第4章三相电路(新)

下页上页常见三相电路

华能火力发电厂日本横滨火力发电厂本文档共85页；当前第1页；编辑于星期二\17点57分

大亚湾核电厂凤滩水力发电厂达板城风力发电厂葡萄牙太阳能发电厂下页上页本文档共85页；当前第2页；编辑于星期二\17点57分变电站输电线路下页上页本文档共85页；当前第3页；编辑于星期二\17点57分§4.2三相负载的连接§4.1三相电源的连接§4.3对称三相电路分析§4.4不对称三相电路分析§4.5三相电路的功率第4章三相正弦交流电路下页§4.6三相电压和电流的对称分量本文档共85页；当前第4页；编辑于星期二\17点57分§4.1三相电源的连接三相对称电源三相电源△连接§4.11.产生、表示2.三相电压关系3.相序下页上页三相电源Y连接1.概念2.线电压与相电压关系1.概念2.线电压与相电压关系3.环流本文档共85页；当前第5页；编辑于星期二\17点57分1.产生NSººIwUW′VU′WV′三相同步发电机示意图§4.1三相电源的连接下页上页一、对称三相电源本文档共85页；当前第6页；编辑于星期二\17点57分2.瞬时值表达式U+–U′uUV+–V′uVW+–W′uWU、V、W三端称为始端(有的书用A、B、C表示)U′、V′、W′

三端称为末端(有的书用X、Y、Z表示)。下页上页本文档共85页；当前第7页；编辑于星期二\17点57分t

uUuVuWOu120°120°3.波形图下页上页本文档共85页；当前第8页；编辑于星期二\17点57分4.相量表示120°120°120°5.三相电压关系：下页上页①相量和：②瞬时值之和：本文档共85页；当前第9页；编辑于星期二\17点57分正序(顺序)：U—V—W—U负序(逆序)：U—W—V—UUVW相序的实际意义：以后如果不加说明，一般都认为是正相序。DUVW123DUWV123正转反转6.相序UVW下页上页工程上通常以黄、绿、红三种颜色来标志U、V、W三相。本文档共85页；当前第10页；编辑于星期二\17点57分二、三相电源的连接U+–W′+–+–VWU′V′UVWN1.星形连接(Y连接)下页上页本文档共85页；当前第11页；编辑于星期二\17点57分◆基本概念①中性点②端线或火线③中性线（零线或地线）⑤线电压：④相电压：W′++–U+––VWU′V′UVWN⑥线电流：下页上页本文档共85页；当前第12页；编辑于星期二\17点57分◆线电压与相电压关系由于三相电源对称同理可得下页上页本文档共85页；当前第13页；编辑于星期二\17点57分◆线电压与相电压关系①有效值关系：②相位关系：线电压比相应的相电压超前30°③相量图：30°30°30°下页上页本文档共85页；当前第14页；编辑于星期二\17点57分◆三个线电压关系：三个线电压的相量和为零。三个线电压瞬时值之和为零。三个线电压对称。下页上页本文档共85页；当前第15页；编辑于星期二\17点57分2.三相电源的三角形（Δ）连接◆三角形连接：UVW-+–++–UVW下页上页本文档共85页；当前第16页；编辑于星期二\17点57分◆线电压与相电压关系：线电压等于相应的相电压。◆环流：在三角形连接的电源内部形成的电流。U-+–+–VW+Is①正确连接时由于相电压对称，在连接正确的电源回路中总的电压为零，电源内部不会产生环行电流。下页上页本文档共85页；当前第17页；编辑于星期二\17点57分②非正常连接时：如果把某一相电压源（例如U相）接反，则在考虑电源内部阻抗的回路中产生很大的环行电流。可计算得U++–+–VW–Is此时电源回路中总电压的大小为一相的两倍，其相量图如图。下页上页本文档共85页；当前第18页；编辑于星期二\17点57分U++–+–W–VV③解决环流的措施：U++–+–VW–Is可将一电压表串接在线圈回路中，如电压表指示较大，则有一相电源接反，依次交换任一相电源的极性，直到电压表指示为零，则表明连接正确，然后再切除电压表。下页上页本文档共85页；当前第19页；编辑于星期二\17点57分三、应用举例

例4.1对称的三相电源星形连接，已知线电压试求其它线电压和各相电压相量。解：各相电压为其它线电压为下页上页本文档共85页；当前第20页；编辑于星期二\17点57分

数量上线电压是相电压的1.732倍；在相位上线电压超前与其相对应的相电压30°。验电笔的正确握法如下图示：你能说出对称三相交流电的特征吗？三相四线制供电体制中，你能说出线、相电压之间的数量关系及相位关系吗？

如何用验电笔或400V以上的交流电压表测出三相四线制供电线路上的火线和零线？电笔头与被测导线接触时，使氖管发光的是火线（或端线），不发光的是零线。

三相为：最大值相等、角频率相同、相位上互差120°。利用线电压和相电压的数量关系，用电压表连测三次即可确定其火线和零线。课堂反馈下页上页本文档共85页；当前第21页；编辑于星期二\17点57分复习U+–W′+–+–VWU′V′UVWN下页上页本文档共85页；当前第22页；编辑于星期二\17点57分§4.2三相负载的连接

三相负载Y连接三相负载△连接§4.21.概念2.特点3.应用举例下页上页1.概念2.特点3.应用举例三相负载连接原则本文档共85页；当前第23页；编辑于星期二\17点57分工业上的动力用电，绝大多数是三相负载三相电机三相负载负载的连接既有星形连接又有三角形连接下页上页本文档共85页；当前第24页；编辑于星期二\17点57分三相负载台北101大厦百龙电梯下页上页本文档共85页；当前第25页；编辑于星期二\17点57分三相负载不对称三相负载：不满足ZU=ZV

=

ZW

对称三相负载：ZU=ZV=

ZW如三相电动机单相负载：只需一相电源供电（照明、家用电器）

负载三相负载：需三相电源同时供电（三相电动机）三相负载的连接

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。

§

4.2三相负载的连接

下页上页本文档共85页；当前第26页；编辑于星期二\17点57分三相负载连接原则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（1）电源提供的电压和负载的额定电压匹配；（2）单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。下页上页本文档共85页；当前第27页；编辑于星期二\17点57分+–+–+–NN

§

4.2三相负载的连接

一、三相负载的星形连接1.基本概念①中性点a.电源中性点N：三相电源末端的公共点。b.负载中性点N′：三相负载的公共点。②对称负载下页上页本文档共85页；当前第28页；编辑于星期二\17点57分+–+–+–NN③负载星形连接时电路结构：a.三相四线制b.三相三线制适合任何负载仅适合对称负载下页上页本文档共85页；当前第29页；编辑于星期二\17点57分+–+–+–NN④线电流：⑤相电流：⑥中线电流：负载Y连接下页上页本文档共85页；当前第30页；编辑于星期二\17点57分2.基本规律对于三相四线制电路+–+–+–NN①负载相电压等于电源相电压相电流②线电流等于相电流③中线电流：下页上页本文档共85页；当前第31页；编辑于星期二\17点57分①三相电流对称对称三相四线制电路分析方法：②中线电流为零可省去中线，变成三相三线制电路。一般情况下，三相负载不对称，中性线上有电流，所以中性线必须保留。下页上页+–+–+–NN+–+–+–NN本文档共85页；当前第32页；编辑于星期二\17点57分3.应用举例例4.2在图示电路中，电源线电压Ul＝380V，试求负载各相电流和中线电流，并绘出相量图。+–+–+–NN解:由题意则各相电流为下页上页三相负载分别为本文档共85页；当前第33页；编辑于星期二\17点57分+–+–+–NN中线电流相量图如图所示UV.120°UW..UU36.9°66.9°-55.4°下页上页本文档共85页；当前第34页；编辑于星期二\17点57分二、三相负载的三角形连接()1.概念UWV2.基本规律：⑴一般情况①负载的相电压等于电源线电压。②相电流下页上页本文档共85页；当前第35页；编辑于星期二\17点57分UVW③线电流⑵三相负载对称：相电流和线电流都对称。①相电流由对称关系下页上页本文档共85页；当前第36页；编辑于星期二\17点57分②线电流③线电流与相电流关系：UVW由对称关系同理可得：下页上页本文档共85页；当前第37页；编辑于星期二\17点57分⑤三个线电流关系：⑵三相负载对称UVW有效值：相位：线电流滞后相应相电流③线电流与相电流关系：30°30°30°④相量图以相电流为参考。下页上页本文档共85页；当前第38页；编辑于星期二\17点57分三相负载的连接原则负载的额定电压=电源的线电压应作连接负载的额定电压=电源线电压应作Y连接应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，而与电源的连接方式无关。三相电动机绕组可以连接成星形，也可以连接成三角形，而照明负载一般都连接成星形（具有中性线）。下页上页本文档共85页；当前第39页；编辑于星期二\17点57分UVW3.应用举例例4.3在上图电路中，电源线电压为380V，各相阻抗Z=8+j6Ω，试求:

(1)各相电流和线电流；

(2)UV相负载断开后的各相电流和线电流；

(3)绘出相量图。下页上页本文档共85页；当前第40页；编辑于星期二\17点57分UVW解（1）设线电压则各相电流为或下页上页本文档共85页；当前第41页；编辑于星期二\17点57分各线电流为UVW下页上页本文档共85页；当前第42页；编辑于星期二\17点57分UVW（2）如UV相断开，则不变所以（3）相量图如图所示。保持不变

下页上页本文档共85页；当前第43页；编辑于星期二\17点57分复习+–+–+–NNUVW本文档共85页；当前第44页；编辑于星期二\17点57分§4.3对称三相电路的分析

下页上页特点分析思路§4.31.中点电压、中线电流2.相电流、线电流3.负载相电压、负载线电压应用举例对称三相电路概念本文档共85页；当前第45页；编辑于星期二\17点57分§4.3对称三相电路的分析

一、对称三相电路概念三相电源对称、负载对称，三相输电线也对称（即三根导线的阻抗相等）电源YY△负载下页上页本文档共85页；当前第46页；编辑于星期二\17点57分二、对称三相电路的特点以对称三相四线制电路（Y-Y电路）为例：+–+–+–N下页上页本文档共85页；当前第47页；编辑于星期二\17点57分+–+–+–N1.中点电压2.中线电流下页上页+–+–+–N本文档共85页；当前第48页；编辑于星期二\17点57分3.各相电流对称（也即线电流）对称+–+–+–N下页上页本文档共85页；当前第49页；编辑于星期二\17点57分4.负载各相电压对称+–+–+–N5.负载端的线电压也是对称的下页上页本文档共85页；当前第50页；编辑于星期二\17点57分三、对称三相电路的分析方法1.统一为三相四线制的Y-Y连接。将负载都转化为星形连接，再把电源中性点和负载中性点连接起来，组成三相四线制电路。2.单独取一相（例如U相）计算相电流、线电流。3.由对称关系写出其它两相的电压或电流。4.回到原图中计算原负载作三角形连接时的相电流等。四、应用举例下页上页本文档共85页；当前第51页；编辑于星期二\17点57分例4.4在图4.11（a）所示电路中，负载线路阻抗电源线电压为380V。试求各相负载的相电流、线电流。UVW下页上页本文档共85页；当前第52页；编辑于星期二\17点57分解：电源为星形连接UVWN取出U相电路进行计算UN下页上页本文档共85页；当前第53页；编辑于星期二\17点57分UN下页上页本文档共85页；当前第54页；编辑于星期二\17点57分回到原图中计算原负载作三角形连接时的相电流。其余电流可由对称关系推得负载Z1组的线电流为UVW下页上页本文档共85页；当前第55页；编辑于星期二\17点57分UVW负载Z1组的相电流为负载Z2组的相电流（即线电流）为下页上页本文档共85页；当前第56页；编辑于星期二\17点57分补充例1ABCZZZZlZlZl已知对称三相电源线电压为380V，Z=6.4+j4.8，Zl=6.4+j4.8。求负载Z的相电压、线电压和电流。解+–A+–BN+–CZlZlZlZZZ+–ANnaZZl画出一相计算图下页上页本文档共85页；当前第57页；编辑于星期二\17点57分+–ANnaZZl下页上页本文档共85页；当前第58页；编辑于星期二\17点57分补充例2ABCZZZABCZZZ一对称三相负载分别接成Y和型。分别求线电流。解应用：Y降压起动。下页上页本文档共85页；当前第59页；编辑于星期二\17点57分+–+–+–N+–+–+–NUVWZZZZlUVWZZZZlZl复习本文档共85页；当前第60页；编辑于星期二\17点57分§4.4不对称三相电路的分析

特点分析思路§4.41.中点电压2.负载相电压3.危害及解决措施下页上页应用举例不对称三相电路概念本文档共85页；当前第61页；编辑于星期二\17点57分§4.4不对称三相电路的分析

下页上页一、不对称概念三相电源、三相输电线、三相负载任意一方面或多方面不对称的电路称为不对称三相电路。最常见的三相不对称电路为负载不对称。+–+–+–NY-Y连接的不对称三相电路本文档共85页；当前第62页；编辑于星期二\17点57分下页上页+–+–+–N二、不对称三相电路的特点1.中点电压不为零。本文档共85页；当前第63页；编辑于星期二\17点57分下页上页2.负载相电压不对称3.危害负载无法正常工作，甚至损坏负载设备。4.解决措施：采用三相四线制电路。（零线不能断开，不许装开关和保险丝）本文档共85页；当前第64页；编辑于星期二\17点57分下页上页4.求负载线电流三、不对称三相电路的分析思路1.求中点电压2.求负载相电压3.求负载相电流四、应用举例本文档共85页；当前第65页；编辑于星期二\17点57分下页上页例1相序指示器的原理图如图4.14（a）所示，其中如果把电容C所接的一相指定为U相，试说明如何根据两只白炽灯的不同亮度来确定其余两相。

UVW解：设则中点电压为本文档共85页；当前第66页；编辑于星期二\17点57分白炽灯的相电压分别为可见，如图所示。因此，较亮的灯接入的是V相，较暗的是W相。下页上页本文档共85页；当前第67页；编辑于星期二\17点57分例2在Y-Y接对称三相电路中，如U相负载短路和断路，试分析这两种情况下负载相电压的变化情况。+–+–+–N解（1）U相负载短路，如图所示。设此时负载中点N′直接与U端相连，故中点电压为下页上页本文档共85页；当前第68页；编辑于星期二\17点57分+–+–+–N负载相电压分别为同样的结果也可由位形图得出可见，当一相负载短路时，其它两相负载相电压升高为正常电压的倍。下页上页本文档共85页；当前第69页；编辑于星期二\17点57分（2）U相负载断路，如图所示。+–+–+–N此时V相与W相负载阻抗串联，共同承担线电压故负载相电压分别为下页上页本文档共85页；当前第70页；编辑于星期二\17点57分由位形图也可以得出相同的结果。可见，当一相负载断路时，其余两相负载相电压为正常时的+–+–+–N下页上页本文档共85页；当前第71页；编辑于星期二\17点57分例3ZZZA1A2A3S如图电路中，电源三相对称。当开关S闭合时，电流表的读数均为5A。求：开关S打开后各电流表的读数。解

开关S打开后，电流表A2中的电流与负载对称时的电流相同。而A1、A3中的电流相当于负载对称时的相电流。电流表A2的读数=5A电流表A1、A3的读数=下页上页本文档共85页；当前第72页；编辑于星期二\17点57分（2）中线不装保险，并且中线较粗。一是减少损耗，二是加强强度(中线一旦断了，负载不能正常工作)。（3）要消除或减少中点的位移，尽量减少中线阻抗，然而从经济的观点来看，中线不可能做得很粗，应适当调整负载，使其接近对称情况。结论（1）负载不对称，电源中性点和负载中性点不等位，中线中有电流，各相电压、电流不再存在对称关系；下页上页本文档共85页；当前第73页；编辑于星期二\17点57分复习+–+–+–N本文档共85页；当前第74页；编辑于星期二\17点57分§4.5三相电路的功率

功率计算功率测量§4.51.有功功率2.无功功率3.视在功率1.三表法测量

2.两表法测量

下页上页4.瞬时功率应用举例本文档共85页；当前第75页；编辑于星期二\17点57分一、对称三相电路功率的计算§4.5三相电路的功率Pp=UpIpcos三相总功率：P=3Pp=3UpIpcos平均功率（有功功率）

U’V’W’ZZZ下页上页本文档共85页；当前第76页；编辑于星期二\17点57分注(1)

为相电压与相电流的相位差角(阻抗角)，不要误以为是线电压与线电流的相位差。(2)cos为每相的功率因数，在对称三相制中三相功率因数：

cosU=cosV=cosW=cos

。U’V’W’ZZZ下页上页本文档共85页；当前第77页；编辑于星期二\17点57分2.无功功率Q=QU+QV+QW=3Qp3.视在功率这里的P、Q、S都是指三相总和。功率因数也可定义为：

cos=P/S(不对