《电工基础》课件-06第六章 三相交流电路

目录第一节三相交流电源第二节三相交流电源的绕组连接方式第三节对称三相电路的计算第四节不对称三相电路的计算第五节三相电路的功率01PARTONE第一节三相交流电源第一节三相交流电源三相交流电路是电力系统中普遍采用的一种电路，目前电能的产生、输送和分配，几乎全部采用三相交流电一、对称三相电源电力系统中，采用的三相交流电源，一般都是对称三相电源，其对称三相电动势由三相交流发电机产生。图6-1a）是三相交流发电机的结构示意图，发电机主要由电枢和磁极两部分组成。第一节三相交流电源电枢是固定的，称为定子，定子铁芯由硅钢片叠成一定的厚度，其内圆周表面冲有槽，在槽中安装了三相电枢绕组AX、BY、CZ，每相绕组的匝数、形状相同，每相绕组的始端间、末端间都彼此相隔120度圆周角。磁极是转动的，亦称转子。转子铁芯上绕有励磁绕组，用直流电源励磁。选择合适的磁极极面的形状和励磁绕组的布置情况，可使空气隙中的磁感应强度沿电枢内圆周表面按正弦规律分布。第一节三相交流电源当转子由原动机（水轮机、汽轮机、柴油机）拖动，以匀角速度ω按顺时针方向等速旋转时，每相电枢绕组一侧被磁力线切割，在三个绕组AX、BY、CZ中，分别产生大小相等、频率相同、相位互相相差120o的三个正弦交流电动势，称为对称三相电动势。

第一节三相交流电源每相电动势的正方向，规定为从每相绕组的末端指向始端，若以A相作为参考相量（初相等于零），则对称三相电源的瞬时值表达式为：（1）对称三相电源的瞬时值表达式为第一节三相交流电源2）对称三相电源的相量形式为：第一节三相交流电源（3）对称三相电源的正弦波形图、相量图如图6-2所示第一节三相交流电源（4）从图6-2可知，三相电源的瞬时值之和或相量和都等于零，即：第一节三相交流电源（5）相序三相电源超前滞后的次序称为相序。如果A相超前B相，B相超前C相，称为正序或顺序，反之，称为负序或逆序。工程上通用的是正序。02PARTTWO第二节三相交流电源的绕组连接方式第二节三相交流电源的绕组连接方式第二节三相交流电源的绕组连接方式三相电源有星形和三角形两种连接方式，构成一定的供电体系向负载供电。一、三相电源的星形1.三相电源的星形联结，如图6-3所示。将三相绕组的X、Y、Z接成一点，该联结点称为中性点或零点，用字母N表示，从中性点引出的导线，称为中性线或零线。从三相绕组的三个始端引出的三根导线，称为相线或端线，俗称火线，分别用字母A、B、C表示三相，或分别用黄、绿、红颜色标出并表示相序，此时，标黑色的是中性线。第二节三相交流电源的绕组连接方式第二节三相交流电源的绕组连接方式2.星形联结时，三相电源的相电压与线电压之间的关系，可由图6-3，根据基尔霍夫定律得出：第二节三相交流电源的绕组连接方式线电压和相电压有效值之间的关系为：3.线电压中相位上较相应的相电压超前30°，因此，线电压与相电压的相量关系为：由于相电压是三相对称的，其线电压也是对称的。第二节三相交流电源的绕组连接方式三相发电机的三相绕组联结成星形时，可以提供两种不同的供电电压，在我国低压供电系统中，线电压大都是380V，相电压大都是220V，380V供电电压供三相异步电动机等额定电压为380V的负载使用，220V供电电压供白炽灯、荧光灯等额定电压为220V的负载使用。第二节三相交流电源的绕组连接方式二、三角形联结三相绕组接成三角形时，线电压就是相电压，即第二节三相交流电源的绕组连接方式三相绕组联结成三角形或星形时，每相绕组的始末端都要分辨清楚，不能接错。如将任一相绕组的始末端接错了，不论是三角形联结还是星形联结，都将产生不良的后果。03PARTTHREE第三节对称三相电路的计算第三节对称三相电路的计算负载有单相负载、三相负载。白炽灯、荧光灯、电风扇、电视机等家用电器，只需单相电源，通常是在三相电源中任取一相作为单相供电电源的，这些使用单相电源的负载，称为单相负载。另一些负载，如三相交流电动机、大功率电热器等，需要接上三相电压才能正常工作，这类负载称为三相负载。一、负载星形联结的对称三相电路第三节对称三相电路的计算第三节对称三相电路的计算第三节对称三相电路的计算由6-6所示的三相四线制电路原理图可得电路的节点电压方程为各相直接承受电源提供的相电压，由基尔霍夫定律可得每相负载相电流：第三节对称三相电路的计算第三节对称三相电路的计算对称三相负载联成星形时有以下特点：①中线可有可无。无论电路中有无中线、中线阻抗为多大，N、N‘两点均可用无阻抗导线相连接，每相负载直接获得Y形联接对称三相电源的相电压。②独立性。对称三相负载各相电压、相电流只与本相的电源及阻抗有关，而与其它两相无关。③对称性。负载各线电流、相电流均对称。可以只求一相，其他两相由对称原则推出，不需再另行计算。

二、负载三角形联结的对称三相电路第三节对称三相电路的计算第三节对称三相电路的计算由图可见线电流与相电流有效值间的关系是：线电流中相位上较相应的相电流滞后30°，它们的相量关系是：04PARTFOUR第四节不对称三相电路的计算第四节不对称三相电路的计算一、不对称负载星形联结（无中线）第四节不对称三相电路的计算第四节不对称三相电路的计算二、不对称负载星形联结（有中线）第四节不对称三相电路的计算第四节不对称三相电路的计算由上述可知，不对称负载星形联结是三相电路必须有中性线，而且中性线阻抗必须很小，否则，三相电路不能正常工作，甚至出现一相电压过高，一相电压过低，造成毁坏用电设备的严重后果。三相照明负载，由于使用时有很大的随机性，一般不可能工作在对称负载状态，因此，照明负载三相电路必须有中性线，即采用三相四线制电路。三相异步电动机是三相对称负载，无须接入中性线，采用三相三线制电路。第四节不对称三相电路的计算设计电路时，照明三相负载应尽可能均匀分配在各相电路中，使三相四线制供电系统尽可能在三相对称负载下运行，这对供电系统的经济性和安全性都是有益的。第四节不对称三相电路的计算中性线是否可以断开？中性线是否可以安装熔断器和开关？第四节不对称三相电路的计算三、不对称负载Δ联结的三相电路1)不计端线阻抗时每相负载分别承受对称三相电源的线电压，只要分别计算三个单相电路即可求得各个相电流，再应用KCL求得各个线电流。此时，相电流、线电流均不再对称。

2)考虑端线阻抗时将Δ形联接负载变换为Y形联接负载，就成为Y-Y对称电路的计算。第四节不对称三相电路的计算四、相序指示电路相序是指三相电动势（或电压）按相位滞后排列的次序，由式6-1可知，在相位上B相电动势较A相电动势滞后120°，C相电动势较B相电动势滞后120°,因此该相序是A-B-C。操作时，一端用绝缘柄锷鱼夹先夹住电源一相，另一端只需要碰一下电源的另外两相，通过两灯亮度差能很快判明电源相序。设电容端是A相，灯泡光强的一端是B相，光弱的一端为C相。第四节不对称三相电路的计算由于电容的移相作用，若改变其中一相相位角，使作用到两类上矢量电压不等而下之，其规律始终是B相矢量电压大于C矢量电压。第四节不对称三相电路的计算05PARTFIVE第五节三相电路的功率第五节三相电路的功率一、三相电路的功率1.瞬时功率三相电路中，三相负载的瞬时功率应是各相负载瞬时功率之和即：第五节三相电路的功率2.