电工学第05章三相电路课件及课后习题参考答案

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《电工学》秦曾煌第六版电子教案_第五章三相电路ppt

N B
RC
(a)
RB
C
B
I + U´A – + U´B – (b)
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U BC 380 I 12 .7 A RB RC 10 20
UB IR B 12 .7 10 127 V UC IR C 12 .7 20 254 V
C
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第5章三相电路
5.1 三相电压
5.2 负载星形联结的三相电路 5.3 负载三角形联结的三相电路 5.4 三相功率
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第5章三相电路
本章要求： 1. 搞清对称三相负载Y和△联结时相线电压、相线电流关系。
2. 掌握三相四线制供电系统中单相及三相负载的正
确联接方法，理解中线的作用。
3. 三相电源的三角形联结
+ – + –
CA
A
U AB U
结论：电源Δ 形联结时
B
UBC U BC
–
线电压U l 相电压Up
+
C
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5.2 负载星形联结的三相电路
1. 三相负载
三相负载：需三相电源同时供电负载三相电动机等单相负载：只需一相电源供电照明负载、家用电器对称三相负载：ZA=ZB= ZC 三相负载如三相电动机不对称三相负载：不满足 ZA =ZB = ZC 如由单相负载组成的三相负载三相负载的联接三相负载也有 Y和两种接法，至于采用哪种方法，要根据负载的额定电压和电源电压确定。
+
中线电流 I N I A I B I C 0

第五章三相电路习题参考答案

第五章三相电路[练习与思考]5-1-1 对称三相电源的三相绕组作星形联结时，设线电压u AB =380sin(ωt+30o )V ，试写出相电压u B 的三角函数式及相量式。

解：V t u B )120sin(220︒-=ω V U B ︒-∠=∙12021105-1-2 三角形联结的对称三相电源，空载运行时三相电源会不会在三相绕组所构成的闭合回路中产生电流？如果一相电源电压极性接反，则闭合回路中是否有电流通过？解：空载运行时，电源回路中无电流通过。

如果一相电源电压极性接反，则闭合回路中有电流通过。

5-2-1 为什么电灯开关一定要接在相线（火线）上？解：因为电灯是单相负载，当开关断开时，电灯灯头不带电，以便于安全维修和更换。

如果开关接在零线上，当其断开时，电灯灯头依然带电（接在火线上），作业时会造成触电事故。

5-2-2 三相四线制电路中，中线阻抗为零。

若星形负载不对称，则负载相电压是否对称？如果中线断开，负载电压是否对称？解：三相四线制电路中，若星形负载不对称，负载相电压仍然对称；如果中线断开，负载电压将不对称。

5-2-3 三相四线制电路中，电源线的中性线上规定不得加装保险丝，这是为什么？解：如果电源线的中性线上加装保险丝，一旦由于某种原因造成保险丝熔断，接成Y 型的各组单相负载上的各相相电压将不会对称，有的相电压可能会超过单相负载的额定电压，造成损坏；有的相电压可能会低于额定电压，使得负载不能正常工作。

因此源线的中性线上规定不得加装保险丝。

5-3-1 三相负载对称是指下述三种情况下的哪一种：⑴|Z AB |=|Z BC |=|Z CA |；⑵φAB =φBC =φCA ；⑶Z AB =Z BC =Z CA 。

解：三相负载对称是指（3）,阻抗模相等，阻抗角相等。

5-3-2 已知对称三角形联结的三相电路中A 相负载线电流A 010∠=∙A I ，试写出其余各相线电流与相电流。

解:A I B ︒-∠=∙12010 A I C ︒+∠=∙12010A I AB ︒∠=∙308.5 A I BC ︒-∠=∙908.5 A I CA ︒∠=∙1508.55-4-1 同一三相负载，采用三角形联结和星形联结接于线电压相同的三相电源上，试求这两种情况下负载的线电流、相电流及有功功率的比值。

电工学chapter5

分别计算各线电流
IA IB

U A URAB RB

220 0 A 44 0A 5
220 120 A 22 120 10
A
中性线I电C 流 URCC

220
120 A 20
11
120 A
IN IA IB IC 44 0A 22 120 A 11 120 A
A
1) 中性线未断
B、C相灯仍承受220V N
电压, 正常工作。
2) 中性线断开
B
变为单相电路，如图(b) C 所示, 由图可求得
I UBC 380 12 .7 A RB RC 10 20
UB IR B 12 .710 127 V
UC IR C 12 .7 20 254 V
负载对称时,中性线无电流,
可省掉中性线。
UL 3UP
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例1：一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电
源线电压 uAB 380 2 sin(314 t 30)V 。负载为
电灯组，若RA=RB= RC = 5 ，求线电流及中性线电
流 IN ; 若RA=5 , RB=10 , RC=20 ,求线电流及
U1
W1
– + u3– – u2
中性点
–
U12
––
+
U2 +
–
V1
U +
3
+ U–
23
N 中性线(零线、地线)
U 31
L2
+
在低压系统,中性点通常接地，所以也称地线。

电路基础与实践第3版课件第5章三相交流电路

IA、IB、IC也是一组对称电流。
IA
U A U NN Zl Z
(中线阻抗不起作用）
IB a2IA
IC aIA
U AN ZIA
U BN a 2U AN
- + A Zl IA A Z
N
N
U NN 0
U CN aU AN
电路基础与实践
第5章三相交流电路时域分析
•
•
•
•
U AB U AN U BN (1 a2 )U AN
10 53.1
N′ R3＝ 6Ω
•
R2＝ 5Ω
•
IA
UA
2200
ZA 4 j3
－j XC＝－j 8 Ω
2200 44 36.9
536.9
C I·C
·IB
•
I• B
UB ZB
220 120 5
44 120 A
电路基础与实践
第5章三相交流电路时域分析
U·C
中线电流为
•
•
••
I N I A IB IC
电路基础与实践
4、正弦量的相序
第5章三相交流电路时域分析
Um
uA
uB
uC
0
2
–Um
三相交流电在相位上的 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。
电路基础与实践
第5章三相交流电路时域分析
5.1.2 三相电源的联接
1、星形联接把发电机三相绕组的末端 XYZ 接成一点。而 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。

第五章三相电路

电工技术（电工学I）第五章三相电路three phasecircuit江苏大学电气信息工程学院School of electric and information，UJS内容5.1三相电源5.2负载星形连接的三相电路5.3负载三角形连接的三相电路5.4三相电路的功率5.5安全用电相电压与线电压在对称三相电路中的关系三相对称电源和对称负载的概念相电流与线电流在对称三相电路中的关系对称三相电路电压、电流和功率的计算方法重点5.1三相电源电能可以由谏璧发电厂三峡水力发电站秦山核电站深圳展览中心屋顶的太阳能发电站等转换而得。

而各种电站、发电厂，其能量的转换由三相发电机来完成。

水能（水力发电）、热能（火力发电）、核能（核能发电）、化学能（电池）、太阳能（太阳能电站）、新疆达坂城的风力发电机群风能1、三相电源SNCXBAYZ图5.1.1三相交流发电机示意图工作原理：动磁生电定子+_转子+e A e B e C++–––(末端)(首端) ABC X YZ 图5.1.2三相绕组示意图AX 每相电枢绕组_++_ee+⨯⨯⨯三相对称电动势的表达式ωte Ae Be CSN +•++•••+SN SN+•++••A•+ωXYCBZSNA 相B 相C 相三相对称电动势的相量表示法与前面瞬时值表示法和波形曲线表示法对应三相对称正弦交流电也可用相量表示法表示：通常把这三个“幅值相等、频率相同、相位互差120”的电动势称为三相对称电动势。

它们的特点为：E mBe Ae Ce ●三相对称电动势出现最大值的先后顺序称为三相电源的相序：A -B -C -A 称为正相序正相序●供电系统三相电源的相序为A -B -C -A2、三相电源的相序A -C -B -A 称为负相序3、三相电源的星形连接(1) 连接方式在低压系统,中性点通常接地，所以也称地线。

U p U LCA NB NAB C中性线(零线、地线) 中性点端线(相线、火线)相电压：相线与中性线间的电压C B A U U U 、、Au Bu Cu 线电压：相线与相线间的电压CA BC AB U U U 、、ABu CAu BCu(2)线电压与相电压的关系BA AB U U U -=C B BC U U U -=ACA U U U -=C 根据KVL 定律ANB CAu Bu Cu ABu BCu CAu 30°相量图AU CU BU ABU 30°30°CUB CA U由相量图可得303AAB U U =︒=303BBC U U ︒=303CCA U U 同理()AB A B A BU U U U U =-=+- BU AU CU ︒AB U 12L U PU BU- 3L PU U =线电压超前相电压30°UA·UB·UC·UCA·300U AB··-UBUBC·在日常生活与工农业生产中，常用的电压模式127V 220V 220V 380V 380V 660VP L P L P L U U U U U U ======、、、3. 三相电源的三角形连接p连接结论：电源Δ形时线电压相电压 l U U AB CBCU CAu BC u ABu电力系统的负载，可以分成两类。

12春电工第5章三相电路

第 5 章三相电路
(three-phase circuit)
5.1 三相电压 5.2 负载星形联结的三相电路 5.3 负载三角形联结的三相电路 5.4 三相功率
了解掌握掌握掌握
第 5 章三相电路
(three-phase circuit)
本章要求
1. 掌握三相四线制电路中单相及三相负载的正确联结，并理解中性线的作用。 2. 掌握相电压（相电流）与线电压（线电流）在对称三相电路中的相互关系。 3. 掌握对称三相电路电压、电流及功率的计算。
L1 端线(相线、火线) N 中性线(零线) L2 L3
相电压 (phase voltage) ：发电机每相绕组的电压。端线与中性线间的电压。 u1 ， u2 ， u3 ， Up 线电压(line voltage) ：端线与端线间的电压。 u12 ， u23 ， u31 ， Ul
线电压与相电压的关系 L1 – + + u1 u 12 – N –– u31 u2 – + L2 + u3 u23 + – + L
5.1 三相电压
一、三相电压的产生 U1 V1 + u1 – + u2 – W1 + u3 – V2 U1 S + – W1 N V1 转子 U2 三相交流发电机示意图定子 W2
U1 + u1 – U2 U2 V2 W2 电枢绕组三相绕组示意图 U1 、 V1 、 W1 三端称为始端， U2 、 V2 、 W2 三端称为末端。同频率三相对称正弦电压等幅值相位互差120
u1
u2
u3
O
120 . U3
240
t
4. 相量图
5. 对称三相电源的特点 . . . u1+ u2+ u3 = 0 U1+ U2+ U3 = 0

大学电工电子基础习题参考答案：第5章习题习题参考答案

第五章习题参考答案5.1 题5.1的图所示的是三相四线制电路，电源线电压l U ＝380V 。

三个电阻性负载接成星形，其电阻为1R =11Ω，2R =3R =22Ω。

(1)试求负载相电压、相电流及中性线电流，并作出它们的相量图；(2)如无中性线，求负载相电压及中性点电压；(3)如无中性线，当L1相短路时求各相电压和电流，并作出它们的相量图；(4)如无中性线，当L3相断路时求另外两相的电压和电流；(5)在(3)，(4)中如有中性线，则又如何?1L 2L 3L N题5.1的图解： ○1各相负载两端电压都等于电源相电压，其值为：V V U U l P22033803===。

各负载相电流分别为：()()AI I I I I I A R UI A R U I A R U I N P P P 1030cos 30cos 30sin 30sin 10,10,202232132332211=︒-︒++︒-︒-=======相量图如图（b ）所示。

○2因为三相电源对称，而三相负载不对称时，由于无中性线，将使电源和负载中点之间的电位差不为零，而产生中性点位移。

设 V U U ︒∠=011 ()()()V V U U U V V U U U VV U U U V V R R R R U R U R U U NN N N N N N N ︒∠=︒∠-︒∠=-=︒-∠=︒∠-︒-∠=-=︒∠=︒∠-︒∠=-=︒∠=++︒∠+︒-∠+︒∠=++++=131252055120220131252055120220016505502200552212211112212022022120220110220111''''3'32'21'1321332211○3若无中性线，1L 相短路，此时电路如图（c ）所示，此时1L 相的相电压01=U ，2L 相、3L 相的相电压分别等于2L 、1L 之间、3L 、1L 之间的线电压，所以有：V U U V U U ︒∠==︒-∠=-=150380,150380313122 各相电流为：()()A A I I IV R U I VR U I ︒∠=︒∠+︒-∠-=+-=︒∠==︒-∠==0301503.171503.171503.171503.17321333222 相量图如图（d ）所示○4若无中线，3L 相断路，电路如图（e ）所示，1L ，2L 两相成了串联电路： V V R I UV V R I U AA R R U I I ︒∠=⨯︒∠=∙=︒∠=⨯︒∠=∙=︒∠=+︒∠=+==3025322305.113012711305.11305.11221130380222111211221 ○5当有中性线，1L 相短路或3L 相断路，其他相电压、电流均保持不变。

电工技术(第四版高教版)思考题及习题解答：第五章三相交流电路席时达编.doc

第五章三相交流电路 5-1-1 在图5-1中，如果发电机的转子逆时针旋转，三相电动势的相序如何？[答] 相序为1→3→2。

5-1-2 已知星形联接的三相电源中u 23=2202sin(ωt －90°)V ，相序为1→2→3。

试写出u 12 、u 31U 、u 1、u 2 、u 3的表达式。

[答] ｕ12= 2202sin(ωt －90°+120°)V= 2202sin(ωt +30°)Vｕ31= 2202sin(ωt －90°－120°)V= 2202sin(ωt －210°)V=2 220sin(ωt +150°)Vｕ1= 2202/3sin(ωt +30°-30°)V= 1272sin ωt Vｕ2 = 1272sin(ωt -120°)Vｕ3= 1272sin(ωt -240°)V = 1272sin(ωt +120°)V5-2-1 若三相负载的阻抗相等，即｜ＺU ｜＝｜ＺV ｜＝｜ＺW ｜，能否说这三相负载一定是对称的呢？为什么？[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。

5-2-2 试判断下列结论是否正确：(1) 当负载作星形联接时，必须有中性线;(2) 当负载作星形联接时，线电流必等于负载相电流;(3) 当负载作星形联接时，电源线电压必为各相负载电压的3倍[答] (1) 不对，当负载作星形联接时，如果三相负载对称，就不需要中性线。

思考题解答图5-1 U 2 U 1V 1 V 2 W 1W 2ωe 1e 2 e 3(2) 对的。

(3) 当负载作星形联接时，如果接有中性线，则电源线电压必为负载相电压的3倍；但如果没有接中性线，且三相负载又不对称，则电源线电压就不是负载相电压的3倍。

故该结论是错的。

电工学三相电路

iA
uA
uB
N U A = U A ∠0 = U ∠ 120 ° UB B B = U ∠120 ° UC C C
°
iN iB iC ZB
ZA
N'Z
C
uC
UA UA∠0o IA = = = IA∠A ZA ZA ∠A
每相负载电流可分别求出
UA UB∠120o IB = = = IB∠120o B ZB ZB ∠B UC UC∠ o 120 o IC = = = IC∠ 120 C ZC ZC ∠C
ZA ZC
N'
ZB
B
uC
解题思路: 解题思路:
一般线电压电流. 电流. 为已知, u l 为已知,然后根据电压和负载求
ul
up
il = i p =
up z
1.负载对称时,只需计算一相. 1.负载对称时,只需计算一相. 负载对称时
如:Z A = Z B = Z C = Z ∠ 则:
UA IA = Z
I B = I A ∠ 120 ° = I ∠ 240 ° I C A
UC
IB
IC
UA
IA
据此可直接得出另两相电流:
UB
中线电流为0) I N = IA + IB + IC = 0 (中线电流为 ) 负载对称,只求电流,电压大小时, 负载对称,只求电流,电压大小时,仅算一相有效值即可. 有效值即可.
I N = I A + I B + IC = 0
答:三相完全对称时,零线可以取消.称为三相完全对称时,零线可以取消. 三相三线制. 三相三线制.
eC
ec
eA
A
Z Z Z

电工学第五章

§5.2 三相电源绕组的连接法
⒉ 电源绕组的三角形接法特点：将三相绕组的始末端依次相连，特点：将三相绕组的始、末端依次相连，个点引出3条火线从3个点引出条火线。个点引出条火线。
Ul = U p
位形图：位形图：
A
& U AB
& UC
－
A
+
B
+ － U + &B
& UA － B
& U CA
§5.2 三相电源绕组的连接法
⒈ 电源绕组的星形接法 ⑵ 对称三相电源线电压和相电压的关系位形图（ 4(b)所示所示） ② 位形图（图5-2-4(b)所示）
特点：电路图中各个点的电位在位形图中特点：电路图中各个点的电位在位形图中各个点的电位均有其对应点。均有其对应点。对应点优点：更能清晰而方便地求出各电压相量。优点：更能清晰而方便地求出各电压相量。
§5.3.1 三相负载的星形连接法
几个术语：几个术语： ① 星形接法相电流： ② 相电流：
A + & UA －－－ & UB + B & IA N & IB & IC & Z IN A ZC & Ic & Ia ZB & Ib
& UC + C
通过各相负载的电流。通过各相负载的电流。
线电流：各相线中的电流。 ③ 线电流：各相线中的电流。 I l = I p 中线电流：中性线上的电流。 ④ 中线电流：中性线上的电流。
两端的电压。两端的电压。
+ & EA & EC － + －－ & EB + + & UA A

大二电工学课后习题第五章答案(1)

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1 习题5.2.1图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 习题5.2.1图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 习题5.2.3图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 习题5.2.4图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 习题5.2.5图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 习题5.2.6图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 习题5.3.1图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 习题5.3.1图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 习题5.4.3图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 4 5 6 7 8 8 9

电工学第5章三相电路

Z ZZ
若各相负载不相等，将如何？
EW
EU
N
EV
IN
IU
IV
IW
R1
N'
I1 I3
R2 I2 R3
已知：每项电压 UP 220V ；负载为点灯组，在额定
电压下其电阻分别为 R1 5, R2 10, R3 20
求：各负载相电压、负载电流及中性线电流。
灯的额定值为: 220V
解：在负载不对称而有中性线的情况下，负载相电压和电源相电压相等，也是对称的，其有效值为220V。
1 3 Ul 150 U P 150
U CN
1 3
U
l
90
U
P
90
(2) 相电流
U
IU
N IN
R
I1
V
IV
I1
UU R
W
UP 30 R
IW
L
I2 C
I3
I2
UV jX L
UP 150 jX L
UP XL
240
I3
UW jXC
UP90 jXC
UP XC
180
(3) 中线电流 IN I1 I2 I3
IW
Up Z
120
结论：三相电源对称，负载对称且Y形连接，则三个线电流也是对称的。中线电流为0
例：三相电源，Ul 380 V
三相对称负载，Y型接法，每相 Z 3 j4
求：每相负载中的电流及各线电流相量。
解：
Up
Ul 3
380 3
220 V
设 UU 220 0
Z 3 j4 553.1
低压配电系统中： UP=220V Ul=380V

电子电工学第五章知识点PPT课件

IN I1 I2 I3 0 结论：负载对称时,中性线无电流,可省掉中性线。例1：一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电源线电压 u12 380 2sin(314 t 30)V
负载为电灯组，若R1=R2= R3 = 5 ，求线电流及中性线电流 IN ;
若R1=5 , R2=10 , R3=20 ,求线电流及中性线电流 IN 。
2. 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。
习题:求例1电路的中性线断开时负载的相电压及相电流。
U1 1440 V I1 28.80A
U 2 2490 V
U 3 288131V
I2 24.94 139A I3 14.4131A
5.3 负载三角形联结的三相电路
(2) L1相断路
1) 中性线未断： L2、L3相灯仍承受220V电压, 正常工作。 2) 中性线断开：变为单相电路，由图可求得
I U23 380 12 .7 A U2 IR 2 12 .7 10 127 V
R2 R3 10 20
U3 IR 3 12 .7 20 254 V
结论： 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。
L1
+–
U12
–
U 31
L2
UU+2B3C
–
+

5.2 负载星形联结的三相电路
1. 三相负载
负载
三相负载：需三相电源同时供电 (三相电动机等) 单相负载：只需一相电源供电 (照明负载、家用电器等)
三相负载
对称三相负载：Z1 = Z2 = Z3 （如三相电动机）不对称三相负载：不满足 Z1 = Z2 = Z3 （如由单相负载组成的三相负载）

电工学(第七版)上册秦曾煌第五章_图文

负载 Y 联结带中性线时, 可将各相分别看作单相电路计算
(3) 对称负载Y 联结三相电路的计算负载对称时，只需计算一相电流，其它两相电流可根据对称性直接写出。
所以负载对称时，三相电流也对称。
负载对称时,中性线无电流, 可省掉中性线。
例1：一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电
源线电压
1) 每相负载的电阻和感抗；
2) S1合、S2断开时, 各电流表读数和有功功率P； 3) S 1断、S 2闭合时, 各电流表读数和有功功率P。
L1 L2
A
Z12 A S1
S2
Z31
Z23
L3
A
解：(1) 由已知条件可求得
L1
L2
L3
A
Z12 A S1
S2
Z31
Z23
A
或：P =I 2R P =UIcos tg =XL / R
P = P12+P23 = 3 kW
(3) S1断开、 S2闭合时 L1
I2 = 0A I1 仍为相电流 IP ，
L2
I2 变为 1/2 IP 。
L3
A
Z12 A S1
S2
Z31
Z23
A
I1=I3 =10 A+ 5 A= 15A
变为单相电路
I2 变为 1/2 IP，所以 L1L2、
L2L3 相的功率变为原来的1/4
单相负载：只需一相电源供电
照明负载、家用电器
对称三相负载：Z1=Z2= Z3
三相负载
如三相电动机
不对称三相负载：不满足 Z1 =Z2 = Z3 如单相负载组成的三相负载
三相负载的联接
三相负载也有 Y和两种接法，至于采用哪种方

电子电工技术PPT课件第5章三相电路

无功功率
无功功率是指电感或电容元件在交流电路中交换的功率，计算公式为$Q = U_{avg}I_{avg}sinOmega$。
有功功率
有功功率是指实际消耗的功率，计算公式为$P = UIcosOmega$。
功率测量方法
直接测量法
通过测量电压和电流的有效值，再根据公式计算出功率。这种方法简单易行，但精度较低。
源。
三相电源的电压和电流具有对称性，其波形为正弦波。
三相负载
三相负载是指使用三相电的设备或电路，如三相电动机、三相变压器等。
三相负载的电压和电流也具有对称性，其波形与三相电源的波形相同。
三相负载通常由三个相同的负载组成，每个负载连接到三相电源的一相上。
三相功率
三相功率是指三相电路中消耗的总功率，它等于三相电压和电流的乘积之和。
需要对三相电路进行整体分析。
三角形连接的优点是可以在较小的导线截面下传输较大的电流，且在三相负载对称时，各相电流相等，可以充分利用
线路的容量。
功率因数
功率因数是指有功功率与视在功率的比值，反映了电路中能量转
换的效率。
在三相电路中，功率因数的大小取决于电路参数和负载的性质。提高功率因数可以提高设备的利
电子电工技术ppt课件第5章三相电路
目录
• 三相电路的基本概念 • 三相电路的分析方法 • 三相电路的功率测量 • 三相电路的故障诊断与维护 • 三相电路的应用实例
01
三相电路的基本概念
三相电源
三相电源是由三个相同的交流电源组成，它们在相位、幅值和频率上均相同，但相位互差120度。
三相电源通常由发电机产生，发电机内部有三组线圈，分别绕在三个不同的槽内，每个线圈的端点都连接到相应的输电线上，从而形成三相电

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第5章三相电路
第5章三相电路
本章要求：本章要求： 1. 搞清对称三相负载Y和△联结时相线电压、相线搞清对称三相负载Y 联结时相线电压、电流关系; 电流关系; 2. 掌握三相四线制供电系统中单相及三相负载的正确联接方法，理解中线的作用; 确联接方法，理解中线的作用; 3. 掌握对称三相电路电压、电流及功率的计算。掌握对称三相电路电压、电流及功率的计算。
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分类
第5章三相电路
三相负载连接原则 (1) 电源提供的电压=负载的额定电压；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。单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。
电源保险丝 L1 L2 L3 N 三相四线制 380/220伏伏
圈绕组，空间位置各差圈绕组，空间位置各差120o，转子装有磁极并以ω 的速度旋转。装有磁极并以ω 的速度旋转。三个线圈中便产生三个单相电动势。
U1 V2 S
定子
W2
(尾端) U2 尾端)
e1 e2
V2
e3
三相绕组示意图
+
_ W1 + N + U2 + V1
转子
_
+ 每
相 _ 电枢 U2 绕组
根据KVL定律根据KVL定律
3
ɺ ɺ ɺ U12 = U1 −U2 ɺ ɺ ɺ U23 = U2 − U3 ɺ ɺ ɺ U31 = U3 − U1
ɺ U2
由相量图可得
ɺ ɺ U12 = 3U1 30
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第5章三相电路
ɺ U3
+
+ – L1
u12
N
ɺ U31
2
u3
+
i3
因为三相电压对称，因为三相电压对称，且Z1 = Z2 = Z3
所以负载对称时，三相电流也对称。所以负载对称时，三相电流也对称。 ɺ I3 = 10 + 150° A ɺ ɺ ɺ ɺ 中线电流 IN = I1 + I2 + I3 = 0 负载对称无中性线时负载对称时,中性线无电流负载对称时中性线无电流, 中性线无电流 Ul = 3UP 可省掉中性线。可省掉中性线。
30° 30°
ɺ U12
u1
ɺ U1
u2
– –– +
u31
ɺ U2 30°
ɺ U23
ɺ ɺ U12 = 3U1 30 3U 3 ɺ ɺ 同理 U23 = 3U2 30° ɺ ɺ U31 = 3U3 30° 结论： U 结论：电源 Y形联结时, 线电压 l = 3UP, 且超前相应的相电压30 , 三相线电压也是对称的。
即： 1 + u2 + u3 = 0 u ɺ ɺ ɺ 或 U +U +U = 0
1 2 3
三相交流电到达正最大值的顺序称为相序。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 L1 L2 L3
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3. 三相电源的星形联结
U1
第5章三相电路
(2) 三相负载不对称（R1=5Ω 、R2=10 Ω 、R3=20 Ω）三相负载不对称（ Ω 分别计算各线电流分别计算各线电流
中性线电流
ɺ U1 220 0° ɺ I1 = A = 44 0°A = R1 5 ɺ U2 220 −120° ɺ A = 22 −120° A I2 = = R2 10 ɺ U3 220 + 120° ɺ I3 = A = 11 + 120° A = R3 20
波形图
ɺ U3 = U + 120 °
相量图 U3
.
ɺ U1 = U 0° = U ɺ U2 = U − 120°
u
u1 u2 u3
120° 240° 360° ° ° ° π 2π π
O
ωt
120° .
120° . 120°
U1
U2
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第5章三相电路
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° 相位互差120° 对称三相电动势的瞬时值或相量之和为 0
N
e1
S
合理设计磁极形状，合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分单相交流电动势线圈两端便可得到单相交流电动势。布，线圈两端便可得到单相交流电动势。
e1 = 2 E sin ωt
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第5章三相电路
2. 三相电压的产生
(首端) U1 三相交流发电机：三相交流发电机：定子中放三个线首端) V1 + – + – W1 + – W2
L1 +
i1
u1
N L3 – – –
iN
u2
R3 +
R1 N′ ′ R2
L2
u3
+
i2
i3
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L1 +
i1
iN
– – R1 N′ ′ R3 R2
u1
N L3 –
u2
L2 +
u3
+ห้องสมุดไป่ตู้
i2
i3
解：已知：已知：ɺ12 = 380 30° V U
第5章三相电路
第五章三相电路
——中国矿业大学研制中国矿业大学研制 ——西南大学改编西南大学改编
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第5章三相电路
第5章三相电路
5.1 三相电压 5.2 负载星形联结的三相电路 5.3 负载三角形联结的三相电路 5.4 三相功率
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第5章三相电路
例1 ：一星形联结的三相电路，电源电压对称。一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电源线电压 u12 = 380 2 sin(314 t + 30°)V 负载为电。灯组，灯组，若R1=R2= R3 = 5Ω ，求线电流及中性线电流 Ω IN ; 若R1=5 Ω , R2=10 Ω , R3=20 Ω ,求线电流及中性求线电流及中性线电流 IN 。
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5.2 负载星形联结的三相电路
1. 三相负载
三相负载：三相负载：需三相电源同时供电负载三相电动机等单相负载：单相负载：只需一相电源供电照明负载、照明负载、家用电器对称三相负载：对称三相负载：Z1=Z2= Z3 三相负载如三相电动机不对称三相负载：不满足 Z1 =Z2 = Z3 不对称三相负载：如由单相负载组成的三相负载三相负载的联接两种接法，三相负载也有 Y和 ∆ 两种接法，至于采用哪种要根据负载的额定电压和电源电压确定。方法，要根据负载的额定电压和电源电压确定。
+
i3
N´负载中性点
N 电源中性点
结论：结论：负载 Y联结时，结时，线电流等于相电流。
相电流：流过每相负载的电流相电流： ɺ ɺ ɺ 线电流：线电流：流过端线的电流 I1、I2、I3
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(2) 负载Y联结三相电路的计算负载Y i1
= 29 − 19° A
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ɺ ɺ ɺ ɺ IN = I1 + I2 + I3 = 44 0°A + 22 −120 °A + 11 + 120 °A
例2：照明系统故障分析在上例中，在上例中，试分析下列情况 (1) L1相短路: 中性线未断时，求各相负载电压；相短路: 中性线未断时，求各相负载电压；中性线断开时，求各相负载电压。中性线断开时，求各相负载电压。 (2) L1相断路: 中性线未断时，求各相负载电压；相断路: 中性线未断时，求各相负载电压；中性线断开时，求各相负载电压。中性线断开时，求各相负载电压。 1 解: (1) A相短路 L1 1) 中性线未断 R1 此时 L1 相短路电流 N′ ′ N R2 很大, 很大, 将L1相熔断丝熔 R3 断, 而 L2 相和 L3 相未受影响，受影响，其相电压仍为 L2 220V, 正常工作。正常工作。 L3
额定相电压为额定线电压为 220伏的单相负载 380伏的三相负载伏的单相负载伏的三相负载
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第5章三相电路
2. 负载星形联结的三相电路
(1) 联结形式
+
i1
Y: 三相三线制 Y0：三相四线制
u1
N – – –
iN
u2
+
i1
Z3
Z1 N' Z2
i2
u3
(1) 联接方式 +–
L1 端线(相线、火线) 端线(相线、火线)
+
u1
N W1 V1
u2
– – –
u 12
– + u23 –+
中性线(零线) N中性线(零线)
u31
L2 L3
中性点
+
u3
+
相电压：端线与中性线间（发电机每相绕组）相电压：端线与中性线间（发电机每相绕组）的电压 ɺ ɺ ɺ U1、U2、U3 Up 线电压：线电压：端线与端线间的电压