3电工电子技术基础电子教案 电工电子技术课件 第3章 三相交流电路精编版

1、第第1章章 现代电力工程上几乎都采用三相四线制。三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、输电和配电方面都具有相交流供电系统在发电、输电和配电方面都具有很多优点，因此在生产和生活中得到了极其广泛很多优点，因此在生产和生活中得到了极其广泛的应用。的应用。 学习本章要求理解对称三相交流电的概念；学习本章要求理解对称三相交流电的概念；熟悉三相电路中相、线电压电流的关系；掌握对熟悉三相电路中相、线电压电流的关系；掌握对称三相电路的分析和计算方法；重点理解中线的称三相电路的分析和计算方法；重点理解中线的作用；了解不对称三相电路的简单分析方法。作用；了解不对称三相电路的简单分析方法。

2、第第1章章 3.1 三相电源的连接方式三相电源的连接方式 3.2 三相负载的连接方式三相负载的连接方式 3.3 三相电路的功率三相电路的功率 第第1章章 3.1 三相电源的连接方式三相电源的连接方式 1. 对称三相交流电对称三相交流电 A N 首端：首端： A B C 定子定子 Y C ? ? S ? Z 尾端：尾端： X Y Z 三绕组在空间三绕组在空间位置互差位置互差120120o o 转子装有磁极并以转子装有磁极并以? ? 的速度旋。三的速度旋。三转子转子 个线圈中便产生三个单相电动势。个线圈中便产生三个单相电动势。 ? B uA?2 UPsin?tuB?2 UPsin(?t?120?)

3、uC?2 UPsin(?t?120?)X 三相交流发电机示意图三相交流发电机示意图 第第3页页 u uA uB uC t UC 120 120 UA 120 0 T 对称三相交流电波形图对称三相交流电波形图 对称三相交流电对称三相交流电 的特征的特征 UB 对称三相电压相量图对称三相电压相量图 大小相等，频率相同，相位互差大小相等，频率相同，相位互差120o。 第第3页页 2. 三相电源的星形（三相电源的星形（Y）连接方式）连接方式 A （火线）或（相线）（火线）或（相线） X uC Z Y uB eCuA （中线）或（零线）（中线）或（零线） N （火线）（火线） B （火线）（火线） C

4、三相四线制供电方式三相四线制供电方式 三相电源三相电源Y接时可向负载提供两种电压接时可向负载提供两种电压 第第3页页 相电压相电压UP 线电压线电压Ul 相电压：相电压：火线火线 对对零线零线间的电压。间的电压。 A uA uAN?uAuBN?uBuCN?uCUCN X uC Z Y uB eCuANN uCNuBNB C 120 120 120 UBN 第第3页页 UAN ?UAN?UP?0?UBN?UP? ?120?U?U?120CNPUP相量图相量图 三个相电压是对称的三个相电压是对称的 注意规定的正方向注意规定的正方向 线电压：线电压： 对对火线火线间的电压。间的电压。 火线火线?30

5、?U?30?U?3 UABANl?30? ?U? ?90?U?3 UBCBNl?30? ?U?150?U?3 UCACNlA 三个线电压也是对称的，三个线电压也是对称的，且超前与其相对应的相电且超前与其相对应的相电压压30电角。电角。 UCA - UAN -UBN 30?30?X uC Z Y uB ?eCuA uABuCAuBC?N B C UAB 30?UAB?UAN?UBN?UAN?(?UBN)UBC?UBN?UCN?UBN?(?UCN)UCA?UCN?UAN?UCN?(?UAN)?- UCN UBC 第第3页页 Ul相量图相量图 相、线电压关系式相、线电压关系式 线电压与相电压的通用关

6、系表达式：线电压与相电压的通用关系表达式： ?Ul?3 Up ?30 在日常生活与工农业生产中，多数用户的在日常生活与工农业生产中，多数用户的 电压等级为电压等级为: Ul?380 V 、 UP?220 VUl?220 V 、 UP?127 V 三相电源绕组还可以连接成三角形，但电三相电源绕组还可以连接成三角形，但电源绕组三角接时只能向负载提供一种电压：源绕组三角接时只能向负载提供一种电压： 电源线电压电源线电压Ul=绕组的感应电压绕组的感应电压UP。 第第3页页 如何用验电笔或如何用验电笔或400V400V以上以上 的交流电压表测出三相四线制的交流电压表测出三相四线制 供电线路上的火线和零线

7、？供电线路上的火线和零线？ 验电笔的正确握法如下图示：验电笔的正确握法如下图示： 三相四线制供电体制三相四线制供电体制中，你能说出线、相中，你能说出线、相电压之间的数量关系电压之间的数量关系及相位关系吗？及相位关系吗？ 数量上线电压是相电压数量上线电压是相电压的的1.732倍；在相位上超前倍；在相位上超前线电压超前与其相对应的线电压超前与其相对应的相电压相电压30. 你能说出对称你能说出对称三相交流电的三相交流电的特征吗？特征吗？ 电笔头与被测导线接触电笔头与被测导线接触时，使氖管时，使氖管发光的是火发光的是火线线（或端线），不发光（或端线），不发光的是的是零线零线。 你会做吗？你会做吗？ 电

8、表可利用火线与零线电表可利用火线与零线之间的数量关系判断出之间的数量关系判断出火线和零线。火线和零线。 第第3页页 三个三个最大值相等、角最大值相等、角频率相同、相位上互差频率相同、相位上互差120的正弦交流电。的正弦交流电。 3.2 3.2 三相负载的连接方式三相负载的连接方式 负载有两种接法负载有两种接法: A Z A Z Z Z Z Z N B C B C 三相负载的一端连在一起与零三相负载的一端连在一起与零线相接；另一端分别与火线相线相接；另一端分别与火线相接的方式称为：接的方式称为： 星形接法星形接法 三相负载的首尾相连成一三相负载的首尾相连成一个闭环，然后与三根火线个闭环，然后与三

9、根火线相接的方式称为：相接的方式称为： 三角形接法三角形接法 第第3页页 线电流线电流 1.负载的负载的Y形连接形连接: A uA uB 中线电流中线电流 相电流相电流 Y接接负载的端电压负载的端电压等于等于电源相电压电源相电压； 负载中通过的电流称为负载中通过的电流称为相电流相电流IP； N 中线上通过的电流称为中线上通过的电流称为中线电流中线电流IN； 火线上通过的电流称为火线上通过的电流称为线电流线电流Il； iN iC Z iA Z B C uC Z i B?中线电流：中线电流： IN?UUU?A；?B；?CI I IBC各相负载中通过的电流分别为：各相负载中通过的电流分别为： AZA

10、ZBZC?I?Y接时：Ilp?I?I?IABC 显然显然 三相电源三相电源对称对称、三相、三相Y接负载也接负载也对称对称的情况下，三的情况下，三相负载电流也是相负载电流也是对称对称的，此时的，此时中线电流为零中线电流为零。 第第3页页 例例：电源线电压为电源线电压为 380V，三相对称负载，三相对称负载Y接，接，Z=3+j4 ,求：求：各相负载中的电流及中线电流。各相负载中的电流及中线电流。 根据对称关系可得：根据对称关系可得： U380l解解： Up?3?3?220 V设设 ?220?0?VUA?220? ?120?VUB?220?120?VUCZ?3?j4?5?53 .1?U220?0?A

11、?IA?Z5?53 .1?44? ?53 .1?A第第3页页 ?44? ?173 .1?AIB?44?66 .9?AIC?I?I?I? 0INABC 由此例可得，对称由此例可得，对称三相电路的计算可归结三相电路的计算可归结为一相电路计算，其它为一相电路计算，其它两相根据对称关系可直两相根据对称关系可直接写出。接写出。 问题及讨论问题及讨论 负载对称时负载对称时 (ZA?ZB?ZC?Z)?I?I?I? 0INABC称为三相三线制。称为三相三线制。 中线是否可以中线是否可以去掉？去掉？ 答：答： Y形连接三相完全对称时，零线可以取消。形连接三相完全对称时，零线可以取消。 eCuAA Z Z Z u

12、CuB第第3页页 B C 应用实例应用实例-照明电路照明电路 正确接法正确接法:每组灯相每组灯相互并联互并联,然后分别接然后分别接至各相电压上。设至各相电压上。设电源电压为：电源电压为： A 若三相不对若三相不对称，能否去称，能否去掉中线？掉中线？ 一组一组 . N 二组二组 三组三组 UlUP?380220VB C 当有中线时，每组灯的数量可以相等也可以不等，当有中线时，每组灯的数量可以相等也可以不等，但每盏灯上都可但每盏灯上都可得到额定的工作电压得到额定的工作电压220V。 第第3页页 分析分析 如果三相照明电路的中线因故断开，当发生一相灯负如果三相照明电路的中线因故断开，当发生一相灯负

13、载全部断开时或一相发生短路，电路会出现什么情况？载全部断开时或一相发生短路，电路会出现什么情况？ 如果中线断开，设如果中线断开，设A相灯负相灯负载又全部断开，此时载又全部断开，此时B、C两相构两相构成串联，其端电压为电源线电压成串联，其端电压为电源线电压380V。 如果中线断开，设又发生如果中线断开，设又发生A相相短路，此时短路，此时B、C相都会与短相都会与短接线构成通路，两相端电压接线构成通路，两相端电压均为线电压均为线电压380V，因此，因此B、C相由于超过额定值而烧损。相由于超过额定值而烧损。 若若B、C相相对称对称，各相端电压，各相端电压为为190V，均低于额定值，均低于额定值220V

14、而不而不能正常工作；若能正常工作；若B、C相相不对称不对称，则负载多（电阻小）的一相分压则负载多（电阻小）的一相分压少而不能正常发光，负载少（电少而不能正常发光，负载少（电阻大）的一相分压多则易烧损。阻大）的一相分压多则易烧损。 由此可得，由此可得，中线的中线的作用作用是使是使Y接不对称三接不对称三相负载的端电压保持对相负载的端电压保持对称。称。 * 三相四线制三相四线制Y接电路中，接电路中，中线不允许断开！中线不允许断开！ 第第3页页 关于零线的结论关于零线的结论 负载不对称而又没有中线时，负载上可能得到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，有的超过用电设备的额定电压，大小

15、不等的电压，有的超过用电设备的额定电压，有的达不到额定电压，都不能正常工作。比如，有的达不到额定电压，都不能正常工作。比如， 照明电路中各相负载不能保证完全对称，所以绝照明电路中各相负载不能保证完全对称，所以绝对不能采用三相三相制供电，而且必须保证零线对不能采用三相三相制供电，而且必须保证零线可靠。可靠。 中线的作用在于，使星形连接的不对称负载得到相中线的作用在于，使星形连接的不对称负载得到相等的相电压。为了确保零线在运行中不断开，其上不允等的相电压。为了确保零线在运行中不断开，其上不允许接保险丝也不允许接刀闸。许接保险丝也不允许接刀闸。 第第3页页 1.负载的负载的 形连接形连接: 接接负载

16、的端电压负载的端电压等于等于电源电源线电压线电压； A B C iA 线电流线电流 iAB Z 火线上通过的电流称为火线上通过的电流称为线电流线电流Il； 负载中通过的电流称为负载中通过的电流称为相电流相电流IP； uAB uCA Z iCAZ iBC iB uBC iC 相电流相电流 ?UUUBCCAAB?； IBC?； ICA?各相负载中通过的电流分别为：各相负载中通过的电流分别为： IAB?ZABZBCZCA?U? 接时：Ulp各线电流与相电流的关系为：各线电流与相电流的关系为： ?I?I?IAABCA?I?I?IBBCAB?I?I?ICCABC第第3页页 线、相电流关系式为：线、相电流

17、关系式为： IC 30?I?）I（?IAABCA?I?）I（?IBBCAB?I?）I（?ICCABC-IBC 30?- IAB IB 30?- ICA 电流相量图电流相量图 IA 由相量图可看出：由相量图可看出： 三相电源三相电源对称对称、三相、三相Y接负载也接负载也对称对称的情况下，三相的情况下，三相负载中的负载中的相电流相电流iAB、iBC、iCA也是也是对称对称的，火线上通过的的，火线上通过的三个三个线电流线电流iA、iB、iC也也对称对称。 由相量图还可看出，在三相对称情况下，由相量图还可看出，在三相对称情况下，线电流是相线电流是相电流的电流的1.732倍，相位滞后与其相对应的相电流倍

18、，相位滞后与其相对应的相电流30。 第第3页页 3.3 三相电路的功率三相电路的功率 三相总有功功率：三相总有功功率： P?PA?PB?PC和接法有和接法有 无关系？无关系？ 负载负载对称对称时：时：P ?3UpIpcos?3UlIlcos?星形接法时：星形接法时： Ul?3 Up Il?Ip 3Ip 第第3页页 ? ? 三角形接法时：三角形接法时：U l?Up Il? ? P?3UlIlcos?在三相负载对称的条件下，三相电路的功率：在三相负载对称的条件下，三相电路的功率： P有功功率：有功功率： ?Q?无功功率：无功功率： S视在功率：视在功率： ?如何用两如何用两个瓦特表个瓦特表测三相电测三相电路的功率？路的功率？ 3UlIlcos?3UlIlsin?3UlIlU V W W 2 W1 M 3 测量方法如图示测量方法如图示 在两瓦计法测量中，单独一在两瓦计法测量中，单独一个功率表的读数无意义！个功率表的读数无意义！ 第第3页页 安全用电安全用电 1.接零保护规定