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(jī)和輸配電一般都采用三相制；在用電方面最主要的負(fù)載是交流電動(dòng)機(jī)，而交流電動(dòng)機(jī)多數(shù)是三相的。所以本章重點(diǎn)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(fù)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(fù)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(jì)算方法4、了解三相電功率的計(jì)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)，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

3、為：注意：對稱三相電壓源接成三角形時(shí)，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(fù)載的接法三相負(fù)載的接法，也有星形連接和三角形連接兩種。1）Y型連接當(dāng)負(fù)載星形連接時(shí)，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(dāng)負(fù)載型連接時(shí)，線電壓與相電壓之間的關(guān)系為：，如果負(fù)載對稱時(shí)，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(dāng)三相負(fù)載的額定相電壓等于電源的相電壓時(shí)，負(fù)載需星形連接，當(dāng)三相負(fù)載的額定相電壓等于電源的線電壓時(shí)，負(fù)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

4、路相同，即可用相量圖法，也可用復(fù)數(shù)法。但無論采用哪種方法，最好在運(yùn)算過程中能及時(shí)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?yàn)樵谇蟾飨嚯娏鲿r(shí)，總是要以相應(yīng)得相電壓為計(jì)算依據(jù)。只要把相量圖當(dāng)成一個(gè)工具，就可以做到概念清晰，避免可能發(fā)生的疏忽和錯(cuò)誤。畫電壓相量圖時(shí)，必須考慮三相電壓的相序。（注意：在沒有特殊說明時(shí)，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(fù)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(fù)載的相電壓就不對稱。這勢必引起有的電壓過高，高于負(fù)載的額定電壓；有的相電壓過低，低于負(fù)載的額定

5、電壓，因而不保證三相負(fù)載的正常運(yùn)行，所以，必須設(shè)法保證負(fù)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(fù)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(diǎn)和負(fù)載中性點(diǎn)點(diǎn)位相同。因此，低供電系統(tǒng)（多為照明負(fù)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(shí)際阻抗不為零，當(dāng)中性線有電流通過時(shí)，使得負(fù)載中性點(diǎn)和電源中性點(diǎn)電位不同。故此，在配電用電時(shí)，應(yīng)盡量使負(fù)載對稱運(yùn)行。6.對稱三相電路的計(jì)算對稱三相電路由對稱三相電源和對稱三相負(fù)載所組成。對稱三相電路的計(jì)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

6、對稱負(fù)載三相對稱負(fù)載接成星形時(shí)，無論有無中線，負(fù)載的相電壓都等于電源線電壓的倍，負(fù)載的相電流等于線電流。三相對陳負(fù)載接成三角形時(shí)，負(fù)載的相電壓等于電源的線電壓，負(fù)載的相電流等于線電流的倍。因此，三相負(fù)載接成星形還是三角形，取決于每相負(fù)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(diǎn)。負(fù)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(xiàng)負(fù)載難以安排對稱。對于不對稱三相負(fù)載，只能根據(jù)每相電壓和每相阻抗求解相電流，進(jìn)而求得每線電流。當(dāng)不對稱三相負(fù)載接于星形三相三

7、線制電源時(shí)，負(fù)載中性點(diǎn)到電源中性點(diǎn)間的電壓可由“節(jié)點(diǎn)電位法”求得然后，各相負(fù)載的電壓由KVL求得 其中為三相電源電壓；為三相負(fù)載電壓。進(jìn)而可求得各相電流為 分別為三相負(fù)載的阻抗。 7關(guān)于三相電功率的計(jì)算）對于不對稱三相電路）若三相負(fù)載對稱，不論接成星形或三角形，其功率的計(jì)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(diǎn)領(lǐng)會(huì)并區(qū)別工作接地、保護(hù)接地、重復(fù)接地、保護(hù)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(fù)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

8、： 題5-1相量圖5-2 對稱三相負(fù)載每相阻抗為，每相負(fù)載額定電壓為380V。已知三相電源線電壓為380V。問此三相負(fù)載應(yīng)如何聯(lián)結(jié)？試計(jì)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(fù)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(shí)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(fù)載，接到線電壓為380V的對稱三相電源上，測得線電流為5A，負(fù)載吸收的三相功率為1650W。若把這組負(fù)載改作三角形聯(lián)結(jié)，并接在同一電源上，此時(shí)線電流和三相功率各為多少？解： 當(dāng)Y形連接

9、時(shí)，由當(dāng)聯(lián)接; 。5-5 如題圖所示，三相四線制電路，電源對稱，負(fù)載不對稱。已知：，。求 （1） 當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)的各相負(fù)載電流； （2）當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)的中性點(diǎn)間電壓，各相負(fù)載電壓及電流。 習(xí)題5-5供電圖解：（1） 當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，（2）當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，所以： 5-6 電路如圖所示，為一不對稱星形連接負(fù)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(gè)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(fù)載，經(jīng)三相輸電線接到對稱三相電源上，已知負(fù)載端的線電壓為380V，負(fù)載功率為20W，功率因數(shù)為，

10、輸電線阻抗為，求電源線電壓。 習(xí)題5-7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(dòng)機(jī)接在380V的對稱電源上，線電流為9.8A，電動(dòng)機(jī)取用的功率為5.5kW。求負(fù)載的功率因數(shù)和每相阻抗。解： 由又因?yàn)樨?fù)載星形聯(lián)結(jié)；所以： 所以：，故：5-9 一個(gè)三角形聯(lián)結(jié)的3kW的三相電動(dòng)機(jī)，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(fù)載的功率因數(shù)、相電流和線電流。解：由于負(fù)載聯(lián)結(jié)：所以且負(fù)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(fù)載的阻抗值均為。求（1）三相負(fù)載是否對稱？（2）試求各相電流，并用相量圖計(jì)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(fù)載，各相復(fù)阻抗為，。試計(jì)算：（1）中線正常時(shí)各相負(fù)載電壓、電流和中性線電流；（2）中性線斷開時(shí)，各相負(fù)載的電壓和電流。解：（1）中性線正常時(shí)，負(fù)載端電壓對稱，即：所以：，而中線電流需相量式計(jì)算，設(shè)則： 而： 故：(2)中性線斷開時(shí)，電路如下圖 ， ，5-12 一個(gè)三相電源相