电路分析与应用(江路明)教学资源 演示文稿 学习情境五 三相交流电路的分析与应用
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uB U m sin(t 120 )
uC U m sin(t 120 )
•
U A U0
•
U B U 120
•
U C U120
江西应用技术职业学院机电系
任务一 对称三相电源
二、对称三相电源的连接
1.三相电源的星形连接
A
三相四线 制供电
火线（相线）:
B
C
中线（零线）：N
江西应用技术职业学院机电系
江西应用技术职业学院机电系
任务二 三相电路的分析与计算
1．三相负载星形联接
江西应用技术职业学院机电系
任务二 三相电路的分析的计算
1．三相负载星形联接的电路
（1）负载的相电压
•
•
U A ' U A U 00
•
•
U B'U B
U
1200
•
•
U C ' U C U 1200
（2）负载的相电流
图5.2.1 三相交流电路示意图
江西应用技术职业学院机电系
上一页 下一页 返 回
引入：思考？
1．家用电器用的都是220V的单相交流电，而工 厂车间、实验室等动力用电却几乎都是380V的 三相交流电，这是为什么呢？
2．三相交流电是怎样产生的？三相电路特点是 什么？
江西应用技术职业学院机电系
上一页 下一页 返 回
任务一 对称三相电源
（1）线电压：火线间的电压。
uAB
u AB
uBC
uCA
uBC uCA
通常用 U L 表示三个对称线电压的有效值。
江西应用技术职业学院机电系
任务一 对称三相电源
（2）相电压：火线对零线间的电压。
uAN
uBN uCN
UAN U P0 UBN U P 120 UCN U P120
•
IA
•
IB
•
IC
•
3 IAB 30A•3 IBC 3 NhomakorabeaA•
3 ICA 30A
江西应用技术职业学院机电系
I L 3I P
任务二 三相电路的分析与计算
例：在对称三相电路中，负载作 形联接， 已知
每相负载均为|Z|= 50 ，设线电压UL = 380 V，试求
各相电流和线电流。
解：在 形负载中，相电压等于线电压，即UP=UL， 则相电流
在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为
UP 220 V、Ul 380 V
江西应用技术职业学院机电系
任务一 对称三相电源
（4）线电流
线电流：端线的电 流。规定：参考方 向是从电源端指向 负载端。
相电流：每相的 电流。
中线电流：流过中线的电流。 Y连接的线电流就是相电流。
江西应用技术职业学院机电系
任务二 三相电路的分析与计算
解：每相绕组的阻抗为 Z R 2 XL2
（1）Y形联接时：
IP
UP Z
220
6.1A
292 21.82
Il IP 6.1A
29
P= 3 U1I1cos= 3 3806.1 292 21.82 3.2kW
（2）联接时：
IP
UP Z
220
6.1A
292 21.82
IP
UP Z
380 50
7.6 A
线电流
IL 3IP 13.2 A
江西应用技术职业学院机电系
任务二 三相电路的分析与计算
二、三相电路的功率
三相总有功功率： P PA PB PC
负载对称时： P 3 U p I p cos
UP、IP代表负载上的相电压和相电流
星形接法时： Ul 3U p Il I p
•
•
•
•
IA
U
A
,
•
I
B
UB
•
,IC
UC
ZA
ZB
ZC
各相电流的大小为： IP
UP ZP
江西应用技术职业学院机电系
任务二 三相电路的分析的计算
(3)线电流及中线电流
IL IP
•
•
•
•
IN IA IB IC
当三相负载对称时，三相电流也对称，这时中线电 流为零，这种情况下断开中线不影响负载的正常工作。
目录
1 对称三相电源 2 三相电路的分析
江西应用技术职业学院机电系
任务一 对称三相电源
一、对称三相电源 1.三相电动势的产生
三线圈空间位置各差120o
江西应用技术职业学院机电系
以 的速度旋转。
三个线圈中便产生三 个单相电动势。
任务一 对称三相电源
2.三相电动势的表示式
u A U m sin t
任务一 对称三相电源
2．三相电源的三角形连接
相电压 相电流 线电流 线电压就是相电压 线电流不等于相电流
江西应用技术职业学院机电系
任务一 对称三相电源
注意：三角形连接中三个绕组接成了闭合 回路，若三相电动势对称，它们的相量之和 等于零，外部不接负载时，闭合回路中没有 电流。
若三相电动势不对称，或者虽然对称， 但若有一相接反，绕组内将产生很大的内部 环流，有烧坏绕组的危险。
UP代表电源相电压的有效值
江西应用技术职业学院机电系
任务一 对称三相电源
(3)线电压与相电压的关系
U L 3U P
•
•
U AB 3U A 30
•
•
U BC 3U B 30
•
•
U CA 3U C 30
线电压对称，大小相等，为相电压
的 3 倍，相位领先对应的相电 压30°，互成120°相位差。
任务二 三相电路的分析与计算
(2)负载的相电流
•
•
I AB
U AB
ZAB
•
•
I BC
U BC
Z BC
•
•
I CA
U CA
Z CA
IP UP ZP
若三相负载对称，则三个相电流也对称。
江西应用技术职业学院机电系
任务二 三相电路的分析与计算
(3)电路中的线电流 当三相负载对称时，由于三相电流对称，三个线电流间也 对称。
ZC
2
••
••
IN IA IB IC 22 0 44 120 110120 79.4133.9A
江西应用技术职业学院机电系
任务二 三相电路的分析与计算
应用实例----照明电路
L1
一层楼
...
N
二层楼
L2
三层楼
L3
则每盏灯上都可得到额定的工作电压220V。
江西应用技术职业学院机电系
任务二 三相电路的分析与计算
Il 3IP 3 6.1 10.5A
P= 3 U1I1cos= 3 22010.5
29
3.2kW
292 21.82
江西应用技术职业学院机电系
任务二 三相电路的分析与计算
比较（1）（2）的结果：
只要电动机每相绕组承受的电压不变，则电动
机的输入功率不变。因此，当电源线电压为380V时，
电动机绕组应联成星形；而当电源线电压为220V时，
江西应用技术职业学院机电系
任务二 三相电路的分析与计算
一、三相电路的分析
对称负载----每相负载的复阻抗相同，即大小相等，性质相同。 三相对称电路---三相对称电源与三相对称负载连接。
对称负载---三相电动机 三相负载的两种类型：
不对称负载---家用电器等 星形连接 三相负载的两种连接： 三角形连接
若三相负载不对称，则中线电流不为零，这时不能 拆掉中线。
江西应用技术职业学院机电系
任务二 三相电路的分析与计算
[例6-1] 在图所示电路中，电源电压对称，每相电压有 效值U P 220 V ，负载为电灯组，三相电阻分别 为 RA 10, RB 5, RC 2 。试求：负载相电压、相电流及 中线电流。
江西应用技术职业学院机电系
任务二 三相电路的分析与计算
2．三相负载三角形联接的电路
(1)负载的相电压 负载上的相电压就是 电源的线电压。 规定：负载相电压的 参考方向与电源线电压参 考方向相同。
特点：负载相电压=线电压
江西应用技术职业学院机电系
•
U AB U L0
•
U BC
U
L
120
•
U CA U L120
三角形接法时： Ul U p Il 3I p P 3 Ul Il cos
江西应用技术职业学院机电系
任务二 三相电路的分析与计算
在三相负载对称的条件下，三相电路的功率：
有功功率： P 3Ul Il cos 无功功率： Q 3Ul Il sin
视在功率： S 3Ul Il
江西应用技术职业学院机电系
江西应用技术职业学院
精 品 教 材 —电路分析与应用
学习情境五 生产车间供电线路的安装与调试
项目2 三相交流电路的分析与应用
实例引入：车间动力电气平面布线图
电气平面布线图：在建筑平面图上、按国家标准、按电气 设备的安装位置、敷设方式、路径绘制的电气布置图。
江西应用技术职业学院机电系
实例引入：教学楼照明系统电路
电动机绕组应联成三角形。在这两种联接法中，仅
线电流在接法时比Y形接法时大 而相电流、相电压及功率都未改变。
3 倍，
江西应用技术职业学院机电系
江西应用技术职业学院机电系
任务二 三相电路的分析与计算
[例] 有一三相电动机，每相的等效电阻R=29， 等效感抗XL=21.8，试求在下列两种情况下电 动机的相电流、线电流以及从电源输入的功率， 并比较所得结果：（1）绕组联成星形接于 U1=380V的三相电源上；（2）绕组联成三角形 接于U1=220V的三相电源上。
江西应用技术职业学院机电系
照明电路的一般画法
L1 L2 L3
N
零线上不能加 刀闸和保险
...
一 层
...
二 层
...
三 层
江西应用技术职业学院机电系
任务二 三相电路的分析与计算
照明电路中各相负载不能保证完全对称， 所以绝对不能采用三相三相制供电，而且必须 保证零线（中线）可靠连接。
中线的作用：使星形连接的不对称负载 得到相等的相电压。为了确保零线在运行中 不断开，其上不允许接保险丝也不允许接刀 闸。
解：
•
UA ' 2200V
•
UB ' 220 120V
•
UC ' 220120V
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任务二 三相电路的分析与计算
由于三相负载不对称，三个相电流必须单独计算：
•
•
IA
UA
2200
220A
ZA
10
•
•
IB
UB
220 120
44 120A
ZB
5
•
•
IC
UC
220120
110120A
uC U m sin(t 120 )
•
U A U0
•
U B U 120
•
U C U120
江西应用技术职业学院机电系
任务一 对称三相电源
二、对称三相电源的连接
1.三相电源的星形连接
A
三相四线 制供电
火线（相线）:
B
C
中线（零线）：N
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江西应用技术职业学院机电系
任务二 三相电路的分析与计算
1．三相负载星形联接
江西应用技术职业学院机电系
任务二 三相电路的分析的计算
1．三相负载星形联接的电路
（1）负载的相电压
•
•
U A ' U A U 00
•
•
U B'U B
U
1200
•
•
U C ' U C U 1200
（2）负载的相电流
图5.2.1 三相交流电路示意图
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引入：思考？
1．家用电器用的都是220V的单相交流电，而工 厂车间、实验室等动力用电却几乎都是380V的 三相交流电，这是为什么呢？
2．三相交流电是怎样产生的？三相电路特点是 什么？
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任务一 对称三相电源
（1）线电压：火线间的电压。
uAB
u AB
uBC
uCA
uBC uCA
通常用 U L 表示三个对称线电压的有效值。
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任务一 对称三相电源
（2）相电压：火线对零线间的电压。
uAN
uBN uCN
UAN U P0 UBN U P 120 UCN U P120
•
IA
•
IB
•
IC
•
3 IAB 30A•3 IBC 3 NhomakorabeaA•
3 ICA 30A
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I L 3I P
任务二 三相电路的分析与计算
例：在对称三相电路中，负载作 形联接， 已知
每相负载均为|Z|= 50 ，设线电压UL = 380 V，试求
各相电流和线电流。
解：在 形负载中，相电压等于线电压，即UP=UL， 则相电流
在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为
UP 220 V、Ul 380 V
江西应用技术职业学院机电系
任务一 对称三相电源
（4）线电流
线电流：端线的电 流。规定：参考方 向是从电源端指向 负载端。
相电流：每相的 电流。
中线电流：流过中线的电流。 Y连接的线电流就是相电流。
江西应用技术职业学院机电系
任务二 三相电路的分析与计算
解：每相绕组的阻抗为 Z R 2 XL2
（1）Y形联接时：
IP
UP Z
220
6.1A
292 21.82
Il IP 6.1A
29
P= 3 U1I1cos= 3 3806.1 292 21.82 3.2kW
（2）联接时：
IP
UP Z
220
6.1A
292 21.82
IP
UP Z
380 50
7.6 A
线电流
IL 3IP 13.2 A
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任务二 三相电路的分析与计算
二、三相电路的功率
三相总有功功率： P PA PB PC
负载对称时： P 3 U p I p cos
UP、IP代表负载上的相电压和相电流
星形接法时： Ul 3U p Il I p
•
•
•
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IA
U
A
,
•
I
B
UB
•
,IC
UC
ZA
ZB
ZC
各相电流的大小为： IP
UP ZP
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任务二 三相电路的分析的计算
(3)线电流及中线电流
IL IP
•
•
•
•
IN IA IB IC
当三相负载对称时，三相电流也对称，这时中线电 流为零，这种情况下断开中线不影响负载的正常工作。
目录
1 对称三相电源 2 三相电路的分析
江西应用技术职业学院机电系
任务一 对称三相电源
一、对称三相电源 1.三相电动势的产生
三线圈空间位置各差120o
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以 的速度旋转。
三个线圈中便产生三 个单相电动势。
任务一 对称三相电源
2.三相电动势的表示式
u A U m sin t
任务一 对称三相电源
2．三相电源的三角形连接
相电压 相电流 线电流 线电压就是相电压 线电流不等于相电流
江西应用技术职业学院机电系
任务一 对称三相电源
注意：三角形连接中三个绕组接成了闭合 回路，若三相电动势对称，它们的相量之和 等于零，外部不接负载时，闭合回路中没有 电流。
若三相电动势不对称，或者虽然对称， 但若有一相接反，绕组内将产生很大的内部 环流，有烧坏绕组的危险。
UP代表电源相电压的有效值
江西应用技术职业学院机电系
任务一 对称三相电源
(3)线电压与相电压的关系
U L 3U P
•
•
U AB 3U A 30
•
•
U BC 3U B 30
•
•
U CA 3U C 30
线电压对称，大小相等，为相电压
的 3 倍，相位领先对应的相电 压30°，互成120°相位差。
任务二 三相电路的分析与计算
(2)负载的相电流
•
•
I AB
U AB
ZAB
•
•
I BC
U BC
Z BC
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I CA
U CA
Z CA
IP UP ZP
若三相负载对称，则三个相电流也对称。
江西应用技术职业学院机电系
任务二 三相电路的分析与计算
(3)电路中的线电流 当三相负载对称时，由于三相电流对称，三个线电流间也 对称。
ZC
2
••
••
IN IA IB IC 22 0 44 120 110120 79.4133.9A
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任务二 三相电路的分析与计算
应用实例----照明电路
L1
一层楼
...
N
二层楼
L2
三层楼
L3
则每盏灯上都可得到额定的工作电压220V。
江西应用技术职业学院机电系
任务二 三相电路的分析与计算
Il 3IP 3 6.1 10.5A
P= 3 U1I1cos= 3 22010.5
29
3.2kW
292 21.82
江西应用技术职业学院机电系
任务二 三相电路的分析与计算
比较（1）（2）的结果：
只要电动机每相绕组承受的电压不变，则电动
机的输入功率不变。因此，当电源线电压为380V时，
电动机绕组应联成星形；而当电源线电压为220V时，
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任务二 三相电路的分析与计算
一、三相电路的分析
对称负载----每相负载的复阻抗相同，即大小相等，性质相同。 三相对称电路---三相对称电源与三相对称负载连接。
对称负载---三相电动机 三相负载的两种类型：
不对称负载---家用电器等 星形连接 三相负载的两种连接： 三角形连接
若三相负载不对称，则中线电流不为零，这时不能 拆掉中线。
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任务二 三相电路的分析与计算
[例6-1] 在图所示电路中，电源电压对称，每相电压有 效值U P 220 V ，负载为电灯组，三相电阻分别 为 RA 10, RB 5, RC 2 。试求：负载相电压、相电流及 中线电流。
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任务二 三相电路的分析与计算
2．三相负载三角形联接的电路
(1)负载的相电压 负载上的相电压就是 电源的线电压。 规定：负载相电压的 参考方向与电源线电压参 考方向相同。
特点：负载相电压=线电压
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•
U AB U L0
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U BC
U
L
120
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U CA U L120
三角形接法时： Ul U p Il 3I p P 3 Ul Il cos
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任务二 三相电路的分析与计算
在三相负载对称的条件下，三相电路的功率：
有功功率： P 3Ul Il cos 无功功率： Q 3Ul Il sin
视在功率： S 3Ul Il
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项目2 三相交流电路的分析与应用
实例引入：车间动力电气平面布线图
电气平面布线图：在建筑平面图上、按国家标准、按电气 设备的安装位置、敷设方式、路径绘制的电气布置图。
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实例引入：教学楼照明系统电路
电动机绕组应联成三角形。在这两种联接法中，仅
线电流在接法时比Y形接法时大 而相电流、相电压及功率都未改变。
3 倍，
江西应用技术职业学院机电系
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任务二 三相电路的分析与计算
[例] 有一三相电动机，每相的等效电阻R=29， 等效感抗XL=21.8，试求在下列两种情况下电 动机的相电流、线电流以及从电源输入的功率， 并比较所得结果：（1）绕组联成星形接于 U1=380V的三相电源上；（2）绕组联成三角形 接于U1=220V的三相电源上。
江西应用技术职业学院机电系
照明电路的一般画法
L1 L2 L3
N
零线上不能加 刀闸和保险
...
一 层
...
二 层
...
三 层
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任务二 三相电路的分析与计算
照明电路中各相负载不能保证完全对称， 所以绝对不能采用三相三相制供电，而且必须 保证零线（中线）可靠连接。
中线的作用：使星形连接的不对称负载 得到相等的相电压。为了确保零线在运行中 不断开，其上不允许接保险丝也不允许接刀 闸。
解：
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UA ' 2200V
•
UB ' 220 120V
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UC ' 220120V
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任务二 三相电路的分析与计算
由于三相负载不对称，三个相电流必须单独计算：
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2200
220A
ZA
10
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220 120
44 120A
ZB
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UC
220120
110120A