第三章三相正弦交流电路

3.1三相正弦交流电动势3.2三相负载的联接3.3三相功率第三章三相正弦交流电路学习目的与要求

了解三相交流电的基本概念；熟悉三相电源和三相负载的两种连接方式；掌握对称三相交流电的概念及对称三相电路的分析与计算；理解中线的作用和两种连接方式下线、相电压，线、相电流之间的关系；熟悉对称与不对称三相电路的基本分析方法。

三相交流电路

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、输电和配电方面较单相供电具有很多不可比拟的优点，主要表现在：

1.三相电机产生的有功功率为恒定值，因此电机的稳定性好。

2.三相交流电的产生与传输比较经济。

3.三相负载和单相负载相比，容量相同情况下体积要小得多。由于上述优点，使三相供电在生产和生活中得到了极其广泛的应用。

三相定子绕组对称嵌放在定子铁心槽中。定子铁心尾端：

XYZ↓↓↓3.1三相电源的连接方式

三相交流电是由三相发电机产生的。发电机主要由定子和转子两大部分构成。AXBYCZ定子绕组首端：

ABC+－转子铁心转子绕组转子绕组通电后产生磁场。转轴NS

三相定子绕组与旋转磁场相切割，感应对称三相电动势。

原动机带动转子绕轴旋转，形成气隙旋转磁场。

电路分析中很少用电动势，通常用电压来表示。以A相绕组的感应电压为参考正弦量，则发电机感应的对三相电压分别为：

1.

对称三相交流电的特点uAuBuCu0Tωt对称三相交流电最大值相等，频率相同，相位互差120º。120°UBUAUC120°120°相序的意义三相交流电达到正的最大值（或零值）的顺序称为相序。A—B—C正相序简称正序A—C—B逆序（反序）正常运行的三相交流发电机发出的都是正序交流电。三相电源Y接时的三个相电压显然是对称的！2.三相电源的星形（Y）连接方式XYZACBNuAuBuC三相电源尾端连在一起三相电源首端分别向外引出端线，俗称火线。尾端公共点称为中性点或零点，向外引出的导线称为中线，中线俗称零线。显然火线与零线之间的电压等于发电机绕组的三相感应电压—相电压

火线与火线之间的电压称为线电压。uABuBCuCA结论：三相电源绕组作Y形连接时，可以向负载提供两种电压。此种供电系统称为三相四线制。

数量上，线电压uAB是相电压uA的1.732倍；相位上，线电压超前与其相对应的相电压30°电角！三相电源Y接时线、相电压之间的关系三个相电压对称电源的中性点总是接地的，因此相电压在数值上等于各相绕组首端电位。线电压与相电压之间的关系UBUAUC120°120°120°电压等于两点电位之差-UBUAB30°同理可得UBCUCA显然，电源Y接时的三个线电压也是对称的！UC-30°UA-30°3.三相电源的三角形（Δ）连接方式显然发电机绕组作Δ接时只能向负载提供一种电压！三相电源首尾相接构成闭环在电源的三个连接点处分别外引三根火线。

显然，电源绕组作Δ接时，线电压等于发电机绕组的三相感应电压。

发电机三相绕组作Δ接时，不允许首尾端接反！否则将在三角形环路中引起大电流而致使电源过热烧损。uABuBCuCA结论：三相电源绕组作Δ接时，线电压等于电源绕组的感应电压。此种供电系统称为三相三线制。通常电源绕组的连接方式为星形。XYZuAuCuBABCBCA日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为:

三相电源绕组连接成Y接方式的最大优越性就是可向负载提供两种不同的电压，且其中线电压是发电机一相绕组感应电压的1.732倍！

三相四线制供电系统两种电压一般表示为或第二节三相负载的联接一、三相电路的负载（一）对称三相负载三相负载的复阻抗大小相等，阻抗角相等。（二）不对称三相负载三相负载的阻抗大小不相等或其阻抗角不相同。三相负载也有Y形和Δ形两种连接方式。1.三相负载的Y形连接ZACB

NZZiA线电流由连接方式决定了相电流uAuBuCY接时负载端电压等于电源相电压(1)对称三相负载满足称为对称三相负载。Y接对称三相负载中通过的电流iNY接对称三相电流对称，因此对称负载Y接时，由于中线电流为零，中线不起作用，可以拿掉！电源线电压为380V，对称三相负载Y接，Z=3+j4Ω，求：各相负载中的电流及中线电流。解例设根据对称关系：对称三相电路的计算可归结为一相电路计算，其它两相根据对称关系可直接写出。结论：则有解得中线电流实用中，三相电动机、变压器等都是对称三相负载。已知电源线电压为380V。三相Y接照明负载均为“220V、40W”白炽灯50盏，求：U相开路，V相开25盏，W相灯全开时各相电流及中线电流。(2)不对称三相负载时，称之为不对称三相负载。求解不对称三相负载电路时，只要电路中有中线，就可把各相按照单相电路的分析方法分别计算，注意此时中线电流不等于零！解U相开路相当于断路，UVWN………有中线，V相和W相正常工作，电流分别为：应用实例—照明电路UVWN………UBUAUC显然，中线保证了Y接不对称三相负载的相电压平衡。有了中线，各相情况互不影响。中线电流由相量图分析问题及讨论上述照明电路若中线因故断开，且发生：(1)一相断路；(2)一相短路；情况又如何？分析(1)无中线一相断路时，其余两相相当于串联接于380V线电压上：V相、，W相均不能正常工作！问题及讨论分析(2)无中线一相短路时；UVWN………此时，V相和W相均通过短路相分别形成回路，各相端电压为380V，高于额定电压220V，显然都会被烧损。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，当有的超过用电设备的额定电压时，可能烧损或减少使用寿命；而有的达不到额定电压不能正常工作。如前面所讲到的照明电路，由于中线断开且一相发生故障，由此造成各相负载的不对称。换句话讲，如果有中线，当一相发生故障时，其它无故障负载相仍能正常工作。因此，对通常工作在不对称情况下的三相电路而言，中线绝对不允许断开！而且必须保证中线可靠。为确保中线在运行中不断开，中线上不允许安装保险丝和开关。关于中线的讨论2.负载的Δ形连接ACB线电流三相负载首尾相接构成一个闭环，相电流对三个结点列KCL方程可得：相量图分析

Δ接时负载的端电压等于电源线电压。由于三个线电压对称，因此三个相电流对称。ZZZiA由三个联结点分别向外引出端线。iABiBiCiBCiCA(1)三相负载对称时-IBCIAICA-IBIAB-