1、8/5/20221Sanxiangjiaoliudiandejibengainian三相交流电的基本概念Sanxiangdianyuandelianjie三相电源的连接Sanxiangfuzaidelianjie 三相负载的连接Xiezhendianludeyingyong三相电路的功率第7章 三相电路 8/5/20222 了解三相电路中的Y形和形两种连接方式，理解三相电路中线电压、相电压、线电流、相电流的概念及其它们之间的关系；掌握对称三相电路的分析计算方法；理解不对称三相电路的分析方法，掌握三相电路中各种功率的关系；理解相量法在三相电路中的应用。8/5/202237.1 三相交流电路的基本
2、概念三相交流供电系统在发电、输电和配电诸多方面都具有不可比拟的优点，因此现代电力工程上几乎都采用三相四线制。BYCZA三相定子绕组在空间的位置互差120o。转子装有磁极以 的角速度旋转时，定子三相绕组中便分别感应电压。三相交流发电机定子部分)120+sin(=)240sin(=)120sin(=sin=mmCmBmAtUtUutUutUu-绕组尾端：绕组首端：三相定子绕组及定子磁场三相发电机的转子8/5/20224对称三相交流电的概念三相感应电压的特点：最大值相等、角频率相同，相位互差120。具有此特点的三个单相交流电的组合称为对称三相交流电。)120+sin(=)240sin(=)120si
3、n(=sin=mmCmBmAtUtUutUutUu-对称三相交流电的波形图u0TuAuBuCt对称三相交流电的相量图120120120UBUC8/5/20225)120+sin(=)240sin(=)120sin(=sin=mmCmBmAtUtUutUutUu-三相交流电的表达形式有解析式、波形图和相量图。由相量图还可写出对应的相量表达式：1201200CBAUUUUUU对称三相交流电在相位上的先后顺序称为相序。其中A BC的相序称为正序或顺序；把C BA的相序称为负序或逆序。电力系统中均采用正序。对称三相交流电的相序8/5/202267.2 三相电源的连接7.2.1 三相电源的星形连接三相电
4、源是指能产生对称三相交流电的供电设备。三相电源的连接方式有两种：星形（Y）和三角形（）。AUCUBUZYNBCABUBCUCAU由电源公共点引出的导线为中线(零线)，由三相绕组首端引出的导线称为相线(火线)火线与零线间的电压称为相电压；电源绕组按上述方式连接所构成的供电体系称为三相四线制。电力系统广泛采用三相四线制的供电方式。火线与火线间的电压称为线电压。8/5/20227电源作Y形三相四线制连接时，可向负载提供两种电压：相电压和线电压。其中相电压数值上等于发电机一相绕组的感应电压。三相电源相电压与线电压的关系AUCUBUZYNBCABUBCUCAU电源中性点通常接地，因此，三个相电压分别等于
5、A、B、C三点的电位，采用单注脚。根据电压等于两点电位之差：)(CBCBBCUUUUU)(BABAABUUUUU)(ACACCAUUUUU-UBUABUBCUCA303030UBUC-UC3个线电压对称！8/5/2022-UBUABUBCUCA303030UBUC-UC由相量图分析可得出线相压与相电压之间的关系：数量上，线电压是相电压的1.732倍；相位上超前与其相对应的相电压30。即：303303303CCABBCAABUUUUUU线电压与相电压的通用关系表达式30 3plUU8/5/20227.2.2 三相电源的三角形连接ABUBCUCAU 三相电源绕组首尾相接连成一个闭环，在三个连接点分
6、别向外引出三根火线的连接方式称为电源的形连接。显然，电源绕组接时只能向外电路提供一种电压线电压！但此线电压数值上等于电源一相绕组的感应电压。实际电源连成接时，由于三相电源的感应电压对称，所以电源回路内部无电流，但若有一相接反时，就会在电源回路内造成很大的环流从而烧坏电源绕组。因此，实际三相电源作接时，为确保无误，一般先把3个电源绕组留一个开口，开口处连接一个阻抗极大的电压表，当电压表读数为零时说明连接无误，这时才能将开口合拢。XZYBCAABC考 题思4.你会用验电笔分辨出三相四线制供电线路上的火线和零线吗？会用400V以上的交流电压表测出相、线电压数值吗？1.你能说出对称三相交流电的特征吗？
7、3.三相四线制供电体制中，线、相电压之间的关系如何？。-相量图的瞬时值解析式，做出试写出三个相电压对称三相电源已知V30220=2BU.8/5/2022相电三路举例1.已知三相四线制连接方式的电源线电压V314sin2380ABtu试写出其它线电压和相电压的解析式。V)120314sin(2380BCtu根据三个线电压的对称关系可得：V)120314sin(2380CAtuV)90314sin(2220V)150314sin(2220V)30314sin(2220CBAtututu根据相电压与线电压的关系可得：8/5/2022相电三路举例CBAAB)(UUUU2.三相发电机的相电压为220V，
8、接成Y连接方式发电。如果误将A相接反，此时各线电压应为多少？如果三相全部接反，又将如何？如果误将A相接反，则：303)(BCBBCUUUU-UBUBCUC-UA-UCA30UBUAUCCACCA)(UUUU 显然与A相有关的线电压均在数值上等于相电压220V，只有与A相无关的线电压才等于380V。8/5/2022相电三路举例3.如果三相电源绕组全部接反，又将如何？假设没有接反时A相电压初相为零，当三相全部接反时，各相电压的相位均发生了180变化：UBUAUC可看出：三个相电压超前、滞后的关系并没有改变，可以推导出，三个线电压数值不变，分别为相电压的1.732倍，在相位上也分别超前与其相对应的相
9、电压30。8/5/2022习 题练1.已知三相四线制连接方式的电源相电压V314sin2220Atu 试写出其它相电压和线电压的解析式。2.三相电源的相电压均为220V，接成形连接方式。如果误将A相接反，此时电源内部会出现什么现象？3.三相发电机的三个绕组共有六个端子，如何借助电压表将三相发电机接成Y形？8/5/20227.3 三相负载的连接7.3.1 三相负载的星形连接三相负载是指需与三相电源连接才能正常工作的用电设备。三相负载的连接方式也有：星形（Y）和三角形（）两种。AUCUBUNBCUAUBUCNBCZAZBZCZLZLZNZLAIBICINI线路阻抗中线电流8/5/2022三相负载符
10、合：zZZZ=CBA称为对称三相负载。LLLZZZZZZZZZUZZUZZUU1111 NLCLBLANN由于三相电路对称，所以式中分子为零，因此中点电压为零，即：0 NNUZN8/5/2022AUCUBUNBCUAUBUCNBCZAZBZCZLZLZNZLAIBICINI三相电路对称时，中点电压为零，各相负载中通过的电流：LCLNNCCLBLNNBBLALNNAA+=+=+=+=+=+=ZZUZZUUIZZUZZUUIZZUZZUUI-，-，-8/5/2022对称三相用电器中通常不设置中线。已知对称Y接电路线电压为380V，负载Z=3+j4，求：各相负载中的电流及中线电流。因电路对称，IN=
11、0，只需求负载中通过的电流。V22033803plUU设V0220AU1.53543jZA1.53441.5350220AAZUI有根据对称关系：A1.17344BIA9.6644CI8/5/20221.对称三相电路的线电压对称，因此各相负载的端电压和电流均对称，三相电路的计算可归结为一相进行；2.根据电路给定条件确定参考相量，一般选A相电压；3.应用单相电路的分析方法求出A相电路的待求量；4.根据对称关系写出其它两相的待求量；5.在一相电路计算中，中线阻抗不起作用，N和N之间等电位，用一根短接线连接。ZANNZLASU0=NNUAI一相等效电路如图示：8/5/2022若三相电路不对称，作Y形
12、连接且又无中线时，电路如图示：由相量图分析可知，三相负载不对称时且无中线时，中点电压不再为零，这一现象称为中点偏移。中点发生偏移时，各相负载端电压严重不对称！NN同理可得UB和UC AZAA IBZBB ICZCC IAUBUCUUAUBUCNNAA=UUU-有AUBUCUNNUUAUBUC8/5/2022试分析图示不对称三相电路：当ZN=0和ZN=时，电路中线电流的情况。N3+j2V0220AUCUBUNBCAZNAINIBICI4+j42+jV120220V120220V0220CCBBAAUUUUUU(1)当ZN=0时：A7.33617.3361.30220230220AjI虽然负载电流
13、不对称，但各相独立，互不影响！0NNU由于ZN=0，所以A1659.384566.512022044120220BjIA4.934.986.26236.21202202120220CjI8/5/2022N3+j2V0220AUCUBUNBCAZNAINIBICI4+j42+j(2)当ZN=时，相当于中线断开，则V1153.61111CBACCBBAANNZZZZUZUZUUV13253=NNAA-UUUV109260=NNBB-UUUV122159=NNCC-UUUA7.461.707.3361.313253AIA154464566.5109260BIA4.951.716.26236.2122
14、159CI这种情况下，负载中性点漂移，各相电压不对称，线电流也不对称，三相负载互相牵制、相互影响！8/5/2022实际生活中，单相设备也都是采用发电厂发出的三相交流电。L1L1L1N单相负载三相负载.单相负载单相负载由图可看出，因三相设备对称而不需要中线，均采用三相三线制；而单相用电器都是接在火线与零线之间，必须有中线！工程实际把单相负载往三相电源上连接时，通常尽量保持三相对称，以减小中线电流。8/5/2022假设某教学大楼有三层，安装时各层用电器对称连接于三相电源如图示。中线因截面较细阻抗可忽略。无论三层楼中每层照明负载工作时是否对称，只要有中线（中线阻抗忽略不计），各层楼的照明负载都是连接
15、在三相四线制的火线和零线之间，设线路电压有效值为380V，则各层照明负载上均可得到220V的工作电压，即它们都能正常工作。A一一层楼层楼二二层楼层楼三三层楼层楼CBN.8/5/2022中线断开，且一层楼发生短路故障，此时B、C两相照明负载均与A相构成通路，因此B、C两相负载电压实际为电源线电压，是它们额定工作电压的1.732倍，B、C两相负载会因过压而损坏！A一一层楼层楼二二层楼层楼三三层楼层楼CBN.8/5/2022中线断开，且一层楼发生故障开路时，B、C两相负载构成串联通路后接于两火线间，两相负载将平分线电压。实际加在各相负载的电压为U线/2，两相负载都会因欠压而不能正常工作！A一一层楼层
16、楼二二层楼层楼三三层楼层楼CBN.8/5/2022线的中作用无中线时，三相照明负载的端电压将互相牵制、相互影响，三相不对称时会出现过压或欠压情况。因此，必须确保中线(零线)在运行中安全可靠不断开，规定中线上不允许安装保险丝和开关！三相照明负载特指单相负载接在三相电源上的情况。无论安装时三相照明负载是否对称，它们实际工作时往往处于不对称工作状态。对于三相照明电路，各相都是接在火线和零线之间，因此必须采用三相四线制供电系统，而且必须保证中线(零线)可靠。8/5/20221.三相四线制供电线路，如果其中一相出现了故障（断路或者短路），问其它两相工作是否受到影响？为什么？2.额定电压为220V、额定功
17、率为100W的电灯共120盏，平均安装在三相Y接电路上，已知电源线电压为380V，问电灯全接通时各相电流和各线电流为多少？这个照明电路需要中线吗？3.对称三相负载的阻抗为Z6j8，电路的线电压为380V，当它们作星形连接时，求三相负载中的相电流和线电流。习 题练8/5/20224.已知图示电路中电压表读数为380V，当S1和S2都闭合时，求各电流表的读数。若S1闭合、S2打开，各电流表读数是多少？若S2闭合、S1打开，各电流表读数又是多少？A1AA2BCA4S1A310S2A5A61010VV习 题练8/5/2022 图示为电源“Y”接，负载为形连接的对称三相电路。由于三相电路对称，所以三个相
18、电流和三个线电流必然都是对称的。设:120 120 0PACPCBPBAIIIIII，7.3.2 三相负载的形连接A IB IC INABCZBA IAC ICB IZZZLZLZLABCA UB UC UIAIBIC303030BAICBIACIACBAA=III-BACBB=III-CBACC=III-ACI-BAI-CBI-8/5/2022对称三相接电路也用三相归结为一相的方法，应首先把接负载变换成Y接负载后才能进行。A IB IC INABCZBA IAC ICB IZZZLZLZLABCA UB UC UA IB IC INABCZZZLZLZLABCA UB UC UZN3YZZ对
19、称三相负载接时，只要将负载等效为Y接，其分析计算方法就可以依据星接电路一相归算法进行。8/5/2022相电三路举例A9.3676340380ABABABjZUI1.有一对称三相负载，每相电阻R4，电感XL3，连成三角形接于线电压为380V的对称三相电源上，求其相电流和线电流。因为负载为三角形连接，所以负载端电压等于电源线电压，设uAB为参考相量，则：A1.8376A9.15676CABCII根据对称关系有：A1.535.131A 1.1735.131A 9.665.131CBAIII根据对称电路线电流与相电流的关系：8/5/2022习 题练1.有一对称三相负载，试比较下列两种情况下通过各相负载
20、的相电流和线电流：（1）连接成星形接于线电压为380V的对称三相电源；2.对称三相负载的阻抗为Z6j8，电路的线电压为380V，当它们作三角形连接时，求三相负载中的相电流和线电流。（2）连接成三角形后接于线电压为220V的对称三相电源。8/5/20227.4 三相电路的功率三相电路的总有功功率等于各相有功功率之和。即：CCCBBBAAACBAcos+cos+cos=+=IUIUIUPPPP 3ppIIUUll，当对称三相负载星形连接时，有：cos3llIUP 3 ppIIUUll，若三相负载对称，则总有功功率：若对称三相负载作三角形连接时，有：可得出由线电压和线电流表示的三相有功功率表达式：c
21、os3llIUP 同样可得出：IUPcos3=pp8/5/2022IUQllsin3=注意：有功功率的单位是瓦特W；无功功率的单位是乏尔var；视在功率的单位是伏安VA。三相电路不对称时，三相电路的无功功率：CBA+=QQQQ对称三相电路的无功功率：llIUS3=22+=QPS对称三相电路的视在功率：三相电路不对称时，三相电路的视在功率：8/5/20221.三相电源一般都是对称的，且大多采用三相四线制供电方式。2.三相负载有星形和三角形两种连接方式。其中Y形连接且负载对称时：303P PUUIIll，形连接负载对称时：303P PIIUUll，3.负载不对称时，各相电压、电流应单独计算。4.三
22、相电路的计算特别要注意相位问题。5.求电表读数时，可只算有效值，不算相位。6.三相三线制电路无论对称与否，其总有功功率均可采用二瓦计法进行测量。8/5/2022二瓦计法只能用来测量三相三线制电路。测量时，单独一个功率表的读数无意义！在三相四线制供电体系中，除对称运行外，不能用二瓦计法测量三相功率。W1W2ABCM3AIBICI)30cos()30cos(BBC2AAC1IUPIUP，用两个瓦特表测量三相电路有功功率的方法称二瓦计法，测量原理图：。两个瓦特表测量的有功功率计算式为：8/5/20221.某三层楼电力照明由三相四线制供电，线电压为380V，每层楼均有220V、40W白炽灯110只，三
23、层楼分别使用A、B、C三相。（3）一层电压0，二、三层电压是190V。（1）试求三层楼电灯全亮时总的线电流和中线电流。（2）试求当一层楼全部熄灯，另外两层电灯全亮时的线电流和中线电流。（3）当一层楼全部熄灯，二层和三层电灯全亮时，但中线突然因故断开了，这时三层楼的电压分别是多少。习 题练8/5/20221.对称三相负载每相阻抗Z16j12,接于380V的对称三相电源上，求对称三相负载做Y接时的线电流、相电流以及三相有功功率、无功功率和视在功率分别是多少？2.对称三相负载每相阻抗Z16j12,接于380V的对称三相电源上，求对称三相负载做接时的线电流、相电流以及三相有功功率、无功功率和视在功率分别是多少？kVA7.21var,k13 kW,3.17 A,33A,19VA7260var,4356 W,5808 A,11YYYYYSQPIISQPIIlppl习 题练8/5/2022
