22633-第4章 三 相 电 路解析

图4-3 三相四线制电路
连接在一起的U2、V2、W2点称为三相 电源的中点，用符号“N”表示。 从中性点引出的输电线称为中性线， 简称中线。 中线通常与大地相接，把接地的中性 点称为零点，而把接地的中性线称为零线。
从首端U1、V1、W1引出的输电线叫做 端线或相线，俗称火线。有时为了简便， 常常只画出4根输电线表示相序，如图4-3 （b）表示。
电工基础
第 4章 三 相 电 路
4.1
三相交流电源
4.2
三相负载
4.3
三相电路的功率
4.1 三相交流电源
4.1.1 三相交流电源的产生
三相交流电是由三相交流发电机产生的。 图4-1为三相交流发电机的示意图，它主 要由定子和转子组成。
定子铁芯中嵌放了U1U2、V1V2、W1W2 这3个相同的对称线圈。 所谓“相同”和“对称”是指3个线圈 在尺寸、匝数和绕法上完全相同，空间上彼 此相隔120°的电角度。
图4-1 三相交流发电机的示意图及电动势的正方向
一般把3个大小相等、频率相同、相位彼 此相差120°的恒压源称为对称三相恒压源。 以后在没有特别指明的情况下，三相电 源就是指对称的三相交流电源，并且规定每 相电动势的正方向是从线圈的末端指向始端， 如图4-2（b）所示，即电流从始端流出时为 正，反之为负。
Za Zb Zc Z | Z | z
U U U p 0 U p z IU Z Z z Z U V U p 120 U p (120 z ) IV Z Z z Z U p 120 U p U W IW (120 z ) Z Z z Z
在三相交流发电机中，3个绕组的始 端分别用U1、V1、W1表示，末端分别用U2、 V2、W2来表示。 U1U2、V1V2、W1W23个绕组分别称为 U相、V相、W相绕组，颜色一般用黄色、 绿色、红色表示。
由于发电机结构的原因，这三相绕组所 发出的三相电动势幅值相等，频率相同，相 位互差120°。
对应的相电压
U U 220 30V
U U 220 30 IU 44 75(A) Z 545
I V 44165 A I W 4445 A
例4-2 对称三相电源，电压为380V，向 一组负载供电，三相负载 Z U (8 j6) ， Z V (8 j6) ，Z W 10 为Y联结。
由相量图可得，三相电动势的幅值相 等，频率相同，彼此间的相位差也相等。 这种电动势称为对称电动势。
对称三相电压（电流）的相量之和为 零，即
UU UV U W 0
电压的瞬时值之和也为零，即
uU uV uW 0
4.1.2
三相绕组的连接
1．星形连接
将三相电源的尾端U2、V2、W2连在一 起，首端U1、V1、W1引出作输出线，这种 连接称为三相电源的星形连接，也称为Y 形连接，常用“Y”标记，如图4-3（a）所 示。
图 4-4 另一种三相四线制电路的相量图
2．三角形连接
如图4-5所示，将对称三相电源中的3 个绕组按相序依次连接。 由三个连接点引出3条端线，这样的连 接方式称为三角形连接，常用“△”标记。 三角形连接是三相三线制供电。
图4-5 三角形连接
三相电源作三角形连接时，线电压等 于相电压，即
或
所以在三角形连接中三相线电压对称， 线电压有效值U△线等于相电压有效值U△相， 即 U△线= U△相
U V 220 120 IV 22 156.9(A) ZV 1036.9
由图4-8可知：
I N I U I V I W 13.93 168.4
图4-8 例4-2图
（2）若U相短路，且中线断开，如 图4-9所示。
图4-9 例4-2图
U NN U U 2200V
求：
（1）各相电流及中线电流； （2）若U相短路，中线断开，求负 载各相电流。
解：设
U U 2200V U V 220 120V U W 220120V
（1）由于 U NN 0 ，负载各相电压 等于电源相电压并且对称。
则
UU 2200 IU 22 36.9(A) Z U 1036.9
负载的相电压U相和负载的线电压U线 的关系仍然是：UY线= 3 UY相。
星形负载接上电源后，就有电流产生，把 流过每相负载的电流叫做相电流，用 I u、 I v、 Iw 表示，统记为 I相 ；把流过相线的电流叫做线 I W 表示，统记为 I线 ；由图 电流，用 I U、I V、 4-6可知，线电流等于相电流，即
4.2 三 相 负 载
4.2.1
三相负载的星形连接
把三相负载分别接在三相电源的相线 和中线之间的接法，称为三相负载的星形 连接，如图4-6所示，图中Za、Zb、Zc为各 负载的阻抗值，N′为负载的中性点。
图4-6 三相负载的星形连接
负载两端的电压称为负载的相电压。 在忽略输电线上的电压降时，负载的 相电压就等于电源的相电压，负载的线电 压就是电源的线电压。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ此，中线中没有电流，即
I N I A I B IC 0
例4-1 某对称三相负载，每相负载为， 接成星形，接在线电压为380V的对称三相 电源上，如 图4-7所示，求 I U 、I V 、I W 。
图4-7 例4-1图
解：由于对称，只要取一相计算，设 线电压为
U UV 3800V
I Y线 I Y相
对于三相电路中的每一相来说，就是 一个单相电路，所以各相电流与相电压的 数量关系和相位关系都可以用单相电路的 方法来讨论，即
UU UV UW IU ，I V ，I W Za Zb Zc
由图4-6可知，负载星形连接时，中线 电流为各相电流的相量和。 在三相对称电路中，由于各负载相同， 因此流过各相负载的电流大小应相等，每 相电流间的电位差仍为120°，即