三相電路電工學(xué)

三相電路電工學(xué)第一頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期六第4章三相電路本章要求：

1.搞清對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載Y和△聯(lián)結(jié)時(shí)相線電壓、相線電流關(guān)系。2.掌握三相四線制供電系統(tǒng)中單相及三相負(fù)載的正確聯(lián)接方法，理解中線的作用。3.掌握對(duì)稱(chēng)三相電路電壓、電流及功率的計(jì)算。第二頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期六圖4.1.1三相交流發(fā)電機(jī)示意圖4.1三相電壓1.三相電壓的產(chǎn)生工作原理：動(dòng)磁生電(尾端)+eAeBeCXABYCZ(首端)++––

–++__eeAX?圖4.1.2三相繞組示意圖圖4.1.3電樞繞組及其電動(dòng)勢(shì)定子轉(zhuǎn)子ZAXYNSC-+B???第三頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期六三相電動(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)第四頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期六相量圖波形圖e0eAeBeC2120°240°360°相量表示EBEA..120°120°120°EC.三相電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)表示式第五頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期六對(duì)稱(chēng)三相電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值之和為0三相交流電到達(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)锳

B

C第六頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.三相電源的星形聯(lián)結(jié)(1)聯(lián)接方式中性線(零線、地線)中性點(diǎn)端線(相線、火線)在低壓系統(tǒng),中性點(diǎn)通常接地，所以也稱(chēng)地線。相電壓：端線與中性線間（發(fā)電機(jī)每相繞組）的電壓線電壓：端線與端線間的電壓、Up–+–++–、UlXYZNBCAeA+–eC+–eB+––+–+–+第七頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期六(2)線電壓與相電壓的關(guān)系根據(jù)KVL定律由相量圖可得相量圖30°AXYZNBCeA+–eC+–eB+–+–+–+––+–+–+第八頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期六同理3.三相電源的三角形聯(lián)結(jié)–++–+BAC–第九頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期六4.2負(fù)載星形聯(lián)結(jié)的三相電路三相負(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。第十頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期六三相負(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)絲三相四線制380/220伏N

額定相電壓為220伏的單相負(fù)載

額定線電壓為380伏的三相負(fù)載第十一頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.負(fù)載星形聯(lián)結(jié)的三相電路線電流：流過(guò)端線的電流相電流：流過(guò)每相負(fù)載的電流結(jié)論：負(fù)載Y聯(lián)結(jié)時(shí)，線電流等于相電流。Y:三相三線制Y0：三相四線制(1)聯(lián)結(jié)形式+ZBZCZAN'N++–––N電源中性點(diǎn)N′負(fù)載中性點(diǎn)第十二頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期六(2)負(fù)載Y聯(lián)結(jié)三相電路的計(jì)算1)負(fù)載端的線電壓＝電源線電壓2)負(fù)載的相電壓＝電源相電壓3)線電流＝相電流Y

聯(lián)結(jié)時(shí)：4)中線電流負(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+ZBZCZAN'N++–––第十三頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期六負(fù)載對(duì)稱(chēng)時(shí),中性線無(wú)電流,

可省掉中性線。(3)對(duì)稱(chēng)負(fù)載Y聯(lián)結(jié)三相電路的計(jì)算所以負(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。+ZBZCZAN'N++–––第十四頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期六例1：N+++–––NRARBRCACB若RA=RB=RC=5，求線電流及中性線電若RA=5,RB=10,RC=20,求線電流及一星形聯(lián)結(jié)的三相電路，電源電壓對(duì)稱(chēng)。設(shè)電源線電壓。負(fù)載為電燈組，流IN;中性線電流IN。第十五頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期六中性線電流解：已知：N+++–––NRARBRCACB(1)線電流三相對(duì)稱(chēng)第十六頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期六(2)三相負(fù)載不對(duì)稱(chēng)（RA=5、RB=10、RC=20）

分別計(jì)算各線電流中性線電流第十七頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期六例2：照明系統(tǒng)故障分析解:

(1)A相短路1)中性線未斷

NRARCRBABNC此時(shí)A相短路電流很大，將A相熔斷絲熔斷，而B(niǎo)相和C相未受影響，其相電壓仍為220V,正常工作。在上例中，試分析下列情況(1)A相短路:中性線未斷時(shí)，求各相負(fù)載電壓；中性線斷開(kāi)時(shí)，求各相負(fù)載電壓。(2)A相斷路:中性線未斷時(shí)，求各相負(fù)載電壓；中性線斷開(kāi)時(shí)，求各相負(fù)載電壓。第十八頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期六此情況下，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

ABNCN′iAiCiB+++–––第十九頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期六(2)A相斷路2)中性線斷開(kāi)B、C相燈仍承受220V電壓,正常工作。1)中性線未斷變?yōu)閱蜗嚯娐?，如圖(b)所示,由圖可求得IBCU′AU′B+––+(b)

NRARCRBABNC(a)第二十頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期六結(jié)論

（1）不對(duì)稱(chēng)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(duì)稱(chēng)，且負(fù)載電阻越大，負(fù)載承受的電壓越高。（2）中線的作用：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)，必須采用三相四線制供電方式，且中性線（指干線）內(nèi)不允許接熔斷器或刀閘開(kāi)關(guān)。第二十一頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期六例3:求例1電路中性線斷開(kāi)時(shí)負(fù)載的相電壓及相電流。則節(jié)點(diǎn)電壓負(fù)載電壓NNRBRC.RA+++++++–––––––解：設(shè)第二十二頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期六可見(jiàn)：1.不對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載做星形聯(lián)結(jié)且無(wú)中性線時(shí),三相負(fù)載的相電壓不對(duì)稱(chēng)。2.照明負(fù)載三相不對(duì)稱(chēng)，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。第二十三頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期六1.聯(lián)結(jié)形式4.3負(fù)載三角形聯(lián)結(jié)的三相電路線電流:

流過(guò)端線的電流相電流:

流過(guò)每相負(fù)載的電流

、、ZABZBCZCAACB+++–––第二十四頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期六線電流不等于相電流(2)相電流(1)負(fù)載相電壓=電源線電壓即:UP

=UL一般電源線電壓對(duì)稱(chēng)，因此不論負(fù)載是否對(duì)稱(chēng)，負(fù)載相電壓始終對(duì)稱(chēng),即2.分析計(jì)算ZABZBCZCAACB+++–––相電流：線電流：UAB=UBC=UCA=Ul=UP第二十五頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期六相量圖BCABCABCABCA30°負(fù)載對(duì)稱(chēng)時(shí),相電流對(duì)稱(chēng)，即BC(3)線電流由相量圖可求得為此線電流也對(duì)稱(chēng)，即。

線電流比相應(yīng)的相電流滯后30。第二十六頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期六三相負(fù)載的聯(lián)接原則負(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(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）。第二十七頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期六4.4三相功率無(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=3UpIpcosp所以第二十八頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期六正誤判斷對(duì)稱(chēng)負(fù)載Y聯(lián)結(jié)+ZBZCZAN'N++–––第二十九頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期六對(duì)稱(chēng)負(fù)載Y聯(lián)結(jié)正誤判斷第三十頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期六有一三相電動(dòng)機(jī),每相的等效電阻R=29,等效感抗XL=21.8,試求下列兩種情況下電動(dòng)機(jī)的相電流、線電流以及從電源輸入的功率，并比較所得的結(jié)果：(1)繞組聯(lián)成星形接于UL

=380V的三相電源上;(2)繞組聯(lián)成三角形接于UL=220V的三相電源上。例1:解:(1)第三十一頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期六(2)比較(1),(2)的結(jié)果:有的電動(dòng)機(jī)有兩種額定電壓,如220/380V。當(dāng)電源電壓為380V時(shí),電動(dòng)機(jī)的繞組應(yīng)聯(lián)結(jié)成星形；當(dāng)電源電壓為220V時(shí),電動(dòng)機(jī)的繞組應(yīng)聯(lián)結(jié)成三角形。在三角形和星形兩種聯(lián)結(jié)法中,相電壓、相電流以及功率都未改變，僅三角形聯(lián)結(jié)情況下的線電流比星形聯(lián)結(jié)情況下的線電流增大倍。第三十二頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期六例2:各電阻負(fù)載的相電流由于三相負(fù)載對(duì)稱(chēng)，所以只需計(jì)算一相，其它兩相可依據(jù)對(duì)稱(chēng)性寫(xiě)出。ABC線電壓Ul為380V的三相電源上，接有兩組對(duì)稱(chēng)三相電源：一組是三角形聯(lián)結(jié)的電感性負(fù)載，每相阻抗;另一組是星形聯(lián)結(jié)的電阻性負(fù)載，每相電阻R=10,如圖所示。試求：各組負(fù)載的相電流；(2)電路線電流；(3)三相有功功率。設(shè)解：第三十三頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期六負(fù)載星形聯(lián)接時(shí)，其線電流為負(fù)載三角形聯(lián)解時(shí)，其相電流為(2)電路線電流一相電壓與電流的相量圖如圖所示第三十四頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期六一相電壓與電流的相量圖如圖所示(3)三相電路的有功功率-30o-67o-46.7o第三十五頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期六三相對(duì)稱(chēng)負(fù)載作三角形聯(lián)結(jié)，UL

=220V，當(dāng)S1、S2均閉合時(shí)，各電流表讀數(shù)均為17.3A，三相功率

P=4.5kW，試求:

1)每相負(fù)載的電阻和感抗；

2)S1合、S2斷開(kāi)時(shí),各電流表讀數(shù)和有功功率P；

3)S

1斷、S

2閉合時(shí),各電流表讀數(shù)和有功功率P。例3：ZCAAAAS1S2ZABZBCCAB第三十六頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期六或：P=I2RP=UIcostg=XL/R解：(1)由已知條件可求得ZCAAAAS1S2ZABZBCCAB第三十七頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期六2)S1閉合、S2斷開(kāi)時(shí)

IA=IC=10AIB

=17.32A流過(guò)電流表A、C的電流變?yōu)橄嚯娏鱅P，流過(guò)電流表B的電流仍為線電流IL。因?yàn)殚_(kāi)關(guān)s均閉合時(shí)

每相有功功率P=1.5kW

當(dāng)S1合、S2斷時(shí)，ZAB、ZBC

的相電壓和相電流不變，則PAB、PBC不變。P=PAB+PBC

=3kWS1AAAS2ZABZCAZBCCAB第三十八頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期六IB

=0A3)S1斷開(kāi)、S2閉合時(shí)變?yōu)閱蜗嚯娐穁ABZBCZCAACI1I2

I1仍為相電流

IP

，

I2

變?yōu)?/2

IP

。IA=IC

=10A+5A=15A

I2

變?yōu)?/2

IP，所以AB、BC

相的功率變?yōu)樵瓉?lái)的1/4

。P=1/4PAB+1/4PBC+PCA

=0.375W+0.375W+1.5W

=2.25kWAAAS