电工学-第四章(三相交流电)

eA Em sin t
eB Em sin(t 120)
eC Em sin( t 240)
Em sin( t 120)
eA
eB
eC
S N
• •+ S •
+ N •+ +
A
•
Y +•
S
•Z
S N
C+
N
+• B
+
X
2
0
2 5
7 4 3 5 11
6 3 2 36
6 323 6
t
A相 B相 C相
第四章 三相交流电路
§4－1 三相交流电 §4－2 三相负载的连接方式 §4－3 发电、输电和配电常识 §4－4 安全用电常识
§4－1 三相交流电
三相交流电路:由三相交流电源供电的电路。 三相交流电源:
由频率相同、幅值相等、相位彼此互差120°电角度 的三个单相交流电源按一定的联结方式组合而成。
三相电路的优点 ① 发电方面:比单相电源可提高功率50％; ② 输电方面:比单相输电节省钢材25％; 配电方面：三相变压器比单相变压器经济且便于接入负载； 运电设备：结构简单、成本低、运行可靠、维护方便。
2
一、三相交流电动势的产生
三相交流发电机由三个对称的绕组组成，
在空间上彼此相差 120，它们的始端记为
L1 、L2 、L3 ，末端记为L1 、L2 、′ L3 。′
′
L1
L2 ′
L3 ′
L3
L2
L1 ′ （a）结构
L1
L1 ′
（b）绕组
L1 L2 L3
+++ e1 e2 e3 －－－
L1′ L2′ L3′
因此，在三相四相制电路中，中性线不允许断 开，也不允许安装熔断器等短路或过电流保护装置。
20
例 照明电路: (1) 正常情况下，三相四线制，中线阻抗约为零。
A A
380
来自百度文库
N
N'
N N
C
B
220
C
B
7
二、三相四线制
三相六线制电路
三相电源的星形联结
L1 L2 L3
L1
+++ e1 e2 e3 －－－
L1′ L2′ L3′
L1 ′ L3 ′ L2′
L3
L2
星形联结
发电机三相绕组通常将三个末端接在一起。 三个绕组末端的连接点称为中性点 ( N )。 三个首端L1 、L2、 L3称为端点。 由中性点N引出的供电线称为中性线或零线。 由三个首端引出的供电线称为相线或火线。
•
•
•
UVW UVUW
•
•
•
UWU UWUU
线电压总是超前于对应的相电压30°。
一般表示为：
•
U AB
•
UBC
•
U CA
3
•
U
AN
30o
3
•
U
BN
30o
3
•
U
CN
30
o
线电压对称(大小相等， 相位互差120o)
结论:对Y接法的对称三相电源
(1) 即线电流等于对应的相电流。
(2) 相电压对称，则线电压也对称。 (3) 线电压大小等的 于3倍 相, 即 电 Ul压 3Up. (4) 线电压相位领先对应相电压30o。
13
§4－2 三相负载的连接方式
三相负载——接在三相电源上的负载。
对称三相负载——各相负载相同的三相负载，如三相电动机、
大功率三相电路等。
不对称三相负载——各相负载不同，如三相照明电路中的负载。 L1 L2 L3 N
Z3
Z2
Z1
M
3～
三相负载也有两种接法:
L1
L1
Z
N L2
Z
Z
L2
L3
L3
星形联结
线上。
IL1 L1
IL2 N
L2 L3
IL3
+
U1
Z2 + U2
Z1 U3 Z3 +
L1
IL1
Z1 I1
+ U1
L2
IL2
Z2 I2
+
U2
L3
IL3
Z3 I3
+
U3
N IN 17
对于感性负载来说，各相电流滞后对应电 压的角度，可按下式计算:
arctanXL
R
负载星形连接时，中线电流为各相电流的相 量和。在三相对称电路中，由于各相负载对称， 所以流过三相电流也对称，其相量和为零，即:
Z
Z
Z 三角形联结
具体采用何种接法，应根据电源电压和负载 额定电压的大小来决定。 原则上应使负载的实际电压等于其额定相电 压。
15
一、三相负载的星形连接
把三相负载分别接在三相电源的一根相线和 中线之间的接法（常用“Y”标记）。
三相负载的三个末端联结在一起，接到电源 的中性线上。 三相负载的三个首端分别接到电源的三根相
结论: 对称三相电路（Y-Y) 1. UnN=0，电源中点与负载中点等电位。 2. 中线电流为零。 3. 有无中线对电路没有影响。没有中线(Y–Y接，三相三线制)，
可加中线，中线有阻抗时可短路掉
4. 对称情况下，各相电压、电流都是对称的。只要算出一相的电 压、电流，则其它两相的电压、电流可按对称关系直接写出。
9
I1
+
IL1
IN
I3
IL2
I2
+
IL3
1.线电流与相电流的有效值关系?
2.线电压与相电压的有效值关系?
L1 相线 (火线) 中性线 (零线)
N 线电压 线电流
L2 相电压
相电流
L3 三相四线制
三相四线制电路
线电压——端线与端线之间的电压。 相电压——端线与中线之间的电压。
•
•
•
U UV U U U V
（c）三相电动势
3
1. 三相交流电动势产生原理:动磁生电
转子装有磁极并以 的角速度旋
转，转子由原动机
拖动作匀速转动。 定子三相绕组切割 转子磁场而感应出 三相交流电动势。
L1 • L2' •
S
• L3'
2. 三相交流电动势的特点 L3
幅值相等 频率相同 相位差 = 120
N
L1'
L2
4
三相对称电动势的表达式
5. 各相的计算具有独立性，该相电流只决定于这一相 的电压与阻抗，与其它两相无关。
6. 可以画出单独一相的计算电路，对称三相电路的计 算可以归结为单独一相的计算。
三相负载不对称而又没有 中性线时，三相负载的相 电压不会对称，导致有的 相电压超过负载的额定相 电压，有的低于额定相电 压，致使负载不能正常工 作，甚至损坏。
5
三与相前对面称瞬电时动值势的表相示量法表和示波法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:
•
EA E/ 0 E
•
E B E / 120
.
EC
.
EA
•
E C E / 120
.
EB
根据以上三种表示法都可以求得，对称三相交流电的
任意瞬时值之和恒为0。
•eA e•B eC• 0
EA EB EC 0
6
相序:三相电源各相经过同一值(如最大值)的先后顺序。
正序(顺序):A—B—C—A 负序(逆序):A—C—B—A
C
B
B
A
C
A
相序的实际意义:
A1
B2
D
C3
正转
顺序:黄—绿—红
三相电机
A1
C2
D
B3
反转
规定每相电动势的正方向是从线 圈的末端指向始端，即电流从始 端流出时为正，反之为负。