三相交流电路新课

1、第二节 负载的星形联结第一节 三相电源第四章 三相交流电路第三节 负载的三角形联结第四节 三相负载的功率第一页，共五十七页。第一节 三相电源第二页，共五十七页。第一节 三相电源现代电力系统中的供电方式几乎全部采用三相正弦交流电。原因：三相输电比单相输电节省导线材料三相交流电机比单相交流电机性能好、经济效益高。三相交流电一般由三相交流发电机产生，通过三相输电线路，传输到三相负载或单相负载上使用。3第三页，共五十七页。第一节 三相电源定子转子（一）三相交流发电机结构铁心（作为导磁路经）三相绕组匝数相同空间排列互差120直流励磁的电磁铁一、三相电动势W2U1U2V2SNW1-+V1转子定子三相交流发

2、电机示意图电磁感应绕组4第四页，共五十七页。第一节 三相电源（二）工作原理 转子磁极匀速旋转，在各绕组中产生正弦感应电动势，这些感应电动势的幅值、频率相等，相位相差1200，相当于3个独立的交流电压源。(尾端)eUU2U1V1V2W1W2(首端) 三相绕组示意图+eVeW三相交流发电机示意图W2U1U2V2SNW1-+V1转子定子绕组5第五页，共五十七页。第一节 三相电源（四）相量图（三）波形图相量表示三相电动势瞬时表示式Em0eUeVeW2120240360OEVEU.120120EW.6第六页，共五十七页。第一节 三相电源对称三相电动势的瞬时值之和为 0相序三相交流电到达正最大值的顺序。幅

3、值相等频率相同相位互差120对称三相电动势（五）三个正弦交流电动势满足特征供电系统三相交流电的相序为 U V W。EVEU.120120EW.7第七页，共五十七页。（一）联结方式中性线(零线、地线)端线(相线、火线)在低压系统，中性点通常接地，也称地线UWVeU+eW+eV+N星形联结三角形联结发电机三相绕组端线的联结方式中性点N三相四线制电源 380/220伏二、三相四线制供电系统第一节 三相电源8第八页，共五十七页。1第一节 三相电源相电压：端线与中性线间（发电机每相绕组）的电压。线电压：端线与端线间的电压。有效值Up+有效值UL+中性线(零线、地线)中性点端线(相线、火线)NNVWUeU

4、+eW+eV+输出两种电压：9第九页，共五十七页。第一节 三相电源（二) 线电压与相电压的关系根据KVL定律由相量图可得相量图 30相电压线电压线电压+NNVWUeU+eW+eV+10第十页，共五十七页。第一节 三相电源实际中: 相电压 UP=220伏, 线电压 UL= UP=380伏三相线电压也是对称的。线电压 UL= UP ，且超前相应的相电压30011第十一页，共五十七页。2、三角形连接 定义： 将三相电源各相的始端和末端依次相连，再由A、B、C引出三根端线与负载相连。 下图所示为三相电源的三角形连接。第一节 三相电源12第十二页，共五十七页。 三相电源作三角形联接时，其线电压和相电压相

5、等。 UL=UP 发电机绕组很少用三角形接法，但作为三相电源用的三相变压器绕组，星形和三角形两种接法都会用到。第一节 三相电源13第十三页，共五十七页。第二节 负载的星形联结第十四页，共五十七页。第二节 负载的星形联结三相负载不对称三相负载： 不满足 ZU =ZV = ZW (将单相负载接到三相电源的三个相上)对称三相负载：ZU=ZV= ZW (三相电动机)概述单相负载：只需一相电源供电 (照明负载、家用电器)负载三相负载：需三相电源同时供电 (三相电动机等)2.负载的联结 星形（ Y ）联结 星形（ ）联结1.负载分类15第十五页，共五十七页。第二节 负载的星形联结星形（Y）联结即把大量单相

6、负载分成3组，分别接电源L1N、L2N和L3N之间，称为U、V、W三相负载，组成不对称的三相负载。有中性线不接中性线16第十六页，共五十七页。第二节 负载的星形联结负载星形联结的三相四线制电路+负载星形联结的联结形式（三相不对称负载）N负载中性点N电源中性点NUVWZVZWZUNuwv三相负载的负阻抗17第十七页，共五十七页。 （一）每相负载电压等于电源相电压+一、电压、电流的基本关系+若不计中性线及各相线的阻抗NUVWZVZWZUNuwv第二节 负载的星形联结18第十八页，共五十七页。第二节 负载的星形联结线电流IL：流过端线的电流相电流IP ：流过每相负载的电流（二）相电流等于相应的线电流

7、+NUVWZVZWZUNuwv相电流线电流19第十九页，共五十七页。第二节 负载的星形联结（三） 各相电流可分成三个单相电路分别计算即+NUVWZVZWZUNuwv20第二十页，共五十七页。第二节 负载的星形联结中线电流（三相负载不对称）：（四）中性线电流等于三相电流之和+NUVWZVZWZUNuwv中性线电流21第二十一页，共五十七页。第二节 负载的星形联结若三相负载对称所以负载对称时，三相电流也对称。则有 负载对称时，只需计算出任一相电流，其它两相电流可根据对称性直接写出二、三相负载对称的情况22第二十二页，共五十七页。第二节 负载的星形联结 负载对称时：中性线无电流,可省掉中性线，成为三

8、相三线制系统 23第二十三页，共五十七页。第二节 负载的星形联结 负载不对称时：中性线有电流,中性线不能除，否则负载上三相电压不对称，不能正常工作 三、三相负载不对称的情况不对称电路实例照明电路若有中性线中线电流：24第二十四页，共五十七页。第二节 负载的星形联结 若U相负载短路或断路:则U相灯泡熄灭，而V、W两相灯泡仍承受相电压220V，工作正常。 在三相四线制中，一相发生故障，不影响其它两相工作图(a)，线电压为380V，灯泡承受相电压220V。若有中性线25第二十五页，共五十七页。第二节 负载的星形联结 U相断路时图(c) ：U、V两相负载串联后承受380V电压，由于U、V两相负载一般不

9、相等，所承受电压也不相等，可能低于额定电压，灯泡不能正常发光，也可能高于额定电压，灯泡烧毁。U相负载短路时图(b) ：V、W两相将承受380V电压，如会使V、W两相灯泡全部烧毁。若无中性线26第二十六页，共五十七页。第二节 负载的星形联结 在三相四线制中，在无中性线的情况下，一相发生故障，就要影响其它两相的正常工作 为了保证负载的相电压对称，中性线上不准接熔断器和开关，而且中性线要具有足够机械强度。27第二十七页，共五十七页。第二节 负载的星形联结【例4-2-1】 三相四线制电路如下图所示，已知每相负载阻抗Z=（6+8j），外加线电压Ul=380V，试求负载的相电压和相电流。+ZZZN28第二

10、十八页，共五十七页。第二节 负载的星形联结解: 三相负载对称: ZU=ZV=ZW=Z =（6+8j）相位差角：故可归结到一相计算相电压：相电流：29第二十九页，共五十七页。第二节 负载的星形联结若选 为参考相量，则:53.153.153.130第三十页，共五十七页。实验目的：不对称三相电路中线的作用。建立电路：1. 电源、不对称负载采用Y形接 实验步骤：1.中线上开关闭合，看各相上的 开关状态对负载工作状态的影响。 2.中线上开关断开，重复步骤1。EDA实验实验六 三相电路 链接EDA62. 每一相和中线上都有开关来控制通、断状态。法。31第三十一页，共五十七页。三相电路EDA实验32第三十二

11、页，共五十七页。结 论:在负载不对称的情况下，中线的作用就在于使不对称负载的相电压对称。实验数据：EDA实验中线开关K闭合，开关A、B、C闭合（1）F闭合，即A相短路，不影响 B相、C相的工作。（2）任何一相断开，也不影响其他相的工作。中线开关K断开，开关A、B、C闭合不对称负载的工作不正常， B相、C相被烧断。33第三十三页，共五十七页。第三节 负载的三角形联结第三十四页，共五十七页。三角形联结：如单相负载的额定电压等于三相电源电压，就必须把这类负载接于两根之间，即分别接于电源L1L2、L2L3、L3L1之间。第三节 负载的三角形联结35第三十五页，共五十七页。第三节 负载的三角形联结ZUV

12、ZVWZWUUVW负载的相电压：每相负载两端的电压。负载端的线电压：负载一侧端线之间的电压。+负载三角形联结的联结形式+三相三线制电源36第三十六页，共五十七页。第三节 负载的三角形联结ZUVZVWZWUUVW+相电流和线电流的关系?相电流: 流过每相负载的电流 、 、线电流: 流过端线的电流 、 、负载的相电压和线电压的关系?37第三十七页，共五十七页。第三节 负载的三角形联结 UP = UL有效值关系为VWWU （一）每相负载承受电源线电压即一、电压、电流的基本关系38第三十八页，共五十七页。第三节 负载的三角形联结VWUVWUVWWU（二） 各相电流可分成三个单相电路分别计算39第三十九

13、页，共五十七页。第三节 负载的三角形联结40第四十页，共五十七页。第三节 负载的三角形联结负载对称时, 相电流对称，即VWUVWUIUV=IVW=IWU=IPVWWU二、三相负载对称的情况41第四十一页，共五十七页。负载对称时由相量图可求得：30VW线电流比相应的相电流滞后30第三节 负载的三角形联结VWWUVWUVWU（三）各线电流由两个相邻的相电流决定42第四十二页，共五十七页。第三节 负载的三角形联结 负载不对称时, 相电流不对称，各相电流可分别计算。VWUVWUVWWU三、三相负载不对称的情况 作三角形联结时，相电压对称。若一相断开，并不影响其他两相工作43第四十三页，共五十七页。【例

14、4-3-1】 三相三线制电路如下图所示，已知每相负载复阻抗Z=（6+8j），外加线电压UL=380V，试求工作时负载的相电流和相电流。第三节 负载的三角形联结ZUVZVWZWUUVW+44第四十四页，共五十七页。解: 三相负载对称: ZU=ZV=ZW=Z =（6+8j）相位差角：故可归结到一相计算所以，线电流：相电流：第三节 负载的三角形联结45第四十五页，共五十七页。第四节 三相负载的功率第四十六页，共五十七页。第四节 三相负载的功率 无论负载为 Y 或联结，三相电路的总有功功率均等于三相有功功率之和。三相功率的基本关系与负载联结方式无关。47第四十七页，共五十七页。一、三相功率的基本关系

15、分别为所在相的相电压与相电流间的相位差。等于三相有功功率之和1. 有功功率第四节 三相负载的功率48第四十八页，共五十七页。等于三相无功功率之和2. 无功功率3. 视在功率不等于三相视在功率之和 分别为所在相的相电压与相电流间的相位差。第四节 三相负载的功率49第四十九页，共五十七页。二、三相对称负载功率 负载对称电路时，各相的相电流、相电压及其相位差都相等，则相电压与相电流的相位差第四节 三相负载的功率50第五十页，共五十七页。所以星形接法时： 由于线电压和线电流的测量比较方便，功率常用线电压和线电流表示。第四节 三相负载的功率51第五十一页，共五十七页。【例4-4-1】 三相负载Z=（6+

16、8j），接于380V线电压上，试求分别用星形接法和三角形接法时三相电路的总功率。解: 每相负载阻抗:星形接法：三角形接法：第四节 三相负载的功率52第五十二页，共五十七页。小结第四章三相交流电路第五十三页，共五十七页。一、知识结构图定义：三相电动势，相线，相电压，线电压，相序，相量图Y形联结形联结电源三相交流电路负载Y形联结、形联结四线制对称不对称三线制对称不对称对称不对称功率有功功率对称不对称无功功率视在功率对称不对称对称不对称54第五十四页，共五十七页。（一）三相电源1.电动势的特点：三相对称，即幅值相同，频率相同，相位相差1200。相当于3个独立的交流电压源。2.相电压：是指在三相四线制供电系统中，相线与中性线之间的电压。在我国低压供电系统中通常相电压为220V。3.线电压：是指在三相四线制供电系统中，相线与相线之间的电压。在我国低压供电系统中通常线电压为380V。线电压是相电压的倍，在相位上超前相应的相电压300。二、需掌握的知识要点55第五十五页，共五十七页。（二）三相负载的接法两种接法：星形联结、三角形联结。选择哪种要视负载的额定电压与电源电压决定。1.星形联结（1）三相对称负载时：中性线