第十章三相电路1

1、 我国及世界各国的供电系统均为三相供电我国及世界各国的供电系统均为三相供电系统，其原因是因为它有很多优点系统，其原因是因为它有很多优点 它是世界上规模最大的生产系统，系统的它是世界上规模最大的生产系统，系统的结构为适应工业化生产的需要，已经标准化，主结构为适应工业化生产的需要，已经标准化，主要是由三相电源、三相负载和三相输电线路三部要是由三相电源、三相负载和三相输电线路三部分组成。分组成。 三相制是目前世界各国普遍采用的供电方式，所三相制是目前世界各国普遍采用的供电方式，所谓三相制就是由三个频率相同、有效值相等、初相位互谓三相制就是由三个频率相同、有效值相等、初相位互差差120的交流电压源组成

2、的供电系统。的交流电压源组成的供电系统。 三相供电方式的优点：三相供电方式的优点： 三相发配电设备在相同功率、电压的条件下比三相发配电设备在相同功率、电压的条件下比直流或单相交流简单、体积小、效率高、节省材料；直流或单相交流简单、体积小、效率高、节省材料； 对称三相电路的总瞬时功率不随时间变化，因对称三相电路的总瞬时功率不随时间变化，因此三相电动机运转平稳。此外，三相电动机制造简单、此三相电动机运转平稳。此外，三相电动机制造简单、价格便宜、用途广泛。价格便宜、用途广泛。 实际中，许多大功率直流电是由三相电源经电实际中，许多大功率直流电是由三相电源经电子整流器得到。子整流器得到。 日常生活中所用

3、的单相交流电，是取自三相制日常生活中所用的单相交流电，是取自三相制中的一相。中的一相。 三相电路的应用是极其广泛的。三相电路的应用是极其广泛的。一、对称三相电源一、对称三相电源三个同频率、等幅值、相位互差三个同频率、等幅值、相位互差 (120)的正弦的正弦交流电压源称为对称三相电源，如下图所示。交流电压源称为对称三相电源，如下图所示。 - - + +- - + +- - + +AuBuCuA AB BC CX XY YZ Z10.1对称三相电源和三相负载对称三相电源和三相负载-始端始端末端末端-uA、uB、uC- - 分别称为分别称为A、B、C相的相电压。相的相电压。A AB BC CX XY

4、 YZ ZAuBuCu32)120cos()120cos(costUutUutUumCmBmA2 22 23 32 20t tU Um m-U-Um mu u3 32 23 32 2三相电压波形图为：三相电压波形图为：UUm2AuBuCu瞬时式：瞬时式：1201200UUUUUUCBAAU.BU.CU.120120120)120cos(2)120cos(2cos2tUutUutUuCBA瞬时式：瞬时式：相量式：相量式：相量图：相量图：二、三相电源的星形连接及其特点二、三相电源的星形连接及其特点1.1.接法接法 将三相电源的负极将三相电源的负极( (末末) )端端X X、Y Y、Z Z连接在一起

5、，正极连接在一起，正极( (始始) )端端A A、B B、C C与外电路相连，就构成了一个星形连接的对与外电路相连，就构成了一个星形连接的对称三相电源。称三相电源。- - + +- - + +- - + +A AB BC CX XY YZ ZAuBuCuN+-ABU+-BCU+-CAUNA AB BC CAUBUCU- - + +- - + +- - + +端线端线端线端线端线端线电电源源中中(性性)点点CBAU、U、U分别为分别为A、B、C相电源的电压，称相电压相电源的电压，称相电压ABU端线端线A、B之间的电压之间的电压端线俗端线俗称称火线火线中线中线中线俗称中线俗称零线零线AUBUCUC

6、ABCU、U与与 类同类同,它们分别为对应的线电压。它们分别为对应的线电压。ABUIA相相IB相相IC相相IA线线IB线线IC线线2.2.特点特点(1)(1)相电流、线电流相电流、线电流 (2)(2)相电压相电压、线电压线电压 由由KVL有：有：同理：同理：BAABUUUACCACBBCUUUUUU+ +- -ABU+ +- -BCU+ +- -CAUNA AB BC CAUBUCU- -ABU+ +- -+ +- -+ +IA相相IB相相IC相相IA线线IB线线IC线线线相线相线相线相IIIIIIIICCBBAAABUBCUCAUAUBUCUBUCUAU303030ACCACBBCBAABU

7、UUUUUUUU相量图：相量图：ABU30AABUU超超前前AAABUUU330cos2303AABUU由图中几何关系：由图中几何关系：大小：大小：相位：相位：同理：同理：303303CCABBCUUUU小结：小结： 对星形联接对称三相电源：对星形联接对称三相电源： I线线=I相相 线电压超前对应相电压线电压超前对应相电压30相线UU3)()()(ACCBBAUUUUUU三、三相负载的星形连接三、三相负载的星形连接 如果每相负载阻抗相等，则称为对称三相负载如果每相负载阻抗相等，则称为对称三相负载 ，否则，否则为不对称负载为不对称负载 。A AB BC CZ ZZ ZZ ZN 负负载载中中(性性

8、)点点10.2对称三相对称三相Y0Y0、YY电路电路 对称对称Y0Y0系统系统(三相四线制三相四线制)AUBUCU- - + +- - + +- - + +NZ ZZ ZZ ZN 对称对称YY系统系统(三相三线制三相三线制)AU- - + +Z ZBU- - + +NZ ZN 中线中线ZNCU- - + +Z Z对称三相电路的条件对称三相电路的条件三相电源对称三相电源对称三相负载对称三相负载对称 下面以节点电压法对该电路进行分析。下面以节点电压法对该电路进行分析。AU- - + +A ACU- - + +C CBU- - + +B BN NAIBICIZ ZN N(Y(YN N) )Z(Y)Z

9、(Y)Z(Y)Z(Y)Z(Y)Z(Y)N N NI1.1.分析分析以以N为参考点列节点电压方程：为参考点列节点电压方程：NCBANCBANNNY3YUUUYY3YUYUYUYUU)(0UUUCBA由由于于AUBUCU0NNU0ZUINNNN0NNU0NI2.计算计算 由上可见，由上可见，Y0-Y0三相对称时，图三相对称时，图(a)、(b)、(c)三个三个电路相互等效，电路相互等效，计算时用图计算时用图(b)最简便。最简便。由图由图(b)可见各相可见各相互不影响，彼此无关。互不影响，彼此无关。因此，因此，只要计算出任一相的电只要计算出任一相的电流、电压，其余两相即可由对称关系得出。流、电压，其余

10、两相即可由对称关系得出。这种计这种计算方法称为单相分析法算方法称为单相分析法通常计算相通常计算相 AU- - + +A AAIZ ZN N N NAIZUIAA120120ACABIIII单相分析单相分析例：对称三相电路如图所示，已知例：对称三相电路如图所示，已知: :ZL=(1+j2), Z=(5+j6), 试求负载中各电流相试求负载中各电流相 量。量。V30380ABUV0220V30330380ABAABUUVU，则图中解：已知由单相分析法画出单相(A相)计算电路，可得：A1 .5322860220jZZUILAA根据对称性可写出：A9 .6622120A1 .17322120ACABI

11、III10.3不对称不对称Y- -Y系统、照明电路及安全接零保护系统、照明电路及安全接零保护CCBBAANNCBAZUZUZUUZZZ111三相电路中三相电路中三相电源不对称三相电源不对称三相负载不对称三相负载不对称不对称三相电路。不对称三相电路。V0220AUV6080V1208024214 .4814 .4814 .484 .484 .48CBANNUUUUV12080V12080NNNNNNUUU即VVV12030012080120220141192120801202202 .2119212080220NNCCNNBBNNAAUUUUUUUUU各负载电压各负载电压 由于负载不对称，由于负

12、载不对称， 与与 的电的电位不相等，反映在相量图上是位不相等，反映在相量图上是 与与 不重合，这一现象称为中不重合，这一现象称为中 点位移。由于中点位移，负载各点位移。由于中点位移，负载各相电压有的小于额定电压，有的相电压有的小于额定电压，有的大于额定电压。负载大于额定电压。负载 越不对称，越不对称，中点位移越大，各相电压的不对中点位移越大，各相电压的不对称就越严重。可见中点位移将使称就越严重。可见中点位移将使负载工作不正常。负载工作不正常。 另一方面，如果负载变动时，另一方面，如果负载变动时，由于各相的工作相互关联，因此由于各相的工作相互关联，因此彼此都互有影响。比如家用电器，彼此都互有影响

13、。比如家用电器，为了使各相互不影响，采取加中为了使各相互不影响，采取加中线的方法。线的方法。NNAUNBUNCUNNUN NAUABUBCUCAUBUCUN N二、照明电路二、照明电路1.分析分析 上例中，在上例中，在N、N间加入一条中线，其它条件不变。间加入一条中线，其它条件不变。- - + +A ACU- - + +C CBU- - + +B BN NAIBICIZ ZN NZ ZA A=48.4=48.4N N NIZ ZB B=48.4=48.4Z ZC C=242=242AUBUAUCU+ + - -+ + - -+ + - -A AA AA A各各相相电电流流：12091. 024

14、212022012055. 44 .48120220055. 44 .480220CCCBBBAAAZUIZUIZUIA4064. 3CBANIIII 一般情况下，低压供电系统中，广泛采用三相四线制，接一般情况下，低压供电系统中，广泛采用三相四线制，接上中线后强迫各相负载电压对称，保证负载安全运行。上中线后强迫各相负载电压对称，保证负载安全运行。2.2.实用照明电路实用照明电路 照明电路各相负载不能保证对称，应使用照明电路各相负载不能保证对称，应使用Y0 0- -Y0 0三相四线制三相四线制供电系统。供电系统。.三、安全用电、接零保护三、安全用电、接零保护1.安全用电：保证人身安全和设备安全。

15、安全用电：保证人身安全和设备安全。2.安全用电常识：安全用电常识： 安全电压：安全电压：24V24V 安全电流：约为安全电流：约为50mA50mA，且与电流的频率有关，当频率为，且与电流的频率有关，当频率为 40Hz40Hz60Hz60Hz时对人体的伤害程度最为严重。时对人体的伤害程度最为严重。 人体电阻：主要在人体的表层部分。人体电阻：主要在人体的表层部分。 皮肤干燥且保持清洁时，约为皮肤干燥且保持清洁时，约为10K10K100K100K； 皮肤处于潮湿状态时，约为皮肤处于潮湿状态时，约为1K1K左右；左右； 皮肤受到损伤时，约为皮肤受到损伤时，约为100100左右左右 人体触电时人体电阻不是固定的，随电压的人体触电时人体电阻不是固定的，随电压的 增加和