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1、第3章 上页下页返回 3.1 三相电源 概述 3 三相电路 3.2 三相负载 3.3 三相功率 第3章 上页下页返回 概述 目前世界上电力系统的供电方式，绝大多 数采用的是三相制。 所谓三相制，是由三个幅值相等、频率相 同、相位互差120的单相交流电源作为电源的 供电体系，简称三相电源。由三相电源构成的 电路，称为三相交流电路。 第3章 上页下页返回 3.1 三相电源 1. 三相交流电源的产生 三相交流发电机的构造：定子、转子。 定 子 A X Y B Z C A Y B Z X C 三个定子绕组完 全相同，空间位 置互差120 第3章 上页下页返回 t O eA A Y B Z C X N
2、S t O eC t O eB 三相交流发电机 原动机驱动 第3章 上页下页返回 三相电源电动势 Em t 第3章 上页下页返回 EA = E 0o . EB = E -120O . EC = E 120O . Em t 特征： 三相对称电动势 - 幅值相等、频率相同、相位互差120。 0 第3章 上页下页返回 相序： 三相电源每相电压出现最大值(或最小值)的 先后次序称为相序。如A -B -C 称为正相序。 EA = E 0o . EB = E -120O . EC = E 120O . 120o 120o 120o EA . EB . EC . 0 0 =+ =+ CBA CBA eee
3、EEE 额定电压380V的三相电动机，应接在三根火线 上。 通常三相负载的连接方式有两种：星形联结和 三角形联结。 A B C N 三 相 负 载 L 单 相 负 载 第3章 上页下页返回 1.负载星形联结 相电流=线电流, 上式为一般关系式，不论负载情况如何都成立。 IA= UA Za IB= UB Zb IC= UC ZC 相电流： Ia . Ib . Ic . ， 线电流： IA . ,IB . ,IC . IA . = Ia . ,IB . = Ib . ,IC . = Ic . IN . =IA . +IB . IC . + N Za Zc Zb N + + + - - - UA .
4、 UB . UC . Ib . Ia . Ic . IC . IB . IN . IA . 第3章 上页下页返回 （1）负载对称 特 征： ZaZbZC = a = b= c 设各相电压对称，则各相电流将如何？ 感性 负载 UA . UB . UC . IA . Za Zc ZbIB . IC . IN . + Ua . _ + _ + _ Ub . Uc . ZaZbZC = Z 第3章 上页下页返回 又 UA UBUC ZaZbZcZ IA =IB =IC A= B120= C240 因此各相电流对称，即：IN . =IA . +IB . IC=0 . + 既然中线电流 为零，是否可以取
5、消中线？ UA IA= Za . . ; ; UB IB= Zb . . UC IC= Zc . . IA . Za Zc ZbIB . IC . IN . + Ua . _ + _ + _ Ub . Uc . 第3章 上页下页返回 负 载 三 相 三 线 制 如果省去中线电流 ，则为三相三线制电 路。 IA . Za Zc ZbIB . IC . IN . + Ua . _ + _ + _ Ub . Uc . IA . Za Zc ZbIB . IC . + Ua . _ + _ + _ Ub . Uc . 第3章 上页下页返回 求：各相电流? 图示三相电路, 每相负载为 ,电源电压对称，
6、例3.2.1 IA . Za Zc ZbIB . IC . IN . + Ua . _ + _ + _ Ub . Uc . W =8 L X W= , 6R UA . 第3章 上页下页返回 解：以A相为例 UA . IA . Za Zc ZbIB . IC . IN . + Ua . _ + _ + _ Ub . Uc . 第3章 上页下页返回 根据对称关系，可得 星形联 结有中线 且负载对 称时，仅 计算一相 即可。 小结 IA . Za Zc ZbIB . IC . IN . + Ua . _ + _ + _ Ub . Uc . 第3章 上页下页返回 (2)负载不对称 此时，有中性线时:负
7、载的额定电压等于 电源的相电压,相电压仍然是对称的。 ZaZbZC = N Za Zc Zb N + + + - - - UA . UB . UC . Ib . Ia . Ic . IC . IB . IN . IA . 第3章 上页下页返回 当三相负载不对称时，中线断开 Ia . 根据KCL和KVL可列出 N Za Zc Zb N + + + - - - UA . UB . UC . Ib . Ic . IC . IB . UNN . IA . 第3章 上页下页返回 例3.2.2 星形联结的三相负载分别为：ZA100，ZB 80j80 ，ZC80j60，接至三相对称电源，电源线 电压Ul38
8、0V，采用三相四线制。 (1) 求负载相电压、线电流及中线电流，并画出相量图； (2) 当中线断开时，求各相负载电压。 IA . ZA ZC ZBIB . IC . IN . + UA . _ + _ + _ UB . UC . 解：(1) 以A相电压为参考相量， 则各相电压为： 第3章 上页下页返回 UA . UB . UC . 线电流为： 中线电流为： (2) 当中线断开时， 各相负载电压为： 电压过高 电压过低 第3章 上页下页返回 1.负载不对称且无中性线时，负载相电压不 对称，有可能超过用电器的额定电压，这是 不允许的。 2.中性线的作用，在于使星形联结不对称负 载的相电压保持对称；
9、为了保证负载相电压 对称，中性线在运行中不允许断开（中性线 不允许接保险丝）。 小结 第3章 上页下页返回 2.负载三角形联结 相电流： 负载三角形联结时：负载的 相电压等于电源的线电压。 Iab . = Uab . Zab Ibc . = Ubc . Zbc Ica . = Uca . Zca 线电流： IA . IB . IC . , A C Zab Zbc Zca Ibc . Ica . Uab . + - -+ + - Ubc . Uca . IB . IC . IA . Iab . B 第3章 上页下页返回 依KCL列方程： 感性负载 当负载对称时， 分析线电流和相 电流的关系： I
10、B . =Iab . Ibc . _ IA . =Ica . Iab . _ IC . =Ibc . Ica . _ Iab . Ica . Ibc . - Ica . Iab 3 IA . A C Zab Zbc Zca Ibc . Ica . Uab . + - -+ + - Ubc . Uca . IB . IC . Iab . B 第3章 上页下页返回 负载作 连结且对称 时，线电流和相电流 的一般关系式： 记住上述公式 Iab 3 Iab . Ica . Ibc . IC . IB . - Ica . IA . IA=3Iab -30o IB=3Ibc -30o IC=3Ica -3
11、0o IC . IB . IB . =Iab . Ibc . _ IA . =Ica . Iab . _ IC . =Ibc . Ica . _ 第3章 上页下页返回 例3.2.3 将下面的电路接至线电压为380V的三相对称电 源，R10， ，求 解：设 各电流的参考方向如图所示 。其中 是一组 三相对称的量，则 也是一组 三相对称的量 A C Z Z Z B R 第3章 上页下页返回 由基尔霍夫电流定律可得 A C Z Z Z B R 第3章 上页下页返回 3.3 三相功率 一般关系式： 有功功率 对称负载： IA . Za Zc ZbIB . IC . IN . + UA . _ + _
12、+ _ UB . UC . 第3章 上页下页返回 星形接法对称负载： 注意： 角仍然 是相电压与相电流 间的相位差角！ ， IA . Za Zc ZbIB . IC . IN . + UA . _ + _ + _ UB . UC . 第3章 上页下页返回 三角形接法对称负载： ， A C Zab Zbc Zca Ibc . Ica . Uab . + - -+ + - Ubc . Uca . IB . IC . IA . Iab . B 第3章 上页下页返回 依照相同的方法可得三相对称电路的无功 功率及视在功率： 三相对称负载有功功率一般表达式： 无功功率： 视在功率： 注意： 角均是 相电压
13、与相电流间 的相位差角！ 第3章 上页下页返回 已知：三相 电路中 求： 1、星形负载 线电流： 求解 思路： 例3.3.1 IA . IAB . A C B ICA . IBC . V U o AB 30 380 = P =10kW ，D cos D=1 Y Y P =5kW ，cos = 0.5（感性） Q =60 Y Y cos =0.5（感性）， 第3章 上页下页返回 UA . 60 A C B ICA . IBC . IA . IIIAAYAD += At Ai)30sin(23 .26 -= 2、三角形负载 线电流： 30 30 第3章 上页下页返回 对称负载：（不论星形联结还是三
14、角形联结） 电压对称、 电流对称，只需计算一相。 小结 不对称负载：每相分别计算。 星形联结 三角形联结 电源 对称 负载 线电压超前所对应的 相电压30 线电流滞后所对应的 相电流30 ， ， 第3章 上页下页返回 课课 堂堂 讨论讨论 1 某三相对称负载采用三角形联结，接于线电压 为 220 V 的三相电源上；或采用星形联结，接于线电压 为 380 V 的三相电源上，试分析这两种情况的电流和功 率的关系。 (1) 相电流的比值为（ ） (2) 线电流的比值为（ ） (3) 有功功率的比值为（ ）。 a. 1 b. 1/3 c. 3 d. e. a 3 1/ 3 d a 第3章 上页下页返回
15、 2 某三相对称负载采用三角形联结，接于线电压 为 220 V 的三相电源上；或采用星形联结，接于线电压 为 220 V 的三相电源上，试分析这两种情况的电流和功 率的关系。 (1) 相电流的比值为（ ） (2) 线电流的比值为（ ） (3) 有功功率的比值为（ ）。 a. 1 b. 1/3 c. 3 d. e. d c c 3 1/ 3 第3章 上页下页返回 3 三相交流发电机的三个绕组接成星形时，若 线电压 则相电压 uB为（ ）。 a. uB = 220 2 sin( t 30o ) V b. uB = 380 2 sin ( t 30o ) V c. uB = 220 2 sin ( t 90o ) V uCA = 380 2 sin t V ， d. uB = 380 2 sin ( t 90o ) V c 第3章 上页下页返回 4 某三相对称电路如图所示，正常工作时的线 电流为 10 A。 (1) 若 M 点断开，三个线电流如何变化？ 答： IL1 =（ ）， IL2 =（ ）， IL3 =（ ）。 (2) 若 N 点断开，三个线电流如何变化？ 答：IL1 =（ ）， IL2 =（ ）， IL3 =（ ）。 a. 10 A b. 5 A
