电工电子学课件 第四章 三相电路

1、 三相交流发电机是产生正弦交流电的主要设备。三相交流发电机是产生正弦交流电的主要设备。 N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S 三相交流发电机由三三相交流发电机由三 个对称的绕组组成，在空个对称的绕组组成，在空 间上彼此相差间上彼此相差120120 ，它们，它们 的始端记为的始端记为A A、B B、C C，末，末 端记为端记为X X、Y Y、Z Z。 三相电路在生产上应用最为广泛。发电、输三相电路在生产上应用最为广泛。发电、输 配电和主要电力负载，一般都采用三相制。配电和主要电力负载，一般都采用三相制。 N S N S N S N

2、 S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S A X Y C B Z S N 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 X B Y C Z 首端首端末端末端 1、三

3、个线圈空间位置、三个线圈空间位置 互成互成120o 2、 转子装有磁极并转子装有磁极并 以以 的速度旋转。三个的速度旋转。三个 线圈中便产生三个单相电动势。线圈中便产生三个单相电动势。 t 0 6 3 2 3 2 6 5 2 6 7 3 4 2 3 3 5 6 11 uA uBuC A相相 B相相 C相相 电源的电压达到最电源的电压达到最 大值的顺序叫大值的顺序叫相序相序。 定义定义A为为顺序顺序。 定义定义A为为逆序逆序。 tUu mA sin )120sin(tUu mB )120sin( )240sin( tU tUu m mC ) 2 3 2 1 (120/jUUUB ) 2 3 2

4、1 (120/jUUUC BU UUU A 0/ AU CU 根据以上三种表示法都可以求得，对称三相根据以上三种表示法都可以求得，对称三相 交流电的任意瞬时值之和恒为交流电的任意瞬时值之和恒为0。 0 CBA uuu 0 CBAUUU 发电机三相绕组的联接发电机三相绕组的联接 A C uA uB uC B N 相电压相电压：每相绕组两端的电压，即端线与中线之间每相绕组两端的电压，即端线与中线之间 的电压。其有效值为的电压。其有效值为UA、 UB、 UC，一般用，一般用U p表示。表示。 线电压线电压：任意两端任意两端 线之间的电压为线线之间的电压为线 电压。其有效值为电压。其有效值为 UAB、

5、 UBC、 UCA， 一般用一般用Ul 表示。表示。 注意注意:下标的书写顺序下标的书写顺序 uB uC uA uAB uBC uCA A C uA uB uC B N BAABUUU CBBCUUU ACCAUUU CBBC uuu BAAB uuu ACCA uuu 由于它们都是同频率的正弦量，都可由于它们都是同频率的正弦量，都可 用有效值相量表示，即用有效值相量表示，即 ppl U 2 3 30cosUU 2 1 根据相量图根据相量图，线电压与相电压线电压与相电压 的有效值关系可得的有效值关系可得 即，即， pl U3U 由电压瞬时值的关系可知由电压瞬时值的关系可知 相量图如图所示相量图

6、如图所示 30 B . U C . U AB . U BC . U CA . U A . U 由此，星形联接的发电机由此，星形联接的发电机 或变压器可以输出两种电或变压器可以输出两种电 压，如：压，如：220V和和380V。 线电压越前与之对应的相线电压越前与之对应的相 电压的相位电压的相位30。即：即： o AAB30/U3U o BBC30/U3U o CCA30/U3U 要求：已知其中之一能写出其要求：已知其中之一能写出其 余的五个电压。余的五个电压。 30 B . U C . U AB . U BC . U CA . U A . U 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

7、与单相基本一致。 三相电路的负载有两种联接方法：三相电路的负载有两种联接方法： （1）星形）星形(Y)联接；联接； （2）三角形）三角形( )联接。联接。 电路如下图所示电路如下图所示 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； 选择电压或电流的参考方向；选择电压或电流的参考方向； 根据实际电路画出电路模型图；根据实际电路画出电路模型图； A B C N 电灯等单相负载为电灯等单相负载为三相四线三相四线制制 电动机为负载电动机为负载三相三线三相三线制制 两者皆为两者皆为星形联接星形联接 我国供电系统提供三相

8、对称电源采用我国供电系统提供三相对称电源采用三相四三相四 线制线制，相电压为，相电压为220V，线电压为，线电压为380V，负载接，负载接 入电路必须满足其电压的额定值。入电路必须满足其电压的额定值。 |ZA| |ZB| |ZC| i N i A i B i C u A u Bu C A C B 其电路如图所示：其电路如图所示： 下面讨论下面讨论负载负载的的线电压、相电压、线电流、相线电压、相电压、线电流、相 电流电流及其关系。及其关系。 lp II 负载的负载的线电压、相电压线电压、相电压与电源的与电源的线电压、线电压、 相电压之间的关系为：相电压之间的关系为： pl UU3 在星形联接的电

9、路中，负载的在星形联接的电路中，负载的相电流相电流 与线电流之间的关系为：与线电流之间的关系为： |ZA| |ZB| |ZC| i N i A i B i C u A u Bu C A C B 相等相等 且：且： 三相星形负载的电流计算三相星形负载的电流计算 对于星形联接的三相电路对于星形联接的三相电路,每相负载中的电流为：每相负载中的电流为： ; A A A Z U I ; B B B Z U I 。 C C C Z U I |ZA| |ZB| |ZC| i N i A i B i C u A u Bu C A C B ; A A A Z U I CBANIIII 中线电流可由相量式表示如下

10、：中线电流可由相量式表示如下： |ZA| |ZB| |ZC| i N i A i B i C u A u Bu C A C B |ZA| |ZB| |ZC| i N i A i B i C u A u Bu C A C B 当负载满足以下条件时：当负载满足以下条件时： ZZZZ CBA 我们称负载是对称的，或称我们称负载是对称的，或称三相对称负载。三相对称负载。 此时，三相电流也是对称的。即大小相等，此时，三相电流也是对称的。即大小相等， 相位互差相位互差120o。 此时中线电流等于零，即：此时中线电流等于零，即： CI . CU . BU . AU . AI . BI . B C A |ZA

11、| |ZB| |ZC| i N i A i B i C u A u Bu C A C B 0IIIICBAN 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？ A C B . . . 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? 应用实例应用实例-照明电路照明电路 A C B . . . 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: 每层楼的灯相互每层楼的灯相互 并联并联,然后分别接然后分别接 至各相电压上。至各相电压上。 设电源电压为：设电源电压为： V 220 380 P l U U

12、 则每盏灯上都可则每盏灯上都可得到额定的工作电压得到额定的工作电压220V。 负载不对称时，中线不能省。负载不对称时，中线不能省。 问题问题1：若一楼出现短路，二、三楼接通。求二三楼上若一楼出现短路，二、三楼接通。求二三楼上 各相负载电压？各相负载电压？ 结果：二楼、三楼灯泡上的电压超过额定电压，结果：二楼、三楼灯泡上的电压超过额定电压， 灯泡被烧毁。灯泡被烧毁。 A C B R2 R3 V380 2 BAR UU V380 3 CAR UU 设线电压为设线电压为380V。 A相断开后，相断开后，B、C 两相两相 串连，电压串连，电压UBC （380V） 加在加在B、C负载上。如果负载上。如果

13、 两相负载对称，则每相负两相负载对称，则每相负 载上的电压为载上的电压为190V。 问题问题2：若一楼全部断开，二、三楼仍然接通若一楼全部断开，二、三楼仍然接通, 情况如何情况如何? A C B . . . 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、三楼电灯全部变暗，不能正常工作。结果二、三楼电灯全部变暗，不能正常工作。 问题问题3：若一楼断开，二、三楼接通。但两层楼若一楼断开，二、三楼接通。但两层楼 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：二楼灯泡上的电压超过额定电压，结果：二楼灯泡上的电压超过额

14、定电压， 灯泡被烧毁；三楼的灯不亮。灯泡被烧毁；三楼的灯不亮。 A C B R2 R3 V 76380 5 1 3 R U V 304380 5 4 2 R U 分析分析 关于零线的结论关于零线的结论 1）负载不对称而又没有中线时，）负载不对称而又没有中线时，负载上负载上可能得到可能得到 大小大小不等不等的电压，有的的电压，有的超过超过用电设备的额定电压，有用电设备的额定电压，有 的的达不到达不到额定电压，都额定电压，都不能正常工作不能正常工作。 2）中线的）中线的作用作用在于，使星形连接的不对称负载得到在于，使星形连接的不对称负载得到 对称的相电压。对称的相电压。 3）为了确保）为了确保零线

15、零线在运行中不断开，其上在运行中不断开，其上不允许不允许接接 保险丝也保险丝也不允许不允许接接。 负载三角形联接的负载三角形联接的 三相电路如右图三相电路如右图： 图中各相负载都接在图中各相负载都接在 电源的线电压上，电源的线电压上，负负 载的相电压与电源的载的相电压与电源的 线电压相等。线电压相等。 A B C ZAB ZBC ABU BCU AI BI CI CAU ZCA CBI ABI BCI 在该电路中，不论负载是否对称，其在该电路中，不论负载是否对称，其相电压和相电压和 线电压线电压总是对称的总是对称的 ，且两者相等，都等于电源，且两者相等，都等于电源 的线电压。即的线电压。即 UAB = UBC = UCA = Ul = Up相位互差相位互差120o。 , Z U I AB AB AB A B C ZAB ZBC ABU BCU AI BI CI CAU ZCA CBI ABI BCI 电流的电流的 计算：计算： , Z U I BC BC BC , Z U I CA CA