《电工电子技术基础》第3章 三相交流电路

1、第第3 3章章 三相交流电路三相交流电路上页上页下页下页返回返回ZAXYNSC-+B由由和和组成，也叫定子组成，也叫定子由硅钢片叠压组成，其上由硅钢片叠压组成，其上有互成有互成60600 0的线槽的线槽AXAX、BYBY、CZCZ首端为首端为A A、B B、C,C,末端为末端为X X、Y Y、Z Z镶嵌在线槽中；镶嵌在线槽中；匝数相同匝数相同空间排列互差空间排列互差120120 。定子定子（电枢（电枢）ZAXYNSC-+B也叫转子部分。也叫转子部分。转子转子（磁极）（磁极）励磁绕组励磁绕组通过通过滑环滑环、碳刷碳刷与外部直流电源相连，当中其与外部直流电源相连，当中其通入直流电就产生磁极通入直流

2、电就产生磁极N N、S S。转子转子转子铁心转子铁心励磁绕组励磁绕组 当转子在外力驱动下顺当转子在外力驱动下顺时针匀速旋转，将分别在时针匀速旋转，将分别在AXAX、BYBY、CZCZ中感应出频率相同中感应出频率相同幅值相等的三个单相交流电幅值相等的三个单相交流电压压u uA A、u uB B、UcUc。ABC2sin2sin(120 )2sin(120 )uUtuUtuUt这组对称电压称为这组对称电压称为0BC0120120AUUUUUU120120120120120120UBUAUC对称三相电压相量图对称三相电压相量图u0TuAuBuCt三相交流电出现正幅值的顺序三相交流电出现正幅值的顺序0

3、0ABCABCuuuUUU或或三相交流电源通常采用图示三相交流电源通常采用图示星形连接星形连接方式方式BNCeXYZuAuBuCCA（火线）或（相线）（火线）或（相线）（中线）或（零线）（中线）或（零线）（火线）（火线）（火线）（火线）电源电源Y连接可向负载提供两种电压连接可向负载提供两种电压相线相线与与零线零线间电压。间电压。效值用效值用UA、UB、UC或或 通用通用UP表示表示CeXYZuAuBuCACBNANuBNuCNu相量表达式及向量图相量表达式及向量图ANBNCN0120120PPPUUUUUU120120120UBNUANUCNU UP P相量图相量图相线相线( (火线）火线）与

4、与相线（火线）相线（火线）间电压。间电压。有效值用有效值用UL表示表示CeXYZuAuBuCACBNABuBCuCAu相量图相量图ABANBNANBNBCBNCNBNCNCACNANCNAN()()()UUUUUUUUUUUUUUU -UBNUABUCN-UAN-UCA303030U UL L相量图相量图UBC相量表达式：相量表达式： 由向量图可见由向量图可见ABBCCA3090150LLLUUUUUU 由相量图由相量图, ,在等腰三角形在等腰三角形OPQOPQ中中013cos3022LPPUUU即：即：3LPUU线电压与相电压的通用关系表达式线电压与相电压的通用关系表达式：3 30lpUUU

5、 UL L相量图相量图 在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为级为: :380V 220VLPUU、220V 127VLPUU、 三相电源绕组还可以连接成三相电源绕组还可以连接成三角形三角形，但电源绕组，但电源绕组三角接时只能向负载提供一种电压：三角接时只能向负载提供一种电压：线电压是相电压线电压是相电压的的在在线电压超前与其相对应线电压超前与其相对应的相电压的相电压验电笔的正确握法如下图示：验电笔的正确握法如下图示：你能说出对称三相你能说出对称三相交流电的特征吗？交流电的特征吗？三相四线制供电体制中你三相四线制供电体制中你能说出线、相电压之间

6、的能说出线、相电压之间的数量关系及相位关系吗？数量关系及相位关系吗？如何用验电笔或如何用验电笔或400V400V以上以上的交流电压表测出三相四线制的交流电压表测出三相四线制供电线路上的火线和零线？供电线路上的火线和零线？电笔头与被测导线接触时，电笔头与被测导线接触时，使氖管使氖管（或端（或端线），不发光的是线），不发光的是。三个三个的正弦交流电。的正弦交流电。ACB NZUZWZV 三相负载的一端连在一起与三相负载的一端连在一起与零线相接；另一端分别与火线相零线相接；另一端分别与火线相接的方式称为接的方式称为负载中通过的电流称为负载中通过的电流称为；中线上通过的电流称为中线上通过的电流称为；火

7、线上通过的电流称为火线上通过的电流称为；iCiBiAiNACB NZZZuAuBuC电流电流iCiBiA电流电流LpIIiN电流电流 三相电源三相电源对称对称、三相负载三相负载对对称称NABCIIIICABABCABC ZZZUUUIII；各相负载电流与电压的关系：各相负载电流与电压的关系：负载的负载的；各相负载相电流等于电源线电流各相负载相电流等于电源线电流中线电流中线电流三相负载电流三相负载电流对称对称I IA A=I=IB B=I=IC C，相位互成相位互成1201200 0中线电流中线电流I IN N=0=0 电源线电压为电源线电压为380V，三相对称负载，三相对称负载Y接，接，Z=3

8、+j4,求：求：各相负载中的电流及中线电流。各相负载中的电流及中线电流。 380220V33lpUU设设A220 0 VU B220120 VU C220 120 VU345 53.1Zj AA2200553.14453.1 AUIZ 例例1解解：根据对称关系可得：根据对称关系可得：B44173.1 AI C4466.9 AI 由此例可得，由此例可得，NABC0IIII003 8 02 sin (3 0)2 04 5 .A ButVP在 三 相 对 称 电 路 中 ， 已 知 电 源 的 线 电 压， 每 相 负 载 阻抗 一 样 ， 即 Z试 求 出 各 相 负 载的 瞬 时 电 流 。03

9、80 30,ABV根据已知条件，线电压的相量为U例例2解解：0000380 303030220 033ABUAU则 相电压为：000220 0114520 45AAAUAIAZ相电流011 2sin(45 )tAA则：i00000011 2sin(12045 )11 2sin(165 )11 2sin(12045 )11 2sin(75 )tAtAtAtABC由于负载对称，故其它两项的电流瞬时表达式为 i i负载对称时：负载对称时：NABC0IIIIABCZZZZY形连接三相完全对称时，形连接三相完全对称时，。称为称为三相三线制三相三线制。CuAZCeBuAuZZCB应用实例应用实例-照明电路

10、照明电路每组灯相互并每组灯相互并联联,然后分别接至各相电然后分别接至各相电压上。设电源电压为：压上。设电源电压为：380V220LPUU 当有中线时，每组灯的数量可以相等也可以不等，但每盏当有中线时，每组灯的数量可以相等也可以不等，但每盏灯上都可灯上都可A.一一组组二组二组三组三组CBN 如果三相照明电路的如果三相照明电路的中线因故断开，当发生一相灯负中线因故断开，当发生一相灯负载全部断开时或一相发生短路，电路会出现什么情况？载全部断开时或一相发生短路，电路会出现什么情况？ ，则负载多（，则负载多（）的一相）的一相，负载少（，负载少（）的一相）的一相。 ，各相端电，各相端电190V，均低于额定

11、值均低于额定值220V而而；A.一一组组二组二组三组三组CBN B、C两相构成串联，其端电压两相构成串联，其端电压为电源线电压为电源线电压380V。 由此可得，由此可得，B B、C C相都会与短接线构成通路，相都会与短接线构成通路，两相端电压均为线电压两相端电压均为线电压380V380V。A.一一组组二组二组三组三组CBN2）、）、，B、C相由于相由于。 负载不对称而又没有中线时，负载上可能得到大小不负载不对称而又没有中线时，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，有的达不到额等的电压，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，定电压，都不能正常工

12、作。比如， 为了确保零线在运行中不断开，其上为了确保零线在运行中不断开，其上。 ACBZZZ三相负载的首尾相连成一个三相负载的首尾相连成一个闭环，然后与三根火线相接闭环，然后与三根火线相接的方式称为的方式称为电流电流iCiBiA电流电流iABiBCiCA连接连接；火线上通过的电流称为火线上通过的电流称为；负载中通过的电流称为负载中通过的电流称为；LpUUAA BC ABB CA BCC AB CIIIIIIIIIBCCAABABBCCAABBCCA ZZZUUUIII；ACBZZZiCiBiAiABiBCiCA电流相量图电流相量图-IBCIAICA-IBIAB-IC303030且且。 由相量图

13、可看出：由相量图可看出：相相电流对称，即电流对称，即在三相电源、三相负载对称情况下：在三相电源、三相负载对称情况下：3LPII火线上线电流对称，即：火线上线电流对称，即：线电流是相电流的线电流是相电流的 倍倍, ,即：即：33 30LpII例例3 三相电源相电压三相电源相电压U UP P=220V,=220V,每相复阻抗每相复阻抗Z=60+j80Z=60+j80。试求：。试求：电源星型（电源星型（Y Y）连接，负载分别为星型（）连接，负载分别为星型（Y Y）和三角形）和三角形（）连接时负载的相电流和线电流。连接时负载的相电流和线电流。解解：每相负载的复阻抗每相负载的复阻抗226080100Z

14、(1)三相电路三相电路Y-Y连接时：连接时：由于，由于，UP=220V所以，负载线电流、相电流为所以，负载线电流、相电流为220/1002.2PLPUIIAZ(2)三相电路三相电路Y-连接时：连接时：三相电源相电压三相电源相电压33220=380VLPUU三相负载相电压等于线电压，故三相负载相电压等于线电压，故UP=UL=380V负载相电流、线电流负载相电流、线电流380/1003.8PPUIAZ33 3.86.58LPIIAABCAAAB BBC CCP =P +P +P=U I cos+U I cos+U I cos总 三相交流电路中，三相负载的总功率等于各相功率之和。三相交流电路中，三相

15、负载的总功率等于各相功率之和。式中式中:A、B、C为三相负载的功率因数角，也是各相负为三相负载的功率因数角，也是各相负 载电压与电流的相位差。载电压与电流的相位差。 UA、UB、UC和和IA、IB、IC分别为各相负载电压及电流。分别为各相负载电压及电流。3cos3cosLLPPPUIU I3cos3cosppLLPU IU I 1/3 PLpLUUII负载星形（负载星形（Y）接法时：）接法时： 3 LpLpUUII负载三角形（负载三角形（）接法时：接法时：3cos3cosLLPPPUIU I由此可见，负载不论是星形（由此可见，负载不论是星形（Y Y）还是三角形（）还是三角形（）连接，）连接，其

16、总功率计算公式都为：其总功率计算公式都为：3cosLLPU I3sinLLQU I三相负载在对称条件下三相负载在对称条件下有功功率：有功功率：3=3LLPPSU IU I无功功率：无功功率：视在功率：视在功率：例例3有一三相电动机，每相阻抗有一三相电动机，每相阻抗Z=40+j30,试求下列两种试求下列两种情况下电动机的相电流、线电流及从电源输入的功率情况下电动机的相电流、线电流及从电源输入的功率，并比较所得结果。（，并比较所得结果。（1）绕组接成）绕组接成Y形，接于线电压形，接于线电压为为380V电源上；（电源上；（2）绕组接成）绕组接成形，接于线电压形，接于线电压220V电源上。电源上。解解

17、：（1）绕组接成）绕组接成Y形形每相阻抗每相阻抗Z=40+j30=50037相电压：相电压：38022033LPUU相电流相电流：2204.450LPUIAZ线电流线电流：4.4LPIIA电源输入功率：电源输入功率：3cos3 380 4.4 40/502317( )L LPU IW（2）绕组接成）绕组接成形形相电压：相电压：220VLPUU相电流：相电流：2204.450LPUIAZ线电流：线电流：37.62LPIIA电源输入功率：电源输入功率：3cos3 220 7.62 40/50 2317( )L LPU IW比较：两种接法相电压、功率均没变化，比较：两种接法相电压、功率均没变化，线电

18、流线电流在接成在接成形比接成形比接成Y形增大形增大 倍倍3 1 1、三相电力系统简介、三相电力系统简介 发电和输电发电和输电 电能从电厂送到用户的过程示意图电能从电厂送到用户的过程示意图电力系统和电力网电力系统和电力网 大型电力系统的系统图大型电力系统的系统图厂矿企业的变配电系统厂矿企业的变配电系统 具有高压配电所的厂矿企业供电系统图具有高压配电所的厂矿企业供电系统图厂矿企业供电系统平面布线图厂矿企业供电系统平面布线图2、安全用电安全用电触电形式触电形式 （1 1）直接触电）直接触电 ： 单相触电单相触电 两相触电两相触电（2 2）间接触电）间接触电 跨步电压触电跨步电压触电 接触电压触电接触电压触电电源变压器中点接地的单相触电电源变压器中点接地的单相触电 电源变压器中点不接地的单相触电电源变压器中点不接地的单相触电 两相触电两相触电触电防护措施触电防护措施 接地保护接地保护接地与接零接地与接零 接地保护接地保护 将电气设备的金属外壳及构架，与接地装置良好连接的将电气设备的金属外壳及构架，与接地装置良好连接的保护称为保护称为。规定用于中性点规定用于中性点不接地的三相供电系统中。不接地的三相供电系统中。 当电气设备的绝缘损坏使设备的金属外壳带电时，当电气设备的绝缘损坏使设备的金属外壳带电时，由于人体是与接地装置并联，且人体电阻（最小由于人体是与接地装置并联，且人体电阻（最小