第4章 三相電路(新)

諧振概念

諧振串聯(lián)諧振并聯(lián)諧振1.條件2.特征下頁(yè)上頁(yè)復(fù)習(xí)（諧振）1.概念2.應(yīng)用1.條件2.特征下頁(yè)上頁(yè)常見(jiàn)三相電路

華能火力發(fā)電廠日本橫濱火力發(fā)電廠

大亞灣核電廠鳳灘水力發(fā)電廠達(dá)板城風(fēng)力發(fā)電廠葡萄牙太陽(yáng)能發(fā)電廠下頁(yè)上頁(yè)變電站輸電線路下頁(yè)上頁(yè)§4.2三相負(fù)載的連接§4.1三相電源的連接§4.3對(duì)稱(chēng)三相電路分析§4.4不對(duì)稱(chēng)三相電路分析§4.5三相電路的功率第4章三相正弦交流電路下頁(yè)§4.6

三相電壓和電流的對(duì)稱(chēng)分量§4.1

三相電源的連接三相對(duì)稱(chēng)電源三相電源△連接§4.11.產(chǎn)生、表示2.三相電壓關(guān)系3.相序下頁(yè)上頁(yè)三相電源Y連接1.概念2.線電壓與相電壓關(guān)系1.概念2.線電壓與相電壓關(guān)系3.環(huán)流1.產(chǎn)生NSooIwUW′VU′WV′三相同步發(fā)電機(jī)示意圖§4.1三相電源的連接下頁(yè)上頁(yè)一、對(duì)稱(chēng)三相電源2.瞬時(shí)值表達(dá)式U+–U′uUV+–V′uVW+–W′uWU、V、W三端稱(chēng)為始端(有的書(shū)用A、B、C表示)U′、V′、W′

三端稱(chēng)為末端(有的書(shū)用X、Y、Z表示)。下頁(yè)上頁(yè)

t

uUuVuWOu120°120°3.波形圖下頁(yè)上頁(yè)4.相量表示120°120°120°5.三相電壓關(guān)系：下頁(yè)上頁(yè)①相量和：②瞬時(shí)值之和：正序(順序)：U—V—W—U負(fù)序(逆序)：U—W—V—UUVW相序的實(shí)際意義：以后如果不加說(shuō)明，一般都認(rèn)為是正相序。DUVW123DUWV123正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)6.

相序UVW下頁(yè)上頁(yè)工程上通常以黃、綠、紅三種顏色來(lái)標(biāo)志U、V、W三相。二、三相電源的連接U+–W′+–+–VWU′V′UVWN1.星形連接(Y連接)下頁(yè)上頁(yè)◆

基本概念①中性點(diǎn)②端線或火線③中性線（零線或地線）⑤線電壓：④相電壓：W′++–U+––VWU′V′UVWN⑥線電流：下頁(yè)上頁(yè)◆

線電壓與相電壓關(guān)系由于三相電源對(duì)稱(chēng)同理可得下頁(yè)上頁(yè)◆

線電壓與相電壓關(guān)系①有效值關(guān)系：②相位關(guān)系：線電壓比相應(yīng)的相電壓超前30°③相量圖：30°30°30°下頁(yè)上頁(yè)◆三個(gè)線電壓關(guān)系：三個(gè)線電壓的相量和為零。三個(gè)線電壓瞬時(shí)值之和為零。三個(gè)線電壓對(duì)稱(chēng)。下頁(yè)上頁(yè)2.三相電源的三角形（Δ）連接◆

三角形連接：UVW-+–++–UVW下頁(yè)上頁(yè)◆

線電壓與相電壓關(guān)系：線電壓等于相應(yīng)的相電壓。◆

環(huán)流：在三角形連接的電源內(nèi)部形成的電流。U-+–+–VW+Is①正確連接時(shí)由于相電壓對(duì)稱(chēng)，在連接正確的電源回路中總的電壓為零，電源內(nèi)部不會(huì)產(chǎn)生環(huán)行電流。下頁(yè)上頁(yè)②非正常連接時(shí)：如果把某一相電壓源（例如U相）接反，則在考慮電源內(nèi)部阻抗的回路中產(chǎn)生很大的環(huán)行電流。可計(jì)算得

U++–+–VW–Is此時(shí)電源回路中總電壓的大小為一相的兩倍，其相量圖如圖。下頁(yè)上頁(yè)U++–+–W–VV③解決環(huán)流的措施：U++–+–VW–Is可將一電壓表串接在線圈回路中，如電壓表指示較大，則有一相電源接反，依次交換任一相電源的極性，直到電壓表指示為零，則表明連接正確，然后再切除電壓表。下頁(yè)上頁(yè)三、應(yīng)用舉例

例4.1對(duì)稱(chēng)的三相電源星形連接，已知線電壓試求其它線電壓和各相電壓相量。解：各相電壓為其它線電壓為下頁(yè)上頁(yè)

數(shù)量上線電壓是相電壓的1.732倍；在相位上線電壓超前與其相對(duì)應(yīng)的相電壓30°。驗(yàn)電筆的正確握法如下圖示：你能說(shuō)出對(duì)稱(chēng)三相交流電的特征嗎？三相四線制供電體制中，你能說(shuō)出線、相電壓之間的數(shù)量關(guān)系及相位關(guān)系嗎？

如何用驗(yàn)電筆或400V以上的交流電壓表測(cè)出三相四線制供電線路上的火線和零線？電筆頭與被測(cè)導(dǎo)線接觸時(shí)，使氖管發(fā)光的是火線（或端線），不發(fā)光的是零線。

三相為：最大值相等、角頻率相同、相位上互差120°。利用線電壓和相電壓的數(shù)量關(guān)系，用電壓表連測(cè)三次即可確定其火線和零線。課堂反饋下頁(yè)上頁(yè)復(fù)習(xí)U+–W′+–+–VWU′V′UVWN下頁(yè)上頁(yè)§4.2

三相負(fù)載的連接

三相負(fù)載Y連接三相負(fù)載△連接§4.21.概念2.特點(diǎn)3.應(yīng)用舉例下頁(yè)上頁(yè)1.概念2.特點(diǎn)3.應(yīng)用舉例三相負(fù)載連接原則工業(yè)上的動(dòng)力用電，絕大多數(shù)是三相負(fù)載三相電機(jī)三相負(fù)載負(fù)載的連接既有星形連接又有三角形連接下頁(yè)上頁(yè)三相負(fù)載臺(tái)北101大廈百龍電梯下頁(yè)上頁(yè)三相負(fù)載不對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載：不滿足ZU=ZV

=

ZW

對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載：ZU=ZV=

ZW如三相電動(dòng)機(jī)單相負(fù)載：只需一相電源供電（照明、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)）三相負(fù)載的連接

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。

§

4.2

三相負(fù)載的連接

下頁(yè)上頁(yè)三相負(fù)載連接原則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（1）電源提供的電壓和負(fù)載的額定電壓匹配；（2）單相負(fù)載盡量均衡地分配到三相電源上。下頁(yè)上頁(yè)+–+–+–NN

§

4.2

三相負(fù)載的連接

一、三相負(fù)載的星形連接1.基本概念①中性點(diǎn)

a.電源中性點(diǎn)N：三相電源末端的公共點(diǎn)。

b.負(fù)載中性點(diǎn)N′：三相負(fù)載的公共點(diǎn)。

②對(duì)稱(chēng)負(fù)載下頁(yè)上頁(yè)+–+–+–NN③負(fù)載星形連接時(shí)電路結(jié)構(gòu)：a.三相四線制b.三相三線制適合任何負(fù)載僅適合對(duì)稱(chēng)負(fù)載下頁(yè)上頁(yè)+–+–+–NN④線電流：⑤相電流：⑥中線電流：負(fù)載Y連接下頁(yè)上頁(yè)2.基本規(guī)律對(duì)于三相四線制電路+–+–+–NN①負(fù)載相電壓等于電源相電壓相電流②線電流等于相電流③中線電流：下頁(yè)上頁(yè)①三相電流對(duì)稱(chēng)對(duì)稱(chēng)三相四線制電路分析方法：②中線電流為零可省去中線，變成三相三線制電路。一般情況下，三相負(fù)載不對(duì)稱(chēng)，中性線上有電流，所以中性線必須保留。下頁(yè)上頁(yè)+–+–+–NN+–+–+–NN3.應(yīng)用舉例例4.2在圖示電路中，電源線電壓Ul＝380V，試求負(fù)載各相電流和中線電流，并繪出相量圖。+–+–+–NN解:由題意則各相電流為下頁(yè)上頁(yè)三相負(fù)載分別為+–+–+–NN中線電流相量圖如圖所示UV.120°UW..UU36.9°66.9°-55.4°下頁(yè)上頁(yè)二、三相負(fù)載的三角形連接(

)1.概念UWV2.基本規(guī)律：⑴一般情況①負(fù)載的相電壓等于電源線電壓。②相電流下頁(yè)上頁(yè)UVW③線電流⑵三相負(fù)載對(duì)稱(chēng)：相電流和線電流都對(duì)稱(chēng)。①相電流由對(duì)稱(chēng)關(guān)系下頁(yè)上頁(yè)②線電流③線電流與相電流關(guān)系：UVW由對(duì)稱(chēng)關(guān)系同理可得：下頁(yè)上頁(yè)⑤三個(gè)線電流關(guān)系：⑵三相負(fù)載對(duì)稱(chēng)UVW有效值：相位：線電流滯后相應(yīng)相電流③線電流與相電流關(guān)系：30°30°30°④相量圖以相電流為參考。下頁(yè)上頁(yè)三相負(fù)載的連接原則負(fù)載的額定電壓=電源的線電壓應(yīng)作

連接負(fù)載的額定電壓=電源線電壓應(yīng)作Y連接應(yīng)使加于每相負(fù)載上的電壓等于其額定電壓，而與電源的連接方式無(wú)關(guān)。三相電動(dòng)機(jī)繞組可以連接成星形，也可以連接成三角形，而照明負(fù)載一般都連接成星形（具有中性線）。下頁(yè)上頁(yè)UVW3.應(yīng)用舉例例4.3

在上圖電路中，電源線電壓為380V，各相阻抗Z=8+j6Ω，試求:

(1)

各相電流和線電流；

(2)UV相負(fù)載斷開(kāi)后的各相電流和線電流；

(3)

繪出相量圖。下頁(yè)上頁(yè)UVW解（1）設(shè)線電壓則各相電流為或下頁(yè)上頁(yè)各線電流為UVW下頁(yè)上頁(yè)UVW（2）如UV相斷開(kāi)，則不變所以（3）相量圖如圖所示。保持不變

下頁(yè)上頁(yè)復(fù)習(xí)+–+–+–NNUVW§4.3

對(duì)稱(chēng)三相電路的分析

下頁(yè)上頁(yè)特點(diǎn)分析思路§4.31.中點(diǎn)電壓、中線電流2.相電流、線電流3.負(fù)載相電壓、負(fù)載線電壓應(yīng)用舉例對(duì)稱(chēng)三相電路概念§4.3對(duì)稱(chēng)三相電路的分析

一、對(duì)稱(chēng)三相電路概念三相電源對(duì)稱(chēng)、負(fù)載對(duì)稱(chēng)，三相輸電線也對(duì)稱(chēng)（即三根導(dǎo)線的阻抗相等）電源YY△負(fù)載下頁(yè)上頁(yè)二、對(duì)稱(chēng)三相電路的特點(diǎn)以對(duì)稱(chēng)三相四線制電路（Y-Y電路）為例：+–+–+–N下頁(yè)上頁(yè)+–+–+–N1.中點(diǎn)電壓2.中線電流下頁(yè)上頁(yè)+–+–+–N3.各相電流對(duì)稱(chēng)（也即線電流）對(duì)稱(chēng)+–+–+–N下頁(yè)上頁(yè)4.負(fù)載各相電壓對(duì)稱(chēng)+–+–+–N5.負(fù)載端的線電壓也是對(duì)稱(chēng)的下頁(yè)上頁(yè)三、對(duì)稱(chēng)三相電路的分析方法1.統(tǒng)一為三相四線制的Y-Y連接。將負(fù)載都轉(zhuǎn)化為星形連接，再把電源中性點(diǎn)和負(fù)載中性點(diǎn)連接起來(lái)，組成三相四線制電路。2.單獨(dú)取一相（例如U相）計(jì)算相電流、線電流。3.由對(duì)稱(chēng)關(guān)系寫(xiě)出其它兩相的電壓或電流。4.回到原圖中計(jì)算原負(fù)載作三角形連接時(shí)的相電流等。四、應(yīng)用舉例下頁(yè)上頁(yè)例4.4在圖4.11（a）所示電路中，負(fù)載線路阻抗電源線電壓為380V。試求各相負(fù)載的相電流、線電流。UVW下頁(yè)上頁(yè)解：電源為星形連接UVWN取出U相電路進(jìn)行計(jì)算UN下頁(yè)上頁(yè)UN下頁(yè)上頁(yè)回到原圖中計(jì)算原負(fù)載作三角形連接時(shí)的相電流。其余電流可由對(duì)稱(chēng)關(guān)系推得負(fù)載Z1組的線電流為UVW下頁(yè)上頁(yè)UVW負(fù)載Z1組的相電流為負(fù)載Z2組的相電流（即線電流）為下頁(yè)上頁(yè)補(bǔ)充例1ABCZZZZlZlZl已知對(duì)稱(chēng)三相電源線電壓為380V，Z=6.4+j4.8

，Zl

=6.4+j4.8

。求負(fù)載Z的相電壓、線電壓和電流。解+–A+–BN+–CZlZlZlZZZ+–ANnaZZl畫(huà)出一相計(jì)算圖下頁(yè)上頁(yè)+–ANnaZZl下頁(yè)上頁(yè)補(bǔ)充例2ABCZZZABCZZZ一對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載分別接成Y和型。分別求線電流。解應(yīng)用：Y

降壓起動(dòng)。下頁(yè)上頁(yè)+–+–+–N+–+–+–NUVWZZZZlUVWZZZZlZl復(fù)習(xí)§4.4

不對(duì)稱(chēng)三相電路的分析

特點(diǎn)分析思路§4.41.中點(diǎn)電壓2.負(fù)載相電壓3.危害及解決措施下頁(yè)上頁(yè)應(yīng)用舉例不對(duì)稱(chēng)三相電路概念§4.4

不對(duì)稱(chēng)三相電路的分析

下頁(yè)上頁(yè)一、不對(duì)稱(chēng)概念三相電源、三相輸電線、三相負(fù)載任意一方面或多方面不對(duì)稱(chēng)的電路稱(chēng)為不對(duì)稱(chēng)三相電路。最常見(jiàn)的三相不對(duì)稱(chēng)電路為負(fù)載不對(duì)稱(chēng)。+–+–+–NY-Y連接的不對(duì)稱(chēng)三相電路下頁(yè)上頁(yè)+–+–+–N二、不對(duì)稱(chēng)三相電路的特點(diǎn)1.中點(diǎn)電壓不為零。下頁(yè)上頁(yè)2.負(fù)載相電壓不對(duì)稱(chēng)3.危害負(fù)載無(wú)法正常工作，甚至損壞負(fù)載設(shè)備。4.解決措施：采用三相四線制電路。（零線不能斷開(kāi)，不許裝開(kāi)關(guān)和保險(xiǎn)絲）下頁(yè)上頁(yè)4.求負(fù)載線電流三、不對(duì)稱(chēng)三相電路的分析思路1.求中點(diǎn)電壓2.求負(fù)載相電壓3.求負(fù)載相電流四、應(yīng)用舉例下頁(yè)上頁(yè)例1

相序指示器的原理圖如圖4.14（a）所示，其中如果把電容C所接的一相指定為U相，試說(shuō)明如何根據(jù)兩只白熾燈的不同亮度來(lái)確定其余兩相。

UVW解：設(shè)則中點(diǎn)電壓為白熾燈的相電壓分別為可見(jiàn)，如圖所示。因此，較亮的燈接入的是V相，較暗的是W相。下頁(yè)上頁(yè)例2在Y-Y接對(duì)稱(chēng)三相電路中，如U相負(fù)載短路和斷路，試分析這兩種情況下負(fù)載相電壓的變化情況。+–+–+–N解（1）U相負(fù)載短路，如圖所示。設(shè)此時(shí)負(fù)載中點(diǎn)N′直接與U端相連，

故中點(diǎn)電壓為下頁(yè)上頁(yè)+–+–+–N負(fù)載相電壓分別為同樣的結(jié)果也可由位形圖得出可見(jiàn)，當(dāng)一相負(fù)載短路時(shí)，其它兩相負(fù)載相電壓升高為正常電壓的倍。下頁(yè)上頁(yè)（2）U相負(fù)載斷路，如圖所示。+–+–+–N此時(shí)V相與W相負(fù)載阻抗串聯(lián)，共同承擔(dān)線電壓故負(fù)載相電壓分別為下頁(yè)上頁(yè)由位形圖也可以得出相同的結(jié)果?？梢?jiàn)，當(dāng)一相負(fù)載斷路時(shí)，其余兩相負(fù)載相電壓為正常時(shí)的+–+–+–N下頁(yè)上頁(yè)例3ZZZA1A2A3S如圖電路中，電源三相對(duì)稱(chēng)。當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，電流表的讀數(shù)均為5A。求：開(kāi)關(guān)S打開(kāi)后各電流表的讀數(shù)。解

開(kāi)關(guān)S打開(kāi)后，電流表A2中的電流與負(fù)載對(duì)稱(chēng)時(shí)的電流相同。而A1、A3中的電流相當(dāng)于負(fù)載對(duì)稱(chēng)時(shí)的相電流。電流表A2的讀數(shù)=5A電流表A1、A3的讀數(shù)=下頁(yè)上頁(yè)（2）中線不裝保險(xiǎn)，并且中線較粗。一是減少損耗，二是加強(qiáng)強(qiáng)度(中線一旦斷了，負(fù)載不能正常工作)。（3）要消除或減少中點(diǎn)的位移，盡量減少中線阻抗，然而從經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)來(lái)看，中線不可能做得很粗，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整負(fù)載，使其接近對(duì)稱(chēng)情況。結(jié)論（1）負(fù)載不對(duì)稱(chēng)，電源中性點(diǎn)和負(fù)載中性點(diǎn)不等位，中線中有電流，各相電壓、電流不再存在對(duì)稱(chēng)關(guān)系；下頁(yè)上頁(yè)復(fù)習(xí)+–+–+–N§4.5

三相電路的功率

功率計(jì)算功率測(cè)量§4.51.有功功率2.無(wú)功功率3.視在功率1.三表法測(cè)量

2.兩表法測(cè)量

下頁(yè)上頁(yè)4.瞬時(shí)功率應(yīng)用舉例一、

對(duì)稱(chēng)三相電路功率的計(jì)算§4.5

三相電路的功率Pp=UpIpcos

三相總功率：

P=3Pp=3UpIpcos

平均功率（有功功率）

U’V’W’ZZZ下頁(yè)上頁(yè)注(1)

為相電壓與相電流的相位差角(阻抗角)，不要誤以為是線電壓與線電流的相位差。(2)cos

為每相的功率因數(shù)，在對(duì)稱(chēng)三相制中三相功率因數(shù)：

cos

U=cos

V=cos

W=cos

。U’V’W’ZZZ下頁(yè)上頁(yè)2.無(wú)功功率Q=QU+QV+QW=3Qp3.視在功率這里的P、Q、S都是指三相總和。功率因數(shù)也可定義為：

cos

=P/S(不對(duì)稱(chēng)時(shí)

無(wú)意義)下頁(yè)上頁(yè)4.對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載的瞬時(shí)功率下頁(yè)上頁(yè)二、三相功率的測(cè)量1.三表法若負(fù)載對(duì)稱(chēng)，則需一塊表，讀數(shù)乘以

3。*三相負(fù)載WWWUVWN*****三相四線制下頁(yè)上頁(yè)2.二表法：這種測(cè)量線路的接法是將兩個(gè)功率表的電流線圈串到任意兩相中，電壓線圈的同名端接到其電流線圈所串的線上，電壓線圈的非同名端接到另一相沒(méi)有串功率表的線上。（有三種接線方式）若W1的讀數(shù)為P1,W2的讀數(shù)為P2

，則三相總功率為：三相負(fù)載W1UVW****W2三相三線制P=P1+P2下頁(yè)上頁(yè)若W1的讀數(shù)為P1,W2的讀數(shù)為P2

，