模块二 交流电路的分析与测试ppt课件.ppt

模块二 交流电路的分析与测试实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础 模块二模块二 交流电路的分析与测试交流电路的分析与测试v课题课题2.1 正弦交流电的表示与测试正弦交流电的表示与测试v课题课题2.2 典型单相正弦交流电路分析与测试典型单相正弦交流电路分析与测试v课题课题2.3 三相交流电路的分析与测试三相交流电路的分析与测试v课题课题2.4 阅读材料：安全用电常识阅读材料：安全用电常识实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础课题课题2.1 2.1 正弦交流电的表示与测试正弦交流电的表示与测试v知识与技能要点知识与技能要点v正弦量的三要素意义及交流电的有效值和平均值的正弦量的三要素意义及交流电的有效值和平均值的概念；概念；v正弦量的解析式、波形图及相量表示；正弦量的解析式、波形图及相量表示；v相量形式的基尔霍夫定律；相量形式的基尔霍夫定律；v交流电压表（交流毫伏表、万用表交流电压档）、交流电压表（交流毫伏表、万用表交流电压档）、电流表测量交流电压与电流电流表测量交流电压与电流。实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础 大小和方向均随时间变化的电压或电流称为交流电。大小和方向均随时间变化的电压或电流称为交流电。如如等腰三角等腰三角波波矩形脉冲波矩形脉冲波正弦波正弦波 其中，大小和方向均随时间按正弦规律变化的电压其中，大小和方向均随时间按正弦规律变化的电压或电流称为或电流称为。正弦交流电广泛应用于工农。正弦交流电广泛应用于工农业生产、科学研究及日常生活中，了解和掌握正弦交业生产、科学研究及日常生活中，了解和掌握正弦交流电的特点，学会正弦交流电路的基本分析方法，是流电的特点，学会正弦交流电路的基本分析方法，是本章学习的目的。本章学习的目的。实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础T=0.5sT=0.5sTf221秒钟f=f=2Hz2Hz= =4rad/s4rad/s实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础 正弦量随时间按正弦规律变化，对应各个时刻正弦量随时间按正弦规律变化，对应各个时刻的数值称为瞬时值，瞬时值是用正弦解析式表示的数值称为瞬时值，瞬时值是用正弦解析式表示的，即：的，即：)sin()sin(mmiutIitUu 是变量，注意要是变量，注意要表示。瞬表示。瞬时值对应的表达式应是三角函数解析式。时值对应的表达式应是三角函数解析式。(1)(1)瞬时值瞬时值(2)(2)最大值最大值 正弦量振荡的最高点称为正弦量振荡的最高点称为，用，用( (或或) )表示。表示。mU实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础是指与正弦量热效应相同的直流电数值。R Ri i 两电流热效应相同，可理解为二者做功能力相等。我们把做功能力相等的直流电的数值 定义为相应交流电的。(3)(3)有效值有效值有效值是根据热效应相同的直流电数值而得，因此引用直流电的符号，即有效值用 或 表示。R RI I理论和实践都可以证明，正弦交流电的有效值和最大值之间具有特定的数量关系，即：IIIUUU414.12 707.02mmm，实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础 显然，相位反映了正弦量随时间变化的整个进程。)sin(mutUu 确定了正弦量计时始的位置，初相规定。(1)相位(2)初相相位是随时间变化的电角度，是时间t 的函数。)sin(mutUu初相是对应 t =0时的确切电角度。正弦量与纵轴相交处若在正半周，初相为正。-正弦量与纵轴相交处若在负半周，初相为负。实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础)sin( ),sin(imumtIitUuiuiuiutttt)()( 显然，两个同频率正弦量之间的相位之差，实际上等显然，两个同频率正弦量之间的相位之差，实际上等于它们的于它们的。已知已知(3)(3)相位差相位差，求，求电压与电流之间的相位差。电压与电流之间的相位差。 不同频率的正弦量之间不存在相位差的概念。相位差不同频率的正弦量之间不存在相位差的概念。相位差不得超过不得超过180180! !实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础 9021 90021 02118021uituiOtuiuiO实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础 频率不同的正弦量比较相位无意义。频率不同的正弦量比较相位无意义。 两同频率的正弦量之间的相位差为常数，两同频率的正弦量之间的相位差为常数， 与计时的起点无关。与计时的起点无关。 ti2i1iO实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础瞬时值表达式瞬时值表达式)sin(m tUu波形图波形图相量相量UU ut O2.1.22.1.2正弦交流电的相量表示、相量形式的基尔正弦交流电的相量表示、相量形式的基尔霍夫定律及测试霍夫定律及测试实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础复数复数A A在复平面上是一个点；在复平面上是一个点；a a2 2a a1 1 原点指向复数的箭头称为复数A的值，用a表示；数值数值a a1 1；复数复数A A用用形式可表示为形式可表示为由图可得出复数由图可得出复数A A的模的模a a和幅角和幅角与实部、虚部的关系为：与实部、虚部的关系为：a a数值数值a a2 2；122221arctan aaaaa，21jaaAj j1 10 01.复数复数（1）复数的表示）复数的表示实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础 由图还可得出复数由图还可得出复数A A与模与模a a及幅角及幅角的的关系为：关系为：复数在电学中还常常用复数在电学中还常常用表示为：表示为：31 .53cos51a由此可推得由此可推得A A的的表达式为：表达式为：j j0 0a a2 21 1a a1 1a a已知复数已知复数A A的模的模a a=5=5，幅角，幅角=53.1=53.1，试写出复数，试写出复数A A的极坐标形式和代数形式表达式。的极坐标形式和代数形式表达式。根据模和幅角可直接写出根据模和幅角可直接写出极坐标极坐标形式：形式：A=5A=5/ /53.153.1由此可得复数由此可得复数A A的代数形式为：的代数形式为：sin cos21aaaa，sincos21jaajaaA aA实部实部41 .53sin52a虚部虚部43jA实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础 显然，复数显然，复数相加、减相加、减时用时用代数形式代数形式比较方便；复数比较方便；复数相乘、除相乘、除时用时用极坐标形式极坐标形式比较方便。比较方便。设有两个复数分别为：设有两个复数分别为：A A、B B加、减、乘、除时运算公式如下：加、减、乘、除时运算公式如下：2121 jbbbBjaaaAbabababaBAabBAbajbaBAbajbaBA)()()()(22112211实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础在复数运算当中，一定要根据复数所在象在复数运算当中，一定要根据复数所在象限正确写出幅角的值。如：限正确写出幅角的值。如：34arctan1 .535 43AjA第一象限34arctan1805 43BjB第二象限18034arctan5 43CjC第三象限34arctan5 43DjD第四象限 上式中的上式中的称为称为，一个复数乘以，一个复数乘以j j相当于相当于在复在复平面上逆时针旋转平面上逆时针旋转9090；除以；除以j j相当于在复平面上顺时针相当于在复平面上顺时针旋转旋转9090。 数学课程中旋转因子是用数学课程中旋转因子是用i i表示的，电学中为了区别表示的，电学中为了区别于电流而改为于电流而改为j j。+1+1+ +j j0 03 34 4-3-3-4-4A AB BC CD D实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础 相量特指与正弦量具有一一对应关系的复数。如：相量特指与正弦量具有一一对应关系的复数。如：正弦量的正弦量的对应复数对应复数A A的的值；值； tUum sinAmUt u u 显然，显然，。二者具有一一。二者具有一一对应关系。对应关系。0j01正弦量的正弦量的与复数与复数A A的的相对应；相对应； 正弦量的正弦量的对应复数对应复数A A绕轴旋转的绕轴旋转的； 实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础正弦量正弦量i=i=14.1sin(14.1sin(t t+36.9+36.9)A)A的最大值相量表示为：的最大值相量表示为：A9 .36/ 1 .14mI其有效值相量为其有效值相量为：A9 .36/10I 由于一个电路中各正弦量都是同频率的，所以相量只需由于一个电路中各正弦量都是同频率的，所以相量只需对应正弦量的两要素即可。即对应正弦量的两要素即可。即对应正弦量的对应正弦量的，对应正弦量的对应正弦量的。实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础把它们表示为相量后画在相量图中。把它们表示为相量后画在相量图中。，222111 sin2 sin2tUutUu已知两正弦量已知两正弦量两电压的有效值相量为两电压的有效值相量为画在相量图中：画在相量图中：1熟练后可直接画作熟练后可直接画作 按照各个正弦量的按照各个正弦量的和和关系用关系用画出的若干个相量的图形，称为画出的若干个相量的图形，称为。 ,222111UUUU+1+1+ +j j0 01U2U21211U2U选定某一个量为参考相量，另一个量选定某一个量为参考相量，另一个量则根据与参考量之间的相对位置画出。则根据与参考量之间的相对位置画出。实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础 利用相量图中的几何关系，可以简化同频率正弦量之利用相量图中的几何关系，可以简化同频率正弦量之间的加、减运算及其电路分析。举例如下：间的加、减运算及其电路分析。举例如下：U U。，求，已知21222111 sin2 sin2uuutUutUu利用相量图辅助分析，利用相量图辅助分析，12U U2 2U U1 1根据平行四边形法则，根据平行四边形法则，量图可以清楚地看出：量图可以清楚地看出：2221122211)sinsin()coscos(UUUUUU U1 1coscos1 1+ +U U2 2coscos2 2U U1 1sinsin1 1+ +U U2 2sinsin2 2由相量与正弦量之间的对应关系最后得由相量与正弦量之间的对应关系最后得22112211coscossinsinarctanUUUU)sin(221tUuuu三角函数运算由几何分析运算所替代，化复杂为简单！三角函数运算由几何分析运算所替代，化复杂为简单！由相由相 形的勾股弦定理：形的勾股弦定理：根据直角三角根据直角三角夹角夹角实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础2U1U 落后于落后于1U2U超前超前落后落后？V)45(sin21102tuV)20(sin22201tu1U 202U 45V202201 UV451102 U实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础4. 4. 电路基本定律的相量形式电路基本定律的相量形式（1）KCL的相量形式的相量形式时域内时域内KCL为为0 i 在正弦交流电路中，上式各项电流均为同频在正弦交流电路中，上式各项电流均为同频率的正弦量。率的正弦量。对任一节点满足对任一节点满足因此，因此，相量形式相量形式的的KCL为为:0 I实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础（2）KVL的相量形式的相量形式时域内的时域内的KVL为为:0 u 在正弦交流电路中，上式各项电压均为同频在正弦交流电路中，上式各项电压均为同频率的正弦量。率的正弦量。对任一闭合回路满足对任一闭合回路满足因此，因此，相量形式相量形式的的KVL为为:0 U实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础课题课题2.2 2.2 典型单相正弦交流电路分析与测试典型单相正弦交流电路分析与测试v知识与技能要点知识与技能要点v正弦交流电通过单一参数电路电压与电流关系及功率；正弦交流电通过单一参数电路电压与电流关系及功率；v正弦交流电通过典型多参数组合简单电路电压与电流关系；正弦交流电通过典型多参数组合简单电路电压与电流关系；v单相正弦交流电路的功率及功率因数的提高；单相正弦交流电路的功率及功率因数的提高； v使用交流毫伏表、交流电流表及功率表测量正弦交流电路电压、使用交流毫伏表、交流电流表及功率表测量正弦交流电路电压、电流及电功率电流及电功率实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础设设tUusinmRUI 根据欧姆定律根据欧姆定律:iRu tRU2RtURuisinsinmtI2tIsinsinm0 iu 相位差相位差 ： IU相量图相量图Riu+_相量式：相量式：0II RIUU 02.2.12.2.1单一参数的正弦交流电路的分析与测试单一参数的正弦交流电路的分析与测试实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础iup 瞬时功率瞬时功率 p：瞬时电压与瞬时电流的乘积瞬时电压与瞬时电流的乘积tIU2mmsin)2cos(121mmtIU结论结论: （耗能元件）（耗能元件）, ,且随时间变化。且随时间变化。0ptUutIisin2sin2 pituOtpOiu实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础TTtiuTtpTP00d1d1UIttUITT0)dcos2(11ttIUTTd)2cos(12110mmIUP 单位单位:瓦（瓦（W） 2RI P RU2Riu+_pptO实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础)90(sin2 tLI 基本基本关系式：关系式： U =I L 90iu相位差相位差tiLeuLdd设：设：tIisin2iu+-eL+-LttILud)sind(m)90(sin2tU实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础)90(sin2tLIutIisin2LUI LXIU 则则: : 电感电感L具有通直阻交的作用具有通直阻交的作用f = 0, XL =0，电感，电感L视为视为短路短路LfLXL2 fLXL2 L IUfXL实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础LfLXL2LX)(jjLXILIUfLUI 2UI相量图相量图90IU超前超前)90(sin2tLIutIisin2根据：根据： 0II 9090LIUULIUIU j90 则：则：LXI,fO实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础0d)(2sind1oo ttUIT1tpTPTT)90(sinsinmmttIUuiptUI2sintIUttIU2sin2cossinmmmm)90(sin2tLIutIisin2实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础p 0分析：分析：瞬时功率瞬时功率 ：uiptUI2sinui+-ui+-ui+-ui+-+p 0p 0p 0p XC 时时， 0 ，u 超前超前 i 呈呈感性感性当当 XL XC 时时 ， 0 感性感性)XL XC由电压三角形可得由电压三角形可得:cosUURsinUUxURUCLUU XUCUIRU( 0 容性容性)XL XC CULUCLUUU RjXL-jXCRU+_LU+_CU+_U+_I实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础由相量图可求得由相量图可求得: RXXXXRZCLCLarctan)(22ZIXRIXXRIUUUUCLCLR )()(222222 由阻抗三角形：由阻抗三角形：cosZR sinZX URUCLUU XUZRCLXXX实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础已知已知:F1. 0,2k CR在在RC串联交流电路中，串联交流电路中，解：解：3.2kk100.15003.142116- CXC,k3.77k3.222222 CXRZ输入电压输入电压500Hz1V,1fU(1)求输出电压求输出电压U2，并讨论输入和输出电压之间，并讨论输入和输出电压之间的大小和相位关系的大小和相位关系 (2)当将电容当将电容C改为改为 时时,求求(1)中各项；中各项；(3)当将频率改为当将频率改为4000Hz时时,再求再求(1)中各项。中各项。F20RC1U+_+_I2U方法方法1：(1)实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础0.27mAmA3.7711 ZUI-5823.2-arctanarctanRXC0.54V2V0.272 IRU54%12UU2U1U比比 超前超前58V011 U解：设解：设V580.54V583.772V013.22212 jUZRU实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础0.54VVcos581cos12 UU12UUI58-5823.2-arctanarctanRXCR1610205003.142116- CXC,k222 CXRZ0arctanRXC1Vcos112 UUU 1UCUI2UV011 U解：设解：设（2）实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础（3）004100.140003.142116- CXC,k2.0422 CXRZ-11.3arctanRXC0.98Vcos12UU31 . 11UCUI2U98%12UU2U1U比比 超前超前311.RXC实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础t It Uiupsin)(sinmmt UIt IU2sinsinsincos2mm储能元件上储能元件上的瞬时功率的瞬时功率耗能元件上耗能元件上的瞬时功率的瞬时功率)(sinsinmmt Uut Ii设：设：RLCRu+_Lu+_Cu+_u+_i2.2.32.2.3单相正弦交流电路的功率及测试单相正弦交流电路的功率及测试实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础 cosUIP 所所以以 cos)d(2coscos1d100UIttUIUITtpTPTT 单位单位: W总电压总电压总电流总电流u 与与 i 的夹角的夹角coscos 称为功率称为功率因数，用来衡因数，用来衡量对电源的利量对电源的利用程度。用程度。实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础单位：单位：varsinUIQ 总电压总电压总电流总电流u 与与 i 的夹角的夹角根据电压三角形可得：根据电压三角形可得：RIIUUIPR2cos电阻消耗电阻消耗的电能的电能)()(2CLCLCLXXIIUUIUIUQ根据电压三角形可得：根据电压三角形可得：URU XU电感和电电感和电容与电源容与电源之间的能之间的能量互换量互换实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础 电路中总电压与总电流有效值的乘积。电路中总电压与总电流有效值的乘积。2IZUIS单位：单位：VA 注：注： SNUN IN 称为发电机、变压器称为发电机、变压器 等供电设备等供电设备的容量，可用来衡量发电机、变压器可能提供的最的容量，可用来衡量发电机、变压器可能提供的最大有功功率。大有功功率。22QPS QPS实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础阻抗三角形、阻抗三角形、电压三角形、电压三角形、功率三角形功率三角形SQP22)(CLXXRZ sincosZXZR2)(CL2RUUUUsincosUUUUXR22QPSsincosSQSPRUUCLUU将电压三角形的有效值同除将电压三角形的有效值同除I得到阻抗三角形得到阻抗三角形将电压三角形的有效值同乘将电压三角形的有效值同乘I得到功率三角形得到功率三角形RCLXX Z实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础（1）功率因数）功率因数: scoUIZRXjXRZ+U-ZI的意义：电压与电流的相位差，阻抗的辐角sinUIQ 1cos功率功率实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础AkV1000NNNIUS若用户：若用户： 则电源可发出的有功功率为：则电源可发出的有功功率为： 1cos若用户：若用户： 则电源可发出的有功功率为：则电源可发出的有功功率为： 0.6cos800kvarsinNNIUQ而需提供的无功功率为而需提供的无功功率为:600kWcosNNIUPcos1000kWcosNNIUP无需提供的无功功率。无需提供的无功功率。实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础(费电费电)设输电线和发电机绕组的电阻为设输电线和发电机绕组的电阻为 :r要求要求:(、定值定值)时时cosIUP cosUPI rIP2cos( (导线截面积导线截面积) )IS 日常生活中多为日常生活中多为感性负载感性负载-如电动机、日光灯，如电动机、日光灯，其等效电路及相量关系如下图。其等效电路及相量关系如下图。 实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础IURULU相量图相量图+U-RLXI+RU-+-LU感性等效电感性等效电路路A0.182A22040 UPI 1cos例例cosIUP A0.364A0.522040co sUPI40W220V日光灯日光灯 0.5cos 。 0.85coscosL LI实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础0)(R-L-)9090(纯纯)90( 日光灯日光灯 （R-L串联电路）串联电路）1cos0.30.2cos0cos0co1s0.90.7cos0.60.5cos实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础1ICIIU1 必须保证必须保证原负载的工作状态不变。原负载的工作状态不变。即：即：加至负载上的电压和负载的有功功率不变。加至负载上的电压和负载的有功功率不变。 在感性负载两端适当并电容在感性负载两端适当并电容cosIcosCIC+U-RLI1I实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础1cos不变不变感性支路的感性支路的功率因数功率因数不变不变感性支路的电流感性支路的电流1I1IIU1CI 电路的总电流电路的总电流 ，电路总功率因数，电路总功率因数Icos电路总视在功率电路总视在功率S实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础1IIU1CIsinsin11IIICCUIC 所所以以11sinIsinICI即即:sinsin11IICUCIC+U-RLI1I实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础)tan(tan12 UPC sincossincos11UPUPCU 思考题思考题:实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础例例解：解：(1)F656F)tan18(tan53220314101023 C所所以以（2）如将）如将 从从0.95提高到提高到1，试问还需并多，试问还需并多 大的电容大的电容C。（1）如将功率因数提高到）如将功率因数提高到 ,需要需要 并多大的电容并多大的电容C,求并求并C前后的线路的电流。前后的线路的电流。一感性负载一感性负载,其功率其功率P=10kW, ，接在电压接在电压U=220V , =50Hz的电源上。的电源上。0.6cos0.95coscos)tan(tan12UPC0.6cos即即 530.95cos即即18实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础并并C前前:A75.6A0.62201010co311 sUPIF213.6)Ftan0(tan18220314101023 CA47.8A0.952201010cos3 UPI并并C后后:(2)从从0.95提高到提高到1时所需增加的电容值时所需增加的电容值cos实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础技能训练v日光灯电路及功率因数的提高（请参照课本P68）实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础课题课题2.3 2.3 三相交流电路的分析与测试三相交流电路的分析与测试v知识与技能要点知识与技能要点v对称三相电源的表示；对称三相电源的表示；v三相电源的联接线电压与相电压的关系；三相电源的联接线电压与相电压的关系；v三相负载的联接线电流与相电流的关系；三相负载的联接线电流与相电流的关系；v对称三相电路的求解；对称三相电路的求解；v照明电路中线的作用；照明电路中线的作用；v三相交流电路的电压、电流、有功功率的测试。三相交流电路的电压、电流、有功功率的测试。实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础三相交流发电机比相同尺寸的三相交流发电机比相同尺寸的单相交流发电机容量大。单相交流发电机容量大。如果以同样电压将同样大小的如果以同样电压将同样大小的功率输送到同样距离，三相输电线比单相输电线功率输送到同样距离，三相输电线比单相输电线节省材料。节省材料。 三相交流电动机比单相电三相交流电动机比单相电动机结构简单、体积小、运行特性好等等。动机结构简单、体积小、运行特性好等等。 因而三相制是目前世界各国的主要供电方式。因而三相制是目前世界各国的主要供电方式。2.3.1 2.3.1 三相电源的联接及测试三相电源的联接及测试实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础（是固定的，亦称（是固定的，亦称）：定子铁心内圆周表面）：定子铁心内圆周表面 有槽，放入三相电枢绕组。有槽，放入三相电枢绕组。三相绕组三相绕组n单相绕组单相绕组（是转动的，亦称（是转动的，亦称）三相绕组的三相电动势三相绕组的三相电动势幅值相等幅值相等, 频率相同频率相同, 彼彼此之间相位相差此之间相位相差120。+U1U2V1V2W2W12UV2W2U1V1+SNW1铁心绕组U1 U2+SN+SN+SN+SN+SN+SN+SN1.三相电源三相电源实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础相量形式相量形式tUusinmu)120sin(mVtUu)120sin()240sin(mmwtUtUuoW120UUoV120UUoU0UU （2）对称三相正弦交流电的表示）对称三相正弦交流电的表示 解析式解析式实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础对称正弦量对称正弦量特点特点为为：120UUUWUV120120三相电压相量图三相电压相量图uUuVuWu0WVUUUU0WVUuuu波形图及相量图波形图及相量图实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础（3）正弦量的相序）正弦量的相序三相交流电三相交流电在相位上的在相位上的先后次序称先后次序称为为。 上述的三相电源的相序为上述的三相电源的相序为UVW。在电力在电力系统中一般用系统中一般用区别区别U、V、W 三相。三相。UmUm t02 uUuWuV实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础2.三相电源的联接三相电源的联接（1）星形联接）星形联接N中点中点或零点或零点NUVW 把发电机三相绕组的末端把发电机三相绕组的末端 接成接成一点。而把始端一点。而把始端 作为与外电路相联接的端点。作为与外电路相联接的端点。 这种联接方式称为电源的这种联接方式称为电源的星形联结星形联结。222WVU111WVU、UUVUWUUVUVWUWUU火线火线中线或零线中线或零线火线火线火线火线线电线电压压相电相电压压目前，我国供电系统目前，我国供电系统线电压线电压 380V，相电压相电压220V。 三相四线制三相四线制实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础架空线路架空线路 我国国家我国国家标准规定的电力标准规定的电力网额定电压有网额定电压有架空线路架空线路防震锤防震锤避雷线避雷线绝缘子绝缘子杆塔杆塔线夹线夹基础基础接地装置接地装置电缆线路电缆线路目前我国主要有：目前我国主要有：七大电力网。七大电力网。实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础N中点中点或零点或零点NUVWUUVUWUUVUVWUWUU火线火线中线或零线中线或零线火线火线火线火线线电线电压压相电相电压压根据根据KVL：UWWUWVVWVUUVUUUUUUUUU实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础各线电压与相电压之间的关系为各线电压与相电压之间的关系为:UUUWUVUVU30o30o30oVWUWUU 线电压的有效值用线电压的有效值用 表示表示, 相电压的有效值用相电压的有效值用Up表示。表示。 由相量图可知它们的关系为由相量图可知它们的关系为:lUp3UUloUUV303UUoVVW303UUoUWU303UUUWWUWVVWVUUVUUUUUUUUU实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础UVW 发电机三相绕组发电机三相绕组依次首尾相联，引依次首尾相联，引出三条线，称为三出三条线，称为三角形联结。角形联结。pUUl UUVUUVVWUUWWUUU线电压与相电压的关系线电压与相电压的关系实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础 形联接的对称三相电源，线电压 V，试写出其他线电压和各相电压的解析式。 tuUV314sin2380解：由解：由对称性对称性及线电压与相电压的关系，及线电压与相电压的关系，可写出其他线电压和各相电压分别为可写出其他线电压和各相电压分别为VtuVW)120314sin(2380VtuWU)120314sin(2380VtuU)30314sin(2220VtuV)150314sin(2220VtuW)90314sin(2220例例实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础交流电路中的用电设备，大体可分为两类：交流电路中的用电设备，大体可分为两类： 一类一类是需要接在三相电源上才能正常工作是需要接在三相电源上才能正常工作的叫做的叫做三相负载三相负载,如果每相负载的阻抗值和阻抗如果每相负载的阻抗值和阻抗角完全相等，则为对称负载，如角完全相等，则为对称负载，如。 另一类另一类是只需是只需接单相电源的负载接单相电源的负载，它们可，它们可以按照需要接在三相电源的任意一相相电压或以按照需要接在三相电源的任意一相相电压或线电压上。对于电源来说它们也组成三相负载，线电压上。对于电源来说它们也组成三相负载，但各相的复阻抗一般不相等，所以不是三相对但各相的复阻抗一般不相等，所以不是三相对称负载。如称负载。如2.3.22.3.2三相负载的联接及三相电路分析与测试三相负载的联接及三相电路分析与测试实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础iViWiNiUN UZWZVZ负载中电流负载中电流:(略线路阻抗略线路阻抗)0UUU120VUU120WUU 中性线中的电流为中性线中的电流为:若负载对称，即若负载对称，即UUUWUVIWIUIV 对称负载相量图对称负载相量图三相交流三相交流电动机电动机UVWUUVUWUNWVUNIIIIWWWWWVVVVVUUUUUZUZUIZUZUIZUZUI0WVUIIIZZZZWVU实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础 如果三相负载对称如果三相负载对称, 中线中无电流中线中无电流, 故可将中线故可将中线除去除去, 而成为三相三线制系统。而成为三相三线制系统。 但是如果三相负载不对称但是如果三相负载不对称, 中线上就会有电流中线上就会有电流IN通过通过, 此时中线是不能被除去的此时中线是不能被除去的, 否则会造成负载上否则会造成负载上三相电压严重不对称三相电压严重不对称, 使用电设备不能正常工作。使用电设备不能正常工作。实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础 图中电源电压对称，图中电源电压对称，线电压线电压U=380 V ，负载为，负载为 电灯组，每电灯组，每相电灯（额定电压相电灯（额定电压220V）负载的电阻）负载的电阻400 。试计算：。试计算：求负载相电压、相电流；求负载相电压、相电流；(2) 如果如果U相断开相断开时，其他两相负载相电压、相电流；时，其他两相负载相电压、相电流；(3) 如果如果U短路短路时，其他两相负载相电压、相电流；时，其他两相负载相电压、相电流；(1) (4) 如果采用了三相四线制，当如果采用了三相四线制，当1相断开、短路时其他两相相断开、短路时其他两相负载相电压、相电流。负载相电压、相电流。UUWUVWUN UZVZWZUVWAUBUCUNVU 解：解：（1） 负载对负载对称时，可以不接中称时，可以不接中线，负载的相电压线，负载的相电压与电与电 源源 的相电压的相电压相等相等（在额定电压（在额定电压下工作）下工作）。V2203380WVUUUUA55. 0400220WVUIII例例III实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础UUWUiViWiUN AZVZWZUVWUUVUWUNVU(2) 如果如果U相断开相断开时，其他两相负载相电压、相电流；时，其他两相负载相电压、相电流；串联）V(1902380WVUU0UI灯暗）A(475. 0400190WV II(3) 如果如果U短路短路时，时，其他两相负载相其他两相负载相电压、相电流；电压、相电流；线电压）V(380WVUU灯亮）A(95. 0400380WV II 超过了的额定电压，灯将被损坏。超过了的额定电压，灯将被损坏。(4) 如果采用了三相四线制，当如果采用了三相四线制，当1相断开、短路时其他两相负相断开、短路时其他两相负载相电压、相电流。载相电压、相电流。 因有中线，其余两相未受影响，电压仍为因有中线，其余两相未受影响，电压仍为220V。 但但U相短路电流很大将熔断器熔断。相短路电流很大将熔断器熔断。中线的作用中线的作用是什么？是什么？实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础 在如图（在如图（U）所示的三相四线制电路中）所示的三相四线制电路中, 外加外加电压电压UL=380 V, 试求各相负载电流及中线电流试求各相负载电流及中线电流VUUp220338031解解: 相电压为参考相量为参考相量, 则则:9 .36449 .3650220340220jZUIUUUUU(U)UNWNVUWIUUVR1 4 jXLj3 R3 6 j XWj 8IWIVR2 5IN电路图UUAZUVVVI120445120220AjZUIWWW1 .173221 .531012022086120220例例实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础1 .975 .621 .17322120449 .3644WVUNIIII中线的作用中线的作用: 中线在三相电路中的作用是既能为用户中线在三相电路中的作用是既能为用户提供两种提供两种不同的电压不同的电压, 同时又为星形联接的不对称负载提供对同时又为星形联接的不对称负载提供对称的称的 220 V相电压。相电压。 因此因此, 为了保证负载的相电压对称为了保证负载的相电压对称, 在中线的干线在中线的干线上是上是的的, 而且要用具有足够机而且要用具有足够机械强度的导线作中线。械强度的导线作中线。 IWIVINIUUVIVIWUWUU36.997.153.1(V)相量图实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础2.负载的三角形联接负载的三角形联接若忽略端线阻抗（若忽略端线阻抗（ZL=0）, 则电路具有以下关系。则电路具有以下关系。 iWUVWiViUiWUiVWiUV +uUV + uVW +uWUUVZVWZWUZ(2) 负载线、相电流之间的关系负载线、相电流之间的关系线、相电压对应相等线、相电压对应相等(1) 负载线、相电压之间的关系负载线、相电压之间的关系各相负载相电流分别为各相负载相电流分别为UVUVUVZUIUVUVUVarctanRXVWVWVWarctanRXWUWUWUarctanRX各相负载的电压与电流相位差分别为各相负载的电压与电流相位差分别为pWUVWUVUUUUUlVWVWVWZUIWUWUWUZUI实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础(2) 负载线、相电流之间的关系负载线、相电流之间的关系 根据根据KWL，负载线、相电流，负载线、相电流之间的关系为之间的关系为CAABAIII ABBCBIII BCCACIII 若负载对称，即若负载对称，即ZZZZWUVWUVWUVWUVZUIIIIppWUVWUVRXarctanWUVWUV和和 则负载相电流也是对称的，即则负载相电流也是对称的，即IUIVIWIWUIUVIVW 显然三个线电流也对称，若有显然三个线电流也对称，若有效值用效值用Il表示，则有表示，则有IU= IV= IW= Il，且且 ；相位上，线电流相位上，线电流滞滞后后相应的相电流相应的相电流30o 。 P3IIl UUVUWUUVWiWUVWiViWUiVWiUV +uUV + uVW +uWUUVZVWZWUZ实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础 (3) 各线电流由各线电流由两相邻相电流决两相邻相电流决定定。在对称条件。在对称条件下下, 线电流是相电线电流是相电流的流的 倍倍, 即即 , 且且滞后于相应的相滞后于相应的相电流电流30。 3PII31由上述可知由上述可知, 在负载为三角形联接时在负载为三角形联接时, 相电压对称。相电压对称。 若某一相负载断开若某一相负载断开, 并不影响其他两相的工作。并不影响其他两相的工作。 UIVIWIUVIVWIWUI0120030相量图相量图实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础 如图如图 所示的三相三线制电路中所示的三相三线制电路中,