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1、2018年10月26日星期五,28-1,4.1 三相电动势,4.2 三相电源的连接,4.3 三相负载的连接,4.4 三相电路的功率,第4章 三相交流电路,2018年10月26日星期五,28-2,本章提要 三相电力系统是由三相电源、三相负载和三相输电线路三部分组成，本章讨论三相电源、三相负载以及三相电路的功率等问题，主要包括： 1. 三相交流电动势的产生、对称三相电压的大小及相序。 2. 对称负载为星形联结与三角形联结的电路中，电压与电流的关系及计算方法；不对称负载星形联结时电路的计算。 3. 三相电路中功率。,4.1 三相电动势,2018年10月26日星期五,28-3,三相交流发电机主要组成部
2、分：,三相绕组的三相电动势幅值相等, 频率相同, 彼此之间相位相差120。,铁心,绕组,一、 三相交流发电机,定子：定子铁心内圆周表面有槽，放入三相电枢绕组。,U1,U2,U1,U2,V1,V2,W1,W2,定子绕组,转子：一对由直流电源供电的磁极,+,+,4.1 三相电动势,+,2018年10月26日星期五,28-4,二、三相电源,三相电源是由三相发电机产生的频率相同、幅值相等、相位互差120的三相对称正弦电压。,三相电动势瞬时表示式,4.1 三相电动势,2018年10月26日星期五,28-5,120,120,120,三相电压相量图,相量表示,幅值相等 频率相同 相位互差120,三个正弦交流
3、电动势满足以下特征,4.1 三相电动势,2018年10月26日星期五,28-6,对称三相电动势的瞬时值之和为 0,若三个电压或电流之间也有上述关系， 称为 对称三相电压或对称三相电流,相序 三相交流电压达到正幅 值（或相应零值）的 顺序称为 相序。 正序 UV W 逆序 UWV,4.1 三相电动势,2018年10月26日星期五,28-7,一、星形（Y形） 形联结 1、连接方式,N,中点 或零点,发电机三相绕组的末端连接成一公共点N。 由始端(U1,V1,W1)引出三条线电源的星形（ Y形）联结。,相线(火线),中性线(零线),相线(火线),相线(火线),线电压,相电压,三相四线制,U,V,W,
4、+ eU -,相电压（有效值）： 线电压（有效值）：,Up,Ul,4.2 三相电源的连接,2018年10月26日星期五,28-8,2、线电压与相电压关系,相量表示,结论：星形联结中，线电压为相电压 的 倍，线电压超前相应相电压 30o。,4.2 三相电源的连接,2018年10月26日星期五,28-9,二、三角形（ 形）联结,发电机三相绕组依次首尾相连三角形联结。 1、连接方式,星形联结时，可引出四根导线(三相四线制)，可获得两种电压。通常在低压配电网中相电压为220V，线电压为380V。也可不引出中线(三相三线制)。,若三相电源电动势对称：,4.2 三相电源的连接,2018年10月26日星期五
5、,28-10,相量图,在三角形回路中，有一个大小等于相应电压两倍的电源存在。由于绕组本身阻抗很小，回路中的电流很大，电机有烧毁的危险，这是绝对不允许的。 实际电源的三相电动势不是理想的对称三相电动势，它们的相量和并不绝对等于零，所以三相电源通常都接成星形，而不接成三角形。,4.2 三相电源的连接,2018年10月26日星期五,28-11,三相电路的负载由三部分组成，其中的每一部分叫做一相负载 对称三相负载：各相负载的 复阻抗相等 例如:三相电动机、三相变压器 对称三相电路：由对称三相电源和对称三相负载组成的电路 不对称三相电路：三相电源不对称或各相负载阻抗不相等，这时各相电流是不对称的。,4.
6、3 三相负载的连接,2018年10月26日星期五,28-12,一、 对称负载的星形联结电路,N,1、相电流与线电流的关系,2、负载电流之间的关系 若三相负载对称，即ZU =ZV =ZW，忽略中线阻抗，则三相负载可归为一相计算。,4.3 三相负载的连接,2018年10月26日星期五,28-13,设电源相电压 为参考正弦量,1.负载相电流,2. 相电流有效值,3.相电压与相电流 之间的相位差,一相电路,4.3 三相负载的连接,2018年10月26日星期五,28-14,中性线中电流为,因为负载对称，即：,因为电压对称，所以负载相电流对称,5.中性线电流为零,对称负载相量图,4.3 三相负载的连接,2
7、018年10月26日星期五,28-15,结论 由于三相电动势和负载的对称性，各相电压和电流也是对称的。只要算出某一相电压、电流，其它两相可以根据对称关系直接写出。 各相电流仅由各相电压的各相阻抗决定。,如果三相负载对称, 中线中无电流, 可将中线除去, 而成为三相三线制系统。 例如：三相电动机,4.3 三相负载的连接,2018年10月26日星期五,28-16,【例4-1】一星形联结的三相负载，每相电阻R = 6，感抗 XL 8。电源电压对称，设 ，试求电流。,解：负载对称，以U相为例。,=,4.3 三相负载的连接,2018年10月26日星期五,28-17,二、负载三角形联结 的三相电路,1.电
8、压关系,2.相电流有效值,3.相电压与相电流 之间的相位差,4.负载线电流,4.3 三相负载的连接,2018年10月26日星期五,28-18,因为负载对称,所以负载各相电流对称。负载对称时，只需计算一相电流，其它两相电流可根据对称性直接写出。,对称负载相量图,5.线电流与相电流的关系,结论：三角形联结中，线电流是 相电流的 倍，线电流滞后相应 相电流 30o。,三相电动机的绕组可以连接成星形，也可以连接成三角形，而照明负载一般连接成星形（有中性线）,4.3 三相负载的连接,2018年10月26日星期五,28-19,【例4-2】在图4-13所示的电路中，设三相对称电源线电压为380V，三角形联接
9、的对称负载每相阻抗Z(4+j3) ，试求各相电流与线电流，并作相量图。,解：,设 ，则,根据对称性，可得其余两相电流,线电流,4.3 三相负载的连接,2018年10月26日星期五,28-20,三、不对称三相电路计算,不对称三相电路：当三相电源不对称或各相负载阻抗不相等时，电路中的各相电流是不对称的。 例如各相负载（如照明、电炉、单相电动机等）分配不均匀；电力系统发生故障（短路或断路等）都将出现不对称情况。 通常三相电源的不对称程度很小，可近似地当作对称来处理。所以在工程实际中，要解决的是三相电源对称而负载不对称的三相电路计算问题。 不对称三相电路中的三相电流是不对称的，因此对这种电路只能用网络
10、分析中求解复杂电路的方法。,4.3 三相负载的连接,2018年10月26日星期五,28-21,三相负载采用何种联接方式由负载的额定电压决定。,当负载额定电压等于电源线电压时采用三角形联结；,当负载额定电压等于电源相电压时采用星形联结。,注意,4.3 三相负载的连接,2018年10月26日星期五,28-22,【例4-3】 电路如图所示，若不对称形负载接于对称三相电源上，电源相电压为220V，U相接一只220V、100W灯泡，V相、W相各接入一只220V、200W灯泡，中线阻抗不计，求各相电流和中线电流。,解：因中线阻抗不计，,注意：若三相负载不对称，各负载相电压对称，但中性线电流不为零。,4.3
11、 三相负载的连接,2018年10月26日星期五,28-23,一、有功功率 P,无论负载为 Y 或联结，三相负载所吸收的有功功率与三相电源所提供的有功功率相等，并等于各相有功功率之和，,当负载对称时，三相总功率为：,当对称负载是星形联结时：,当对称负载是三角形联结时:, 是相电压与 相电流的相位差角,对称不论负载是何种连接方式，总功率为：, 是相电压与相电流的相位差角,4.4 三相电路的功率,2018年10月26日星期五,28-24,二、 无功功率,三相总的无功功率等于各相功率之和。,当负载对称时，三相总功率为:,三、 视在功率,当负载对称时，三相总功率为:,三相总的视在功率,4.4 三相电路的
12、功率,2018年10月26日星期五,28-25,【例4-4】对称三相电源线电压380V，形对称负载每相阻抗Z=(12+j16) ，试求各相电流和线电流。如将负载改为形对称接法，求各相电流和线电流，分别计算形、形接法时的三相总功率。,解：,由形接法可知，相电压为线电压的,设,4.4 三相电路的功率,2018年10月26日星期五,28-26,形接法中，线电流相电流，三相功率为,形接法时，相电流为,形接法中，线电压相电压，三相功率为,4.4 三相电路的功率,2018年10月26日星期五,28-27,1. 在电力系统中三相电源是频率相同、幅值相等、相位互差120的三相对称正弦电压.,2. 星形联结的电源,3. 在低压配电系统中，通常采用三相四线制（三根火线，一根零线），如果为三相对称负载，可以不接中线，如果三相负载不对称，必需接中线才能保证负载正常工作，所以，中线不允许接开关或熔断器。,4. 三相负载可以星形联结，也可以三角形联结，采用何种联接方式由负载的额定电压决定。,小 结,2018年10月26日星期五,28-28,5. 三相对称负载星形联结,6. 三相对称负载三角形联结,7. 三相对称负载的功率,相电压与相电流的相位差角,小 结,
