電工電子技術(shù)第3章

第3章三相電路及其應(yīng)用本章從三相電壓的特點出發(fā)，介紹三相電源的星形、三角形聯(lián)接；介紹了對稱三相電路的構(gòu)成及分析方法。讀者應(yīng)理解三相電路星形聯(lián)接、三角形聯(lián)接的特點，掌握簡單對稱三相電路的計算及應(yīng)用。

第3章第1課在本次課中，將介紹三相交流發(fā)電機的原理、三相電壓的特點、對稱三相電路的分析方法等。一．三相電壓的產(chǎn)生工藝上保證定子與轉(zhuǎn)子之間磁感應(yīng)強度沿定子內(nèi)表面按正弦規(guī)律分布。在各相繞組的始端和末端間產(chǎn)生隨時間按正弦規(guī)律變化的感應(yīng)電壓三相電壓由三相交流發(fā)電機產(chǎn)生其發(fā)電原理是電磁感應(yīng)（變化的磁場產(chǎn)生變化的電場）定子的槽中嵌有三組繞阻，每組稱為一相，分別稱為A相、B相和C相定子轉(zhuǎn)子是一個磁極，當(dāng)轉(zhuǎn)子以角速度ω順時針旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生變化的磁場，將在三相繞組產(chǎn)生感應(yīng)電壓繞組的始端之間或末端之間彼此相隔120°。當(dāng)轉(zhuǎn)子以角速度ω順時針旋轉(zhuǎn)時，將在三相繞組產(chǎn)生頻率相同、幅值相同，彼此間的相位相差120°的三相電壓定子轉(zhuǎn)子三相電壓的時間表達式三相電壓的相量表達式三個頻率相同、幅值相同、彼此相位相差120°的電壓，稱為對稱三相電壓

三相電路中的電源一般都是對稱的

對稱三相電壓的相量圖及波形如圖3-1-2、圖3-1-3

三相電壓的時間表達式三相電壓的相量表達式上述三相電壓到達正幅值（或相應(yīng)零值）的先后次序稱為相序。

圖3-1-2示三相電壓的相序為A→B→C，稱為正序或順序。與此相反，如B相超前A相120°，C相超前B相120°，這種相序稱為負序或逆序。今后如無特殊聲明，均按正序處理由相量式知，上面定義的三相電壓的相量和為0二．三相繞組的星形聯(lián)接三相電源相當(dāng)于三個獨立的正弦電源

在實踐應(yīng)用中，三相發(fā)電機的三相繞組一般都要按某種方式聯(lián)接成一個整體后再對外供電如果把發(fā)電機的三個定子繞組的末端聯(lián)接在一起，對外形成A、B、C、N四個端，稱為星形聯(lián)接

星形聯(lián)接的三相電源（簡稱星形電源）的每一相電壓（火線與零線間的電壓）稱為相電壓，其有效值用UA、UB、UC表示，一般通用Up表示。中點N引出的導(dǎo)線稱為中線或零線

A、B、C三端分別向外引出三根導(dǎo)線，稱為端線，俗稱火線相電壓的定義如式3-1-1所示相量圖如圖3-1-2相電壓、線電壓都是同頻率的正弦量，相量圖如圖3-1-5（MATLAB仿真分析圖）

相電壓的有效值用UA、UB、UC表示，一般通用Up表示。相電壓的定義，相量圖見上1頁中點N引出的導(dǎo)線稱為中線或零線A、B、C三端端線俗稱火線

端線A、B、C之間的電壓（火線與火線之間的電壓）稱為線電壓，其有效值用UAB、UBC、UCA表示，一般通用Ul表示。圖中假定相電壓有效值為220V

可見，三相線電壓也是一組對稱正弦量，線電壓超前相電壓30O

，有三．對稱Y-Y聯(lián)接三相電路三相負載也有星形接法。星形電源常與星形負載聯(lián)接（Y-Y聯(lián)接）各相負載的電流稱為相電流，端線中的電流稱為線電流若每相負載都相同，稱為對稱負載對稱三相電源和對稱三相負載相聯(lián)接，稱為對稱三相電路三相電源向外引出了四根導(dǎo)線，所以這種輸電方式為三相四線制在對稱Y-Y電路中，負載中點與電源中點是等電位點，各相電路相互獨立，三相電路可歸結(jié)為單相（通常為A相）的計算

因為負載中點與電源中點是等電位點，所以在對稱Y-Y電路中，流過中線的電流為0，如同開路，中性線在許多場合下可以不要。這種輸電方式稱為三相三線制四．三相繞組的三角形聯(lián)接如果將發(fā)電機的三個定子繞組的始端，末端順次相接再從各聯(lián)接點向外引出三根導(dǎo)線，稱為三角形聯(lián)接一般情況下，三角形聯(lián)接的三相電源電壓是對稱的，所以，回路電壓相量之和為零

必須指出，三相電源各繞組作三角形聯(lián)接時，每相始端、末端應(yīng)聯(lián)接正確，否則三個相電壓之和不為零，在回路內(nèi)將形成很大的電流而燒壞繞組。

相量圖如上圖所示三角形接法沒有中點，對外只有三個端子顯然，三角形聯(lián)接的三相電源的線電壓、相電壓相同五．對稱△-△聯(lián)接三相電路三相對稱△-△聯(lián)接三相電路如下圖相電流可由相電壓相量求出，根據(jù)基爾霍夫電流定律的相量形式，可以寫出線電流與相電流間的關(guān)系由此可做出電流相量圖如上（MATLAB仿真分析圖）由于每相負載直接聯(lián)接在每相電源的兩端線之間，所以三角形聯(lián)接的線電壓等于相電壓但線電流并不等于相電流可見，線電流也是一組對稱正弦量，線電流滯后相電流30O線電流相電流有效值關(guān)系六．本課的重點

重點：

三相電壓的特點、對稱三相電路的分析第三章第2課在本次課中，我們將介紹三相電路的功率、三相電路的計算、發(fā)電、輸電及工業(yè)企業(yè)配電及安全用電等。上一課內(nèi)容回顧

三相電源有星形、三角形兩種聯(lián)接方式，三相負載也存在星形、三角形兩種聯(lián)接方式，負載星形聯(lián)接的三相電路線電流等于相電流，電壓相量圖如左上：在對稱Y-Y三相電路中，負載中點與電源中點是等電位點，流過中線的電流為零，每相電路相互獨立，對稱Y-Y三相電路可歸結(jié)為單相的計算

負載三角形聯(lián)接的三相電路線電壓等于相電壓，電流相量圖如右上。對稱△-△三相電路也可歸結(jié)為單相的計算。一．三相電路的功率每相不但相電壓有效值相等，相電流有效值相等，而且每相電壓與電流的相位差也相等，所以，有功功率可表示為

正弦交流電路中功率的守恒性也適用于三相交流電路一個三相負載吸收的有功功率應(yīng)等于其各相所吸收的有功功率之和，一個三相電源發(fā)出的有功功率等于其各相所發(fā)出的有功功率之和對稱三相電路中每組響應(yīng)都是與激勵同相序的對稱量因此，無論對稱星形接法或?qū)ΨQ三角形接法，三相電路總有功功率為

對于對稱星形接法對于對稱三角形接法無功功率可表示為

視在功率可表示為

二．三相電路的計算

對于對稱三相電路，可取一相來計算。單相的計算電路圖，就是基本元件組成的串聯(lián)交流電路可通過幾個例題理解

【例1】有一星形負載接到線電壓為380V的三相星形電源上，如左圖所示。每相負載阻抗Z=8+