6-1三相电源与三相负载剖析

中性线中的电流为: • IB N I A I B I C I 若负载对称，即 •
UA
•
第6章 三相电路
如果三相负载对称, 中线中无电流, 故可将 中线除去, 而成为三相三线制系统。 但是如果三相负载不对称, 中线上就会有电 流IN通过, 此时中线是不能被除去的, 否则会造成 负载上三相电压严重不对称, 使用电设备不能正 常工作。
A B C N
三 相 四 线 制
Z1
Z2
Z3
三角 形联 接 M 3~
星形联接
CA U C U
第6章 三相电路
三、三相负载的联接
交流电路中的用电设备，大体可分为两类： 一类是需要接在三相电源上才能正常工作 的叫做三相负载 ,如果每相负载的阻抗值和阻抗 角完全相等，则为对称负载，如三相电动机。 另一类是只需接单相电源的负载，它们可 以按照需要接在三相电源的任意一相相电压或
· U A
· IB · U B
(b)相量图 中线的作用: 中线在三相电路中的作用是既能为用户提供两种 不同的电压, 同时又为星形联接的不对称负载提供对 称的 220 V相电压。 因此, 为了保证负载的相电压对称, 在中线的干线 上是不准接入熔断器和开关的, 而且要用具有足够机 械强度的导线作中线。
第6章 三相电路
ZB
B U
C U
B
C
iB iC
B ZC U
380 IB IC 0.95A(灯亮） 400 (4) 如果采用了三相四线制，当1相断开、短路时其他两相负 载相电压、相电流。 因有中线，其余两相未受影响，电压仍为220V。 但A 相短路电流很大将熔断器熔断。
UC 380V(线电压）超过了的额定电压，灯将被损坏。 UB
IB
IBC
•
IA
•
第6章 三相电路
由上述可知, 在负载为三角形联接时, 相电压对称。 若某一相负载断开, 并不影响其他两相的工作。
(3)各线电流由两相邻
相电流决定。在对称 条件下，线电流是相 电流的
3
I CA
I A
1200
I 倍，即，
1
I C I BC
300
3I P
I AB
则负载相电流也是对称的，即 Up I AB I BC I CA Ip Z X
•
R
(2) 负载线、相电流之间的关系 根据KCL，负载线、相电流 之间的关系为
IAB
•
A I AB I CA I B I BC I AB I C I CA I BC I
AB U A U B U BC U B U C U CA U C U A U
UC
•
AB U
30o •
CA U
30o
UA
线电压的有效值用 U l 表示, • UB 相电压的有效值用Up表示。 由相量图可知它们的关系为:
U l 3Up
30o
BC U
中点 或零点 N
A U B U C U
AB U
线电 压 N 中线或零线
CA U
B 火线
C 火线
A 火线
相电 压
BC U
AB U A U B 根据KVL： U
BC U B U C U CA U C U A U
第6章 三相电路
各线电压与相电压之间的关系为:
第6章 三相电路
例1 图中电源电压对称，线电压U=380 V ，负载为 电灯组， 每相电灯（额定电压220V）负载的电阻400。试计算： (1) 求负载相电压、相电流； (2) 如果A相断开时，其他两相负载相电压、相电流； (3) 如果A短路时，其他两相负载相电压、相电流； (4) 如果采用了三相四线制，当1相断开、短路时其他两相负 A iA 载相电压、相电流。
AB 3U A30o U o o U BC 3UB 30 U CA 3UC30
三相电源各电压间的相量关系
第6章 三相电路
2. Δ 形联结
发电机三相绕组 依次首尾相联，引 出三条线，称为三 角形联结。
U l Up
A B
C
AB U A U BC U B U
IA

N′
· UC R3＝ 6 Ω －jX＝－ j 8Ω C R2＝ 5Ω
U A 2200 2200 44 36.9 ZA 4 j3 536.9
U B 220 120 44 120 A ZB 5


IB


U C 220120 220120 IC 22173.1 A ZC 6 j8 10 53.1
第6章 三相电路
目前我国主要有：华 东、华南、华中、华 北、东北、西南、西 北七大电力网。 我国国家 标准规定的电力 网额定电压有3、 6、10、35、60、 110、220、330、 500kV。
电缆线路
电力线路
架空线路
避雷线
线夹 绝缘子 导线 防震锤 接地装置
杆塔 基础
架空线路
第6章 三相电路
第6章 三相电路
第六章
三相交流电路
概述： 目前电力工程上普遍采用三相制供电。 由三个幅值相等、频率相同（我们国家电网频率 为50HZ)彼此之间相位互差120o的正弦电压所组成的 供电相系统。 前面讲的交流电路，实际是三相电路的一相，因 而称单相交流电路。 另一方面，三相电路也可看作按一定规律组成的 复杂交流电路，因而前面讨论的交流电路的一般规 律和计算方法，在此仍然适用。
线电压上。对于电源来说它们也组成三相负载，
但各相的复阻抗一般不相等，所以不是三相对
称负载。如照明灯。
第6章 三相电路
1. Y 形联结
A U
A
iA
iN
ZA
N
N
B U C U
B
C
ZC
iB
iC
ZB
•
A U 0 U 120 UB U C U 120 U
UC
A 解：（1） 负载对 U A U ZA 称时，可以不接中 N N C U ZB 线，负载的相电压 B U B ZC U B iB 与电 源 的相电压 相等（在额定电压 C U C iC 下工作）。 220 380 0.55A UB UC UA 220V I A I B I C 400 3
一、三相电源 1.三相交流发电机主要组成部分： 电枢（是固定的，亦称定子）：定子铁心内圆周表面 有槽，放入三相电枢绕组。 A B C 磁极 （是转动的，亦称转子） A
Y
– + S
第一节
三相电源与三相负载
第6章 三相电路
Z
n
+
B
绕 组
A
X
X Y Z
三相绕组
单相绕组
N
C
铁
+
+ X
三相绕组的三相电动势 幅值相等, 频率相同, 彼 此之间相位相差120°。
(a) 电路图
· 第 U C 6章 三相电路
中线电流为

I N I A IB I C 44 36.9 44 120 22173.1 62.5 97.1


· IC
53.1° 36.9° 97.1° · IA · I N · IC · IB
三相交流 电动机
IC
•
• U UA IA B I IA B Z A Z B Z A Z B Z C Z UB 对称负载相量图 UC N I A I B I C 0 对称负载可以去掉中线。 IC I ZC
负载中电流: (略线路阻抗)
且滞后于相应的相电
I B
相量图
流30 度。
第6章 三相电路
例 4 如图 所示的三相三线制电路中, 各相负载的复
阻抗Z=(6+j8) Ω, 外加线电压380V,试求正常工作时
负载的相电流和线电流。
解：由于是对称电路, 所以 每相相电流为：
U 380 IP l 38A Z 10
iA
iCA
I AB U AB Z AB U I BC BC Z BC U I CA CA ZCA
– B + uB
C – + C
各相负载的电压与电流相位差分别为: X BC X AB BC arctan AB arctan RBC RAB
CA
X CA arctan RCA
第6章 三相电路
由于电机结构的原因, 这三相绕组所发出的三相电
动势幅值相等, 频率相同, 彼此之间相位相差120°。
可将其表示为：
uA U m sin t uB U m sin( t 120 )
uC U m sin( t 240 ) U m sin( t 120 )
Z Z Z
iAB
iB iC
iBC
式中, 每相阻抗为：
Z R 2 X 2 62 82 10
则线电流为： I l 3I P 3 38 65.8A
第6章 三相电路
注意
三相负载采用何种联接方式由负载的额定电压决定。 当负载额定电压等于电源线电压时采用三角形联接； 当负载额定电压等于电源相电压时采用星形联接。
A U 0o 2、相量形式 U
B U 120 o U C U 120 o U
第6章 三相电路
3、对称正弦量 幅值相等, 频率相同, 相位互相差120°的正弦量。
u
uA uB uC
UC 120° 120°
•
•
UA 120°
•
UB
三相电压相量图
A U B U C 0 U 对称正弦量特点为：
第6章 三相电路
三相制供电比单相制供电优越 在发电方面：三相交流发电机比相同尺寸的 单相交流发电机容量大。 在输电方面：如果以同样电压将同样大小的 功率输送到同样距离，三相输电线比单相输电线 节省材料。 在用电设备方面：三相交流电动机比单相电 动机结构简单、体积小、运行特性好等等。
因而三相制是目前世界各国的主要供电方式。
第6章 三相电路
– A uC
A
+ uA
B
ZCA
iAB
iCA iB iBC ZBC
Z AB
和 AB BC CA
若负载对称，即 Z AB ZBC ZCA Z
– B + uB
+ C–
C
iC
AB BC CA arctan
IC
ICA
• •
2、负载的三角形联接（ △形） 若忽略端线阻抗（ZL=0）, 则电路具有以下关系。
iA
– A
uC
A
+ uA
B
ZCA
iAB
iCA iB iC iBC
ZBC
Z AB
(1) 负载线、相电压之间的关系 线、相电压对应相等
U AB U BC UCA U l Up
(2) 负载线、相电流之间的关系 各相负载相电流分别为
第6章 三相电路
(2) 如果A相断开时，其他两相负载相电压、相电流； IA 0 380 A iA 中线的作用 UC UB 190V(串联） 是什么？ 2 A U 190 A U ZA IB IC 0.475A(灯暗） N 400 N U
CHale Waihona Puke (3) 如果A短路时， 其他两相负载相电 压、相电流；
第6章 三相电路
例 2 在如图（a）所示的三相四线制电路中, 外加 电压UL=380 V, 试求各相负载电流及中线电流。
A
· UA N · UB B C · IC · IB

IA R1 Ω ＝4 · IN jXL Ω ＝j3
解: 相电压

U1 380 Up 220 V 3 3
选 U A 为参考相量, 则:
uA uB uC 0
第6章 三相电路
4、正弦量的相序
Um uA uB
uC
三相交流电 在相位上的
0 –Um 2
t
先后次序称
为相序。
上述的三相电源的相序为A→B→C。在电力
系统中一般用黄、绿、红 区别A、B、C 三相。
第6章 三相电路
二、三相电源的联接
把发电机三相绕组的末端 XYZ 接成 A、B、C作为与外电路相联接的端点。 这种联接方式称为电源的星形联结。 A 火线 中点 线电 A 或零点 U AB 压 U N 中线或零线 N CA B U U B 火线 BC U U C 相电 C 火线 压 三相四线制 目前，我国供电系统线电压 380V，相电压220V。 1、星形联接