1、电工技术电工技术第八章第八章 三相交流电路三相交流电路8-1 三相交流电源三相交流电源一、三相交流电动势的产生一、三相交流电动势的产生在两磁极中间，放一个线圈。让线圈以角速度 顺时针旋转。根据右手定则，线圈中产生感应电动势，其方向由UX。合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，线圈合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，线圈两端便可得到单相交流电动势。两端便可得到单相交流电动势。NSUX etEemUXsinv1.三相交流电动势的产生三相交流电动势的产生定子中放三个线圈：定子中放三个线圈：U1 U2V1 V2W1 W2 首首 末末三线圈空间位置三线圈空间位置各差各差120o转子装有磁极并以转子
2、装有磁极并以 的速度旋转。三个线圈中便产的速度旋转。三个线圈中便产生三个单相电动势。生三个单相电动势。图8-1-1 三相发电机的原理示意图v2.对称三相电动势对称三相电动势UmVmWmsinsin(120)sin(120)eEteEteEt对称三相电动势的特征对称三相电动势的特征 大小相等，大小相等，频率相同，频率相同，相位互差相位互差120。（a）（b）图8-1-2 对称三相电动势的波形图和相量图v3.相序相序 三相电动势随时间按正弦规律变化，它们达到最大值（或零值）的先后顺序，叫作相序。v正序正序 U相超前V相，V相超前W相，称为正序（或顺序）。U-V-W-Uv负序负序 U相滞后V相，V相
3、滞后W相，称为负序（或逆序）。U-W-V-U 二、三相交流电源的连接二、三相交流电源的连接v1.三相四线制三相四线制 N点称为中性点或中点。v由各相首端引出的输电线称为端线（俗称“火线”），v由N点引出的输电线称为中性线，简称中线。把接地的中性点称为零点，接地的中性线俗称“零线”。图8-1-3 三相电源Y形联结时的三相四线制供电方式 若三相电源Y形联结时无中线引出，则为三相三线制供电方式，如图8-1-4所示。图8-1-4 三相电源Y形联结时的三相三线制供电方式v2.线电压与相电压线电压与相电压v三相四线制可向负载输送两种电压三相四线制可向负载输送两种电压 (1)定义定义v端线与端线之间的电压，
4、称为端线与端线之间的电压，称为线电压线电压ULv端线与中线之间的电压，即每相电源的电压，称为端线与中线之间的电压，即每相电源的电压，称为相电压相电压UP (2)线、相电压的特点与关系线、相电压的特点与关系由相量图知：由相量图知：v三个相电压与线电压均大小相等，频率相同，在相位上相差120，即三个线、相电压均为对称三相电压。v线电压在相位上超前相应的相电压30 v线电压的大小可利用几何关系求得：v可见，线电压的大小是相电压的 倍 v两端线之间的线电压应该是两个相应的相电压之差，即图8-1-5 三相四线制线电压与相电压的相量图UVUU2cos303UUUVWV3UUWUW3UU3LP3UUUVUV
5、VWVWWUWUuuuuuuuuu 综上所述：综上所述：v对称三相电源提供的线、相电压均是对称三相电压。v在数值上，线电压是相电压的 倍。v在相位上，线电压超前相应的相电压30。3LP3UU8-2 三相负载的联结三相负载的联结v三相电源上连接的负载称三相负载三相负载。v若每相负载的阻抗完全相同，称作对称三相负载对称三相负载。v若每相负载的阻抗不同，称作不对称三相负载不对称三相负载。v在三相电路中，负载有Y形（星形）和形（三角形）两种联结方式。一、三相负载的一、三相负载的Y形联结形联结v1.连接方式连接方式（a）对称三相负载 （b）不对称三相负载图8-2-1 三相负载的星形连接v（1）每相负载两
6、端的电压每相负载两端的电压称负载的相电压，简称相称负载的相电压，简称相电压电压，用用UYP 表示表示。负载的相电压等于电源的负载的相电压等于电源的相电压，即相电压，即 UYPUPv（2）三相负载的线电压就）三相负载的线电压就是电源的线电压，即是电源的线电压，即 UYLUL 负载的线电压与相电压的 数量关系为 UYL UYPv（3）流过每相负载的电）流过每相负载的电流叫作相电流，以流叫作相电流，以IYP表表示；示；流过端线的电流叫作线电流过端线的电流叫作线电流，以流，以IYL表示。表示。在三相负载的在三相负载的Y0联结中，联结中，各相电流等于各线电流，各相电流等于各线电流，即即 IYPIYL （
7、4）流过中线的电流叫）流过中线的电流叫作中线电流，以作中线电流，以IN表示。表示。3v2.三相负载对称三相负载对称 当对称三相负载作当对称三相负载作Y形联结时：形联结时：v（1）负载的线、相电压即为）负载的线、相电压即为对称三相电源提供的线、相电对称三相电源提供的线、相电压，所以它们均是对称三相电压，所以它们均是对称三相电压。压。v在相位上，线电压超前相应的在相位上，线电压超前相应的相电压相电压30；v在数值上，线电压是相电压的在数值上，线电压是相电压的 倍，倍，即即UYLUYP v（2）负载的线、相电流均是）负载的线、相电流均是对称三相电流，且线电流相对称三相电流，且线电流相电流，即电流，即
8、 IYPIYLv在对称三相电压作用下：IYPIUIVIW 每相电流间的相位差120v根据图8-2-2（a）可知：中线电流为零，即IN0v此时取消中线也不影响电路的工作，三相四线制就变成三相三线制。图8-2-2(a)3v3.三相负载不对称三相负载不对称v图图8-2-2（b）表明：）表明：v三相负载不对称时的中线三相负载不对称时的中线电流不为零。电流不为零。v中线能平衡各相电压，保中线能平衡各相电压，保证三相负载成为三个互不证三相负载成为三个互不影响的独立电路，此时各影响的独立电路，此时各相负载电压等于电源的相相负载电压等于电源的相电压，不会因负载变动而电压，不会因负载变动而变动。变动。v当中线断
9、开后，各相电压当中线断开后，各相电压不再相等。经计算及测量不再相等。经计算及测量证明，阻抗较小的相电压证明，阻抗较小的相电压低，阻抗大的相电压高，低，阻抗大的相电压高，这可能烧坏接在相电压升这可能烧坏接在相电压升高的这相中的电器。高的这相中的电器。v在三相负载不对称的低在三相负载不对称的低压供电系统中，不允许压供电系统中，不允许在中线上安装熔断器或在中线上安装熔断器或开关，以免中线断开引开关，以免中线断开引起事故。起事故。图8-2-2(b)例8-2-1 已知加在作Y形联结的三相异步电动机（可看成是对称三相负载）上的对称线电压为380 V，电动机每相绕组的电阻为6，感抗为8，电动机工作在额定状态
10、下。求此时流入电动机每相绕组的电流及各端线的电流。v解：由于电源电压对称，各相负载对称，则各相电流相等，各线电流也相等。v负载作Y形联结时，有v每一相的阻抗 （）则相电流与线电流为IYPIYL （A）YPYLUU3VUUYLYP220322226810LZRXYP2202210UZ二、对称三相负载二、对称三相负载形联结形联结1.连接方式连接方式v负载的相电压就是线电压，即v每相负载的电流应相等，即IUVIVWIWUIP 图8-2-3 三相负载作形联结 v线电流与相电流的关系 图8-2-4 对称三相负载形 联结时的电压、电流相量图PLUUPLUUZZUU VWUVV WU VWWUV WIIII
11、IIIIIv由图8-2-4所示电压、电流相量图可证明，当对称三相负载作形联结时，线电流在相位上总是滞后与之对应的相电流30，在数值上线电流是相电流的 倍。由以上讨论可知，对称三相负载作由以上讨论可知，对称三相负载作形联结时：形联结时：v（1）负载的线、相电压均为对称三相电压（即三个电压大小相等、频率相同、相位互差120），且在数值上，线电压相电压，即v（2）线、相电流也是对称的三相电流。在相位上，线电流滞后对应的相电流30；在数值上，线电流是相电流的 倍，即3PLUU3LP3IIv例8-2-2 三相交流电动机的定子绕组可看成是对称三相负载，正常运行时为形联结的电动机常采用Y形联结启动，以达到降
12、低启动电流的目的。若三相交流电动机每相绕组的阻抗Z10，电源线电压UL380 V，试比较在Y形、形两种联结方式中，负载的相电流与线电流。解：解：v（1）当绕组作Y形联结时，相电压UYP （V）相电流等于线电流，即 IYPIYL （A）v（2）当绕组作形联结时，相电压等于线电压，即 380（V）相电流 （A）线电流 38=65.8（A）YL38022033UYP2202210UZPLUUPP3803810UIZLP3II38-3 三相电路的功率三相电路的功率 在三相电路中在三相电路中v总有功功率等于各相有功功率之和。v总无功功率等于各相无功功率之和。v总视在功率等于各相视在功率之和。1.三相电路
13、的总有功功率三相电路的总有功功率 当负载对称时，每相的有功功率是相等 PPUPVPW 3PP3UPIPcos 当对称负载是Y形联结时，有UL UP，ILIP当对称负载是形联结时，有ULUP，IL IPv可见，不论对称负载是Y形联结还是形联结，都有33P PL L3cos3cosPU IU Iv2.对称三相电路无功功率和视在功率对称三相电路无功功率和视在功率 v同理同理 PP3sinQU ILL3sinU IPP3SU ILL3U Iv例8-3-1 三相异步电动机在线电压为380 V的情况下以形联结的形式运转，当电动机耗用电功率为6.55 kW时，它的功率因数为0.79，求电动机的相电流和线电流
14、。v解：由于三相异步电动机以形联结的形式运转，UPUL380 V。又因为三相异步电动机属于 三相对称负载，故PULILcos 3UPIPcos相电流 （A）线电流 （A）3PP6.55 107.273cos3 3800.79PIULP337.2712.6II本章小结本章小结v一、三相交流电源一、三相交流电源v1.三个频率相同、有效值相等、相位依次互差120的正弦交流电源称为“对称三相电源”。由对称三相电源供电的电路称为“三相交流电路”。v2.三相供电线路可为负载提供线、相两种电压。相电压（UP）指端线与中性线（零线）间的电压。线电压（UL）指端线与端线间的电压。v3.相、线电压均为对称三相电压
15、，即三个电压均大小相等、频率相同、相位互差120。v4.线电压的大小是相电压 倍（即UL UP），线电压超前相应的相电压30。33v二、对称三相负载的二、对称三相负载的Y 形与形与形联结形联结v1.对称三相负载的电压与电流对称三相负载的电压与电流v相电压（UYP、）-负载两端的电压。v线电压（UYL、）连接负载的两根端线间的电压，即电源线电压。v相电流（IYP、）-流经负载的电流。v线电流（IYL、）流过与负载相连的三根端线的电流。PUULPIIL三相对称负载的形与三相对称负载的形与形联结时的各量关系形联结时的各量关系 联结联结方式方式 线、相电压线、相电压关系关系 线、相电流线、相电流关系关
16、系 相电压与相电流相电压与相电流关系关系 Y形形 UYL UYPUYLUL UYP=UPIYLIYPIPUP/Z 形形 ULUP=ULIL IP IPUP/Z33v2.不对称三相负载的不对称三相负载的Y0联结联结v中性线电流不为零。v中性线能保证三相负载成为三个互不影响的独立电路，且各相负载的电压电源相电压。v中性线上不允许安装熔断器，以防止其断路时，引起负载不能正常工作。v三、三相电路功率三、三相电路功率v对称三相电路，无论负载作对称三相电路，无论负载作Y形联结还是形联结还是形联结，形联结，都有：都有：v总有功功率总有功功率 v总无功功率总无功功率 v总视在功率总视在功率 v式中，UL、IL指线电压、线电流；是相电压与相电流之间的相位差，即每相负载的阻抗角。PPLL3cos3cosPU IU IPP3sinQU ILL3sinU IPP3SU ILL3U I
