1、第六单元 三相交流电路三相交流电6.1三相负载的连接6.2三相交流电的功率6.3首 页本章重点三三相相交交流流电电路路三相交流发电机结构、工作原理三相交流发电机结构、工作原理三相电源连接方法三相电源连接方法基本概念：相序、三相对称交流电、对称负载、基本概念：相序、三相对称交流电、对称负载、线电压、相电压、线电流、相电流线电压、相电压、线电流、相电流三相负载连接方法三相负载连接方法星形连接星形连接三角形连接三角形连接星形连接星形连接三角形连接三角形连接下 页上 页返 回l重点 1.三相电路的基本概念 2.对称三相电路的分析 3.三相电路的功率下 页上 页返 回 三相电路由三相电源、三相负载和三相
2、输电线路三部分组成。发电方面：比单相电源可提高功率50；输电方面：比单相输电节省钢材25；6.1 三相交流电l三相电路的优点下 页上 页配电方面：三相变压器比单相变压器经济且便于接入负载；运电设备：结构简单、成本低、运行可靠、维护方便。返 回l三相电路的特殊性（1）特殊的电源（2）特殊的负载（3）特殊的连接（4）特殊的求解方式 以上优点使三相电路在动力方面获得了广泛应用，是目前电力系统采用的主要供电方式。研究三相电路要注意其特殊性。下 页上 页返 回1.三相电源的产生通常由三相同步发电机产生，三相绕组在空间互差120，当转子以均匀角速度转动时，在三相绕组中产生感应电压，从而形成对称三相电源。三
3、相同步发电机示意图 三相电源是三个频率相同、振幅相同、相位彼此相差1200的正弦电源。NSIAZBXCY下 页上 页返 回下 页上 页返 回 瞬时值表达式)120(sin2)()120(sin2)(sin2)(oCoBA tUtutUtutUtu 波形图A、B、C 三端称为始端，X、Y、Z 三端称为末端。u tuAuBuCoA+XuAB+YuBC+ZuC下 页上 页返 回 相量表示 1201200oCoBoAUUUUUUAUCUBU120120120 对称三相电源的特点00 CBACBAUUUuuuBAUU下 页上 页返 回正序(顺序)：ABCA负序(逆序)：ACBAABC相序的实际意义：以后
4、如果不加说明，一般都认为是正相序。DABC123DACB123正转反转ABC三相电源各相经过同一值(如最大值)的先后顺序。对称三相电源的相序三相电机下 页上 页返 回2.三相电源的连接 X,Y,Z 接在一起的点称为Y连接对称三相电源的中性点，用N表示。（1）星形连接(Y连接)+ANX+BY+CZAUBUCU+ABCNAUBUCU-下 页上 页返 回（2）三角形连接(连接)三角形连接的对称三相电源没有中点。注意+AXBYCZAUBUCU+X+CYZABCBUCUAU下 页上 页返 回6.2 三相负载的连接1.星形连接CBAZZZ 当当称三相对称负载 三相电路的负载由三部分组成，其中每一部分称为一
5、相负载，三相负载也有二种连接方式。ABCNZAZCZBABCNZAZCZB下 页上 页返 回2.三角形连接ABCZBCZCAZABABCZBCZCAZABCABCABZZZ 当当称三相对称负载下 页上 页返 回3.三相电路 三相电路就是由对称三相电源和三相负载连接起来所组成的系统。工程上根据实际需要可以组成：电源YY负载电源Y负载当电源和负载都对称时，称为对称三相电路。注意下 页上 页返 回三相四线制YYYZZZN+AN+B+CAUBUCUZZZ+A+B+CAUBU三相三线制下 页上 页返 回名词介绍+ANX+BY+CZAUBUCU+AXBYCZAUBUCU+端线(火线)：始端A,B,C 三端
6、引出线。中线：中性点N引出线，连接无中线。4.线电压(电流)与相电压(电流)的关系下 页上 页返 回 相电压：每相电源的电压。线电压：端线与端线之间的电压。CACB BA,UUUCBA,UUU+AXBYCZAUBUCU+ANX+BY+CZAUBUCUBAUBAUBCUBCUCAUCAU 线电流：流过端线的电流。CBAIII,AIBICIAIBICI下 页上 页返 回ABCZBCZCAZABABCNZAZCZB负载的相电压：每相负载上的电压。负载的线电压：负载端线间的电压。,NCNBNAUUU,ACCBBAUUU,ACCBBAUUU线电流：流过端线的电流。CBAIII,相电流：流过每相负载的电流
7、。cabcabcbaIIIIII,NBU+-ACU+-AIAIaIabI 下 页上 页返 回Y连接oCCNoBBNoANA120 120 0 UUUUUUUUU设设+A+B+CAUBUCUBAUBCUCAUAIBICIoooBNNABA3031200 UUUUUU相电压和线电压的关系下 页上 页返 回oooCNNBCB903120120 UUUUUUoooNACNCA15030120 UUUUUUBNU利用相量图得到相电压和线电压之间的关系：线电压对称(大小相等，相位互差120o)一般表示为：30oNAUBNUCNU30o30oBCUCAUNAUBNUCNUBAUBCUCAUo CNCAo B
8、NCBo ANBA303303303 UUUUUU下 页上 页返 回BAU对Y连接的对称三相电源 所谓的“对应”：对应相电压用线电压的 第一个下标字母标出。(1)相电压对称，则线电压也对称(3)线电压相位领先对应相电压30o。plUU33 即即 倍倍,的的线线电电压压大大小小等等于于相相电电压压 (2)CNCABNC BANB A UUUUUU结论下 页上 页返 回连接oCoBoA120 120 0UUUUUU设设oCCAoBC BoAB A1201200 UUUUUUUUU线电压等于对应的相电压 以上关于线电压和相电压的关系也适用于对称星型负载和三角型负载。注意+AXBYCZAUBUCU+B
9、AUBCUCAUCIAIBI下 页上 页返 回连接电源始端末端要依次相连。正确接法错误接法 I=0 电源中不会产生环流AUBUCUI0CBAUUUCCBA2UUUUAUBUCUIC U总UI 0 电源中将会产生环流下 页上 页返 回相电流和线电流的关系Y连接时，线电流等于相电流。ZZZN+N+AUBUCUAIBICINI Y连接结论下 页上 页返 回ZUZUINANAA33/ZUBA030)3(30303abI+AUBUCU+AIBICIZZZabIbcIcaI0303ZUA结论连接的对称电路：.33 )1(plII 即即 倍倍,的的线线电电流流大大小小等等于于相相电电流流(2)线电流相位滞后
10、对应相电流30o。Z/3Z/3Z/3NCBAZUIabA 连接下 页上 页返 回例1 对称三相负载分别接成Y和型。求线电流。解 ZUINAAY ZUZUINANAA33/YII3 应用：Y降压起动。YAIABCZZZAIABCZZZ下 页上 页返 回Z/3Z/3Z/3NCBA下 页上 页返 回oCCOoBBOoAAO1202201202200220 UUUUUUplUU3 V2203/380 pU13.534413.53502204j30220AOA ZUI13.17344BOB ZUI87.6644COC ZUIAOUBOUCOUAIBICI下 页上 页返 回oCCOoBBOoAAO1202
11、201202200220 UUUUUUplUU3 V2203/380 pU601160200220j17.32100220AOA ZUI18011BOB ZUI6011COC ZUI0O I下 页上 页返 回oCOoBOoAO1202201202200220 UUU04450220aAOA RUI1202210120220bBOB RUI1201120120220cCOC RUI1201112022044CBAO IIII1.1929 (1)下 页上 页返 回oCOoBOoAO1202201202200220 UUU(2)(3)ooCOBOBC120220120220 UUUo90380 NA
12、UBNUCNUBAUBCUCAUocbbBCB90127 RRRUUocbcCBB90127 RRRUU下 页上 页返 回oCCOoBBOoAAO1202201202200220 UUUUUUplUU3 V2203/380 pU05.5400220AAOA ZUI1505.5BBOB ZUI1505.5CCOC ZUI4O I作业下 页上 页返 回oCCOoBBOoAAO1202201202200220 UUUUUUplUU3 V2203/380 pU87.36443j40220AAOA ZUI12044BBOB ZUI13.17322CCOC ZUI95.975.6287.61j64.8O
13、I下 页上 页返 回3/10A1 I10A2 I3/10A3 I(1)(2)35A3A1 II作业下 页上 页返 回oCCOoBBOoAAO1202201202200220 UUUUUUplUU3 V2203/380 pU87.36226j80220AAOA ZUI13.17344BBOB ZUI12022CCOC ZUI1.1791.37O I下 页上 页返 回o31o23o121203801203800380 UUUo2o1o31201012010010 IIIo 331o 223o 112303303303 UUUUUU9022015022030220321 UUU90221201030
14、220111 IUZ902212010150220222 IUZ902201090220331 IUZ1U2U3U1.对称三相电路功率的计算6.3 三相交流电路的功率 Pp=UpIpcos 三相总功率：P=3Pp=3UpIpcos plplIIUU ,3 :Y接接IUIUPllllcos3cos313 平均功率ABCZZZ下 页上 页返 回plplIIUU3 ,:接接IUIUPllllcos3cos313 (1)为相电压与相电流的相位差(阻抗角)，不要误以为是线电压与线电流的相位差。(2)cos为每相的功率因数，在对称三相制中有 cos A=cos B=cos C=cos 。(3)公式计算电源
15、发出的功率(或负载吸收的 功率)。ABCZZZ注意下 页上 页返 回ABCRRRABCRRR例2 已知对称三相电路线电压Ul ，问负载接成Y和各从电网获取多少功率？解RURUUPlll23 33 :接接RURUUPlll2 33 :Y接接结论(1)当负载由Y改接成时，若线电压不变，则由于相电压与相电流增大 倍，所以功率增大3倍。3(2)若负载的相电压不变，则不论怎样连接其功率不变。下 页上 页返 回 无功功率Q=QA+QB+QC=3QpIUIUQllppsin3sin3 视在功率2）这里的，P、Q、S 都是指三相总和。llppIUIUQPS33 221）功率因数也可定义为：cos =P/S 注
16、意3）不对称时 无意义下 页上 页返 回 对称三相负载的瞬时功率)(sin2 sin2 AAtIitUu 设设)2(cos cos )(sin sin2 AAAtUIttUIiup 则则)240 2(cos cos)240 2(cos cosoCCCoBBB tUIUIiuptUIUIiupUIppppcos3CBA下 页上 页返 回单相：瞬时功率脉动三相：瞬时功率恒定 tpo3UIcosp toUIcos电动机转矩:m p可以得到均衡的机械力矩。避免了机械振动。下 页上 页返 回2.三相功率的测量 三表法若负载对称，则需一块表，读数乘以 3。CCNBBNAANiuiuiuP CBAPPPP
17、三相四线制*三相负载WABCN*WW下 页上 页返 回 二表法 测量线路的接法是将两个功率表的电流线圈串到任意两相中，电压线圈的同名端接到其电流线圈所串的线上，电压线圈的非同名端接到另一相没有串功率表的线上。（有三种接线方式）三相三线制*三相负载WABC*W注意下 页上 页返 回若W1的读数为P1,W2的读数为P2，则三相总功率为：P=P1+P2*W1ABC*W2三相负载*W1ABC*W2三相负载*W1ABC*W2三相负载下 页上 页返 回证明：因负载可以变为Y，故上述结论仍成立。p=uAN iA+uBN iB+uCN iC iA+iB+iC=0 iC=(iA+iB)p=(uAN uCN)iA
18、+(uBN uCN)iB =uACiA+uBC iB 1:uAC 与iA的相位差，2 是uBC 与iB的相位差。设负载是Y型连接P=UACIAcos 1+UBCIBcos 2 W1W2iAACBiBiCNZAZBZC注意下 页上 页返 回1.只有在三相三线制条件下，才能用二表法，且不论负载对称与否。3.按正确极性接线时，若出现一个表指针反转即读数为负，将其电流线圈极性反接使指针指向正数，但此时读数应记为负值。2.两表读数的代数和为三相总功率，单块表的读数无意义。4.负载对称情况下，有：)30cos()30cos(0201llllIUPIUP注意下 页上 页返 回求：(1)线电流和电源发出的总功
19、率；(2)用两表法测三相负载的功率，画接线图 求两表读数。解例3 已知Ul =380V，Z1=30+j40，电动机 P=1700W，cos=0.8(感性)。A1.5341.4 40j300220Z1NA1AUIV0220NAU(1)DABCZ11AI2AI电动机AI下 页上 页返 回电动机负载：W1700cos3 A2IUPlA 9.3623.3 9.36 ,8.0cosA23.38.03803cos3 A2A2IPUPIl总电流：A2.4656.7 9.3623.31.5341.4 A2A1AIIIkW44.32.46cos56.73803 cos3 A总总IUPlkW74.13041.43
20、3 2121A1RIPZ下 页上 页返 回表W1的读数P1：(2)两表接法如图P1=UACIAcos 1=3807.56cos(46.2 30)=2758.73W表W2的读数P2：P2=UBCIBcos 2=3807.56cos(30+46.2)=685.26W=P-P1DABCZ11AI2AI电动机AIW1*W2下 页上 页返 回例4根据图示功率表的读数可以测取三相对称负载的什么功率？解NNA UNB UNC UBCU30 AI画出相量图，得功率表的读数：P=UBCIAcos(900+)=UlIlsin 根据功率表的读数可以测取负载的无功功率。PIUQll3sin3*WABC*三相对称负载上
21、 页返 回下 页上 页返 回kW4.11cos3 IUPllkvar58.6sin3 IUQllkVA2.133 llIUS下 页上 页返 回kW7.83 2A RIP13.5322j860220AAOA ZUI星形连接kW263 2A RIP13.8338j8630380AAA ZUI三角形连接NAUBNUCNUBAUBCUCAU下 页上 页返 回13.236.141.532630380AABA ZUIkW103 2A RIP13.1436.141.532690380BBCB ZUI9.966.141.5326150380CCAC ZUINAUBNUCNUBAUBCUCAU下 页上 页返 回
22、kW5.1cos3 llIUP601060100100AAOA ZUI星形连接303106010303100AABA ZUI三角形连接NAUBNUCNUBAUBCUCAUA30 lIkW5.4cos3 llIUP下 页上 页返 回o CNCAo BNCBo ANBA303303303 UUUUUUoCCNoBBNoANA120 120 0 UUUUUUUUU设设87.369.140j12080j4030380ABABAB ZUI56.268543.637.4487.369.11ABZ1 ZIU138341228j25356.2685150380Z1CA1 UUU 作业 6-6 (10A )()12 (IY=10A、PY=1500W)(I=30A、P=4500W)3/3103505.5A I1505.5B I1505.5C I4O IP138 6-2
