第5章三相電路本章要求：

1.搞清對稱三相負載Y和△聯(lián)結(jié)時相線電壓、相線電流的關(guān)系。

2.掌握三相四線制供電系統(tǒng)中單相及三相負載的正確聯(lián)接方法，理解中線的作用。

3.掌握對稱三相電路電壓、電流及功率的計算。5.1

三相電壓1.三相電壓的產(chǎn)生工作原理：動磁生電++__eeU1U2?定子鐵心（作為導(dǎo)磁路經(jīng)）三相繞組尺寸、匝數(shù)相同空間排列互差120:直流勵磁的電磁鐵定子轉(zhuǎn)子發(fā)電機結(jié)構(gòu)W2U1U2V2NSW1-+V1???轉(zhuǎn)子定子鐵心槽轉(zhuǎn)子磁場三相電壓瞬時值表示式波形圖uu1u2u3tO當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，在U1U2，V1V2，W1W2三相繞組上產(chǎn)生頻率相同、幅值相等、相位互差1200的三相對稱正弦電壓u1，u2，u3，以u1為參考正弦量，則相量式相量圖120012001200三相對稱電壓的瞬時值或相量之和為零電動勢參考方向：繞組尾端→首端三相交流電到達正最大值的順序稱為相序。供電系統(tǒng)三相交流電的相序為U1

V1

W1。(尾端)+u2u3U2U1V1V2W1W2(首端)++––

–u12.三相電源的星形聯(lián)結(jié)(1)聯(lián)接方式中性線(零線、地線)中性點或零點端線(相線、火線)在低壓系統(tǒng),中性點通常接地，所以也稱地線。相電壓：端線與中性線間（發(fā)電機每相繞組）的電壓線電壓：端線與端線間的電壓、Up–+–++–、ULNL2L3L1u1+–u3+–u2+––+–+–+U1V1W1(2)

線電壓與相電壓的關(guān)系根據(jù)KVL定律由相量圖可得L1NL2L3u1+–u3+–u2+–+–+–+––+–+–+相量圖30°30°30°發(fā)電機的繞組連成星形時，引出四根導(dǎo)線（稱為三相四線制），這樣就有可能給予負載兩種電壓，一種220V，一種380V。

當(dāng)發(fā)電機的繞組連成星形時，不一定都引出中性線。（負載對稱時）5.2負載星形聯(lián)結(jié)的三相電路三相負載不對稱三相負載：不滿足Z1=Z2

=

Z3

如由單相負載組成的三相負載對稱三相負載：Z1=Z2=

Z3

如三相電動機1.負載分類單相負載：只需一相電源供電

照明負載、家用電器負載三相負載：需三相電源同時供電

三相電動機等三相負載的聯(lián)接

三相負載有Y和兩種接法。2.負載星形Y聯(lián)結(jié)的三相電路負載Y聯(lián)結(jié)時，線電流等于相電流。三相四線制三相三線制(1)聯(lián)結(jié)形式+Z2Z3Z1N'N++–––N電源中性點N′負載中性點中線電流：線電流：相電流：流過每相負載的電流流過相線中的電流流過中性線的電流(2)負載Y聯(lián)結(jié)三相電路的計算+Z2Z3Z1N'N++–––電源相電壓即為每相負載電壓設(shè)電源相電壓為參考正弦量，則負載Y聯(lián)結(jié)帶中性線時,可將各相分別看作單相電路計算于是每相負載中的電流為每相負載中電壓與電流的位相差由上圖應(yīng)用基爾霍夫電流定律，得中性線電流負載對稱時,中性線無電流,

可省掉中性線。(3)負載對稱Y聯(lián)結(jié)三相電路的計算所以，負載三相電流也對稱。

負載對稱時，只需計算一相電流，其它兩相電流可根據(jù)對稱性直接寫出。+Z2Z3Z1N'N++–––因為三相電壓對稱,且中線電流即為三相三線制電路例1：N+++–––NR1R2R3L1L3L2若R1=R2=R3=5，求線電流及中性線電若R1=5,R2=10,R3=20,求線電流及

一星形聯(lián)結(jié)的三相電路，電源電壓對稱。設(shè)電源線電壓。負載為電燈組，流IN;中性線電流IN。中性線電流解：已知：(1)線電流

三相對稱N+++–––NR1R2R3L1L3L2(2)三相負載不對稱（R1=5、R2=10、R3=20）

分別計算各線電流中性線電流例2：照明系統(tǒng)故障分析解:

(1)

L1相短路1)中性線未斷

NR1R3R2L1L2NL3

此時L1相短路電流很大，將L1相熔斷絲熔斷，而

L2相和L3相未受影響，其相電壓仍為220V,正常工作。

在上例不對稱負載中，試分析下列情況

(1)L1相短路:中性線未斷時，求各相負載電壓；中性線斷開時，求各相負載電壓。

(2)L1相斷路:中性線未斷時，求各相負載電壓；中性線斷開時，求各相負載電壓。

此情況下，L2相和L3相的電燈組由于承受電壓上所加的電壓都超過額定電壓（220V)，這是不允許的。2)L1相短路,中性線斷開時,

此時負載中性點N′即為L1,因此負載各相電壓為

L1L2NL3N′i1i3i2+++–––(2)L1相斷路2)中性線斷開L2、L3相燈仍承受220V電壓,正常工作。1)中性線未斷變?yōu)閱蜗嚯娐罚鐖D(b)所示,由圖可求得IL2L3U′1U′2+––+(b)

NR1R3R2L1L2NL3(a)結(jié)論

（1）不對稱負載Y聯(lián)結(jié)又未接中性線時，負載相電壓不再對稱。（2）中性線的作用：保證星形聯(lián)結(jié)三相不對稱負載的相電壓對稱。（3）照明負載三相不對稱，必須采用三相四線制供電方式，且中性線（指干線）內(nèi)不允許接熔斷器或閘刀開關(guān)。1.聯(lián)結(jié)形式5.3

負載三角形聯(lián)結(jié)的三相電路Z12Z23Z31L1L3L2+++–––相電流:

流過每相負載的電流

、、用表示線電流:

流過相線中的電流用表示二者不同(1)負載相電壓=電源線電壓即:UP

=UL

一般電源線電壓對稱，因此不論負載是否對稱，負載相電壓始終對稱,即2.分析計算U12=U23=U31=UL=UPZ12Z23Z31L1L3L2+++–––設(shè)相電壓為電壓參考量，則于是每相負載中的電流為為每相負載中電壓與電流的位相差線電流可由基爾霍夫電流定律計算23123123123130°負載對稱時,

則相電流對稱23為此線電流也對稱，即

線電流比相應(yīng)的相電流滯后30。由相量圖得三相負載連接原則

（1）電源提供的電壓=負載的額定電壓；

（2）單相負載盡量均衡地分配到三相電源上。L1L2電源L3保險絲三相四線制380/220伏N

額定相電壓為220伏的單相負載

額定線電壓為380伏的三相負載負載的額定電壓=電源的線電壓應(yīng)作聯(lián)結(jié)負載的額定電壓=

電源線電壓應(yīng)作Y聯(lián)結(jié)

三相電動機繞組可以聯(lián)結(jié)成星形，也可以聯(lián)結(jié)成三角形，而照明負載一般都聯(lián)結(jié)成星形（具有中性線）。5.4

三相功率無論負載為Y或△聯(lián)結(jié)，每相有功功率都應(yīng)為

Pp=Up

Ip

cosp對稱負載聯(lián)結(jié)時：對稱負載Y聯(lián)結(jié)時：相電壓與相電流的相位差當(dāng)負載對稱時：P=3UpIpcos所以總有功功率為P=P1+P2+P3同理：可得出三相無功功率和視在功率正誤判斷對稱負載Y聯(lián)結(jié)+Z2Z3Z1N'N++–––對稱負載Y聯(lián)結(jié)正誤判斷

有一三相電動機,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機的相電流、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:

有的電動機有兩種額定電壓,如220/380V。當(dāng)電源電壓為380V時,電動機的繞組應(yīng)聯(lián)結(jié)成星形；當(dāng)電源電壓為220V時,電動機的繞組應(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2:三相對稱負載星形聯(lián)接，接至線電壓380V的三相電源上。其電流為10A，功率為5700W。求負載的功率因數(shù)，各相負載的等效阻抗，電路的無功功率和表觀功率。解:例3:各電阻負載的相電流

由于三相負載對稱，所以只需計算一相，其它兩相可依據(jù)對稱性寫出。

線電壓UL為380V的三相電源上，接有兩組對稱三相負載：一組是三角形聯(lián)結(jié)的電感性負載，每相阻抗;另一組是星形聯(lián)結(jié)的電阻性負載，每相電阻R=10,如圖所示。試求：各組負載的相電流；(2)電路線電流；(3)三相有功功率。設(shè)解：負載星形聯(lián)接時，其線電流為負載三角形聯(lián)解時，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(3)三相電路的有功功率-30o-67o-46.7o例4:解法1:有一臺三相電阻加熱爐，功率因數(shù)為1，星形聯(lián)接；另有一臺三相交流電動機，功率因數(shù)為0.8，三角形聯(lián)接。兩者共同由線電壓380V的三相電源供電，消耗的有功功率分別為75kW和36kW。求電路中線電流的大小?！鳌鳌鹘夥?:

三相對稱負載作三角形聯(lián)結(jié)，UL

=220V，當(dāng)

S1、S2均閉合時，各電流表讀數(shù)均為17.3A，三相功率P=4.5kW，試求:

1)每相負載的電阻和感抗；

2)S1合、S2斷開時,各電流表讀數(shù)和有功功率P；

3)S

1斷、S

2閉合時,各電流表讀數(shù)和有功功率P。例5：Z31AAAS1S2Z12Z23L3L1L2或：P=I2RP=UIcos

tg=XL/R

解：(1)由已知條件可求得Z31AAAS1S2Z12Z23L3L1L22)S1閉合、S2斷開時

I1=I3=10AI2

=17.32A

流過電流表A、C

的電流變?yōu)橄嚯娏鱅P，流過電流表B的電流仍為線電流IL

。因為開關(guān)S均閉合時

每相有功功率P=1.5kW

當(dāng)S1合、S2斷時，Z12、Z23

的相電壓和相電流不變，則P12、P23不變。P=P12+P23

=3kWS1AAAS2Z12Z31Z23L3L1L2L31相電流I

=0A

3)S1斷開、S2閉合時變?yōu)閱蜗嚯娐穁12Z23Z31L1L3I1I2

I1仍為相電流

IP

，

I2

變?yōu)?/2

IP

。I1=I3

=10+5=15A

I2

變?yōu)?/2

IP，所以L12、L23

相的功率變?yōu)樵瓉淼?/4

。

P=1/4PAB+1/4PBC+PCA

=0.375W+0.375W+1