第四章三相电路

电工电子学主讲

张莹Electrotechnics本章要求:1.掌握不同连接方式下的线、相电压关系，线、相电流关系；2.认识中性线在电路中的作用；3.了解安全用电知识。第4章供电与用电（三相交流电路）4.1三相电源三相交流发电机是产生正弦交流电的主要设备。NSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNS三相交流发电机由三个对称的绕组组成，在空间上彼此相差120，它们的始端记为L1、L2、L3，末端记为L1’、L2’、L3’。三相电路在生产上应用最为广泛。发电、输配电和主要电力负载，一般都采用三相制。NSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNS4.1.1三相电源的产生•••L1L1’L2’L3L2L3’SN定子转子定子中放三个线圈：L1

L1’L2

L2’L3

L3’首端末端1、三个线圈空间位置互成120o2、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。t0三相对称电动势的表达式u1u2u3L1相L2相L3相电源的电压达到最大值的顺序叫相序。定义L1→L2→L3为顺序。定义L1→L3→L2为逆序。三相对称电动势的相量表示法三相电动势的特征：大小相等，频率相同，相位互差120度。与前面瞬时值表示法和波形曲线表示法所对应的三相对称正弦交流电也可用相量表示法表示：产生对称三相电动势的电源称为对称三相电源，简称为三相电源。4.1.2发电机三相绕组的联接方式L3u1u2u3L2L1NL1NL2L3从三个首端L1、L2、L3引出的三根线，叫端线、相线(火线)。如图所示。发电机三相绕组的连接方式有两种:(1)星形(Y)接法

(2)角形(△)接法这种接法称为三相四线制。从中点引出的线，叫中性线(零线)。如图所示。1、星形(Y)接法通常将三个末端接在一起，该点成为中点或零点(N)，首段引出三根线

。即星形(Y)接法。电路如图所示。相电压：每相绕组两端的电压，即端线与中线之间的电压。其有效值为U1、U2、U3，一般用Up表示。线电压：每两相绕组端点之间的电压，即相线与相线之间的电压。其有效值为U12、U23、U31，一般用Ul表示。注意:下标的书写顺序u2u3u1u12u23u31L1L3uAuBuCL2NL1NL2L3由于它们都是同频率的正弦量，都可用有效值相量表示，即根据相量图，线电压与相电压的有效值关系：由电压瞬时值的关系可知相量图如图所示30°线电压与相电压的关系相位关系：线电压超前与之对应的相电压的相位30°。要求：已知其中之一能写出其余的五个电压。30°线电压与相电压关系为：用向量来描述相、线电压关系：2、角形(△)接法将三相电源中每相绕组的首端依次与另一相绕组的末端连接在一起，形成闭合回路，然后从三个连接点引出三根供电线，这种连接方法称为角形(△)接法。线电压与相电压关系为：4.2三相负载ABCN电灯等单相负载为三相四线制电动机为负载三相三线制由三相电源供电的负载称为三相负载。三相负载一般可分为两大类：对称三相负载、不对称三相负载。三相电路的负载有两种联接方法：

（1）星形(Y)联接；（2）三角形()联接。负载的相电压：每相负载首末端之间的电压。负载的线电压：两负载首端之间的电压。负载的相电流：每相负载中通过的电流。负载的线电流：负载从供电线取用的电流。我国供电系统提供三相对称电源采用三相四线制，相电压为220V，线电压为380V，负载接入电路必须满足其电压的额定值。Z1Z3Z2iNiL1iL2iL34.2.1负载星形联接的三相电路i2i1i3u1u2u3u12u31u23L1NL2L3在星形联接的电路中，负载的线电压、相电压的关系为：在星形联接的电路中，负载的相电流、线电流的关系为：Z1Z3Z2iNiL1iL2iL3i2i1i3u1u2u3u12u31u23L1NL2L3分析方法与三相电源星形联接相同如何利用线电压计算其他5个电压，7个电流Z1Z3Z2iNiL1iL2iL3i2i1i3u1u2u3u12u31u23L1NL2L3（1）负载不对称时，各相单独计算RCLiNiL1iL2iL3i2i1i3例：已知设RCLiNiL1iL2iL3i2i1i3（2）负载对称时，只需计算一相即：当负载对称时，三个相（线）电流大小相等，相位上互差120度。因此，只需计算一相，其它各相可直接写出。讨论照明电路能否采用三相三线制供电方式？ACB.........一层楼二层楼三层楼N不加零线会不会出现问题?应用实例--照明电路ACB.........一层楼二层楼三层楼每层楼的灯相互并联,然后分别接至各相电压上。设电源电压为：则每盏灯上都可得到额定的工作电压220V。问题1：若一楼出现短路，二、三楼接通。求二三楼上各相负载电压？结果：二楼、三楼灯泡上的电压超过额定电压，灯泡被烧毁。ACBR2R3设线电压为380V。A相断开后，B、C两相串连，电压UBC

（380V）加在B、C负载上。如果两相负载对称，则每相负载上的电压为190V。问题2：若一楼全部断开，二、三楼仍然接通,情况如何?ACB.........一层楼二层楼三层楼分析：结果二、三楼电灯全部变暗，不能正常工作。问题3：若一楼断开，二、三楼接通。但两层楼灯的数量不等（设二楼灯的数量为三层的1/4）结果如何？结果：二楼灯泡上的电压超过额定电压，灯泡被烧毁；三楼的灯不亮。ACBR2R3分析关于零线的结论1）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，有的达不到额定电压，都不能正常工作。

2）中线的作用在于，使星形连接的不对称负载得到对称的相电压。3）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闸刀开关。负载三角形联接的三相电路如右图：L1L2L3Z3Z2Z1在该电路中，不论负载是否对称，其相电压和线电压总是对称的，且两者相等，都等于电源的线电压。即4.2.2负载三角形联接的三相电路电流的计算：相电流线电流L1L2L3Z3Z2Z1如何利用线电压计算其他5个电压，6个电流（1）负载不对称时，先计算各相电流，然后计算线电流。其中，相电流利用单相交流电路电压、电流关系，线电流是两个相电流的向量差。（2）负载对称时，各相电流有效值相等，相位上互差120度。如何计算？下面讨论三相对称负载三角形联接方式下，相、线电流关系L1L2L3Z

Z

Z

30°三相对称负载，三角形联接，则：电源、负载相线电压，相线电流关系总