第5章 三相电路1资料
第五章三相电路-PPT精品.ppt
发电机结构
定子 三相绕组
匝数相同 空间排列互差120
转子 : 直流励磁的电磁铁 三相电压瞬时表示式
e1 Emsint
e2E m sin ( t 1 2 0)
e 3E m sin ( t 1 2 0)
相量表示
U U 1 2 U U0 1 U 2 0U (1 2j
3) 2
U 3U12 0U (1 2j
u2
+
u3+Biblioteka N 电源中性点i1
Y: 三相三线制
Y0：三相四线制
iN
i1
Z1
N' Z2
结论：
i2
Z3
负载 Y联结
时，线电流
i3
等于相电流。
N´负载中性点
相电流：流过每相负载的电流
线电流：流过端线的电流
I1、I2、I3
退出
2. 三相负载的三角形联结
L1
i1
+–
u12
–
u 31
L2 +
i2
u 23
L3 –
退出
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。
L1 电源
保险丝
L2
L3
N
三相四线制 380/220伏
额定相电压为 220伏的单相负载
额定线电压为 380伏的三相负载
退出
5.1.3 三相电路的连接方式
1. 三相负载的星形联结
+
u1
N– ––
N–
iN
i1
Z1
N'
两相电流可根据对称 性直接写出。
电路分析第5章 三相电路
A Z N B C 星形接法
返 回
A Z Z B C
•
Z
Z
•
Z
•
三角形接法
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第5章 三相电路 章
一、三相四线制星形接法
A N C B
+
uA
-
iA iN
|ZA|
uB +
N′
所以
根据对称关系， 根据对称关系，其它两相电流为
= 22 2 sin(ω t − 173°) A
= 22 2 sin(ω t + 67°) A
返 回
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第5章 三相电路 章
(2)负载不对称时，各相单独计算。 (2)负载不对称时，各相单独计算。 负载不对称时 相电压为Up=220V的对称电源；各相负载为电 的对称电源； 例4.2.2-4.2.4 相电压为 的对称电源 灯组，在额定220V电压下各相电阻分别为 A=5 , RB=10 , 电压下各相电阻分别为R 灯组，在额定 电压下各相电阻分别为 RC=20 。试求下列各种情况下的负载相电压、负载电流及 试求下列各种情况下的负载相电压、 中性线电流。(1) 如上所述，正常状态下； (2) A相短路时； 中性线电流。 ) 如上所述，正常状态下； ) 相短路时； 相短路时 相短路， 相断开时； (3) A相短路，中性线又断开时； (4) A相断开时； (5) A ) 相短路 中性线又断开时； ) 相断开时 ) 相断开，中性线又断开时。 相断开，中性线又断开时。 解： 1)正常状态 ( ) 虽然负载不对称，因中性 虽然负载不对称，因中性线 的存在， 的存在，负载相电压与电源 C 的相电压相等也是对称的， 的相电压相等也是对称的， 有效值亦为 220V。 。
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。
第5章三相正弦交流电路(精)
第5章三相正Si交流电珞第5章三相正弦交流电路5.1三相电源5.2三相负载5・3对称三相电路的分析计算*5・4不对称三相电路的分析计算5・5三相电路的功率本章小结<^BRCK|第5章三相正Si交流电珞5.1三相电源5.1.1三和对称正弦交流电压三相正弦电压是111三相发电机产牛的。
图5. 1所示是三相交流发电机的原理图。
在发电机的转子上，固定冇三组完全相同的绕组，它们的空间位置相差120° O 其屮5、V］、W］为这三个绕组的始端；U2、V2、W2为三个绕组的末端。
其＞1^了是-对磁极，由于磁极面的特殊形状，使定子与转子间的空气隙中的磁场按正弦规律分布。
图5.1三相交流发电机的原理金第5*三和正》吏流电珞、当发电机的转子以角速度3按逆时针旋转时，在三个绕纽的两端分别产生I隔值和同、频率相同、相位依次相差120。
的正弦交流电压。
每个绕组电压的参考方向通常规定为山绕组的始端指向绕组的末端。
这一组正弦交流电压叫三相对称正弦交流电压。
它们的波形图和和量图分別如图5. 2和图5.3所示。
■<- /图5.2对称三和正弦量的波形图々［第5*三相正Si吏流电珞■<- /图5.3对称三相正眩量的相量图〈爲第5*三和正Si交流电珞若以gwui 4为参考正弦量，则三个正弦电床的解析式分别为«u = Uy I =t/p/nsincot“二“卍2=UpmSin(3-l20° ) Ww=«w]W2=C/pZnsin (<y/+120° ) 三个电床的相量分别表示为U U=U&XJ V =U/ -12(7必=SZ12ff 从相最图小不难看出，这组对称三相正弦电用的相量之和等于零，即Uy+Uy + Uw=UpZO° = Up乙-12a + UpZl 2(J枠=U —+ 7—) = 0.洱•.一P 2 2 2 丿 2，〈爲第5*三和正Si交流电珞从波形图屮可看出，任意时刻三个正弦电压的瞬时值之和恒等于寒，即n(j+Wy+n^ — 0能够提供这样一组对称三相正弦电压的就是对称三相电源，通常所说的三相电源都是指对称三相电源。
第5章 三相电路
5.3 负载三角形联结的三相电路（自学）
1. 连结形式
i1 L1 + –
结论1：U12=U23=U31=UL=UP
u u 12 31
结论2: 对称负载Δ 形联结时， –
i2
线电流IL 3IP(相电流),
L2 +
Z31
Z12
i i31 12 i23
Z23
且落后相应的相电流 30°。
u23 L3 –
UUU==UUU∠∠-°°
由相量图可得 φ ψU ψU
U12 3U1 30
同理：
U U U U
总结：
UU==UU∠∠-°°
U U
U U U
N R2
i
L2
u+–´2
u–+´3 L3
(b)
结论
(1) 不对称负载Y形连结又未接中性线时，负载相 电压不再对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越 高。
(2) 中性线的作用：保证星形联结三相不对称负载 的相电压对称。
(3) 若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 (指干线) 内不允许接熔断器或刀 闸开关。
220V电压, 正常工作。
② 中性线断开
L2
变为单相电路，如图(b) L3
所示, 由图可求得
I U23 380 A 12 .7 A R2 R3 10 20
U2 IR 2 12 .710V 127 V
U3 IR 3 12 .7 20V 254 V
R1
R3
相电流：流过每相负载的电流 I1‘N’ 、I2N’ 、I3N’ IP 线电流：流过端线的电流 I1、I2、I3 IL
第5章 三相正弦交流电路
第5章 三相正弦交流电路
第5章 三相正弦交流电路
同理可得
即线电压的大小是相电压大小的根号3倍,且线电压的相 位比相应相电压相位超前30 °。 在三相电路中,三个线电压 之间的关系是
或用瞬时值表示为
即三个线电压的相量和总等于零,或三个线电压瞬时值 的代数和恒等于零。
第5章 三相正弦交流电路
例5. 1 星形连接的对称三相电源,线电压是 uU V=380s i n314 tV,试求出其它各线电压和各相电压的解析 式。
中线电流则为
如果电源线电压对称,负载的复阻抗相等,即ZU= ZV= ZW= Z , 这便是对称三相电 路。由于电压对称,因此负载端相电流大 小相等,相位依次相差120 °,也是一组对称的正 弦量。
第5章 三相正弦交流电路
此时,中线电流为
2.三相三线制电路 图5. 9所示为三相三线制电路,其中电源和负载均为 星 形连接。对图中的三线制电路,根据弥尔曼定理可得中点电 压为
这种情况我们将在后面的5. 4节中详细讨论。
第5章 三相正弦交流电路
5. 2. 2 负载的三角形(△)连接 图5. 10( a )所示为负载的三角形电路。不计线路阻抗时, 电源的线电压直接加于各相 负载,负载的相电压等于电源的 线电压。由于电源的线电压总是对称,因此,无论负载本 身是 否对称,负载的相电压总是对称的。此时,各相负载的电流分 别为
( 3)取出一相电路,单独求解。 ( 4)由对称性求出其余两相的电流和电压。 ( 5)求出原来三角形连接负载的各相电流。
电工基础——三相交流电路
第五章三相交流电路引言：三相交流电和单相交流电相比具有以下主要优点：1 ．三相电机比单相电机设备利用率高，工作性能优良；2 ．三相电比单相电用途更加广泛；3 ．三相电在传输分配方面更加优越且节省材料。
由于上述原因，所以三相电得到了广泛的应用。
生活中的单相电常常是三相电中的一相。
第一节对称三相交流电源学习目标： 1. 熟悉三相交流电源、三相四线制、三相三线制电路的基本概念2 ．掌握三相交流电源的星形联结和三角形联结的特点重点：三相交流电源的星形联结和三角形联结的特点难点：三相交流电源的三角形联结的特点一、三相电动势图 5-1 图 5-21 ．单相电动势的产生：如图 5-1 所示，在两磁极中间，放一个线圈（绕组）。
让线圈以w 的速度顺时针旋转。
根据右手定则可知，线圈中产生感应电动势，其方向由U 1 ® U 2 。
合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，线圈两端便可得到单相交流电动势为2 ．三单相电动势的产生：如图 5-2 所示，若定子中放三个线圈 ( 绕组 ) ：U 1 ® U 2 ，V 1 ® V 2 ，W 1 ® W 2 ，由首端（起始端、相头）指向末端（相尾），三线圈空间位置各差120 o ，转子装有磁极并以w 的速度旋转，则在三个线圈中便产生三个单相电动势。
二、三相对称电源图 5-3 1 ．供给三相电动势的电源称为三相电源，三个最大值相等，角频率相同而初相位互差时的三相电源则称为对称三相电源。
如图 5-3 所示，他们的参考方向是始端为正极性，末端为负极性。
2 ．三相电源的表示式3 ．相量表示式及相量图、波形图，如图 5-4 、 5-5 所示图 5-5图 5-44 ．三相电源的特征：大小相等，频率相同，相位互差120º 。
对称三相电源的三个相电压瞬时值之和为零，即5 ．相序：对称三相电压到达正（负）最大值的先后次序，U → V → W → U 为顺序，U → W → V → U 为逆序。
第5章 三相正弦交流电路
二、合理选择保护方式
（1） 中性点直接接地的公用供电系统和中 性点不接地的供电系统，电气设备应采用保 护接地。
（2） 用专用变压器供电且中性点直接接地 的系统，电气设备应采用接零保护。在城防 、人防等潮湿场所或安全条件特别恶劣的场 所，电气设备的金属外壳宜采用接零保护。
三、熟悉接地装置的形式
接地装置由接地体和接地线两部分组成。接地线 有接地干线和接地支线两种。接地装置按接地体的 多少进行分类，常见的有图5-19所示的几种组成形 式。
活动一 保护接地 活动二 保护接零 活动三 电工安全操作规程
活动一 保护接地
一、接地的种类及意义
二、保护接地
把电气设备的金属外壳及与外壳相连的金 属构架用接地装置与大地可靠地连接起来， 以保证人身安全的保护方式，叫保护接地， 简称接地。
保护接地的意义如图5-16所示。
活动二 保护接零
一、保护接零 把电气设备的金属外壳及与外壳相连的金属构架 与中性点接地的电力系统的零线连接起来，以保护 人身安全的保护方式，叫保护接零，简称接零，如 图5-17所示。
(2)下班前要断开电源总开关，防止电气设备起火造 成事故。
(3)修理后的电器应放在干燥、干净的工作场地，并 摆放整齐。
(4)做好检修电气设备后的故障记录，积累修理经验 。
活动一 三相负载的星形和三角形连 接
如图5-6所示，把三相负载的一端连接为一点N′， 另一端与三相电源的相线相联的连接方式，称为三 相负载的星形连接。
N′为负载的的中性点，｜ZU｜，｜ZV｜和｜ ZW｜是各相负载的阻抗值。忽略输电线路的电压 降，则各相负载的相电压UYP就等于电源的相电压 UP，各相负载的线电压UYL等于电源的线电压UL。 因此当三相电源对称时，三相负载的各相电压和线
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第5章 三相交流电路
第5章 三相电路及安全用电
5.1 三相电压 5.2 负载星形联接的三相电路 5.3 负载三角形联接的三相电路 5.4 三相功率
第5章 三相电路
本章要求： 1. 搞清对称三相负载Y和△联接时相线电压、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. 掌握对称三相电路电压、电流及功率的计算。 4. 了解安全用电常识。
3U230 3U330
3Up 90 Ul 90 3Up150 Ul150
结论：电源 Y形联接时, 线电压Ul 3UP , 且超 前相应的相电压 30 , 三相线电压也是对称的 。
三、三相电源的三角形联接
U1 +–
U12
–
UU+–2B3C
U 31
+
V1
W1
结论：电源Δ形联接时 线电压Ul 相电压Up
中线电流 IN I1 I2 I3 0 负载对称无中线时
负载对称时,中线无电流,可省掉中线。 Ul 3UP
例1：一星形联接的三相电路，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，若R1=R2= R3 = 5 ，求线电流及中电流
流 IN ; 若R1=5 , R2=10 , R3=20 ,求线电流及
N–
IN
––
U 2
I2
+
U 3
I3
Ia
Z1 N'
Z2
Z3
+
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
3)线电流＝相电流
4)中线电流 IN I1 I2 I3
Ul 3UP
Il IP
I1
U 1 Z1
I2
U 2 Z2
I3
U 3 Z3
负载 Y 联接带中线时, 可将各相分别看作单相电路计算
频率相同
称为对称三相电势
相位互差120°
对称三相电势的瞬时值之和为 0
即：e1 e2 e3 0
或：E1 E 2 E 3 0
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 U1 V1 W1
二、三相电源的星形联接
1. 联接方式
+
+
+ – L1 端线(相线、火线)
e1
W– U2 + e32–V2 – e2 +
中线电流 IN I1 I2 I3 0
(2) 三相负载不对称（R1=5 、R2=10 、R3=20 ）
分别计算各线电流
I1
U1 R1
2200 5
440A
I2
U 2 R2
220 120 10
e1 W– U2 + e23–V2–e2
+
U 1 –
U 12
– U +
–
2
U
3
1
–
N
相量图
U 3
U 2
30°
U +
3+
U–+
L2 23L3
根据KVL定律
U 2
UUU132231
UUU123
UUU213
由相量图可得
U12 3U130 Ul30
U12 U1
3U P 30
同理 U23 U 31
5.1 三相电压
一、三相电压的产生
工作原理：动磁生电
V2 •
U1 • S
+
-
定子
• W2 转子
(首端) U1 V1 W1 + ++
– ––
e1 e2 e3
(尾端) U2 V2 W2
图5.1.2 三相绕组示意图
N
W1
V1
U2
图5.1.1 三相交流发电机示意图
铁芯（作为导磁路经）
定子
匝数相同
发电机结构
I1
+
U1
N–
IN
––
U 2
+
I2
U 3
I3
Y: 三相三线制
Y0：三相四线制
Ia Z1
N' Z2
Z3
结论： 负载 Y联
接时，线电
流等于相电
+
流。
N 电源中性点 N´负载中性点
相电流：流过每相负载的电流
线电流：流过端线的电流 I1、I2、I3
2.负载Y 0联接三相I电1 路的计算
Y0 联接时：
+
U1
5.2负载星形联接的三相电路
一、三相负载
分类
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：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
e1 Em sin t e2 Em sin( t 120 ) e3 Em sin( t 120 )
波形图
e e1 e2 e3
EEE123
E0 E
E 120
E 120
相量图
.
E3
120° 240° 360°
0
2
120° .
120°
E1
t
120°
.
E2
三个正弦交流电动势满足以下特征
最大值相等
U1
–
U 12
– U 2
–
+–
U 31
N 中线(零线、地线) 在低压系统,中
中性点
U +
3
U–+
23
+
L2 性点通常接地， 所以也称地线。
L3
相电压：端线与中线间（发电机每相绕组）的电压
线电压：端线与端线间的电压
UU11、2、UU 223、、UU331
、Up 、Ul
2.线电压与相电压的关系
+
+ – + L1
三相绕组 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
e1 Em sin t
e2 Em sin(t 120)
e3 Em sin( t 120 )
相量表示
EE12
E0 E E 120
E(
1 2
j
3) 2
E 3
E 120
E(
1 2
j
3 )
2
三相电动势瞬时表示式 相量表示
法 ，要根据负载的额定电压和电源电压确定。
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。
电源 保险丝 L1
L2 L3 N
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
二、负载星形联接的三相电路
1. 联接形式
3.对称负载Y0
联接三相电路的计算
I1
负载对称时，只
+
需计算一相电流，
U1 N–
IN
––
U 2 + U 3
I2
I3
Z1 其它两相电流可
N'
根据对称性直接
Z2 写如出：。
Z3
I1 1030 A
可知：
+
三相电压对称，且Z1 Z2 Z3
I2 10 90 A
负载对称时，三相电流也对称。 I3 10 150 A
中线电流 IN 。
L1
I1
+
U1
N–
IN
L3
U– 2
L2 +
U–
+
3
I2 I3
R3
R1
N R2
L1
I1
+
L3
N
U1
–
IN
U– 2
L2 +
U–
+
3
I2 I3
R3
R1
N R2
解：已知：U12
(1) 相电流
38030
I1
U 1 R1
V
2200 5
U1 2200
440 A
V
三相对称 I2 44 120A I3 44 120A