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1、第 4 章 三相交流电路 4.1 4.1 三相电源三相电源 4.2 4.2 三相负载三相负载 4.3 4.3 三相功率三相功率 4.4 4.4 电气安全电气安全 下一章 上一章 返回主页 1 三相交流电路：由三相交流电源供电的电路。 三相交流电源： 由频率相同、幅值相等、相位彼此互差120电角度 的三个单相交流电源按一定的联结方式组合而成。 发电方面：比单相电源可提高功率50； 输电方面：比单相输电节省钢材25； n 三相电路的优点 配电方面：三相变压器比单相变压器经济且便于接入负载； 运电设备：结构简单、成本低、运行可靠、维护方便。 4.1 4.1 三相电源三相电源 2 一、三相交流电的产生
2、一、三相交流电的产生 + e1 L1 L1 + e2 L2 L2 + e3 L3 L3 L1 L1 L2 L2 L3 L3 L1 L1 三相交流发电机由三个对称的绕组组成， 在空间上彼此相差 120，它们的始端记为 L1 、L2 、L3 ，末端记为L1 、L2 、L3 。 （a）结构（b）绕组 （c）三相电动势 4.1 4.1 三相电源三相电源 3 转子装有磁极并以 的角 速度旋转，转子由原动机 拖动作匀速转动。 定子三相绕组切割 转子磁场而感应出 三相交流电动势。 L1 L2 L3 L2 L3 L1 1. 1. 三相交流电动势产生原理三相交流电动势产生原理: :动磁生电 2. 2. 三相交流
3、电动势的特点三相交流电动势的特点 幅值相等 频率相同 相位差 = 120 S N 4.1 4.1 三相电源三相电源 4 三相对称电动势的表达式 t 0 eA eBeC X A Y C B Z S N + + X A Y C B Z S N + + + X A Y C B Z S N + + X A Y C B Z S N + + + X A Y C B Z S N + + X A Y C B Z S N + + + X A Y C B Z S N + + X A Y C B Z S N + + + X A Y C B Z S N + + X A Y C B Z S N + + X A Y C
4、B Z S N + + X A Y C B Z S N + + + X A Y C B Z S N + + A相 B相 C相 4.1 4.1 三相电源三相电源 5 三相对称电动势的相量表示法 o与前面瞬时值表示法和波形曲线表示法对应三相 对称正弦交流电也可用相量表示法表示： 根据以上三种表示法都可以求得，对称三相交流电的 任意瞬时值之和恒为0。 4.1 4.1 三相电源三相电源 6 4.1 4.1 三相电源三相电源 正序(顺序)：ABCA 负序(逆序)：ACBA A B C 相序的实际意义： 以后如果不加说明，一般都认为是正相序。 D A B C 1 2 3 D A C B 1 2 3 正转反
5、转 A B C 相序：三相电源各相经过同一值(如最大值)的先后顺序。 三相电机 顺序：黄绿红 7 二、三相电源的星形联结 发电机三相绕组通常将三个末端接在一起。 三个绕组末端的连接点称为中性点 ( N )。 三个首端L1 、L2、 L3称为端点。 由中性点N引出的供电线称为中性线或零线。 由三个首端引出的供电线称为相线或火线。 L1 L3 L2 L1 L3 + e1 + e2 L2 + e3 星形联结 L1 L2 L3 L1 L2 L3 4.1 4.1 三相电源三相电源 8 I1 I3 I2 中性线 (零线) 线电流 相电压 相线 (火线) 线电压 相电流 三相四线制 I1 IL1 = I2
6、IL2 = I3 IL3 = U12 U1U23 U2U31 U3 L1 L2 L3 N IL2 IL3 IL1 IN 1.线电流与相电流的有效值关系 2.线电压与相电压的有效值关系 IL= IP U12 + U23 + U31 + U1 + U2 + U3 + 4.1 4.1 三相电源三相电源 9 30 U23 U2 U31 U3U2 U12 U1 =3 U12U130o =3 U23U230o =3 U31U330o 4.1 4.1 三相电源三相电源 I1 I 3 I2 L1 L2 L3 N IL2 I L3 IL1 I N U12 + U23 + U31 + U1 + U2 + U3 +
7、 10 线电压对称(大小相等， 相位互差120o) 一般表示为： 结论：对Y接法的对称三相电源 (2) 相电压对称，则线电压也对称。 (4) 线电压相位领先对应相电压30o。 (1) 即线电流等于对应的相电流。 4.1 4.1 三相电源三相电源 11 三、三相电源的三角形联结 将三相电源中每相绕组的首端依次与另一相 绕组的末端连接在一起，形成闭合回路。 三角形联结 L1 L1 L2 L3 L2 L3 L1 L3 L2 L1 L3 + e1 + e2 L2 + e3 4.1 4.1 三相电源三相电源 12 三相三线制 I1 I2 I3 线电流 相电压 相线（火线） 线电压 相电流 U12U1 =
8、 U23U2 = U31U3= 1.线电压与相电压的有效值关系 UL= UP I1 IL1= - I 3 I2 IL2= - I 1 I3 IL3= - I 2 2.线电流与相电流的有效值关系 L1 L2 L3 IL1 IL3 IL2 ( U1 )U12 + U23 ( U2 ) + U31( U3 ) + 4.1 4.1 三相电源三相电源 13 I1 I1 30 IL1 I2 I3 IL2 IL2 I3 I2 =3 IL1 I1 30o =3 IL2 I2 30o =3 IL3 I3 30o I1 IL1= - I 3 I2 IL2= - I 1 I3 IL3= - I 2 4.1 4.1
9、三相电源三相电源 14 结论：对接法 (2) 相电流对称，则线电流也对称。 (4) 线电流相位落后对应相电流30o。 (1) 线电压等于对应的相电压。 4.1 4.1 三相电源三相电源 15 三相对称负载: 三相阻抗相等的三相负载。 三相不对称负载: 使用时平均分配到三个相上。 L1 L2 L3 N M 3 三相负载: 由三相电源供电的负载。 Z2Z1Z3 4.2 4.2 三相负载三相负载 16 星形联结 三角形联结 三相负载也有两种接法: 具体采用何种接法，应根据电源电压和负载 额定电压的大小来决定。 原则上应使负载的实际电压等于其额定相电 压。 ZZ Z L1 L2 L3 Z Z Z L1
10、 L2 L3 N 4.2 4.2 三相负载三相负载 17 一、三相负载的星形联结 三相负载的三个末端联结在一起，接到电源 的中性线上。 三相负载的三个首端分别接到电源的三根相 线上。 IN IL3 I2 I1 IL1 I3 L2 L3 L1 N Z1 Z2 Z3 + + + U3 IL2 U1 U2 Z1 Z2 Z3 L1 L2 L3 N IL3 IL1 + + U3 U1 U2 IL1 IL2 + 4.2 4.2 三相负载三相负载 18 I1 = U1 Z1 U2 U31 U3 U12 U1 U2 U1 U3 I1 I2 I3 U23 I2 = U2 Z2 I3 = U3 Z3 IN IL3
11、 I2 I1 IL1 I3 L2 L3 L1 N Z1 Z2 Z3 + + + U3 IL2 U1 U2 如果负载对称，阻抗 Z1 = Z2 = Z3 。则为对称三相电路。 IN = I1 + I2 + I3 = IL1 + IL2 + IL3 4.2 4.2 三相负载三相负载 19 + _ + + Nn Z Z Z - - Z1 ZN Z1 Z1 对称三相电路 4.2 4.2 三相负载三相负载 20 + _ + + Nn Z Z Z - - Z1 ZN Z1 Z1 4.2 4.2 三相负载三相负载 21 结论： 3.有无中线对电路没有影响。没有中线(YY接，三相三线制)， 可加中线，中线有阻
12、抗时可短路掉 4. 对称情况下，各相电压、电流都是对称的。只要算出一相的电 压、电流，则其它两相的电压、电流可按对称关系直接写出。 1. UnN=0，电源中点与负载中点等电位。 2. 中线电流为零。 对称三相电路（Y-Y) 5. 各相的计算具有独立性，该相电流只决定于这一相 的电压与阻抗，与其它两相无关。 6. 可以画出单独一相的计算电路，对称三相电路的计 算可以归结为单独一相的计算。 4.2 4.2 三相负载三相负载 22 + _ + + Nn Z Z Z - - 例1 已知对称三相电源的 线电压为380V，对称 负载Z10030 求线电流。 解： 连接中线Nn，取A相为例计算 - + N
13、n Z 由对称性，得 4.2 4.2 三相负载三相负载 23 例2. 如图对称三相电路，电源线电压为380V，|Z1|=10， cos1 =0.6(滞后)， Z2= j50， ZN=1+ j2。 求：线电流、相电流，并定性画出相量图(以A相为例)。 + _ _ _ + + N A C B Z1 Z2 ZN N 解： + _ Z1 4.2 4.2 三相负载三相负载 24 + _ Z1 根据对称性，得B、C相的线电流、相电流： 4.2 4.2 三相负载三相负载 25 由此可以画出相量图： 30o 53.1o 18.4o 4.2 4.2 三相负载三相负载 26 三相负载不对称而又没 有中性线时，三相
14、负载 的相电压不会对称，导 致有的相电压超过负载 的额定相电压，有的低 于额定相电压，致使负 载不能正常工作，甚至 损坏。 因此，在三相四相制电路中，中性线不允许断 开，也不允许安装熔断器等短路或过电流保护 装置。 R2 R3 L1 L2 L3 R1 N S 4.2 4.2 三相负载三相负载 27 1. 有中线 + _ + _ _ + NN Za Zb Zc 4.2 4.2 三相负载三相负载 28 负载各相电压： 2. 无中线 相电压不对称 线(相)电流也不对称 + _ + _ _ + NN Za Zb Zc A B C 4.2 4.2 三相负载三相负载 29 负载中点与电源中点不重合，这个现象称为中点位移。 称为中点位移电压 N N A C B 4.2 4.2 三相负载三相负载 30 例3. 照明电路: (1) 正常情况下，三相四线制，中线阻抗约为零。 A C B N N N A C B N 380 220 4.2 4.2 三相负载三相负载 31 (2) 假设中线断了(三相三线制), A相电灯没有接入电路(三相不对称) 灯泡未在额定电压下工作，灯光昏暗。 A C B N N N A C B 380 N 190 190 4.2 4.2
