三相正弦交流电

1、学科：学科：课题：课题： 三相正弦交流电路三相正弦交流电路 教者：教者： 黄志芳黄志芳 学校：学校： 吉林省柳河职教中心吉林省柳河职教中心第一节三相交流电源第一节三相交流电源一、三相交流电动势的产生一、三相交流电动势的产生二、三相电源的连接二、三相电源的连接复习提问：复习提问：1、正弦交流电是怎样产生的？、正弦交流电是怎样产生的？2、周期、频率的定义？、周期、频率的定义？3、如何根据波形图判断正弦波的初相角？、如何根据波形图判断正弦波的初相角？闭合线圈在磁场中转动，产生感应电流。闭合线圈在磁场中转动，产生感应电流。根据电磁感应定律。根据电磁感应定律。周期：交流电完成一次周期性变化所需的时间。周

2、期：交流电完成一次周期性变化所需的时间。频率：交流电在频率：交流电在1秒内完成周期性变化的次数秒内完成周期性变化的次数。在波形图中，从坐标原点到最近一个正弦波的在波形图中，从坐标原点到最近一个正弦波的零点之间的距离就是初相。零点在原点的右方零点之间的距离就是初相。零点在原点的右方初相为负值；零点在原点的左方则初相为正值初相为负值；零点在原点的左方则初相为正值。1、三相交流电源的产生三相交流电源的产生三相交流发电机的构造：三相交流发电机的构造：定子、转子定子、转子。定定子子三个定子线圈完三个定子线圈完全相同，空间位全相同，空间位置互差置互差120120度。度。AXYBZC转子转子AYBZXC10

3、.1 10.1 三相交流电源三相交流电源转子转子转子线圈通直流，转子线圈通直流，并由机械力带动并由机械力带动匀速转动。匀速转动。AYBZXC定定子子SN+-转子转子磁通按磁通按正弦正弦规律分布规律分布三三 相相 电电 动动 势势120sin120sinsintEetEetEemCmBmA特征：特征：三相对称电动势三相对称电动势 最大值相等，频率相同，相位互差最大值相等，频率相同，相位互差120120。转子转子AYBZSNXC+-定定子子 相序：相序：三相交流电动势依次出现正的最大值的顺序三相交流电动势依次出现正的最大值的顺序, ,称为三相称为三相电源的相序。电源的相序。A -B -C A -B

4、 -C A A 称为正（顺）相序，反之称为正（顺）相序，反之C-B-A-C C-B-A-C 称为负（逆）相序。称为负（逆）相序。教材教材发发电机的三个绕组用电机的三个绕组用 A-XA-X， B-YB-Y， C-ZC-Z 新教材用新教材用 U1-U2U1-U2，V1-V2V1-V2，W1-W2W1-W2。EmAeBeCe AXYCBZSN显然，有显然，有e1 e2 e3=0。波形图与相量图如图。波形图与相量图如图10-1所示。所示。图图10-1 对称三相电动势波形图与相量图对称三相电动势波形图与相量图 EmAeBeCeEBEA.120120120EC.2、三相电源的连接 三相电源的星形三相电源的

5、星形(Y形形)接法接法 将三相发电机三相绕组的末端将三相发电机三相绕组的末端U2、V2、W2(相尾相尾)连接在一点，始端连接在一点，始端U1、V1、W1(相头相头)分别与负载相连，分别与负载相连，这种连接方法叫做星形这种连接方法叫做星形(Y形形)连接。如图连接。如图10-2所示。所示。 图图10-2 三相绕组的星形接法三相绕组的星形接法 AeCeBeAXYBZNC（中线或零线）（中线或零线）（端线或火线）（端线或火线）（火线）（火线）（火线）（火线）相电压：相电压：火线与中线间的火线与中线间的电压电压 。CBAuuu , ,线电压：线电压：火线与火线间的火线与火线间的电压电压 。CABCABu

6、uu , ,三相四三相四线制线制uAuBuCuABuBCuCA中点中点N N：X X、Y Y、Z Z的公共点的公共点（与大地相接时称地线）（与大地相接时称地线） 三相电源的星型联接三相电源的星型联接 从三相电源三个相头从三相电源三个相头U1、V1、W1引出的三根导线叫引出的三根导线叫作作端线端线或或相线相线，俗称，俗称火线火线，任意两个火线之间的电压叫做，任意两个火线之间的电压叫做线电压（线电压（UL）。Y形公共联结点形公共联结点N叫作叫作中点中点，从中点引出，从中点引出的导线叫做的导线叫做中线中线或或零线零线。由三根相线和一根中线组成的输。由三根相线和一根中线组成的输电方式叫做电方式叫做三相

7、四线制三相四线制(通常在低压配电中采用通常在低压配电中采用)。中线常。中线常用用黑色黑色或或白色白色，火线分别用，火线分别用黄、绿、红黄、绿、红三种颜色表示。三种颜色表示。 每相绕组始端与末端之间的电压每相绕组始端与末端之间的电压(即相线与中线之间的即相线与中线之间的电压电压)叫做叫做相电压（相电压（UP），它们的瞬时值用，它们的瞬时值用uA、uB、uC来表来表示，显然这三个相电压也是对称的。相电压大小示，显然这三个相电压也是对称的。相电压大小(有效值有效值)均均为为 UA= UB = UC = UP 任意两相始端之间的电压任意两相始端之间的电压(即火线与火线之间的电压即火线与火线之间的电压)

8、叫做叫做线电压（线电压（ULUL） ，它们的瞬时值用它们的瞬时值用uAB、uBC、uCA来表来表示。形接法的相量图如图示。形接法的相量图如图10-3所示。所示。 显然三个线电压也是对称的。大小显然三个线电压也是对称的。大小(有效值有效值)均为均为UAB = UBC= UCA = UL = UP3 线电压比相应的相电压线电压比相应的相电压超前超前30 ，如线电压，如线电压 uAB比相电比相电 压压 uA超前超前30 ，线电压，线电压 uBC比比相电压相电压uB超前超前30 ，线电压，线电压 uCA比相电压比相电压uC超前超前30 。图图10-3 相电压与线电压的相量图相电压与线电压的相量图 特别

9、需要特别需要注意注意的是，在工业用电系统中如果只引出三的是，在工业用电系统中如果只引出三根导线根导线(三相三线制三相三线制)，那么就都是火线，那么就都是火线(没有中线没有中线)，这时所，这时所说的三相电压大小均指线电压说的三相电压大小均指线电压UL (380v);而民用电源则需要而民用电源则需要引出中线，所说的电压大小均指相电压引出中线，所说的电压大小均指相电压UP(220v) . 【例例10-1】已知发电机三相绕组产生的电已知发电机三相绕组产生的电动势大小均为动势大小均为e1=311sin(wt-/3) V，试求：试求：(1)e2=( )、e3=( ) , (2) e12=( ).解：解：(

10、1) 因为因为三相电源的各相之间最大值相等，三相电源的各相之间最大值相等， 相位差为相位差为2/3，且为同频率正弦量，我们按照正序的关系，且为同频率正弦量，我们按照正序的关系可知可知 e 2=311sin(wt-/3- 2/3 ）=311sin(wt-)v. e3=311sin(wt-/3+ 2/3 )=311sin(wt+ /3 )v. (2)因为线电压超前相应的相电压因为线电压超前相应的相电压/6且且所以所以 -/3+/6=-/6 e12= 311 sin(wt-/6)V. UL = UP3 3第二节第二节 三相负载的联结三相负载的联结一、负载的星形联结一、负载的星形联结二、负载的三角形联

11、结二、负载的三角形联结一、负载的星形联结一、负载的星形联结1 电路电路三相负载的星形联结如图三相负载的星形联结如图 10-4 所示。所示。 三相负载的星形联结如图三相负载的星形联结如图 10-4所示所示图图 10-4三相负载的星形联结三相负载的星形联结 2 特点特点 （1）线电压）线电压 显然不管负载是否对称显然不管负载是否对称( (相等相等) )，电路中的，电路中的 线电压线电压 UL 都等于负都等于负 载相电压载相电压 UYP 的倍，即的倍，即3YPL3UU （2）负载的相电流）负载的相电流 IYP 等于线电流等于线电流 IYL ，即，即IYL = IYP 当三相负载当三相负载对称对称时，

12、即各相负载完全相同，相电流和线电时，即各相负载完全相同，相电流和线电流也一定对称。即各相电流流也一定对称。即各相电流( (或各线电流或各线电流) )振幅相等、频率相同、振幅相等、频率相同、相位彼此相差相位彼此相差 120 ，并且中性线电流为零。，并且中性线电流为零。【例【例1】在负载作】在负载作 Y 联结的对称三相电路中，电源线电压联结的对称三相电路中，电源线电压为为380伏，每相负载的电阻为伏，每相负载的电阻为8欧姆，电抗为欧姆，电抗为6欧姆，（如图）。欧姆，（如图）。求：求： 1）在正常情况下，每相负载的相电压和相电流；）在正常情况下，每相负载的相电压和相电流； 2）第三相负载短路时，其余

13、两相的相电压和相电流；）第三相负载短路时，其余两相的相电压和相电流； 3）第三相负载断路时，其余两相的相电压和相电流。）第三相负载断路时，其余两相的相电压和相电流。解：解：1）在对称在对称 Y 负载中，相电压负载中，相电压 V2203LYP UU相电流相电流( (即线电流即线电流) )为为 A11A20220YPYP ZUI2）第三相短路，相电压）第三相短路，相电压 U1=U2=380V 相电流为相电流为 I1=I2=38A3）第三相断路，相电压）第三相断路，相电压U1=U2=380/2=190V 相电流为相电流为 I1=I2=19A 3中性线的作用中性线的作用 （1）若负载对称，则）若负载对

14、称，则IN = 0可省去中性可省去中性线。线。 （2）若负载不对称，则）若负载不对称，则IN 0，若有中，若有中性线，则各相负载仍有对称的电源相电性线，则各相负载仍有对称的电源相电压，从而保证了各相负载能正常工作。压，从而保证了各相负载能正常工作。二、负载的三角形联结二、负载的三角形联结 1 电路电路负载做负载做 联结时只能形成三相三线制电路，如图联结时只能形成三相三线制电路，如图10-5 所示。所示。图图 10-5三相负载的三角形联结三相负载的三角形联结 2 特点特点 （1） 显然不管负载是否对称显然不管负载是否对称( (相等相等) )，电路中负载相电压，电路中负载相电压 U P 都等于线电

15、压都等于线电压 UL ，即，即U P = UL （2） 当三相负载当三相负载对称对称时，即各相负载完全相同，相电流时，即各相负载完全相同，相电流和线电流也一定对称。负载的相电流为和线电流也一定对称。负载的相电流为ZUIPP PL3II （3）线电流）线电流各线电流的相位比相应的相电流滞后各线电流的相位比相应的相电流滞后30 。 3三相负载连接法的选择三相负载连接法的选择 （1）应根据负载的额定电压与电源电压的数值而定，总之要使每相负载所承受的电压等于其额定电压。 （2）若每相负载的额定电压为电源线电压的，则负载应连成星形；若每相负载的额定电压等于电源的线电压，则负载应联成三角形。【例【例2】

16、大功率三相电动机启动时，由于启动一般采用降大功率三相电动机启动时，由于启动一般采用降压启动，方法之一是启动时将三相绕组接成星形，而正常运转压启动，方法之一是启动时将三相绕组接成星形，而正常运转时改接成为三角形。试比较当绕组星形连接和三角形连接时相时改接成为三角形。试比较当绕组星形连接和三角形连接时相电流之比及线电流之比。电流之比及线电流之比。解：在解：在 连接负载中，相电压等于线电压，即连接负载中，相电压等于线电压，即 U P = UL ， 则相电流则相电流 线电流线电流ZUIPP PL3II 在在 Y 连接负载中，线电压连接负载中，线电压则相电流等于线电流则相电流等于线电流 IYL = IYP YPL3UU 两种连接法相电流之比为两种连接法相电流之比为 IYP / I P =1/3两种连接法线电流之比为两种连接法线电流之比为 IYL/ I L =1/33 3313LU练习练习： 1、三相电源的电压为三相电源的电压为380V，则任意两根相线之间的，则任意两根相线之间的电压叫做（电压叫做（ ），有效值为（），有效值为（ ）；任意一根）；任意一根相线与中线之间的相线与中线之间的 电压叫做（电压叫做（ ），有效值为），有效值为（ ）。）。 2、三相交流电源是三个单相电源按一定方式进行的三相交流电源是三个单相电源按一定方式进行的组合，这三个单相交流电源的（组合，这三个单相交流电源的（