西电第3章电工电子学三相电路

1、2021年年12月月4日星期六日星期六13.1 三三 相相 电电 源源 3.1.1 三相电源的表达式及特点三相电源的表达式及特点 3.1.2 三相电源的连接及特点三相电源的连接及特点3.2 负载星形连接的三相电路负载星形连接的三相电路 3.2.1负载星形连接及特点负载星形连接及特点 3.2.2负载星形连接的电路分析负载星形连接的电路分析3.3 负载三角形连接的三相电路负载三角形连接的三相电路3.4 三相电路的功率三相电路的功率3.5 安全用电安全用电 三相电源三相电源( three-phase source)( three-phase source)一般是由三个频率相同，振幅相同，相位彼此相差

2、120 的正弦电压源按一定方式连接而成的对称电源对称电源。 S SN NL1L2L2L3L3Ll三相定子绕组在空间位置互差三相定子绕组在空间位置互差120120o o定子定子转子装有磁极以转子装有磁极以 的角速度旋的角速度旋转时，定子三相绕组中便分别转时，定子三相绕组中便分别感应电动势。感应电动势。1.1.三相电源的产生三相电源的产生分两部分分两部分:1).静止部分静止部分:定子定子 2).转动部分转动部分:转子转子3 + e1L1 L1 + e2L2 L2 + e3L3 L3 L1 L1 L2 L2 L3 L3 L1 L1 三相交流发电机由三个对称的绕组组成，三相交流发电机由三个对称的绕组组

3、成， 在空间上彼此相差在空间上彼此相差 120 ，它们的始端记为，它们的始端记为 L1 、L2 、L3 ，末端记为，末端记为L1 、L2 、L3 。（a）结构）结构（b）绕组）绕组（c）三相电动势）三相电动势4L1+L1u1L2+L2u2L3+L3u31232sin2sin(120 )2sin(240 )2sin(120 )uUtuUtuUtUt5. 相量表示相量表示对称三相电源的特点对称三相电源的特点1230( 120 )120UUUUUU 1230uuu1230UUU6 波形图：波形图： 相量图：相量图：AUBUCU1201201200 0 tuAuBuCu1201207正序：正序：L1L

4、2L3为正序为正序，即，即L1超前超前L2， L2 超前超前L3。负相序负相序：负相序为L1L3L2。? 超前超前 ?8（零线）（零线）（火线）（火线）（火线）（火线）（火线）（火线）三相四线三相四线制供电制供电火线（相线）火线（相线）: :L1L2L3中线（零线）：中线（零线）：N NL1L1L2L3L2L3NA UB UC U9(1)(1)相电压相电压: :火线对中线间的电压火线对中线间的电压。120 120 120 o o 011UUo 12022UUo o 240=?33UU3U2U 1UL1L1L2L3L2L3N1U2U3U1U2U3U10（2）、线电压：两火线间的电压。）、线电压：

5、两火线间的电压。注意规定的注意规定的正方向正方向3223UUU 2112UUU 1331UUU L1L1L2L3L2L3N1U2U3U12U23U31U12U23U31U1U3U2UL1L3L2L L2 2L L3 3L Ll l12U23U31U利用基尔霍夫电压定律有：121223233131uuuuuuuuu或121223233131UUUUUUUUU作向量图，我们以相量图进行分析：-U2U12U3-U23U1-U31303030由相量图可知：1211cos302UU1213UU即U2U1U3相电压和线电压的关系相电压和线电压的关系（2 2）线电压超前相电压）线电压超前相电压30 30 3

6、（1 1）线电压大小是相电压的线电压大小是相电压的 倍倍LP3UU1212323133303303303903303150PPPUUUUUUUUU（）P123122331330+0+0LUUUUUUUU特点 发电机(或变压器)的绕组Y形连接，可引出四根导线(三相四线制)，这样就可以给予负载两种电压。在低压配电系统中，相电压为220V，线电压为380V(380=220 )。 当三相电源连接成星形而不引中线，称为三相三线制三相三线制电源，只能提供一种线电压。3LU为线电压的有效值PU相电压13三相负载分为两种三相负载分为两种: :1.对称负载对称负载: 2.不对称负载不对称负载:三相负载的连接方式

7、有两种三相负载的连接方式有两种: :1.1.星形连接星形连接: :2.2.三角形连接三角形连接: :三相负载的定义三相负载的定义：由三相电源供电的负载称为三相负载对称三相电源绕组的相电压相电压负载端线电流线电流Y接三相负载阻抗阻抗中线电流中线电流负载端相电流相电流15线电压线电压= =相电压相电压 3, , 线电压领先于相电压线电压领先于相电压3030 。BUABUCUCAUBCUAU2.特点特点 pULU3线电流线电流= =相电流相电流 LpIIACBNZZZ31U3PU2PU23U1PU12U2Lİ1Lİ3Lİ中线电流中线电流NIINI在三相电路问题中，如不加说明，在三相电路问题中，如不加

8、说明，电压都是指线电压电压都是指线电压，且为有效值。线电压，且为有效值。线电压为为380V380V，则相电压应为，则相电压应为220V220V。设第一相电压初相为。设第一相电压初相为0 0，则，则 其他两相电流为：其他两相电流为：中对称负载因为相电流也是对称的，也可以求得第一相电流，中对称负载因为相电流也是对称的，也可以求得第一相电流，直接推出其他直接推出其他两相电流两相电流。各相电流有效值为各相电流有效值为22A22A。线电流线电流16例例3.1正相序对称三相四线制的电压为正相序对称三相四线制的电压为380V380V，Y Y形对称负载形对称负载每相阻抗每相阻抗 , ,求各相电流。求各相电流。

9、解解3.2.23.2.2、负载星形连接的电路分析、负载星形连接的电路分析22 30Z1P1P220 010 ( 30 )A22 30UIZ 2P2P220 ( 120 )10 ( 150 )A22 30UIZ 3P3P220 12010 90 A22 30UIZ1P1P220 0UU N1P2P3P10 ( 30 )+10 ( 150 )+10 90 =0IIII 分析分析负载为星形连接的负载为星形连接的三相电路的思路是：利用三相电源可求得负载相电压，三相电路的思路是：利用三相电源可求得负载相电压，然后然后计算相电流，线电流（相等计算相电流，线电流（相等）17例例3.2 在图3.6(a)中，每

10、相电压UP=220V，三相负载为电灯组，电灯的额定电压为220V，在额定电压下其阻抗分别为 、 、 ，试求（1）图3.6(a)电路正常工作状态下负载相电压，负载电流及中线电流15R 210R 320R 解解 （1）在负载不对称而有中性线的情况下，负载的相电压和电源的相电压相等，也是对称其有效值为220V。设第一相电压为11P220 0 VRUU 负载各相电流为11P1220 0A44 0 A5RUIR22P2220 ( 120 )A22 ( 120 )A10 RUIR33P3220 120A11 120 A20RUIR中线电流N1P2P3P29.1 ( 19 )A0IIII 18例3.2 在图

11、3.6(a)中，每相电压UP=220V，三相负载为电灯组，电灯的额定电压为220V，在额定电压下其阻抗分别为 、 、 ，试求（2）照明负载发生故障，第一相 短路，中线也断开时，如图3.6（b）所示，其他两相电灯的电压？15R 210R 320R 解解负载第一相短路，中线又断开时的电路如图3.6（b）所示,此时负载中点 与U点直接相连，因此负载的电压有效值分别为10VRU2BA21L380VRUUUU3CA31L=380VRUUUU负载不对称需采用三相四线制，中线的存在是非常重要的，中线能负载不对称需采用三相四线制，中线的存在是非常重要的，中线能确保各相负载在额定相电压下安全工作，确保各相负载在

12、额定相电压下安全工作，中线上中线上，防止运行时中线断开，防止运行时中线断开。：三相负载的首、尾依次相连构成一个形连接的闭环，再从各相负载的首端引线与电源三个端线连接的三相电路，称为负载三角形连接的三相电路。 负载三角形连接的三相电路-I2PI1LI3P-I2LI1P-I3L3030301PI2PI3PI相量图相量图线电流与相电流的关系1L1P3II3P1PILIII ：（1）负载的相电压就是电源的线电压PLUU （2）负载上的相电流为负载上的相电压除以负载阻抗1P121P11232P2P223P313P33UUIZZUUIZZUUIZZ基尔霍夫电流定律1L1P3P2L2P1P3L3P2PIII

13、IIIIII21对称负载三角形接法对称负载三角形接法 pLUU 特点特点1L1P1cos302II1L1P3II30做电流相量图如图所示，可知线电流的相位滞后其下标第一个字符所对应的相电流1L1P3II（3）线电流与相电流的关系：P3( 30 )LII 22例例3.3 在图3.9(a)中，电源线电压380V，每相负载试求（1）电路的各相电流和线电流（1）负载为三角形连接，电源线电压就是负载的相电压，因为是对称负载，所以相、线电流均对称，计算一个电流可推出其余各相、线电流。负载各相电流为1P1P380 0A38 ( 53 )A6j8UIZ 2P38 ( 53120 )A38 ( 173 )AI

14、3P38 ( 53120 )A38 67 AI (6j8)Z 1L3 38 ( 5330 )A 65.8 ( 83 )AI 负载线电流为其他两线电流为： ？ ？23例例3.3 在图3.9(a)中，电源线电压380V，每相负载试求(2)如果A端接入线断开，如图3.9（b）负载工作状态如何？电路如图3.9（b）所示，第二相负载（BC）相电压不变，不受影响，第一相（AB）和第三相（CA）两相负载串联接在线电压上，其电压、电流均小于额定值。(6j8)Z 由此例题可知，照明负载不能采用三角形接法的。24 三相负载采取那种联结方式三相负载采取那种联结方式 取决于电源电压和负载的额取决于电源电压和负载的额定

15、电压定电压,原则上应使负载的实际工作相电压等于额定相电压。原则上应使负载的实际工作相电压等于额定相电压。说明：说明：若为单相多台负载，应尽量均匀地分布在三相上。若为单相多台负载，应尽量均匀地分布在三相上。负载对称对称时：123= +P P PP三相总有功功率：三相总有功功率：星形接法时：星形接法时：三角形接法时：三角形接法时：LPLP3,UUIILPLP,3UUIILL3cosPU I三相总无功功率：三相总无功功率：123=+Q QQQPUP相电流IPPLL3sin3sinQU IU ILL3SU I相电压Ppcosp=3 =3P PU I26 ，每相负载 接入三相电压380V，试求（1） 如

16、果负载为星型连接时， 消耗的功率为多少？解 （1）如果负载为星型连接(6j8)Z LL3cosPU IL380VU LPLP223803322A68UUIIZZ6cos =0.610RZLL3cos = 338022 0.6=8.7kWPU I27 ，每相负载 接入三相电压380V，试求(2) 若将负载连接为三角形，三相电路如图3.9（a）所示，电路消耗的功率是多少？ （2）如果负载为三角形(6j8)Z LL3cosPU IL380VU LP365.8AIILL3cos = 3380 65.8 0.6=26kWPU I若将负载误接成三角形，负载消耗的功率是星形连接得3倍倍，负载将烧毁，三角形负

17、载每相的电压是星形连接时的相电压 ？倍，负载每相的电流是星形连接时 ？倍。三相电动机有三个相同绕组，已知其额定有功功率为 , 功率因数为0.8，现在要将其接到 的三相对称电源上运行。问（1）三相电动机绕组应做何种连接？（2）如果三相电源除连接三相电动机外还连接一台三相加热炉，星形连接，三相加热炉的功率因数为1，其有功功率为 ，求电源的线电流。 （1）三相电机的绕组必须作三角形连接，此时 N80kWP N380VU11kWPL380VUU (2)电动机的无功功率为ZZtan80 tan36.960kvarZQPZ80 11 kW=91kWRPPPZR600 kvar60kvarQQQ222291

18、60109kVASPQ310910165.6A33380LLSIU电伤害可分为电击和电伤两种类型。（1）电击是指电流流经人体内部组织所造成的伤害，电击后，会破坏心脏、呼吸及神经系统的正常工作，危险性大。绝大部分触电死亡事故都是由于电击造成的。（2）电伤是电流仅经过人体表面皮肤组织，一般多伤害人体的外部。常见的有电灼伤、电烙印和皮肤金属化等三种。大多数情况下，电击和电伤往往同时发生。电伤害可分为和两种类型。 触电伤人的主要因素是电流。若流过人体的电流为20毫安，人即麻痹难受，特别是人手触电，肌肉收缩反而握紧带电物体，有发生灼伤的可能。如果流过人体的电流为50毫安，人的呼吸器官会发生麻痹，以致造成死亡。电流大小与作用到人体上的电压