三相交流電路及分析第1頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日要求：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。第2頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日一、三相交流電源1、三相電動勢的產(chǎn)生NSAXe在兩磁極中間，放一個線圈。根據(jù)右手定則可知，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其方向由AX。讓線圈以的速度順時針旋轉(zhuǎn)。合理設(shè)計磁極形狀，使磁通按正弦規(guī)律分布，線圈兩端便可得到單相交流電動勢。第3頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日圖4.1.1三相交流發(fā)電機示意圖(尾端)+eAeBeCXABYCZ(首端)++––

–++__eeAX?圖4.1.2三相繞組示意圖圖4.1.3電樞繞組及其電動勢定子轉(zhuǎn)子ZAXYNSC-+B???轉(zhuǎn)子裝有磁極并以的速度旋轉(zhuǎn)。三個線圈中便產(chǎn)生三個單相電動勢。第4頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日三相電動勢瞬時表示式相量表示鐵心（作為導(dǎo)磁路經(jīng)）三相繞組匝數(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)第5頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日三相電動勢的相量關(guān)系：Em

第6頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日對稱三相電動勢的瞬時值之和為0三相交流電到達正最大值的順序稱為相序。最大值相等頻率相同相位互差120°稱為對稱三相電動勢三個正弦交流電動勢滿足以下特征供電系統(tǒng)三相交流電的相序為A

B

C第7頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日

2、三相交流電源的連接1.星形接法AXYCBZN

三個獨立的發(fā)電繞組第8頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日（中線）（火線）（火線）（火線）AXYCBZN三相四線制供電火線（相線）:ABC中線（零線）：N(1)聯(lián)接方式第9頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日

三相電源星形接法的兩組電壓相電壓：火線對零線間的電壓。ACBN120120120第10頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日線電壓：火線間的電壓。CABN注意規(guī)定的正方向第11頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日(2)

線電壓與相電壓的關(guān)系根據(jù)KVL定律由相量圖可得相量圖30°AXYZNBCeA+–eC+–eB+–+–+–+––+–+–+第12頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日同理：第13頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日線電壓與相電壓的通用關(guān)系表達式：---為相電壓---為線電壓在日常生活與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，多數(shù)用戶的電壓等級為第14頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日

2.三角形接法A?AXYCBZBC??特點：線電壓=相電壓第15頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日短路+–E三個電源串接能否造成短路？直流電源行嗎？A?XYZBC??問題討論???+++---EEE直流電源串接不行，三相交流電源可以，為什么？第16頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日A?XYZBC??Em三相交流電源中三個電源可以串接的原因在于：

三個電源的電壓任何瞬間相加均為零。第17頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日星形接法ACB

NZZZ二、三相負載及三相電路的計算三角形接法ACBZZZ???負載也有兩種接法:第18頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日三相負載不對稱三相負載：不滿足ZA=ZB

=

ZC

如由單相負載組成的三相負載對稱三相負載：ZA=ZB=

ZC

如三相電動機1.三相負載分類單相負載：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

三相電動機等第19頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日三相負載連接原則

（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。AB電源C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伏的三相負載第20頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日

2.負載星形聯(lián)結(jié)的三相電路線電流：流過端線的電流相電流：流過每相負載的電流Y:三相三線制Y0：三相四線制(1)聯(lián)結(jié)形式+ZBZCZAN'N++–––N電源中性點N′負載中性點第21頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日(2)負載Y聯(lián)結(jié)三相電路的計算1)負載端的線電壓＝電源線電壓2)負載的相電壓＝電源相電壓3)線電流＝相電流Y

聯(lián)結(jié)時：4)中線電流負載Y聯(lián)結(jié)帶中性線時,可將各相分別看作單相電路計算+ZBZCZAN'N++–––第22頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日負載對稱時,中性線無電流,

可省掉中性線。(3)

對稱負載Y聯(lián)結(jié)三相電路的計算所以負載對稱時，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。+ZBZCZAN'N++–––第23頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日例1：N+++–––NRARBRCACB若RA=RB=RC=5，求線電流及中性線電若RA=5,RB=10,RC=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。第24頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日中性線電流解：已知：N+++–––NRARBRCACB(1)線電流三相對稱第25頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日(2)三相負載不對稱（RA=5、RB=10、RC=20）

分別計算各線電流中性線電流第26頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日例2:求例1電路中性線斷開時不對稱負載的相電壓及相電流。則節(jié)點電壓負載電壓NNRBRC.RA+++++++–––––––解：設(shè)第27頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日可見：1.不對稱三相負載做星形聯(lián)結(jié)且無中性線時,三相負載的相電壓不對稱。

第28頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日討論討論照明電路能否采用三相三線制供電方式？ACB.........一層樓二層樓三層樓N不加零線會不會出現(xiàn)問題?第29頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日設(shè)線電壓為380V。A相斷開后，B、C兩相串連，電壓UBC

（380V）加在B、C負載上。如果兩相負載對稱，則每相負載上的電壓為190V。問題1：若一樓全部斷開，二、三樓仍然接通,情況如何?ACB.........一層樓二層樓三層樓分析：結(jié)果二、三樓電燈全部變暗，不能正常工作。第30頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日問題2：若一樓斷開，二、三樓接通，兩層樓燈的數(shù)量不等（設(shè)二樓燈的數(shù)量為三層的1/4）結(jié)果如何？結(jié)果：二樓燈泡上的電壓超過額定電壓，燈泡被燒毀；三樓的燈不亮。ACBR2R3分析第31頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日關(guān)于零線的結(jié)論負載不對稱而又沒有中線時，負載上可能得到大小不等的電壓，有的超過用電設(shè)備的額定電壓，有的達不到額定電壓，都不能正常工作。比如，照明電路中各相負載不能保證完全對稱，所以絕對不能采用三相三相制供電，而且必須保證零線可靠。中線的作用在于，使星形連接的不對稱負載得到相等的相電壓。為了確保零線在運行中不斷開，其上不允許接保險絲也不允許接刀閘。

第32頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日1.聯(lián)結(jié)形式4.3

負載三角形聯(lián)結(jié)的三相電路線電流:

流過端線的電流相電流:

流過每相負載的電流

、、ZABZBCZCAACB+++–––第33頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日線電流不等于相電流(2)相電流(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ZABZBCZCAACB+++–––相電流：線電流：UAB=UBC=UCA=Ul=UP第34頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日相量圖BCABCABCABCA30°負載對稱時,相電流對稱，即BC(3)線電流由相量圖可求得為此線電流也對稱，即。

線電流比相應(yīng)的相電流滯后30。第35頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日三相負載的聯(lián)接原則負載的額定電壓=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)應(yīng)使加于每相負載上的電壓等于其額定電壓，而與電源的聯(lián)接方式無關(guān)。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）。第36頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日4.4

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：同理對稱負載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=3UpIpcosp所以第37頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日有一三相電動機,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)第38頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日(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。第39頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日例2: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。ABC線電壓Ul為380V的三相電源上，接有兩組對稱三相電源：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：第40頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日負載星形聯(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第41頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日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第42頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日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3：ZCAAAAS1S2ZABZBCCAB第43頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日或：P=I2RP=UIcostg=XL/R解：(1)由已知條件可求得ZCAAAAS1S2ZABZBCCAB第44頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日2)S1閉合、S2斷開時

IA=IC=10AIB

=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，ZAB、ZBC

的相電壓和相電流不變，則PAB、PBC不變。P=PAB+PBC

=3kWS1AAAS2ZABZCAZBCCAB第45頁，共52頁，2023年，2月20日，星期日IB

=0A3)S1斷開、S2閉合時變?yōu)閱蜗嚯娐穁ABZBCZCAACI1I2

I1仍為相電流

IP

，

I2

變?yōu)?/2

IP

。IA=IC

=10A+5A=15A

I2

變?yōu)?/2

IP，所以AB、BC

相的功率變?yōu)樵瓉淼?/4

。

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

=0.375W+0.375W+1.5W

=2.25kWAAAS1S2ZABZBCZCAABC第46頁，共52頁，2023年，2月2