1、无 锡 科 技 职 业 学 院无 锡 科 技 职 业 学 院Wuxi Professional College of Science and Technology第2章 正弦交流电路2.5 2.5 三相交流电路三相交流电路 1三相电源的连接三相电源的连接2三相负载的连接三相负载的连接目录CONTENTS3三相电路的功率三相电路的功率2.52.5三相交流电路三相交流电路三相电源的连接三相电源的连接三相负载的连接三相负载的连接三相电路的功率三相电路的功率 在现代电力系统中，从电能的产生、输送到分配、应用，世界各国几乎全部采用三相正在现代电力系统中，从电能的产生、输送到分配、应用，世界各国几乎全部采
2、用三相正弦交流电路。所谓三相正弦交流电路是指由三个频率相同、振幅相等而相位互差弦交流电路。所谓三相正弦交流电路是指由三个频率相同、振幅相等而相位互差120的正弦的正弦交流电源所组成的三相电路系统。交流电源所组成的三相电路系统。三相交流电路之所以获得广泛应用，是因为它比单相交流电路具有下列优点：三相交流电路之所以获得广泛应用，是因为它比单相交流电路具有下列优点：（1）在发电设备上，三相交流发电机比同容量的单相交流发电机节省材料，而且体积小，）在发电设备上，三相交流发电机比同容量的单相交流发电机节省材料，而且体积小，有利于制造大容量机组。有利于制造大容量机组。（2）在电能输送上，三相供电比单相供电
3、节省有色金属约）在电能输送上，三相供电比单相供电节省有色金属约25，从而降低了成本。，从而降低了成本。（3）在用户使用上，可以广泛地使用三相异步电动机，而它比单相电动机结构简单、价）在用户使用上，可以广泛地使用三相异步电动机，而它比单相电动机结构简单、价格低廉、运行可靠、维护方便。格低廉、运行可靠、维护方便。2.52.5三相交流电路三相交流电路三相电源的连接三相电源的连接三相负载的连接三相负载的连接三相电路的功率三相电路的功率三相交流电源电压三相交流电源电压是由三相发电机产生，它们是一组同频、等幅、相位互差是由三相发电机产生，它们是一组同频、等幅、相位互差120 的对的对称正弦交流电压，即称正
4、弦交流电压，即对称三相正弦量到达最大值的先后次序叫相序，对称三相正弦量到达最大值的先后次序叫相序，uU、uV、uW的相序为的相序为U-V-W。uUUmsintuVUmsin(t+120)uWUmsin(t120)三相交流电压波形图三相交流电压波形图三相交流电压相量图三相交流电压相量图2.52.5三相交流电路三相交流电路三相电源的连接三相电源的连接三相负载的连接三相负载的连接三相电路的功率三相电路的功率1 1 星形（星形（Y Y形）连接形）连接 （1）电压和电流之间的关系电压和电流之间的关系 三相电源的负端（末端）连接成一点三相电源的负端（末端）连接成一点N，N称为中性点，简称称为中性点，简称中
5、点，俗称零点。三相电源的正端（首端）引出与负载相接，从电中点，俗称零点。三相电源的正端（首端）引出与负载相接，从电源正端引出的三根供电线称为相线或端线，俗称火线，用源正端引出的三根供电线称为相线或端线，俗称火线，用L1、L2、L3分别表示。从中点分别表示。从中点N引出的供电线称中性线，俗称零线，用引出的供电线称中性线，俗称零线，用N表表示。在应用最多的低压供电系统中，中点通常是接地的，因而中线示。在应用最多的低压供电系统中，中点通常是接地的，因而中线又俗称地线。又俗称地线。由三根相线和一根中线所组成的输电方式称为三相四线制，如由三根相线和一根中线所组成的输电方式称为三相四线制，如图（图（a）所
6、示，通常在低压供电系统中采用。仅有三根相线所组成）所示，通常在低压供电系统中采用。仅有三根相线所组成的输电方式称三相三线制，常在高压系统中采用。的输电方式称三相三线制，常在高压系统中采用。2.52.5三相交流电路三相交流电路三相电源的连接三相电源的连接三相负载的连接三相负载的连接三相电路的功率三相电路的功率1 1 星形（星形（Y Y形）连接形）连接 （1）电压和电流之间的关系电压和电流之间的关系由图（由图（a）可知，各相电压与线电压之间的关系为）可知，各相电压与线电压之间的关系为 uUVuUuV uVWuVuW uWUuWuU其相量图如图（其相量图如图（b）所示。）所示。三相电源接成星形时，可
7、以向用户提供两种电压。相线与中线三相电源接成星形时，可以向用户提供两种电压。相线与中线之间的电压称为相电压，如图之间的电压称为相电压，如图(a)中的中的uU、uV、uW或或UU、UV、UW；相线与相线之间的电压称为线电压，如图（相线与相线之间的电压称为线电压，如图（a）中的）中的 uUV、uVW、uWU或或UUV、UVW、UWU。2.52.5三相交流电路三相交流电路三相电源的连接三相电源的连接三相负载的连接三相负载的连接三相电路的功率三相电路的功率1 1 星形（星形（Y Y形）连接形）连接 （1）电压和电流之间的关系电压和电流之间的关系线电压与相电压的相位关系为线电压超前对应的相电压线电压与相
8、电压的相位关系为线电压超前对应的相电压30。因。因此，平常讲的电源电压为此，平常讲的电源电压为220V，指的是相电压；电源电压为，指的是相电压；电源电压为380V，指的是线电压。由此可见，三相四线制的供电方式可以，指的是线电压。由此可见，三相四线制的供电方式可以给负载提供两种电压，线电压给负载提供两种电压，线电压380V和相电压和相电压220V。2.52.5三相交流电路三相交流电路三相电源的连接三相电源的连接三相负载的连接三相负载的连接三相电路的功率三相电路的功率2 2 三角形（三角形（形）连接形）连接将一相电压源的末端与另一相电压源的首端依次相连接成三将一相电压源的末端与另一相电压源的首端依
9、次相连接成三角形，再从首端引出相线。可见，这种供电方式只能是三相角形，再从首端引出相线。可见，这种供电方式只能是三相三线制，且相电压等于线电压，其大小关系有三线制，且相电压等于线电压，其大小关系有UL=UP。注意，。注意，三相电源进行三角形联结时，一定要确保三相电源首尾相连。三相电源进行三角形联结时，一定要确保三相电源首尾相连。一旦不慎将一相电源接反，将导致发电机绕组或变压器绕组一旦不慎将一相电源接反，将导致发电机绕组或变压器绕组烧坏。烧坏。三相电源的三角形联结三相电源的三角形联结2.52.5三相交流电路三相交流电路三相电源的连接三相电源的连接三相负载的连接三相负载的连接三相电路的功率三相电路
10、的功率 三相交流电路的负载按其对供电电源的要求可分为三相负三相交流电路的负载按其对供电电源的要求可分为三相负载和单相负载两类。载和单相负载两类。三相负载三相负载：负载必须接在三相电源上才能工作，通常功率：负载必须接在三相电源上才能工作，通常功率稍大的负载均为三相负载，如三相交流电动机、大功率三相电稍大的负载均为三相负载，如三相交流电动机、大功率三相电阻炉、三相整流装置等。这类负载的特点是三相的负载阻抗相阻炉、三相整流装置等。这类负载的特点是三相的负载阻抗相等，称为对称三相负载。等，称为对称三相负载。单相负载单相负载：负载只需由三相电源中一相电源供电即可工作，：负载只需由三相电源中一相电源供电即
11、可工作，通常功率较小的负载均为单相负载，如照明灯、电风扇、洗衣通常功率较小的负载均为单相负载，如照明灯、电风扇、洗衣机、电冰箱、电视机、小功率电炉、电焊机等。为了使三相电机、电冰箱、电视机、小功率电炉、电焊机等。为了使三相电源供电均衡，这种负载要大致平均分配到三相电源的三相上。源供电均衡，这种负载要大致平均分配到三相电源的三相上。这类负载的每相阻抗一般不相等，属于不对称三相负载。这类负载的每相阻抗一般不相等，属于不对称三相负载。典型的三相负载联结如图所示。典型的三相负载联结如图所示。三相负载的连接三相负载的连接Z3Z2Z11 1 星形连接星形连接2.52.5三相交流电路三相交流电路三相电源的连
12、接三相电源的连接三相负载的连接三相负载的连接三相电路的功率三相电路的功率 图为三相负载作星形联结时的三相四线制（图为三相负载作星形联结时的三相四线制（Y-Y）电路。）电路。图中相线与相线之间的电压为线电压图中相线与相线之间的电压为线电压UL，相线与中线之间，相线与中线之间的电压为相电压的电压为相电压UP。流过相线上的电流为线电流。流过相线上的电流为线电流IL，流过，流过负载的电流为相电流负载的电流为相电流IP。三相四线制电路三相四线制电路(1)电压与电流的关系电压与电流的关系三相四线制接法的特点是：三相四线制接法的特点是：相电流等于线电流，即相电流等于线电流，即 IPIL 说明流过负载的电流就
13、是相线上的电流，各相电流为说明流过负载的电流就是相线上的电流，各相电流为 式中式中IU、IV、IW为负载相电流的有效值，为负载相电流的有效值，UU、UV、UW为负载相电压的有效值。为负载相电压的有效值。UU UV UWIU；IV；IW ZU ZV ZW 流过中线的电流流过中线的电流 iNiUiViW 1 1 星形连接星形连接2.52.5三相交流电路三相交流电路三相电源的连接三相电源的连接三相负载的连接三相负载的连接三相电路的功率三相电路的功率（2）中线的作用）中线的作用 三相对称电路三相对称电路 由于三相电源提供的线电压和相电压是对称的，如果三相负载由于三相电源提供的线电压和相电压是对称的，如
14、果三相负载ZUZVZW也是对称的，则这样的三相电路称为对称三相电路。对称三相电路中也是对称的，则这样的三相电路称为对称三相电路。对称三相电路中线电压、相电压、线电流和相电流均是对称的。线电压、相电压、线电流和相电流均是对称的。相电流对称，是指三个相电流相电流对称，是指三个相电流iU、iV、iW为同频、等幅、相位互差为同频、等幅、相位互差120 的正弦量。的正弦量。由于负载相电流对称，由相量图相加可知，三相对称电路的中线电流由于负载相电流对称，由相量图相加可知，三相对称电路的中线电流iN0。中线没有电流，便可省去，并不影响电路的正常工作。这样三相。中线没有电流，便可省去，并不影响电路的正常工作。
15、这样三相四线制就变成三相三线制，如三相异步电动机、三相电炉等负载只需三相四线制就变成三相三线制，如三相异步电动机、三相电炉等负载只需三相三线制供电即可。三线制供电即可。三相对称电流三相对称电流1 1 星形连接星形连接2.52.5三相交流电路三相交流电路三相电源的连接三相电源的连接三相负载的连接三相负载的连接三相电路的功率三相电路的功率（2）中线的作用）中线的作用 中性线的作用中性线的作用 三相不对称电路三相不对称电路 如果三相负载如果三相负载ZU、ZV、ZW不相等，即负载不对称，则中线电流不相等，即负载不对称，则中线电流iN0，中线便不能省去。，中线便不能省去。下面通过具体例子来说明中线所起的
16、作用。下面通过具体例子来说明中线所起的作用。例题：例题：如图所示，设三相电源电压对称，且如图所示，设三相电源电压对称，且UL=380V。U相接相接UU=220V、PU=100W的白炽灯一盏，的白炽灯一盏，W相接相接UW=220V、PW=40W的白炽灯一盏。的白炽灯一盏。问两盏灯的工作情况如何。问两盏灯的工作情况如何。S2断开，断开，S1闭合时；闭合时；S2与与S1全断开时。全断开时。解：解：S1闭合表示有中线时，加在闭合表示有中线时，加在U相及相及W相白炽相白炽灯上的相电压均为灯上的相电压均为 两盏灯能正常发光。两盏灯能正常发光。1 1 星形连接星形连接2.52.5三相交流电路三相交流电路三相
17、电源的连接三相电源的连接三相负载的连接三相负载的连接三相电路的功率三相电路的功率（2）中线的作用）中线的作用 中性线的作用中性线的作用 S1断开表示中线断开，则两盏灯变成串联电路，加在两盏灯上的电压为断开表示中线断开，则两盏灯变成串联电路，加在两盏灯上的电压为UL=380V，因两白炽灯的功率不等，则两白炽灯的电阻为，因两白炽灯的功率不等，则两白炽灯的电阻为于是流过两白炽灯的电流于是流过两白炽灯的电流 则则U相相100W灯上的实际电压为灯上的实际电压为 RU484（）UU2 2202PU 100RW 1210（）UW2 2202PW 40 UU=RUI=4840.224=108.4（V）W相相4
18、0W灯上的实际电压为灯上的实际电压为 UW=RWI=12100.224=271（V）I0.224（A）UL 380 RU+RW 484+12102 2 三角形连接三角形连接2.52.5三相交流电路三相交流电路三相电源的连接三相电源的连接三相负载的连接三相负载的连接三相电路的功率三相电路的功率三相三线制电路三相三线制电路 由于三相电源是对称的，如果负载也是对称，即由于三相电源是对称的，如果负载也是对称，即ZUZVZW，则为对称三相三线制（则为对称三相三线制（）电路，其电路的电压、电流关系为）电路，其电路的电压、电流关系为（1）线电压等于相电压，即）线电压等于相电压，即 ULUP 说明负载两端的相
19、电压等于两根相线之间的电压。说明负载两端的相电压等于两根相线之间的电压。2 2 三角形连接三角形连接2.52.5三相交流电路三相交流电路三相电源的连接三相电源的连接三相负载的连接三相负载的连接三相电路的功率三相电路的功率三相电路计算三相电路计算例题：例题：有三个有三个100的电阻，将它们联结成星形或三的电阻，将它们联结成星形或三角形，分别将它们接到线电压为角形，分别将它们接到线电压为380V的对称三相电的对称三相电源上，如图源上，如图2.5.9所示。试求：线电压、相电压、线电所示。试求：线电压、相电压、线电流和相电流各是多少？流和相电流各是多少？解：解：负载作星形联结，见图（负载作星形联结，见
20、图（a）。）。负载的线电压为负载的线电压为 UL380V 负载的相电流等于线电流负载的相电流等于线电流1.73380VUP 220VR 100 Ip IL 2.2（A）负载作三角形联结，见图（负载作三角形联结，见图（b）。负载）。负载的线电压为的线电压为 UL380V 负载的相电压等于线电压，即负载的相电压等于线电压，即 UPUL380V负载的相电流为负载的相电流为 通过上面的计算可知，在同一个对称三相电源通过上面的计算可知，在同一个对称三相电源的作用下，对称负载作三角形联结时的线电流是该的作用下，对称负载作三角形联结时的线电流是该负载作星形联结时线电流的三倍。负载作星形联结时线电流的三倍。2
21、.52.5三相交流电路三相交流电路三相电源的连接三相电源的连接三相负载的连接三相负载的连接三相电路的功率三相电路的功率 同单相交流电路一样，三相对称负载的无功功率和视在功率分别为同单相交流电路一样，三相对称负载的无功功率和视在功率分别为 P3UPIPcosP 如果三相电路为对称电路，则表明各相负载的有功功率相等，则有如果三相电路为对称电路，则表明各相负载的有功功率相等，则有2.52.5三相交流电路三相交流电路三相电源的连接三相电源的连接三相负载的连接三相负载的连接三相电路的功率三相电路的功率例题：例题：一台三相电炉，其每相电阻一台三相电炉，其每相电阻R=10。试问：。试问：当电源线电压为当电源
22、线电压为380V时，接成三角形和时，接成三角形和星形时各从电网取用多少功率？星形时各从电网取用多少功率？在在220V线电压下，接成三角形消耗的功率是多少？线电压下，接成三角形消耗的功率是多少？解：解：接成三角形时的功率接成三角形时的功率 接成星形时的功率接成星形时的功率 UL 380VR 10ILIP21.9A380V1.7310 在在220V线电压下负载接成三角形时的功率线电压下负载接成三角形时的功率220102.52.5三相交流电路三相交流电路三相电源的连接三相电源的连接三相负载的连接三相负载的连接三相电路的功率三相电路的功率由本例可见：由本例可见：（1）在线电压不变时，同一三相负载从三角
23、形联结改成星形联结，消耗的功率减少到三）在线电压不变时，同一三相负载从三角形联结改成星形联结，消耗的功率减少到三角形联结时的角形联结时的1/3。或者说，在同样的线电压情况下，同一三相负载连接成三角形联结时所。或者说，在同样的线电压情况下，同一三相负载连接成三角形联结时所获得的功率是连接成星形联结时所获得的功率的三倍。获得的功率是连接成星形联结时所获得的功率的三倍。（2）只要每相负载所承受的相电压相等，则不管负载是接成星形联结还是三角形联结，）只要每相负载所承受的相电压相等，则不管负载是接成星形联结还是三角形联结，其负载上的相电流和所获得的功率相等。例如，有些三相用电器的铭牌上标有其负载上的相电流和所获得的功率相等。例如，有些三相用电器的铭牌上标有220/380V/Y，就是指这个用电器可在，就是指这个用电器可在220V的线电压下接成三角形，或者在的线电压下接成三角形，或者在380V的线电压下接成的线电压下接成星形，两者功率相等。星形，两者功率相等。The End
