第5章

三相交流電路第5章5.1三相交流電源5.2三相電路的計(jì)算5.4三相電路的功率及其測(cè)量5.5實(shí)踐項(xiàng)目三相電路的聯(lián)結(jié)和測(cè)量概述：目前電力工程上普遍采用三相制供電。由三個(gè)幅值相等、頻率相同（我們國(guó)家電網(wǎng)頻率為50HZ)彼此之間相位互差120°的正弦電壓所組成的供電系統(tǒng)。前面講的交流電路，實(shí)際是三相電路的一相，因而稱(chēng)單相交流電路。另一方面，三相電路也可看作按一定規(guī)律組成的復(fù)雜交流電路，因而前面討論的交流電路的一般規(guī)律和計(jì)算方法，在此仍然適用。三相制供電比單相制供電優(yōu)越在發(fā)電方面：三相交流發(fā)電機(jī)比相同尺寸的單相交流發(fā)電機(jī)容量大。在輸電方面：如果以同樣電壓將同樣大小的功率輸送到同樣距離，三相輸電線比單相輸電線節(jié)省材料。在用電設(shè)備方面：三相交流電動(dòng)機(jī)比單相電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、運(yùn)行特性好等等。因而三相制是目前世界各國(guó)的主要供電方式。1.三相交流發(fā)電機(jī)電樞—定子磁極—轉(zhuǎn)子三相繞組n單相繞組三相繞組的三相電動(dòng)勢(shì)幅值相等、頻率相同、彼此之間相位相差120°。+++–+SN鐵心繞組AX5.1三相交流電源–+SN–+SN–+SN–+SN–+SN–+SN–+SN一、對(duì)稱(chēng)三相電壓這三相繞組所發(fā)出的三相電動(dòng)勢(shì)幅值相等、頻率相同、彼此之間相位相差120°?？蓪⑵浔硎緸椋?、相量形式3、對(duì)稱(chēng)正弦量幅值相等,頻率相同,相位互相差120°的正弦量。對(duì)稱(chēng)正弦量特點(diǎn)為：120°UA?UC?UB?120°120°三相電壓相量圖4、正弦量的相序三相交流電在相位上的先后次序稱(chēng)為相序。上述的三相電源的相序?yàn)锳→B→C。在電力系統(tǒng)中一般用黃、綠、紅區(qū)別A、B、C三相。Um–Umt02uAuCuB二、三相電源的聯(lián)結(jié)1、星形聯(lián)結(jié)N中點(diǎn)或零點(diǎn)N把發(fā)電機(jī)三相繞組的末端接成一點(diǎn)。而把始端作為與外電路相聯(lián)結(jié)的端點(diǎn)。這種聯(lián)結(jié)方式稱(chēng)為電源的星形聯(lián)結(jié)。火線中線或零線火線火線線電壓相電壓目前，我國(guó)供電系統(tǒng)線電壓380V，相電壓220V。三相四線制架空線路我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電力網(wǎng)額定電壓有3、6、10、35、60、110、220、330、500kV。架空線路電力線路防震錘導(dǎo)線避雷線絕緣子桿塔線夾基礎(chǔ)接地裝置電纜線路目前我國(guó)主要有：華東、華南、華中、華北、東北、西南、西北七大電力網(wǎng)。N中點(diǎn)或零點(diǎn)N火線中線或零線火線火線線電壓相電壓根據(jù)KVL：各線電壓與相電壓之間的關(guān)系為:三相電源各電壓間的相量關(guān)系UA?UC?UB?30o30o30o線電壓的有效值用Ul表示,相電壓的有效值用Up表示。由相量圖可知它們的關(guān)系為:2.Δ形聯(lián)結(jié)發(fā)電機(jī)三相繞組依次首尾相聯(lián)，引出三條線，稱(chēng)為三角形聯(lián)結(jié)。交流電路中的用電設(shè)備，大體可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是需要接在三相電源上才能正常工作的叫做三相負(fù)載,如果每相負(fù)載的阻抗值和阻抗角完全相等，則為對(duì)稱(chēng)負(fù)載，如三相電動(dòng)機(jī)。另一類(lèi)是只需接單相電源的負(fù)載，它們可以按照需要接在三相電源的任意一相相電壓或線電壓上。對(duì)于電源來(lái)說(shuō)它們也組成三相負(fù)載，但各相的復(fù)阻抗一般不相等，所以不是三相對(duì)稱(chēng)負(fù)載。如照明燈。5.2三相電路的計(jì)算一、概述二、Y形聯(lián)結(jié)iBiCiNiAN負(fù)載中電流:(略線路阻抗)中性線中的電流為:若負(fù)載對(duì)稱(chēng)，即UA?UC?UB?IC?IA?IB?對(duì)稱(chēng)負(fù)載相量圖對(duì)稱(chēng)負(fù)載可以去掉中線。三相交流電動(dòng)機(jī)N如果三相負(fù)載對(duì)稱(chēng),中線中無(wú)電流,故可將中線除去,而成為三相三線制系統(tǒng)。但是如果三相負(fù)載不對(duì)稱(chēng),中線上就會(huì)有電流IN通過(guò),此時(shí)中線是不能被除去的,否則會(huì)造成負(fù)載上三相電壓嚴(yán)重不對(duì)稱(chēng),使用電設(shè)備不能正常工作。例：圖中電源電壓對(duì)稱(chēng)，線電壓Ul=380V，負(fù)載為電燈組，每相電燈（額定電壓220V）負(fù)載的電阻400。試計(jì)算：(1)求負(fù)載相電壓、相電流；(2)如果A相斷開(kāi)時(shí)，其他兩相負(fù)載相電壓、相電流；(3)如果A短路時(shí)，其他兩相負(fù)載相電壓、相電流；(4)如果采用了三相四線制，當(dāng)A相斷開(kāi)、短路時(shí)其他兩相負(fù)載相電壓、相電流。iBiCiANN解：(1)負(fù)載對(duì)稱(chēng)時(shí)，可以不接中線，負(fù)載的相電壓與電源的相電壓相等（在額定電壓下工作）。iBiCiANN(2)如果A相斷開(kāi)時(shí)，其他兩相負(fù)載相電壓、相電流；(3)如果A短路時(shí)，其他兩相負(fù)載相電壓、相電流；超過(guò)了的額定電壓，燈將被損壞。(4)如果采用了三相四線制，當(dāng)A相斷開(kāi)、短路時(shí)其他兩相負(fù)載相電壓、相電流。因有中線，其余兩相未受影響，電壓仍為220V。但A相短路電流很大將熔斷器熔斷。中線的作用是什么？例:在下圖所示的三相四線制電路中,外加電壓Ul=380V,試求各相負(fù)載電流及中線電流。解:相電壓為參考相量,則:選ANCN′BUC·IAUB·R1＝4ΩjXL＝j(luò)3ΩR3＝6Ω－jXC＝－j8ΩIC·IB·R2＝5ΩIN·UA··中線電流為中線的作用:中線在三相電路中的作用是既能為用戶(hù)提供兩種不同的電壓,同時(shí)又為星形聯(lián)結(jié)的不對(duì)稱(chēng)負(fù)載提供對(duì)稱(chēng)的220V相電壓。因此,為了保證負(fù)載的相電壓對(duì)稱(chēng),在中線的干線上是不準(zhǔn)接入熔斷器和開(kāi)關(guān)的,而且要用具有足夠機(jī)械強(qiáng)度的導(dǎo)線作中線。IN·IA·IC·UB·UC·UA·36.9°97.1°53.1°IB·IC·IB·若忽略端線阻抗（ZL=0）,則電路具有以下關(guān)系。iCABCiBiAiCAiBCiAB–+uAB–+uBC–+uCA2.負(fù)載線、相電流之間的關(guān)系線、相電壓對(duì)應(yīng)相等1.負(fù)載線、相電壓之間的關(guān)系各相負(fù)載相電流分別為各相負(fù)載的電壓與電流相位差分別為三、三角形聯(lián)結(jié)2.負(fù)載線、相電流之間的關(guān)系根據(jù)KCL，負(fù)載線、相電流之間的關(guān)系為若負(fù)載對(duì)稱(chēng)，即和則負(fù)載相電流也是對(duì)稱(chēng)的，即IA?IC?ICA?IAB?IBC?顯然三個(gè)線電流也對(duì)稱(chēng)，若有效值用Il表示，則有IA=IB=IC=Il，且；相位上，線電流滯后相應(yīng)的相電流30o。iCABCiBiCAiBCiAB–+uAB–+uBC–+uCAiAIB?UAB?UCA?UBC?3.各線電流由兩相鄰相電流決定。在對(duì)稱(chēng)條件下,線電流是相電流的倍,即,且滯后于相應(yīng)的相電流30°。

由上述可知,在負(fù)載為三角形聯(lián)結(jié)時(shí),相電壓對(duì)稱(chēng)。若某一相負(fù)載斷開(kāi),并不影響其他兩相的工作。相量圖例：如圖所示的三相三線制電路中,各相負(fù)載的復(fù)阻抗Z=(6+j8)Ω,外加線電壓380V,試求正常工作時(shí)負(fù)載的相電流和線電流。iBiCiA式中,每相阻抗為：則線電流為：解：由于是對(duì)稱(chēng)電路,所以每相相電流為：三相負(fù)載采用何種聯(lián)結(jié)方式由負(fù)載的額定電壓決定。當(dāng)負(fù)載額定電壓等于電源線電壓時(shí)采用三角形聯(lián)結(jié)；當(dāng)負(fù)載額定電壓等于電源相電壓時(shí)采用星形聯(lián)結(jié)。注意三相四線制三角形聯(lián)結(jié)星形聯(lián)結(jié)NABCZ3Z2Z1M3~5.4三相電路的功率及其測(cè)量+-+-+-ABCN三相負(fù)載吸收的有功功率：在對(duì)稱(chēng)電路中,則有：或（負(fù)載星結(jié)或角結(jié)）一、三相電路的功率計(jì)算1.有功功率在對(duì)稱(chēng)電路中：2.無(wú)功功率3.視在功率4.復(fù)功率對(duì)稱(chēng)電路有：5.三相負(fù)載的功率因數(shù)+-+-+-ABCN例：設(shè)三相對(duì)稱(chēng)負(fù)載Z＝(6+j8)Ω,接在380V線電壓上,試求分別為星形（Ｙ