1、3.2三相负载的连接三相负载的连接3.1三相交流电源三相交流电源3.3三相电功率三相电功率第第 3 章章三相交流电路三相交流电路32由三相电源与三相负载组成的电路称为由三相电源与三相负载组成的电路称为三相交流电路三相交流电路。右图为三相电源右图为三相电源星形联结电路，这种星形联结电路，这种电源一般由三相交流电源一般由三相交流发电机或三相变压器发电机或三相变压器提供的，提供的，称为三相四称为三相四线制。线制。将三个幅值相等、频率相同、相位互差将三个幅值相等、频率相同、相位互差 ( (120) )的单相的单相交流电源交流电源 按规定方式组合而成的电源称为按规定方式组合而成的电源称为三相交流电源三相
2、交流电源。t Uu u sin2PU1U2U N动画：三相交流电动势的产生动画：三相交流电动势的产生3.1三相交流电源三相交流电源三相四线制供电方式三相四线制供电方式中性点中性点三相四线制电源提供两种电压三相四线制电源提供两种电压端线端线端线端线端线端线中性线中性线三个绕组末端三个绕组末端 U2、V2、W2 连接点连接点称中性点称中性点，记作记作 N；三个绕组首端三个绕组首端U1、V1、W1 引出的导线称为引出的导线称为端线端线( (或相线、火线或相线、火线) )。相电压：端线与中性线之间的电压相电压：端线与中性线之间的电压 用用 UP 表示。表示。线电压：端线与端线之间的电压线电压：端线与端
3、线之间的电压 用用 UL 表示。表示。由中性点引出的导线由中性点引出的导线称称中性线中性线；1三相电源的相电压三相电源的相电压根据三相电源定义，设根据三相电源定义，设U相相电压初相角为零，端线与中性电压初相角为零，端线与中性线之间电压为线之间电压为)32 sin(2PW21WW tUuu WVUNiiiiVVVarccosZR 三相电源电压矢量图三相电源电压矢量图120 UUUWUV120 120 uUuVuWUm- -Um t02 三相电源相电压的波形三相电源相电压的波形对称三相电压的波形图对称三相电压的波形图三相交流电压出现正幅值三相交流电压出现正幅值( (或相应零值或相应零值) )的顺序
4、称为的顺序称为相序。在此相序为相序。在此相序为 U V W U 。分析问题时一般都。分析问题时一般都采用这种相序。采用这种相序。2三相电源的线电压三相电源的线电压( (uUV 、uVW 、 uWU) )VPUPUVULuuuu- - WPVPVWVLuuuu- - UPWPWUWLuuuu- - 矢量图矢量图UUUWUVVWUUVUNoImage30 30 30 三个线电压有效值相等，都等三个线电压有效值相等，都等于相电压的于相电压的 倍，在相位上分别超倍，在相位上分别超前对应的相电压前对应的相电压 30。各线电压的相。各线电压的相位差亦是位差亦是120。3用矢量法进行计算得：用矢量法进行计算
5、得：三相四线制供电方式，相电压对称，线电压也是对称的。三相四线制供电方式，相电压对称，线电压也是对称的。例例三相四线制供电，已知相电压为三相四线制供电，已知相电压为 220 V，试求线电压。，试求线电压。解解 UL3UP3 220 V 380 V由三相电源供电的负载称为由三相电源供电的负载称为三相负载。三相负载。三相负载分两类：三相负载分两类：* 必须接收三相交流电源才能正常工作的负载，如三相交必须接收三相交流电源才能正常工作的负载，如三相交流电动机为对称负载；流电动机为对称负载；* 由单相电源供电的负载，如家用电器和电灯。应用时，由单相电源供电的负载，如家用电器和电灯。应用时，将所有负载尽量
6、平均分成三组接入三相交流电源，为不对称负将所有负载尽量平均分成三组接入三相交流电源，为不对称负载。载。*星形联接星形联接*三角形联接三角形联接三相负载分两种连接方式三相负载分两种连接方式3.2三相负载的连接三相负载的连接星形联结星形联结NABCZ3Z2Z1M3 三角形三角形联结联结三相负载采用何种连接方式由三相负载采用何种连接方式由负载的额定电压负载的额定电压决定。决定。当负载额定电压等于电源当负载额定电压等于电源线电压线电压时采用时采用三角形三角形联结；联结；当负载额定电压等于电源当负载额定电压等于电源相电压相电压时采用时采用星形星形联结。联结。将将三相负载星形联结电路改画为下图三相负载星形
7、联结电路改画为下图 +uUuV +uW +iUN AZBZCZiViWiN相电流与对应相电压之间夹角由负载性质决定。相电流与对应相电压之间夹角由负载性质决定。UVWN三根端线上的电流三根端线上的电流 iU、iV、iW 称为称为线电流线电流；流经负载的电流流经负载的电流 iUN、 iVN 、iWN 称为称为相电流；相电流；iN 称为称为中性线电流。中性线电流。星形联结电路星形联结电路中相电流等中相电流等于线电流，即于线电流，即iU = iUN iV = iVN iW = iWN 或或 iL = iP3.2.1三相负载星形联结及中性线作用三相负载星形联结及中性线作用1相电压与线电流和相电流有效值的
8、关系相电压与线电流和相电流有效值的关系3中性线电流与线电流的关系中性线电流与线电流的关系WVUNiiii 2各相负载电流与对应相电压的相位各相负载电流与对应相电压的相位差差V 220V33803LP UUPL3UU )32 sin(2PV1V2V - - tUuu WWWarccosZR 4星接三相对称负载电路分析星接三相对称负载电路分析三相对称负载是指三相对称负载是指 ZU = ZV = ZW由于三相电源对称，对称负载时的电流也对称。由于三相电源对称，对称负载时的电流也对称。对称负载中性线电流对称负载中性线电流 +uUuV +uW +iUN UZVZWZiViWiNVWNUiN = iU +
9、 iV + iW = 0中性线可省去。中性线可省去。5中性线的作用中性线的作用若负载不对称，一定要保留中性线。否则负载上的电压不若负载不对称，一定要保留中性线。否则负载上的电压不对称，会造成负载无法正常工作。对称，会造成负载无法正常工作。 +uUNuV +uW +iUN iViWiN 例例 图中电源电压对称，图中电源电压对称，UP = 220 V；负载为电灯组，在；负载为电灯组，在额定电压下电阻分别为额定电压下电阻分别为 RU = 5 ，RV = 10 ， RW = 20 。电。电灯额定电压灯额定电压 UN = 220V。求负载相电压、相电流及中线电流。求负载相电压、相电流及中线电流。RURV
10、RWUVW 解解 负载不对称负载不对称有中性线时，负载的有中性线时，负载的相电压与电相电压与电 源源 的相电的相电压相等。压相等。 A44A5220UUU RUI A22A10220VVV RUI A11A20220WWWRUI用矢量图求用矢量图求 iNIN = = 29.1 A N = = - -19UUUWUV IVIWIUINiUiWUiVWiUV +uUV+ uVW +uWUUVWVWZwUZUVZiViW对称负载对称负载 ZUV = ZVW = ZWZ = Z 相电流相电流WUVWUViii、线电流线电流WVUiii、相、线电流关系相、线电流关系PL3II ZUIIIIPPWUVWU
11、V RXarctanWUVWUV VWWUWUVVWVWUUVUiiiiiiiii- - - - - - IUIVIWIWUIUVIVWUUVUWUUVW3.2.2对称负载的三角形联结对称负载的三角形联结 解解 电动机每相绕组的阻抗为电动机每相绕组的阻抗为 313822PYP II(1)(1)当绕组采用星形联结时，每相绕组电压为相电压当绕组采用星形联结时，每相绕组电压为相电压 A22A10220PPLZUII 例例 三相交流异步电动机的定子绕组起动采用星形联三相交流异步电动机的定子绕组起动采用星形联结方式，工作时采用三角形联结。若电动机每相绕组的电阻结方式，工作时采用三角形联结。若电动机每相绕
12、组的电阻为为 6 ，感抗为，感抗为 8 ，电源线电压为，电源线电压为 380 V，试比较两种接，试比较两种接法下的相电流和线电流。法下的相电流和线电流。V220V33803LPUU( (2) ) 绕组采用三角形联结时，每相绕组电压为线绕组采用三角形联结时，每相绕组电压为线电压，即电压，即V 380LP UU相电流为相电流为 A38A10380PP ZUI线电流为线电流为 A66A3833PL IIUUUarccosZR 即三角形联结的相电流是星形联结相电流的即三角形联结的相电流是星形联结相电流的 倍。倍。V 220V33803LP UU即三角形联结的线电流是星形联结电流的即三角形联结的线电流是
13、星形联结电流的 3 倍。倍。316622LYL II比较：比较：a.b.三相交流电动机采用星形起动、三角形运行的工作方式，三相交流电动机采用星形起动、三角形运行的工作方式，可以有效减少起动电流。可以有效减少起动电流。三相电路的三相电路的有功功率有功功率和和无功功率无功功率是三相负载每相有功功是三相负载每相有功功率和无功功率率和无功功率之和之和，当三相负载对称时，有当三相负载对称时，有 cosPPWVUIUPPP 总视在功率为总视在功率为22QPS sinPPWVUIUQQQ 三相功率与相电压、相电流的关系为三相功率与相电压、相电流的关系为 PPPPPP3sin3cos3IUSIUQIUP 3.
14、3三相电功率三相电功率三相功率与线电压、线电流关系三相功率与线电压、线电流关系PLPL 3IIUU ，PLPL3 IIUU ， 为每相负载的功率为每相负载的功率因数角。因数角。 例例 三相对称负载，每相的电阻为三相对称负载，每相的电阻为 6 ，感抗为感抗为 8 ，接接线电压为线电压为 380 V 的三相交流电源，试比较星形联结和三角形联的三相交流电源，试比较星形联结和三角形联结两种接法下消耗的三相电功率。结两种接法下消耗的三相电功率。 解解 每相绕组的阻抗为每相绕组的阻抗为 1086222L2XRZ星形联结星形联结三角形联结三角形联结 LLLLLL3sin3cos3IUSIUQIUP 则：则：
15、( (1) )星形联结时星形联结时V 220V33803LP UU A22A10220PPL ZUII6 . 0106cos ZR 三相总有功功率三相总有功功率 cos3LLIUP kW 7 . 8 W6 . 0223803 例例 三相对称负载，每相的电阻为三相对称负载，每相的电阻为 6 ，感抗为感抗为 8 ，接线电压为接线电压为 380 V 的三相交流电源，试比较星形联结和三角的三相交流电源，试比较星形联结和三角形形联结两种接法下消耗的三相电功率。联结两种接法下消耗的三相电功率。负载的相电流为负载的相电流为A 38A10380PPZUI线电流为线电流为V 220V33803LP UU负载功率因数不变，仍为负载功率因数不变，仍为6 . 0cos 三相总有功功率三相总有功功率 cos3PPIUP kW 26 W6 . 0 38 380 3 ( (2) )若改为三角形联结若改为三角形联结V 380LP UU同样负载，三角形联结消耗的有功功率是星形联结时的同样负载，三角形联结消耗的有功功率是星形联结时的 3 倍，无功功率和视在功率都是这种关系。倍，无功功率和视在功率都是这种关系。V 220V33803LP UU
