电工学课件：第4章三相正弦交流电路

第四章 三相正弦交流电路4.1三相正弦交流电源4.2 负载的联结4.3三相电路分析4.4 三相电路的功率4.1三相正弦交流电源三三相相绕绕组组在在空空间间互互差差120，当当转转子子以以均均匀匀角角速速度度 转转动动时时，在在三三相相绕绕组组中中产产生生感感应应电电压压，从从而而形形成成对对称称三三相电源。相电源。对对称称三三相相电电源源通通常常由由三三相同步发电机产生。相同步发电机产生。一、三相正弦交流电的产生一、三相正弦交流电的产生 .定子定子转子转子NSI 三相同步发电机示意图三相同步发电机示意图AZBXCY1.三相绕组布局及其始末端三相绕组布局及其始末端 A B C X Y Z 始始 端端.末末 端端U1 V1 W1 U2 V2 W2 教材符号教材符号180003600NS12002400转子转子 uA、uB、uC 磁感应强度按磁感应强度按正弦规律分布正弦规律分布 .2.磁场分布及三相输出磁场分布及三相输出三相电源：三相电源：3.三相电源特点及相序三相电源特点及相序特点：特点：有效值和角频率都相同有效值和角频率都相同 在相位上彼此相差在相位上彼此相差120120即：即：或或 任一瞬时任一瞬时3 3个电压个电压瞬时值之和或相量之和为零瞬时值之和或相量之和为零。三个电压达到最大值的先后次序叫三个电压达到最大值的先后次序叫相序相序相序相序，相序相序为为A AB BC C顺序；顺序；若相序为若相序为 ACBACB逆序。逆序。中线中线（零线零线）相线相线（火线火线）.中点中点(零点零点)二、三相电源的连接二、三相电源的连接 .+uAuBuCABCNXYZN星形联结星形联结(Y形联结形联结)+uAuBuCABCXYZ相电压：相电压：线电压：线电压：+ABCN1.相电压和线电压相电压和线电压 120012001200300300+ABCN2.相电压和线电压的关系相电压和线电压的关系 120012001200 相电压对称，线电压也对称。相电压对称，线电压也对称。.+ABCN线电压与相电压的通用关系表达式：线电压与相电压的通用关系表达式：线电压与相电压的通用关系表达式：线电压与相电压的通用关系表达式：在日常生活与工农业生产中，多数用户的在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为电压等级为:三相电源绕组还可以连接成三角形，但电源绕组三相电源绕组还可以连接成三角形，但电源绕组三角接时只能向负载提供一种电压：三角接时只能向负载提供一种电压：电源线电压电源线电压电源线电压电源线电压U U U Ul l l l=绕组的感应电压绕组的感应电压绕组的感应电压绕组的感应电压U U U UP P P P。3.三相电源的三角形连结三相电源的三角形连结 三角形联结形三角形联结形(形形联结联结)+ABCXZYBU&CU&AU&讨论讨论（1）电源回路中是否会出现电源回路中是否会出现环流？环流？CU&AU&+BU&+ABC所以回路内不会出现环流。所以回路内不会出现环流。（2 2）如果其中一相反接）如果其中一相反接 会怎样？会怎样？在回路中将产生很大在回路中将产生很大电流，烧毁绕组。故严电流，烧毁绕组。故严禁接错。禁接错。电源绕组两种接法的比较电源绕组两种接法的比较 星形的优点：星形的优点：发电机绕组的电压较低，绝缘等级也较低发电机绕组的电压较低，绝缘等级也较低 三相四线制可同时提供两种电压。三相四线制可同时提供两种电压。三角形的优点：三角形的优点：绕组电流较小，故所用导线较细，可节约导线。绕组电流较小，故所用导线较细，可节约导线。数量上数量上数量上数量上线电压是相电压线电压是相电压的的1.7321.732倍；倍；倍；倍；在在相位上超前相位上超前相位上超前相位上超前线电压超前与其相对应的线电压超前与其相对应的相电压相电压3030.验电笔的正确握法如下图示：验电笔的正确握法如下图示：你能说出对称你能说出对称三相交流电的三相交流电的特征吗？特征吗？你会做吗？你会做吗？三相四线制供电体制三相四线制供电体制中，你能说出线、相中，你能说出线、相电压之间的数量关系电压之间的数量关系及相位关系吗？及相位关系吗？如何用验电笔或如何用验电笔或如何用验电笔或如何用验电笔或400V400V400V400V以上以上以上以上的交流电压表测出三相四线制的交流电压表测出三相四线制的交流电压表测出三相四线制的交流电压表测出三相四线制供电线路上的火线和零线？供电线路上的火线和零线？供电线路上的火线和零线？供电线路上的火线和零线？电笔头与被测导线接触电笔头与被测导线接触时，使氖管时，使氖管发光的是火发光的是火发光的是火发光的是火线线线线（或端线），不发光（或端线），不发光的是的是零线零线零线零线。电表可利用火线与零线电表可利用火线与零线之间的数量关系判断出之间的数量关系判断出火线和零线。火线和零线。三个三个最大值相等、角最大值相等、角最大值相等、角最大值相等、角频率相同、相位上互差频率相同、相位上互差频率相同、相位上互差频率相同、相位上互差120120 的正弦交流电。的正弦交流电。4.2 4.2 负载的联结负载的联结 1.1.负载的负载的负载的负载的Y Y形形形形联结联结:ACB NZZZuAuBuC线线线线电流电流iCiBiA相相相相电流电流Y接接负载的端电压负载的端电压负载的端电压负载的端电压等于等于电源相电压电源相电压电源相电压电源相电压；负载中通过的电流称为负载中通过的电流称为相电流相电流相电流相电流I IP P；iN中线中线中线中线电流电流火线上通过的电流称为火线上通过的电流称为线电流线电流线电流线电流I Il l；中线上通过的电流称为中线上通过的电流称为中线电流中线电流中线电流中线电流I IN N；1.1.负载的负载的负载的负载的Y Y形形形形 联结联结:ACB NZZZuAuBuC线线线线电流电流iCiBiA相相相相电流电流iN中线中线中线中线电流电流 三相电源三相电源对称对称、三相、三相Y接负载也接负载也对称对称的情况下，三的情况下，三相负载电流也是相负载电流也是对称对称的，此时的，此时中线电流为零中线电流为零。各相负载中通过的电流分别为：各相负载中通过的电流分别为：中线电流：中线电流：显然显然 2.2.负载的负载的负载的负载的形连接形连接形连接形连接:uABuBCuCA接接负载的端电压负载的端电压负载的端电压负载的端电压等于等于电源电源电源电源线电压线电压线电压线电压；负载中通过的电流称为负载中通过的电流称为相电流相电流相电流相电流I IP P；火线上通过的电流称为火线上通过的电流称为线电流线电流线电流线电流I Il l；各相负载中通过的电流分别为：各相负载中通过的电流分别为：各线电流与相电流的关系为：各线电流与相电流的关系为：ACBZZZ线线线线电流电流iCiBiA相相相相电流电流iABiBCiCA三角形联结三角形联结(形联结形联结)ACBNZAZCZBZABZCAZBC星形联结星形联结(Y形联结形联结)三相电路是由对称三相电源和三相负载联接起来所组成三相电路是由对称三相电源和三相负载联接起来所组成的系统。工程上根据实际需要可以组成下列各种形式。的系统。工程上根据实际需要可以组成下列各种形式。电源电源YYY当电源和负载都对称时，称为对称三相电路当电源和负载都对称时，称为对称三相电路。电源电源负载负载负载负载+uAuBuCZABZCAZBCABCZlZlZl三相四线制三相四线制 Y AABBCCuBu uA AuC+-ZAZBZC+uAuBuCABCNZAZCZBZlZlZl三相四线制三相四线制 Y YAABBCCuBuC+u uA A+-+-ZAZBZCZNZNNN4.3三相电路分析一、负载作星形联结的三相电路分析一、负载作星形联结的三相电路分析 .+NZAZCZBZNABCAR1+us1 _ _+us2 _ _R2R3R4BR3AR1R2R4BAR1R2R3R4B一般表达式一般表达式+NZAZCZBZNABC+NZAZCZBZNABC+NZAZCZBZNABC+三相对称电流三相对称电流 一般情况下，若一般情况下，若则则ABCZZZ例例4-1 负载对称时负载对称时问题及讨论问题及讨论Y形连接三相完全对称时，零线可以取消。形连接三相完全对称时，零线可以取消。称为三相三线制（称为三相三线制（YY发式）。发式）。中线是否可以去中线是否可以去中线是否可以去中线是否可以去掉？掉？掉？掉？答：答：AZZZCB求求图中各相的相中各相的相电流、流、线电流及中流及中线电流。流。例例4.3.1：解解：1.每盏灯的额定电流为：2.各相相电流和线电流为：3.中性线电流为：应用实例应用实例-照明电路照明电路正确接法正确接法正确接法正确接法:每组灯相每组灯相互并联互并联,然后分别接然后分别接至各相电压上。设至各相电压上。设电源电压为：电源电压为：当有中线时，每组灯的数量可以相等也可以不等，当有中线时，每组灯的数量可以相等也可以不等，但每盏灯上都可但每盏灯上都可得到额定的工作电压得到额定的工作电压得到额定的工作电压得到额定的工作电压220V220V。A.一组一组二组二组三组三组CBN若三相不对若三相不对称，能否去称，能否去掉中线？掉中线？如果三相照明电路的如果三相照明电路的中中线因故断开，当因故断开，当发生一相灯生一相灯负载全部断开全部断开时或一相或一相发生短路，生短路，电路会出路会出现什么情况？什么情况？分析分析如果如果中线断开中线断开中线断开中线断开，设又发，设又发生生A A相短路相短路相短路相短路，此时，此时B、C相都会与短接线构成通相都会与短接线构成通路，两相端电压均为线路，两相端电压均为线电压电压380V，因此，因此B、C相相由于由于超过额定值而烧损超过额定值而烧损超过额定值而烧损超过额定值而烧损。由此可得，由此可得，中线的中线的中线的中线的作用作用作用作用是使是使Y Y接不对称三接不对称三接不对称三接不对称三相负载的端电压保持对相负载的端电压保持对相负载的端电压保持对相负载的端电压保持对称。称。称。称。三相四线制三相四线制三相四线制三相四线制Y Y接电路中，接电路中，接电路中，接电路中，中线不允许断开！中线不允许断开！中线不允许断开！中线不允许断开！如果如果中线断开中线断开中线断开中线断开，设，设A相灯相灯负载又负载又全部断开全部断开全部断开全部断开，此时，此时B、C两相构成串联，其端电压为两相构成串联，其端电压为电源线电压电源线电压380V。若若B、C相相对称对称，各相端，各相端电压为电压为190V，均低于额定值，均低于额定值220V而而不能正常工作不能正常工作不能正常工作不能正常工作；若；若B、C相相不对称不对称，则负载多（电阻，则负载多（电阻小）的一相小）的一相分压少而不能正分压少而不能正分压少而不能正分压少而不能正常发光常发光常发光常发光，负载少（电阻大），负载少（电阻大）的一相的一相分压多则易烧损分压多则易烧损分压多则易烧损分压多则易烧损。*关于零线的结论关于零线的结论 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，有的超过用电设备的额定电压，大小不等的电压，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，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，所以绝照明电路中各相负载不能保证完全对称，所以绝照明电路中各相负载不能保证完全对称，所以绝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，而且必须保证零线对不能采用三相三相制供电，而且必须保证零线对不能采用三相三相制供电，而且必须保证零线对不能采用三相三相制供电，而且必须保证零线可靠。可靠。可靠。可靠。中线的作用在于，使星形连接的不对称负载得到相中线的作用在于，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，其上等的相电压。为了确保零线在运行中不断开，其上不允许不允许不允许不允许接保险丝也不允许接刀闸接保险丝也不允许接刀闸接保险丝也不允许接刀闸接保险丝也不允许接刀闸。相电压相电压