1、第3章 三相電力系統(tǒng)教學(xué)目的：1）理解三相電源，線電壓和相電壓，線電流和相電流。 （2）掌握三相電壓、電流和功率的計(jì)算，中線的作用，負(fù)載Y連接和D連接的三相電路。（3）了解三相電路的功率。教學(xué)方式：講授、討論、仿真演示教學(xué)時(shí)數(shù)：4重點(diǎn)：三相電壓、電流和功率的計(jì)算，中線的作用，負(fù)載Y連接和D連接的三相電路。 難點(diǎn)：三相電源，線電壓和相電壓，線電流和相電流。教學(xué)內(nèi)容：電力系統(tǒng)：由各種電壓的電力線路將發(fā)電廠、變電所和電力用戶連接起來(lái)的一個(gè)發(fā)電、輸電、變電和用電的整體。主要采用三相交流電的形式。31 三相電源一、三相電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生三相電網(wǎng)的電動(dòng)勢(shì)是由三相發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的。發(fā)電機(jī)主要由固定的定子和轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子兩

2、部分組成。定子鐵心由硅鋼片疊壓而成，內(nèi)圓表面有凹槽，槽內(nèi)安放的線圈稱(chēng)為繞組。三相發(fā)電機(jī)有三組獨(dú)立的繞組，總稱(chēng)為三相繞組。每相繞組的首端用U1、Vl、wl表示，末端用U2、V2、W2表示。各繞組的首端與首端之間以及末端與末端之間都是相隔120o安放。各相繞組的匝數(shù)和形狀都相同。發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是由內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)等驅(qū)動(dòng)的磁極，磁極鐵心上裝有勵(lì)磁繞組,通以直流電。采用適當(dāng)?shù)拇艠O極面形狀，可使定子與轉(zhuǎn)子之間氣隙中的磁通密度呈正弦形狀分布。當(dāng)轉(zhuǎn)子以恒定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，定子繞組中感應(yīng)出來(lái)的就是正弦電動(dòng)勢(shì)。設(shè)三個(gè)繞組中正弦電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為e1、e2和e3，有效值為E1、E2和E3，最大值為E1m、E2m和E3m，三

3、個(gè)電動(dòng)勢(shì)的有效值或最大值、頻率相等（f=np/60 n為轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度，單位為rmin，p為磁極的對(duì)數(shù)）, 即三相對(duì)稱(chēng)電動(dòng)勢(shì)。三個(gè)電動(dòng)勢(shì)到達(dá)正或負(fù)的最大值的先后順序稱(chēng)為三相交流電的相序。 (123為順相序、132的相序則稱(chēng)為逆相序。三相電動(dòng)勢(shì)一般指順相序。) 表達(dá)式為： 二、三相電源的星形聯(lián)結(jié)三相發(fā)電機(jī)或三相變壓器的三個(gè)獨(dú)立繞組都可各自接上負(fù)載成為三個(gè)獨(dú)立的單相（3*2根導(dǎo)線）電路。在三相制的電力系統(tǒng)中，電源的三個(gè)繞組是按星形(Y形)和三角形(形)兩種方式連接起來(lái)向負(fù)載供電的。在星形聯(lián)結(jié)中，三相繞組的三個(gè)末端U2、V2、W2連接在一起，成為一個(gè)公共點(diǎn)，稱(chēng)為中性點(diǎn)。從中性點(diǎn)引出的導(dǎo)線，稱(chēng)為中性線

4、（ N）。低壓系統(tǒng)的中性點(diǎn)通常接地故中性點(diǎn)又稱(chēng)零點(diǎn)，中性線又稱(chēng)零線或地線。三個(gè)首端U1、V1、W1引出的導(dǎo)線稱(chēng)為相線或端線L1、L2、L3。相線對(duì)地有電位差，能使驗(yàn)電筆發(fā)光，故常稱(chēng)為火線。三根相線和一根中性線都引出的供電方式稱(chēng)為三相四線制供電，中性線不引出的方式稱(chēng)為三相三線制供電。相線與中性線之間的電壓稱(chēng)為相電壓（U1、U2、U3）。相線與相線之間的電壓稱(chēng)為線電壓（U12、U23、U31）相電壓和線電壓的參考方向如圖所示。 得 得 或在相位關(guān)系上，各線電壓分別導(dǎo)前于相應(yīng)的相電壓30o。Ul=Up我國(guó)低壓供電線路的標(biāo)準(zhǔn)電壓為相電壓220V，故線電壓等于380V。32 三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)三相負(fù)載可

5、以根據(jù)對(duì)電壓的要求聯(lián)結(jié)成星形或三角形。 星形聯(lián)結(jié):負(fù)載承受的電壓就是電源的相電壓，而且每相負(fù)載與電源構(gòu)成一個(gè)單獨(dú)回路,各相電流的計(jì)算方法和單相電路一樣，即相量圖法：三相負(fù)載對(duì)稱(chēng)時(shí)：三相四線取消中性線后便成為三相三線制。在任一瞬間電流總是沿著一根或兩根相線流經(jīng)負(fù)載，然后再沿著其余導(dǎo)線返回電源。照明電路不能保證三相負(fù)載對(duì)稱(chēng)，故必需設(shè)置中性線，而且要保證中性線的可靠性。在供電線路的干線上，中性線不設(shè)熔斷器和開(kāi)關(guān)。三相三線制的星形聯(lián)結(jié)只能在三相負(fù)載確保對(duì)稱(chēng)時(shí)采用。否則各相負(fù)載上的電壓有的相偏高，有的相偏低，使負(fù)載損壞或不能正常工作。中性線的作用是保證星形聯(lián)結(jié)負(fù)載的相電壓等于電源的相電壓。 【例3一l】

6、 在三相四線制的供電線路中，已知電壓為380220V，三相負(fù)載都是自熾燈，其中Ll相電阻R1為ll，L2相電阻R2為22，L3相電阻R3為44，求各線電流，并作相量圖?！纠?2】上題中，若L3相燈不開(kāi)。(1)求各線的電流，畫(huà)相量圖；(2)若此時(shí)中性線同時(shí)斷開(kāi)，求Ll相和L2相燈泡上的電壓。 【解】 (1)圖中若L3相燈不開(kāi)，即R3為，故，I3=0，L1相和L2相不受影響，電流不變。中性線電流為 (2)若L3相燈不開(kāi)，同時(shí)中性線也斷開(kāi)，則電路如圖所示?？汕蟮肔l相和L2棚燈泡的電壓為 可見(jiàn)，當(dāng)中性線斷開(kāi)時(shí)各相負(fù)載的電壓不再等于電源的相電壓。 【例33】 在圖3一18中。已知R1=R2=XC=l0

7、0，電源電壓為380220V。求各相負(fù)載的電壓。 【解】 本題沒(méi)有中性線，所以是一個(gè)復(fù)雜的交流電路，可以用支路電流法或結(jié)點(diǎn)電壓法求解。根據(jù)支路電流法列出方程組 得N2與N1之間的電壓為 本電路可用來(lái)作為相序指示器。電阻R1和R2可各用兩個(gè)額定電壓都是220V而功率相同的白熾燈串聯(lián)后代替。此時(shí)電容器所接的若認(rèn)為是L3相，則可知燈泡較亮的是L1相，燈泡不亮的是L2相。33 三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié) 三角形聯(lián)結(jié)的特點(diǎn)是每相負(fù)載所承受的電壓等于電源的線電壓。由于各相負(fù)載的電壓是固定的，故各相負(fù)載的工作情況不會(huì)相互影響，各相的電流可以按單相電路的方法進(jìn)行計(jì)算。若是這樣的單相負(fù)載較多時(shí)，就要分別接在各相線之間

8、，使電網(wǎng)的三相負(fù)載比較均衡。三角形接法的負(fù)載不需要中性線，可由三相三線制供電。各相電壓(就是線電壓)和相電流的參考方向可按電源的正相序依次設(shè)定。得相電流為： 線電流為：如果是三相對(duì)稱(chēng)負(fù)載，相電流和線電流一定也是對(duì)稱(chēng)的，I12=I23=I31=IP、I1=I2=I3=IL它們的絕對(duì)值相等，在相位上互差120。從相量圖可以看出，三相對(duì)稱(chēng)三角形負(fù)載的線電流與相應(yīng)的相電流的相位滯后30o，在數(shù)值上線電流為相電流倍，即IL=IP 【例34】 在圖中，已知Z12、Z23和Z31均為16+j12，電源電壓為380V。求各電流表的讀數(shù)。【解】本題為三角形接法的對(duì)稱(chēng)負(fù)載，各相阻抗均為 所以各電流表的讀數(shù)都是32

9、.9 A。 【例35】 上題中，若Z23改為8+j6，其余條件不變。求各電流表的讀數(shù)。因此，電流表A1的讀數(shù)(I1)為32.9A，電流表A2和A3的讀數(shù)(I2和I3)都為50.3A。34 三相電路的功率總的有功功率等于各相有功功率之和，即若三相負(fù)載對(duì)稱(chēng)則有:總功率無(wú)功功率視在功率即 【例36】 在相電壓為220V的三相四線制電源上，星形聯(lián)結(jié)的負(fù)載每相阻抗都是20。但是L1相為電阻性；L2相為電感性，功率因數(shù)為0.87；L3相為電容性，功率因數(shù)也是0.87。求三相負(fù)載的總功率?！窘狻?由于各相阻抗的絕對(duì)值相等，故各相電流的絕對(duì)值也相等，即 I1=I2=I3=220/20A=11A【例37】 在圖325中，星形聯(lián)結(jié)和三角形聯(lián)結(jié)負(fù)載