电工技术三相交流电路

电工技术三相交流电路第1页，课件共63页，创作于2023年2月2

三相电路是由三个频率相同、振幅相同、相位彼此相差1200的正弦电动势作为供电电源的电路。

三相电路的优点：（1）发电方面：比单项电源可提高功率50％；（2）输电方面：比单项输电节省钢材25％；（3）配电方面：三相变压器比单项变压器经济且便于接入负载；（4）运电设备：具有结构简单、成本低、运行可靠、维护方便等优点。以上优点使三相电路在动力方面获得了广泛应用，是目前电力系统采用的主要供电方式。第2页，课件共63页，创作于2023年2月4-1对称三相正弦交流电源4-1.1对称三相正弦交流电路的特征及数学表达式3

三相电动势的特征：

大小相等，频率相同，相位互差120º

第3页，课件共63页，创作于2023年2月t0eAeBeC电源的电压达到最大值的顺序叫相序。定义A→Ｂ→Ｃ为顺序。定义A→Ｃ→Ｂ为逆序。Em第4页，课件共63页，创作于2023年2月根据以上三种表示法都可以求得，对称三相交流电的任意瞬时值之和恒为0。第5页，课件共63页，创作于2023年2月4-1.2对称三相正弦交流电源及联结方式6

1.三相交流电动势的产生•

•

•

A

X

Y

C

B

Z

S

N

定子转子

定子中放三个相同线圈：A

XB

YC

Z首端末端三线圈空间位置各差120o

转子装有磁极并以

的速度旋转。三个线圈中便产生三个大小相等，频率相同，相位互差120º的电动势。第6页，课件共63页，创作于2023年2月2.三相交流电源的联接（1）星形（Y）接法AXYCBZN第7页，课件共63页，创作于2023年2月8

（中线）

（火线）

（火线）（火线）AXYCBZN三相四线制供电火线（相线）:ABC

中线（零线）：N

第8页，课件共63页，创作于2023年2月9

（2）三相电源星形接法的两组电压e

u

C

C

B

B

A

A

e

u

e

u

=

=

=

相电压：火线对零线间的电压。

ACBN120

120

120

第9页，课件共63页，创作于2023年2月10

线电压：火线与火线间的电压。CABN注意规定的正方向第10页，课件共63页，创作于2023年2月11

线电压和相电压的关系30

第11页，课件共63页，创作于2023年2月12

同理：30

30

30

第12页，课件共63页，创作于2023年2月13

线电压与相电压的通用关系表达式：---为相电压

---为线电压常用的电压（有效值）等级为：

第13页，课件共63页，创作于2023年2月14

（2）三角形（Δ）接法A•

AXYCBZBC•

•

特点：线电压=相电压第14页，课件共63页，创作于2023年2月15

短路+–

E

三个电源串接能否造成短路？

直流电源行吗？A•

XYZBC•

•

问题讨论•

•

•

+

+

+

-

-

-

EEE直流电源串接不行，三相交流电源可以，

为什么？第15页，课件共63页，创作于2023年2月16

A•

X

Y

Z

BC•

•

Em

三相交流电源中三个电源可以串接的原因在于：

三个电源的电压任何瞬间相加均为零。

第16页，课件共63页，创作于2023年2月17

星形接法

A

C

B

NZ

Z

Z三角形接法

A

C

B

Z

Z

Z

•

•

•

4-2.1三相负载接法4-2对称三相正弦交流电路的计算

第17页，课件共63页，创作于2023年2月18

A

C

BNZ

Z

Z

相电流(负载上的电流)：线电流(火线上的电流)：4-2.2负载星形（Y）联接的三相电路第18页，课件共63页，创作于2023年2月19

A

C

BNZ

Z

Z

星形接法特点:相电流=线电流

*:中线电流N第19页，课件共63页，创作于2023年2月20

*线电压=相电压

,线电压领先于相电压30°。

ACBN

ZZZ30

30

30

第20页，课件共63页，创作于2023年2月21

A

C

BNZA

ZB

ZC

负载星形接法的计算方法:

解题思路：

一般线电压

为已知，然后根据电压和负载求电流。N第21页，课件共63页，创作于2023年2月22

（1）负载不对称时，各相单独计算。如：

已知：

三相负载

R、L、C

以及

三相线电压：求：各相电流、各线电流及中线电流C

RA

B

N

L

C第22页，课件共63页，创作于2023年2月23

解：1.

A

C

RB

N

L

C相电压线电压第23页，课件共63页，创作于2023年2月24

2.

相电流：令：C

RB

N

L

CA第24页，课件共63页，创作于2023年2月25

3.中线电流4.各电流相量关系-30

-240

180

第25页，课件共63页，创作于2023年2月26

（2）负载对称时，只需计算一相。

如：则：据此可直接得出另两相电流：（中线电流为0）

（3）负载对称，只要求电流、电压大小时，仅算一相

有效值即可。第26页，课件共63页，创作于2023年2月27

负载对称时

问题及讨论

零线是否可以取消？答：三相负载完全对称时，零线可以取消。供电方式为三相三线制。AC

BZ

Z

Z第27页，课件共63页，创作于2023年2月28

三相三线制供电时各相电流的计算（负载不对称）：A

N'NC

B

求：各相电流已知：

每盏灯的额定值为:220V、100W

VVVV第28页，课件共63页，创作于2023年2月29

用结点电位法：A

N'NC

B

RRRRNN'ABC第29页，课件共63页，创作于2023年2月30

每盏灯为

220V、

100W

RRRRNN'ABC负载上电压不平衡！代入R

值得：第30页，课件共63页，创作于2023年2月31

应用实例----照明电路

ACB.........一层楼二层楼

三层楼

N

正确接法: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。第31页，课件共63页，创作于2023年2月32

照明电路的一般画法零线上不能加刀闸和保险A

B

C

N

.........一层二层三层第32页，课件共63页，创作于2023年2月33

讨论照明电路能否采用三相三线制供电方式？A

C

B

.........一层楼二层楼三层楼N

不加零线会不会出现问题?第33页，课件共63页，创作于2023年2月34

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1：若一楼全部断开，二、三楼仍然接通,

情况如何?A

C

B

.........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。第34页，课件共63页，创作于2023年2月35

问题2：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。ACBR2

R3

分析

第35页，课件共63页，创作于2023年2月36

关于零线的结论

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。比如，照明电路中各相负载不能保证完全对称，所以绝对不能采用三相三相制供电，而且必须保证零线可靠接通。

中线的作用：使星形连接的不对称负载得到相等的相电压。为了确保零线在运行中不断开，零线上不允许接保险丝也不允许接刀闸。

第36页，课件共63页，创作于2023年2月37

ACB特点：线电压=相电压

4-2.3负载三角形（Δ）联接的三相电路

第37页，课件共63页，创作于2023年2月38

各电流的计算ACBZAB

ZBC

ZCA

相电流

线电流第38页，课件共63页，创作于2023年2月39

（2）负载对称时（ZAB=ZBC=ZCA=Z

），各相电流有

效值相等，相位互差120

。有效值为：A

C

B

ZAB

ZBC

ZCA

（1）负载不对称时，先算出各相电流，然后计算线电流。第39页，课件共63页，创作于2023年2月40

同理：

设：负载为阻性的，阻抗角为

0

。负载对称时，三角形接法线、相电流的相位关系ABC30

30

30

第40页，课件共63页，创作于2023年2月41

负载对称时三角形接法的特点：ACB

线电流比相电流落后300第41页，课件共63页，创作于2023年2月42

例题

一组三角形联接

另一组星形联接

。

线电压Ul为380V的三相电源上接有

两组对称三相负载:

B

C

A

D

Z

R

Y

试求:(1)各组负载的相电流;(3)三相有功功率。

(2)电路线电流；

返回

第42页，课件共63页，创作于2023年2月43

解：

设线电压

则

（1）由于三相负载对称，计算一相即可

三角形联接的负载相电流星形联接的负载相电流返回

第43页，课件共63页，创作于2023年2月44

（2）先求三角形联接的负载线电流

线电流也是对称的

返回

第44页，课件共63页，创作于2023年2月45

（3）三相电路有功功率为300

46.70

670

一相电压与电流的相量图返回

第45页，课件共63页，创作于2023年2月46

负载对称时：三相总有功功率：

星形接法时：三角形接法时：

4-4三相电路的功率

为相电压与相电流之间的相位差第46页，课件共63页，创作于2023年2月47

三相电路的功率有功功率：

无功功率：

视在功率：

在三相负载对称的条件下：第47页，课件共63页，创作于2023年2月48

单相功率的测量-电动式瓦特计i1

i2

u

在交流电路中

其中，

为

间的夹角。指针偏转角度

电流线圈电压线圈i2和

u成正比，且近似同相负载IIU第48页，课件共63页，创作于2023年2月三相功率的测量

三相四线制接法，用三个功率表测量(三瓦计法)：第49页，课件共63页，创作于2023年2月三相三线制接法，用二个功率表测功率(二瓦计法)

：第50页，课件共63页，创作于2023年2月51

两瓦计法测量功率的原理：注意：单个功率表的读数没有意义！结论：第51页，课件共63页，创作于2023年2月52

求：功率表W1、W2的读数(二瓦计法)。例电机

ACB

已知：

电机的功率为2.5kW,。

（设电机为星形接法，N为其中点。）

电源线电压为380V，各相对称。第52页，课件共63页，创作于2023年2月53

电机

ACB解：第53页，课件共63页，创作于2023年2月54

电机

A

C

B

（1）求电流大小第54页，课件共63页，创作于2023年2月55

ACBZB

ZA

ZC

N设：（2）求电流、电压的相位关系(感性负载)

则：第55页，课件共63页，创作于2023年2月56

ACBZB

ZA

ZC

N间的相位差已知电机的

30

-30

1第56页，课件共63页，创作于2023年2月57

同理，由相量图可得间的相位差W1的读数为833.3瓦W2的读数为1666.7瓦第57页，课件共63页，创作于2023年2月58

三相三线制（Y形联接）

三相四线制（Y形联接）ACBNACBACB三相电源一般都是对称的，称三相对称电源三相交流电路