第一章电工学电磁部分课件电工

(2)不对称三相负载
Z A Z B ZC 时，称之为不对称三相负载。
求解不对称三相负载电路时，只要电路中有中线，就可把各相按照单 相电路的分析方法分别计算，注意此时中线电流不等于零！
应用实例—照明电路
已知电源线电压为380V。三相Y接照明负载均为“220V 、40W”白炽灯50盏，求：U相开路，V相开25盏，W相 U 灯全开时各相电流及中线电流。
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3.1
三相电源的连接方式
三相交流电是由三相发电机产生的。发电机主要由定 子和转子两大部分构成。 首端： A B C
定子铁心
A 定子绕组 ↓ ↓ ↓
N
Y 转轴 转子铁心 + －
Z
尾端： X Y Z
三相定子绕组对称嵌放在定 子铁心槽中。
转子绕组通电后产生磁场。
B
C
S
X
原动机带动转子绕轴旋转， 形成气隙旋转磁场。 转子绕组
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2. 负载的Δ形连接
iA
Z
iCA Z
iAB Z iB iBC iC
A 线电流 B C
三相负载首尾相接构成一个闭环， 由三个联结点分别向外引出端线。 对三个结点列KCL方程可得：
I A I AB I CA I AB ( I CA )





相电流 相量图分析
I B I BC I AB I BC ( I AB )
eA Em sin t
三相定子绕组与旋转磁场相切割， 感应对称三相电动势。
eB Em sin(t 120) eC Em sin(t 120)
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电路分析中很少用电动势，通常用电压来表示。以A
相绕组的感应电压为参考正弦量，则发电机感应的三对 u A U m sin t 相电压分别为： u B U m sin(t 120) u C U m sin(t 120) 1. 对称三相交流电的特点
I N IA IB IC 0
结论：
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。
U A 2200 解得 I A Z 553.1 44 53.1A
实用中，三相电动机、变压器等都是对称三相负载。
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W UB V 显然，中线保证了Y接不对称三相 负载的相电压平衡。有了中线，各 相情况互不影响。 (1)无中线一相断路时， 其余两相相当于串联接于380V 线电压上：
2202 RV 48.4 40 25 2202 RW 24.2 40 50
问题及讨论
上述照明电路若中线因故断开，且发生 ：(1)一相断路；(2)一相短路；情况又如 何？
-IAB
30
wenku.baidu.comIB
-ICA
IA
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IC
30
观察相量图可得： -IBC
30
I A 3 I AB 30


I B 3 I BC 30
I C 3 I CA 30
即：线、相电流的数量关系为：
IA



-IAB
30
IB
-ICA
I l 3I p
Z X Y
uB
uAB uCA uBC
N B
C 三相电源Y接时的三个相电压显然是对称的！
火线与火线之间的电压称为线电压。
结论： 三相电源绕组作Y形连接时，可以向负载提供两种
电压。此种供电系统称为三相四线制。
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三相电源Y接时线、相电压之间的关系
三个相电压对称
UCA
电源的中性点总是接地的，因此相电压在数 值上等于各相绕组首端电位。
1. 三相电路的功率 Δ接时 Ul U P，Il 3I P Y接时 Ul 3U P，Il I P 三相电路对称时，各种功率分别为： P 3U l I l cos 3U P I P cos ( W)
I C I CA I BC I CA ( I BC ) IC
30






(1)三相负载对称时
I AB
U BC U CA U AB ；I BC ；I CA Z Z Z
-IBC
30
Δ接时负载的端电压等于电源线 电压。由于三个线电压对称，因此 三个相电流对称。
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三相四线制供电系统两种电压一般表示为
U l 3 U p 30

日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为:
U l 380V 、 P 220V U
或
U l 220V 、 P 127V U
三相电源绕组连接成Y接方式的最大优越性就是可 向负载提供两种不同的电压，且其中线电压是发电 机一相绕组感应电压的1.732倍！
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如何用验电笔或400V以上
的交流电压表测出三相四线制
供电线路上的火线和零线？
三相四线制供电体制 中，你能说出线、相 电压之间的数量关系 及相位关系吗？
你能说出对称 三相交流电的 特征吗？ 利用一块电压表的测 量，你能正确判断出火 线和零线吗？
验电笔的正确握法如下图 示
电笔头与被测导线接触时， 使氖管发光的是火线，不发 光的是零线。
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电工学
——电机篇
智能工程系
杨敬娜
第一篇
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教学内容与要求（48学时+实验24学时）学分：4 补充：复习三相交流电路和磁路两章内容（4学时） 第一章 变压器（8学时+实验6学时） 第二章 三相异步电动机（16学时+8学时） 第三章 直流电机（8学时+4学时） 第五章 常用低压电器（4学时+4学时） 第六章 电器控制电路基本环节（4学时+2学时） 复习4学时
I A I AB I CA ；I B I BC I AB ；I C I CA I BC 分别计算。


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三相照明电路如图示，如果中 线在×处断开，各相灯泡是否还 有电流通过？如果有电流通过时 ，各相灯负载还能正常发
A B C N
某设备采用三相三线 制供电。当因故断掉 一相时，能否认为是 两相供电了？
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三相交流电路
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、输电和配电方面较单相供电具 有很多不可比拟的优点，主要表现在： 1.三相电机产生的有功功率为恒定值，因此电机 的稳定性好。
2.三相交流电的产生与传输比较经济。 3.三相负载和单相负载相比，容量相同情况下体 积要小得多。 由于上述优点，使三相供电在生产和生活中得到 了极其广泛的应用。
u
uA
uB
uC
ωt
UC
120°
120°
120°
UA
0
T
UB
对称三相交流电最大值相等，频率相同，相位互差120º 。
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2. 三相电源的星形（Y）连接方式
A
三相电源尾 端连在一起 uC uA 三相电源首端分别向外 引出端线，俗称火线。 尾端公共点向外引出的导线 称为中线，中线俗称零线。 显然火线与零线之间的电压 等于发电机绕组的三相感应 电压—相电压
2
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考核方式

本课程以考试形式进行，学生的最终成绩由两部分 构成：40%的平时成绩+60%的考试成绩。平时成 绩包括上课出勤成绩20%、平时作业20%，课堂秩 序20%和实践成绩40%。
3
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第一篇
电工电子技术 电工学
学习目的与要求
了解三相交流电的基本概念；熟悉三相电 源和三相负载的两种连接方式；掌握对称三 相交流电的概念及对称三相电路的分析与计 算；理解中线的作用和两种连接方式下线、 相电压，线、相电流之间的关系；熟悉对称 与不对称下三相电路各种功率的计算方法； 了解安全用电的基本常识；学习和掌握三相 电路中电压、电流及功率的测量方法。
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，当有的超过用电设备的额定电压时，可能烧损或减少 使用寿命；而有的达不到额定电压不能正常工作。如前面所 讲到的照明电路，由于中线断开且一相发生故障，由此造成 各相负载的不对称。换句话讲，如果有中线，当一相发生故 障时，其它无故障负载相仍能正常工作。因此，对通常工作 在不对称情况下的三相电路而言，中线绝对不允许断开！而 且必须保证中线可靠。为确保中线在运行中不断开，中线上 不允许安装保险丝和开关。
光吗？
S
为什么照明电路中 一定要火线进开关 ？
你会做吗？
A V´ A2 ´ 10Ω A3 ´ A1 ´ V1 ´ （a） 10Ω B （b） 10Ω C 10Ω A V1 ´ A2 ´ A1 ´ 10Ω 10Ω
V2´
指出图中各电 表的读数。
N C B
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3.3
三相电路的功率
P 复习单相交流电路功率： UI cos , Q UI sin ， S UI
ZA ZB ZC Z
称为对称三相负载。 Y接对称三相负载中通过的电流
UC UA UB IA ；B I ；C I ZA ZB ZC
Y接对称三相电流对称，因此
I N I A I B IC 0




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电源线电压为380V，对称三相负载Y接，Z=3+j4Ω， 求：各相负载中的电流及中线电流。
数量上，线电压uAB是相电压uA的1.732倍；相位上，线电压超前与其 相对应的相电压30°电角！
显然，电源Y接时的三个线电压也是对称的！
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3. 三相电源的三角形（Δ）连接方式
三相电源首尾 相接构成闭环
在电源的三个连接点处 uC
AZ
uA
A
uCA
分别外引三根火线。 显然，电源绕组作Δ接时， 线电压等于发电机绕组的三相 感应电压。
UAB 线电压与相电压之间的关系
UC
30°
-UB 120° 30°U
-UA
120°
U AB U A U B
A



UB
120° 30° -UC UBC
U BC U B U C U CA U C U A



电压等于两 点电位之差
同理可得
1 U AB U A cos 30 可得 U AB 3U A 2
U V 380
48.4 253 V，U W 127 V 48.4 24.2
V相、，W相均不能正常工作！
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问题及讨论
(2)无中线一相短路时；
此时，V相和W相均通过短路相分别形成回 路，各相端电压为380V，高于额定电压220V ，显然都会被烧损。
U …
N
关于中线的讨论
W V
C
Y
C
uAB u BC
U线 U相 B 显然发电机绕组作Δ接时只能向负载提供一种电压！
B
发电机三相绕组作Δ接时，不允许首尾端接反！否则将在三角形环路 中引起大电流而致使电源过热烧损。
X
uB
结论： 三相电源绕组作Δ接时，线电压等于电源绕组的感应电压。
此种供电系统称为三相三线制。通常电源绕组的连接方式为 星形。
你会做吗？
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3.2
三相负载的连接方式
由连接方式决定了
三相负载也有Y形和Δ形两种连接方式。 1. 三相负载的Y形连接
A uA
N B C 对称负载Y接时，由于中 线电流为零，中线不起作用 ，可以拿掉！ uB u C iN Z Z
iA
线电流 Z
I Yl I Yp
相电流 Y接时负载端电压等于电源相电压 (1)对称三相负载 满足
U相开路相当于断路，

有中线，V相 N
…
和W相正常工作，电流分别为：
IU 0
IV
40 25 40 50 4.54 A，I W 9.09 A W 220 220 V
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U … UC

IN
IW

中线电流由相量图分析
UA

N
IV
I N 4.54 120 9.09120 (2.27 j3.93) (4.55 j 7.87) (2.27 4.55) j (7.87 3.93) 6.82 j3.94 7.88150A
相位上，线电流滞后相电流30°。
各相电流分别计算：
(2)三相负载不对称时
A
ZCA ZBC
ZAB u AB
uBC
uCA B C

U AB ；I U BC ；I U CA I AB BC CA ZAB ZBC ZCA
线、相电流之间不再有

3倍的关系

应根据
Ul 380 Up 220V 3 1.732
根据对称关系：
设 则 有
U A 2200V
I B 44 173.1A I C 4466.9A
中线电流
U B 220 120V
U C 220120V
Z 3 j 4 553.1