三相交流电路定稿

1、三相交流电路定稿1应用科技学院 胡机秀编第1页，共36页，2022年，5月20日，0点12分，星期日第三章 三相交流电路本章要求：1.掌握三相四线制供电系统中的电压关系；2.掌握三相四线制供电系统中单相及三相负载的正 确联接方法，3.理解三相交流电路中电压和电流的基本关系；4. 掌握对称三相交流电路中电压、电流及功率的计算。5.理解三相四线制中中线的作用。（本章教学课时2学时）2应用科技学院 胡机秀编第2页，共36页，2022年，5月20日，0点12分，星期日 图3-1 a) 三相交流发电机结构示意图第一节 三相电源1. 三相对称电动势（1）电动势的产生工作原理：动磁生电(尾端)(首端)+eU

2、eVeWU2U1V1V2W1W2+ 图3-1 b) 三相绕组产生的电动势U2定子转子3应用科技学院 胡机秀编第3页，共36页，2022年，5月20日，0点12分，星期日（2）三相电动势瞬时表示式 相量表示铁心（作为导磁路经）三相绕组匝数相同空间排列互差120: 直流励磁的电磁铁定子转子发电机结构4应用科技学院 胡机秀编第4页，共36页，2022年，5月20日，0点12分，星期日（3）对称三相电动势的瞬时值之和为 0（4）三相交流电到达正最大值的顺序称为相序。最大值相等频率相同相位互差120称为对称三相电动势 三个正弦交流电动势满足以下特征供电系统三相交流电的相序为 U V W5应用科技学院 胡

3、机秀编第5页，共36页，2022年，5月20日，0点12分，星期日二. 三相四线制电源(1) 联接方式中性线(零线、地线)中性点端线(相线、火线)在低压系统,中性点通常接地，所以也称地线。相电压：端线与中性线间（发电机每相绕组）的电压线电压：端线与端线间的电压、Up 三相相电压对称+、UlXYZNBCAeA+eC+eB+6应用科技学院 胡机秀编第6页，共36页，2022年，5月20日，0点12分，星期日图3-3 电源联接的电路模型 由三条相线和一条中线构成的供电系统称为三相四线制供电系统。通常低压供电网均采用三相四线制。常见的只有两条导线的供电电路一般只包括三相中的一相， 由一条相线和一条中线

4、组成。7应用科技学院 胡机秀编第7页，共36页，2022年，5月20日，0点12分，星期日(2) 线电压与相电压的关系根据KVL定律由相量图可得相量图 30AXYZNBCeA+eC+eB+8应用科技学院 胡机秀编第8页，共36页，2022年，5月20日，0点12分，星期日提示：一般低压供电的线电压是380V,它的相电压是 =220V.可根据额定电压决定负载的接法： 若负载额定电压是380 V， 就接在两条相线之间； 若负载额定电压是220 V， 就接在相线和中线之间。各种照明灯具、家用电气都采用220V，这类电气设备只需要单相电源就能工作，统称为单相负载。另一类电气设备必须接到三相电源上才能正

5、常工作，如：三相交流电动机、大功率的三相电炉等，称为三相负载。9应用科技学院 胡机秀编第9页，共36页，2022年，5月20日，0点12分，星期日 第二节 负载的星形联结三相负载不对称三相负载： 不满足 ZA =ZB = ZC 如由单相负载组成的三相负载对称三相负载：ZA=ZB= ZC 如三相电动机1. 三相负载分类单相负载：只需一相电源供电 照明负载、家用电器负载三相负载：需三相电源同时供电 三相电动机等三相负载的联接 三相负载也有 Y和 两种接法，至于采用哪种方法 ，要根据负载的额定电压和电源电压确定。10应用科技学院 胡机秀编第10页，共36页，2022年，5月20日，0点12分，星期日

6、三相负载连接原则（1） 电源提供的电压=负载的额定电压；（2） 单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。AB电源C保险丝三相四线制380/220伏N 额定相电压为220伏的单相负载 额定线电压为380伏的三相负载图 3-5 负载的星型联接11应用科技学院 胡机秀编第11页，共36页，2022年，5月20日，0点12分，星期日图3-6 负载星形连接的三相四线制电路 12应用科技学院 胡机秀编第12页，共36页，2022年，5月20日，0点12分，星期日 负载星形连接的三相四线制电路如图3-6所示，若不计中线阻抗（ZN=0）， 则电源中点N与负载中点N等电位。 若端线阻抗可以忽略不计（Zl=0）， 则

7、负载的相电压与电源的相电压相等， 即 ;负载的线电压与电源的线电压相等， 即 。 13应用科技学院 胡机秀编第13页，共36页，2022年，5月20日，0点12分，星期日 负载星形连接时， 电路有以下基本关系： (1) 三相电路中的电流有相电流与线电流之分， 每相负载中的电流 称为相电流， 每条端线中的电流 称为线电流， 很显然， 相电流等于线电流， 即 如果用Ip表示相电流， 用Il表示线电流， 一般可写成 Ip=Il14应用科技学院 胡机秀编第14页，共36页，2022年，5月20日，0点12分，星期日 (2) 三相四线制电路中, 各相电流可分成三个单相电路分别计算, 即式中 15应用科技

8、学院 胡机秀编第15页，共36页，2022年，5月20日，0点12分，星期日 图3-7 负载星形连接时的相量图(a) 三相负载不对称； (b) 三相负载对称 16应用科技学院 胡机秀编第16页，共36页，2022年，5月20日，0点12分，星期日 若三相负载对称， 即ZU=ZV=ZW=Z= |Z| 时， 有 因而相电流或线电流也是对称的。 显然， 在三相负载对称的情况下,三相电路可归结到一相来计算。 二、三相负载对称的情况17应用科技学院 胡机秀编第17页，共36页，2022年，5月20日，0点12分，星期日 3） 负载的线电压就是电源的线电压。 在对称条件下， 线电压是相电压的3倍， 且超前

9、于相应的相电压30。 4） 中线电流等于三个线（相）电流的相量和。 根据图 3-6， 由基尔霍夫电流定律有18应用科技学院 胡机秀编第18页，共36页，2022年，5月20日，0点12分，星期日负载对称时,中性线无电流,可省掉中性线。二、三相负载对称的情况所以负载对称时，三相电流也对称。 负载对称时，只需计算一相电流，其它两相电流可根据对称性直接写出。+ZBZCZANN+19应用科技学院 胡机秀编第19页，共36页，2022年，5月20日，0点12分，星期日3 .系统故障分析解: (1) A相短路1) 中性线未断 N RA 5 RC RB 10 ABNC 此时A相短路电流很大，将A相熔断丝熔断

10、，而 B相和C相未受影响，其相电压仍为220V, 正常工作。 在三相照明系统中，试分析下列情况 (1) A相短路: 中性线未断时，求各相负载电压； 中性线断开时，求各相负载电压。 (2) A相断路: 中性线未断时，求各相负载电压； 中性线断开时，求各相负载电压。2020应用科技学院 胡机秀编第20页，共36页，2022年，5月20日，0点12分，星期日 此情况下，B相和C相的电灯组由于承受电压上所加的电压都超过额定电压（220V) ，这是不允许的。 2) A相短路, 中性线断开时, 此时负载中性点N即为A, 因此负载各相电压为 ABNCNiAiCiB+21应用科技学院 胡机秀编第21页，共36

11、页，2022年，5月20日，0点12分，星期日 (2) A相断路 2) 中性线断开 B、C相灯仍承受220V电压, 正常工作。1) 中性线未断变为单相电路，如图(b)所示, 由图可求得IBCUAUB+(b) NRARCRBABNC(a)22应用科技学院 胡机秀编第22页，共36页，2022年，5月20日，0点12分，星期日结论 （1）不对称负载Y联结又未接中性线时，负载相电压不再对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越高。 （2） 中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相电压对称。 （3）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，且中性线（指干线）内不允许接熔断器或刀闸开关。 23应用科

12、技学院 胡机秀编第23页，共36页，2022年，5月20日，0点12分，星期日例3-1： 三相四线制电路如图所示，已知每相负载阻抗Z=(6+8j ) ，外加线电压 Ul=380V。试求 负载的相电压和相电流。N+NZACBZZ24应用科技学院 胡机秀编第24页，共36页，2022年，5月20日，0点12分，星期日解：设N+NZACBZZ(1) 相电压(2) 相电流三相对称25应用科技学院 胡机秀编第25页，共36页，2022年，5月20日，0点12分，星期日第三节 负载的三角形连接 如果将三相负载的首尾相连， 再将三个连接点与三相电源端线U、 V、 W连接， 就构成了负载三角形连接的三相三线制

13、电路， 如图3-11所示。图3-11 负载的三角形连接 26应用科技学院 胡机秀编第26页，共36页，2022年，5月20日，0点12分，星期日 图3-11中， ZUV、 ZVW、 ZWU分别是三相负载的复阻抗， 各电量的参考方向按习惯标出。 若忽略端线阻抗（Zl=0）， 则电路具有以下基本关系： (1) 由于各相负载都直接接在电源的线电压上， 所以负载的相电压与电源的线电压相等。 因此， 无论负载对称与否， 其相电压总是对称的， 即有效值关系为 27应用科技学院 胡机秀编第27页，共36页，2022年，5月20日，0点12分，星期日 (2) 各相电流可以分成三个单相电路分别计算, 即28应用

14、科技学院 胡机秀编第28页，共36页，2022年，5月20日，0点12分，星期日三角形连接的相量图： 图3-12 负载三角形连接时的相量图（a） 负载不对称； (b) 负载对称 （3） 各线电流可利用基尔霍夫电流定律计算如右：29应用科技学院 胡机秀编第29页，共36页，2022年，5月20日，0点12分，星期日二、对称负载的情况如果负载对称， 即 ，则负载的相电流也是对称的， 此时， 相电流可归结到一相来计算, 即负载对称时可做出相量图如3-13所示，从图中可得出：图3-13对称负载三角形连接时线电流与相电流之间的相量关系30应用科技学院 胡机秀编第30页，共36页，2022年，5月20日，

15、0点12分，星期日 即线电流是相电流的 倍， 且滞后于相应的相电流30。 三、负载不对称的情况在三相不对称负载做三角形联接时，相电流及线电流都是不对称的，但相电压总是对称的，即等于电源线电压，若某一相负载断开，并不影响其他两相的工作，接在该两相上的单相负载仍能正常工作31应用科技学院 胡机秀编第31页，共36页，2022年，5月20日，0点12分，星期日 例3-2 如图3-11所示的三相三线制电路， 各相负载的复阻抗Z=6+j8 ， 电源电压为380 V， 试求负载的相电流和线电流。 解由于是对称电路， 所以可将三相电路归结到一相来计算。 其相电流为线电流为 相电压与相电流的相位角为 32应用

16、科技学院 胡机秀编第32页，共36页，2022年，5月20日，0点12分，星期日三相负载的联接原则负载的额定电压 = 电源的线电压应作 联结负载的额定电压 = 电源线电压应作 Y 联结 应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，而与电源的联接方式无关。 三相电动机绕组可以联结成星形，也可以联结成三角形，而照明负载一般都联结成星形（具有中性线）。33应用科技学院 胡机秀编第33页，共36页，2022年，5月20日，0点12分，星期日3.4 三相电路的功率无论负载为 Y 或联结，每相有功功率都应为 Pp= Up Ip cosp对称负载 联结时： 同理对称负载Y联结时：相电压与相电流的相位差当负载对称时：P = 3Up Ipcosp所以34应用科技学院 胡机秀编第34页，共36页，2022年，5月20日，0点12分，星期日3.4 三相电路的功率2.瞬时功率 由于对称三相负载的相电压和相电流是对称的，它们的瞬时功率分别为：故对称三相负载的瞬时功率为结论：对称三相负载的瞬时功率是不随时间变换的，在任意瞬间都等于平均功率P。所以三相电机的瞬时转矩也是常量，因而运转平稳！这是三相电机优点之一！35应用科技学院 胡机秀编第35页，共36页，2022年，5月20日，0点1