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三相电路第1页，此课件共41页哦第第4章章 三相电路三相电路本章要求：本章要求：本章要求：本章要求：1.1.搞清对称三相负载搞清对称三相负载搞清对称三相负载搞清对称三相负载Y和和联结时相线电压、相线联结时相线电压、相线联结时相线电压、相线联结时相线电压、相线 电流关系。电流关系。电流关系。电流关系。2.2.掌握三相四线制供电系统中单相及三相负载的正掌握三相四线制供电系统中单相及三相负载的正掌握三相四线制供电系统中单相及三相负载的正掌握三相四线制供电系统中单相及三相负载的正 确联接方法，理解中线的作用。确联接方法，理解中线的作用。确联接方法，理解中线的作用。确联接方法，理解中线的作用。3.掌握对称三相电路电压、电流及功率的计算。掌握对称三相电路电压、电流及功率的计算。掌握对称三相电路电压、电流及功率的计算。掌握对称三相电路电压、电流及功率的计算。第2页，此课件共41页哦 三相交流发电机示意图三相交流发电机示意图三相交流发电机示意图三相交流发电机示意图工作原理：动磁生电工作原理：动磁生电工作原理：动磁生电工作原理：动磁生电(尾端尾端尾端尾端)+eAeBeCXABYCZ(首端首端首端首端)+_eeAX三相绕组示意图三相绕组示意图三相绕组示意图三相绕组示意图电枢绕组及其电动势电枢绕组及其电动势电枢绕组及其电动势电枢绕组及其电动势定子定子转子转子ZAXYNSC-+B5.1 三相电源三相电源5.1.1 三相交流电动势的产生三相交流电动势的产生第3页，此课件共41页哦三相电动势瞬时表示式三相电动势瞬时表示式三相电动势瞬时表示式三相电动势瞬时表示式相量表示相量表示相量表示相量表示铁心铁心（作为导磁路经）（作为导磁路经）三相绕组三相绕组匝数相同匝数相同空间排列互差空间排列互差120:直流励磁的电磁铁直流励磁的电磁铁定子定子转子转子发电机结构发电机结构第4页，此课件共41页哦相量图相量图相量图相量图波形图波形图波形图波形图0eAeBeC2 120240360相量表示相量表示相量表示相量表示EBEA.120120120EC.三相电动势瞬时表示式三相电动势瞬时表示式第5页，此课件共41页哦对称三相电动势的瞬时值之和为对称三相电动势的瞬时值之和为 0三相交流电到达正最大值的顺序称为相序。三相交流电到达正最大值的顺序称为相序。三相交流电到达正最大值的顺序称为相序。三相交流电到达正最大值的顺序称为相序。最大值相等最大值相等频率相同频率相同相位互差相位互差120称为对称三相电动势称为对称三相电动势三个正弦交流电动势满足以下特征三个正弦交流电动势满足以下特征供电系统三相交流电的相序为供电系统三相交流电的相序为 A B C第6页，此课件共41页哦1.1.发电机发电机发电机发电机绕组星形绕组星形绕组星形绕组星形联接联接中性线中性线(零线、地线零线、地线零线、地线零线、地线)中性点中性点端线端线端线端线(相线、火线相线、火线)在低压系统在低压系统,中性中性中性中性点通常接地，所以点通常接地，所以点通常接地，所以点通常接地，所以也称地线。也称地线。也称地线。也称地线。相电压相电压相电压相电压：端线与中性线间（发电机每相绕组）的电压：端线与中性线间（发电机每相绕组）的电压线电压线电压线电压线电压：端线与端线间的电压：端线与端线间的电压：端线与端线间的电压：端线与端线间的电压、Up+、UlXYZNBCAeA+eC+eB+5.1.2 三相电源的联接三相电源的联接第7页，此课件共41页哦=UP 120UB30发电机发电机绕组星形绕组星形联接时线电压与相电压的关系联接时线电压与相电压的关系UABUAUB=3030UAUBUCUABUBUBCUCUCAUA=UP 0UA=UP 240UC相电压相电压UA=_330 线电压线电压UBC=UB _330 UCA=UC _330 Ul=UP _3在大小关系上，线电压是相电压的在大小关系上，线电压是相电压的 倍，在相位上倍，在相位上,线线电压比相应的相电压超前电压比相应的相电压超前30。_3第8页，此课件共41页哦例：发电机例：发电机绕组星形绕组星形联接，已知线电压联接，已知线电压 UCA=380120 V，试求：试求：UBCUABUAUBUC和和、303030UAUABUCAUBCUBUCUBC=380120 V=380 0 VUABUP=Ul/_3=380/_3=220V=220UAV30=220UBV150=220UCV90 解：由相量图得解：由相量图得牢记牢记6个电压个电压之间的关系之间的关系第9页，此课件共41页哦例：有一台三相发电机，其绕组联成星形，每相例：有一台三相发电机，其绕组联成星形，每相额定电压为额定电压为220V，试验时用电压表量得相电压，试验时用电压表量得相电压UA=UB=UC=220V，线电压，线电压UAB=UCA=220V，UBC=380V，试问这种现象是如何造成的？试问这种现象是如何造成的？解：出现这种现象的原因是解：出现这种现象的原因是A相绕组接反了，如下图相绕组接反了，如下图ABCUAUBUCUBCUABUCAXYZUAUABUB=UBCUBUC=UCAUCUA=+UAUBUCUABUBCUCA第10页，此课件共41页哦2.2.三相三相绕组三角形绕组三角形联接联接联接联接eA+eB+eC=0EA+EB+EC=0对称对称UBCUABUCAEAEBEC提供一组三相对称电压提供一组三相对称电压AXBYCZUBCUABUCAEAECEB第11页，此课件共41页哦ABCN对称负载对称负载不对称负载不对称负载当单相负载的额当单相负载的额定电压等于电源定电压等于电源的相电压时的相电压时,应将应将负载接在相线与负载接在相线与中性线之间。中性线之间。5.2 负载负载星形星形联接的三相电路联接的三相电路三相四线制电路三相四线制电路第12页，此课件共41页哦ABCUAUBUCNZAZBZCIAINIBIC1.1.三相不对称负载三相不对称负载三相不对称负载三相不对称负载IA=UAZAIB=UBZBIC=UCZC=INIAIBIC+NABC每相负载上的电压等于电源的相电压每相负载上的电压等于电源的相电压,可分别计算各相可分别计算各相负载中的电流负载中的电流(线电流线电流,相电流相电流),即即第13页，此课件共41页哦2.2.三相对称负载三相对称负载ZA=ZB=ZC=Z ,ABCUAUBUCNNZAZBZC ABIAIBICCIA与与 是一组对称三相电流。是一组对称三相电流。IC、IBIN中性线电流中性线电流=INIAIBIC+=0三相对称负载时可以不要中性线。三相对称负载时可以不要中性线。IBICUAUBUC IA相量图相量图断开中性线后断开中性线后,仍有仍有 UN=UN第14页，此课件共41页哦例例1 1：N+N RARBRCACB若若RA=RB=RC=5 ，求线电流及中性线电，求线电流及中性线电若若RA=5 ,RB=10 ,RC=20 ,求线电流及求线电流及 一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电源线电压源线电压 。负载为负载为电灯组，电灯组，流流 IN;中性线电流中性线电流 IN。第15页，此课件共41页哦中性线电流中性线电流解：解：已知：已知：N+N RARBRCACB(1)线电流线电流 三相对称三相对称第16页，此课件共41页哦(2)三相负载不对称三相负载不对称（RA=5 、RB=10 、RC=20 ）分别计算分别计算各线电流各线电流中性线电流中性线电流第17页，此课件共41页哦例例例例2 2 2 2：照明系统故障分析：照明系统故障分析：照明系统故障分析：照明系统故障分析解解:(1 1)A相短路相短路1)中性线未断中性线未断 N NR RA AR RCR RB BA AB BN NC C 此时此时A A相短路电流很相短路电流很相短路电流很相短路电流很大，将大，将大，将大，将A A相熔断丝熔断，相熔断丝熔断，相熔断丝熔断，相熔断丝熔断，而而而而 B相和相和C相相未受影响，其相电压未受影响，其相电压未受影响，其相电压未受影响，其相电压仍为仍为220V,正常工作。正常工作。在上例中，试分析下列情况在上例中，试分析下列情况在上例中，试分析下列情况在上例中，试分析下列情况 (1)A相短路相短路相短路相短路:中性线未断时，求各相负载电压；中性线未断时，求各相负载电压；中性线断开时，求各相负载电压。中性线断开时，求各相负载电压。中性线断开时，求各相负载电压。中性线断开时，求各相负载电压。(2)A(2)A相断路相断路:中性线未断时，求各相负载电压；中性线未断时，求各相负载电压；中性线未断时，求各相负载电压；中性线未断时，求各相负载电压；中性线断开时，求各相负载电压。中性线断开时，求各相负载电压。中性线断开时，求各相负载电压。中性线断开时，求各相负载电压。第18页，此课件共41页哦 此情况下，此情况下，此情况下，此情况下，B相和相和相和相和C C相的电灯组由于承受电压上所加相的电灯组由于承受电压上所加的电压都超过额定电压（的电压都超过额定电压（220V)220V)，这是不允许的。，这是不允许的。，这是不允许的。，这是不允许的。2)A相短路相短路,中性线断开中性线断开时时时时,此时负载中性点此时负载中性点N N即即即即为为为为A,A,因此负载各相电压因此负载各相电压因此负载各相电压因此负载各相电压为为为为 A AB BN NC CN Ni iA Ai iCi iB B+第19页，此课件共41页哦(2)A(2)A相断路相断路相断路相断路 2)2)中性线断开中性线断开 B、C相灯仍承受相灯仍承受220V电压电压,正常工作。正常工作。1)1)中性线未断中性线未断中性线未断中性线未断变为单相电路，变为单相电路，变为单相电路，变为单相电路，如图如图(b)所示所示所示所示,由图可求得由图可求得由图可求得由图可求得IBCU U A AU U B B+(b)(b)N NR RA AR RCR RB BA AB BN NC C(a)(a)第20页，此课件共41页哦结论结论 （1 1）不对称负载）不对称负载）不对称负载）不对称负载Y联结又未接中性线时，负载相电压不再联结又未接中性线时，负载相电压不再联结又未接中性线时，负载相电压不再联结又未接中性线时，负载相电压不再对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越高。对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越高。对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越高。对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越高。（2 2）中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相电中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相电中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相电中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相电压对称。压对称。压对称。压对称。（3 3）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，且中性线（指干线）内不允许接熔断器或刀闸开关。且中性线（指干线）内不允许接熔断器或刀闸开关。且中性线（指干线）内不允许接熔断器或刀闸开关。且中性线（指干线）内不允许接熔断器或刀闸开关。第21页，此课件共41页哦ABCN当负载的额定电压等于电源的线电压时当负载的额定电压等于电源的线电压时,应将负载接在应将负载接在两根相线之间两根相线之间,形成形成三角形联接。三角形联接。AX BYCZ5.3 负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路第22页，此课件共41页哦ABCZBCZCAZABUBCUABUCAIBICIAIBCIABICA 三相负载三相负载三角形三角形联接时，负载的联接时，负载的相电压相电压等于电源的等于电源的线电压。因此，不论负载对称线电压。因此，不论负载对称与否，其相电压总是对称的。与否，其相电压总是对称的。IAB=UABZABIBC=UBCZBCICA=UCAZCA相电流相电流线电流线电流IBIBCIAB=IAIABICA=ICICAIBC=第23页，此课件共41页哦对称负载对称负载三角形三角形联接联接ABCZBCZCAZABUBCUABUCAIBICIAIBCIABICAZAB=ZBC=ZCA=Z=Z 与与 是一组对称三相电流；是一组对称三相电流；、IBCIABICA相电流相电流IA与与 也是一组对称三相电流。也是一组对称三相电流。IC、IB线电流线电流IBIBCIAB=IAIABICA=ICICAIBC=第24页，此课件共41页哦对称负载对称负载三角形三角形联接时，电压、联接时，电压、电流的相量图电流的相量图UBCUABUCA30o IAIABICAIBCICA30oICIBC30oIBIAB=3IAIAB-30=3IBIBC-30=3ICICA-30 _Il=IP 3在大小关系上，线电流是相电流的在大小关系上，线电流是相电流的 倍，在相位上倍，在相位上,线线电流比相应的相电流滞后电流比相应的相电流滞后30。_3第25页，此课件共41页哦ABCIBICIBCIABICARRRNIAIAIAN例例:三相对称电源三相对称电源 ,三相电阻炉每相三相电阻炉每相UAB0o=380V负载负载R=38 ,UN=380V。接在。接在A与与N之间的单相负载之间的单相负载 P=1100W,cos=0.5(感性感性),试求各相电流和线电流试求各相电流和线电流,并画出相量图并画出相量图。IAB=10 0o AIBC=10 120o AICA=10 120o AP=UAIANcos =220 IAN0.5=1100 W IAN=10 A解：解：第26页，此课件共41页哦UBCUABUCAIAIABICAIBCIANIBICIA51.2o=24 51.2oA=17.3 150oAIB=17.3 +90oAIC IAN=10 90oA=10 3 30oA=10 3 150oAIA=IAIAN+=j10+15 j5 3=15 j18.6630o30o30o=220UAV30 ICICAIBC=10 3+90oAIABICA=IAIBIBCIAB=第27页，此课件共41页哦1.1.1.1.三相负载不对称三相负载不对称1.有功功率：有功功率：P=PA+PB+PC2.无功功率：无功功率：Q=QA+QB+QC，QA=UAPIAPsin A 3.视在功率：视在功率：S=P2+Q2=3 Ul Il cos 2.无功功率：无功功率：Q=3QA=3UP IPsin =3 Ul Il sin 3.视在功率：视在功率：S=P2+Q2=3 Ul Il,PA=UAPIAPcos A Y:Ul=3 UP;Il=IP :Ul=UP;Il=3 IP1.有功功率：有功功率：P=3PA=3UP IP cos 5.4 三相功率三相功率2.2.2.2.三相负载对称三相负载对称三相负载对称三相负载对称注意注意:式中的式中的 角仍为相电压与相电流之间的相位差角仍为相电压与相电流之间的相位差.第28页，此课件共41页哦 有一三相电动机有一三相电动机,每相的等效电阻每相的等效电阻R=29,等效等效 感抗感抗XL=21.8,试求下列两种情况下电动机的相电流、试求下列两种情况下电动机的相电流、线电流以及从电源输入的功率，并比较所得的结果：线电流以及从电源输入的功率，并比较所得的结果：(1)绕组联成星形接于绕组联成星形接于UL=380 V的三相电源上的三相电源上;(2)绕组联成三角形接于绕组联成三角形接于UL=220 V的三相电源上。的三相电源上。例例1:解解:(1)第29页，此课件共41页哦(2)比较比较(1),(2)的结果的结果:有的电动机有两种额定电压有的电动机有两种额定电压,如如220/380 V。当电源电压为当电源电压为380 V时时,电动机的绕组应联结成星形；电动机的绕组应联结成星形；当电源电压为当电源电压为220 V时时,电动机的绕组应联结成三角形。电动机的绕组应联结成三角形。在三角形和星形两种联结法中在三角形和星形两种联结法中,相电压、相电流相电压、相电流以及功率都未改变以及功率都未改变，仅，仅三角形联结情况下的线电流三角形联结情况下的线电流比星形联结情况下的线电流增大比星形联结情况下的线电流增大 倍倍。第30页，此课件共41页哦例例2:(1)(1)各电阻负载的相电流各电阻负载的相电流各电阻负载的相电流各电阻负载的相电流 由于三相负载对称，所以只需计算一相，其它两相由于三相负载对称，所以只需计算一相，其它两相由于三相负载对称，所以只需计算一相，其它两相由于三相负载对称，所以只需计算一相，其它两相可依据对称性写出。可依据对称性写出。可依据对称性写出。可依据对称性写出。A AB BC 线电压线电压Ul为为380 V的三相电源上，接有两组对称的三相电源上，接有两组对称三相电源：一组是三角形联结的电感性负载，每相三相电源：一组是三角形联结的电感性负载，每相阻抗阻抗 ;另一组是星形联结的电阻性另一组是星形联结的电阻性负载，每相电阻负载，每相电阻R=10,如图所示。试求：如图所示。试求：(1)各组负载的相电流；各组负载的相电流；(2)(2)电路线电流；电路线电流；(3)(3)三相有功功率。三相有功功率。设设解：解：第31页，此课件共41页哦负载星形联接时，其线电流为负载星形联接时，其线电流为负载星形联接时，其线电流为负载星形联接时，其线电流为负载三角形联解时，其相电流为负载三角形联解时，其相电流为负载三角形联解时，其相电流为负载三角形联解时，其相电流为(2)电路线电流电路线电流电路线电流电路线电流一相电压与电流的相量图如图所示一相电压与电流的相量图如图所示第32页，此课件共41页哦一相电压与电流的相量图如图所示一相电压与电流的相量图如图所示(3)(3)三相电路的有功功率三相电路的有功功率三相电路的有功功率三相电路的有功功率-30o-67o-46.7o第33页，此课件共41页哦 三相对称负载作三角形联结，三相对称负载作三角形联结，UL=220V，当，当S1、S2 均闭合时，各电流表读数均为均闭合时，各电流表读数均为17.3A，三相功率，三相功率 P=4.5 kW，试求，试求:1)每相负载的电阻和感抗；每相负载的电阻和感抗；2)S1合、合、S2断开时断开时,各电流表读数和有功功率各电流表读数和有功功率P；3)S 1断、断、S 2闭合时闭合时,各电流表读数和有功功率各电流表读数和有功功率P。例例3：Z ZCACAAAAS S1 1S2ZABZBCC CA AB B第34页，此课件共41页哦或：或：P=I 2R P=UIcos tg =XL/R 解：解：(1)由已知条件可求得由已知条件可求得Z ZCACAAAAS S1 1S2ZABZBCC CA AB B第35页，此课件共41页哦2)S2)S1闭合、闭合、S2断开时断开时断开时断开时 IA=IC=10A IB=17.32 A 流过电流表流过电流表流过电流表流过电流表 A A、C C 的电流的电流的电流的电流变为相电流变为相电流变为相电流变为相电流 I IP P，流过电流表，流过电流表，流过电流表，流过电流表B B 的电流仍为线电流的电流仍为线电流的电流仍为线电流的电流仍为线电流IL L 。因为开关因为开关s s均闭合时均闭合时 每相有功功率每相有功功率每相有功功率每相有功功率 P=1.5 kW 当当 S S1合、合、S2断时，断时，ZAB、ZBC 的相电压和相电流不的相电压和相电流不变，则变，则PAB、PBC不变。不变。P=PAB+PBC=3 kWkWS S1 1AAAS S2 2Z ZABABZ ZCACAZ ZBCBCC CA AB B第36页，此课件共41页哦IB=0A 3)S3)S1断开、断开、断开、断开、S2 2闭合时闭合时变为单相电路变为单相电路变为单相电路变为单相电路Z ZA ABZ ZBCBCZ ZCACAA AC CI1I2 I1 仍为相电流仍为相电流仍为相电流仍为相电流 IP，I2 变为变为变为变为 1/2 IP 。IA=IC=10 A+5 A=15A I2 变为变为变为变为 1/2 IP，所以所以 AB、BCBC 相的功率变为原来的相的功率变为原来的1/4 。P=1/4 PAB+1/4 PBC+PCA =0.375 W+0.375 W+1.5 W =2.25 kWAAAS1S S2Z ZABABZ ZBCBCZ ZCACAA AB BC C第37页，此课件共41页哦 某大楼为日光灯和白炽灯混合照明，需装某大楼为日光灯和白炽灯混合照明，需装某大楼为日光灯和白炽灯混合照明，需装某大楼为日光灯和白炽灯混合照明，需装40404040瓦瓦 日光灯日光灯210210盏盏盏盏(cos(cos(cos(cos 1 1 1 1=0.50.5)，6060瓦白炽灯瓦白炽灯瓦白炽灯瓦白炽灯90盏盏盏盏(c(c(c(cosos 2 2 2 2=1),=1),它们的额定它们的额定它们的额定它们的额定电压都是电压都是电压都是电压都是220V220V，由，由，由，由380V380V/220V的电网供电。试分配其负载并的电网供电。试分配其负载并的电网供电。试分配其负载并的电网供电。试分配其负载并指出应如何接入电网。这种情况下指出应如何接入电网。这种情况下指出应如何接入电网。这种情况下指出应如何接入电网。这种情况下,线路电流为多少？线路电流为多少？线路电流为多少？线路电流为多少？例例例例4 4 4 4：解解解解:(1)(1)该照明系统与电网连接图该照明系统与电网连接图该照明系统与电网连接图该照明系统与电网连接图N NA AB BC C3030盏盏盏盏+7070盏盏盏盏第38页，此课件共41页哦解解:(1)(1)该照明系统与电网连接图该照明系统与电网连接图该照明系统与电网连接图该照明系统与电网连接图N NA AB BC C3030盏盏盏盏+7070盏盏盏盏V (2)计算线电流计算线电流U .设设 =220 0第39页，此课件共41页哦例例例例5 5：某大楼电灯发生故障，第二层楼和第三层楼所有电某大楼电灯发生故障，第二层楼和第三层楼所有电灯都突然暗下来，而第一层楼电灯亮度不变，试问这是什灯都突然暗下来，而第一层楼电灯亮度不变，试问这是什么原因？这楼的电灯是如何联接的？同时发现，第三层楼么原因？这楼的电灯是如何联接的？同时发现，第三层楼的电灯比第二层楼的电灯还暗些，这又是什么原因的电灯比第二层楼的电灯还暗些，这又是什么原因？解解解解:(1)1)本系统供电线路图本系统供电线路图P 三三层层二层二层A AB BC CN N+一层一层第40页，此课件共41页哦(2)当当P处断开时，二、三层楼的灯串联接处断开时，二、三层楼的灯串联接380V 电压，所电压，所以以亮度变暗，但一层楼的灯仍承受亮度变暗，但一层楼的灯仍承受220V电压亮度不变。电压亮度不变。(3)因为因为三楼灯多于二楼灯即三楼灯多于二楼灯即 R3 3 R R2,所以三楼灯比所以三楼灯比二楼灯暗。二楼灯暗。解：解：解：解：(1)(1)本系统供电线路图本系统供电线路图本系统供电线路图本系统供电线路图A AP B BC CN N三层三层二层二层一层一层+第41页，此课件共41页哦