三相交流电路课件

第五章

三相交流电路第五章

三相交流电路目录5.1三相电源5.2三相电路的电压电流关系5.3三相功率5.4三相电力系统目录5.1三相电源学习目标理解三相电源的两种联结方式，星形联结和三角形联结掌握三相负载的两种联结方式，星形联结和三角形联结理解三相电路的功率的计算学习目标理解三相电源的两种联结方式，星形联结和三角形联结5.1三相电源概述目前，世界各地的电力系统绝大多数采用三相制供电方式

三相制就是以三个大小和频率相同，而相位彼此相差120°的三相正弦电源供电体系。说明：三相电路也可看作按一定规律组成的复杂交流电路，故前面讨论的交流电路的一般规律和计算方法，在此仍然适用。5.1三相电源概述目前，世界各地的电力系统绝大多数采用三NSU1U2e5.1.1三相电源的产生根据右手定则可知，线圈中产生感应电动势，其方向由U1U2。交流电动势的产生在两磁极中间，放一个线圈让线圈以

的速度顺时针旋转。合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，线圈两端便可得到单相交流电动势。NSU1U2e5.1.1三相电源的产生根据右手定则可知三相交流电源的产生三相交流发电机利用电磁感应原理将机械能转变为电能，产生三相电源三相交流发电机主要组成部分：电枢和磁极又称定子，是固定的，定子铁心内圆周表面冲有槽，用以放入三组电枢绕组。电枢：磁极：又称转子，是旋转的。转子铁心上绕有励磁绕组，用直流电流励磁。三相交流电源的产生三相交流发电机利用电磁感应原理将机械能转变三相绕组n单相绕组++–+SN铁心绕组U1U2–+SN–+SN–+SN–+SN–+SN–+SN–+SN转子装有磁极并以

的速度旋转。三个线圈中便产生三个单相电动势。这种电动势幅值相等,频率相同,彼此之间相位差相同为120°，称为三相对称电动势三相绕组n单相绕组++–+SN铁心绕组U1U2–+SN–+S三相电动势的表示式三角函数式三相电动势的表示式三角函数式三相电动势的特征

相量表示式瞬时值之和相量之和

大小相等，频率相同，相位互差120º。三相电动势的特征相量表示式瞬时值之和相量之和大小相等，频三相对称电动势的波形图和相量图Em

-Em

0ωt波形图120°120°120°相量图120°120°120°三相对称电动势的波形图和相量图Em-Em0ωt波形图12三相对称电动势的相序三个电动势在相位上的先后次序称为相序在电力系统中一般用黄、绿、红区别U、V、W

三相。Em–Emt02eUeWeVU→V→W→U为顺相序（也称正序），U→W→V→U为逆相序（也称负序）。三相对称电动势的相序三个电动势在相位上的先后次序称为相序在电5.1.2三相电源的连接方式三相电源的三角形联结U1(W2)V1(U2)W1(V2)将三相交流发电机绕组的始末端依次相连，构成一个闭合的三角形，从两两的连接点引出输出端，这种连接方法称为三角形联结（也称Δ形联结）三角形联结仅在三相变压器中采用5.1.2三相电源的连接方式三相电源的三角形联结U1(W2三相电源的星形联结将三相交流发电机绕组的三个末端U2、V2、W2联在一起，从始端U1、V1、W1引出作输出端，这种联接方法称为三相电源的星形联结（也称Y形联结）UvwU′N′V′W′N中性点或零点中线（零线）相线（火线）相线（火线）相线（火线）三相四线制三相电源的星形联结将三相交流发电机绕组的三个末端U2、V2、三相四线制供电火线（相线）UVW中线（零线）N三相三线制供电中没有中线UvwU′N′V′W′UvwU′N′V′W′三相四线制三相三线制目前，我国供电系统线电压380V，相电压220V。

三相四线火线（相线）U中线（零线）N三相三线制供电中没有中线+–+–+–NUvwU′N′V′W′+–+–+–+–电源每相绕组两端的电压或相线与中性线之间的电压相电压：一般用Up表示三相电压电动势相电压任意两相绕组始端之间的电压或任意两相线之间的电压线电压：一般用UL表示+–+–线电压+–+–+–NUvwU′N′V′W′+–+–+–+–三相电压三相电动势对称相电压对称线电压对称电压关系Y型联结时线电压和相电压的相量图UU•UW•UV•30o30o30o三相电压三相电动势对称相电压对称线电压对称电压关系Y型联结时线电压和相电压的关系：30同理得星型联结时，在相位上，线电压超前相应的相电压30°，在数值上线电压是相电压的倍

线电压和相电压的关系：30同理得星型联结时，在相位上，线电5.2三相电路电压与电流的关系如果每相负载的阻抗不相等，则称为三相不对称负载，如照明负载等。概述三相负载是由三个单相负载组合起来的。根据构成三相负载的负载性质与大小不同，将负载分成三相对称负载和三相不对称负载。如果每相负载的阻抗值和阻抗角完全相等，则为对称负载，如三相异步电动机。5.2三相电路电压与电流的关系如果每相负载的阻抗不相等，星形接法ACB

NZZZ三角形接法ACBZZZ•••负载的两种接法:5.2三相电路电压与电流的关系星形接法ACBNZZZ三角形接法ACBZZZ•••负载的两5.2.1三相负载的星形联结三相四线制电路将三相负载的每相的末端联成一点，并与电源中性点N相联，将每相负载的始端分别接到电源三根相线上。ZVZWZUU′v′w′三相负载的星形联结电路星形联结电路+N+––+–UvwN'5.2.1三相负载的星形联结三相四线制电路将三相负载的每5.2.1三相负载的星形联结ZVZWZUN'+N+––+–UU′v′w′vw+–三相负载的星形联结电路相电流：通过每相负载的电流线电流：每根相线上通过的电流相电流线电流中性线电流5.2.1三相负载的星形联结ZVZWZUN'+N+––+根据三相负载的星形联结电路图知：忽略输电线上的阻抗，三相负载的线电压就是电源的线电压；三相负载的相电压就是电源的相电压。线电流就是相电流。因此：①

相电压与线电压的关系②相电流与线电流的关系③相电压和相电流的关系（依据向量形式的欧姆定律）根据三相负载的星形联结电路图知：忽略输电线上的阻抗，三相负载中线电流及中线的作用中性线电流是三相相电流之和，即：三相负载对称时，三个相电流对称中线不起作用，取消中线不会影响电路的正常工作。

三相负载不对称时，三个相电流不对称中线不能取消，否则会影响电路的正常工作。

中线电流及中线的作用中性线电流是三相相电流之和，即：三相负载说明：高压输电系统采用三相三线制供电（如三相电动机）；低压配电系统中采用三相四线制供电（如三相照明电路）。IU•IN•IW•IV•120°120°120°IU•IW•IV•120°120°120°三相负载星形联结时电流向量图说明：高压输电系统采用三相三线制供电（如三相电动机）；低压配解:因为三相负载对称，则每相电压为因为是星形联结，所以线电流等于相电流，为例5.2.1如图所示的电路中，有一星形联结的三相对称负载，已知每相电阻

，电感

现把它接入线电压

的三相线路中，求通过每相负载的电流和线路上的电流。解:因为三相负载对称，因为是星形联结，所以线电流等于相电流，5.2.2三相负载的三角形联结三角形联结电路ZUVZVWZWUU1′(W2′)V1′(U2′)W1′(V2′)三相负载的三角形联结电路NUvw+–方法：依次把一相负载的末端和次一相负载的始端相连，构成一个封闭的三角形，引出三根端线，将引出的三根端线接在三相电源U、V、W三根相线上

5.2.2三相负载的三角形联结三角形联结电路ZUVZVWZUVZVWZWUU1′(W2′)V1′(U2′)W1′(V2′)三相负载的三角形联结电路NUvw+–因此：负载的相电压=电源的线电压由图知：每相负载的两端跨接在两根电源的相线之间

ZUVZVWZWUU1′(W2′)V1′(U2′)W1′(V三角形联结电路中的电压电流关系相电流与线电流的关系相电压和相电流的关系三角形联结电路中的电压电流关系相电流与线电流的关系相电压和相有效值相位三角形联结电路中的电压电流关系有效值相位三角形联结电路中的电压电流关系VWUVWUVWUVWU30°VW相位上线电流滞后相应的相电流30°电压电流相量图数值上线电流是相电流的倍VWUVWUVWUVWU30°VW相位上线电流滞后相应的三相负载采用何种联接方式由负载的额定电压决定。当负载额定电压等于电源线电压时采用三角形联结；当负载额定电压等于电源相电压时采用星形联结。注意三相四线制三角形联结星形联结NUVWZ3Z2Z1M3~三相负载采用何种联接方式由负载的额定电压决定。当负载额定电压5.3三相电路的功率三相电路功率的一般表达式5.3.1三相电路的功率的计算三相电路总的有功功率各相相电压的有效值各相相电流的有效值各相负载的功率因数5.3三相电路的功率三相电路功率的一般表达式5.3.1三相电路总无功功率Q三相电路中总的视在功率S

注意：三相电路总无功功率Q三相电路中总的视在功率S注意：有功功率：无功功率：视在功率：三相对称电路的功率总有功功率每相负载的有功功率负载的阻抗角和接法无关有功功率：无功功率：视在功率：三相对称电路的功率总有功功率每例5.3.1有一个三相对称感性负载，其中每相的，接在线电压为的三相电源上。①负载作星形联结时，计算②负载改成三角形联结，再计算上述各量；③并比较两种接法的计算结果。；解:每相负载的阻抗模为

负载的功率因数为①负载作星形联结时∵

∴

例5.3.1有一个三相对称感性负载，其中每相的，接在线电②负载作三角形联结时

∵

∴

③两种联结方法计算结果比较如下②负载作三角形联结时∵∴③两种联结方法计算结5.3.2三相功率的测量在工程上，除用三相功率表测量三相功率外，还可用单相功率表示测量三相功率，其测量方法有三表法、一表法和二表法三种。三表法：用于测量三相四线制不对称负载的功率。一表法：用来测量三相对称负载电路中，三相负载是对称的负载的功率二表法：用来测量三相三线制对称或不对称负载的功率。5.3.2三相功率的测量在工程上，除用三相功率表测量三相5.3三相电力系统电能由发电厂产生，通过输电线作远距离或近距离的输送，最后分配给各个工厂企业及其他用户，这样就构成了发电、输电和配电的完整系统，这个系统称为电力系统。5.3三相电力系统电能由发电厂产生，通过输电线作远距电力系统导线的选择允许载流量（安全载流量）是指不超过最高工作温度的条件下，允许长期通过的最大电流。安全用电人身安全电击是指因电流通过人体而使内部器官受伤的现象。电伤主要是指人体外部遭受电弧等造成烧伤的现象。触电

①单相触电

②两相触电

③跨步电压触电

④接触电压触电

电力系统导线的选择允许载流量（安全载流量）是指不超过最高工作单相触电

单相触电两相触电

跨步电压触电

两相触电跨步电压触电安全措施凡是电气设备或设施的任何部分（不论带电与不带电），人为地或自然地与具有零电位的大地相接通的方式，便称为电气接地，简称接地。①工作接地②安全接地③保护接零安全措施凡是电气设备或设施的任何部分（不论带电与不带电），①工作接地由于运行和安全需要，为保证电网在正常情况或事故情况下都能可靠的工作而将电气回路中性点与大地相连，称为工作接地。

作用

降低触电电压

迅速切断故障设备

降低电气设备对地的绝缘要求

工作接地作用降低触电电压迅速切断故障设备降低电气设备对安全接地（保护接地）将电气设备在正常情况下不带电的金属部分（如外壳）与接地装置实行良好的金属性连接，这种方式称为保护接地

安全接地（保护接地）将电气设备在正常情况下不带电的金属部分（保护接零保护接零是将电气设备的金属外壳接到零线（或称中性线）上，适用于中性点接地的低压系统中

保护接零保护接零是将电气设备的金属外壳接到零线（或称第五章

三相交流电路第五章

三相交流电路目录5.1三相电源5.2三相电路的电压电流关系5.3三相功率5.4三相电力系统目录5.1三相电源学习目标理解三相电源的两种联结方式，星形联结和三角形联结掌握三相负载的两种联结方式，星形联结和三角形联结理解三相电路的功率的计算学习目标理解三相电源的两种联结方式，星形联结和三角形联结5.1三相电源概述目前，世界各地的电力系统绝大多数采用三相制供电方式

三相制就是以三个大小和频率相同，而相位彼此相差120°的三相正弦电源供电体系。说明：三相电路也可看作按一定规律组成的复杂交流电路，故前面讨论的交流电路的一般规律和计算方法，在此仍然适用。5.1三相电源概述目前，世界各地的电力系统绝大多数采用三NSU1U2e5.1.1三相电源的产生根据右手定则可知，线圈中产生感应电动势，其方向由U1U2。交流电动势的产生在两磁极中间，放一个线圈让线圈以

的速度顺时针旋转。合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，线圈两端便可得到单相交流电动势。NSU1U2e5.1.1三相电源的产生根据右手定则可知三相交流电源的产生三相交流发电机利用电磁感应原理将机械能转变为电能，产生三相电源三相交流发电机主要组成部分：电枢和磁极又称定子，是固定的，定子铁心内圆周表面冲有槽，用以放入三组电枢绕组。电枢：磁极：又称转子，是旋转的。转子铁心上绕有励磁绕组，用直流电流励磁。三相交流电源的产生三相交流发电机利用电磁感应原理将机械能转变三相绕组n单相绕组++–+SN铁心绕组U1U2–+SN–+SN–+SN–+SN–+SN–+SN–+SN转子装有磁极并以

的速度旋转。三个线圈中便产生三个单相电动势。这种电动势幅值相等,频率相同,彼此之间相位差相同为120°，称为三相对称电动势三相绕组n单相绕组++–+SN铁心绕组U1U2–+SN–+S三相电动势的表示式三角函数式三相电动势的表示式三角函数式三相电动势的特征

相量表示式瞬时值之和相量之和

大小相等，频率相同，相位互差120º。三相电动势的特征相量表示式瞬时值之和相量之和大小相等，频三相对称电动势的波形图和相量图Em

-Em

0ωt波形图120°120°120°相量图120°120°120°三相对称电动势的波形图和相量图Em-Em0ωt波形图12三相对称电动势的相序三个电动势在相位上的先后次序称为相序在电力系统中一般用黄、绿、红区别U、V、W

三相。Em–Emt02eUeWeVU→V→W→U为顺相序（也称正序），U→W→V→U为逆相序（也称负序）。三相对称电动势的相序三个电动势在相位上的先后次序称为相序在电5.1.2三相电源的连接方式三相电源的三角形联结U1(W2)V1(U2)W1(V2)将三相交流发电机绕组的始末端依次相连，构成一个闭合的三角形，从两两的连接点引出输出端，这种连接方法称为三角形联结（也称Δ形联结）三角形联结仅在三相变压器中采用5.1.2三相电源的连接方式三相电源的三角形联结U1(W2三相电源的星形联结将三相交流发电机绕组的三个末端U2、V2、W2联在一起，从始端U1、V1、W1引出作输出端，这种联接方法称为三相电源的星形联结（也称Y形联结）UvwU′N′V′W′N中性点或零点中线（零线）相线（火线）相线（火线）相线（火线）三相四线制三相电源的星形联结将三相交流发电机绕组的三个末端U2、V2、三相四线制供电火线（相线）UVW中线（零线）N三相三线制供电中没有中线UvwU′N′V′W′UvwU′N′V′W′三相四线制三相三线制目前，我国供电系统线电压380V，相电压220V。

三相四线火线（相线）U中线（零线）N三相三线制供电中没有中线+–+–+–NUvwU′N′V′W′+–+–+–+–电源每相绕组两端的电压或相线与中性线之间的电压相电压：一般用Up表示三相电压电动势相电压任意两相绕组始端之间的电压或任意两相线之间的电压线电压：一般用UL表示+–+–线电压+–+–+–NUvwU′N′V′W′+–+–+–+–三相电压三相电动势对称相电压对称线电压对称电压关系Y型联结时线电压和相电压的相量图UU•UW•UV•30o30o30o三相电压三相电动势对称相电压对称线电压对称电压关系Y型联结时线电压和相电压的关系：30同理得星型联结时，在相位上，线电压超前相应的相电压30°，在数值上线电压是相电压的倍

线电压和相电压的关系：30同理得星型联结时，在相位上，线电5.2三相电路电压与电流的关系如果每相负载的阻抗不相等，则称为三相不对称负载，如照明负载等。概述三相负载是由三个单相负载组合起来的。根据构成三相负载的负载性质与大小不同，将负载分成三相对称负载和三相不对称负载。如果每相负载的阻抗值和阻抗角完全相等，则为对称负载，如三相异步电动机。5.2三相电路电压与电流的关系如果每相负载的阻抗不相等，星形接法ACB

NZZZ三角形接法ACBZZZ•••负载的两种接法:5.2三相电路电压与电流的关系星形接法ACBNZZZ三角形接法ACBZZZ•••负载的两5.2.1三相负载的星形联结三相四线制电路将三相负载的每相的末端联成一点，并与电源中性点N相联，将每相负载的始端分别接到电源三根相线上。ZVZWZUU′v′w′三相负载的星形联结电路星形联结电路+N+––+–UvwN'5.2.1三相负载的星形联结三相四线制电路将三相负载的每5.2.1三相负载的星形联结ZVZWZUN'+N+––+–UU′v′w′vw+–三相负载的星形联结电路相电流：通过每相负载的电流线电流：每根相线上通过的电流相电流线电流中性线电流5.2.1三相负载的星形联结ZVZWZUN'+N+––+根据三相负载的星形联结电路图知：忽略输电线上的阻抗，三相负载的线电压就是电源的线电压；三相负载的相电压就是电源的相电压。线电流就是相电流。因此：①

相电压与线电压的关系②相电流与线电流的关系③相电压和相电流的关系（依据向量形式的欧姆定律）根据三相负载的星形联结电路图知：忽略输电线上的阻抗，三相负载中线电流及中线的作用中性线电流是三相相电流之和，即：三相负载对称时，三个相电流对称中线不起作用，取消中线不会影响电路的正常工作。

三相负载不对称时，三个相电流不对称中线不能取消，否则会影响电路的正常工作。

中线电流及中线的作用中性线电流是三相相电流之和，即：三相负载说明：高压输电系统采用三相三线制供电（如三相电动机）；低压配电系统中采用三相四线制供电（如三相照明电路）。IU•IN•IW•IV•120°120°120°IU•IW•IV•120°120°120°三相负载星形联结时电流向量图说明：高压输电系统采用三相三线制供电（如三相电动机）；低压配解:因为三相负载对称，则每相电压为因为是星形联结，所以线电流等于相电流，为例5.2.1如图所示的电路中，有一星形联结的三相对称负载，已知每相电阻

，电感

现把它接入线电压

的三相线路中，求通过每相负载的电流和线路上的电流。解:因为三相负载对称，因为是星形联结，所以线电流等于相电流，5.2.2三相负载的三角形联结三角形联结电路ZUVZVWZWUU1′(W2′)V1′(U2′)W1′(V2′)三相负载的三角形联结电路NUvw+–方法：依次把一相负载的末端和次一相负载的始端相连，构成一个封闭的三角形，引出三根端线，将引出的三根端线接在三相电源U、V、W三根相线上

5.2.2三相负载的三角形联结三角形联结电路ZUVZVWZUVZVWZWUU1′(W2′)V1′(U2′)W1′(V2′)三相负载的三角形联结电路NUvw+–因此：负载的相电压=电源的线电压由图知：每相负载的两端跨接在两根电源的相线之间

ZUVZVWZWUU1′(W2′)V1′(U2′)W1′(V三角形联结电路中的电压电流关系相电流与线电流的关系相电压和相电流的关系三角形联结电路中的电压电流关系相电流与线电流的关系相电压和相有效值相位三角形联结电路中的电压电流关系有效值相位三角形联结电路中的电压电流关系VWUVWUVWUVWU30°VW相位上线电流滞后相应的相电流30°电压电流相量图数值上线电流是相电流的倍VWUVWUVWUVWU30°VW相位上线电流滞后相应的三相负载采用何种联接方式由负载的额定电压决定。当负载额定电压等于电源线电压时采用三角形联结；当负载额定电压等于电源相电压时采用星形联结。注意三相四线制三角形联结星形联结NUVWZ3Z2Z1M3~三相负载采用何种联接方式由负载的额定电压决定。当负载额定电压5.3三相电路的功率三相电路功率的一般表达式5.3.1三相电路的功率的计算三相电路总的有功功率各相相电压的有效值各相相电流的有效值各相负载的功率因数5.3三相电路的功率三相电路功率的一般表达式5.3.1三相电路总无功功率Q三相电路中总的视在功率S

注意：三相电路总无功功率Q三相电路中总的视在功率S注意：有功功率：无功功率：视在功率：三相对称电路的功率总有功功率每相负载的有功功率负载的阻抗角和接法无关有功功率：无功功率：视在功率：三相对称电路的功率总有功功率每例5.3.1有一个三相对称感性负载，其中每相的，接在线电压为的三相电源上。①负载作星形联结时，计算②负载改成三角形联结，再计算上述各量；③并比较两