电工电子技术-三相交流电路

无关！
三相电路不对称时，各种功率分别为： P P P2 P3 ( W) 1 其中容性Q为负值 Q Q1 Q2 Q3 (Var )
S P 2 (QL QC ) 2 (VA )
三相交流电路功率的测量
如何用两个瓦 特表测三相电 路的功率？

二瓦计法如图示
IA

A B
＊
三相四线制供电体制 中，你能说出线、相 电压之间的数量关系 及相位关系吗？
你能说出对称 三相交流电的 特征吗？ 利用一块电压表的测 量，你能正确判断出火 线和零线吗？来自验电笔的正确握法如下图示
电笔头与被测导线接触时， 使氖管发光的是火线，不发 光的是零线。
你会做吗？
3.2 三相负载的连接方式
三相负载也有Y形和Δ形两种连接方式。 1. 三相负载的Y形连接
3 I CA 30

即：线、相电流的数量关系为：
IB
-ICA
I l
3I p
(2)三相负载不对称时
A
相位上，线电流滞后相电流30°。
各相电流分别计算： U AB ；I U BC ；I U CA I AB BC CA Z AB Z BC ZCA 线、相电流之间不再有 3 倍的关系
IB
相电流 相量图分析
I B I BC I AB I BC ( I AB )






-ICA
IA
IC
30
观察相量图可得： I A 3 I AB 30
-IBC
30


I B 3 I BC 30
IC
IA



-IAB
30
三相交流电路
现代电力工程上几乎都采用三相四线制。三相交流 供电系统在发电、输电和配电方面较单相供电具有很 多不可比拟的优点，主要表现在： 1.三相电机产生的有功功率为恒定值，因此电机的 稳定性好。 2.三相交流电的产生与传输比较经济。 3.三相负载和单相负载相比，容量相同情况下体积 要小得多。 由于上述优点，使三相供电在生产和生活中得到了 极其广泛的应用。
A uA
N B C uB u C iN Z Z
iA
线电流 Z
由连接方式决定了 I Yl I Yp 相电流 Y接时负载端电压等于电源相电压 (1)对称三相负载 满足 Z A Z B Z C Z 称为对称三相负载。 Y接对称三相负载中通过的电流 UC UA UB IA ；B I ；C I ZA ZB ZC Y接对称三相电流对称，因此
C 三相电源Y接时的三个相电压显然是对称的！
火线与火线之间的电压称为线电压。
结论：三相电源绕组作Y形连接时，可以向负载提供两种
电压。此种供电系统称为三相四线制。
三相电源Y接时线、相电压之间的关系
三个相电压对称
UCA
UC
30° 120°
-UB
120° 30°
电源的中性点总是接地的，因此相电 压在数值上等于各相绕组首端电位。 UAB 线电压与相电压之间的关系
3.1 三相电源的连接方式
三相交流电是由三相发电机产生的。发电机主要由定 子和转子两大部分构成。 首端： A B C
定子铁心
定子绕组 ↓ ↓ ↓
A
N
尾端： X Y Z
Z
Y
转轴 转子铁心
+
－
三相定子绕组对称嵌放 在定子铁心槽中。 转子绕组通电后产生磁场。
转子绕组
C
S
B X
原动机带动转子绕轴旋 转，形成气隙旋转磁场。
RV 40 25 220 2 RW 24.2 40 50 48.4
W V
48.4 U V 380 253 V，U W 127 V 48.4 24.2
V相、，W相均不能正常工作！
问题及讨论
(2)无中线一相短路时；
此时，V相和W相均通过短路相分别 形成回路，各相端电压为380V，高于 额定电压220V，显然都会被烧损。
I N I A I B IC 0

对称负载Y接时，由 于中线电流为零，中线 不起作用，可以拿掉！
电源线电压为380V，对称三相负载Y接，Z=3+j4Ω， 求：各相负载中的电流及中线电流。 Ul 380 根据对称关系： U 220 V
p
3
1.732
设 则 有
U A 2200V
应用实例—照明电路
已知电源线电压为380V。三相Y接照明负载均为“220V、 40W”白炽灯50盏，求：U相开路，V相开25盏，W相灯 U 全开时各相电流及中线电流。 U相开路相当于断路， 有中线，V相 N 和W相正常工作，电流分别为：
…
IU 0

40 25 40 50 IV 4.54 A，I W 9.09 A W V 220 220

ZCA ZBC
ZAB u AB
uBC

uCA B C

应根据 I A I AB I CA ；I B I BC I AB ；I C I CA I BC 分别计算。
三相照明电路如图示，如果中 线在×处断开，各相灯泡是否还 有电流通过？如果有电流通过时 ，各相灯负载还能正常发 光吗？
2. 负载的Δ形连接
iA
Z
iCA Z
iAB Z iB iBC iC
A 线电流 B C
三相负载首尾相接构成一个闭环， 由三个联结点分别向外引出端线。 对三个结点列KCL方程可得：
I A I AB I CA I AB ( I CA )

I C I CA I BC I CA ( I BC ) (1)三相负载对称时 IC U BC U CA U AB I AB ；I BC ；I CA -IBC Z Z Z 30 Δ接时负载的端电压等于电 -IAB 源线电压。由于三个线电压对 30 30 称，因此三个相电流对称。
u
uA
uB
uC
ωt
UC
120°
120°
120°
UA
0
T
UB
对称三相交流电最大值相等，频率相同，相位互差120º 。
2. 三相电源的星形（Y）连接方式
A
三相电源尾 端连在一起 三相电源首端分别向外 引出端线，俗称火线。
uA
uC
Z X Y
uB
uAB
尾端公共点向外引出的导线 称为中线，中线俗称零线。
N
uCA uBC 显然火线与零线之间的 B 电压等于发电机绕组的 三相感应电压—相电压
学习目的与要求
了解三相交流电的基本概念；熟悉三相电 源和三相负载的两种连接方式；掌握对称三 相交流电的概念及对称三相电路的分析与计 算；理解中线的作用和两种连接方式下线、 相电压，线、相电流之间的关系；熟悉对称 与不对称下三相电路各种功率的计算方法； 了解安全用电的基本常识；学习和掌握三相 电路中电压、电流及功率的测量方法。
U …
N
关于中线的讨论
W V
负载不对称而又没有中线时，负载上可能得到大小不等的 电压，当有的超过用电设备的额定电压时，可能烧损或减少 使用寿命；而有的达不到额定电压不能正常工作。如前面所 讲到的照明电路，由于中线断开且一相发生故障，由此造成 各相负载的不对称。换句话讲，如果有中线，当一相发生故 障时，其它无故障负载相仍能正常工作。因此，对通常工作 在不对称情况下的三相电路而言，中线绝对不允许断开！而 且必须保证中线可靠。为确保中线在运行中不断开，中线上 不允许安装保险丝和开关。
N C B
3.3 三相电路的功率
P 复习单相交流电路功率： UI cos , Q UI sin ， S UI
1. 三相电路的功率
3 P Δ接时 Y接时 U ll U3U PI l l I P P， ，I 三相电路对称时，各种功率分别为：
和连接方法 有无关系？
P 3U l I l cos 3U P I P cos ( W ) Q 3U l I l sin 3U P I P sin (Var ) S 3U l I l 3U P I P (VA )
A B C N
某设备采用三相三线 制供电。当因故断掉 一相时，能否认为是 两相供电了？
为什么照明电路中 一定要火线进开关？
S
你会做吗？
A V´ A2 ´ 10Ω A3 ´ A1 ´ V1 ´ （a） 10Ω B （b） 10Ω C 10Ω A V1 ´ A2 ´ A1 ´ 10Ω 10Ω
V2´
指出图中各电 表的读数。
IB

＊ W1 ＊
＊ W2
其中:
IC
M 3～
C
P U AC I A cos( 30)， 2 U BC I B cos( 30) P 1
称三相电路的功率，应按照单相电路功率的测量方法，即 逐个测量每一相功率。
U l 380V 、 P 220V U
或
U l 220V 、 P 127V U
三相电源绕组连接成Y接方式的最大优越性就是可 向负载提供两种不同的电压，且其中线电压是发电 机一相绕组感应电压的1.732倍！
如何用验电笔或400V以上 的交流电压表测出三相四线制 供电线路上的火线和零线？
X
uB
Y uAB uBC
C
显然，电源绕组作Δ接 时，线电压等于发电机绕 组的三相感应电压。
结论：三相电源绕组作Δ接时，线电压等于电源绕组的感
应电压。此种供电系统称为三相三线制。通常电源 绕组的连接方式为星形。
三相四线制供电系统两种电压一般表示为
U l 3 U p 30