電工技術(shù)（第二版）課件第三章 三相交流電路

第三章三相交流電路3.1

三相交流電源3.2

負(fù)載星形聯(lián)結(jié)的三相電路3.3

負(fù)載三角形聯(lián)結(jié)的三相電路3.4

三相電路的功率本章要求: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;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;掌握對(duì)稱(chēng)三相電路電壓、電流及功率的計(jì)算。CXBAYSN+_+++Z三相交流發(fā)電機(jī)示意圖++__eeAX?三相繞組示意圖每相電樞繞組定子轉(zhuǎn)子(尾端)+e1e2e3A(首端)++––

–XYBCZ第一節(jié)

三相交流電源

一、對(duì)稱(chēng)三相電源三相電壓瞬時(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)相量圖波形圖UBUA..120°120°120°UC.uOuAuBuC2

120°240°360°三相電壓瞬時(shí)表示式相量表示對(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)滿足以下特征供電系統(tǒng)三相交流電的相序?yàn)锳

B

C實(shí)際電路中通常會(huì)以不同顏色區(qū)分三相線黃----A綠-----B紅-----CNBCANABC1.星形連接中性線(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、Ul

二、三相電源連接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°ANBC+–+–+––+–+–+同理2.三角形連接–++–+L2L1L3–三相負(fù)載不對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載：

不滿足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)單相負(fù)載：只需一相電源供電

。

照明負(fù)載、家用電器等負(fù)載三相負(fù)載：需三相電源同時(shí)供電。

三相電動(dòng)機(jī)等第二節(jié)負(fù)載星形連接的三相電路三相負(fù)載的聯(lián)接方式

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。三相負(fù)載的連接原則

(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+N'N++–––ZAZBZC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N電源中性點(diǎn)N′負(fù)載中性點(diǎn)

一、負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)2.負(fù)載Y聯(lián)結(jié)的計(jì)算負(fù)載端的線電壓＝電源線電壓負(fù)載的相電壓＝電源相電壓線電流＝相電流Y

聯(lián)結(jié)時(shí)：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+N'N++–––ZAZBZC+N'N++–––ZAZBZC負(fù)載對(duì)稱(chēng)時(shí),中性線無(wú)電流,

可省掉中性線。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。

二、對(duì)稱(chēng)負(fù)載Y聯(lián)結(jié)的計(jì)算ACBNZAZCZB中線電流（1）負(fù)載不對(duì)稱(chēng)有中線時(shí)，各相單獨(dú)計(jì)算，如前述。

二、不對(duì)稱(chēng)負(fù)載Y聯(lián)結(jié)的計(jì)算（2）負(fù)載不對(duì)稱(chēng)無(wú)中線時(shí)：N+++–––N

RARBRCABC先計(jì)算,利用KVL再計(jì)算各負(fù)載電壓。例1：若RA=RB=RC=5

，求線電流及中性線電流IN;若RA=5,RB=10,RC=20,求線電流及中性線電流IN。

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，N+++–––N

RARBRCABC中性線電流解：已知：(1)線電流

三相對(duì)稱(chēng)N+++–––N

RARBRCABC(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例2：照明系統(tǒng)故障分析解:

(1)

A相短路1)中性線未斷

此時(shí)A

相短路電流很大,將A相熔斷絲熔斷,而

B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。

RARCRBABNCN

ABNCN′iAiCiB+++–––

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(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′Bu′C+––+(b)

RARCRBAL2NCN

B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)。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

、、A+++–––BCiAiBiCZCAZABZBC第三節(jié)負(fù)載三角形連接的三相電路

二、聯(lián)結(jié)形式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),即相電流：線電流：UAB=UBC=UCA=Ul=UPA+++–––BCiAiBiCZCAZABZBC

二、分析計(jì)算相量圖BCABCA30°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)，線電流比相應(yīng)的相電流滯后30

。BCABCA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)。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

Ipcos

p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=3UpIpcos

p所以第四節(jié)

三相電路的功率

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)(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。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：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

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：AZCAAAS1S2ZABZBCCAB或：P=I2RP=UIcos

tg

=XL/R

解：(1)由已知條件可求得AZCAAAS1S2ZABZBCCAB(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

=3kWAZCAAAS1S2ZABZBCCABIB

=0A(3)S1斷開(kāi)、S2閉合時(shí)變?yōu)閱蜗嚯娐穁ABZBCZCAACICAIAB

ICA仍為相電流

IP

，

IBC

變?yōu)?/2

IP

。

IAB+IBC

=10A+5A=15A

IBC

變?yōu)?/2

IP，所以負(fù)載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

=2.25kWAZCAAAS1S2ZABZBCCABIBC

某大樓為日光燈和白熾燈混合照明，需裝40瓦日光燈210盞(cos

1=0.5)，60瓦白熾燈90盞(cos

2=1),

它們的額定電壓都是220V，由380V/220V的電網(wǎng)供電。試分配其負(fù)載并指