第三章三相正弦交流电源讲课稿

第三章三相正弦交流电源讲课稿第1页，课件共70页，创作于2023年2月在RLC串联电路中R=l

Ω，L=l00mH，电容C=0.1μF，外加电压有效值U=l

mV。试求：(1)电路的谐振频率1592（Hz）；(2)谐振时的电流1mA；(3)电容器两端的电压1（V）。第2页，课件共70页，创作于2023年2月三相正弦交流电源第3页，课件共70页，创作于2023年2月实例引入：教学楼照明系统电路

图1三相交流电路示意图上一页下一页返回第4页，课件共70页，创作于2023年2月家用电器用的都是220V的单相交流电，而工厂车间、实验室等动力用电却几乎都是380V的三相交流电，这是为什么呢？上一页下一页返回第5页，课件共70页，创作于2023年2月用电设备的符合和电压不一定成什么比例，功率是电压和电流的乘积。但是发热是和电流的平方成正比的，因此为了减少线路的损耗，输电线路都采用高或者超高电压输电。家庭用电在保证效率的同时应当考虑安全，因此电压比较低，但是过低会增加线路发热损耗。日本采用家庭用电100伏，肯定更加安全一些。工厂和实验室的照明线路也是采用单相220伏的电压和家庭用电一样，动力电（驱动电动机或大型设备）一般采用三相380-440伏电压。除了电压高可以适当减小线圈和线路的截面积（粗细）外，要利用三相电形成的旋转磁场来推动电动机转动。第6页，课件共70页，创作于2023年2月三相交流电路概述：

目前电力工程上普遍采用三相制供电。由三个幅值相等、频率相同（我们国家电网频率为50HZ)彼此之间相位互差120o的正弦电压所组成的供电系统。前面讲的交流电路，实际是三相电路的一相，因而称单相交流电路。另一方面，三相电路也可看作按一定规律组成的复杂交流电路，因而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。第7页，课件共70页，创作于2023年2月使用三相交流电供电的原因：：发电方面：三相交流发电机比相同尺寸的单相交流发电机容量大。输电方面：如果以同样的电压将同样大小的功率输送同样的距离，三相输电比单相输电节省材料。用电方面：满足单相、三相的使用需要，三相交流发电机比单相交流发电机结构简单，性能好，便于维护。因此我们需要学习三相正弦交流电！第8页，课件共70页，创作于2023年2月复习：单相正弦交流电单相正弦交流电的三要素:因为只有一个初相位所以叫做单相正弦交流电幅度（角）频率初相位ωtiIm表达式为：幅度角频率初相位思考:如果有三个初相位叫什么呢？三相正弦交流电第9页，课件共70页，创作于2023年2月一.三相正弦交流电的产生1、三相交流发电机产生三相交流电源三相交流发电机主要组成部分：电枢（是固定的，亦称定子）：定子铁心内圆周表面有槽，放入三相电枢绕组。磁极（是转动的，亦称转子）第10页，课件共70页，创作于2023年2月三相交流电动势的产生•••U1U2V2W1V1W2SN定子转子

定子中放三个线圈：U1

U2V1

V2W1

W2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单相电动势。第11页，课件共70页，创作于2023年2月2、三相对称电动势组成三相交流电源三相电动势的特征：

最大值相等，频率相同，相位互差120º以eU为参考正弦量三相电源的解析式关系：第12页，课件共70页，创作于2023年2月若用三个电压源UUUVUW分别表示三相交流发电机三个绕组的电压，并设其方向由始端指向末端，则有：第13页，课件共70页，创作于2023年2月三相电源的波形图关系：u三相电源的相量图关系：120°120°120°第14页，课件共70页，创作于2023年2月对称三相电源的特点：120°120°120°第15页，课件共70页，创作于2023年2月3.相量表示法:根据解析表达式可以写出三个电压的相量表达式基线120°120°120°第16页，课件共70页，创作于2023年2月三相电源中，每相电压依次达到同一值的先后次序称为三相电源的相序。若相序为U-V-W，则称为正相序；若相序为W-V-U，则称为逆相序；U相一经确定，那么比U相之后1200的就是V相，比V相之后1200的就是W相。工业上通常三相母线上涂以黄、绿、红区分U、V、W。3、三相电源的相序第17页，课件共70页，创作于2023年2月二、

三相交流电源的连接（星形、三角形）（一）星形接法UWVN第18页，课件共70页，创作于2023年2月三相四线制供电火线（相线）:UVW中线（零线）：N（中线）（火线）（火线）（火线）U1U2V2WVW2NUV1W1-+++--无中线时称为三相三线制第19页，课件共70页，创作于2023年2月星形连接由三根相线和一根中性线组成的输电方式叫做三相四线制(通常在低压配电中采用)。每相绕组始端与末端之间的电压(即相线与中线之间的电压)叫做相电压，它们的瞬时值用U1、U2、U3来表示，显然这三个相电压也是对称的。相电压大小(有效值)均为U1=U2=U3=UP

第20页，课件共70页，创作于2023年2月任意两相始端之间的电压(即火线与火线之间的电压)叫做线电压，它们的瞬时值用u12、u23、u31来表示。Ｙ接法的相量图如图所示。显然三个线电压也是对称的。大小(有效值)均为线电压比相应的相电压超前30

，如线电压u12比相电压u1超前30

，线电压u23比相电压u2超前30

，线电压u31比相电压u3超前30

。第21页，课件共70页，创作于2023年2月在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为第22页，课件共70页，创作于2023年2月

三相电源星形接法的两组电压相电压：火线对零线间的电压。120

120

120

ACBNvuwu第23页，课件共70页，创作于2023年2月线电压：火线间的电压。WUVN注意规定的正方向第24页，课件共70页，创作于2023年2月线电压和相电压的关系30

第25页，课件共70页，创作于2023年2月

同理：第26页，课件共70页，创作于2023年2月线电压与相电压的通用关系表达式：---为相电压

---为线电压在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为第27页，课件共70页，创作于2023年2月二.三角形联接:将三个绕组按一定规律首尾相接连接在一起，正极端引出端线三角形连接三角形连接第28页，课件共70页，创作于2023年2月三角形连接这种没有中性线、只有三根相线的输电方式叫做三相三线制。显然对于三角形连接来说，线电压等于相电压U1=U2=U3=UP

第29页，课件共70页，创作于2023年2月特别需要注意的是，在工业用电系统中如果只引出三根导线(三相三线制)，那么就都是火线(没有中性线)，这时所说的三相电压大小均指线电压UL；而民用电源则需要引出中性线，所说的电压大小均指相电压UP。第30页，课件共70页，创作于2023年2月值得注意的是，三相电源接成三角形时，如果连接正确电源内部三角形连接回路电压的和为零，回路中的电流为零；假如连接不正确，其中有一相接反，三相电压之和不为零,这时的回路电压的大小是相电压的2倍，回路中产生足以造成损坏三相绕组的短路电流，所以在三相电源接成三角形时要注意。第31页，课件共70页，创作于2023年2月短路+–E三个电源串接能否造成短路？直流电源行吗？U•XYZVW••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32页，课件共70页，创作于2023年2月A•XYZBC••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33页，课件共70页，创作于2023年2月已知发电机三相绕组产生的电动势大小E=220V，试求：(1)三相电源为Y联结时的相电压UP与线电压UL；(2)三相电源为联结时的相电压UP与线电压UL。解：(1)

三相电源Y联结：相电压UP=E=220V，线电压

(2)三相电源

联结：相电压UP=E=220V，线电压UL=UP=220V第34页，课件共70页，创作于2023年2月（二）三角形接法U•UXYWVZVW••特点：线电压=相电压第35页，课件共70页，创作于2023年2月星形接法ACB

NZZZ§4.2三相负载及三相电路的计算三角形接法ACBZZZ•••负载也有两种接法:第36页，课件共70页，创作于2023年2月UWVNZZZ相电流(负载上的电流)：4.2.1星形接法及计算线电流(火线上的电流)：第37页，课件共70页，创作于2023年2月

UWVNZZZ星形接法特点相电流=线电流*:零线电流第38页，课件共70页，创作于2023年2月*线电压=相电压

,线电压领先于相电压30°。UWVNZZZ第39页，课件共70页，创作于2023年2月UWVNZUZVZW负载星形接法时的一般计算方法解题思路：

一般线电压为已知，然后根据电压和负载求电流。第40页，课件共70页，创作于2023年2月（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、各线及中线电流CRABNLC第41页，课件共70页，创作于2023年2月解：1.

WRUVNLC相电压线电压第42页，课件共70页，创作于2023年2月2.相电流：WRUVNLC令：第43页，课件共70页，创作于2023年2月3.中线电流4.各电流相量关系第44页，课件共70页，创作于2023年2月（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45页，课件共70页，创作于2023年2月负载对称时问题及讨论零线是否可以取消？答：三相完全对称时，零线可以取消。称为三相三线制。UWVZZZ第46页，课件共70页，创作于2023年2月三相三线制供电时各相电流的计算UN'NWV求：各相电流已知：每盏灯的额定值为:220V、100W第47页，课件共70页，创作于2023年2月第48页，课件共70页，创作于2023年2月应用实例----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49页，课件共70页，创作于2023年2月照明电路的一般画法零线上不能加刀闸和保险ABCN.........一层二层三层第50页，课件共70页，创作于2023年2月讨论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?第51页，课件共70页，创作于2023年2月

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?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。第52页，课件共70页，创作于2023年2月

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。ACBR2R3分析第53页，课件共70页，创作于2023年2月关于零线的结论

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。

中线的作用在于，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，其上不允许接保险丝也不允许接刀闸。

第54页，课件共70页，创作于2023年2月3.2.2三相负载的三角形联结UWV特点：线电压=相电压第55页，课件共70页，创作于2023年2月各电流的计算UWVZUVZVWZWU相电流线电流第56页，课件共70页，创作于2023年2月（2）负载对称时（ZUV=ZVW=ZWU=Z

），各相电流有效值相等，相位互差120

。有效值为：UWVZUVZVWZWU（1）负载不对称时，先算出各相电流，然后计算线电流。第57页，课件共70页，创作于2023年2月

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UVW第58页，课件共70页，创作于2023年2月负载对称时三角形接法的特点UWV

注意电路中规定的正方向第59页，课件共70页，创作于2023年2月负载对称时：3.3三相电路的功率三相总有功功率：

由负载性质决定星形接法时：三角形接法时：

第60页，课件共70页，创作于2023年2月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61页，课件共70页，创作于2023年2月单相功率的测量-电动式瓦特计i1i2u在交流电路中其中，为间的夹角。（书P502）指针偏转角度电流线圈电压线圈i2和u成正比，且近似同相负载第62页，课件共70页，创作于2023年2月三相功率的测量

负载UWVN三相总功率为三个功率表测得数据的总和。三相四线制接法，用三个功率表测量：第63页，课件共70页，创作于2023年2月三相总功率等于两表测得数据之和。UWV三相三线制的电路中，用二表法测功率：第64页，课件共70页，创作于