《电路与模拟电子技术基础》课件-第 5 章 三相交流电路

1第5章

三相交流电路5.1三相交流电源5.2三相负载重要知识点本章小结本章要点1.三相电源的基本概念。2.三相电源和三相负载的连接方法。3.三相电路中电压、电流与功率。本章重点难点三相电路中电压、电流与功率的计算。2第5章

三相交流电路5.1三相交流电源

当前，世界上大多数国家电力系统中电能的生产、传送和供电方式都采用三相制，三相制是指3个同幅度、同频率、但相位差不同的电压源按一定的连接方式连接在一起的供电系统。

从发电、输电及用电的设备性能和经济指标等方面考虑，三相供电制比同等功率的单相供电制具有更多的优越性。35.1.1三相电源的基本概念

对称三相电压是三相交流发电机产生的，三相交流电源是3个单相交流电源按一定方式进行的组合，这3个电源依次称为A相、B相和C相，各相的频率相同，振幅（最大值）相等，相位彼此相差120°。

设第一相初相位为0o，第二相的初相为-120o

，第三相的初相为120o

，所以瞬时表达式为4对称三相电源也可以用相量的复数形式表示，即55.1.1三相电源的基本概念（a）符号（b）波形图（c）相量图图5-1对称三相电源

任意时刻三相电源的瞬时值之和为零。即

对称三相电压的相量和也为零，即

我们把三相电源中各相电源达到最大值的先后顺序称为相序。

图5-1（b）所示的相序是A—B—C—A，是正相序。反之，如果B相超前A相120，A相超前C相120，这种相序称为反相序或逆相序。

对于三相电动机，如果相序反了，就会反转。65.1.2三相电源的连接方式1．三相电源的星形连接方式7（a）Y形连接方式（b）线电压与相电压的关系图5-2三相电源的星形连接

注意：三相电源以星形连接时，相电压不等于线电压。1．三相电源的星形连接方式各线电压的相量表达式为8各相电压的相量表达式为

三相电源作星形连接时，三个相电压和三个线电压均为三相对称电压，线电压与相电压数值之间的关系为

各线电压的有效值为相电压有效值的

倍，且线电压相位比对应的相电压超前30°。

我国工矿企业配电线路中普遍使用的相电压为220V，线电压为380V，就是由这种星形接法的三相电源供电的。91．三相电源的星形连接方式2．三相电源的三角形形连接方式

三个电源首尾相接（A尾B首、B尾C首、C尾A首），构成三相电源的三角形连接。然后从三个连接点引出三根火线送至负载。10（a）△形连接方式（b）线电压与相电压的关系图5-3三相电源的三角形连接线电压与相电压之间的关系为

即，线电压就是相电压。在三角形连接中，三个单相电源构成一个回路，回路的总电压为零，这样在回路中不会产生电流。

注意：如果有一个单相电源接错，那么回路的电压不为零，而绕组的电阻是非常小的，这样回路中便会产生很大的电流，很容易造成设备的损坏。115.2三相负载

三相电路负载有星形连接和三角形连接两种方式。

单相负载在接入电路时，可以选择接入线电压或者相电压。

照明电路大多数选择的是接入相电压，大多时候需要中线。

常见的三相电动机有三个阻抗相同的对称三相负载，分别接入三个线电压，三相负载的连接方式也有星形连接和三角形连接两种。12返回5.2.1三相负载的连接方式1．三相负载的星形连接方式

将三相负载的一端接成公共端，与电源的中线相连，三个负载的另外一端接到三相电源的三条火线上。13

（a）Y-Y连接方式（b）相量图图5-4三相负载三相四线制的星形连接中线上电流为零,即1．三相负载的星形连接方式设负载阻抗14

对称的三相负载作星形联接时，中线电流为零，可以省略中线而成为三相三线制，并不影响电路工作，图5-5对称三相负载三相三线制的星形连接15

注意:

如果三相负载不对称，各相电流大小就不相等，相位差也不一定是120°，中线电流不为零，不能省去中线。

否则会影响电路正常工作，甚至造成事故。

三相四线制中除尽量使负载平衡运行之外，中线上不准安装熔丝和开关。【例5-1】对称三相负载星形连接电路（Y-Y连接）如图所示，已知各相阻抗均为

，接在线电压为380V的三相电源上。试求各相的相电流、线电流及相电流与线电流之间的相位差。16解：相电压为阻抗的模为线电流等于相电流

相电流滞后相应的相电压的角度为阻抗的幅角，即2．三相负载的三角形连接方式

他将三相负载的每一相负载分别接在三相电源的两根相线之间，也就是说负载的相电压等于线电压。17图5-7三相负载的三角形（Δ）连接设负载阻抗对称，有分别为电源的相电压为18负载的相电压等于电源的线电压相电流为根据节点电流定律，可得线电流为19

对称负载三角形连接时，相电压与线电压相等，且对称。线电流与相电流也是对称的。线电流大小是相电流的

倍，相位落后相电流30°。图5-8对称负载三角形连接线电流与相电流的相量图

【例5-2】对称三相负载三角形连接电路（Y-Δ连接）如图5-7所示，已知各相阻抗均为

，对称三相电源线电压为

。试求负载的各相电流和线电流。20解：负载电压负载阻抗ab相负载电流为根据对称性，可知另外两相的负载电流为

再根据相电流与线电流的关系以及对称性，可知各线电流为21注意：

（1）电流的对称性是频率相同、振幅相等、相位相差120o的三相电流；（2）相电流与线电流的关系是线电流大小是相电流的倍，相位落后相应相电流30°。5.2.2对称三相电路的功率当负载对称时，各相的功率为

Pp=UpIpcos

为相电压与相电流的相位差角(阻抗角)，cos

为各相负载的功率因数。

三相总功率为P=3Pp=3UpIpcos

22当负载采用星形（Y）连接时当负载采用三角形（Δ）连接时235.2.2对称三相电路的功率总的有功功率为

不论是采用星形连接还是三角形连接，有功功率用线电压表示都是一样的。

总的无功功率和视在功率的表达式为

【例5-3】

已知三相电动机（对称三相负载）的每一电阻R=6Ω，感抗XL=8Ω，接在对称三相电源上,线电压的大小为

。试计算负载分别做星形和三角形连接时所取用的功率。24解：每一相负载的阻抗为负载的功率因数为（1）星形连接时相电压线电流三相功率为25（2）三角形连接时相电压与相电流为线电流为三相功率为

注意：在同样的线电压下，负载做三角形连接时所取用的功率是星形连接时的3倍重要知识点

三相交流电源：是3个单相交流电源按一定方式进行的组合，且单相交流电源必须频率相同，振幅相等，在相位上依次相差120o的电源。

三相三线制：三相交流发电机的三个定子绕组的末端联结在一起，从三个绕组的始端引出三根火线向外供电、没有中线的三相制。即不引出中性线的星型接法。

三相四线制：在三相电源中性点和三相负载中性点之间用导线连接所形成的方式。

三相五线制：是指火线A、火线B、火线C、中线N和PE线，其中，PE线是保护地线，是专门用于接到诸如设备外壳等，保证用电安全。26返回

星形连接（Y）：把3个电源的负极连接在一起形成一个节点（中性点N），而从3个电源的正极引出3根输出线（火线A、B、C）的连接方式。

三角形连接（Δ）：把3个电源依次相连，即正极接负极，负极接正极构成一个三角回路，再从各连接点引出3根连接线的连接方式。27重要知识点本章小结1.三相交流电源必须限定有3个独立的电压源，且各单相电压源必须是角频率相同，振幅（最大值）相等，在相位上依次相差120o，满足这3个条件的电源称为对称三相电源；3个独立的电压源要求采用星形（Y形）连接或三角形（Δ形）连接方式。2．在三相电源对称的情况下，如果采用星形连接，则线电压在大小上是相电压的

倍，在相位上超前