第三章_三相交流电路案例
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第3章三相电路
0
波形图和相量图如图3-3所示。相电压对称。
u
uU
uV
uW ωt
UW
1200
1200
0
π
2π
1200
UU
UV
(a)相电压的波形图 (b)相量图
图3-3三相电源相电压的波形图和相量图
电源任意两根端线之间的电压称为线电 压，用uUV、uVW、uWU 表示，如图3-4所 示。 U1 L
1
uU
W2
你可要记 住了！
I L 3I P
（3-16）
线电流落后相应的相电流300的相位角。
例2 三相对称负载，每相R=6Ω,XL=8 Ω,接到UL=380V
§ 3.2
三相负载的联接
负载有单相负载与三相负载之分。对于 单相负载，应根据其额定电压接入电路。 若负载所需的电压是电源的相电压，应将 负载接到端线与中线之间。如图3-8(a)
U V W N
ZU
ZV 图3-8 (a)
ZW
若负载所需的电压是电源的线电压，应将 负载接到端线与端线之间。如图3-8(b)
UP=UL
很好记吧！
Hale Waihona Puke 思考题１．对称三相电源星形连接时，Ｕl= 3 Up ,线电压 的相位超前于它所对应相电压的相位 300 。
２．正序对称三相星形连接电源，若 UVW 380300V , 380/1500V， U U 220/1200 V， 220/-1200 V。 则 U UV UW
§3.1 三相交流电源
一、 概念
由三个幅值相等、频率相同、相位互差 120o的单相交流电动势按一定方式连接起来 所构成的电源称为三相交流电源。由三相电 源构成的电路称为三相交流电路。 三相交流电源一般来自三相交流发电机或 变压器副边的三相绕组。三相交流发电机的 基本原理如图3-1所示
波形图和相量图如图3-3所示。相电压对称。
u
uU
uV
uW ωt
UW
1200
1200
0
π
2π
1200
UU
UV
(a)相电压的波形图 (b)相量图
图3-3三相电源相电压的波形图和相量图
电源任意两根端线之间的电压称为线电 压，用uUV、uVW、uWU 表示，如图3-4所 示。 U1 L
1
uU
W2
你可要记 住了！
I L 3I P
（3-16）
线电流落后相应的相电流300的相位角。
例2 三相对称负载，每相R=6Ω,XL=8 Ω,接到UL=380V
§ 3.2
三相负载的联接
负载有单相负载与三相负载之分。对于 单相负载，应根据其额定电压接入电路。 若负载所需的电压是电源的相电压，应将 负载接到端线与中线之间。如图3-8(a)
U V W N
ZU
ZV 图3-8 (a)
ZW
若负载所需的电压是电源的线电压，应将 负载接到端线与端线之间。如图3-8(b)
UP=UL
很好记吧！
Hale Waihona Puke 思考题１．对称三相电源星形连接时，Ｕl= 3 Up ,线电压 的相位超前于它所对应相电压的相位 300 。
２．正序对称三相星形连接电源，若 UVW 380300V , 380/1500V， U U 220/1200 V， 220/-1200 V。 则 U UV UW
§3.1 三相交流电源
一、 概念
由三个幅值相等、频率相同、相位互差 120o的单相交流电动势按一定方式连接起来 所构成的电源称为三相交流电源。由三相电 源构成的电路称为三相交流电路。 三相交流电源一般来自三相交流发电机或 变压器副边的三相绕组。三相交流发电机的 基本原理如图3-1所示
实验三三相交流电路
实验三 三相交流电路一、实验目的1．验证三相对称负载星形、三角形联接时，线电压和相电压，线电流与相电流之间的关系。
2．了解不对称负载星形联接时中线的作用。
3．学习三相功率的测量方法。
二、实验原理简述三相负载根据其额定值和电源电压，可作星形（Y ）联接或三角形（△）联接，如图1-3-1、图1-3-2所示。
对称三相负载作Y 联接时，p l U U 3=，p l I I =。
中线电流00=I ，可以不接中线。
对称三相负载作△联接时，P l U U =，p l I I 3=。
U l 、U p 分别为线电压和相电压，I l 、I p 分别为线电流和相电流。
图1-3-1 三相负载星形接法 图1-3-2三相负载三角形接法不对称三相负载作Y 联接时，中线电流00≠I ，必须有中线。
这时仍有p l U U 3=的关系，即负载上的相电压仍对称。
如果无中线，则p l U U 3≠，负载较小的那一相相电压较高，相电压不对称，使负载不能正常工作。
因此，照明电路都采用有中线的三相四线制（Y 。
）接法。
而且为了防止中线断开，不允许在中线上安装熔断器和开关。
不对称三相负载作△联接时，p l I I 3≠。
这时只要电源三个线电压对称，不对称负载的三个相电压仍对称，对电器设备没有影响。
三相负载消耗的总功率等于每相负载消耗的功率之和，所以对于任何三相负载，都可以采用三瓦特表法测定功率。
三瓦特表法就是用三只瓦特表分别测量每相负载的功率，然后相加；在负载不变的情况下，也可以用一只瓦特表依次测量各相负载功率，然后相加即得三相总功率。
当负载对称时，每相的有功功率相等，所以只要用一个瓦特表测出任意一相的功率再乘ca以3，即得三相总功率。
这种测量功率的方法叫一瓦特表法，如图1-3-3所示。
以上方法在实际应用中很不方便，所以较少采用。
对于三相三线制电路，不论负载对称还是不对称，是星形接法还是三角形接法，都可以采用二瓦特表测量其功率，因此二瓦特表法得到了广泛的应用。
三相交流电路讲义课件
关于零线的结论
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，有的超过用电设备的额定电压，有的达 不到额定电压，都不能正常工作。比如，照明电路中 各相负载不能保证完全对称，所以绝对不能采用三相 三相制供电，而且必须保证零线可靠。
中线的作用在于，使星形连接的不对称负载得到相 等的相电压。为了确保零线在运行中不断开，其上不 允许接保险丝也不允许接刀闸。
各差120o
X
转子装有磁极并以
的速度旋转。三个
线圈中便产生三个单相电动势。
定子 Z
•
B 转子
三相电动势
eXA Em sin t
eYB Em sint 120 eZC Em sint 240
Em sin( t 120)
三相电动势的特征： 大小相等，频率相同，相位互差120º
三相电动势的相量关系：
照明电路的一般画法
A B C
N
零线上不能加 刀闸和保险
...
一 层
...
...
二
三
层
层
讨论 照明电路能否采用三相三线制
供电方式？
讨论
不加零线 会不会出 现问题?
A 一层楼
N
二层楼 B C
...
三层楼
问题1：若一楼全部断开，二、三楼仍然接通,
情况如何?
分析：
设线电压为380V。 A相断开后，B、C 两相 串连，电压UBC （380V） 加在B、C负载上。如果 两相负载对称，则每相负 载上的电压为190V。
u AN A
Z iAN
N
uCN C
uBN B
Z
iC
iB
iCN Z
iBN
相电流(负载上的电流)：
第三章电力系统三相短路的实用计算
计算的条件和近似：电源
E|0| U|0| jI|0| xd
发电机的等值电动势为次暂态电动势； 等值电抗为直轴次暂态电抗； 若忽略负荷，则短路前为空载状态，所有电源的等值电动 势标幺值均为1，且同相位。 当短路点远离电源时，发电机端电压母线看作恒定电压源。
计算的条件和近似：电网 • 忽略线路对地电容和变压器的励磁回路 • 计算高压网时忽略电阻，低压网和电缆 线路用阻抗模值计算 • 标幺值计算中取变压器变比为平均额定 电压之比
计算的条件和近似：负荷 • 不计负荷（均断开）。 • 短路前按空载情况决定次暂态电动势， 短路后电网上依旧不接负荷。 • 近似的可行性是由于短路后电网电压下 降，负荷电流<<短路电流。
计算的条件和近似：电动机
• 短路后瞬间电动机倒送短路电流现象：图3-1 异步电动机在失去电源后能提供短路电流: 机械惯性和电磁惯性。 异步电动机短路电流中有交流分量和直流分量。
• 电力系统短路电流的工程计算只要求计 算短路电流基频交流分量的初始值，即 次暂态电流 I 。
WHY? 由于使用快速保护和高速断路器以后， 断路器开断时间小于0.1S
Q:各种电机的时间常数的大致范围为多少？
P32 表2-2
第三章 电力系统三相短路电流的实用计算
第一节 短路电流交流分量初始值计算
线形 网络
I f
f
只有第i个电势源 单独作用时的电 流分布
Iii
表示第i个电势源单独作用时从节点i流入网络的电流 表示第j个电势源单独作用时从节点i流出网络的电流
Iij
第i个电源节点的电流可以表示为：
I i I ii I ij
j 1 j i
n
电工学第三章三相电路
B
iA iN iB RC
RA
N
RB
iC
N I A I B I C 0 I
一、负载的星形联结 二、负载的三角形联结
交流电路中的用电设备，大体可分为两类： 一类是需要接在三相电源上才能正常工作
的叫做三相负载 ,如果每相负载的阻抗值和阻抗
角完全相等，则为对称负载，如三相电动机。
另一类是只需接单相电源的负载，它们可
以按照需要接在三相电源的任意一相相电压或 线电压上。对于电源来说它们也组成三相负载， 但各相的复阻抗一般不相等，所以不是三相对 称负载。如照明灯。
二、三相电源的连接
1、星形联结 把三相绕组的尾端 XYZ 接成一点。 而把首端 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。
中性点 U A 或零点
+
–
N
– U C
+
– + U B
+ U A – – – U B +
+
U AB
–
A 相线（火线）
相电 压
一、三相对称正弦电动势
1.三相交流发电机主要组成部分： 电枢（是固定的，亦称定子）：定子铁心内圆周表面 有槽，放入三相电枢绕组。 A B C 磁极 （是转动的，亦称转子） A
Y
– + S
Z
n
+
B
绕 组
A
X
X Y Z
三相绕组
单相绕组
N
C
铁 心
+
+ X
三相绕组的三相电动势 幅值相等, 频率相同, 彼 此之间相位相差120°。
U C
+
iA iN iB RC
RA
N
RB
iC
N I A I B I C 0 I
一、负载的星形联结 二、负载的三角形联结
交流电路中的用电设备，大体可分为两类： 一类是需要接在三相电源上才能正常工作
的叫做三相负载 ,如果每相负载的阻抗值和阻抗
角完全相等，则为对称负载，如三相电动机。
另一类是只需接单相电源的负载，它们可
以按照需要接在三相电源的任意一相相电压或 线电压上。对于电源来说它们也组成三相负载， 但各相的复阻抗一般不相等，所以不是三相对 称负载。如照明灯。
二、三相电源的连接
1、星形联结 把三相绕组的尾端 XYZ 接成一点。 而把首端 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。
中性点 U A 或零点
+
–
N
– U C
+
– + U B
+ U A – – – U B +
+
U AB
–
A 相线（火线）
相电 压
一、三相对称正弦电动势
1.三相交流发电机主要组成部分： 电枢（是固定的，亦称定子）：定子铁心内圆周表面 有槽，放入三相电枢绕组。 A B C 磁极 （是转动的，亦称转子） A
Y
– + S
Z
n
+
B
绕 组
A
X
X Y Z
三相绕组
单相绕组
N
C
铁 心
+
+ X
三相绕组的三相电动势 幅值相等, 频率相同, 彼 此之间相位相差120°。
U C
+
三相交流电路
E3
+ _ _ _
I1
E2
+
Z1 Z3 Z2
I
L2 L3
3
I2
三相三线制供电时不平衡各相电流的计算
L1
+
E1
I1
E2
+
E3
+
N
−
−
−
N’ L2
L3
I2
I
3
E1 = 220∠0°, E 2 = 220∠ − 120°, E 3 = 220∠120°
已知：每盏灯的额定值为220V、100W，求：各电流
L1
相电压：
N L2 L3
相线与中线之间的电压， Ù1 ， Ù2 ， Ù3
线电压：
ÙL
相线与相线之间的电压 Ù12， Ù23， Ù31
相电压正方向选定为：自绕组始端指向末端 线电压正方向选定为： 如：Ù12则表示：L1→L2
三相电源星形连接中三相电压的 特点
+ + + –
L1
相电压的特点
E1
– –– + E3
L1
端线(相线、火线)
E1
_ U2
W2 _ V2
+
_
N
中线(零线、地线) 特点
E2
V1
E3
+
L2 L3
1）三相绕组的三个末端连在一起，成为公共点，称为“中点”. 从中点引出“中线” 2）从三相绕组首端U1,V1,W1引出相线 相线对地有电压，又称“火线”.在低压系统中,中点通常接地， 中点又称“零点”，中线又称“零线”。
第三章 三相交流电路
基 本 要 求
1. 掌握三相电路的基本概念：对称电源、对称负载、 线电压 相电流、线电流及其关系 2. 能计算对称/不对称三相电路的电流、电压， 对称三相电路的功率 3. 了解不对称三相电路的概念，掌握中线的作用。
+ _ _ _
I1
E2
+
Z1 Z3 Z2
I
L2 L3
3
I2
三相三线制供电时不平衡各相电流的计算
L1
+
E1
I1
E2
+
E3
+
N
−
−
−
N’ L2
L3
I2
I
3
E1 = 220∠0°, E 2 = 220∠ − 120°, E 3 = 220∠120°
已知：每盏灯的额定值为220V、100W，求：各电流
L1
相电压：
N L2 L3
相线与中线之间的电压， Ù1 ， Ù2 ， Ù3
线电压：
ÙL
相线与相线之间的电压 Ù12， Ù23， Ù31
相电压正方向选定为：自绕组始端指向末端 线电压正方向选定为： 如：Ù12则表示：L1→L2
三相电源星形连接中三相电压的 特点
+ + + –
L1
相电压的特点
E1
– –– + E3
L1
端线(相线、火线)
E1
_ U2
W2 _ V2
+
_
N
中线(零线、地线) 特点
E2
V1
E3
+
L2 L3
1）三相绕组的三个末端连在一起，成为公共点，称为“中点”. 从中点引出“中线” 2）从三相绕组首端U1,V1,W1引出相线 相线对地有电压，又称“火线”.在低压系统中,中点通常接地， 中点又称“零点”，中线又称“零线”。
第三章 三相交流电路
基 本 要 求
1. 掌握三相电路的基本概念：对称电源、对称负载、 线电压 相电流、线电流及其关系 2. 能计算对称/不对称三相电路的电流、电压， 对称三相电路的功率 3. 了解不对称三相电路的概念，掌握中线的作用。
《三相交流电路》课件
02
三相交流电路的基本元件
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
变压器
01
02
03
04
变压器是三相交流电路中的重 要元件，用于改变电压的大小
和方向。
变压器由铁芯和绕组组成，绕 组分为初级和次级绕组。
变压器的工作原理基于电磁感 应定律，通过磁场耦合实现电
压和电流的变化。
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
相电压与线电压的关系
01
02
03
相电压
在三相交流电路中，每一 相的电压称为相电压。
线电压
三相交流电路中，任意பைடு நூலகம் 相之间的电压称为线电压 。
关系
线电压是相电压的√3倍， 且线电压超前相应相电压 30°。
相电流与线电流的关系
相电流
ERA
三相交流电路的定义
总结词
三相交流电路是由三个相位差为120度的单相交流电源组成的电力网络。
详细描述
三相交流电路由三个单相交流电源组成，这三个电源在相位上互差120度。这种 组合使得三相交流电在输送和使用过程中能够实现更高效的电能传输和分配。
三相交流电的产生
总结词
三相交流电通常由发电机产生，通过 电磁感应原理，将机械能转换为电能 。
照明系统
家庭照明系统中的荧光灯、LED灯等 ，需要三相交流电来驱动。通过合理 的配线设计，可以实现照明系统的安 全、节能和舒适。
电力系统
并网发电
大型风力发电和太阳能发电系统产生的电能，需要通过逆变器转换成三相交流电后并入电 网。这样可以实现不同类型电源之间的互补，提高电力系统的稳定性。
电工学第三章三相交流电ppt课件
结论：电源 Y形联结时, 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 。
6
3.1.2 三相电路中负载的联结方法
1. 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：ZA=ZB= ZC
三相负载
如三相电动机
此时负载中性点N´即为 A, 因此负载各相电压为 N
UA 0 , UA 0
B
UB UB A, UB 380 V UC UC A , UC 380 V C
+
U A
iA
iC
– –
N´
–
iB
+ U C U B +
此情况下，B相和C相的电灯组由于承受电压上所加 的电压都超过额定电压（220V) ，这是不允许的。
(2) 相UA电B=流UBC=UIIICABCABCA=UUUUZZZClCAABB=AABBCCUP
A
+–
U AB
– U CA
B U+ BC C–
+
IB IC
ICA
ZCA
IAB
ZBC ZAB
IBC
相电流： 线电流：
IIAA、B、IIB、BC、IC ICA
线电流不等于相电流
20
(3) 线电流
IA IAB ICA
16
(2) A相断路
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
6
3.1.2 三相电路中负载的联结方法
1. 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：ZA=ZB= ZC
三相负载
如三相电动机
此时负载中性点N´即为 A, 因此负载各相电压为 N
UA 0 , UA 0
B
UB UB A, UB 380 V UC UC A , UC 380 V C
+
U A
iA
iC
– –
N´
–
iB
+ U C U B +
此情况下，B相和C相的电灯组由于承受电压上所加 的电压都超过额定电压（220V) ，这是不允许的。
(2) 相UA电B=流UBC=UIIICABCABCA=UUUUZZZClCAABB=AABBCCUP
A
+–
U AB
– U CA
B U+ BC C–
+
IB IC
ICA
ZCA
IAB
ZBC ZAB
IBC
相电流： 线电流：
IIAA、B、IIB、BC、IC ICA
线电流不等于相电流
20
(3) 线电流
IA IAB ICA
16
(2) A相断路
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
第3章(三相交流电路)
IN
I zA
I zC
Z3
ZA N'
IB
IC
ZB
I zB
相电流：各相负载的电流，正方向与相电压的极性一致。 线电流：端线中的电流，正方向从电源流向负载。
中线电流：中线中的电流，正方向从负载流向电源。
三相对称负载：各相负载的大小、性质完全相同。
（2）负载Y接三相电路的计算
LA UA N UB UC N LB LC – + UA –
三个最大值相等、角 频率相同、相位上互差 120°的正弦交流电。
(2) 三角形连接（Δ）
LA
CA
+ – +
–
U AB U
结论：电源Δ 形联结时 线电压U l 相电压Up
LB
UBC U BC
–
+ LC
第三节 三相电路中负载的连接
1. 三相负载
分类
负载
三相负载：需三相电源同时供电
三相电动机等
u eA eB eC
ωt
eA Em sin t eB Em sin( t 120 ) eC Em sin( t 120)
相量表示
0
T
E A E 0 E
UC
E 120 E ( 1 j 3 ) EB 120° 2 2 E 120 E ( 1 j 3 ) EC 2 2
第3章 三相交流电路
三相交流电源 三相电路负载的连接 三相电路的功率
0
引 言
单相交流电路：它的电源是一个交流电动势； 三相交流电路：它是由三个频率相同、幅值相等、 相位互差120°的电动势作为电源。
三相交流电路优点：
《电工技术》教学课件 第三章 三相电路 负载星形连接的三相电路
IU
UU ZU
U P00
Z Z
UP Z
(00
Z
)
IP Z
IV
UV ZV
U P(1200 )
Z Z
UP Z
(1200
Z
)
IP Z
120
IW
UW ZW
U P1200 Z Z
UP Z
(1200
Z)
IP
Z
120
由此可见，在负载对称的 情况下，每相负载上电流 的大小（有效值）相同， 相位彼此相差1200，即相 电流也是对称的。因而， 只需求出一个相电流，其 余推出即可 。
灯泡被烧毁；三楼的灯不亮。
R3 R2 V
W
三、操作训练
三相正弦交流电路负载星形联接分析
（3）根据以上分析，照明电路不能采用三相三线制供电方式。且中线上不
能接开关和保险丝。
U
中线的作用在于，使星形连接的不对称负载得到相等
一层楼 ...
N 的相电压。因为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，有的超过用电设备的额定
五、归纳总结
（1）三相负载星形连接时，无论负载对称与否，负载上的相电压、线电压等于电 源的相电压、线电压。因而： 相电压对称，线电压对称；负载的相电流等于相应的线电流。 （2）当三相电路对称时，三个相电流也是对称的，所以中性线上的电流为零，所 以，三相负载对称的电路也可以采用三相三线制的联结方式。 （3）若负载不对称时，不能采用三相三线制！因为此时各相负载上的电压将会出 现不对称现象，负载不能正常工作。并且，中线上不能安装开关和保险丝！
三、操作训练
三相正弦交流电路负载星形联接分析
（2）若一楼断开，二、三楼接通。但两层楼灯的数量不等（设二楼灯的数量为三层的
简明电工学课件：三相交流电路分析
三相交流电路分析
【例5.1.1】 ̇UBC=380∠0°V, 则̇UA、̇UB、̇UC、̇UAB、̇UCA分别为多少?
解 由̇UBC=380∠0°V,̇UAB=380∠120°V,̇UCA=380∠120°V。 即̇UB=220∠-30°V,̇UA=220∠90°V,̇UC=220∠150°V。
三相交流电路分析
三相交流电路分析 解 (1)L1相短路,中性线未断开,如图5.2.4所示。此时R1
被短路,短路电流很大, 将 L1相熔断,而 L2相和 L3相未受影响, 则R1上的电压为0,R2、R3上的电压均为220V。
图5.2.4 L1相短路,中性线未断开
三相交流电路分析 (2)L1相短路,中性线断开,如图5.2.5所示。此时R1被短
即负载相电流对称,大小相等且彼此相位相差120°
三相交流电路分析 显然,负载线电流不等于负载相电流。以̇I1、̇I12、̇I31 为
例讨论负载线、相电流之间的关系,由 KCL可得
将上述相量绘于图5.3.2。
三相交流电路分析
图5.3.2 三角形联结时线、相电流关系
三相交流电路分析 计算可得
因此负载称,则线电 流也是对称的,大小相等且彼此 相位相差120°。
三相交流电路分析
图5.1.2 定子绕组切割磁感线简图
三相交流电路分析
以 U 相绕组为例,图5.1.1所示瞬间切割磁感线速度最快, 转到90°,则不再切割,转 到180°,反方向切割速度最快。以 此类推,转子旋转一周,定子绕组上产生的电动势也会 形成一 个周期的正弦量,其他两相类似。因定子绕组空间分布位置 不同,切割有顺序之分, 进而在三相绕组的两端得到了频率相 同、幅值相等、相位互差120°的三相对称电压,以u1 为参考 量,分别用u1、u2和u3表示,则
三相交流电路
X
电工电子技术
二、三相电动势的表示式 （1）三角函数式 ）
eC = E m sin (ω t − 240 ° )
= E m sin( ω t + 120 ° )
三相电动势的特征： 三相电动势的特征： 大小相等，频率相同，相位互差120º。 大小相等，频率相同，相位互差 。
e B = E m sin (ω t − 120 ° )
同理： •
• • •
•
•
•
•
°
U BC = U BN −UCN = 3U BN ∠30 • • • • ° UCA = UCN − U AN = 3UCN ∠30
UCN UAN UBC
• • •
°
UCA UBN
•
•
UAB
•
三个线电压也是对 称的：大小相等， 称的：大小相等， 为相电压的 3 倍，相位领先对应 的相电压30° 的相电压 °，互 成120°相位差。 °相位差。
相 电 压
• 1 U ∠ − 30° = U AN = AB 3 • • 1 U ∠ − 30° = U BN = BC 3 • • 1 U ∠ − 30° = UCN = CA 3 •
1 U ∠ − 30° l 3 1 U ∠ −150° l 3 1 U ∠90° l 3
电工电子技术
A
1 Ul 令：U p = 3
•
注意规定的 正方向
电工电子技术
线电压和相电压的关系： 线电压和相电压的关系：
U AB = U AN − U BN
•
•
•
•
UCN
•
• −UBN
30° •
= U AN + ( U BN ) −
第3章三相交流电路
第3章 三相交流电路
A
三相交流发电机组成
电枢，亦称定子 磁极，亦称转子
•
Y
•
S
定子中放三个线圈：
AX BY
C
N
C Z 三相交流发电机
首端 末端
X
定子
Z
•
+ _
A B
N转子
三线圈的空间位 置各差120o 。
B 三相交流发电机的原理图
磁极由原动机带动，并以 的角速度旋转。三个C线
圈中便产生三个单相电动势。
电工与电子技术基础
第3章 三相交流电路
三相电动势
eeB A E Em mssii nntt(12 )0eC
Z
eA
X
Y
eCE msi nt(24 )0 eB
或 eCE m s（ i nt＋ 1 2 ） 0
A +
uA
-N
uB
+ AB
uC +
C
波形
e,u
eA
eB eC
设以eA为参考正弦量N
B
60o o
ωt
C
电工与电子技术基础
第3章 三相交流电路
三相电动势的相量关系：
E C
EA Em0
EB Em120
E B E A
EC Em120
相量E和 AEBEC 0
三相电动势的特征：
A
E B
设
E
A
为参考相量 N
B
幅值相等，频率相同，相位互差120º
uB=220 2 sin (ωt＋150°)V
解2：
UAB38 060V
第03章 三相交流电路
Il 3I P
U l U P I l 3I P
3.3 三相功率
P UI cos Q UI sin
P U A I A cos A U B I B cosB UC IC cosC
Q U A I A sin A U B I B sin B UC IC sin C
S P 2 Q 2 3U L I L
3.4
供配电及用电安全
3.4.1电力系统概述
1.电力系统
图3.4.1 从发电厂到电力用户的输配电过程示意图
(1)发电厂 (2)变电所 (3)电力网
2.电力系统的电压 (1)电压等级
根据我国《标准电压》GB156-1993规定，交 流电力网的额定电压等级有： 220V、380V、3kV、 6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、330kV及 500kV。
I AB
UP I BC I CA I P |Z|
2 2
Z R X
AB BC CA
X arctg R
1 3 I A I AB cos30 I AB 2 2
I A 3I AB
图3.2.5 负载三角形联接的三相电路
图3.2.6 对称负载三角形联接时电压与电流的相量图
图3.4.6 TN-C-S系统
(2)TT系统
图3.4.7 TT系统
(3)IT系统
图3.4.8 IT系统
3.4.3安全用电
1.安全用电常识 (1)电流对人体的作用
①人体电阻 ②触电持续时间(Duration of electric shock) ③触电电流(Current of electric shock)
电工电子技术3三相交流电路
2 2
其中容性Q为负值
( VA )
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电工与电子技术
例： 对称三相三线制的线电压
U l 100
3V ，
每相负载阻抗为 Z 10 60 °Ω ，求负载为星形及三 角形两种连接情况下的电流和三相功率。
解 ： （ 1） 负 载星 形 连 接时 ， 相 电压 的 有 效值 为 ：
p
z U Z
p
U p 120 Z z U p 120 Z z
U Z
( 120 z )
p
(120 z )
I A I B IC 0
中线中没有电流。
P 3 P p 3U p I p cos z 3U l I l cos z
3.1.1 对称三相交流电
三相电源由三相交流发电机产生的。在 三相交流发电机中有3个相同的绕组。3个绕 阻的首端分别用A、B、C表示，末端分别用X、 Y、Z表示。这3个绕组分别称为A相、B相、 C相，所产生的三相电压分别为： 退出
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电工与电子技术
uA uB uC 2U 2U 2U
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电工与电子技术
二、伤害程度与电流强度之间的关系
对于工频交流电，按照人体对所通过大小不同的电流所呈 现的反应，通常可将电流划分为三级。
名称
感知电流 摆脱电流
定义
引起感觉的最小电流 人触电后能自主摆脱电源的最大电流
大小
男子
1.1mA 9mA
女子
0.7mA 6mA
致命电流
在较短时间内引起心室颤动、危及生 命的电流
3 I AB 30 3 I BC 30 3 I CA 30
其中容性Q为负值
( VA )
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电工与电子技术
例： 对称三相三线制的线电压
U l 100
3V ，
每相负载阻抗为 Z 10 60 °Ω ，求负载为星形及三 角形两种连接情况下的电流和三相功率。
解 ： （ 1） 负 载星 形 连 接时 ， 相 电压 的 有 效值 为 ：
p
z U Z
p
U p 120 Z z U p 120 Z z
U Z
( 120 z )
p
(120 z )
I A I B IC 0
中线中没有电流。
P 3 P p 3U p I p cos z 3U l I l cos z
3.1.1 对称三相交流电
三相电源由三相交流发电机产生的。在 三相交流发电机中有3个相同的绕组。3个绕 阻的首端分别用A、B、C表示，末端分别用X、 Y、Z表示。这3个绕组分别称为A相、B相、 C相，所产生的三相电压分别为： 退出
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电工与电子技术
uA uB uC 2U 2U 2U
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电工与电子技术
二、伤害程度与电流强度之间的关系
对于工频交流电，按照人体对所通过大小不同的电流所呈 现的反应，通常可将电流划分为三级。
名称
感知电流 摆脱电流
定义
引起感觉的最小电流 人触电后能自主摆脱电源的最大电流
大小
男子
1.1mA 9mA
女子
0.7mA 6mA
致命电流
在较短时间内引起心室颤动、危及生 命的电流
3 I AB 30 3 I BC 30 3 I CA 30
第3章 三相交流电路 习题参考答案
第3章 三相交流电路 习题参考答案3-1一台三相交流电动机，定子绕组星形连接于U L =380V 的对称三相电源上，其线电流I L =2.2A ，cos φ=0.8，试求每相绕组的阻抗Z 。
解：先由题意画出电路图（如下图），以帮助我们思考。
因三相交流电动机是对称负载，因此可选一相进行计算。
三相负载作星接时p l U U 3=由于U l =380(V)，I L =2.2(A)则 U P =220(V), I p =2.2(A),1002.2220===pp U U Z （Ω） 由阻抗三角形得808.0100=⨯==ϕCOS Z R （Ω） 60801002222=-=-=R Z X L （Ω）所以 Z=80+j60（Ω）3-2已知对称三相交流电路，每相负载的电阻为R=8Ω，感抗为X L =6Ω。
（1）设电源电压为U L =380V ，求负载星形连接时的相电流、相电压和线电流，并画相量图； （2）设电源电压为U L =220V ，求负载三角形连接时的相电流、相电压和线电流，并画相量图； （3）设电源电压为U L =380V ，求负载三角形连接时的相电流、相电压和线电流，并画相量图。
解：由题意：（1）负载作星接时p l U U 3=因380=l U V ，则2203380====c b a U U U （V ）设︒=0/220a U （V ）因相电流即线电流，其大小为： ︒-=+︒=9.36/22680/220.j I A (A)9.156/22.-=B I (A) ︒=1.83/22.C I (A) 此时的相量图略。
（2）负载作三角形连接时p l U U =因220=l U V ，则220===ca bc ab U U U （V ）设︒=0/220abU 则相电流 ︒-=+︒==9.36/22680/220..j Z U I ab ab （A ） ︒-=9.156/22.bcI（A ）︒=1.83/22.ca I （A ）线电流 ︒-=︒-=9.66/3830/3.ab AI I （A ） ︒=︒-=︒-=1.173/389.186/3830/3bcB I I （A ） ︒=︒-=1.53/3830/3.ca CI I （A ） 此时的相量图略。
三相交流电路PPT课件
返回
4.3 负载三角形联接的三相电路
A
uCA
B
iA
uAB
iAB
iB
iCA iBC
C
uBC iC
特点：线电压=相电压 U l U p
返回
各电流的计算
相电流
IAB
U AB Z AB
IBC
U BC Z BC
ICA
U CA Z CA
A
uCA
B
iA
uAB
iAB
iB
iCA
ZABZBCZCA
C
uBC iC
iBC
两组对称三相负载: 一组三角形联接 Z 36.337o
另一组星形联接 RY 10 。
试求: (1) 各组负载的相电流; (2) 电路线电流；
IA
(3) 三相有功功率。
A
B
C
IAB
I AΔ
I AY
RY
Z
返回
解： 设线电压
UAB 3800o V
则
UA 220 30o V
（1）由于三相负载对称，计算一相即可
C
B
u B iB u C iC
ZA
N' Z B
ZC
三相电路 中的电流
相电流----每相负载中的电流 I P
线电流----每根相线中的电流 Il
Байду номын сангаас返回
星形接法特点
iA
A
相电流=线电流
N
IA IAN B IB IBN C
iN
iAN
N'
iB iC
iCN
iBN
IC ICN
IN : 零线电流
Ip Il
4.3 负载三角形联接的三相电路
A
uCA
B
iA
uAB
iAB
iB
iCA iBC
C
uBC iC
特点：线电压=相电压 U l U p
返回
各电流的计算
相电流
IAB
U AB Z AB
IBC
U BC Z BC
ICA
U CA Z CA
A
uCA
B
iA
uAB
iAB
iB
iCA
ZABZBCZCA
C
uBC iC
iBC
两组对称三相负载: 一组三角形联接 Z 36.337o
另一组星形联接 RY 10 。
试求: (1) 各组负载的相电流; (2) 电路线电流；
IA
(3) 三相有功功率。
A
B
C
IAB
I AΔ
I AY
RY
Z
返回
解： 设线电压
UAB 3800o V
则
UA 220 30o V
（1）由于三相负载对称，计算一相即可
C
B
u B iB u C iC
ZA
N' Z B
ZC
三相电路 中的电流
相电流----每相负载中的电流 I P
线电流----每根相线中的电流 Il
Байду номын сангаас返回
星形接法特点
iA
A
相电流=线电流
N
IA IAN B IB IBN C
iN
iAN
N'
iB iC
iCN
iBN
IC ICN
IN : 零线电流
Ip Il
三相交流电路课件
iA
A N
iN
Z ia
N
C B
iC Z
iB
ic
Z
ib
IN : 中线电流
IN Ia Ib Ic
* 线电压=相电压 3 , 线电压领先于相电压30°。
A
U AB
U CA U BC
U A
Z
N
U C
Z
U B C
Z
B
U AB
3U A30 UCA
U C
30
则：
Ia
U A Z
IA
据此可直接得出另两相电流：
U C
IB
IC
U A
IA
Ib IB Ia 120 Ic IC Ia 240
U B
IO IA IB IC 0 （中线电流为0）
（3）负载对称，只要求电流、电压大小时，仅算一相
一组
...
联,然后分别接
N
至各相电压上。
二组
设电源电压为：
B
Ul
UP
380 220
V
C
三组
每组灯的数量可以不等，但每盏灯上都可 得到额定的工作电压220V。
照明电路的一般画法
A B C
N
零线上不能加 刀闸和保险
...
一 层
...
...
二
三
层
层
讨论 照明电路能否采用三相三线制
供电方式？
不加零线 会不会出 现问题?
定子中放三个相同线圈：
A•
S
Z
AX
Y•
•
BY
CZ 首端 末端
C
B
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2016年6月
第3章
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、输电和配电方面都具有 很多优点，因此在生产和生活中得到了极其广泛 的应用。 学习本章要求理解对称三相交流电的概念； 熟悉三相电路中相、线电压电流的关系；掌握对 称三相电路的分析和计算方法；重点理解中线的 作用；了解不对称三相电路的简单分析方法。
关于零线的结论
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，有的超过用电设备的额定电压， 有的达不到额定电压，都不能正常工作。比如， 照明电路中各相负载不能保证完全对称，所以绝 对不能采用三相三相制供电，而且必须保证零线 可靠。 中线的作用在于，使星形连接的不对称 负载得到相等的相电压。为了确保零线在运行中 不断开，其上不允许接保险丝也不允许接刀闸。
iN
iC
Z
iA
Z
C B
Z
iB
Y接时： I I
l
p
各相负载中通过的电流分别为：
中线电流：I NI ຫໍສະໝຸດ IA B
C
U U U I ；I ；I Z Z Z
A B A B C A B
C
C
显然
三相电源对称、三相Y接负载也对称的情况下，三 相负载电流也是对称的，此时中线电流为零。
若B、C相对称，各相端电压 为190V，均低于额定值220V而不 能正常工作；若B、C相不对称， 则负载多（电阻小）的一相分压 少而不能正常发光，负载少（电 阻大）的一相分压多则易烧损。
由此可得，中线的 作用是使Y接不对称三 相负载的端电压保持对 称。
*
第11页
三相四线制Y接电路中，中线不允许断开！
-UCN
UBC
第5页
U CA U CN U AN U CN ( U AN )
Ul相量图
相、线电压关系式
线电压与相电压的通用关系表达式：
U
l
3U 30
p
在日常生活与工农业生产中，多数用户的 电压等级为:
U l 380V 、 U P 220V
第7页
例：电源线电压为380V，三相对称负载Y接，Z=3+j4Ω,求：
各相负载中的电流及中线电流。 根据对称关系可得： U l 380 解：
Up
A
3
3
220V
I 44 173.1A
B
设
U 2200V
I
C
4466.9A
A B C
U 220 120V
若三相不对 称，能否去 掉中线？
一组
... N
二组 三组
Ul
380 V UP 220
B
C 当有中线时，每组灯的数量可以相等也可以不等， 但每盏灯上都可得到额定的工作电压220V。
第10页
分析 如果三相照明电路的中线因故断开，当发生一相灯负
载全部断开时或一相发生短路，电路会出现什么情况？
如果中线断开，设A相灯负 载又全部断开，此时B、C两相构 成串联，其端电压为电源线电压 380V。 如果中线断开，设又发生A相 短路，此时B、C相都会与短 接线构成通路，两相端电压 均为线电压380V，因此B、C 相由于超过额定值而烧损。
A
uC
三个线电压也是对称的， 且超前与其相对应的相电 压30° 电角。 UC
A
Z X Y
uB
eC
uA
uAB
uCA
u BC
N
B
C
-UA
N
UBN
UAB
U AB U AN U BN U AN ( U BN ) U BC U BN U CN U BN ( U CN )
P P
U U
BN
U 120 U 120
P
CN
UP相量图
三个相电压是对称的
30 30 30
注意规定的正方向
线电压： 火线对火线间的电压。
U AB 3U AN 30 U l 30 U BC 3U BN 30 U l 90 30 U 150 U 3U CA CN l
第3章
3-1 三相电源 3-2 三相负载的连接 3-3 三相负载的功率
第3章
3-1 三相电源
1. 对称三相正弦电动势
A Y
×
定子
首端： A
B
C
S
N
•
Z
转子
↓ ↓ ↓ 尾端： X Y Z
三绕组在空间 位置互差120o
转子装有磁极并以 的速度旋。三 个线圈中便产生三个单相电动势。
C
×
•
B
u A 2U P sint u B 2U P sin( t 120) u C 2U P sin( t 120)
B
I I I I 0
N
U 220120V
C
Z 3 j 4 553.1
U 2200 I Z 553.1 44 53.1A
A A
由此例可得，对称 三相电路的计算可归结 为一相电路计算，其它 两相根据对称关系可直 接写出。
第8页
问题及讨论
三相四线制供电方式
三相电源Y接时可向负载提供两种电压
第3页
相电压UP 线电压Ul
相电压：火线对零线间的电压。
A
uA
u AN u A u BN u B uCN uC
UCN
uC
Z X Y
uB
eC
uAN
N
uCN uBN
B C
120°
120° 120° UBN
第4页
U
UA
N
AN
U 0
U l 220V 、 U P 127V
三相电源绕组还可以连接成三角形，但电 源绕组三角接时只能向负载提供一种电压： 电源线电压Ul=绕组的感应电压UP。
第6页
3-2 三相负载的连接
一、负载的Y形连接:
Y接负载的端电压等于电源相电压；
线电流
A
中线电流
相电流
负载中通过的电流称为相电流IP； N 中线上通过的电流称为中线电流IN； 火线上通过的电流称为线电流Il；
N A
负载对称时
B C
(Z A Z B ZC Z )
中线是否可以 去掉？
I I I I 0
称为三相三线制。
答： Y形连接三相完全对称时，零线可以取消。
eC
uA
A
Z
Z Z
uC
uB
第9页
B
C
应用实例--照明电路
正确接法:每组灯相 互并联,然后分别接 至各相电压上。设 电源电压为： A
X
三相交流发电机示意图
第1页
u
uA
uB
uC
ωt
UC 120° 120° UA 120°
0
T
对称三相交流电波形图
对称三相交流电 的特征
UB
对称三相电压相量图
大小相等，频率相同，相位互差120º 。
第2页
2. 三相电源的星形（Y）连接方式
A （火线）或（相线） Z X Y
uB
eC
uA
uC
N（中线）或（零线） B（火线） C（火线）
第3章
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、输电和配电方面都具有 很多优点，因此在生产和生活中得到了极其广泛 的应用。 学习本章要求理解对称三相交流电的概念； 熟悉三相电路中相、线电压电流的关系；掌握对 称三相电路的分析和计算方法；重点理解中线的 作用；了解不对称三相电路的简单分析方法。
关于零线的结论
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，有的超过用电设备的额定电压， 有的达不到额定电压，都不能正常工作。比如， 照明电路中各相负载不能保证完全对称，所以绝 对不能采用三相三相制供电，而且必须保证零线 可靠。 中线的作用在于，使星形连接的不对称 负载得到相等的相电压。为了确保零线在运行中 不断开，其上不允许接保险丝也不允许接刀闸。
iN
iC
Z
iA
Z
C B
Z
iB
Y接时： I I
l
p
各相负载中通过的电流分别为：
中线电流：I NI ຫໍສະໝຸດ IA B
C
U U U I ；I ；I Z Z Z
A B A B C A B
C
C
显然
三相电源对称、三相Y接负载也对称的情况下，三 相负载电流也是对称的，此时中线电流为零。
若B、C相对称，各相端电压 为190V，均低于额定值220V而不 能正常工作；若B、C相不对称， 则负载多（电阻小）的一相分压 少而不能正常发光，负载少（电 阻大）的一相分压多则易烧损。
由此可得，中线的 作用是使Y接不对称三 相负载的端电压保持对 称。
*
第11页
三相四线制Y接电路中，中线不允许断开！
-UCN
UBC
第5页
U CA U CN U AN U CN ( U AN )
Ul相量图
相、线电压关系式
线电压与相电压的通用关系表达式：
U
l
3U 30
p
在日常生活与工农业生产中，多数用户的 电压等级为:
U l 380V 、 U P 220V
第7页
例：电源线电压为380V，三相对称负载Y接，Z=3+j4Ω,求：
各相负载中的电流及中线电流。 根据对称关系可得： U l 380 解：
Up
A
3
3
220V
I 44 173.1A
B
设
U 2200V
I
C
4466.9A
A B C
U 220 120V
若三相不对 称，能否去 掉中线？
一组
... N
二组 三组
Ul
380 V UP 220
B
C 当有中线时，每组灯的数量可以相等也可以不等， 但每盏灯上都可得到额定的工作电压220V。
第10页
分析 如果三相照明电路的中线因故断开，当发生一相灯负
载全部断开时或一相发生短路，电路会出现什么情况？
如果中线断开，设A相灯负 载又全部断开，此时B、C两相构 成串联，其端电压为电源线电压 380V。 如果中线断开，设又发生A相 短路，此时B、C相都会与短 接线构成通路，两相端电压 均为线电压380V，因此B、C 相由于超过额定值而烧损。
A
uC
三个线电压也是对称的， 且超前与其相对应的相电 压30° 电角。 UC
A
Z X Y
uB
eC
uA
uAB
uCA
u BC
N
B
C
-UA
N
UBN
UAB
U AB U AN U BN U AN ( U BN ) U BC U BN U CN U BN ( U CN )
P P
U U
BN
U 120 U 120
P
CN
UP相量图
三个相电压是对称的
30 30 30
注意规定的正方向
线电压： 火线对火线间的电压。
U AB 3U AN 30 U l 30 U BC 3U BN 30 U l 90 30 U 150 U 3U CA CN l
第3章
3-1 三相电源 3-2 三相负载的连接 3-3 三相负载的功率
第3章
3-1 三相电源
1. 对称三相正弦电动势
A Y
×
定子
首端： A
B
C
S
N
•
Z
转子
↓ ↓ ↓ 尾端： X Y Z
三绕组在空间 位置互差120o
转子装有磁极并以 的速度旋。三 个线圈中便产生三个单相电动势。
C
×
•
B
u A 2U P sint u B 2U P sin( t 120) u C 2U P sin( t 120)
B
I I I I 0
N
U 220120V
C
Z 3 j 4 553.1
U 2200 I Z 553.1 44 53.1A
A A
由此例可得，对称 三相电路的计算可归结 为一相电路计算，其它 两相根据对称关系可直 接写出。
第8页
问题及讨论
三相四线制供电方式
三相电源Y接时可向负载提供两种电压
第3页
相电压UP 线电压Ul
相电压：火线对零线间的电压。
A
uA
u AN u A u BN u B uCN uC
UCN
uC
Z X Y
uB
eC
uAN
N
uCN uBN
B C
120°
120° 120° UBN
第4页
U
UA
N
AN
U 0
U l 220V 、 U P 127V
三相电源绕组还可以连接成三角形，但电 源绕组三角接时只能向负载提供一种电压： 电源线电压Ul=绕组的感应电压UP。
第6页
3-2 三相负载的连接
一、负载的Y形连接:
Y接负载的端电压等于电源相电压；
线电流
A
中线电流
相电流
负载中通过的电流称为相电流IP； N 中线上通过的电流称为中线电流IN； 火线上通过的电流称为线电流Il；
N A
负载对称时
B C
(Z A Z B ZC Z )
中线是否可以 去掉？
I I I I 0
称为三相三线制。
答： Y形连接三相完全对称时，零线可以取消。
eC
uA
A
Z
Z Z
uC
uB
第9页
B
C
应用实例--照明电路
正确接法:每组灯相 互并联,然后分别接 至各相电压上。设 电源电压为： A
X
三相交流发电机示意图
第1页
u
uA
uB
uC
ωt
UC 120° 120° UA 120°
0
T
对称三相交流电波形图
对称三相交流电 的特征
UB
对称三相电压相量图
大小相等，频率相同，相位互差120º 。
第2页
2. 三相电源的星形（Y）连接方式
A （火线）或（相线） Z X Y
uB
eC
uA
uC
N（中线）或（零线） B（火线） C（火线）