电工技术-第五章三相交流电路

第五章 三相交流电路

一、内容提要

三相电路在工农业生产上广泛应用。而发电机和输配电一般都采用三相制；在用电方面最主要的负载是交流电动机，而交流电动机多数是三相的。所以本章重点讨论三相制电源的线电压和相电压、线电流与相电流的关系，对称三相负载的连接和取用的功率问题。

二、 基本要求

1、三相对称电路中相电压（电流）与线电压（电流）之间的关系以及不对称电路的概念；

2、三相负载的基本连接方法；星形接法和三角接法；

3、掌握三相电路的分析与计算方法

4、了解三相电功率的计算及测量；

5、掌握安全用电技术。

三、 学习指导

由三相电源供电的电路叫三相电路，三相电源可以接成星形，也可以接成三角形。接星形有中线时可以向外提供两种电压，即线电压l U 和相电压p U 且l U =p 3U ，而三角形接法时仅能向外提供一种电压，且p U U l =。

1. 三相对称交流电压

幅值相等，频率相同，彼此的相位差为0

120，这种电压称为三相对称交流电压。即 t U u ωsin m 1=，)120sin()3

2sin(0m m 2-=-

=t U t U u ωπ

ω

)120sin()3

4sin(0m m 3+=-

=t U t U u ωπ

ω 其相量表示式为：V 00

1∠=•

U U ，V )2

321(V 1200

2j U U U --

=-∠=•

V )2

3

21(V 1200

3j U U U +-=∠=•

三相交流电的瞬时值或相量之和为零，即 0,

0321321=++=++=•

••U U U u u u u

2.三相电源的连接方式

1）Y 型连接法（如图5-1所示）

图5-1电压源Y 型连接及相量图

线电压：两火线之间的电压，有效值用31,2312,U U U 或CA BC AB ,,U U U ，通式l U 表示。 相电压：火线与中线之间的电压，有效值用321,,U U U 或C B A ,,U U U ，通式P U 表示。有些参考书也用CN BN AN ,,U U U 来表示。

线电压与相电压之间的关系为：

12112303∠=-=•

•••U U U U 或 0AN BN AN AB 303∠=-=•

•••U U U U

同理 0

23223303∠=

-=•

•

•

•

U U U U 或 0BN CN BN BC 303∠=-=•

•••U U U U ，

31331303∠=-=•

•

•

•

U U U U 或 0CN AN CN CA 303∠=-=•

•

•

•

U U U U

总之，对称三相电源Y 型连接时，P 3U U l =，每相线电压都超前各自相电压0

30。 2）△型接法（如图5-2所示）

线电压与相电压之间的关系为：P U U l =

注意：对称三相电压源接成三角形时，须注意正确接线，以保证在没有输出的情况下。电源内部没有环流，避免造成重大事故。

图5-2电源△型接法 3.三相负载的接法

三相负载的接法，也有星形连接和三角形连接两种。 1）Y 型连接

当负载星形连接时，线电压与相电压之间的关系为：P 3U U l =，每相线电压都超前

各自相电压0

30。并且P I I l =

2）△型接法

当负载△型连接时，线电压与相电压之间的关系为：P U U l =，如果负载对称时，每相线电流都滞后各自相电流0

30。并且P 3I I l =

对于三相四线制的供电系统，当三相负载的额定相电压等于电源的相电压时，负载需星形连接，当三相负载的额定相电压等于电源的线电压时，负载需三角形连接。

4.求解三相交流电路的方法

求解三相交流电路的方法与单相交流电路相同，即可用相量图法，也可用复数法。但无论采用哪种方法，最好在运算过程中能及时画出有关电压、电流的相量图，尤其在一开始就画出三相电压的相量图是非常重要且必要的。因为在求各相电流时，总是要以相应得相电压为计算依据。只要把相量图当成一个工具，就可以做到概念清晰，避免可能发生的疏忽和错误。画电压相量图时，必须考虑三相电压的相序。（注意：在没有特殊说明时，指的是正相序，即1-2-3-1，或A-B-C-A ）。

5.中线的作用

由单相负载连接成星形的三相电路，一般是不对称的，如果将其接于没有中线的三相三线制电源，负载的相电压就不对称。这势必引起有的电压过高，高于负载的额定电压；有的相电压过低，低于负载的额定电压，因而不保证三相负载的正常运行，所以，必须设法保证负载的三相电压对称。中线的作用就在于使星形连接的三相不对称负载的相电压对称。为此，不应让中线断开，也就是说，中线起着均压作用，它保证电源中性点和负载中性点点位相同。因此，低供电系统（多为照明负载）广泛采用三相四线制，且中线（指干线）内不接入熔断器或闸刀开关。但中线的实际阻抗不为零，当中性线有电流通过时，使得负载中性点和电源中性点电位不同。故此，在配电用电时，应尽量使负载对称运行。

6.对称三相电路的计算

对称三相电路由对称三相电源和对称三相负载所组成。对称三相电路的计算可先取一相，求得该相的电压和电流后，再利用对称关系，决定其它相数值。

1）三相对称负载

三相对称负载接成星形时，无论有无中线，负载的相电压都等于电源线电压的3/1倍，负载的相电流等于线电流。三相对陈负载接成三角形时，负载的相电压等于电源的线电压，负载的相电流等于线电流的3/1倍。因此，三相负载接成星形还是三角形，取决于每相负载的额定电压是电源线电压的3/1倍，还是等于电源的线电压。

2）不对称三相电路

在三相电路中，只要有一相不对称，就称之为不对称三相电路。一般情况下，它失去了对称性的特点。负载不对称的原因一般有两方面： （1）在系统中的任何处发生短路或断路故障； （2）单项负载难以安排对称。