第四章三相電路

電工電子學主講

張瑩Electrotechnics本章要求:1.掌握不同連接方式下的線、相電壓關系，線、相電流關系；2.認識中性線在電路中的作用；3.了解安全用電知識。第4章供電與用電（三相交流電路）4.1三相電源三相交流發(fā)電機是產生正弦交流電的主要設備。NSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNS三相交流發(fā)電機由三個對稱的繞組組成，在空間上彼此相差120，它們的始端記為L1、L2、L3，末端記為L1’、L2’、L3’。三相電路在生產上應用最為廣泛。發(fā)電、輸配電和主要電力負載，一般都采用三相制。NSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNS4.1.1三相電源的產生???L1L1’L2’L3L2L3’SN定子轉子定子中放三個線圈：L1

L1’L2

L2’L3

L3’首端末端1、三個線圈空間位置互成120o2、轉子裝有磁極并以的速度旋轉。三個線圈中便產生三個單相電動勢。t0三相對稱電動勢的表達式u1u2u3L1相L2相L3相電源的電壓達到最大值的順序叫相序。定義L1→L2→L3為順序。定義L1→L3→L2為逆序。三相對稱電動勢的相量表示法三相電動勢的特征：大小相等，頻率相同，相位互差120度。與前面瞬時值表示法和波形曲線表示法所對應的三相對稱正弦交流電也可用相量表示法表示：產生對稱三相電動勢的電源稱為對稱三相電源，簡稱為三相電源。4.1.2發(fā)電機三相繞組的聯接方式L3u1u2u3L2L1NL1NL2L3從三個首端L1、L2、L3引出的三根線，叫端線、相線(火線)。如圖所示。發(fā)電機三相繞組的連接方式有兩種:(1)星形(Y)接法

(2)角形(△)接法這種接法稱為三相四線制。從中點引出的線，叫中性線(零線)。如圖所示。1、星形(Y)接法通常將三個末端接在一起，該點成為中點或零點(N)，首段引出三根線

。即星形(Y)接法。電路如圖所示。相電壓：每相繞組兩端的電壓，即端線與中線之間的電壓。其有效值為U1、U2、U3，一般用Up表示。線電壓：每兩相繞組端點之間的電壓，即相線與相線之間的電壓。其有效值為U12、U23、U31，一般用Ul表示。注意:下標的書寫順序u2u3u1u12u23u31L1L3uAuBuCL2NL1NL2L3由于它們都是同頻率的正弦量，都可用有效值相量表示，即根據相量圖，線電壓與相電壓的有效值關系：由電壓瞬時值的關系可知相量圖如圖所示30°線電壓與相電壓的關系相位關系：線電壓超前與之對應的相電壓的相位30°。要求：已知其中之一能寫出其余的五個電壓。30°線電壓與相電壓關系為：用向量來描述相、線電壓關系：2、角形(△)接法將三相電源中每相繞組的首端依次與另一相繞組的末端連接在一起，形成閉合回路，然后從三個連接點引出三根供電線，這種連接方法稱為角形(△)接法。線電壓與相電壓關系為：4.2三相負載ABCN電燈等單相負載為三相四線制電動機為負載三相三線制由三相電源供電的負載稱為三相負載。三相負載一般可分為兩大類：對稱三相負載、不對稱三相負載。三相電路的負載有兩種聯接方法：

（1）星形(Y)聯接；（2）三角形()聯接。負載的相電壓：每相負載首末端之間的電壓。負載的線電壓：兩負載首端之間的電壓。負載的相電流：每相負載中通過的電流。負載的線電流：負載從供電線取用的電流。我國供電系統(tǒng)提供三相對稱電源采用三相四線制，相電壓為220V，線電壓為380V，負載接入電路必須滿足其電壓的額定值。Z1Z3Z2iNiL1iL2iL34.2.1負載星形聯接的三相電路i2i1i3u1u2u3u12u31u23L1NL2L3在星形聯接的電路中，負載的線電壓、相電壓的關系為：在星形聯接的電路中，負載的相電流、線電流的關系為：Z1Z3Z2iNiL1iL2iL3i2i1i3u1u2u3u12u31u23L1NL2L3分析方法與三相電源星形聯接相同如何利用線電壓計算其他5個電壓，7個電流Z1Z3Z2iNiL1iL2iL3i2i1i3u1u2u3u12u31u23L1NL2L3（1）負載不對稱時，各相單獨計算RCLiNiL1iL2iL3i2i1i3例：已知設RCLiNiL1iL2iL3i2i1i3（2）負載對稱時，只需計算一相即：當負載對稱時，三個相（線）電流大小相等，相位上互差120度。因此，只需計算一相，其它各相可直接寫出。討論照明電路能否采用三相三線制供電方式？ACB.........一層樓二層樓三層樓N不加零線會不會出現問題?應用實例--照明電路ACB.........一層樓二層樓三層樓每層樓的燈相互并聯,然后分別接至各相電壓上。設電源電壓為：則每盞燈上都可得到額定的工作電壓220V。問題1：若一樓出現短路，二、三樓接通。求二三樓上各相負載電壓？結果：二樓、三樓燈泡上的電壓超過額定電壓，燈泡被燒毀。ACBR2R3設線電壓為380V。A相斷開后，B、C兩相串連，電壓UBC

（380V）加在B、C負載上。如果兩相負載對稱，則每相負載上的電壓為190V。問題2：若一樓全部斷開，二、三樓仍然接通,情況如何?ACB.........一層樓二層樓三層樓分析：結果二、三樓電燈全部變暗，不能正常工作。問題3：若一樓斷開，二、三樓接通。但兩層樓燈的數量不等（設二樓燈的數量為三層的1/4）結果如何？結果：二樓燈泡上的電壓超過額定電壓，燈泡被燒毀；三樓的燈不亮。ACBR2R3分析關于零線的結論1）負載不對稱而又沒有中線時，負載上可能得到大小不等的電壓，有的超過用電設備的額定電壓，有的達不到額定電壓，都不能正常工作。

2）中線的作用在于，使星形連接的不對稱負載得到對稱的相電壓。3）為了確保零線在運行中不斷開，其上不允許接保險絲也不允許接閘刀開關。負載三角形聯接的三相電路如右圖：L1L2L3Z3Z2Z1在該電路中，不論負載是否對稱，其相電壓和線電壓總是對稱的，且兩者相等，都等于電源的線電壓。即4.2.2負載三角形聯接的三相電路電流的計算：相電流線電流L1L2L3Z3Z2Z1如何利用線電壓計算其他5個電壓，6個電流（1）負載不對稱時，先計算各相電流，然后計算線電流。其中，相電流利用單相交流電路電壓、電流關系，線電流是兩個相電流的向量差。（2）負載對稱時，各相電流有效值相等，相位上互差120度。如何計算？下面討論三相對稱負載三角形聯接方式下，相、線電流關系L1L2L3Z

Z

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30°三相對稱負載，三角形聯接，則：電源、負載相線電壓，相線電流關系總