三相交流電路定稿

1、三相交流電路定稿1應(yīng)用科技學(xué)院 胡機(jī)秀編第1頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)12分，星期日第三章 三相交流電路本章要求：1.掌握三相四線(xiàn)制供電系統(tǒng)中的電壓關(guān)系；2.掌握三相四線(xiàn)制供電系統(tǒng)中單相及三相負(fù)載的正 確聯(lián)接方法，3.理解三相交流電路中電壓和電流的基本關(guān)系；4. 掌握對(duì)稱(chēng)三相交流電路中電壓、電流及功率的計(jì)算。5.理解三相四線(xiàn)制中中線(xiàn)的作用。（本章教學(xué)課時(shí)2學(xué)時(shí)）2應(yīng)用科技學(xué)院 胡機(jī)秀編第2頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)12分，星期日 圖3-1 a) 三相交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖第一節(jié) 三相電源1. 三相對(duì)稱(chēng)電動(dòng)勢(shì)（1）電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生工作原理：動(dòng)磁生電(尾端)(首端)+eU

2、eVeWU2U1V1V2W1W2+ 圖3-1 b) 三相繞組產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)U2定子轉(zhuǎn)子3應(yīng)用科技學(xué)院 胡機(jī)秀編第3頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)12分，星期日（2）三相電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)表示式 相量表示鐵心（作為導(dǎo)磁路經(jīng)）三相繞組匝數(shù)相同空間排列互差120: 直流勵(lì)磁的電磁鐵定子轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)4應(yīng)用科技學(xué)院 胡機(jī)秀編第4頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)12分，星期日（3）對(duì)稱(chēng)三相電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值之和為 0（4）三相交流電到達(dá)正最大值的順序稱(chēng)為相序。最大值相等頻率相同相位互差120稱(chēng)為對(duì)稱(chēng)三相電動(dòng)勢(shì) 三個(gè)正弦交流電動(dòng)勢(shì)滿(mǎn)足以下特征供電系統(tǒng)三相交流電的相序?yàn)?U V W5應(yīng)用科技學(xué)院 胡

3、機(jī)秀編第5頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)12分，星期日二. 三相四線(xiàn)制電源(1) 聯(lián)接方式中性線(xiàn)(零線(xiàn)、地線(xiàn))中性點(diǎn)端線(xiàn)(相線(xiàn)、火線(xiàn))在低壓系統(tǒng),中性點(diǎn)通常接地，所以也稱(chēng)地線(xiàn)。相電壓：端線(xiàn)與中性線(xiàn)間（發(fā)電機(jī)每相繞組）的電壓線(xiàn)電壓：端線(xiàn)與端線(xiàn)間的電壓、Up 三相相電壓對(duì)稱(chēng)+、UlXYZNBCAeA+eC+eB+6應(yīng)用科技學(xué)院 胡機(jī)秀編第6頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)12分，星期日?qǐng)D3-3 電源聯(lián)接的電路模型 由三條相線(xiàn)和一條中線(xiàn)構(gòu)成的供電系統(tǒng)稱(chēng)為三相四線(xiàn)制供電系統(tǒng)。通常低壓供電網(wǎng)均采用三相四線(xiàn)制。常見(jiàn)的只有兩條導(dǎo)線(xiàn)的供電電路一般只包括三相中的一相， 由一條相線(xiàn)和一條中線(xiàn)

4、組成。7應(yīng)用科技學(xué)院 胡機(jī)秀編第7頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)12分，星期日(2) 線(xiàn)電壓與相電壓的關(guān)系根據(jù)KVL定律由相量圖可得相量圖 30AXYZNBCeA+eC+eB+8應(yīng)用科技學(xué)院 胡機(jī)秀編第8頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)12分，星期日提示：一般低壓供電的線(xiàn)電壓是380V,它的相電壓是 =220V.可根據(jù)額定電壓決定負(fù)載的接法： 若負(fù)載額定電壓是380 V， 就接在兩條相線(xiàn)之間； 若負(fù)載額定電壓是220 V， 就接在相線(xiàn)和中線(xiàn)之間。各種照明燈具、家用電氣都采用220V，這類(lèi)電氣設(shè)備只需要單相電源就能工作，統(tǒng)稱(chēng)為單相負(fù)載。另一類(lèi)電氣設(shè)備必須接到三相電源上才能正

5、常工作，如：三相交流電動(dòng)機(jī)、大功率的三相電爐等，稱(chēng)為三相負(fù)載。9應(yīng)用科技學(xué)院 胡機(jī)秀編第9頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)12分，星期日 第二節(jié) 負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)三相負(fù)載不對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載： 不滿(mǎn)足 ZA =ZB = ZC 如由單相負(fù)載組成的三相負(fù)載對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載：ZA=ZB= ZC 如三相電動(dòng)機(jī)1. 三相負(fù)載分類(lèi)單相負(fù)載：只需一相電源供電 照明負(fù)載、家用電器負(fù)載三相負(fù)載：需三相電源同時(shí)供電 三相電動(dòng)機(jī)等三相負(fù)載的聯(lián)接 三相負(fù)載也有 Y和 兩種接法，至于采用哪種方法 ，要根據(jù)負(fù)載的額定電壓和電源電壓確定。10應(yīng)用科技學(xué)院 胡機(jī)秀編第10頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)12分，星期日

6、三相負(fù)載連接原則（1） 電源提供的電壓=負(fù)載的額定電壓；（2） 單相負(fù)載盡量均衡地分配到三相電源上。AB電源C保險(xiǎn)絲三相四線(xiàn)制380/220伏N 額定相電壓為220伏的單相負(fù)載 額定線(xiàn)電壓為380伏的三相負(fù)載圖 3-5 負(fù)載的星型聯(lián)接11應(yīng)用科技學(xué)院 胡機(jī)秀編第11頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)12分，星期日?qǐng)D3-6 負(fù)載星形連接的三相四線(xiàn)制電路 12應(yīng)用科技學(xué)院 胡機(jī)秀編第12頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)12分，星期日 負(fù)載星形連接的三相四線(xiàn)制電路如圖3-6所示，若不計(jì)中線(xiàn)阻抗（ZN=0）， 則電源中點(diǎn)N與負(fù)載中點(diǎn)N等電位。 若端線(xiàn)阻抗可以忽略不計(jì)（Zl=0）， 則

7、負(fù)載的相電壓與電源的相電壓相等， 即 ;負(fù)載的線(xiàn)電壓與電源的線(xiàn)電壓相等， 即 。 13應(yīng)用科技學(xué)院 胡機(jī)秀編第13頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)12分，星期日 負(fù)載星形連接時(shí)， 電路有以下基本關(guān)系： (1) 三相電路中的電流有相電流與線(xiàn)電流之分， 每相負(fù)載中的電流 稱(chēng)為相電流， 每條端線(xiàn)中的電流 稱(chēng)為線(xiàn)電流， 很顯然， 相電流等于線(xiàn)電流， 即 如果用Ip表示相電流， 用Il表示線(xiàn)電流， 一般可寫(xiě)成 Ip=Il14應(yīng)用科技學(xué)院 胡機(jī)秀編第14頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)12分，星期日 (2) 三相四線(xiàn)制電路中, 各相電流可分成三個(gè)單相電路分別計(jì)算, 即式中 15應(yīng)用科技

8、學(xué)院 胡機(jī)秀編第15頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)12分，星期日 圖3-7 負(fù)載星形連接時(shí)的相量圖(a) 三相負(fù)載不對(duì)稱(chēng)； (b) 三相負(fù)載對(duì)稱(chēng) 16應(yīng)用科技學(xué)院 胡機(jī)秀編第16頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)12分，星期日 若三相負(fù)載對(duì)稱(chēng)， 即ZU=ZV=ZW=Z= |Z| 時(shí)， 有 因而相電流或線(xiàn)電流也是對(duì)稱(chēng)的。 顯然， 在三相負(fù)載對(duì)稱(chēng)的情況下,三相電路可歸結(jié)到一相來(lái)計(jì)算。 二、三相負(fù)載對(duì)稱(chēng)的情況17應(yīng)用科技學(xué)院 胡機(jī)秀編第17頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)12分，星期日 3） 負(fù)載的線(xiàn)電壓就是電源的線(xiàn)電壓。 在對(duì)稱(chēng)條件下， 線(xiàn)電壓是相電壓的3倍， 且超前

9、于相應(yīng)的相電壓30。 4） 中線(xiàn)電流等于三個(gè)線(xiàn)（相）電流的相量和。 根據(jù)圖 3-6， 由基爾霍夫電流定律有18應(yīng)用科技學(xué)院 胡機(jī)秀編第18頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)12分，星期日負(fù)載對(duì)稱(chēng)時(shí),中性線(xiàn)無(wú)電流,可省掉中性線(xiàn)。二、三相負(fù)載對(duì)稱(chēng)的情況所以負(fù)載對(duì)稱(chēng)時(shí)，三相電流也對(duì)稱(chēng)。 負(fù)載對(duì)稱(chēng)時(shí)，只需計(jì)算一相電流，其它兩相電流可根據(jù)對(duì)稱(chēng)性直接寫(xiě)出。+ZBZCZANN+19應(yīng)用科技學(xué)院 胡機(jī)秀編第19頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)12分，星期日3 .系統(tǒng)故障分析解: (1) A相短路1) 中性線(xiàn)未斷 N RA 5 RC RB 10 ABNC 此時(shí)A相短路電流很大，將A相熔斷絲熔斷

10、，而 B相和C相未受影響，其相電壓仍為220V, 正常工作。 在三相照明系統(tǒng)中，試分析下列情況 (1) A相短路: 中性線(xiàn)未斷時(shí)，求各相負(fù)載電壓； 中性線(xiàn)斷開(kāi)時(shí)，求各相負(fù)載電壓。 (2) A相斷路: 中性線(xiàn)未斷時(shí)，求各相負(fù)載電壓； 中性線(xiàn)斷開(kāi)時(shí)，求各相負(fù)載電壓。2020應(yīng)用科技學(xué)院 胡機(jī)秀編第20頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)12分，星期日 此情況下，B相和C相的電燈組由于承受電壓上所加的電壓都超過(guò)額定電壓（220V) ，這是不允許的。 2) A相短路, 中性線(xiàn)斷開(kāi)時(shí), 此時(shí)負(fù)載中性點(diǎn)N即為A, 因此負(fù)載各相電壓為 ABNCNiAiCiB+21應(yīng)用科技學(xué)院 胡機(jī)秀編第21頁(yè)，共36

11、頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)12分，星期日 (2) A相斷路 2) 中性線(xiàn)斷開(kāi) B、C相燈仍承受220V電壓, 正常工作。1) 中性線(xiàn)未斷變?yōu)閱蜗嚯娐罚鐖D(b)所示, 由圖可求得IBCUAUB+(b) NRARCRBABNC(a)22應(yīng)用科技學(xué)院 胡機(jī)秀編第22頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)12分，星期日結(jié)論 （1）不對(duì)稱(chēng)負(fù)載Y聯(lián)結(jié)又未接中性線(xiàn)時(shí)，負(fù)載相電壓不再對(duì)稱(chēng)，且負(fù)載電阻越大，負(fù)載承受的電壓越高。 （2） 中線(xiàn)的作用：保證星形聯(lián)結(jié)三相不對(duì)稱(chēng)負(fù)載的相電壓對(duì)稱(chēng)。 （3）照明負(fù)載三相不對(duì)稱(chēng)，必須采用三相四線(xiàn)制供電方式，且中性線(xiàn)（指干線(xiàn)）內(nèi)不允許接熔斷器或刀閘開(kāi)關(guān)。 23應(yīng)用科

12、技學(xué)院 胡機(jī)秀編第23頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)12分，星期日例3-1： 三相四線(xiàn)制電路如圖所示，已知每相負(fù)載阻抗Z=(6+8j ) ，外加線(xiàn)電壓 Ul=380V。試求 負(fù)載的相電壓和相電流。N+NZACBZZ24應(yīng)用科技學(xué)院 胡機(jī)秀編第24頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)12分，星期日解：設(shè)N+NZACBZZ(1) 相電壓(2) 相電流三相對(duì)稱(chēng)25應(yīng)用科技學(xué)院 胡機(jī)秀編第25頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)12分，星期日第三節(jié) 負(fù)載的三角形連接 如果將三相負(fù)載的首尾相連， 再將三個(gè)連接點(diǎn)與三相電源端線(xiàn)U、 V、 W連接， 就構(gòu)成了負(fù)載三角形連接的三相三線(xiàn)制

13、電路， 如圖3-11所示。圖3-11 負(fù)載的三角形連接 26應(yīng)用科技學(xué)院 胡機(jī)秀編第26頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)12分，星期日 圖3-11中， ZUV、 ZVW、 ZWU分別是三相負(fù)載的復(fù)阻抗， 各電量的參考方向按習(xí)慣標(biāo)出。 若忽略端線(xiàn)阻抗（Zl=0）， 則電路具有以下基本關(guān)系： (1) 由于各相負(fù)載都直接接在電源的線(xiàn)電壓上， 所以負(fù)載的相電壓與電源的線(xiàn)電壓相等。 因此， 無(wú)論負(fù)載對(duì)稱(chēng)與否， 其相電壓總是對(duì)稱(chēng)的， 即有效值關(guān)系為 27應(yīng)用科技學(xué)院 胡機(jī)秀編第27頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)12分，星期日 (2) 各相電流可以分成三個(gè)單相電路分別計(jì)算, 即28應(yīng)用

14、科技學(xué)院 胡機(jī)秀編第28頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)12分，星期日三角形連接的相量圖： 圖3-12 負(fù)載三角形連接時(shí)的相量圖（a） 負(fù)載不對(duì)稱(chēng)； (b) 負(fù)載對(duì)稱(chēng) （3） 各線(xiàn)電流可利用基爾霍夫電流定律計(jì)算如右：29應(yīng)用科技學(xué)院 胡機(jī)秀編第29頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)12分，星期日二、對(duì)稱(chēng)負(fù)載的情況如果負(fù)載對(duì)稱(chēng)， 即 ，則負(fù)載的相電流也是對(duì)稱(chēng)的， 此時(shí)， 相電流可歸結(jié)到一相來(lái)計(jì)算, 即負(fù)載對(duì)稱(chēng)時(shí)可做出相量圖如3-13所示，從圖中可得出：圖3-13對(duì)稱(chēng)負(fù)載三角形連接時(shí)線(xiàn)電流與相電流之間的相量關(guān)系30應(yīng)用科技學(xué)院 胡機(jī)秀編第30頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，

15、0點(diǎn)12分，星期日 即線(xiàn)電流是相電流的 倍， 且滯后于相應(yīng)的相電流30。 三、負(fù)載不對(duì)稱(chēng)的情況在三相不對(duì)稱(chēng)負(fù)載做三角形聯(lián)接時(shí)，相電流及線(xiàn)電流都是不對(duì)稱(chēng)的，但相電壓總是對(duì)稱(chēng)的，即等于電源線(xiàn)電壓，若某一相負(fù)載斷開(kāi)，并不影響其他兩相的工作，接在該兩相上的單相負(fù)載仍能正常工作31應(yīng)用科技學(xué)院 胡機(jī)秀編第31頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)12分，星期日 例3-2 如圖3-11所示的三相三線(xiàn)制電路， 各相負(fù)載的復(fù)阻抗Z=6+j8 ， 電源電壓為380 V， 試求負(fù)載的相電流和線(xiàn)電流。 解由于是對(duì)稱(chēng)電路， 所以可將三相電路歸結(jié)到一相來(lái)計(jì)算。 其相電流為線(xiàn)電流為 相電壓與相電流的相位角為 32應(yīng)用

16、科技學(xué)院 胡機(jī)秀編第32頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)12分，星期日三相負(fù)載的聯(lián)接原則負(fù)載的額定電壓 = 電源的線(xiàn)電壓應(yīng)作 聯(lián)結(jié)負(fù)載的額定電壓 = 電源線(xiàn)電壓應(yīng)作 Y 聯(lián)結(jié) 應(yīng)使加于每相負(fù)載上的電壓等于其額定電壓，而與電源的聯(lián)接方式無(wú)關(guān)。 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(xiàn)）。33應(yīng)用科技學(xué)院 胡機(jī)秀編第33頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)12分，星期日3.4 三相電路的功率無(wú)論負(fù)載為 Y 或聯(lián)結(jié)，每相有功功率都應(yīng)為 Pp= Up Ip cosp對(duì)稱(chēng)負(fù)載 聯(lián)結(jié)時(shí)： 同理對(duì)稱(chēng)負(fù)載Y聯(lián)結(jié)時(shí)：相電壓與相電流的相位差當(dāng)負(fù)載對(duì)稱(chēng)時(shí)：P = 3Up Ipcosp所以34應(yīng)用科技學(xué)院 胡機(jī)秀編第34頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)12分，星期日3.4 三相電路的功率2.瞬時(shí)功率 由于對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載的相電壓和相電流是對(duì)稱(chēng)的，它們的瞬時(shí)功率分別為：故對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載的瞬時(shí)功率為結(jié)論：對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載的瞬時(shí)功率是不隨時(shí)間變換的，在任意瞬間都等于平均功率P。所以三相電機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩也是常量，因而運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)！這是三相電機(jī)優(yōu)點(diǎn)之一！35應(yīng)用科技學(xué)院 胡機(jī)秀編第35頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)1