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1、第第 5 5 章章 三相电路三相电路三相电路在生产上应用极为广泛。发电、输配电和主要三相电路在生产上应用极为广泛。发电、输配电和主要电力负载，一般都采用三相制。电力负载，一般都采用三相制。三相交流发电机三相交流发电机(电源电源)三相交流电动机三相交流电动机(负载负载)本章要求：本章要求：本章要求：本章要求： 1. 搞清对称三相负载搞清对称三相负载Y和和联接时相线电压、相线联接时相线电压、相线 电流关系。电流关系。 2. 掌握三相四线制供电系统中单相及三相负载的正掌握三相四线制供电系统中单相及三相负载的正 确联接方法，理解中线的作用。确联接方法，理解中线的作用。 3. 掌握对称三相电路电压、电流
2、及功率的计算。掌握对称三相电路电压、电流及功率的计算。 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 5.1 三相电压三相电压1. 1. 三相电压的产生三相电压的产生三相电压的产生三相电压的产生工作原理：动磁生电工作原理：动磁生电电枢绕组及其电动势电枢绕组及其电动势电枢绕组及其电动势电枢绕组及其电动势定子定子W2U1U2V2NSW1-+V1转子转子+_eeU1U2+ u1 - ( (尾端尾端尾端尾端) )+e1e2e3U2U1V1W1W2( (首端首端首端首端) )+ 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V2511 511 三相电源
3、三相电源三相电源三相电源三相对称正弦电压三相对称正弦电压三相对称正弦电压三相对称正弦电压瞬时值瞬时值表达式：表达式：表达式：表达式：波形图波形图： tu0u u1 1 u u2 2 120 u u3 3 240 120 相相量表达式：量表达式：511 511 三相电源三相电源三相电源三相电源幅值幅值(有效值有效值)相同相同 频率频率(角频率角频率)相同相同 初初相位依次相差相位依次相差120 0120120120对称对称三相电源三相电源 相相量表达式：量表达式：相量图相量图511 511 三相电源三相电源三相电源三相电源U1 V1W1 三相电源的电压达到最大值的顺序叫三相电源的电压达到最大值的
4、顺序叫相序。相序。 供电系统三相交流电的相序为供电系统三相交流电的相序为供电系统三相交流电的相序为供电系统三相交流电的相序为u2u3u1u12u23u31相线、端线相线、端线 (火线火线) 中性线中性线 (零线零线)相电压：相电压：相电压：相电压： u u1 1、u u2 2、u u3 3； U U1、U U2、U U3线电压：线电压：线电压：线电压： u u1212、u u2323、u u31 31 ； U U12、 U U23 、U U31相相电压电压对称对称 对称相电压的有效值对称相电压的有效值 U UP P 512 512 三相电压三相电压三相电压三相电压N L2 L3L1U1V1W1
5、端线与中性线间的电压端线与中性线间的电压端线与端线间的电压端线与端线间的电压线线电压有效值是电压有效值是 相相电压有效值的电压有效值的 倍，倍， 相位超前相位超前30度。度。线电压线电压对称对称 对称线电压的有效值对称线电压的有效值 U UL L 要求：已知其要求：已知其中一个，会求中一个，会求其它五个量其它五个量u2u3u1u12u23u31U1V1W1NL2L3L11. 1. 三相负载三相负载三相负载三相负载分类分类单相负载：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
6、机等三相负载的联接三相负载的联接 三相负载也有三相负载也有 Y和和 两种接法，至于采用哪种方两种接法，至于采用哪种方法法 ，要根据负载的额定电压和电源电压确定。，要根据负载的额定电压和电源电压确定。52 52 负载星形联接的三相电路负载星形联接的三相电路三相负载联接原则三相负载联接原则（1） 电源提供的电压电源提供的电压=负载的额定电压；负载的额定电压；（2） 单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。L2电源电源L3保险丝保险丝三相四线制三相四线制380/220380/220伏伏N 额定相电压为额定相电压为220伏的单相负载伏的单相负载 额定线电压为额定线电压为
7、380伏的三相负载伏的三相负载L1三相电路的分析方法与单相基本一致。三相电路的分析方法与单相基本一致。再进一步确定三相功率。再进一步确定三相功率。根据基本定律和分析方法求解电路中根据基本定律和分析方法求解电路中iu的关系；的关系；标出电压或电流的参考方向；标出电压或电流的参考方向；根据实际电路画出电路图；根据实际电路画出电路图；52 负载星形联接的三相电路负载星形联接的三相电路52 负载星形联接的三相电路负载星形联接的三相电路(1) (1) 相电压相电压相电压相电压负载负载相电压相电压 = 电源电源相电压相电压 相电压相电压对称对称 (2)(2)线电压线电压线电压线电压负载负载线电压线电压 =
8、 电源电源线电压线电压 线线电压电压对称对称 (3) (3) 相电流和线电流相电流和线电流相电流和线电流相电流和线电流相电流相电流 (IP) = 线电流线电流(I IL )(4) (4) 中线电流中线电流中线电流中线电流相位差相位差30度度 相电流：相电流：流过每相负载的电流流过每相负载的电流线电流：线电流：流过端线的电流流过端线的电流i1i2i3iNL1 L2 L3 + +- - -+ +- -+ +u1u2u3|Z1|NN |Z2|Z3|52 负载星形联接的三相电路负载星形联接的三相电路 对称对称三相负载三相负载 线电流线电流(相电流相电流)对称对称I IL L = I = IP P 中线
9、电流中线电流 有中线：有中线： 三相四线制三相四线制 无中线：无中线： 三相三线制三相三线制 阻抗模和阻抗角相等阻抗模和阻抗角相等L1 L2 L3 + +- - -+ +- -+ +u1u2u3|Z1|Ni1i2i3iNN |Z2|Z3|对对星星形形联联接接三三相相对对称称电电路路计计算算时时，一一般般只只计计算算一一相相即即可可。其其它它各相可直接写出。各相可直接写出。负载对称时负载对称时,中性线无电流中性线无电流,可省掉中性线。可省掉中性线。(3) (3) 相电流和线电流相电流和线电流相电流和线电流相电流和线电流相电流相电流 (IP) = 线电流线电流(I IL )(4) (4) 中线电流
10、中线电流中线电流中线电流相电流：相电流：流过每相负载的电流流过每相负载的电流线电流：线电流：流过端线的电流流过端线的电流52 52 负载星形联结的三相电路负载星形联结的三相电路例题例题 有一星形联接的三相负载，每相电阻有一星形联接的三相负载，每相电阻 R=6 ，感抗，感抗XL=8 ，电源电压对称，设电源电压对称，设 ，试求电流，试求电流 i1, i2, i3。解解 L1 L2 L3 + +- - -+ +- -+ +u1u2u3|Z1|Ni1i2i3iNN |Z2|Z3|52 负载星形联接的三相电路负载星形联接的三相电路 不对称不对称三相负载三相负载 线电流线电流(相电流相电流)不对称不对称
11、中线电流中线电流 中线不能省去中线不能省去 中线的作用：中线的作用： 使星形联接的使星形联接的使星形联接的使星形联接的 不对称负载的相电压不对称负载的相电压不对称负载的相电压不对称负载的相电压 保持对称平衡。保持对称平衡。保持对称平衡。保持对称平衡。 L1 L2 L3 + +- - -+ +- -+ +u1u2u3|Z1|Ni1i2i3iNN |Z2|Z3|(3) (3) 相电流和线电流相电流和线电流相电流和线电流相电流和线电流相电流相电流 (IP) = 线电流线电流(I IL )(4) (4) 中线电流中线电流中线电流中线电流相电流：相电流：流过每相负载的电流流过每相负载的电流线电流：线电流
12、：流过端线的电流流过端线的电流N+N R1R2R3L1L3L2例题：例题：例题：例题：若若R1=5 , R2=10 , R3=20 ,求线电流及求线电流及 一星形联接的三相电路，电源电压对称。设电一星形联接的三相电路，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，中性线电流中性线电流 IN 。解：解： 三相负载不对称三相负载不对称（RA=5 、RB=10 、RC=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例例例例题题题题：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 N NR1R3R2L L1 1L L2
13、2N NL L3 3 此时此时此时此时L1相短路电流很相短路电流很相短路电流很相短路电流很大，将大，将大，将大，将L1相熔断器熔断，相熔断器熔断，相熔断器熔断，相熔断器熔断，而而而而 L2相和相和相和相和L3相相相相未受影响，其相电压未受影响，其相电压未受影响，其相电压未受影响，其相电压仍为仍为仍为仍为220V, 220V, 正常工作。正常工作。正常工作。正常工作。 上例中，上例中，试分析下列情况试分析下列情况 (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
14、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。 此情况下，此情况下， L L2 2相和相和L L3 3相的电灯组由于承受电压上所相的电灯组由于承受电压上所加的电压都超过额定电压（加的电压都超过额定电压（220V) ，这是不允许的。这是不允许的。 2) L L1 1相短路相短路, 中性线断开中性线断开时时, 此时负载中性点此时负载中性点N N 即为即为即为即为L L1 1, , 因此负载各因此负载各因此负载各因此负载各相电压为相电压为相电压为相电压为 L L1 1L L2 2N NL L3 3N Ni1i3i2+ (2) L
15、 L1 1相断路相断路 2) 中性线断开中性线断开 L L2 2 、 L L3 3 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IL L2 2L L3 3U2U3+(b) NR1R3R2L L1 1L L2 2NL L3 3(a)结论：结论： （1）不对称负载不对称负载Y联接又未接中性线时，负载相电联接又未接中性线时，负载相电压不再对称。压不再对称。 （2） 中线的作用：保证星形联接三相不对称负载的中线的作用：保证星形联接三相不对称负载的相电压对称。相电压对称。 （3）照明负载三
16、相不对称，必须采用三相四线制供电）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）内不允许接熔断器或刀闸方式，且中性线（指干线）内不允许接熔断器或刀闸开关。开关。 53 负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路(1) (1) 相电压和线电压相电压和线电压相电压和线电压相电压和线电压 负载负载相电压相电压 = 负载负载线电压线电压 = 电源电源线电压线电压 线电压线电压(相电压相电压)对称对称 U UL L = U = UP P (2) (2) 相电流（相电流（相电流（相电流（I IP）(3) (3) 线电流（线电流（线电流（线电流（I IL）不论负载是否对称不论负载是
17、否对称L1 L2 L3 + +- -+ +- -u12u23u31|Z23|i1i2i3i23i12i31- -+ +|Z12|Z31|53 负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路 对称对称三相负载三相负载相电流相电流对称对称 线电流线电流对称对称 线电流落后于相电流线电流落后于相电流30度度L1 L2 L3 + +- -+ +- -u12u23u31i1i2i3|Z23|i23i12i31- -+ +|Z12|Z31|53 负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路 不对称不对称三相负载三相负载相电流不对称相电流不对称 线电流不对称线电流不对称 L1 L2 L3 + +- -
18、+ +- -u12u23u31i1i2i3|Z23|i23i12i31- -+ +|Z12|Z31|三相负载的联接原则三相负载的联接原则负载的额定电压负载的额定电压 = 电源的线电压电源的线电压应作应作 联接联接负载的额定电压负载的额定电压 = 电源线电压电源线电压应作应作 Y 联接联接 应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，而应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，而与电源的联接方式无关。与电源的联接方式无关。 三相电动机绕组可以联接成星形，也可以联接成三三相电动机绕组可以联接成星形，也可以联接成三角形，而照明负载一般都联接成星形（具有中性线）。角形，而照明负载一般都联接成星形（具有中性线
19、）。无论负载为无论负载为 Y 或或联接，每相有功功率都应为联接，每相有功功率都应为 Pp= Up Ip cos p对称负载对称负载 联接时：联接时： 同理同理对称负载对称负载Y联接时：联接时：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54 三相功率三相功率 例题例题例题例题 三相电炉三相电炉R1=R2=R3=22。求：在求：在380V线电压下，线电压下，接成接成和和Y时各从电源取用多少功率（忽略端线负载）。时各从电源取用多少功率（忽略端线负载）。解：解：（1） 对称负载接成对称负载接成形形 L1 L2L3RRR线线电压等于相电压：电压等于相电压：相电流：相电流： 线电流：线电流： 功率因数：功率因数： 功率：功率： 或：或： 例题例题例题例题 三相电炉三相电炉RA=RB=RC=22。求：在求：在380V线电压线电压下，接成下，接成和和Y时各从电源取用多少功率（忽略端线负时各从电源取用多少功率（忽略端线负载）。载）。解：解：（2） 对称负载接成对称负载接成Y形形 L3L1L2RRRN线线电压：电压： 相电压：相电压： 线电流等于相电流：线电流等于相电流： 功率因数：功率因数： 功率：功率： 或：或：
