三相电源的连接

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1、2、三相电源的连接；重点：第19讲 三相电路3、三相电路的计算；1、三相电源及对称三相电源；4、三相电路的功率。9.3 三相电源一、三相电源引入 ：工农业生产中常会遇到“多相制”的交流电路， 多相制电路是由多相电源供电的电路。多相电路以相 的数目来分，可分为两相、三相、六相等。在多相制 中，三相制有很多优点，所以它的应用最为广泛。 n 定义：概括地说，三相交流电源是三个单相交流电源按 一定方式进行的组合。 n 三相电源的产生：三相供电系统的三相电源是三相发电机。下图所示是三相 发电机的结构示意图，它有定子和转子两大部分。定子铁心的 内圆周的槽中对称地安放着三个绕组（线圈）AX、BY和CZ。A、

2、 B、C为始端；X、Y、Z为末端。三绕组在空间上彼此间隔120o。 转子是旋转的电磁铁。当转子恒速旋转时，AX、BY、CZ三绕组 的两端将分别感应出振幅相等、频率相同的三个正弦电压uA（t ）、uB（t）、uC（t）。 n 对称三相电源：由三个振幅相等、频率相同、相位彼此相差120o 的三个单相正弦电源组合而成的电源称为对称三相正 弦电源。 若以 作为参考相量，这三个电压相量为：下图所示为三个单相电源的相量图和波形图。n 相序：按照各相电压经过正峰值的先后次序来说，若它 们的顺序是A-B-C-A时，称为正序，若为A-C-B-A时， 称为负序。以上各式就是正序时三个单相电源电压的 相量形表达式。

3、说明：工程上通用的相序是正序，如果不加说明，都是 指的这种相序。用户可以改变三相电源与三相电动机 的连接方式来改变相序，从而改变三相电动机的旋转 方向。二、三相电源的连接1、星形连接n 定义：将三相电源的每一个绕组的末端X、Y、Z连在一 起，组成一个公共点N，对外形成A、B、C、N四个端 子，这种联接形式称为三相电源的星形联接（也叫Y 形联接）。 下图所示为三相电源的星形连接及其相量图。n 名词解释：火线从三相电源的始端A、B、C引出的导线称 为端线或火线 。零线从中点N引出的导线称为中线或零线。 线电流流出端线的电流称为线电流 。相电流每一相绕组中的电流称为相电流。 线电压端线与端线间的电压

4、称为线电压。相电压每相绕组两端的电压称为相电压。 n 电压、电流关系：（1）三相电源作星形联接时，线电流和对应的相 电流相等。 （2）三相电源作星形连接时，线电压是相电压的 倍，相位超前对应的相电压30o 。若用Ul表示线电压 的有效值，用UP表示相电压的有效值，则有（3）三个线电压与相电压一样，也具有对称性。 强调 ：三个相电压只有在对称时它们的和为零，不对称 时它们的和不为零，而三个线电压之和则不论对称与 否均为零。 n 实际应用：因为三相电源的相电压对称，所以在三相四线制 的低压配电系统中，可以得到两种不同数值的电压， 即相电压220 V与线电压380 V。一般家用电器及电子 仪器用22

5、0 V，动力及三相负载用380 V。2、三角形连接n 定义：将三相电源各相的始端和末端依次相连，再由A 、B、C引出三根端线与负载相连。 下图所示为三相电源的三角形连接。三相电源作三角形联接时，其线电压和相电压相 等，线电流等于相电流的倍，相位滞后对应的相电流 30o。 注意 ： 由于发电机每组绕组本身的阻抗较小，所以当三 相电源接成三角形时，其闭合回路内的阻抗并不大。 通常因回路内uA+uB+uC=0，所以在负载断开时电源绕组 内并无电流。如果三相电压不对称，或者虽然对称， 但有一相接反，则uA+uB+uC0，即使外部没有负载， 闭合回路内仍有很大的电流，这将使绕组过热，甚至 烧毁。所以三相

6、电源作三角形连接时必须严格按照每 一相的末端与次一相的始端连接。在判断不清时，应 保留最后两端钮不接（例如Z端与A端），成为开口三 角形，用电压表测量开口处电压（例如uAZ），如果读 数为零，表示接法正确，再接成封闭三角形。三、三相电源和负载的连接n 单相负载：为保证各个单相负载电压稳定，各单相负载均以并联形 式接入电路。在单相负荷较大时，如大型居民楼供电，可 将所有单相负载平分为三组，分别接入A、B、C三相电路 。 n 三相负载：三相电源与三相负载连接，可以组成以下几种三 相电路：三相四线制的Y-Y联接、三相三线制的Y-Y联 接、Y-联接、-Y联接和-联接等。 说明：三相负载主要是一些电力负

7、载及工业负载。三相 负载的联接方式有Y形联接和形联接。当三相负载中 各相负载都相同，即ZA=ZB=ZC=Z=|Z| 时，称为三相 对称负载，否则，即为不对称负载。 9.4 三相电路的计算一、分析方法三相电路由于电源和负载的联接方式较多，负载 又分为单相、三相对称、三相不对称等，因而计算时 需考虑的问题也较多。本节仅对对称三相电路（三相 对称电源和三相对称负载相连组成的电路）进行分析 。单相负载和三相不对称负载可用正弦电路的一般分 析方法进行分析。 特别指出 ： 对于Y-Y联接的三相四线制对称三相电路，列出电 路的结点方程，得到17中线上的电压为由于 ，相当于中线短路，每相负载上的 电压是相电压

8、，其电流可以单独计算如下：【例19-1】今有三相对称负载作星形联接，设每相负载的电 阻为R=12，感抗为XL=16，电源线压 ， 试求各相电流。解：由于负载对称，只需计算其中一相即可推出期 余两相。 相电压相电流【例19-2】三相四线制中的负载为纯电阻，RA=10，RB= 5，RC=2，负载的相电压为220V，中线阻抗ZN= 0 ，试求各相负载上和中线上的电流。解：相电压各负载上的相电流为根据相量形式的KCL得中线电流为【例19-3】已知一对称三角形负载，接入线电压为380V的 电源中，测出线电流为15A，试求每相负载的阻抗。 解：三角形接法时，每相的相电流为 9.5 三相电路的功率三相电路的

9、总功率，等于三相负载各相的功率之 和，即P = PA + PB + PC 对于三相对称负载，各相电压、电流大小相等， 阻抗角相同，故各相的有功功率是相等的，即P= PA+ PB+ PC= UAIAcosA+UBIBcosB+UCICcosC =3UPIP cos上式中，UP是相电压的有效值，IP是相电流的有 效值，为UP与IP的相位差，cos是功率因数。由于设 备铭牌中给出的电压、电流均是指额定线电压UN和额 定线电流IN，故无论是Y形连接还是形连接，三相有 功功率的常用计算公式都可表示为同理，三相电路的无功功率为Q=QA+QB+QC = 3UPIPsin = 三相电路的视在功率为三相功率的测

10、量：测量三相电路的功率，对于三相四线制，应对各 相分别测量，通过求和得到三相电路的总功率，如下 图（1）所示；对于三相三线制，可用两瓦计法，如 下图（2）所示。【例19-4】一台三相电动机，额定功率PN=75kW，UN=3000V， cosN=0.85，效率N=0.82，试求额定状态运行时，电 机的电流IN为多少？电机的有功功率、无功功率及视 在功率各为多少？ 解：电机的额定功率PN是指机轴上输出的机械功 率，则电动机的电功率P为 故电机的额定功率为电机的容量为电机消耗的无功功率为本讲小结1、由三相电源供电的电路，称为三相电路。对 称三相电源的电压是频率相同、相位相差120o的正弦 电压。2、三相电源有Y形和形两种联接方式，三相负 载也有以上两种联接方式。由对称三相电源和对称三 相负载组成的电路叫做对称三相电路。3、对称三相电路的计算依据的是单相正弦电路的 相量分析法以及三相电路的对称性。本讲作业1、复习本讲内容； 2、预习下一讲内容网络函数和频率特性；3、书面作业：习题9-7，9-8，9-10。