第四章 三相正弦交流电路
合集下载
三相正弦交流电路
三相电压相量表达式为：
& U U = U U ∠0° & U V = U V ∠ 120° & U = U ∠120°
W W
（4-2）
由于三相电压对称，任一瞬间对称三相电源三个电压瞬 时值或相量之和为零。则 uu + uv + uw = 0 （4-3） & & & Uu +Uv +Uw = 0 （4-4） 这是对称三相电压的一个重要特点。 三相电源出现振幅值（或相应零值）的先后次序称为相 序。上述三相电源相位的次序为uU超前uV120o，uV超前 uW120o，称为顺序（或正序）。与此相反，若uU超前 uW120o，uW超前uV120o，这样的相序称为反序（或负序）。 本章着重讨论顺序的情况。
(a)三相发电机示意图
(b)三相交流电压波形图 图4-1三相交流电压
(c)三相交流电压相量图
三个交流电压为：
uU = U pm sin ωt uV = U Pm sin(ωt 120°) uW = U pm sin(ωt + 120°)
（4-1）
由式可以看出，交流发电机产生的三相电压具有以下三 个特点：频率相同、振幅相等、相位彼此间相差120o。满足 上述三个条件的三相电压称为对称三相电压。能产生这种三 相电压的电源称为对称三相电源。对称三相电压波形如图41（b）所示，相量图如图4-1(c)所示。
[例4.2] 图4-6（a）所示对称三相电路中, 负载每相阻抗 例 Z=6+j8 , 端线阻抗Zl=1+j1 , 电源线电压有效值为380V。 求负载各相电流、每条端线中的电流、负载各相电压。
（4-9）
IW
U W U U ∠120° = = = I U ∠120° ZW Z
三相正弦交流电路
U C
u A 2U p sin t
120°
U A
u B 2U p sin(t 120) uC 2U p sin(t 120)
ωt
120°
U B
120° (b) 相量图
2、三相电源的连接
（1）星形连接 将三相电源的尾端X、Y、Z连在 一起，首端A、B、C引出作输出线， 这种连接称为三相电源的星形连接，也称Y形连接， 常用“Y”标记。 三个始端A、B、C引出三根端线，加上中点引出 的总线，称为三相四线制。
2、在对称三相电路中，各相电压、相电流的有效值相等， 功率因数也相等，因此 P 3U相 I相 cos 相 3P相 三相负载作星形联接时：
三相负载作三角形联接时：
例： 对称三相三线制的线电压U l 100 3 V ， 每相负载阻抗为Z 1060 Ω ，求负载为星形及三 角形两种情况下的电流和三相功率。
三相异步电动机的工作原理
N FΒιβλιοθήκη n0nS三相异步电动机的铭牌
常用低压控制电器
刀开关
按钮
按钮的电路符号
组合开关
接触器
接触器的动作过程
接触器的电路符号
热继电器
时间继电器的电路符号
自动空气开关
熔断器
热继电器的电路符号
行程开关
变压器
四、变压器
变压器是一种静止的电气设备，它利用互感原理，把输 入的交流电压升高或降低为同频率的交流输出，以满足 高压输电、低压配电及其他用途的需要，在电路中起到 电能的传递作用。 1、变压器的结构
铁心：变压器的磁路。 原边（一次绕组）：接电源的绕组 （绕组常由漆包铜线和铝绕线绕制而成） 副边（二次绕组）：接负载的绕组
接在三相电源上的负载统称为三相负载。 通常把各相负载相同的三相负载叫做对称三相负载。 如果各相负载不同，就叫不对称三相负载。 1、星形连接
u A 2U p sin t
120°
U A
u B 2U p sin(t 120) uC 2U p sin(t 120)
ωt
120°
U B
120° (b) 相量图
2、三相电源的连接
（1）星形连接 将三相电源的尾端X、Y、Z连在 一起，首端A、B、C引出作输出线， 这种连接称为三相电源的星形连接，也称Y形连接， 常用“Y”标记。 三个始端A、B、C引出三根端线，加上中点引出 的总线，称为三相四线制。
2、在对称三相电路中，各相电压、相电流的有效值相等， 功率因数也相等，因此 P 3U相 I相 cos 相 3P相 三相负载作星形联接时：
三相负载作三角形联接时：
例： 对称三相三线制的线电压U l 100 3 V ， 每相负载阻抗为Z 1060 Ω ，求负载为星形及三 角形两种情况下的电流和三相功率。
三相异步电动机的工作原理
N FΒιβλιοθήκη n0nS三相异步电动机的铭牌
常用低压控制电器
刀开关
按钮
按钮的电路符号
组合开关
接触器
接触器的动作过程
接触器的电路符号
热继电器
时间继电器的电路符号
自动空气开关
熔断器
热继电器的电路符号
行程开关
变压器
四、变压器
变压器是一种静止的电气设备，它利用互感原理，把输 入的交流电压升高或降低为同频率的交流输出，以满足 高压输电、低压配电及其他用途的需要，在电路中起到 电能的传递作用。 1、变压器的结构
铁心：变压器的磁路。 原边（一次绕组）：接电源的绕组 （绕组常由漆包铜线和铝绕线绕制而成） 副边（二次绕组）：接负载的绕组
接在三相电源上的负载统称为三相负载。 通常把各相负载相同的三相负载叫做对称三相负载。 如果各相负载不同，就叫不对称三相负载。 1、星形连接
dl4三相交流电路
已知：
EA 220 0 EB 220 120 EC 220 240
IA
N'
IB
IC
每盏灯的额定值为: 220V、 100W
求：各相电流
用结点电压法
A
EA E
N
B
C EC B
IA
N'
IB
A
ICR
E A B IA R
N E B C IB R
N'
EC
IC R
每盏灯为220V、 100W
X
单相电动势。
定子
Z
•
B 转子
4.1.2 三相电动势的特征
eXA Em sint
eYB Em sint 120 eZC Em sint 240
E msi nt (12 )0
大小相等，频率相同，相位互差120º
4.1.3 三相电动势的瞬时关系
eA eB eC
Em
eA+eB+eC=0
4.1.4 三相电动势的相量关系
分析：
设线电压为380V。 A相断开后，B、C 两相串连， 电压UBC （380V）加在B、C 负载上。如果两相负载对称， 则每相负载上的电压为190V。
A 一层楼
二层楼
B
结果：二、三楼电灯全部变暗， 不能正常工作。
C
...
三层楼
问题2：
若一楼断开，二、三楼接通。但两层楼灯的数量不等 （设二楼灯的数量为三层的1/4 ）结果如何？
RU2 484
P
22 00 22 012022 0120
R
R
R
UN'
2 112
RRR
N
A EE BA B
EA 220 0 EB 220 120 EC 220 240
IA
N'
IB
IC
每盏灯的额定值为: 220V、 100W
求：各相电流
用结点电压法
A
EA E
N
B
C EC B
IA
N'
IB
A
ICR
E A B IA R
N E B C IB R
N'
EC
IC R
每盏灯为220V、 100W
X
单相电动势。
定子
Z
•
B 转子
4.1.2 三相电动势的特征
eXA Em sint
eYB Em sint 120 eZC Em sint 240
E msi nt (12 )0
大小相等，频率相同，相位互差120º
4.1.3 三相电动势的瞬时关系
eA eB eC
Em
eA+eB+eC=0
4.1.4 三相电动势的相量关系
分析：
设线电压为380V。 A相断开后，B、C 两相串连， 电压UBC （380V）加在B、C 负载上。如果两相负载对称， 则每相负载上的电压为190V。
A 一层楼
二层楼
B
结果：二、三楼电灯全部变暗， 不能正常工作。
C
...
三层楼
问题2：
若一楼断开，二、三楼接通。但两层楼灯的数量不等 （设二楼灯的数量为三层的1/4 ）结果如何？
RU2 484
P
22 00 22 012022 0120
R
R
R
UN'
2 112
RRR
N
A EE BA B
《电子电工技术》课件——第四章 三相电路
2
I 3I 30
L3
3
U 31
I
3
I 3
I
U 12
1
I 2 U
I
2 I 3
I L1
23
负载对称时三角形接法的特点
L1
U 31 L2 L3
I L1
U 12
I 1
I
L2
U I
23
L3
I 3
ZZ Z
I 2
每相负载电压=电源线电压
I 3I
l
p
各线电流滞后于相应各相电流30°
第三节 三相负载的功率 每相负载
定子 W2
•
V1 转子
三相电动势 分别称为U、V、W相或1、2、3相
e E sin t
1
m
e E sint 120
2
m
e E sint 240
3
m
Em sin( t 120)
E E0 1
E E 120 2
E3 E 120
三相电动势的特征： 大小相等，频率相同，相位互差120º
称为对称电动势。
e 2
3
L2
L3
L1
e 1
e
L2
2
L3
(2)三相负载
星形负载
Z
Z
Z
三角形负载
Z
Z
Z
(3)三相电路计算
负载不对称时：各相电压、电流单独计算。 负载对称时：电压对称、电流对称，只需计算一相。
电流其余按对称原则，相线电流的关系一一写出。
三相电路的计算要特别注意相位问题。
负载Y形接法
I I
l
P
负载Y形接法有中线时
《电路及磁路》-三相正弦交流电路-习题及答案
《电路与磁路》第四章三相正弦交流电路一、填空题1.三相电源绕组的连接方式有_________和_________两种，而常用的是_________连接。
2.三相四线制供电系统中，三个线电压为三相________，三个相电压也为三相________。
3.三相四线制供电系统中，线电压在数值上等于相电压的__________倍；相位上，线电压__________于相应的相电压__________。
4.三相对称负载三角形连接时，线电流在数值上等于相电流的__________倍。
在相位上，线电流比相对应的相电流__________。
5.三相对称负载的定义是：__________相等、__________相等、__________相同。
6.三相不对称负载作星形连接时，中线的作用是使三相负载成为三个_________________电路，保证各相负载都承受对称的电源____________。
7.三相负载作星形连接有中线，则每相负载承受的电压为电源的________电压，若作三角形连接，则每相负载承受的电压为电源的________电压。
8.已知三相电源的线电压为380V，而三相负载的额定相电压为220V，则此负载应作________形连接，若三相负载的额定相电压为380V，则此负载应作________形连接。
9.三相负载的连接方法有____________和____________两种。
10.三相电动机绕组可以连成__________或__________；由单相照明负载构成的三相不对称负载，一般都连成__________。
11.某三相异步电动机，定子每相绕组的等效电阻为8Ω，等效阻抗为6Ω,现将此电动机连成三角形接于线电压为380V的三相电源上。
则每相绕组的相电压为__________V，相电流为__________A，线电流为__________A。
12.某三相异步电动机，每相绕组的等效电阻R＝8Ω，等效感抗X L＝6Ω，现将此电动机连成星形接于线电压380V的三相电源上，则每相绕组承受的相电压为__________V，相电流为__________A，线电流为__________A。
三相正弦交流电路
§4.1 三相正弦交流电源
三相正弦交流电的产生
三相正弦交流电的产生和命名
三相正弦交流电的表达式和相序
三相电源的连接
相电压和线电压的概念和关系
星形联接（Y形联接）的形式和特点 三角形联接（△形联接）的形式和特点
Electronical Engineering
Design By CYQ
联接方法
依次将发电机的三相
W1 V2 V1
U2
L2
定子绕组的某一相末 端与另一相首端连接 在一起，并由三角形 的三个顶点引出三条 输电线
联接方式
三相三线制
L3
Electronical Engineering
Design By CYQ
三角形联接的相电压和线电压
U 12 U 1 U0 U 23 U 2 U 120 U 31 U 3 U120
Design By CYQ
§4.3 三相电路分析
负载作星形联接的三相电路分析
相电压、相电流和线电流的概念和关系
星形联接（Y形联接）的形式和特点
三角形联接（△形联接）的形式和特点
负载作三角形联接的三相电路分析
相电流和线电流的关系 三角形联接（△形联接）的形式和特点
Electronical Engineering
IL1 (I1)
φ1
IL3 (I3) IL2 (I2)
U3
φ3
U1
负载各相电压等于电源 的相电压并且对称 负载的线电流等于相电 流但不对称 中性线电流相量和不等 于0，因此中性线是不 可缺少的
φ2
U2
Electronical Engineering
三相正弦交流电的产生
三相正弦交流电的产生和命名
三相正弦交流电的表达式和相序
三相电源的连接
相电压和线电压的概念和关系
星形联接（Y形联接）的形式和特点 三角形联接（△形联接）的形式和特点
Electronical Engineering
Design By CYQ
联接方法
依次将发电机的三相
W1 V2 V1
U2
L2
定子绕组的某一相末 端与另一相首端连接 在一起，并由三角形 的三个顶点引出三条 输电线
联接方式
三相三线制
L3
Electronical Engineering
Design By CYQ
三角形联接的相电压和线电压
U 12 U 1 U0 U 23 U 2 U 120 U 31 U 3 U120
Design By CYQ
§4.3 三相电路分析
负载作星形联接的三相电路分析
相电压、相电流和线电流的概念和关系
星形联接（Y形联接）的形式和特点
三角形联接（△形联接）的形式和特点
负载作三角形联接的三相电路分析
相电流和线电流的关系 三角形联接（△形联接）的形式和特点
Electronical Engineering
IL1 (I1)
φ1
IL3 (I3) IL2 (I2)
U3
φ3
U1
负载各相电压等于电源 的相电压并且对称 负载的线电流等于相电 流但不对称 中性线电流相量和不等 于0，因此中性线是不 可缺少的
φ2
U2
Electronical Engineering
电工学(上下册)
1.6 基尔霍夫定律
基尔霍夫电流定律应用于结点，
基尔霍夫电压定律应用于回路．
名词注释：
支路：电路中每一个分支 支路通过的电流叫做支路电流 节点：三个或三个以上支路的联结点 回路：电路中任一闭合路径
上一页 下一页 目录
例
b 支路：ab、ad、… ... （共6条） I1 I2 R6 I5 d + _
第三章 正弦交流电路
第四章 三相电路 第五章 电路的暂态分析
1.1 电路的作用与组成部分 电路：就是电流所通过的路径。它是由电路元件按 一定方式组合而成的。 电路的作用： 实现电能的传输和转换，（作用之一） 电路的组成：电源、负载、中间环节三部分 电路的结构形式和所完成的任务多种多样的，举例：
升压 变压器 输电线 降压 变压器 电灯 电动机 电炉
(1)当U和I参考方向选择一致的前提下
参考方向 实际方向
若 P = UI 0
a
b
+ U _
R
“吸收功率” I （负载）
若 P = UI 0 a + “发出功率” + I U （电源） _ b 若 P = UI 0
+
(２)当U和I参考方向选择不一致的前提下
若 P = UI 0
a b + U _ R
a
节点：a 、 b、c 、d (共4个） I4
I6
c
I3
回路：abda、 bcdb、 … ... （共7 个）
E3
R3
目录
上一页 下一页
1.6.1 基尔获夫电流定律（KCL方程）
对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流等于
由节点流出的电流。或者说，在任一瞬间，一个节
三相正弦交流电
三相总有功功率： 负载对称时：
由负载
性质决定
P PA PB PC
P 3 U p I p cos
Il I p
星形接法时： U l 3U p
三角形接法时： U l
UP、IP代表负载上的相电压和相电流
Up
I l 3I p
P 3 Ul Il cos
在三相负载对称的条件下，三相电路的功率：
B C
iAB
iB
iCA
iBC
u BC iC
负载对称三角 形接法，负载 两端的电压等 于电源的线电 压；线电流是 相电流的 3 倍， 相位落后对应 的相电流30°。
U
U l p负载 I l 3I p 30
各电流的计算
A 每相负载电流
iA
u AB
I AB I BC I CA
一、 三相负载星形接法及计算
u AN
A N
iA
ZA
i AN
ZB
uCN
u BN
C
B
iC iB
ZC
iCN
iBN
相电流(每相负载上的电流)： 线电流(三条端线上的电流)：
、I 、 I I AN BN CN
I N
: 中线电流
、 、 I I I A B C
N I AN I BN I CN I
0 I N
应用实例----照明电路
正确接法: 每组灯相互并联, 然后分别接至各 相电压上。设电 源电压为：
A
能否取消中线？
一组 N 二组
B
...
Ul
UP
380
220
V
由负载
性质决定
P PA PB PC
P 3 U p I p cos
Il I p
星形接法时： U l 3U p
三角形接法时： U l
UP、IP代表负载上的相电压和相电流
Up
I l 3I p
P 3 Ul Il cos
在三相负载对称的条件下，三相电路的功率：
B C
iAB
iB
iCA
iBC
u BC iC
负载对称三角 形接法，负载 两端的电压等 于电源的线电 压；线电流是 相电流的 3 倍， 相位落后对应 的相电流30°。
U
U l p负载 I l 3I p 30
各电流的计算
A 每相负载电流
iA
u AB
I AB I BC I CA
一、 三相负载星形接法及计算
u AN
A N
iA
ZA
i AN
ZB
uCN
u BN
C
B
iC iB
ZC
iCN
iBN
相电流(每相负载上的电流)： 线电流(三条端线上的电流)：
、I 、 I I AN BN CN
I N
: 中线电流
、 、 I I I A B C
N I AN I BN I CN I
0 I N
应用实例----照明电路
正确接法: 每组灯相互并联, 然后分别接至各 相电压上。设电 源电压为：
A
能否取消中线？
一组 N 二组
B
...
Ul
UP
380
220
V
电工电子第4章 三相交流电路
Um
uA
uB
uC
UA
120°
•
0 –Um
2
t
UB
三相交流电压出现正幅值（或相应零值）的顺序 称为相序。在此相序为A B C 。 三相交流电路分析时一般都采用这种相序。
4.1.2 三相电源的星形联接
相线
电源三相绕组首端 与末端之间的电压称为 相电压; 其有效值用UA 、 UB、 UC表示或一般用UP 表示。 两条相线之间的电压 称为线电压。 其有效值用 UAB、UBC、 UCA表示或一 般用Ul 表示。 线、相电压之间的关系
30o IAB
•
IB = 3 IBC
• IC = 3 ICA __ Il = 3 I P
•
•
-30 -30
UBC
•
__ 在大小关系上，线电流是相电流的 3 倍，在相位上,线 电流比相应的相电流滞后30º。
IA
•
ICA
•
4.3 三相电路的功率
i u 无 源
2
U
2I
•
S
•
Q
u=
Usint i=
2、不对称负载星形联接的三相电路
A
+ iA uA ZA iN – N N – – ZB uB iB ZC + B uC + iC
C
负载不对称时电压、电流的相量图
UC
•
IC
•
IB
UB
•
•
IN
•
UA IA
•
•
图中，若负载不对称，即各相负载的复数阻抗 不相同，则各相负载的相电流不对称。
UA IA = —— ZA
•
ZA
N
uA
uB
uC
UA
120°
•
0 –Um
2
t
UB
三相交流电压出现正幅值（或相应零值）的顺序 称为相序。在此相序为A B C 。 三相交流电路分析时一般都采用这种相序。
4.1.2 三相电源的星形联接
相线
电源三相绕组首端 与末端之间的电压称为 相电压; 其有效值用UA 、 UB、 UC表示或一般用UP 表示。 两条相线之间的电压 称为线电压。 其有效值用 UAB、UBC、 UCA表示或一 般用Ul 表示。 线、相电压之间的关系
30o IAB
•
IB = 3 IBC
• IC = 3 ICA __ Il = 3 I P
•
•
-30 -30
UBC
•
__ 在大小关系上，线电流是相电流的 3 倍，在相位上,线 电流比相应的相电流滞后30º。
IA
•
ICA
•
4.3 三相电路的功率
i u 无 源
2
U
2I
•
S
•
Q
u=
Usint i=
2、不对称负载星形联接的三相电路
A
+ iA uA ZA iN – N N – – ZB uB iB ZC + B uC + iC
C
负载不对称时电压、电流的相量图
UC
•
IC
•
IB
UB
•
•
IN
•
UA IA
•
•
图中，若负载不对称，即各相负载的复数阻抗 不相同，则各相负载的相电流不对称。
UA IA = —— ZA
•
ZA
N
电工技术(第三版 席时达)教学指导、习题解答 第四章
[答]仅三相负载的阻抗相等，不能说这三相负载一定是对称的，还必须三相负载的阻抗角也相等，才能说这三相负载是对称的。
4-2-2三相四线制对称电路中，负载为纯电阻（星形联接），相电流为5A，试问
(1)若电源电压不变，中性线阻抗忽略不计，其中一相功率减半，则中性线电流变为多少？
(2)若一相负载不变，两相负载电流减至2A，则中性线电流变为多少？
【讲授】三相交流电通常由三相交流发电机产生，通过三相输电线路，传输到用户使用。
一、三相电动势
【讲授】图4-1-1。
图4-1-1图4-1-2
【说明】①U、V、W三相绕组在空间相隔120°。当转子磁极在原动机拖动下以角速度ω按顺时针方向匀速旋转时，三相定子绕组依次切割磁力线，在各绕组中产生相应的正弦交流电动势，这些电动势的幅值相等，频率相同，相位互差120°，相当于三个独立的交流电源，如图4-1-2所示。
图4-2-9
[解]因为是对称电路，故可归结到一相来计算。
ＵＰ＝Ｕl/ ＝220V
IＰ＝ = =22A
φ=arctan=arctan =53.1°
选U为参考相量，则
İU＝=22/－53.1°A
İV＝=İU/－120°=22/－173.1°A
İV＝=İU/120°=22/66.9°A
图2-10
【小结】①三相交流电源的电动势是三相对称的电动势，即幅值相同，频率相等，相位互差120°。在三相四线制供电系统中，相线与中线之间的电压称为相电压，相线与相线之间的电压称为线电压。线电压在数值上是相电压的 倍，在相位上超前于相应的相电压30°。在我国低压供电系统中，通常相电压为220V，线电压为380V。
③大批量的单相负载对于三相电源来说，在总体上可看成是不对称的三相负载。
4-2-2三相四线制对称电路中，负载为纯电阻（星形联接），相电流为5A，试问
(1)若电源电压不变，中性线阻抗忽略不计，其中一相功率减半，则中性线电流变为多少？
(2)若一相负载不变，两相负载电流减至2A，则中性线电流变为多少？
【讲授】三相交流电通常由三相交流发电机产生，通过三相输电线路，传输到用户使用。
一、三相电动势
【讲授】图4-1-1。
图4-1-1图4-1-2
【说明】①U、V、W三相绕组在空间相隔120°。当转子磁极在原动机拖动下以角速度ω按顺时针方向匀速旋转时，三相定子绕组依次切割磁力线，在各绕组中产生相应的正弦交流电动势，这些电动势的幅值相等，频率相同，相位互差120°，相当于三个独立的交流电源，如图4-1-2所示。
图4-2-9
[解]因为是对称电路，故可归结到一相来计算。
ＵＰ＝Ｕl/ ＝220V
IＰ＝ = =22A
φ=arctan=arctan =53.1°
选U为参考相量，则
İU＝=22/－53.1°A
İV＝=İU/－120°=22/－173.1°A
İV＝=İU/120°=22/66.9°A
图2-10
【小结】①三相交流电源的电动势是三相对称的电动势，即幅值相同，频率相等，相位互差120°。在三相四线制供电系统中，相线与中线之间的电压称为相电压，相线与相线之间的电压称为线电压。线电压在数值上是相电压的 倍，在相位上超前于相应的相电压30°。在我国低压供电系统中，通常相电压为220V，线电压为380V。
③大批量的单相负载对于三相电源来说，在总体上可看成是不对称的三相负载。
三相正弦交流电路
三相电源与负载的连接
三相电源与负载的连接
几点说明：
线电压
U
：三相负载的线电压就是电源的线电压，也就是两根相线
L
之间的电压；
相电压
U
：每相负载两端的电压称作负载的相电压，在忽略输电线
P
上的电压降时，负载的相电压就等于电源的相电压，因此 U L = 3U P ；
线电流 I L ：流过每根相线上的电流叫线电流；
依次相连（接成一个三角形），再从首端U1、V1、W1分别 引出端线，这种连接方式就叫三角形连接。
三相电源绕组的连接
三相电源的三角形连接（△接）
每相绕组的末端与相邻的下一相绕组的首端依次相联
W2、U1
I·1
+
_
I·L1 U
I·3 w1、v1
U·UV=U·1 U·WU=·U3
_
I·2V1、U2U·+_VW=U·2 +
1.在尺寸相同的情况下，三相发电机比单相发 电机输出的功率大；在输出同样功率的情况下三 相发电三 机相较单相发电机体积小、重单量相轻、成本低。
三相正弦交流电
2.在输电距离、输电电压、输送功率和线路 损耗相同的条件下，三相输电比单相输电可节省 25%的有色金属，即输电成本较低。
用 电 单 位
三单 相
I·L2 I·L3
V W
注意：这种接法只有三相三线制。
返回
下一节
上一页 下一页
三相电源与负载的连接
（2）三相电源三角形联结时的电压关系
由图中5．5可见
U& U&
U V
= U& UV = U& VW
U& W = U& WU
四、三相交流电路的简单分析和计算
般用I线表示，其方向由电源指向负载。
中线电流：中线上流过的电流，用IN表示，正方向由
负载指向电源。
三相负载的星形连接
把三相负载分别接在三相电源的一根相线和中线之
间的接法称为三相负载的星形连接（常用 “Y”标记） 如下图所示，图中ZU、ZV、ZW为各负载的阻抗值，N´ 为负载的中性点。
u
iu
N
U
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, 使电设备不能正常工作。
三、三相四线制
星形连接:把发电机三相绕组的末端U2;V2;W2接成一点。而从 始端U1;V1;W1引出三根线。 这种联接方式称为电源的星形联 火线 结。1、连接方式
ev=Emsin(ω t-120°)
ew=Emsin (ω t-240°)
=Emsin(ω t+120°)
发电机的结构
U1 U1 V1 W1 V2
W2 – +
S
n
U1
U2
U2 V2 W2
V1
+
N
+
W1
单相绕组
三相绕组
+
铁 心
U2
绕 组
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°。
为190V，电灯变暗。
情况2：一楼的灯全断，三楼 的灯全通，二楼有1/4接通。
A
R2
C
R3 B
结果：二楼灯泡的电压超过额定值， 灯泡被烧毁。
五、对称分量法 1、任何一组不对称三相正弦量都可以分解为：正序（UV-W-U），负序（U-W-V-U）和零序（相位差为零）三 组对称分量。 2、三线制电路的线电流中不含有零序分量。中线是零序电 流通路，中线电流等于线电流零序分量的三倍。 线电压中不含有零序分量 处于同一线电压下的不同星形连接负载，他们相电压的 正序分量相同，负序分量也相同，不同的只是零序分量。 3、对称分量法的实质是根据叠加原理，把一组不对称电压 分解为三组对称电压，把一个不对称电路处理为三个对称 电路的叠加，从而解决了旋转电机在不对称运行情况下的 分析计算问题。
中线电流：中线上流过的电流，用IN表示，正方向由
负载指向电源。
三相负载的星形连接
把三相负载分别接在三相电源的一根相线和中线之
间的接法称为三相负载的星形连接（常用 “Y”标记） 如下图所示，图中ZU、ZV、ZW为各负载的阻抗值，N´ 为负载的中性点。
u
iu
N
U
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, 使电设备不能正常工作。
三、三相四线制
星形连接:把发电机三相绕组的末端U2;V2;W2接成一点。而从 始端U1;V1;W1引出三根线。 这种联接方式称为电源的星形联 火线 结。1、连接方式
ev=Emsin(ω t-120°)
ew=Emsin (ω t-240°)
=Emsin(ω t+120°)
发电机的结构
U1 U1 V1 W1 V2
W2 – +
S
n
U1
U2
U2 V2 W2
V1
+
N
+
W1
单相绕组
三相绕组
+
铁 心
U2
绕 组
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°。
为190V，电灯变暗。
情况2：一楼的灯全断，三楼 的灯全通，二楼有1/4接通。
A
R2
C
R3 B
结果：二楼灯泡的电压超过额定值， 灯泡被烧毁。
五、对称分量法 1、任何一组不对称三相正弦量都可以分解为：正序（UV-W-U），负序（U-W-V-U）和零序（相位差为零）三 组对称分量。 2、三线制电路的线电流中不含有零序分量。中线是零序电 流通路，中线电流等于线电流零序分量的三倍。 线电压中不含有零序分量 处于同一线电压下的不同星形连接负载，他们相电压的 正序分量相同，负序分量也相同，不同的只是零序分量。 3、对称分量法的实质是根据叠加原理，把一组不对称电压 分解为三组对称电压，把一个不对称电路处理为三个对称 电路的叠加，从而解决了旋转电机在不对称运行情况下的 分析计算问题。
三相正弦交流电
iBC
（1）负载不对称时，先算出各相电流，然后计算线电流。
（2）负载对称时（ZAB=ZBC=ZCA=Z ），各相电流有
效值相等，相位互差120 。有效值为：
I AB
I BC
I CA
IP
Ul Z
§4.5 三相电路的功率
由负载
性质决定
三相总有功功率： P PA PB PC
负载对称时： P 3 U p I p cos
IAN 、IBN、ICN
IA 、IB 、IC
IN : 中线电流
IN IAN IBN ICN
星形接法特点
iA
1）
相电流=线电流
IIICBA
IIICBANNN
A
N
iN
i ZA
AN
C B
i i C ZB
ZC iBN
iB
CN
2）每相负载承受电源的相电压
Il Ip
IA
IB
IAN
IBN
U AN ZUABN
中线的作用：使星形连接的不对称负载得到相等的
相电压。为了确保中线在运行中不断开，其上不允许 接保险丝也不允许接刀闸。
总结： Y形（星形）连接时
1、负载对称时，中线不起作用。不论有无中线
IN 0
U NN 0
2、负载不对称无中线时 U NN 0
3、负载不对称有中线时 U NN 0 IN 0
应用实例----照明电路 能否取消中线？
ZB
IC
ICN
U CN Z
二、对称负载星形接法时的情况
U AB
IA
A
U CA U BC
U AN IN UCN IC
U BN IB
Z
Z
电工学-第四章(三相交流电)PPT课件
.
46
影响触电危险程度的因素
3. 电流作用时间 电流对人体伤害同作用时间密切相关。可
以用电流与时间乘积（又称电击强度）来 表示电流对人体的危害。触电保护器的一 个主要指表就是额定断开时间与电流乘积 〈30mAs。实际产品可以达到3mAs，故 可有效地防止触电事故。
.
47
影响触电危险程度的因素
.
13
§4－2 三相负载的连接方式
三相负载——接在三相电源上的负载。
对称三相负载——各相负载相同的三相负载，如三相电动机、
大功率三相电路等。
不对称三相负载——各相负载不同，如三相照明电路中的负载。 L1 L2 L3 N
Z3
Z2
Z1
M
3～
.
Байду номын сангаас
14
三相负载也有两种接法:
L1
L1
Z
N L2
Z
Z
L2
L3
L3
4. 电流途经
如果电流不经人体脑、心、肺等重要部位， 除了电击强度较大时可能造成内部烧伤外， 一般不会危及生命。但如果电流流经上述 部位，就会造成严重后果。这是由于电击 会使神经系统麻痹而造成心脏停跳，呼吸 停止。例如，电流从一只手到另一只手， 或由手流到脚，就是这种情况。
.
48
影响触电危险程度的因素
拖动作匀速转动。 定子三相绕组切割 转子磁场而感应出 三相交流电动势。
L1 • L2' •
S
• L3'
2. 三相交流电动势的特点 L3
幅值相等 频率相同 相位差 = 120
.
N
L1'
L2
4
三相对称电动势的表达式
三相正弦交流电路
三相正弦交流电路《电工基础》配套多媒体CAI课件电子教案1．了解三相交流电源的产生和特点。
2．握三相四线制电源的线电压和相电压的关系。
1. 3．掌握对称三相负载Y形连接和? 连接时，负载线电压和相电压、线电流和相电流的关系。
4．掌握对称三相功率的计算方法。
1．掌握三相电路线电压与相电压、线电流与相电流的相位关系。
2．熟练分析与计算三相电路电压、电流、功率等。
电源一、三相交流电动势的产生1．对称三相电动势振幅相等、频率相同，在相位上彼此相差120?的三个电动势称为对称三相电动势。
99《电工基础》配套多媒体CAI课件电子教案对称三相电动势瞬时值的数学表达式为第一相(U相)电动势：e1=Emsin(? t)第二相(V相)电动势：e2 = Emsin(? t ? 120?)第三相(W相)电动势：e3 = Emsin(? t ? 120?)显然，有e1 ? e2 ? e3 = 0。
波形图与相量图如图10-1所示。
图10-1 对称三相电动势波形图与相量图2．相序三相电动势达到最大值(振幅)的先后次序叫做相序。
e1比e2超前120?，e2比e3超前120?，而e3又比e1超前120?，称这种相序称为正相序或顺相序；反之，如果e1比e3超前120?，e3比e2超前120?，e2 比e1超前120?，称这种相序为负相序或逆相序。
相序是一个十分重要的概念，为使电力系统能够安全可靠地运行，通常统一规定技术标准，一般在配电盘上用黄色标出U相，用绿色标出V相，用红色标出W相。
二、三相电源的连接三相电源有星形(亦称Y形)接法和三角形(亦称? 形)接法两种。
1．三相电源的星形(Y形)接法将三相发电机三相绕组的末端U2、V2、W2(相尾)连接在一点，始端U1、V1、W1(相头)分别与负载相连，这种连接方法叫做星形(Y形)连接。
如图10-2所示。
图10-2 三相绕组的星形接法图10-3 相电压与线电压的相量图从三相电源三个相头U1、V1、W1引出的三根导线叫作端线或相线，俗称火线，任意两个火线之间的电压叫做线电压。
三相正弦交流电路
三相负载的星形连接的三相四线制电路中有以下关系： 1）每相负载承受的电压等于电源的相电压。 2）负载的相电流等于相应的线电流。 3）各相电流可分成3个单相电路分别计算。 4）中线电流等于三相电流之和。
1.3 三相负载的连接
8
1.1.2 三相负载的三角形连接
如果单相负载的额定电压等于三相电源的线电压，则必须把负载接于两根 相线之间。把这类负载分成3组，分别接于电源的A与B、B与C、C与A之间， 就图1.11负载的三角形连接构成了负载的三角形连接，如图1.11所示。这类 由若干单相负载构成的三相负载一般是不对称的。另一类对称的三相负载，通 常将它们首尾相连，再将三个连接点与三相电源相线A、B、C相连，即构成对 称负载的三角形连接。负载的三角形连接是用不到电源的中线的，只需采用三 相三线制供电即可。
图1.11 载的三角形连接
1.4 三相电路的功率
9
三相电路的功率与单相电路一样，也分为有功功率、无功功率和视在功率 。三相有功功率等于各相有功功率之和。
对于不对称负载，需要分别计算出各相的电压、电流、功率因数，方可得 出总的有功功率。
在三相电路中，测量相电压与相电流不方便，例如，三相电动机绕组接成 三角形时，要测量它的电流就必须把绕组端部拆开。而测量线电压与线电流比 较方便，故常用线电压与线电流来计算三相对称负载的功率。
需要注意的是：一般情况下，三相视在功率不等于各相视在功率之和，只 有在负载对称时，三相视在功率才等于各相视在功率之和，才可以用式（1.22 ）来计算，当三相负载不对称时，视在功率只能采用下式来计算。
1.5 安全用电常识
10
1.5.1 触电的有关知识
触电是当人体触及带电体承受过高的电压而导致死亡或局部受伤的现象。 微小的电流通过人体是没有感觉的。能引起人类感觉的最小电流称为感知电流 ；正常人触电后能自主摆脱的最大电流称为摆脱电流。把人体触电后最大的摆 脱电流，称为安全电流。我国规定安全电流为30mA·s，即触电时间在1s内， 通过人体的最大允许电流为30mA。人体触电时，如果接触电压在36V以下， 通过人体的电流就不会超过30mA，故安全电压通常规定为36V，但在潮湿地 面和能导电的厂房，安全电压则规定为24V或12V。
1.3 三相负载的连接
8
1.1.2 三相负载的三角形连接
如果单相负载的额定电压等于三相电源的线电压，则必须把负载接于两根 相线之间。把这类负载分成3组，分别接于电源的A与B、B与C、C与A之间， 就图1.11负载的三角形连接构成了负载的三角形连接，如图1.11所示。这类 由若干单相负载构成的三相负载一般是不对称的。另一类对称的三相负载，通 常将它们首尾相连，再将三个连接点与三相电源相线A、B、C相连，即构成对 称负载的三角形连接。负载的三角形连接是用不到电源的中线的，只需采用三 相三线制供电即可。
图1.11 载的三角形连接
1.4 三相电路的功率
9
三相电路的功率与单相电路一样，也分为有功功率、无功功率和视在功率 。三相有功功率等于各相有功功率之和。
对于不对称负载，需要分别计算出各相的电压、电流、功率因数，方可得 出总的有功功率。
在三相电路中，测量相电压与相电流不方便，例如，三相电动机绕组接成 三角形时，要测量它的电流就必须把绕组端部拆开。而测量线电压与线电流比 较方便，故常用线电压与线电流来计算三相对称负载的功率。
需要注意的是：一般情况下，三相视在功率不等于各相视在功率之和，只 有在负载对称时，三相视在功率才等于各相视在功率之和，才可以用式（1.22 ）来计算，当三相负载不对称时，视在功率只能采用下式来计算。
1.5 安全用电常识
10
1.5.1 触电的有关知识
触电是当人体触及带电体承受过高的电压而导致死亡或局部受伤的现象。 微小的电流通过人体是没有感觉的。能引起人类感觉的最小电流称为感知电流 ；正常人触电后能自主摆脱的最大电流称为摆脱电流。把人体触电后最大的摆 脱电流，称为安全电流。我国规定安全电流为30mA·s，即触电时间在1s内， 通过人体的最大允许电流为30mA。人体触电时，如果接触电压在36V以下， 通过人体的电流就不会超过30mA，故安全电压通常规定为36V，但在潮湿地 面和能导电的厂房，安全电压则规定为24V或12V。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
eA Em sin t eB Em sin( t 120 ) eC Em sin( t 120 )
EA E 0 E E 120 E ( 1 j EB 2 E 120 E ( 1 j EC 2
3 ) 2 3 ) 2
根据KVL定律
UB
U AB U A U B U BC U B U C U CA U C U A
2013-7-29
由相量图可得
3U 30 3U 30 U AB A P
UL 30
11
南昌航空大学信工学院电工电子教研部
1）三相输电比单相输电节省导线的材料； 2）三相交流电机比单相交流电机的性能好，经济效益高。
2013-7-29
南昌航空大学信工学院电工电子教研部
4
4.1 三相电源
1. 三相电压的产生
工作原理：动磁生电 A 定子 • S Y Z • • + 转子
(首端) A +
B +
C +
eA eB
(尾端) X Y Z
U A U A U N 144 11 V U B U B U N 249 139 V UC UC U N 288 131 V
2013-7-29
N
RA – U A+ + U – A IB RB N – U B+ + – IC UBR C . + U – – U C+ C – U +
e
eA eB eC
120° 240° 360° 2
0
t
120°
.
120° . 120°
EA
EB
2013-7-29
南昌航空大学信工学院电工电子教研部
7
三个正弦交流电动势满足以下特征 最大值相等 频率相同 称为对称三相电动势 相位互差120° 对称三相电动势的瞬时值之和为 0
即：eA eB eC 0 或 EA EB EC 0
2013-7-29
分类
南昌航空大学信工学院电工电子教研部
13
三相负载连接原则 （1） 电源提供的电压=负载的额定电压； （2） 单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。
A B C N 电源 保险丝
三相四线制 380/220伏
额定相电压为 额定线电压为 220伏的单相负载 380伏的三相负载
2013-7-29
6
2013-7-29
南昌航空大学信工学院电工电子教研部
三相电动势瞬时表示式
相量表示
eA Em sin t eB Em sin( t 120 ) eC Em sin( t 120 )
波形图
EA E 0 E EB E 120
相量图 EC
.
EC E 120
...
二层楼
B
C 三3-7-29
南昌航空大学信工学院电工电子教研部
24
问题2：若一楼断开，二、三楼接通。但两层楼 灯的数量不等（设二楼灯的数量为三层的 1/4 ）结果如何？
分析
A
1 U R 3 380 76 V 5 4 U R 2 380 304 V 5
IN IA IB IC 44 0A 22 120 A 11 120 A
29 19 A
2013-7-29
南昌航空大学信工学院电工电子教研部
20
例2: 求例1电路中性线断开时不对称负载的相电压 及相电流。 设 解： U A 220 0 V , 则节点电压
+
UA
N C –
IN
UB
– +
RA N RC
RB
B
– UC +
IB I
C
18
2013-7-29
南昌航空大学信工学院电工电子教研部
A +
IA
UA
–
N C
IN
UB
– +
RA N RC RB
B
– UC +
IB I
C
解： 已知： AB 380 30 V U (1) 线电流 三相对称
三相交流电到达正最大值的顺序称为相序。
供电系统三相交流电的相序为 A
B
C
2013-7-29
南昌航空大学信工学院电工电子教研部
8
A
eA
eC
Z
X Y
eB
B C
2013-7-29
南昌航空大学信工学院电工电子教研部
9
2. 三相电源的星形联结
(1) 联接方式 + eA – X
Z
+
+
U AB
–
A 端线(相线、火线)
可见： 1. 不对称三相负载做星形联结且无中性线时, 三相 负载的相电压不对称。 2. 照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电 方式，且中性线上不允许接刀闸和熔断器。
2013-7-29
南昌航空大学信工学院电工电子教研部
22
讨论
照明电路能否采用三相三线制 供电方式？
A 一层楼 N
...
不加零线 会不会出 现问题?
2013-7-29
南昌航空大学信工学院电工电子教研部
16
(3) 对称负载Y 联结三相电路的计算
IA
N
+ UA –
IN
– – UB + UC
ZA N'
ZC
IB
IC
ZB
负载对称时， 只需计算一相电 流，其它两相电 流可根据对称性 直接写出。
如： I A 10 30 A
IB
UA 220 0 V U A 220 0 IA A 44 0 A RA 5 44 120A I 44 120A
C
中性线电流 I
2013-7-29
N
I A IB IC 0
19
南昌航空大学信工学院电工电子教研部
N
IA
南昌航空大学信工学院电工电子教研部
21
U A 144 11 IA A 28.8 0A RA 5 UB 249.4 139 IB A 24.94 139A RB 10 UC 288 131 IC A 14.4 131A RC 20
–
–
eC
–
图4.1.2 三相绕组示意图
_
+
N C X
2013-7-29
e
+
A X
e
_
B
•
图4.1.1 三相交流发电机示意图 图4.1.3电枢绕组及其电动势
南昌航空大学信工学院电工电子教研部
5
铁心（作为导磁路经） 匝数相同 定子 三相绕组 发电机结构 空间排列互差120 转子 : 直流励磁的电磁铁 三相电动势瞬时表示式 相量表示
第四章 三相正弦交流电路
南昌航空大学信息工程学院电工电子教研部
2011年1月21日
2013-7-29
南昌航空大学信工学院电工电子教研部
1
第四章 三相正弦交流电路
4.1 4.2 4.3 4.4 三相电源 三相负载的星形连接 三相负载的三角形连接 三相功率
2013-7-29
南昌航空大学信工学院电工电子教研部
IA IB UA ZA UB ZB UC ZC
IB
IC
ZB
1)负载端的线电压＝电源线电压 2)负载的相电压＝电源相电压 IC 3)线电流＝相电流 4)中线电流 I N I A I B I C 负载 Y 联结带中性线时, 可将各相分别看作单相电路计算
二层楼 B C
三层楼
2013-7-29
南昌航空大学信工学院电工电子教研部
23
问题1：若一楼全部断开，二、三楼仍然接通,
情况如何? 分析：
设线电压为380V。 A相断开后，B、C 两相 串连，电压UBC （380V） 加在B、C负载上。如果 两相负载对称，则每相负 载上的电压为190V。 A 一层楼
南昌航空大学信工学院电工电子教研部
14
2. 负载星形联结的三相电路
(1) 联结形式
+ UA –
IA
IN
– – UB + UC +
Ia
ZC
Y: 三相三线制 Y0：三相四线制
ZA N'
N
ZB
IB
IC
N 电源中性点
N´负载中性点
结论： 负载 Y联 结时，线电 流等于相电 流。
R3
R2 B C
结果：二楼灯泡上的电压超过额定电压，
灯泡被烧毁；三楼的灯不亮。
2013-7-29
南昌航空大学信工学院电工电子教研部
25
4.3 负载三角形联结的三相电路
1. 联结形式
A +
IA
–
U AB
U CA –
+ U BC – + C B
I CA
南昌航空大学信工学院电工电子教研部
10
(2) 线电压与相电压的关系 + – + eA UA – X U AB – Z N – – –Y–e eC B U B U CA + + – + + B UC U + + – B CC
+
A
相量图
UC
UB