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1、,海南风光,第3章三相交流电路,清华大学电机系电工学教研室,第3章 三相交流电路,3.1 三相交流电源3.1.1 三相交流电源的产生3.1.2 三相交流电源的联接 3.2 三相电路的负载3.2.1 负载的星形联接3.2.2 负载的三角形联接 3.3 三相功率3.3.1 对称三相电路的功率3.3.2 三相电路的功率测量,（自学）,3.1 三相交流电源,3.1.1 三相电动势的产生,在两磁极中间，放一个线圈。,根据右手定则可知，线圈中产生感应电动势，其方向由XA。,合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，线圈两端便可得到单相交流电动势。,一、三相交流电动势的产生,A,X,Y,C,B,Z,S,N,三
2、线圈空间位置 各差120o,转子装有磁极并以 的速度旋转。三个 线圈中便产生三个单相电动势。,二、三相电动势的表示式,三相电动势的特征： 大小相等，频率相同，相位互差120。,1. 三角函数式,2. 相量表示式及相互关系,3.1.2 三相交流电源的连接,一、星形接法,1. 连接方式,三相四线 制供电,相线（火线）:,中线（零线）：N,2. 三相电源星形接法的两组电压,相电压：相线对中线间的电压。,三个相电压是对称的,UP代表电源相电压的有效值,线电压：相线间的电压。,线电压和相电压的关系：,同理：,三个线电压也是对称的：大小相等，为相电压的 倍，相位领先对应的相电压30，互成120相位差。,线
3、电压与相电压的通用关系表达式：,-为电源的相电压 -为电源的线电压,在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为,3.2 三相负载及三相电路的计算,负载有两种接法:,相电流(负载上的电流)：,3.2.1 三相对称负载星形接法及计算,一、星形接法特点,: 中线电流,A,C,B,N,Z,Z,Z,*负载两端的电压等于电源的相电压,结论：三相电源对称，负载对称且Y形连接，则三个线电流也是对称的。中线电流为0,例1：三相电源，,三相对称负载，Y型接法，每相,求：每相负载中的电流及各线电流相量。,解：,设,1. 负载对称时，只需计算一相,2. 负载不对称时，各相单独计算。如：,例2. 已知：, 三相负载
4、 R、L、C以及 三相线电压：,求：各相、各线及中线电流,线 电 压,(2) 相电流,(3) 中线电流,(4) 相量图,负载对称时,问题及讨论,答：Y形连接，三相完全对称时，中线可以取消。称为三相三线制。,应用实例-照明电路,正确接法: 每组灯相互并联,然后分别接至各相电压上。,每组灯的数量可以不等，但每盏灯上都可得到额定的工作电压220V。,能否取消中线？,例3.,有6个220V,60W的灯泡, A相接1个, B相接2个, C相接3个。 （1）如果有中线，每组灯泡是否一样亮？ （2）如果中线断开，每组灯泡是否仍一样亮？,关于零线的结论,负载不对称而又没有中线时，负载上可能得到大小不等的电压，
5、有的超过用电设备的额定电压，有的达不到额定电压，都不能正常工作。比如，照明电路中各相负载不能保证完全对称，所以绝对不能采用三相三相制供电，而且必须保证零线可靠。,中线的作用在于，使星形连接的不对称负载得到相等的相电压。为了确保零线在运行中不断开，其上不允许接保险丝也不允许接刀闸。,3.2.2 三角形接法及计算,特点：负载的相电压=电源的线电压,各电流的计算,ZAB,ZBC,ZCA,每相负载电流,（2）负载对称时（ZAB=ZBC=ZCA=Z ），各相电流有效值相等，相位互差120 。有效值为：,（1）负载不对称时，先算出各相电流，然后计算线电流。,同理：,负载对称时，三角形接法线、相电流的相位关
6、系,负载对称时三角形接法的特点,负载对称三角形接法，负载两端的电压等于电源的线电压；线电流是相电流的 倍，相位落后对应的相电流30。,负载对称时：,3.3 三相电路的功率,三相总有功功率：,星形接法时：,三角形接法时：,3.3.1 三相电路的功率的计算,UP、IP代表负载上的相电压和相电流,在三相负载对称的条件下，三相电路的功率：,3.3.2 三相功率的测量,无中线时：用二表法测三相总功率,有中线时：用三表法测三相总功率,测单相功率,例1（讨论题）三相电源,线电压380V。电阻丝每根220V，2kW。设计一个12kW的电阻炉,如何接线?用哪一个方案？线电流多大?,第1方案: 单相，并联,第2方
7、案：三相，Y形,缺点：造成电网负载不平衡,三相电路习题讨论课,例2（实际应用题）： 求三相电阻炉应装的刀闸和熔断丝的容量,实验室买来一台15kW的三相电阻炉，三角形接法，用三相380V的电源。问应装多少A的三相刀闸和熔断器？三相刀闸和熔断器的容量取线路电流的2倍。,所以三相刀闸和熔断器的容量=232=46A，取50A。,例3计算题,三相对称电源, 三角形接法的对称负载 星形接法的对称负载 求：各线电流 、 、,（电感性负载）,题3解答,由,题3解答续,三角形接法：,已知：,电阻负载,题3解答续,三角形接法：,题3解答续,星形接法：,已知：,电感性负载,题3解答续,星形接法：,电感性负载,题3解答续,例4 已知uAB，r，Z。求ia，iab,三相交流电路的小结（1）,相电压,线电压,三相对称电源,三相交流电路的小结(2)-三相负载,星形负载,三角形负载,三相交流电路的小结(3)-三相电路计算,负载对称时：电压对称、电流对称，只需计算一相。求电表读数时，可只算有效值，不算相位。,三相电路的计算要特别注意相位问题。,三相交流电路的小结(4)-三相功率计算,三相总功率：,
