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1、,学习目标与要求：了解三相交流电的产生，理解对称三相电源的特点；(2) 掌握三相电源、三相负载的星形和三角形联结方法及相电压、相电流、线电压、线电流的关系； (3) 熟悉三相对称电路的计算特点； (4) 熟悉三相不对称电路的分析； (5) 掌握对称三相电路功率的计算方法。,第四章 三相电路,4.1 三相电路的特点4.2 对称三相电路的计算4.3 不对称三相电路的分析4.4 三相电路的功率,第四章 三相电路,4.1 三相电路的特点,对称三相电源 星形连接特点 角形连接特点,4.1.1 三相电压的产生,电能可以由水能（水力发电）、热能（火力发电）、核能（核能发电）、化学能（电池）、太阳能（太阳能电
2、站）等转换而得。而各种电站、发电厂，其能量的转换由三相发电机来完成。如：三峡电站，三相水轮发电机将水能转换为电能；火电站，三相气轮发电机将燃烧煤炭产生的热能转换为电能。三相交流电是如何产生？有何特点？,三相传输线节省材料; 三相电动机运转平稳.,三相交流发电机示意图,4.1.1 三相电压的产生,工作原理：,三相绕组,匝数相同,空间排列互差120,材料、尺寸相同,N,S,I,w,A,Z,B,X,C,Y,上页,下页,目录,返回,三相电源瞬时表示式,uA,uB,uC,0,u,(尾端),+,uA,uB,uC,X,A,B,Y,C,Z,(首端),+,+,三相电源波形图,A相,B相,C相,三相电源的相量表示
3、,这三个正弦交流电源满足以下特征,三相电源相量图,把三个绕组的末端 X, Y, Z 接在一起，把始端 A,B,C 引出来,A,+,X,+,+,B,C,Y,Z,A,B,C,o,X, Y, Z 接在一起的点称为Y联接对称三相电源的中性点，用O表示。,电源星形联接(Y联接),4.1.2 星形连接方式,上页,下页,目录,返回,星形连接的相电压和线电压,相电压：,线电压：,Up,端线(相线、火线),中线,、Ul,星形连接的相电流和线电流,相电流：每相的电流,线电流：端线上的电流显然，星接时线电流等于相电流,、IP,Il,A,N,B,C,O,+,+,+,+,线电压与相电压的关系,根据KVL定律,相量图,3
4、0,相量图,30,30,30,同理,相电压对称线电压也是对称的,演示,对Y型接法的对称三相电源,所谓的“对应”：对应相电压用线电压的第一个下标字母标出。,(1) 相电压对称，则线电压也对称。,(3) 线电压相位领先对应相电压30o。,结论,星型联接时，线电流等于相电流。,4.1.2 三角形连接方式,电源三角形联接(联接),三个绕组始末端顺序相接,三角形联接的对称三相电源没有中点,上页,下页,目录,返回,关于联接电源需要强调一点：始端末端要依次相连。,正确接法,错误接法,I =0 , 联接电源中不会产生环流。,注意,I 0 , 接电源中将会产生环流。,当将一组三相电源连成三角形时，应先不完全闭合
5、，留下一个开口，在开口处接上一个交流电压表，测量回路中总的电压是否为零。如果电压为零，说明连接正确，然后再把开口处接在一起。,上页,下页,目录,返回,V型接法的电源：若将接的三相电源去掉一相，则线电压仍为对称三相电源。,上页,下页,目录,返回,线电压等于对应的相电压,上页,下页,目录,返回,三角形联接线电压与相电压的关系,设,三角形联接线电流与相电流的关系,由KCL有,下面求各相电流,各相电流,-,+,A,B,C,+,-,+,-,相电流是对称的,B,设,各线电流,相电流对称, 线电流也对称,30,30,30, 形连接的特点：,(1) 线电压等于相电压l = P ；,(2) 线电流有效值是相电流
6、有效值的 倍，线电流在相位上依次落后相应的相电流 。,上页,下页,目录,返回,4.2 对称三相电路计算,对称三相电路的特点 对称三相电路计算,三相电源与三相负载,电力系统的负载，可以分成两类。一类叫做单相负载，另一类叫做三相负载。,单相负载示例,电视机,白炽灯,三相负载示例,三相电动机,三相对称负载： 三相负载的每相负载的性质、阻抗完全相同,三相负载,三相负载的连接方法：星形联结或三角形联结。,三相不对称负载：各相负载不完全相同。,如三相照明电路中的负载,（1） 对称三相负载也有两种基本联接方式,星形联接,三角形联接,4.2 对称三相电路计算,负载的相电压：每相负载上的电压。,负载的线电压：负
7、载端线间的电压。,线电流：流过端线的电流。,相电流：流过每相负载的电流。,（2）对称三相电路：由对称三相电源和对称三相负载联接而成。,按电源和负载的不同联接方式可分为YY，Y0 Y0，Y ， Y， 等。,（3）对称三相电路的简化计算法,对称三相电路的简化计算方法是单相计算法。,单相计算法的推导,以o点为参考点，对o点列写节点方程：,负载侧相电压也对称。,负载侧相电压：,设,计算电流：,利用对称性质, 可在求出一相( 如A相) 的电压、电流后, 直接写出其它两相的结果,而不必分别计算三个单相电路。,因O，O两点等电位，所以三个相电流的计算是分别计算的(即化为三个单相电路的计算)。,三相负载电流(
8、也是线电流)也是对称的,这就是三相电路化为单相电路计算的简便算法,1) 画出一相计算电路：,2) 由一相计算电路可得：,3)由对称性 可写出：,因O，O两点自然等位，可将其用短路线联结，且其中电流为零。看起来直观.,具体步骤:,例. 对称三相电路.求各线电流,结论,有无中线对分析结果没有影响。没有中线(YY接，三相三线制)，可将中线添上，此时中线中没有电流。因此，YY接电路与Y0Y0接(有中线)电路计算方法相同。且中线有阻抗时可视为短路。,2. 对称情况下，各相电压、电流都是对称的，可采用一相（A相）等效电路计算。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. U
9、oo=0，电源中点与负载中点等电位。,3. Y形 联接的对称三相负载，其负载的相、线电压、负载的相、线电流的关系为：,例1,A,B,C,Z,Z,Z,已知对称三相电源线电压为380V，Z=6.4+j4.8。,求：负载Z的各相电流。,解：,求各相电流,线电流,负载上相电压与电源线电压相等：,例2,计算相电流：,计算线电流：,将接电源可用Y接电源替代，保证其线电压相等。,对负载等效,计算时, 不必知道电源的联结方式.,单相计算电路,例,A,B,C,Z,Z,Z,Zl,Zl,Zl,已知对称三相电源线电压为380V，Z=6.4+j4.8， Zl =3+j4。,求：负载Z的各相电压、线电压和电流。,解：,有
10、线路阻抗的对称电路,1. 添中线, 画出单(A)相计算电路,或：,O,Z=6.4+j4.8 Zl =3+j4,2. 计算A相电路,3. 写出B, C 相电压与电流,小结,1. 三相电压、电流均对称。,负载为Y接,线电流与对应的相电流相同。,负载为接,线电压与对应的相电压相同。,2. 对称三相电路的一般计算方法,(1) 画出单相计算电路，求出一相负载的电压、电流：,(2) 由对称性，得出其它两相的电压、电流。,例: 已知线电压，求各相负载电流.,有线路阻抗的三角形联接的对称电路,设,例,_,_,_,+,+,+,O,A,B,C,Zl,Zl,Zl,Z,Z,Z,A,B,C,对称三相电路k中，Z=(19
11、.2+j14.4), Zl=(3+j4) , 对称线电压UAB=380V。求负载端的线电压和线电流。,1.负载端需要将三角形连接变成变换为星形连接,解,_,_,_,+,+,+,O,A,B,C,Zl,Zl,Zl,Z,Z,Z,A,B,C,三角形负载,星形负载,+,_,Zl,Z,A,B,C,+,_,+,_,Zl,Z,Zl,Z,A,B,C,2.一相计算电路,= 17.1/- 43.2A,O,3. 写出B,C相电流,A相,根据负载端的线电流可以求得负载中的相电流，,= 9.9 /-13.2A,_,_,_,+,+,+,O,A,B,C,Zl,Zl,Zl,Z,Z,Z,A,B,C,= 136.8 /-6.3V,
12、/ 30 ,=236.9 / 23.7 V,6. 根据对称性, 写出,4. 求A相负载的相电压,5. 求A相负载的 线电压,例,各电阻负载的相电流,由于三相负载对称，所以只需计算一相，其它两相可依据对称性写出。,负载星形联接时，其线电流为,负载三角形联解时，其相电流为,(2) 电路线电流,一相电压与电流的相量图如图所示,一相电压与电流的相量图如图所示,(3) 三相电路的有功功率,4.3 不对称三相电路分析,不对称三相电路的特点 避免中性点位移的方法,电源不对称程度小(由系统保证)。,负载不对称情况较普遍。,讨论对象：电源对称，负载不对称(低压电力网) 。,分析方法：,不对称,应用一般交流电路分
13、析方法。,不能使用对称电路的单相计算方法 。,主要了解：中性点位移。,负载各相电压：,三相负载Za、Zb、 Zc不相同。,负载中点与电源中点不重合，这个现象称为中点位移。,当中点位移较大时，会造成负载相电压严重不对称，可能使负载的工作状态不正常。,相量图：,在电源对称情况下，可以根据中点位移的情况来判断负载端不对称的程度。,例 相序仪电路。已知1/(w C)=R，三相电源对称。求：灯泡承受的电压。,解,若以接电容一相为A相，则B相电压比C相电压高。B相灯较亮，C相较暗(正序)。据此可测定三相电源的相序。,例 照明电路,(1) 正常情况下，三相四线制，中线阻抗约为零。,由于有中线，每相负载的工作
14、情况相对独立，不会相互影响。若A线断，则B相，C相均可正常工作.,(2) 假设中线断了(或三相三线制), 且A线断，则A相电灯没有接入 电路,灯泡在低于额定电压下工作，灯光昏暗。,N,(3) 若A相负载短路,超过灯泡的额定电压，灯泡可能烧坏。,结论：照明线路的中线不装保险，并且中线较粗。可减少阻抗，减小中点电压; 同时也增加中线强度，不易断，保证负载正常工作。,例5.,如图电路中，电源三相对称。当开关S闭合时，电流表的读数均为5A。,求：开关S打开后各电流表的读数。,解：,开关S打开后，电流表A2中的电流与负载对称时的电流相同。而A1、 A3中的电流相当于负载对称时的相电流。,电流表A2的读数=5A,电流表A1、A3的读数=,4.4 三相电路功率,三相电路功率 三相电路功率测量,1. 对称三相电路的平均功率P,对称三相负载Z,Pp=UpIpcos,三相总功率 P=3Pp=3UpIpcos,一相负载的功率,4.4 三相电路功率,注意：,(1) 为相电压与相电流的相位差角(阻抗角)，不要误以为是线电压与线电流的相位差。,(2) cos为每相的功率因数，在对称三相制中, 三相功率因数：cos A= cos B = cos C = cos 。,2. 无功功率,
