电工基础三相交流电路

（4）运电设备：具有结构简单、成本低、运行可靠、维护方便 等优点。
以上优点使三相电路在动力方面获得了广泛应用，是目前电 力系统采用的主要供电方式。
4
任务一 认识三相对称电源
一、三相对称电源
A
三相对称电源的产生
定子
Z
通常由三相同步发电机
Y
N
产生，三相绕组在空间互差
转子 120°， 当转子以均匀角速
度转动时，在三相绕组中
•
•
IB
UB
220 120
A 11 150 A
ZB 17.3 j10
•
•
IC
UC
220120
A 1190 A
中线电流为：
ZC 17.3 j10
•
•
•
•
I N I A I B I C 11 30 11 150 1190 A 0
或 对称星形联结负载承受的电压为线电压的1 3 ，负载对
电工基础
三相交流电路
2
任务一 认识三相对称电源
3
任务一 认识三相对称电源
一、三相对称电源
三相电路是由三个频率相同、振幅相同、相位彼此相 差1200的正弦电动势作为供电电源的电路。
三相电路的优点：
（1）发电方面：比单项电源可提高功率50％； （2）输电方面：比单项输电节省钢材25％；
（3）配电方面：三相变压器比单项变压器经济且便于接入负载；
波形图
u uA uB uC
0
t
6
相量表示
•
U
A
U0o
•
UB
U
120o
•
UC
U120o
三相对称电源的特点
uA (t) uB (t) uC (t)
2U cost 2U cos(t 120o ) 2U cos(t 120o )
U C
120°
•
120°
UA
120°
uA uB uC 0
U B
•
•
中性点，用N表示。
9
名词介绍 A
+
•
UA
X– Y
Z
•
B
•
C UC UB
A（火线）或（相线）
U U • AB
•
CA
N 或（零线）
• B （火线）
U BC
C（火线）
(1) 端线：始端A, B, C 三端引出线。
(2) 中线：中性点N引出线。
(3) 相电压：每相电源的电压。
•
UA
、U•B、U•C
(4) 线电压：端线与端线之间的电压。 U• AB、U•BC、U•CA
8
任务一 认识三相对称电源
二、三相对称电源的连接
1. 星形联接(Y联接)
把三个绕组的末端 X, Y, Z 接在一起，把始端 A,B,C 引出来
•
A +
•
UA
X– Y
Z
•
C UC
B
•
UB
A
UA
X–
•
Y – UB
N
•
B
Z – UC
+++
A B C
C N
X, Y, Z 接在一起的点称为Y联接对称三相电源的
三角形联接对称三相 电源，线电压等于对应的相电压。
电源线电压和相电压的关系也适用于对称星型负载和三 角型负载。
15
作业
16
任务二 三相负载及其工作方式
17
任务二 三相负载及其工作方式
三相电路的负载由三部分组成，其中每一部分叫做一 相负载，三相负载也有星型和三角形二种联接方式。
A'
A'
ZA
ZA
ZC
线电压：负载端线间的电压。 U A'B' 、U B'C' 、UC'A'
线电流：流过端线的电流。 IA、IB 、IC
相电流：流过每相负载的电流。IZA、IZB、IZC
19
任务二 三相负载及其工作方式
一、三相对称负载的星形连接（Y形）
A
+
•
UA
– X
Y
Z
•
C UC
B
•
UB
A A'
N N' B B' C C'
线电压超前对应相电压 30 °
•
•
UAB
•
•
UAN UBN
3U p30o
3U AN 30o
•
UBC
•
•
UBN UCN
3U p 90o
•
3U BN 30o
•
UCA
•
•
UCN UAN
3U p150o
•
3U CN 30o
12
结论
对Y接法的对称三相电源
(1) 相电压对称，则线电压也对称。
(2)线电压Ul是相电压Up的 3
•
•
U ZA U A'B'
•
•
U ZB U B'C'
负载线电压
•
•
U ZC U C'A'
28
二、三相对称负载的三角形连接（△形）
A' • IA '
•
IB '
B' • IC '
C'
U_ZAI+ZAZA ZC
ZB
•
U
ZC
IZC
IZB +
•
U
ZB
–
相电压对称， 相电流也对称。
负载相电流
负载线电流
•
•
U CA 380120V
•
IA '
•
IB '
U_ZAI+ZAZA ZC
ZB
•
U
ZC
IZC
B
•
•
U ZA U AB 380 0
•
IC '
C
IZB +
•
U
ZB
–
•
•
U ZB U BC 380 120
•
•
U ZC U CA 380 120
ZA=ZB=ZC=(17.3+j10)Ω=20 ∠30 °Ω
电压
•
•
U l 3U p 30o
电流
•
•
Il I p
•
•
I
p
U
p
Z
24
例1: 加在星形联结负载上的三相电压对称，其线电压为380V。求：
（1）三相负载每相阻抗为ZA=ZB=ZC=(17.3+j10)Ω时,各相电流和 中线电流；
（2）断开中线后的各相电流； （3）仍保持有中线，ZC改为20Ω时各相电流和中线电流。
U ZA ZA
C
Ip
C'
负载 线电流
•
I
A'
•
I
ZA
•
•
I B' I ZB
相电流
I• ZB
•
U ZB ZB
Ip
120
•
•
•
•
Il
•
I
p
I C'
I ZC
I• ZC
U ZC ZC
I p 120
线电流等于相电流。
22
A
+
•
UA
X– Y
Z
•
B
•
C UC UB
A A'
•
IA '
•
IN '
10
三相电源Y接时可向负载提供两种电压
相电压UP 线电压Ul
设
•
UAN
•
U
A
U
p
0o
•
UBN
•
UB
U
p
120o
•
UCN
•
UC
U
p
120o
A +
•
UA
X– Y
Z
•
B
•
C UC UB
A
•
UA B
N
•B
U BC
C
相电压对称，则线电压也对称。
•
UAB
•
U AN
•
UBN
U
p0o
U p120o
3U p30o
•
N N' IB '
B B'
•
IC '
+
•
IZA
U ZA
–
ZA
ZB
ZC
•
IZC
IZB
•
U
ZC
U
ZB
中线电流
C C'
三相对称负载 Z A ZB ZC Z
•
•
•
•
I N I A' I B' I C'
•
•
•
•
•
•
I ZA I ZB I ZC
•
•
•
•
IN
U ZA U ZB U ZC
Z
0
U ZA U ZB U ZC
•
I ZA
U ZA ZA
Ip
•
•
•
I A' I ZA I ZC
•
•
I
ZB
U ZB ZB
I
p
120
•
•
•
I B' I ZB I ZA
•
•
I ZC
U ZC ZC
I p
120
•
•
•
I C' I ZC I ZB
29
二、三相对称负载的三角形连接（△形）
A' • IA '
•
IB '
B' • IC '
14
名词介绍
ZA
•
UC
•
UA
C
X
+
Y– • B
UB
A
U U •
•
AB CA
B
•
U BC
C
•
UAB
•
U
A
U0o
•
UBC
•
UB
U
120o
•
UCA
•
UC
U120o
(1) 端线：始端A, B, C 三端引出线。 (2) 中线：无
(3)相电压：每相电源的电压。
•
UA
、U•B、U•C
(4)线电压：端线与端线之间的电压。U• AB、U•BC、U•CA
解 （1）三相电压对称，
每相负载相电压：
A'
Up
U1 3
380 3
V
220V
N' B'
设
•
U A 2200
C'
ZA ZB ZC
则：
•
U
B
•
220 120，U C
220120
ZA=ZB=ZC=(17.3+j10)Ω=20 ∠30 °Ω
25
各相电流为：
•
•
IA
UA
2200
A 11 30 A
ZA 17.3 j10
U• C'A'
•
U CA
3U p30 3U p 90 3U p150
•
•
U l 3U p 30o
21
A
+
•
UA
X– Y
Z
•
B
•
C UC UB
A A'
•
IA '
•
IN '
•
N N' IB '
B B'
•
IC '
+
•
U ZA
–
IZA
ZA
ZB
IZB
ZC
U U •
•
ZB ZC
IZC
负载
I• ZA
•
电压
•
Ul
•
U p
电流
•
Il
•
3 I p 30o
•
•
I
p
U
p
Z
31
例2: 将负载ZA=ZB=ZC=(17.3+j10）Ω三角形联结，接到线电压为
380V对称电源上。试求：负载对称时各相电流和线电流； （2）B相负载断开后的各相电流和线电流。
解
设
•
U AB 3800V
A
•
则：U BC 380 120V
C
S
B
产生感应电压，从而形成对
称三相电源。
三相同步发电机示意图
5
瞬时值表达式
A + uA –
X
B + uB –
Y
C + uC –
Z
uA (t) uB (t) uC (t)
2U cost 2U cos(t 120o ) 2U cos(t 120o )
A、B、C 三端称为始端， X、Y、Z 三端称为末端。
N'
ZC
ZB
B'
ZB
B'
C' 星形联接
C' 三角形联接
若 Z A Z B ZC , Z AB Z BC ZCA
则称三相对称负载
18
名词介绍
A'
•
IA
•
UA B' '
N'
+IZA
ZA
U
_
ZA
ZC
A' • IA
•
UA B' '
IZA
ZA _
U+ZA
ZC IZC
B'
ZB
B'
IZB ZB
C'
C'
相电压：每相负载上的电压。 U ZA 、U ZB 、U ZC
C'
U_ZAI+ZAZA ZC
ZB
•
U
ZC
IZC
•
•
I l 3 I p 30o
线电流Il是相电流Ip的 3
IZB +
•
U
ZB
–
线电流滞后对应相电流 30 °
•
IC
负载线电流
•
•
•
I A' I ZA I ZC
3
•
I ZA
30o
IZC 30o
•
•
•
I B' I ZB I ZA
3
•
I ZB
30o
•
•
•
I C' I ZC I ZB
3
•
I ZC
30o
•
IB
30o IBN
30o IZA
•
I CN
•
I A'
30
对称三角形负载
1. 对称情况下，各相电压、电流都是对称的，可采用一相 （A相）等效电路计算。只要算出一相的电压、电流，则 其它两相的电压、电流可按对称关系直接写出。
2. △形联接的对称三相负载，其相、线电压、电流的关系为：
•
UA UB UC 0
U A U B
7
三相对称电源的相序
三相电源中各相电源经过同一值(如最大值)的先后顺序
正序(顺序)：A—B—C—A
u uA uB uC
负序(逆序)：A—C—B—A
0
t
相序的实际意义：对三相电动机，如果相序反了，就会反转。
A1
A1
B2
M
C2
M
C3
B3
正转
反转
如果没有特别说明，一般默认为是正相序。
•
UBC
•
UB N
•
UCN
U p 120o
U p120o
3U p 90o
•
UCA
•
UCN
•
UA
N
U
p120o
U p0o
3U p150o
11
线电压与相电压关系
UCN
U BN
•
UCA
30o
U AN
•
U AB
30o UA
N
30o
U CN
UBN
•
UB C
•
•
U l 3U p 30o
线电压Ul是相电压Up的 3
32
相电流为：
•
•
U ZA U AB 380 0
•
•
U ZB U BC 380 120
•
•
U ZC U CA 380 120
各线电流为：
•
•
I ZA
称时，负载电流对称,其的有效值
I1
IP
UP Z
220 A 11A 20
（2）由于三相电流对称，中线电流为零，断开中线时三相
电流不变。
26
（3）
••
I A 、I B
不变
•
•
IC
UC
220120
A
11120 A
ZC
20
•
•
•
•
IN IA IB IC
11 30 11 150 11120 A 5.7 165 A
Ul 3U p
(3) 线电压相位领先对应相电压30o。
13
2. 三角形联接(△联接)
三个绕组始末端顺序相接。
ZA
•
UC
•
UA
C
X
+
Y– • B
UB
A
+
•
Z–
UA
– +
–
B
•
UB
X +
•
UB
C
Y
uA uB uC 0
无中线
•
•
•
UA UB UC 0
三角形联接的对称三相电源没有中性点。
A B C
ZA ZC
ZB
三相四线制
20
A +
•
UA
X– Y
Z
•
B
•
C UC UB
A A'
N N' B B'
+
•
U ZA –
ZA
ZB
ZC
U U •
•
ZB ZC
C C'
U• ZA
•
UA
U p0
U•
A'B'
•
U AB
相负电载压U•
ZB
•
U
B
U p 120
负载 线电压
U•
B'C'
•
U
BC
U•
ZC
•
U
C
U p
120
负载对称时，中线电流为零，中线不起作用； 负载不对称时，由于中线阻抗为零（或很小），使负载处在 电源的对称电压作用之下，但中线里有电流。
27
任务二 三相负载及其工作方式
二、三相对称负载的三角形连接（△形）
A'
U_ZA
+
ZA
•
U ZC
ZC
•
•
Ul U p
ZB
B'
+
•
U
ZB
–Baidu Nhomakorabea
相电压等于线电压
C'
负载相电压
中线电流为0
ZA ZB ZC
三相三线制
23
对称星形负载
1. IN=0，有无中线对电路情况没有影响。 2. 对称情况下，各相电压、电流都是对称的，可采用一相
（A相）等效电路计算。只要算出一相的电压、电流，则 其它两相的电压、电流可按对称关系直接写出。
3. Y形联接的对称三相负载，其相、线电压、电流的关系为：