三相交流电路

1、.14.1 4.1 三相电压三相电压NS AXe 在两磁极中间，放一个线圈。在两磁极中间，放一个线圈。 根据根据右右手定则可知，手定则可知，线圈中产生感应电动势，线圈中产生感应电动势，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。 合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，线圈两端便可得到交流电动势。布，线圈两端便可得到交流电动势。tEeAXsin24 4.1 三相电压三相电压.21.三相三相交流电动势的产生交流电动势的产生AXYCBZSN定子定子转子转子 定子中放三个相同线圈：定子中放三个相同线圈：A XB YC Z首端首端末端

2、末端三线圈空间位置各差三线圈空间位置各差120o 转子装有磁极并以转子装有磁极并以 的速度旋转。三个的速度旋转。三个线圈中便产生三个线圈中便产生三个大小相等，频率相同，相位互大小相等，频率相同，相位互差差120的的电动势电动势。.32.2.三相电动势三相电动势三相电动势的特征：三相电动势的特征： 大小相等，频率相同，相位互差大小相等，频率相同，相位互差120240sin120sinsintEetEetEemZCmYBmXA)120sin(tEm.4AEBECE三相电动势的相量关系：三相电动势的相量关系：0CBAEEE1201200EEEEEECBAEm BeAeCe t.5.63. 3. 三相

3、交流电源的联接三相交流电源的联接（1）星形（）星形（Y）接法）接法AeCeBeAXYCBZN.7Ce（中线）（中线）（火线）（火线）（火线）（火线）（火线）（火线）ceBeAXYCBZNAe三相四线三相四线制供电制供电火线（相线）火线（相线）:ABC中线（零线）：中线（零线）：N.8 （2）三相电源三相电源星形接法的两组电压星形接法的两组电压euCCBBAAeueu相电压相电压：火线火线对对零线零线间的电压。间的电压。2401200PCPBPAUUUUUUCeceBeACBNAe120 120 120 AUBUCUAuBuCu.9线电压线电压：火线火线与与火线火线间的电压。间的电压。ACCAC

4、BBCBAABUUUUUUUUUABuBCuCAuCABCABuuuCABN注意规定的注意规定的正方向正方向.10BUABU线电压线电压和和相电压相电压的关系的关系BUAUCU30 BABAABUUUUU303AABUU.1130 330 3CACCABCBBCUUUUUUUU 同同理：理：303ABAABUUUUBUAUCUABUBCUCAU30 30 30 .12线电压线电压与与相电压相电压的通用关系表达式：的通用关系表达式：30 3plUUlU pU -为相电压为相电压 -为线电压为线电压常用的电压（常用的电压（有效值有效值）等级为：）等级为：V380 V220lPUU、.13.14CZ

5、CABYBCAXABUUUUUU plUU（2）三角形（）三角形（）接法）接法ACAuAXYCBZABuBCuBC特点：特点：线电压线电压=相电压相电压.15短路短路+E三个电源串接三个电源串接能否造成短路？能否造成短路？直流电源行吗？直流电源行吗？AAeCeBeXYZBC问题讨论问题讨论+-EEE直流电源串接不行，直流电源串接不行，三相交流电源可以，三相交流电源可以， 为什么？为什么？.16AAeCeBeXYZBCEmAeBeCe三相交流电源中三个三相交流电源中三个电源可以串接的原因电源可以串接的原因在于：在于： 三个电源的电压任三个电源的电压任何瞬间相加均为零。何瞬间相加均为零。.17星形

6、接法星形接法ACB NZZZ三角形接法三角形接法ACBZZZ负载也有两种接法负载也有两种接法4.2 4.2 三相负载及三相电路的计算三相负载及三相电路的计算.18ACBNZZZAuBuCuAiCiBiaicibi相电流相电流(负载负载上的电流上的电流)：cbaIII 、线电流线电流(火线火线上的电流上的电流)：CBAIII 、4.2 负载星形（负载星形（Y）联接的三相电路）联接的三相电路Ni.19lpII cCbBaAIIIIIIACBNZZZNiAiCiBiaicibi星形接法特点星形接法特点:相电流相电流=线电流线电流* cbaNIIIINI: 中线电流中线电流N.20*线电压线电压=相电

7、压相电压 3, 线电压线电压领先于领先于相电压相电压30。ACBNZZZAUABUCUBUCAUBCU30 330 3CCABBCUUUU303AABUUBUAUCUABUBCUCAU30 30 30 .21BiAiACBNZAZBZCNiCiaiciaiCeceBeAe负载负载星形接法星形接法的计算方法的计算方法:解题思路：解题思路： 一般一般线电压线电压 为已知，然后根据电压和负载求为已知，然后根据电压和负载求电流。电流。luzuiippllupuN.22（1）负载不对称负载不对称时，各相单独计算。如：时，各相单独计算。如： 已知：已知： 三相负载三相负载 R、L、C 以及以及 三相线电压

8、：三相线电压：120 120 0lCAlBClABUUUUUU求：各求：各相电流相电流、各、各线电流线电流及及中线电流中线电流CI CRA B NLCAINIBIaIbIcI.23解：解：1. ACI CR B NLCAINIBIaIbIcI120 120 0lCAlBClABUUUUUU903130 311503130 31303130 31lCAClBCBlABAUUUUUUUUU相相电电压压线线电电压压.242. 相电流：相电流：30RURUIPAa18011901CUCjUCjUIPPCc240150LULjULjUIPPBblpUU31令：令：CI CR B NLCAINIBIaIb

9、IcIA.253. 中线电流中线电流CBANIIII4. 各电流相量关系各电流相量关系18024030CPcLPbPaXUIXUIRUICAUABUBCUNICUAUBUBICIAI-30 -240 180 .26AIBICI（2）负载对称负载对称时，只需计算一相。时，只需计算一相。ZZZZCBA 如：如：AAaIZUI则：则：240120aCcaBbIIIIII据此可直接得出另两相电流：据此可直接得出另两相电流：0CBAOIIII（中线电流为（中线电流为0）CUAUBU（3）负载对称，只要求电流、电压大小时，仅算一相负载对称，只要求电流、电压大小时，仅算一相 有效值即可。有效值即可。.27例

10、：三相电源，例：三相电源， 三相对称负载，三相对称负载，Y型接法，每相型接法，每相V380lU43jZ求：每相负载中的电流及各线电流相量。求：每相负载中的电流及各线电流相量。解：解：V22033803lpUU设设0220ANU120220BNU120220CNU1 .53543jZA1 .53441 .5350220ZUIIANANA.28A1 .5344ANAIIA1 .173441201 .5344BNBIIA9 .66441201 .5344CNCII.290CBANIIII)(ZZZZCBA负载对称时负载对称时问题及讨论问题及讨论零线是否可零线是否可以取消？以取消？答：三相负载完全对称

11、时，答：三相负载完全对称时，零线可以取消零线可以取消。供电方式为供电方式为三相三线制。三相三线制。ceACBZZZCeBeAe.30三相三线制三相三线制供电时各供电时各相电流相电流的计算的计算（负载不对称）：负载不对称）：ANNAIBICIAEBECECB求：各相电流求：各相电流已知已知：240220 120220 0220CBAEEE每盏灯的额定值为每盏灯的额定值为: 220V、 100WVVVV.31用结点电位法：用结点电位法：ANNAIBICIAEBECECBAEBECERRRRNNABCAIBICI.32RRRRRRUN21121202201202200220 每盏灯为每盏灯为220V

12、、 100W4842PURAEBECERRRRNNABCAIBICIV 12055NU负载上电压不平衡！负载上电压不平衡！代入代入R值得：值得：.33例 线电压为线电压为380V的三相对称电源，各相电阻分的三相对称电源，各相电阻分别为别为RA=5, RB=10, RC=20，无中线。试，无中线。试求负载的相电压、负载电流求负载的相电压、负载电流。RARBRCABCiAiBiCuaNu buc由线电压数值可知相电压应为220V，设A相电压VUA0/220则B、C相电压分别为VUB120/220VUC120/220欲求各相电压及电流，应用节点电压法先求负载中点电位即2011015120120/22

13、010120/22050/220111CBACCBBAANRRRRURURUU解.34借助相量图，计算中点电位，分子三项表示为三个相量求和，2011015120120/22010120/22050/220NU0/44120/22120/110/33120/11从而得：1 .19/ 1 .29VUN1 .19/ 1 .8335. 01 .19/ 1 .29进而VUUUNAa9 .10/1441 .19/ 1 .830/220VUUUNBb1 .139/4 .2491 .19/ 1 .83120/220VUUUNCc9 .130/0 .2881 .19/ 1 .83120/220各相电流为AIA9

14、 .10/ 8 .28AIB1 .139/9 .24AIC9 .130/4 .14.35应用实例应用实例-照明电路照明电路ACB.一组一组二组二组三组三组N 正确接法正确接法:每组灯相互并每组灯相互并联联,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：V220380PlUU每组灯的数量可以不等，但每盏灯上都可每组灯的数量可以不等，但每盏灯上都可得得到额定的工作电压到额定的工作电压220V。能否取消中线能否取消中线？.36照明电路的一般画法照明电路的一般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.37讨

15、论讨论照明电路照明电路能否采用三相三线制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?.38 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1：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?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：结果：二、三楼电灯全部变暗，不能正常工作

16、。二、三楼电灯全部变暗，不能正常工作。.39 问题问题2：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：结果：二楼二楼灯泡上的灯泡上的电压超过额定电压电压超过额定电压， 灯泡被烧毁；灯泡被烧毁；三楼的灯不亮三楼的灯不亮。ACBR2R3V 76380513RUV 304380542RU分析分析.40关于零线的结论关于零线的结论 负载不对称而又没有中线时负载不对称而又没有中线时，负载上可能得到大小，负载上可能得到大小不等的电压，有的超过用电设备的额定电压，有的达不

17、等的电压，有的超过用电设备的额定电压，有的达不到额定电压，都不能正常工作。比如，照明电路中不到额定电压，都不能正常工作。比如，照明电路中各相负载不能保证完全对称，所以各相负载不能保证完全对称，所以绝对不能采用三相绝对不能采用三相三相制供电，三相制供电，而且而且必须保证零线可靠接通。必须保证零线可靠接通。 中线的作用：中线的作用：使星形连接的不对称负载得到相等使星形连接的不对称负载得到相等的相电压。为了确保零线在运行中不断开，的相电压。为了确保零线在运行中不断开，零线上零线上不不允许接保险丝也不允许接刀闸。允许接保险丝也不允许接刀闸。 .41ABiCAiBCiCiBiAiCAuABuBCuACB

18、 plUU特点特点：线电压线电压=相电压相电压4.3 负载三角形（负载三角形（）联接的三相电路）联接的三相电路.42各电流的计算各电流的计算BiABiCAiBCiCiAiCAuABuBCuACBZ ZABABZ ZBCBCZ ZCACACACACABCBCBCABABABZUIZUIZUI相电流相电流BCCACABBCBCAABAIIIIIIIII线电流线电流.43（2）负载对称时）负载对称时（ZAB=ZBC=ZCA=Z ），各相电流有各相电流有 效值相等，相位互差效值相等，相位互差120 。有效值为：。有效值为：ZUIIIIlPCABCABBiABiCAiBCiCiAiCAuABuBCuAC

19、BZABZBCZCA（1）负载不对称负载不对称时，先算出各相电流，然后计算线电流。时，先算出各相电流，然后计算线电流。.44CAABAIII303ABAIICAUABUBCUBICIABICAIBCI303303CACBCBIIII同理：同理：0lABUU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，负载对称时，三角形接法线、相电流的相位关系三角形接法线、相电流的相位关系CAIAIABCABICAIAI30 30 30 .45负载对称时负载对称时三角形接法的特点：三角形接法的特点：BiABiCAiBCiCiAiCAuABuBCuACB plUU 303plII线电流比

20、线电流比相相电流电流落后落后30300 0.46.47负载对称时：负载对称时：cos3ppIUP CBAPPPP三相总有功功率：三相总有功功率： 3plplIIUU星形接法时：星形接法时： 3 plplIIUU三角形接法时：三角形接法时：cos3llIUP 4.4 4.4 三相功率三相功率 为为相电压相电压与与相电流相电流之之间的相位差间的相位差.48三相电路的功率三相电路的功率llllllIUSIUQIUP3sin3cos3有功功率：有功功率：无功功率：无功功率：视在功率：视在功率：在在三相负载对称三相负载对称的条件下：的条件下：.49例 对称负载联成三角形，已知电源电压对称负载联成三角形，

21、已知电源电压 Ul =220V, 安培计读数安培计读数 Il =17.3A, 三相功率三相功率P=4.5kW。试求：每相负载的电阻和感抗；每相负载的电阻和感抗；当当AB相断开时，各安培计的读数和总功率；相断开时，各安培计的读数和总功率；当当A线断开时，求各安培计的读数和总功率。线断开时，求各安培计的读数和总功率。ABCiAiBiCAAAABC解由题意， 根据cos3UIP得 47负载相电流AIIp103/l负载阻抗为22/ppIUZ每相电阻和感抗为15cosZR16sinZXL为1. 中所求；.50对于对于2. 中，中，AB断开不影响另两相负载，断开不影响另两相负载，A、B两两线的安培计读数等

22、于负载的相电流，线的安培计读数等于负载的相电流，C线的安培线的安培计读数不变。即计读数不变。即,10AIIBAAIC22AC和和BC间负载功率不变，间负载功率不变，AB间功率为间功率为0，则总功率为，则总功率为kWPP3032对于对于3. 中的中的A线断开，其安培计读数为线断开，其安培计读数为0。此时。此时电路变成一单相电路。总阻抗电路变成一单相电路。总阻抗 |Z| = 44/3 B和和C线上安培计的读数为线上安培计的读数为AIICB15kWUIP25. 247cos15220cos 则总功率为则总功率为.51*单相功率的测量单相功率的测量 - - 电动式瓦特计电动式瓦特计i1i2u在交流电路

23、中在交流电路中cos1UkI其中，其中， 为为 间的夹角。间的夹角。ui ,1指针偏指针偏转角度转角度电流线圈电流线圈电压线圈电压线圈i2和和 u 成正成正比，且近似比，且近似同相同相负负载载IIU.52三相功率的测量三相功率的测量 1W*2W*3W*负 载ACBN三相四线制三相四线制接法，用三个功率表测量接法，用三个功率表测量(三瓦计法三瓦计法)：CBAPPPP.53BuCiBiAiACuBCuACBCuAuAZBZCZ2W*1W*三相三线制三相三线制接法，用二个功率表测功率接法，用二个功率表测功率(二瓦计法二瓦计法) ：21PPP.54两瓦计法两瓦计法测量功率的原理：测量功率的原理：21B

24、CBACACBBCAACCBBAAPPuiuiuuiuuiiuiuiuPBACiii注意：单个功率表的读数没有意义！注意：单个功率表的读数没有意义！结论：结论：21PPP.55求：求：功率表功率表W1、W2的读数的读数(二瓦计法二瓦计法) 。例例2W*电机电机AICICBUACBABU1W* 已知：已知： 电机的功率为电机的功率为 2.5 kW, 。 866.0cos （设电机为（设电机为星形接法，星形接法，N为其中点。）为其中点。） 电源线电压为电源线电压为380V，各相，各相对称。对称。.562W*电机电机AICICBUACBABU1W*2CBC1AAB21cosIUcosIUPPP解：解

25、：.572W*电机电机AICICBUACBABU1W*A386. 4866. 03803105 . 2cosU3PIcosIU3P3llll（1）求电流大小）求电流大小.582W*AICICBUACBABU1W*ZBZAZCNAUV0220NAU设：设：（2）求电流、电压的相位关系）求电流、电压的相位关系(感性负载感性负载) V90380V90380V30380CBBCABUUU则：则：ANUABUBCUCAUCBUBNUCNU.592W*AICICBUACBABU1W*ZBZAZCNAUABUANUAIABAUI、间的相位差间的相位差601已知电机的已知电机的866.0cos30866.0c

26、os-130386.4AI30 -30 1.60AUABUBCUCAUCBUAIBICIW3 .83360cos386.4380cosIUP1AAB1W7 .16660cos386. 4380cosIUP2CCB2A90386.4IC同理，由相量图可得同理，由相量图可得02CBCUI、间的相位差间的相位差W1的读数为的读数为833.3瓦瓦W2的读数为的读数为1666.7瓦瓦.61Em BeAeCe三相交流电动势三相交流电动势出现最大值的先后顺序出现最大值的先后顺序称称为三相电源的为三相电源的相序相序： A - B - C 称为顺相序称为顺相序 A - C - B 称为逆相序称为逆相序顺相序顺相

27、序相序的判定：相序的判定：.62 将相序指示器接至三相将相序指示器接至三相电源上，便可测出相序：电源上，便可测出相序： 假设假设电容电容C接的是接的是A相，相，则则 L1、L2 较亮者为较亮者为B相，另一相为相，另一相为C相。相。证明，请见教证明，请见教材材C灯泡灯泡L1L2灯泡灯泡相序的判定相序的判定.63三相三线制三相三线制（Y形联接）形联接） 三相四线制三相四线制（Y形联接）形联接）AAeCeBeCBNAeCeBeACBAeCeBeACB三相电源三相电源一般都是一般都是对称的，对称的，称称三相对三相对称电源称电源三相交流电路的小结三相交流电路的小结（1 1）-三相电源三相电源三相三线制三相三线制（形联接）形联接）.64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(2)-(2)-三相负载三相负载.65负载负载 形接法形接法PlPlUUII303对称负载下：对称负载下：各相电压、电流单独计算。各相电压、