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1、下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页第第5章章 三相电路三相电路5.15.1 三相电压三相电压三相电压三相电压5.25.2 负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路5.35.3 负载三角形联结的三相电路负载三角形联结的三相电路负载三角形联结的三相电路负载三角形联结的三相电路5.45.4 三相功率三相功率三相功率三相功率下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 图图图图5.1.1 5.1.1 三相交流发电机示意图三相交流发电机示意图三相交流发电机示意图三相交流发电机示意图5.1 三相电压三相电压1. 三相电压
2、的产生三相电压的产生工作原理：动磁生电工作原理：动磁生电工作原理：动磁生电工作原理：动磁生电+u1u2u3+ ( (尾端尾端尾端尾端) )( (首端首端首端首端) ) 图图图图5.1.2 5.1.2 三相绕组示意图三相绕组示意图三相绕组示意图三相绕组示意图 NSU2V1V2W1W2U1定子定子定子定子转子转子转子转子 图图图图5.1.35.1.3电枢绕组电枢绕组电枢绕组电枢绕组U1U2_+e+_e+u1_U2V1V2W1W2U1下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页三相电压瞬时表示式三相电压瞬时表示式三相电压瞬时表示式三相电压瞬时表示式相量表示相量表示相量表示相量表示铁心铁
3、心（作为导磁路径）（作为导磁路径）三相绕组三相绕组匝数相同匝数相同匝数相同匝数相同空间排列互差空间排列互差空间排列互差空间排列互差120120 : 直流励磁的电磁铁直流励磁的电磁铁定子定子转子转子发电机结构发电机结构 定子定子定子定子转子转子转子转子NS 转子装有磁极以转子装有磁极以转子装有磁极以转子装有磁极以 的角速度旋转时，的角速度旋转时，的角速度旋转时，的角速度旋转时，定子三相绕组中便分别感应电动势。定子三相绕组中便分别感应电动势。定子三相绕组中便分别感应电动势。定子三相绕组中便分别感应电动势。U2V1V2W1W2U1下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页相量图相量图
4、相量图相量图波形图波形图波形图波形图0u1u2u32 120240360U2U1.120120120U3.显然三个电压大小相等，频率相同，相位互差显然三个电压大小相等，频率相同，相位互差120120。三相电压瞬时表示式三相电压瞬时表示式三相电压瞬时表示式三相电压瞬时表示式相量表示相量表示相量表示相量表示对称三相电动势的瞬时值之和为对称三相电动势的瞬时值之和为 0 由对称三相电压的波形图和相量图可看出：由对称三相电压的波形图和相量图可看出： 相序：相序：三相交流电到达正最三相交流电到达正最大值的顺序。大值的顺序。U U1 1 V V1 1 WW1 1下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回
5、上一页上一页( (一一) )三相电源的星形联结（或三相电源的星形联结（或Y Y形连接）形连接）三相四线制三相四线制: L1 、L2 、L3 加加 N 三相三线制三相三线制: :L1 、L2 、L3 无无 N +U1_ _U2+ _U3+ + U12_+ U23_ _U31+L1NL2L3N可提供两种电压可提供两种电压: :图图 5.1.4 三相电源三相电源的星形联结的星形联结相电压相电压: U1 、U2 、U3线电压线电压: U12 、U23 、 U31连接方式连接方式：三相绕组三：三相绕组三个末端连在一起，三个个末端连在一起，三个首端一起向外引出首端一起向外引出4 4根根或只从三个首端向外引
6、或只从三个首端向外引出出4 4根供电线。根供电线。中性点中性线火线(端线)下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页1. 相电压与线电压的关系相电压与线电压的关系根据根据 KVL 定律定律:U12 = U1 - U2 =U1 +(- -U2)U31 = U3 - U1 U23 = U2 - U3 相量图相量图: :+U1_ _U2+ _U3+ + U12_+ U23_ _U31+L1NL2L3NU1 U2 U3 U31 300U12 -U2U23 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 (1) 相电压对称相电压对称: Up = U1 = U2 = U3 ，幅
7、角互差幅角互差120o 。 线电压也对称线电压也对称: Ul = U12 = U23 = U31 ，幅角互差，幅角互差120o 。 星形连结星形连结结论结论:(2) U12 = 3 U1(大小关系大小关系)U12 超前超前 U1 30o (相位关系相位关系)U1 U2 U3 U31 300U12 -U2U23 推出一般结论推出一般结论: Ul = 3 UpUl 超前于与之对应的超前于与之对应的 Up 30o下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2. 相电流与线电流的关系相电流与线电流的关系IL1 = I1IL2 = I2IL3 = I3 相电流和线电流都是对称的；相电流和线
8、电流都是对称的； Ip = Il 并且相位对应相同。并且相位对应相同。+U1_ _U2+ _U3+ + U12_+ U23_ _U31+L1NL2L3NIL3 IL2 IL1 IN I2 I1 I3 相电流：绕组上的电流相电流：绕组上的电流线电流：端线上的电流线电流：端线上的电流在三相对称交流电路中在三相对称交流电路中IL1=IL2=IL3=ILI1=I2=I3=IP下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页三相负载三相负载三相负载分为两种三相负载分为两种: : 对称负载对称负载: 不对称负载不对称负载:三相负载的连接方式有两种三相负载的连接方式有两种: :1. 星形星形联结联
9、结2. 三角形三角形联结联结单相负载：单相负载：只需一相电源供电只需一相电源供电 （照明负载、家用电器）照明负载、家用电器）负载负载三相负载：三相负载：需三相电源同时供电需三相电源同时供电 （三相电动机等）三相电动机等）三相对称电源三相对称电源 + 三相对称负载三相对称负载 = 三相对称电路三相对称电路下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页+U23_U31+U12_Z3Z2Z1L1L2L3N+U1_+ U2+_ U3 I1 I3I2 IL1 IN IL2 IL3 三相负载为三相四线制时星形联三相负载为三相四线制时星形联结结。图图 5.2.1 三相三线制星形联结三相三线制星形
10、联结5.2负载负载星形联结的星形联结的三相三相电路电路下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页1. 线电压与相电压的关系线电压与相电压的关系 U12 = U1 - - U2 U31 = U3 - - U1 U23 = U2 - - U3 根据根据 KVL 定律定律:若电源电压对称若电源电压对称, ,负载的线电压和相电压是对称的。负载的线电压和相电压是对称的。+U23_U31+U12_Z3Z2Z1L1L2L3N+U1_+ U2+_ U3 I1 I3I2 IL1 IN IL2 IL3 负载承受的电压即相电压是电源的相电压。负载承受的电压即相电压是电源的相电压。下一页下一页总目录总
11、目录 章目录章目录返回返回上一页上一页当负载对称时当负载对称时: Z1 = Z2 = Z3三相对称电源三相对称电源 + 三相对称负载三相对称负载 = 三相对称电路三相对称电路结论结论: :负载的线电压和相电压都对称。负载的线电压和相电压都对称。 Ul =3 UpUl 超前于与之对应的超前于与之对应的 Up 300相量图相量图:U1 U2 U3 U31 300U12 -U2U23 U12 = U1 U2 = U1 + (U2) 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 2. 相电流与线电流的关系相电流与线电流的关系得出得出: U1 =Z1 IL1 = I1 U2 =Z2 IL2
12、 = I2 U3 =Z3 IL3 = I3IN = I1 + I2 + I3 +U12_+U23_U31+Z3Z2Z1L1L2L3N+U1_+ U2+_ U3 I1 I3I2 IL1 IN IL2 IL3 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 结论结论: 若负载对称若负载对称,相电流和线电流就对称。相电流和线电流就对称。 Ip = Il Ip = Il相位相同。相位相同。讨论讨论:一般中线可不要。一般中线可不要。必须有中线。必须有中线。1. 负载对称时负载对称时, = 0 IN = I1 + I2 + I3 2. 负载不对称时负载不对称时, 0 IN = I1 + I2
13、+ I3下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页正误判断正误判断对称负载对称负载对称负载对称负载 Y Y联结联结联结联结 +Z2Z3Z1N NN N+ 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页N+N R1R2R3L1L3L2例例1 1：若若R1=R2= R3 = 5 ，求线电流及中性线电求线电流及中性线电若若R1=5 , R2=10 , R3=20 ,求线电流及求线电流及 一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电源线电压源线电压 。 负载负载为为电灯组，电灯组，流流 IN ;中性线电流中性线电流 IN 。下一页下一页总
14、目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页N+N R1R2R3L1L3L2中性线电流中性线电流解解：已知已知：(1) (1) 线电流线电流 三相对称三相对称下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页(2)(2)三相负载不对称三相负载不对称（R1=5 、R2=10 、R3=20 ） 分别计算分别计算各线电流各线电流中性线电流中性线电流V1202203=U&下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例例2 2：照明系统故障分析照明系统故障分析解解: (1) L1相短路相短路1) 中性线未断中性线未断 NR1R3R2L1L2NL3 L1相短路电流很大，相短路电流很大
15、，将熔丝熔断，将熔丝熔断， L2和和L3相相不受影响，相电压仍为不受影响，相电压仍为220V, 正常工作正常工作。 在上例中，试分析下列情况在上例中，试分析下列情况 (1) L1相短路相短路: : 中性线未断时，求各相负载电压；中性线未断时，求各相负载电压； 中性线断开时，求各相负载电压。中性线断开时，求各相负载电压。 (2) L1相断路相断路: : 中性线未断时，求各相负载电压；中性线未断时，求各相负载电压； 中性线断开时，求各相负载电压。中性线断开时，求各相负载电压。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 此情况下，此情况下，L2和和L3相的电灯组承受电压都超过相的电灯
16、组承受电压都超过额定电压额定电压（220V) ，这是不允许的。这是不允许的。 2) L1相短路相短路, , 中性线断开中性线断开时时 负载中性点负载中性点N即为即为L1, 故故负载各相电压负载各相电压为为 L1L2NL3Ni1i3i2+下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 (2) L1相断路相断路 2) 中性线断开中性线断开 L2、L3相灯仍承受相灯仍承受220V电压电压, , 正常工作。正常工作。1) 中性线未断中性线未断变为单相电路，变为单相电路，如图如图(b)所示所示, , 由图可求得由图可求得IL2L3U1U2+(b) NR1R3R2L1L2NL3(a)下一页下一
17、页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 （1）不对称负载不对称负载Y联结又未接中性线时，负载联结又未接中性线时，负载相电压不再对称，且负载电阻越大，负载承受的电相电压不再对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越高。压越高。 （2）中性线的作用：保证星形联结三相不对）中性线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相电压对称。称负载的相电压对称。 （3）照明负载三相不对称，必须采用三相四）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，且中性线（指干线）内不允许接熔线制供电方式，且中性线（指干线）内不允许接熔断器或闸刀开关。断器或闸刀开关。 结论结论下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返
18、回上一页上一页5.3 负载三角形联结的三相电路负载三角形联结的三相电路这种连接方法只能是三相三线制。这种连接方法只能是三相三线制。+U1_U12=+ U2_U23=_U3+=U31Z1Z3Z2L1L2L3IL1IL2IL3I1I2I3图图 5.3.1 三相负载的三角形联结三相负载的三角形联结下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页1. 相电压与线电压的关系相电压与线电压的关系结论：结论： 相电压对称、线电压也对称。相电压对称、线电压也对称。 Up = Ul U12 = U1 U23 = U2 U31 = U3得出：得出：+U1_U12=+ U2_U23=_U3+=U31Z1Z
19、3Z2L1L2L3IL1IL2IL3I1I2I3下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2. 相电流与线电流的关系相电流与线电流的关系I1 I2 IL2 -I3I3 IL3 相量图相量图:IL1 根据根据 KCL 定律求出线电流定律求出线电流: IL3 = I3 - - I2 IL2 = I2 - - I1 IL1 = I1 - - I3 = I1 + ( - - I3 ) Z1Z3Z2L1L2L3 IL1IL2IL3I1I2I3 由左图可得各相电流：由左图可得各相电流：下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 若若负载对称，负载对称， 相电流和线电流对称。
20、相电流和线电流对称。 若负载不对称若负载不对称, ,由于电源电压对称由于电源电压对称, ,故负载的相电故负载的相电压对称压对称, ,但相电流和线电流不对称。但相电流和线电流不对称。 结论：结论：Il 滞后于与之对应的滞后于与之对应的 Ip 30o。 Il = 3 IpI1 I2 IL2 -I3I3 IL3 相量图相量图:IL1 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 三相负载采取那种联结方式三相负载采取那种联结方式 取决于电源电压和负载的额定取决于电源电压和负载的额定电压电压,原则上应使负载的实际工作相电压等于额定相电压。原则上应使负载的实际工作相电压等于额定相电压。例如例
21、如:某三相异步电动机某三相异步电动机,三相绕组的额定电压是三相绕组的额定电压是 220 V,若两电源的线电压分别为若两电源的线电压分别为 380 V 和和 220 V,负载应采取那种负载应采取那种联结方式联结方式? 答答:线电压线电压 380 V: Y 形联结形联结 线电压线电压 220 V: 形联结形联结 说明：说明： 若为单相多台负载，应尽量均匀地分布在三相上。若为单相多台负载，应尽量均匀地分布在三相上。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 补充例补充例1 一个对称星接负载一个对称星接负载,接于线电压为接于线电压为 380 V的三相四线制电源上的三相四线制电源上, 问
22、问:当当 M 点断开时点断开时,U1 =?当当 M 和和 N点都断开时点都断开时, U1 =?ZZZMNL1L2L3N + U1 解：解：M 点断开时点断开时,U1 = 220VM和和N 点都断开时点都断开时, U1 = 190 V下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页无论负载为无论负载为 Y 或或联结，每相有功功率都应为联结，每相有功功率都应为 Pp= Up Ip cos p对称负载对称负载 联结时：联结时： 同理同理对称负载对称负载Y联结时联结时：相电压与相相电压与相电流的相位差电流的相位差当负载对称时当负载对称时：P = 3Up Ipcos p所以所以5.4 三相功率
23、三相功率下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页有功功率有功功率无功功率无功功率视在功率视在功率说明说明任意任意负载负载P = P1+ P2+ P3Q = Q1+ Q2+ Q3S =S1+S2+S3 对称对称负载负载P = 3P1 = 3Up Ip cos =3 Ul Il cos Q = 3Q1 = 3Up Ip sin =3Ul Il cos S = 3S1 = 3Up Ip =3 Ul Il相值相值线值线值 三相电路的功率三相电路的功率例：已知三相负载对称，星形联接，求三相电路的功率：例：已知三相负载对称，星形联接，求三相电路的功率：下一页下一页总目录总目录 章目录章目
24、录返回返回上一页上一页(1)各电阻负载的相电流各电阻负载的相电流各电阻负载的相电流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，其它由于三相负载对称，所以只需计算一相，其它由于三相负载对称，所以只需计算一相，其它由于三相负载对称，所以只需计算一相，其它两相可依据对称性写出。两相可依据对称性写出。两相可依据对称性写出。两相可依据对称性写出。L L1 1L L2 2L3例例例例1 1：线电压线电压UL为为380 V的三相电源上，接有两组对称的三相电源上，接有两组对称三相负载：一组是三角形联结的电感性负载，每相三相负载：一组是三角形联结的电感性负载，每相阻抗阻抗 ; 另一组是星形联结的电阻
25、另一组是星形联结的电阻性性负载，每相电阻负载，每相电阻RY =10 , 如图所示。试求：如图所示。试求：(1)各组负载的相电流；各组负载的相电流；(2)(2) 电路线电流；电路线电流；(3)(3) 三相有功功率。三相有功功率。设设解：解：下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页负载星形联接时，其线电流为负载星形联接时，其线电流为负载星形联接时，其线电流为负载星形联接时，其线电流为负载三角形联接时，其相电流为负载三角形联接时，其相电流为负载三角形联接时，其相电流为负载三角形联接时，其相电流为(2) (2) 电路线电流电路线电流电路线电流电路线电流下一页下一页总目录总目录 章目录
26、章目录返回返回上一页上一页L L1 1相电压与电流的相量图如图所示相电压与电流的相量图如图所示相电压与电流的相量图如图所示相电压与电流的相量图如图所示(3) (3) 三相电路的有功功率三相电路的有功功率三相电路的有功功率三相电路的有功功率-30o-67o-46.7o下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 补充例补充例 2 有一个三相对称负载有一个三相对称负载,每相负载每相负载 R = 29，X = 21.8，且每相负载的额定电压为且每相负载的额定电压为 380 V。 求求: 1. 有一个三相星接电源有一个三相星接电源,电压为电压为 380 V，负载应如何联结？负载应如何联结
27、？ 2. 负载从电源取用的电流负载从电源取用的电流? 3. 负载所消耗的功率负载所消耗的功率? 解解采取采取 形联结形联结ZZZ电源电源负载负载 Ip Il下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2.Z =R2 + X2 = 36.1 Ip =UPZ=38036.1 A = 10.5 AIl = 3 Ip = 18.2 A = 9 800 W3. P = 3Up Ip cos cos = = 0.8 RZZZZ电源电源负载负载 Ip Il下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页如何用两个瓦特表如何用两个瓦特表测三相电路的功率？测三相电路的功率？测量方法如图示: 在两瓦计法测量中，单独一个功率表的读数无在两瓦计法测量中，单独一个功率表的读数无意义！意义！在三相四线制供电体系中，除对称运行外，在三相四线制供电体系中，除对称运行外，不能用二瓦计法测量三相功率。不能用二瓦计法测量三相功率。W1W2ABCM3其中:
