电子教案-电路基础电子教案(王慧玲)-第4章 三相正弦电路

Um uU uV uW
量 UV U 120 V
式 UW U120 V
UW
120º UU
0
ωt
120º 120º
UV
相序 从计时起点开始三相交流电依次出现正幅值
（或零值）的顺序称为相序。
正序： U—V—W—U， 反序： U—W—V—U，
对称三相电压的瞬时值之和或相量之和为零
uU uV uW 0 UU UV UW 0
IN IU IV IW
▪如果 ZN存在，由弥尔曼定律得中点电压：
U
U'
UW
+
+
eC-
UU
ZN
N
-
U+V
W
V
UNN
ZU UU
UW
W'
N' ZW
UV
ZV V'
各相负载的电压
UU UV UW
UNN
ZU ZV ZW 11 1 1
ZU ZV ZW ZN
UU UU UNN UV UV UNN UW UW UNN
如图所示，求 、 IU 、IV 。IW
解: 由于对称，只要取一相计算，设线电压为
UUV 380 0V
对应的相电压为
U IU
U'
UU 220 30V
IU
UU Z
220 30 545
44 75A
根据对称性可知
IV 44165 A
W
IW 4445 A
V
IUW
U
UUV UW
ZU UU UV
负载各相电压等于电源相电压并且对称。
则
IU
UU ZU
2200 22 36.9A 1036.9
IV
UV ZV
220 120 1036.9
22 156.9A
I IW
UW ZW
220120 22120A 10
U
U
U'
N W V
IIWV
IN
UW
W'
ZU N'
ZW
UU UV
ZV V'
例4-2（a）图
负载承受的相电压等于其额定电压
负载星形联U 结的三相电路IU
I UW + W
-
+
eC-
UU
ZN
N - U+V
V
IWV
IN
U'
ZU IU N
IW N
W'
N' ZW
IV N
ZV V'
三相负载星形联结时，线电流与相应相电流相等
IU IU/N/
IV IV/N/
IW IW/N/
根据KCL得中线电流 与线电流间的关系:
W1 W2
每个绕组的感应电压 相当于一个单相电源
U1
V1
W1
+
+
UU- UV-
+
UW-
U2
V2
W2
三相交流电的产生
三相交流发电机产生三个频率相同，幅值相等， 对于选定的参考方向相位依次相差120°的一组
正弦电压---对称三相电压。
瞬 uU U 2 sin tV
相 UU U0V
时 uV U 2 sin(t 120)V 式 uW U 2 sin(t 120)V
3.单相电路的瞬时功率随时间交变，而对 称三相电路的瞬时功率是恒定的，这使得三 相电动机具有恒定转矩，比单相电动机的性 能好，结构简单、便于维护。
三相发电机产生三相交流电
V2 • W1
U1
•
S
N
U2
三个绕组空间 位置互隔120°
定子 • W2
V1 转子
相头 相尾 定子中的 U1 U2 三个绕组： V1 V2
U
uU uUN uV uVN uW uWN
u+
u eC- U W-
+
u- V +
uUN
uVN uW N
N
V W
UU U U0
UW
120
UV U V 120 UW U W 240
120 120 UU
UV
▪ 线电压：相线间的电压。 +
u uUV uU uV
uVW uV uW
u eC- U W-
IW
UW UU ZW
UWU ZW
380150 38150A 100
IU (IV IW ) (38173.1 38150) 74.35161.5A
例4-3 图示对称三相电路中，每相负载阻抗 Z=(6+j8)Ω，端线阻抗Zl =(1+j1)Ω，电源线电压有 效值为380V，求负载各相电流、每条端线中的电流、 负载各相电压。
A 19.3 52.1A
4-3 负载三角形联结的三相电路
U
UW -
+
IU + UU
-
Zl=0 U
IW U
IUV
ZWU ZUV
ZVW
W
-UV +Fra bibliotekVIV W IW
IVW
V
三相负载三角形联结时，相电压与相应线电压相等
UU UUV UV UVW UW UWU
不论负载 是否对称
数值上 UUV UVW UWU Ul UP
第4章 三相交流电路
目录
4-1 三相电源及其电路 4-2 负载星形连结的三相电路 4-3 负载三角形连结的三相电路 4-4 三相电路功率 4-5 三相功率的测量
第12教学单元
4-1 三相电源及其电路 4-2 负载星形连结的三相电路 4-3 负载三角形连结的三相电路
教学内容 三相正弦电路的三相电源，三相电源及负载的
UU
－
Z
线阻抗必须视为零。 N
N/
由此可知，对于对称三相电路，有无中线并不影
响电路，去掉中性线，电路成为三相三线制。
U
IU
UW
+
+
eC-
UU
N
-
U+V
W
V
IIWV
U'
Z UU
UW
UV
N'
ZZ
W'
V'
说明：高压输电系统采用三相三线制供电；低 压配电系统中采用三相四线制供电。
▪ 中线的作用：
▪在低压配电系统中，有大量单相负载存在，使 得三相负载总是不对称的，所以，UNN 0 于是 三相负载的相电压也不相同，有的高，有的低， 这样就使得各相负载无法正常工作，严重时还 会烧毁负载。
难点：三相电路的分析与计算。
概述
▪ 单相正弦电路：由一个正弦交流电源供电的电路。 ▪ 三相正弦电路：由三相正弦交流电源供电的电路。
三相交流电是目前世界上使用最为广泛的交 流电 ，因为它具有许多优点：
1.在尺寸相同的情况下，三相发电机比单相 发电机输出的功率大；
2.在输电距离、输电电压、输送功率和线 路损耗相同的条件下，三相输电比单相输电 可节省25%的有色金属；
4-1 三相电源及其联结
▪电源的星形联结
u
U
+ -
U1
U2
N
u uW
-
+ W2
V2
+
-V
V1
三相六线制
W1
将三个末端接在一起，从始端引出三根导线，这 种联结方法称为星形联结。
u+
u eC- U W-
+
-
uV +
U 相线（火线）
N 中线（零线） V 相线（火线） W 相线（火线）
三相四线制供电
▪ 相电压：相线与中线间的电压。
3UV 30 3UW 30
UW
UUV
在我国低压配电系统中, 规定相电压为220V,线电压为 380V.
U P 220V
Ul 380V
30°
UU
结论：当三个相电压对称时，三 个线电压有效值相等且为相电压 的 3 倍,相位上，线电压比相应 的相电压超前30°即.
UVW
Ul 3Up 30
三相三线制，无中线，提供一组电压。
解: 由已知
U l =380V，得
U
Up
Ul 3
380 3
V
220V
V
画出U相电路如右图。W
IU IV IW
Zl Zl Zl
Z Z Z
U IU Zl
U/
＋
IU/ N/
UU
－
Z
N N/
设UU 2200V ,则U相电流为
IU N
UU Zl Z
(1
2200 j1) (6
j8)
A 2200 11.452.1
IW
IN
IV
IU
IN IU IV IW 13.93 168.4
(2)若U相短路，且中线断开，如图(b)所示
UW
+
U+
eC-
UU
N
-
U+V
W
V
IU
IIWV
U' Z
N'
ZZ
W'
V'
例4-2(b)图
UNN UU 220 0V
IV
UV UU ZV
UUV ZV
38030 38173.1A 1036.9
各相负载的电流及中线电流
IU
UU ZU
IV
UV ZV
IW
UW ZW
IN
UN N ZN
IU IV IW
▪如果ZN=0
相电压 UU UU UV UV