第3章 三相電路及其應(yīng)用

第3章三相電路及其應(yīng)用產(chǎn)生對稱的三相電動(dòng)勢的電源。一、三相（同步）發(fā)電機(jī):鐵心（作為導(dǎo)磁路經(jīng)）三相繞組尺寸、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)子最大值相等頻率相同（f=pn/60)相位互差120°對稱三相電動(dòng)勢三個(gè)正弦交流電動(dòng)勢滿足以下特征L3’L1L1’L2’NSL3-+L2???定子轉(zhuǎn)子(尾端)+e1e2e3L1’L1L2L2’L3L3’(首端)++––

–◆

相序：三相電動(dòng)勢由超前相到滯后相的順序。L1-L2-L3

表達(dá)式:

e1=Emsinωte2=Emsin(ωt–120o)e3=Emsin(ωt–240o)波形圖ee1e2e3tO相量圖相量表示法:E1·E2·1200E3·12001200特點(diǎn)：對稱三相電動(dòng)勢的和為0(一)三相電源的星形聯(lián)結(jié)（Y接）（三相繞組的末端相聯(lián)）三相四線制:L1、L2、L3加N三相三線制:L1、L2、L3無N相電壓:U1

、U2

、U3線電壓:U12

、U23

、U31+U1_·_U2+

·_U3+·+U12_·+U23_·_U31+·+E1_+_E2E3+_L1NL2L3N···可提供兩種電壓:端線、相線、火線中性線、零線、地線1.相電壓與線電壓的關(guān)系根據(jù)KVL定律:U12=U1

-U2···=U1+(-U2)··U31

=U3

-U1···U23=U2

-U3···+U1_·_U2+·_U3+·+U12_·+U23_·_U31+·+E1_+_E2E3+_L1NL2L3N···U1·U2·U3·U31·300U12·

·-U2U23·(1)相電壓對稱:

Up=U1=U2=U3

線電壓也對稱:

Ul=U12=U23=U31◆結(jié)論:(大小關(guān)系)(相位關(guān)系)(2)

Ul=√3UpUl超前與之對應(yīng)的Up30oU1·U2·U3·U31·300U12·

·-U2U23·2.相電流與線電流的關(guān)系··IL1

=I1··IL2

=I2··IL3

=I3根據(jù)KCL:⑴相電流和線電流都是對稱的；⑵Ip=Il

并且相位對應(yīng)相同。+U1_·_U2+·_U3+·+U12_·+U23_·_U31+·+E1_+_E2E3+_L1NL2L3N···IL3·IL2

·IL1·IN·I2·I1·I3·相電流：繞組上的電流線電流：端線上的電流在三相對稱交流電路中(二)三相電源的三角形聯(lián)結(jié)（△接）注意：這種接法只有三相三線制。L1L2L3132+U12=U1_··+U23=U2_··_

U31=U3+··IL1·IL2·IL3·I1·I2·I3·

每相繞組的末端與相鄰的下一相繞組的首端依次相聯(lián)1.相電壓與線電壓的關(guān)系······根據(jù)KVL定律:U12

=U1U23

=U2U31

=U3結(jié)論:（1）相電壓和線電壓都對稱。（2）Up=Ul且相位對應(yīng)相同。L1L2L3132+U12=U1_··

+U23=U2_

·

·_U31=U3+

·

·∵∑E=0·∴電源內(nèi)部無環(huán)流2.相電流與線電流的關(guān)系根據(jù)KCL定律:IL1

=I1

-I3···IL3

=I3-I2···IL2=I2

-I1···I1·I2·IL2·IL1·

·-I3I3·IL3·若相電流對稱_U31=U3+··L1L2L3132+U12=U1_··+U23=U2_··IL1·IL2·IL3·I1·I2·I3·=I1+(-I3

)··30°注意:

一般所說的三相電源電壓、電流是指線電壓、線電流?！艚Y(jié)論：

Il=√3IpIl滯后與之對應(yīng)的Ip

30o

在對稱電路中，相電流和線電流對稱。I1·I2·IL2·IL1·

·-I3I3·IL3·2三相負(fù)載三相負(fù)載分為兩種:

對稱負(fù)載:

不對稱負(fù)載:三相負(fù)載的連接方式有兩種:1.星形聯(lián)結(jié)2.三角形聯(lián)結(jié)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）三相對稱電源+三相對稱負(fù)載=三相對稱電路(一)三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)+U23__U31+···+U12-Z3Z2Z1L1L2L3N+U1_·_+·U2+_·U3·I1·I3I2·IL1·IN

·IL2

·IL3·.三相負(fù)載為三相四線制時(shí)星形聯(lián)結(jié)。1.線電壓與相電壓的關(guān)系U12=U1-U2···U31=U3

-U1···U23=U2

-U3···根據(jù)KVL定律:若電源電壓對稱,負(fù)載的相電壓也是對稱的。負(fù)載承受的電壓即相電壓是電源的相電壓。+U23__U31+···+U12-Z3Z2Z1L1L2L3N+U1_·_+·U2+_·U3·I1·I3I2·IL1·IN

·IL2

·IL3·.結(jié)論:負(fù)載相電壓對稱。相量圖:U1·U2·U3·U31·300U12·

·-U2U23·U12=U1－U2···=U1+(－U2)··

Ul=√3UpUl超前與之對應(yīng)的Up

3002.相電流與線電流的關(guān)系

U2·=Z2

U1·=Z1

U3·=Z3得出:··IL1

=I1··IL2

=I2··IL3

=I3IN

=I1

+I2

+I3····負(fù)載Y聯(lián)結(jié)帶中性線時(shí),可將各相分別看作單相電路計(jì)算+U23__U31+···+U12-Z3Z2Z1L1L2L3N+U1_·_+·U2+_·U3·I1·I3I2·IL1·IN

·IL2

·IL3·.若負(fù)載對稱,相電流和線電流就對稱。Ip=Il相位對應(yīng)相同。結(jié)論:一般中性線可不要，必須有中性線，否則相電壓不對稱。1.負(fù)載對稱時(shí),=0IN

=I1

+I2

+I3····2.負(fù)載不對稱時(shí),≠0IN

=I1

+I2

+I3····只需計(jì)算一相電流，其它兩相電流可根據(jù)對稱性直接寫出。N+++–––NR1R2R3L1L3L2例1：若R1=R2=R3=5，求線電流及中性線電若R1=5,R2=10,R3=20,求線電流及

一星形聯(lián)結(jié)的三相電路，電源電壓對稱。設(shè)電源線電壓。負(fù)載為電燈組，流

IN;中性線電流

IN。N+++–––NR1R2R3L1L3L2中性線電流解：已知：(1)線電流

三相對稱(2)三相負(fù)載不對稱（R1=5、R2=10、R3=20）

分別計(jì)算各線電流中性線電流

（1）不對稱負(fù)載Y聯(lián)結(jié)又未接中性線時(shí)，負(fù)載相電壓不再對稱，且負(fù)載電阻越大，負(fù)載承受的電壓越高。

（2）中性線的作用：保證星形聯(lián)結(jié)三相不對稱負(fù)載的相電壓對稱。

（3）照明負(fù)載三相不對稱，必須采用三相四線制供電方式，且中性線（指干線）內(nèi)不允許接熔斷器或閘刀開關(guān)。注意(二)三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)這種連接方法只能是三相三線制。+U1_U12=+

U2_U23=_U3+=U31······Z1Z3Z2L1L2L3·IL1IL2IL3I1I2I3·····每相負(fù)載接在端線和端線之間。1.相電壓與線電壓的關(guān)系結(jié)論：⑴負(fù)載相電壓是對稱的電源線電壓。⑵Up=Ul··U12

=U1····U23=U2··U31=U3得出：+U1_U12=+

U2_U23=_U3+=U31······Z1Z3Z2L1L2L3·IL1IL2IL3I1I2I3·····2.相電流與線電流的關(guān)系根據(jù)KCL定律:IL3

=I3

-I2···IL2=I2

-I1···IL1=I1

-I3···=I1+(-I3)··Z1Z3Z2L1L2L3·IL1IL2IL3I1I2I3·····I1·I2·IL2·IL1·

·-I3I3·IL3·30°若對稱負(fù)載，則相電流對稱。⑴若負(fù)載對稱，相電流和線電流對稱。⑵若負(fù)載不對稱,由于電源電壓對稱,故負(fù)載的相電壓對稱,但相電流和線電流不對稱。◆結(jié)論：Il滯后與之對應(yīng)的Ip

30o。

Il=√3Ip三相負(fù)載的聯(lián)結(jié)原則負(fù)載的額定電壓=電源的線電壓應(yīng)作

聯(lián)結(jié)負(fù)載的額定電壓=

電源線電壓應(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）L1L2電源L3保險(xiǎn)絲三相四線制380/220伏N

額定相電壓為220伏的單相負(fù)載

額定相電壓為220伏的三相負(fù)載無論負(fù)載為Y或△聯(lián)結(jié)，每相有功功率都應(yīng)為

Pp=Up

Ip

cosp對稱負(fù)載聯(lián)結(jié)時(shí)：同理對稱負(fù)載Y聯(lián)結(jié)時(shí)：相電壓與相電流的相位差當(dāng)負(fù)載對稱時(shí)：P=3UpIpcosp所以三相負(fù)載的功率計(jì)算有功功率無功功率視在功率說明任意負(fù)載P=P1+P2+P3Q=Q1+Q2+Q3S=S1+S2+S3

對稱負(fù)載P=3P1=3Up

Ip

cos=√3UlIlcosQ=3Q1=3Up

Ip

sin=√3UlIlcosS=3S1=3Up

Ip=√3UlIl相值線值

三相電路的功率×例2:三相對稱負(fù)載星形聯(lián)接，接至線電壓380V的三相電源上。其電流為10A，功率為5700W。求負(fù)載的功率因數(shù)，各相負(fù)載的等效阻抗，電路的無功功率和視在功率。解:安全用電常識

觸電：指人體接觸帶電體時(shí)，電流流經(jīng)人體造成的傷害。觸電事故又分為：直接接觸觸電和間接接觸觸電。

1.直接觸電L3R0L2L1N

單相觸電L3R0L2L1N

兩相觸電2.間接觸電

是指人體接觸到正常情況下不帶電,僅在事故下才帶電的部分而發(fā)生的觸電事故。⑴電擊:電流通過人體內(nèi)部,影響呼吸系統(tǒng)、心臟和神經(jīng)系統(tǒng)，造成人體內(nèi)部組織的破壞乃至死亡。⑵電傷：電流的熱效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)等對人體表面或外部造成的局部傷害。觸電防護(hù)(一)安全電壓常規(guī)環(huán)境下:交流電壓為50V直流電壓為120V我國規(guī)定的工頻安全電壓額定值分別為:42V、36V、24V、12V和6V。(二)保護(hù)接地和保護(hù)接零接地裝置一般要求接地電阻≤4Ω。M接地線接地體1.接地:接地分為兩種:⑴工作接地:為保證電力設(shè)備和設(shè)備達(dá)到正常工作要求而進(jìn)行的接地。如:電源中性點(diǎn)接地,防雷裝置接地等。⑵保護(hù)接地:為保證人身安全,防止間接觸電,而將設(shè)備的外殼可導(dǎo)電金屬部分接地。2.保護(hù)接地和保護(hù)接零⑴IT系統(tǒng)

電源中性點(diǎn)不接地的三相三線制供電系統(tǒng),電器設(shè)備的金屬外殼接地。也稱為保護(hù)接地。MRdL3L2L1IT系統(tǒng)⑵TN系統(tǒng)

電源中性點(diǎn)接地的三相四線制供電系統(tǒng)電器設(shè)備的金屬外殼與零線相連。也稱為保護(hù)接零。系統(tǒng)分為:TN-C(PE和N共用)TN-S(PE和N