1、電工基礎(chǔ),第一章 基礎(chǔ)知識 第二章 直流電路 第三章 正弦交流電路 第四章 三相電路 第五章 磁路與變壓器,上一頁,下一頁,返 回,第四章 三相電路,4.1 三相交流電動勢 4.2 三相電源的聯(lián)接 4.3 三相負(fù)載的聯(lián)接 4.4 三相功率,上一頁,下一頁,返 回,1家用電器用的都是220V的單相交流電，而工廠車間、實驗室等動力用電卻幾乎都是380V的三相交流電，這是為什么呢？ 2三相交流電是怎樣產(chǎn)生的？三相電路特點是什么？,上一頁,下一頁,返 回,實例引入：教學(xué)樓照明系統(tǒng)電路,圖4.1 三相交流電路示意圖,上一頁,下一頁,返 回,4.1 三相交流電動勢,圖4.2 三相發(fā)電機(jī)原理示意圖,上一頁,

2、下一頁,返 回,對稱的三相電動勢：幅值（即大?。┫嗟?，頻率相同，相位互差120 eU =Emsint eV =Emsin(t-120) eW =Emsin(t-240)=Emsin(t+120) 若以相量形式表示，則 U =E0 V =E-120 （4-1） W =E-240=E120,上一頁,下一頁,返 回,對稱電動勢的特點是三相電動勢瞬時值之和恒為零。三相交流電出現(xiàn)正幅值（或相應(yīng)零值）的順序稱為相序。由圖4.3可知其相序為UVW。,（a）波形圖 （b）相量圖 圖4.3 三相對稱電動勢的波形圖和相量圖,上一頁,下一頁,返 回,4.2 三相電源的聯(lián)接,4.2.1 星形聯(lián)接（Y聯(lián)接）,圖4.4

3、三相四線制電源,上一頁,下一頁,返 回,圖4.5 三相電源各電壓相量之間的關(guān)系,上一頁,下一頁,返 回,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大小關(guān)系為： Ul= Up （4-3） 一般低壓供電的線電壓是380V，它的相電壓是380/ =220V。,上一頁,下一頁,返 回,例4-1 星形聯(lián)接的對稱三相電源，已知 uVW =380 sin(t-90)V， 試寫出uWU、uUV、uU、uV、uW的表達(dá)式。,解： 因為uUV超前uVW120 ，uWU滯后uVW120 ，所以： uWU =380 sin(t-90 -120 )=380 sin(t-210 ) =380

4、sin(t+150 )V uUV =380 sin(t-90 +120 )=380 sin(t+30 )V 又因為線電壓的有效值是相電壓的 倍，線電壓超前對應(yīng)相電壓30 ，所以： uU =220 sintV uV =220 sin(t-120 )V uW =220 sin(t+120 )V,上一頁,下一頁,返 回,4.2.2 三角形聯(lián)接（聯(lián)接）,圖4.6 電源的三角形聯(lián)接,上一頁,下一頁,返 回,4.3 三相負(fù)載的聯(lián)接,4.3.1 星形聯(lián)接的負(fù)載,圖4.7 負(fù)載星形聯(lián)接的三相四線制電路,上一頁,下一頁,返 回,負(fù)載星形聯(lián)接時，電路有以下基本關(guān)系： （1）相電流等于相應(yīng)的線電流 IP=Il （4

5、-5） （2）三相四線制電路中各相電流可分成三個單相電路分別計算，即 （4-6） 其電壓、電流相量圖如圖4.8(a)所示。,上一頁,下一頁,返 回,(a) 三相負(fù)載不對稱 (b) 三相負(fù)載對稱 4.8 負(fù)載星形聯(lián)接時的相量圖,上一頁,下一頁,返 回,若三相負(fù)載對稱，即ZU=ZV=ZW時，相電流（或線電流）也是對稱的，如圖4.8(b)所示。顯然，在對稱情況下三相電路的計算可歸結(jié)到一相來計算，即Il=IP=U/ 。 （3）負(fù)載的線電壓就是電源的線電壓。在對稱條件下，線電壓是相電壓的 倍，即 Ul= UP （4-7） 且線電壓超前于對應(yīng)的相電壓30。,上一頁,下一頁,返 回,（4）中線電流等于三個線

6、（相）電流的相量和，由圖4.7電路，根據(jù)基爾霍夫定律有： 若負(fù)載對稱，則 2.三相三線制,上一頁,下一頁,返 回,中線的作用,中線的作用就在于使星形聯(lián)接的不對稱負(fù)載的相電壓對稱。為了保證負(fù)載電壓對稱，即都等于額定電壓220V，就不能讓中線斷開。因此，中線（指干線）內(nèi)一定不能接入熔斷器或閘刀開關(guān)，而且還要經(jīng)常定期檢查、維修，預(yù)防事故發(fā)生。,上一頁,下一頁,返 回,例4-2 某一辦公樓有220V、30W的日光燈660個，日光燈功率因數(shù)cos=0.5，怎樣接入線電壓為380V的三相四線制電路？求負(fù)載對稱情況下的線電流？,解： 660個日光燈應(yīng)均勻分配到三相中，每相有220個日光燈并聯(lián)，等效為一個阻抗

7、Z（Z可表示為R+jX），如圖4.9所示，這種接法稱為負(fù)載的星形聯(lián)接。當(dāng)各相負(fù)載阻抗相等時，稱為對稱負(fù)載。,上一頁,下一頁,返 回,圖4.9 例4-2的電路圖,上一頁,下一頁,返 回,三相電路中，每相負(fù)載的電流IP稱為相電流，每根相線中的電流Il稱為線電流。對稱負(fù)載為星形聯(lián)接時，線電流等于相電流，即 IP =Il （4-8） 本題中，當(dāng)日光燈負(fù)載對稱時，每相電流為： 由式（4-4）可得所求線電流為： Il=IP=60A,上一頁,下一頁,返 回,4.3.2 三角形聯(lián)接的負(fù)載,圖4.10 負(fù)載的三角形聯(lián)接,上一頁,下一頁,返 回,1.相電壓等于相應(yīng)的線電壓。有效值關(guān)系為 UP=Ul （4-9） 因

8、而不論負(fù)載對稱與否，負(fù)載的相電壓總是對稱的。 2.各相電流可分成三個單相電路分別計算，即 （4-10） 其電壓、電流的相量圖如圖4.11(a)所示。,上一頁,下一頁,返 回,若負(fù)載對稱，即ZUV=ZVW=ZWU=Z，則相電流也是對稱的，如圖4.11(b)所示。顯然，這時電路計算也可歸結(jié)到一相來進(jìn)行。即,(a) 負(fù)載不對稱 (b) 負(fù)載對稱 圖4.11 負(fù)載三角形聯(lián)接時的相量圖,上一頁,下一頁,返 回,3.各線電流由兩相鄰相電流決定。在對稱條件下，線電流是相電流的倍，且滯后于相應(yīng)的相電流30。 由圖4.10可知，各線電流分別為 （4-11） 負(fù)載對稱時，由式（4-11）可作相量圖如圖4.11（b

9、）所示。從圖中不難得出 故 （4-12）,上一頁,下一頁,返 回,由上述可知，在負(fù)載三角形聯(lián)接時，相電壓對稱。若某一相負(fù)載斷開，并不影響其它兩相的工作。如UV相負(fù)載斷開時，VW和WU相負(fù)載承受的電壓仍為線電壓，接在該兩相上的單相負(fù)載仍正常工作。,上一頁,下一頁,返 回,例4-3 如圖4.10所示的是負(fù)載三角形接法的三相三線制電路，各相負(fù)載的復(fù)阻抗Z=6+j8，外加線電壓Ul=380V，試求正常工作時負(fù)載的相電流和線電流。,解：由于正常工作時是對稱電路，故可歸結(jié)到一相來計算。其相電流為 Ip=Ul/Z=380/10=38A 式中，每相阻抗 故線電流 相電壓與相電流的相位角=Arctg(X/R)=

10、Arctg8/6=53.1。,上一頁,下一頁,返 回,4.4 三相功率,不論負(fù)載是星形聯(lián)接或是三角形聯(lián)接，總的有功功率必定等于各項有功功率之和。當(dāng)負(fù)載對稱時，每相的有功功率是相等的。因此三相總功率為 P=3PP=3UPIPcos （4-13） 式中角是相電壓UP與相電流IP之間的相位差。 當(dāng)對稱負(fù)載是星形聯(lián)接時， U1= UP, I1=IP,上一頁,下一頁,返 回,當(dāng)對稱負(fù)載是三角形聯(lián)接時， U1= UP, I1= IP 不論對稱負(fù)載是星形聯(lián)接或是三角形聯(lián)接，如將上述關(guān)系代入式（4-13），則得 P= U1I1cos （4-14） 應(yīng)注意，上式中角仍為相電壓UP與相電流IP之間的相位差。,上一

11、頁,下一頁,返 回,式（4-13）和式（4-14）都是用來計算三相有功功率的，但通常多應(yīng)用式（4-14）；因為線電壓與線電流的數(shù)值是容易測量出的，或者是已知的額定值。 同理，可得出三相無功功率和視在功率： Q=3UPIPsin= U1I1sin (4-15) S=3UPIP = U1I1 (4-16),上一頁,下一頁,返 回,例4-4 有一三相電動機(jī)，每相的等效電阻R=29，等效感抗XL=21.8，試求在下列兩種情況下電動機(jī)的相電流、線電流以及從電源輸入的功率，并比較所得結(jié)果：（1）繞組聯(lián)成星形接于U1=380V的三相電源上；（2）繞組聯(lián)成三角形接于U1=220V的三相電源上。,上一頁,下一頁,返 回,解：每相繞組的阻抗為 Z （1）Y形聯(lián)接時： P= U1I1cos= 3806.1 （2）聯(lián)接時： P= U1I1