線，同同1， 但是但是IN 03. Y負(fù)載無中線，負(fù)載無中線， UP 、 IP 、IL不對(duì)稱，不對(duì)稱， UL對(duì)稱對(duì)稱負(fù)載的額定電壓負(fù)載的額定電壓 = 電源的線電壓電源的線電壓應(yīng)作應(yīng)作 聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)負(fù)載的額定電壓負(fù)載的額定電壓 = 電源線電壓電源線電壓31應(yīng)作應(yīng)作 Y 聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié) 三相電動(dòng)機(jī)繞組可以聯(lián)結(jié)成星形，也可以聯(lián)結(jié)成三三相電動(dòng)機(jī)繞組可以聯(lián)結(jié)成星形，也可以聯(lián)結(jié)成三角形，而照明負(fù)載一般都聯(lián)結(jié)成星形（具有中性線）。角形，而照明負(fù)載一般都聯(lián)結(jié)成星形（具有中性線）。3.6.4 3.6.4

20、 三相電路的功率三相電路的功率 1. 1. 一般情況一般情況SSA+SB+SC22QPS2. 2. 對(duì)稱三相電路對(duì)稱三相電路cos3PPIUP sin3sin3llPPIUIUQllPPIUIUS33PlPlIIUU3P= PP= PA A+P+PB B+P+PC C Q= QQ= QA A+Q+QB B+Q+QC CY Y形連接時(shí)形連接時(shí)PlPlIIUU3cos33llIUcos3llIU形連接時(shí)形連接時(shí)cos3PPIUP cos33llIUcos3llIUcos3PPIUP cos3llIU注意注意 是相電壓與相電流的相位差角是相電壓與相電流的相位差角歷屆考題歷屆考題選擇題選擇題1、已知某

21、三相四線制電路的線電壓：、已知某三相四線制電路的線電壓： V， V， V，當(dāng)，當(dāng)t=12s時(shí)，三個(gè)相時(shí)，三個(gè)相電壓之和為電壓之和為( )。 (a) 380V (b) (c) 0V (d)C2、星形連接的對(duì)稱三相電源的線電壓、星形連接的對(duì)稱三相電源的線電壓 與其相應(yīng)的相電與其相應(yīng)的相電壓壓 的關(guān)系是的關(guān)系是 =（ ）。）。 (a) (b) (c) (d)D0AB=380 13U0BC=380107U0C A=380 133U380 2 V220 2 V0230AU 0230AU 0330AU 0330AU ABUAUABU歷屆考題歷屆考題選擇題選擇題3、由對(duì)稱三相電源向不對(duì)稱三相負(fù)載供電的三相四

22、線制電路、由對(duì)稱三相電源向不對(duì)稱三相負(fù)載供電的三相四線制電路中，中性線的作用是使負(fù)載的（中，中性線的作用是使負(fù)載的（ ）。）。(a)相電壓對(duì)稱相電壓對(duì)稱 (b)線電壓對(duì)稱線電壓對(duì)稱 (c)線電流對(duì)稱線電流對(duì)稱 (d)相電流對(duì)稱相電流對(duì)稱5、如圖所示有一不對(duì)稱星形負(fù)載接于線電壓為、如圖所示有一不對(duì)稱星形負(fù)載接于線電壓為380V的三相的三相四線制電源上，當(dāng)在四線制電源上，當(dāng)在M點(diǎn)斷開時(shí)，點(diǎn)斷開時(shí)，U1為為( )。 (a) 220V (b) 380V (c) 275V (d) 165V A4、如圖所示有一不對(duì)稱星形負(fù)載接于線電壓為、如圖所示有一不對(duì)稱星形負(fù)載接于線電壓為380V的三相的三相四線制電源

23、上，當(dāng)在四線制電源上，當(dāng)在M點(diǎn)斷開時(shí)，點(diǎn)斷開時(shí)，U1為為( )。 (a) 220V (b) 380V (c) 132V (d) 264VDD歷屆考題歷屆考題計(jì)算題計(jì)算題一、線電壓一、線電壓UL為為380V的三相電源上接有兩組對(duì)稱三相負(fù)載：的三相電源上接有兩組對(duì)稱三相負(fù)載：一組是星形聯(lián)接的電阻性負(fù)載，每相電阻一組是星形聯(lián)接的電阻性負(fù)載，每相電阻ZY=10；另一組是；另一組是三角形聯(lián)接的電感性負(fù)載，每相阻抗三角形聯(lián)接的電感性負(fù)載，每相阻抗Z=36.337。試求。試求端線上的線電流和全部負(fù)載的有功功率。端線上的線電流和全部負(fù)載的有功功率。解：解： 令全部負(fù)載的有功功率為：三角形聯(lián)接的一組對(duì)稱負(fù)載 因

24、此，端線上的線電流 ABCYZZAI1AI2AI0220 0 VAU 則 0380 30 VABU星型聯(lián)接的一組對(duì)稱負(fù)載 002p220 022 0 A10AlYYIII00001p0380 3033033018.1337 A36.7 37AlIII014.479310.910938.07616.65 AAlYlIIIj23cos03cos3723947AAABpPU IUIW3cos46.6517203ABAPUIW0012038.076136.65 ABAII0012038.076 103.35 ACAII注意：實(shí)際上：3cos(46.6530 )ABAPUI如果如果ZY=4+j3；Z=10？如果如果ZY=10；Z=38？W）（30j-310ZW）（10j310ZY歷屆考題歷屆考題計(jì)算題計(jì)算題二、圖示三相電路中接有兩組星形負(fù)載，其中一組為對(duì)稱負(fù)載，二、圖示三相電路中接有兩組星形負(fù)載