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1、第四章三相交流电路第四章第四章 三相交流电路三相交流电路 4.1 三相交流三相交流电源源 4.1.1 三相三相电动势的的产生生 4.1.2 三相交流三相交流电源的源的衔接接4.2 三相三相负载及三相及三相电路的路的计算算 4.2.1 星形接法及星形接法及计算算 4.2.2 三角形接法及三角形接法及计算算4.3 三相三相电路的功率路的功率引言引言单单相交流相交流相交流相交流电电路：它的路：它的路：它的路：它的电电源是一个交流源是一个交流源是一个交流源是一个交流电动势电动势；三相交流三相交流三相交流三相交流电电路：它是由三个路：它是由三个路：它是由三个路：它是由三个频频率一率一率一率一样样、幅、幅
2、、幅、幅值值相等、相等、相等、相等、相位互差相位互差相位互差相位互差120120的的的的电动势电动势作作作作为电为电源。源。源。源。三相交流三相交流三相交流三相交流电电路路路路优优点：点：点：点：1 1 1 1易于易于易于易于获获得；得；得；得；2 2 2 2主要主要主要主要负载负载-交流交流交流交流电动电动机构造机构造机构造机构造简单简单，可靠性高；，可靠性高；，可靠性高；，可靠性高；3 3 3 3适于适于适于适于远间远间隔隔隔隔输电输电，更，更，更，更经济经济。 三相电动势的产生三相电动势的产生NS AXe在两磁极中在两磁极中间，放一个，放一个线圈。圈。根据右手定那么可知，根据右手定那么可
3、知，线圈中圈中产生感生感应电动势，其方向由其方向由AX。让线圈以让线圈以 的速度顺时的速度顺时针旋转。针旋转。 合理设计磁极外形，使磁通按正弦规律分布，合理设计磁极外形，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。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一、三相交流电动势的产生AXYCBZSN定子定子转子转子 定子中放三个线圈：定子中放三个线圈：A XB YC Z首端首端末端末端三三线圈空圈空间位置位置各差各差120o 转子装有磁极并以子装有磁极并以 的速度旋的速度旋转。三个。三个线圈中便圈中便产生三个生三个单相相电动势。二、三相电动势的表示式二、三相电动势的表示式三
4、相三相电动势的特征：的特征： 大小相等，大小相等，频率一率一样，相位互差，相位互差120。1. 三角函数式三角函数式2. 相量表示式及相互关系相量表示式及相互关系Em 4.1.2 三相交流电源的衔接三相交流电源的衔接一、星形接法一、星形接法AXYCBZN 1. 衔接方式衔接方式中线中线火线火线火线火线火线火线AXYCBZN三相四三相四线制供制供电火火线相相线:ABC中中线零零线：N 2. 三相电源星形接法的两组电压三相电源星形接法的两组电压相相电压：火：火线对零零线间的的电压。ACBN120 120 120 线电压：火线间的电压。线电压：火线间的电压。CABN留意规定的留意规定的正方向正方向线
5、电压和相电压的关系：线电压和相电压的关系：30 同理：同理：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： -为相电压为相电压 -为线电压为线电压在日常生活与工农业消费中，多数用户的电压等级为在日常生活与工农业消费中，多数用户的电压等级为二、三角接法二、三角接法AAXYCBZBC特点：特点：线电压=相相电压短路短路+E三个三个电源串接源串接能否呵斥短路？能否呵斥短路？直流直流电源行源行吗？AXYZBC问题讨论问题讨论+-EEE直流直流电源串接不行，源串接不行，三相交流三相交流电源可以，源可以， 为什么？什么？AXYZBCEm三相交流三相交流电源中三个源中三个电源可以串接的源可
6、以串接的缘由由在于：在于： 三个三个电源的源的电压任任何瞬何瞬间相加均相加均为零。零。星形接法星形接法ACB NZZZ4.2 三相三相负载及三相及三相电路的路的计算算三角形接法三角形接法ACBZZZ负载也有两种接法也有两种接法:ACBNZZZ相电流相电流(负载上的电流负载上的电流)：4.2.1 星形接法及计算星形接法及计算线电流线电流(火线上的电流火线上的电流)： ACBNZZZ一、星形接法特点一、星形接法特点相电流相电流=线电流线电流* : 零线电流零线电流*线电压线电压=相电压相电压 , 线电压领先于相先于相电压30。ACBNZZZACBNZAZBZC二、负载星形接法时的普通计算方法二、负
7、载星形接法时的普通计算方法解题思绪：解题思绪： 普通线电压普通线电压 为知，然后根据电压和负载求为知，然后根据电压和负载求电流。电流。1. 负载不对称时，各相单独计算。如：负载不对称时，各相单独计算。如： 知：知： 三相负载三相负载 R、L、C 以及以及 三相线电压：三相线电压：求：各相、各求：各相、各线及中及中线电流流 CRA B NLC解：解：(1) CRA B NLC相相电电压压线线电电压压 CRA B NLC令：令：那么相那么相电压为：(2) 相电流相电流 CRA B NLC(3) 中线电流中线电流(4) 各各电流相量关系流相量关系2. 负载对称时，只需计算一相。负载对称时，只需计算一
8、相。 如：如：那么：那么：据此可直接得出另两相电流：据此可直接得出另两相电流：中线电流为中线电流为03. 负载对称，只需求电流、电压大小时，仅算一相负载对称，只需求电流、电压大小时，仅算一相 有效值即可。有效值即可。负载对称时负载对称时问题及讨论问题及讨论零线能否零线能否可以取消可以取消？答：三相完全答：三相完全对称称时，零，零线可以取消。称可以取消。称为 三相三三相三线制。制。ACBZZZ例例1：假设假设R1=R2= R3 = 5 ，求线电流及中性线，求线电流及中性线电电假设假设R1=5 , R2=10 , R3=20 ,求线求线电流及电流及 一星形衔接的三相电路，电源电压对称。设电一星形衔
9、接的三相电路，电源电压对称。设电源线电压源线电压 。 负载为负载为电灯组，电灯组，流流 IN ;中性线电流中性线电流 IN 。N+NR1R2R3NL1L2L3中线电流中线电流解：解：知：知：(1) 线电流线电流 线电流对称线电流对称例例1：R1=R2= R3 = 5 ，求线电流及中性线电流求线电流及中性线电流 IN ; +NR1R2R3NL1L2L3+NR1R2R3NL1L2L3(2) 三相负载不对称三相负载不对称 R1=5 、R2=10 、R3=20 分别计算各线电流分别计算各线电流中中线电流流运用实例运用实例-照明电路照明电路ACB.一层楼一层楼二层楼二层楼三层楼三层楼N 正确接法正确接法
10、:每每层楼的灯相楼的灯相互并互并联,然后分然后分别接至各相接至各相电压上。上。设电源源电压为：那么每那么每盏灯上都可得到灯上都可得到额定的任定的任务电压220V。照明电路的普通画法照明电路的普通画法零线上不能加零线上不能加刀闸和保险刀闸和保险ABCN. . . . . . .一一层层二二层层三三层层讨论讨论照明电路能否采用三相三线制照明电路能否采用三相三线制供电方式？供电方式？ACB.一层楼一层楼二层楼二层楼三层楼三层楼N不加零线不加零线会不会出会不会出现问题现问题? 设线电压为380V。A相断开后，相断开后，B、C 两相两相串串连，电压UBC 380V加在加在B、C负载上。假上。假设两相两相
11、负载对称，那么每称，那么每相相负载上的上的电压为190V。问题问题1：假设一楼全部断开，二、三楼依然接通：假设一楼全部断开，二、三楼依然接通, 情况如何情况如何?ACB.一层楼一层楼二层楼二层楼三层楼三层楼分析：分析：结果二、三楼果二、三楼电灯全部灯全部变暗，不能正常任暗，不能正常任务。 问题问题2：假设一楼断开，二、三楼接通。但两层：假设一楼断开，二、三楼接通。但两层楼楼 灯的数量不等设二楼灯的数量为三层的灯的数量不等设二楼灯的数量为三层的 1/4 结果如何？结果如何？结果：二楼灯泡上的果：二楼灯泡上的电压超越超越额定定电压， 灯泡被灯泡被烧毁；三楼的灯不亮。；三楼的灯不亮。ACBR2R3分
12、析分析关于零线的结论关于零线的结论负载不不对称而又没有中称而又没有中线时，负载上能上能够得到大得到大小不等的小不等的电压，有的超越用，有的超越用电设备的的额定定电压，有的，有的达不到达不到额定定电压，都不能正常任，都不能正常任务。比如，照明。比如，照明电路路中各相中各相负载不能保不能保证完全完全对称，所以称，所以绝对不能采用三不能采用三相三相制供相三相制供电，而且必需保，而且必需保证零零线可靠。可靠。中中线的作用在于，使星形的作用在于，使星形衔接的不接的不对称称负载得到得到相等的相相等的相电压。为了确保零了确保零线在运在运转中不断开，其上中不断开，其上不允不允许接保接保险丝也不允也不允许接刀接
13、刀闸。4.2.2 三角形接法及计算三角形接法及计算ACB特点：特点：负载相相电压=线电压各电流的计算各电流的计算ACBZABZABZBCZBCZCZCA A相电流相电流线电流流2负载对称称时ZAB=ZBC=ZCA=Z ，各相，各相电流有流有 效效值相等，相位互差相等，相位互差120 。有效。有效值为：ACBZABZBCZCA1负载不不对称称时，先算出各相，先算出各相电流，然后流，然后计算算线电流。流。同理：同理：设：负载为阻性的，阻抗角为设：负载为阻性的，阻抗角为 0 。负载对称时，三角形接法线、相电流的相位关系负载对称时，三角形接法线、相电流的相位关系ABC负载对称时三角形接法的特点负载对称
14、时三角形接法的特点ACB 留意电路留意电路中规定的中规定的正方向正方向负载对称时：负载对称时：4.3 三相三相电路的功率路的功率三相总有功功率：三相总有功功率： 由负载由负载性质决议性质决议星形接法时：星形接法时：三角形接法时：三角形接法时：4.3.1 三相三相电路的功率的路的功率的计算算有功功率：有功功率：无功功率：无功功率：视在功率：视在功率：在三相在三相负载对称的条件下，三相称的条件下，三相电路的功率：路的功率：三相交流电路的小结三相交流电路的小结1-三相电源三相电源三相三三相三线制制三相四线制三相四线制ACBNACBACB三相电源普三相电源普通都是对称通都是对称的，而且多的，而且多用三
15、相四线用三相四线制接法。制接法。三相交流电路的小结三相交流电路的小结(2)-三相负载三相负载星形负载星形负载三角形负载三角形负载ACBNZZZACBZZZ三相交流电路的小结三相交流电路的小结(3)-三相电路计算三相电路计算负载负载 形接法形接法对称负载下：对称负载下：各相电压、电流单独计算。各相电压、电流单独计算。负载不对称时：负载不对称时：负载对称时：电压对称、电流对称，只需计算负载对称时：电压对称、电流对称，只需计算一相。一相。 求电表读数时，可只算有效值，不算相求电表读数时，可只算有效值，不算相位。位。三相电路的计算要特别留意相位问题。三相电路的计算要特别留意相位问题。 负载负载Y Y形
16、接法形接法电源对称时：电源对称时：三相交流电路的小结三相交流电路的小结(4)-三相功率计算三相功率计算三相总功率：三相总功率：负载对称时：负载对称时：和接法和接法无关无关判别对错判别对错 +Z2Z3Z1NN+ NL1L2L3判别对错判别对错 +Z2Z3Z1NN+ NL1L2L3练习练习1：Z3Z2Z1NN+NL1L2L3+Z12Z23Z31+L1L2L3解：解：练习练习1：Z3Z2Z1NN+NL1L2L3+Z12Z23Z31+L1L2L3练习练习2：i1Ni2NiC解：解：XLN N L1L2L3Ri1i2XLRXLRXCi3练习练习2：解：解：i1Ni2NiCXLNNL1L2L3Ri1i2X
17、LRXLRXCi3练习练习2：解：解：i1NiCi2NXLNNL1L2L3Ri1i2XLRXLRXCi3练习练习2：解：解：i1NiCi2NXLNNL1L2L3Ri1i2XLRXLRXCi3练习练习3：解：解：XLNNL1L2L3Ri1i2XLRRXCi3L1L2L3XCRXLRR练习练习4：解：解：L1L2L3XCRXLRR练习练习4：解：解：L1L2L3XCRXLRR练习练习4：解：解：L1L2L3XCRXLRR练习练习4：解：解： 三相对称负载作三角形衔接，三相对称负载作三角形衔接，UL =220V，当，当S1、 S2 均闭合时，各电流表读数均为均闭合时，各电流表读数均为17.3A，三相
18、功率，三相功率 P = 4.5 kW，试求，试求: 1) 每相负载的电阻和感抗；每相负载的电阻和感抗； 2) S1合、合、S2断开时断开时, 各电流表读数和有功功率各电流表读数和有功功率P； 3) S 1断、断、S 2闭合时闭合时, 各电流表读数和有功功率各电流表读数和有功功率P。练习练习5：Z31Z31A2A1A3S1S1S2Z12Z23L3L3L1L1L2L2或：或：P =I 2R P =UIcostg =XL / R 解：解：(1) 由知条件可求得由知条件可求得Z31Z31A2A1A3S1S1S2Z12Z23L3L3L1L1L2L22) S12) S1闭闭合、合、合、合、S2S2断开断开
19、断开断开时时 I1=I3 =10A I2 =17.32 A 流流流流过电过电流表流表流表流表 A1 A1、 A3 A3 的的的的电电流流流流变为变为相相相相电电流流流流 IP IP，流流流流过电过电流表流表流表流表A2 A2 的的的的电电流流流流仍仍仍仍为线电为线电流流流流IL IL 。由于开关由于开关s均均闭合合时 每相有功功率每相有功功率 P =1.5 kW 当当 S1合、合、S2断断时，Z12、Z23的相的相电压和相和相电流不流不变，那么，那么P12、P23不不变。P = P12+P23 = 3 kWZ31Z31A2A1A3S1S1S2Z12Z23L3L3L1L1L2L2I2 = 0A
20、3) S13) S1断开、断开、断开、断开、 S2 S2闭闭合合合合时时变为单变为单相相相相电电路路路路L1L1Z12Z12Z23Z23Z31Z31L3L3I31I12 I31 I31 仍仍仍仍为为相相相相电电流流流流 IP IP ， I12 I12 变为变为 1/2 IP 1/2 IP 。 I1=I3 =10 + 5 = 15A I2 I2 变为变为 1/2 IP 1/2 IP，所以，所以，所以，所以 L1L2 L1L2、 L2L3 L2L3 相的功率相的功率相的功率相的功率变为变为原来的原来的原来的原来的1/4 1/4 。 P = 1/4 P12+ 1/4 P23 +P31 = 0.375 W+ 0.375 W+ 1.5 W = 2.25 kWZ31Z31A2A1A3S1S1S2Z12Z23L3L3L1L1L2L2
