电工电子技术第五章三相电路精选文档.ppt

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1、电工电子技术第五电工电子技术第五章三相电路章三相电路本讲稿第一页，共三十九页208 08 四月四月四月四月 2023 2023第三章第三章 三相电路三相电路本讲稿第二页，共三十九页308 08 四月四月四月四月 2023 20235-1 5-1 5-1 5-1 三相电压三相电压三相电压三相电压三相交流发电机是产生正弦交流电的主要设备。三相交流发电机是产生正弦交流电的主要设备。NSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNS 三三相相交交流流发发电电机机由由三三个个对对称称的的绕绕组组组组成成，在在空空间间上上彼彼此此相相差差120120，它它们们的的始始端端记记为为A A、B B、C C，

2、末末端端记记为为X X、Y Y、Z Z。三相电路在生产上应用最为广泛。发电、输配电和三相电路在生产上应用最为广泛。发电、输配电和主要电力负载，一般都采用三相制。主要电力负载，一般都采用三相制。NSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNS本讲稿第三页，共三十九页408 08 四月四月四月四月 2023 2023t0三相对称电动势的表达式三相对称电动势的表达式eAeBeCXAYCBZSN+XAYCBZ

3、SN+XAYCBZSN+XAYCBZSN+XAYCBZSN+XAYCBZSN+XAYCBZSN+XAYCBZSN+XAYCBZSN+XAYCBZSN+XAYCBZSN+XAYCBZSN+A相相B相相C相相+-A AX Xu uA A+-B BY Yu uB B+-C CZ Zu uC CXAYCBZSN+本讲稿第四页，共三十九页508 08 四月四月四月四月 2023 2023t0三相对称电动势的表达式三相对称电动势的表达式eAeBeCA相相B相相C相相 电源的电压达到最大电源的电压达到最大值的顺序叫值的顺序叫相序相序。定义定义A为为顺序顺序。定义定义A为为逆序逆序。相序相序本讲稿第五页，共三

4、十九页608 08 四月四月四月四月 2023 2023三相对称电动势的相量表示法三相对称电动势的相量表示法根根据据以以上上三三种种表表示示法法都都可可以以求求得得，对对称称三三相相交交流电的任意瞬时值之和恒为流电的任意瞬时值之和恒为0。与前面与前面与前面与前面瞬时值表示法瞬时值表示法瞬时值表示法瞬时值表示法和波形和波形和波形和波形曲线表示法所曲线表示法所对应的三对应的三对应的三对应的三相对称正弦交流电也可用相对称正弦交流电也可用相对称正弦交流电也可用相对称正弦交流电也可用相量表示法相量表示法相量表示法相量表示法表示：表示：表示：表示：本讲稿第六页，共三十九页708 08 四月四月四月四月 2

5、023 2023发电机三相绕组的联接发电机三相绕组的联接ACeAeBeCBNA AN NB BC C从从从从三三三三个个个个始始始始端端端端A A、B、C C引引出出的的三三根根线线，叫叫端端端端线线线线(火线火线火线火线)。如图所示。如图所示。如图所示。如图所示。发电机三相绕组的连接方式有两种发电机三相绕组的连接方式有两种:(1)星形星形(Y)(Y)接法接法接法接法 (2)(2)角形角形()接法接法接法接法 通常将三个末端接在一起，该点成为中点或零点通常将三个末端接在一起，该点成为中点或零点通常将三个末端接在一起，该点成为中点或零点通常将三个末端接在一起，该点成为中点或零点(N)(N)。即星

6、即星即星即星形形形形(Y)(Y)接法接法接法接法。电路如图所示。电路如图所示。电路如图所示。电路如图所示。这种接法称为这种接法称为三三三三相四线制。相四线制。相四线制。相四线制。从从中中点点引引出出的的线线，叫叫中中中中线线线线(零线零线)。如图所示。如图所示。如图所示。如图所示。本讲稿第七页，共三十九页808 08 四月四月四月四月 2023 2023发电机三相绕组的联接发电机三相绕组的联接uBuCuAuABuBCuCA相相电电压压：每每相相绕绕组组两两端端的的电电压压，即即端端线线与与中中线线之之间间的的电压。其有效值为电压。其有效值为UA、UB、UC，一般用，一般用U p表示。表示。AC

7、eAeBeCBNANBC线电压线电压：任意两任意两端线之间的电压为线端线之间的电压为线电压。其有效值为电压。其有效值为UAB、UBC、UCA，一，一般用般用Ul 表示。表示。注意注意:下标的书写顺序下标的书写顺序本讲稿第八页，共三十九页908 08 四月四月四月四月 2023 2023线电压线电压与与相电压相电压的关系的关系30由于它们都是同频率的正弦量，都可用有由于它们都是同频率的正弦量，都可用有效值相量表示，即效值相量表示，即根据相量图根据相量图，线电压与相电压的线电压与相电压的有效值关系可得有效值关系可得即，即，由电压瞬时值的关系可知由电压瞬时值的关系可知相量图如图所示相量图如图所示本讲

8、稿第九页，共三十九页1008 08 四月四月四月四月 2023 2023线电压线电压与与相电压相电压的关系的关系30由此，星形联接的发电机或变由此，星形联接的发电机或变压器可以输出两种电压，如：压器可以输出两种电压，如：220V和和380V。线电压越前与之对应的相电压线电压越前与之对应的相电压的相位的相位30。即：即：要求：要求：已知其中之一能写已知其中之一能写出其余的五个电压。出其余的五个电压。返回返回本讲稿第十页，共三十九页1108 08 四月四月四月四月 2023 20235-2.5-2.负载星形联接的三相电路负载星形联接的三相电路三相电路的分析方法与单相基本一致。三相电路的分析方法与单

9、相基本一致。三相电路的负载有两种联接方法：三相电路的负载有两种联接方法：（1）星形）星形(Y)联接；联接；（2）三角形）三角形()联接。联接。电路如下图所示电路如下图所示再进一步确定三相功率。再进一步确定三相功率。根据基本定律和分析方法求解电路中根据基本定律和分析方法求解电路中iu的关系；的关系；选择电压或电流的参考方向；选择电压或电流的参考方向；根据实际电路画出电路模型图；根据实际电路画出电路模型图；本讲稿第十一页，共三十九页1208 08 四月四月四月四月 2023 2023ABCN5-2.5-2.负载星形联接的三相电路负载星形联接的三相电路电灯等单相负载为电灯等单相负载为三相四线三相四线

10、制制电动机为负载电动机为负载三相三线三相三线制制两者皆为两者皆为星形联接星形联接本讲稿第十二页，共三十九页1308 08 四月四月四月四月 2023 2023负负 载载 电电 路路 的的 星星 形形 联联 接接 我国供电系统提供三相对称电源采用我国供电系统提供三相对称电源采用我国供电系统提供三相对称电源采用我国供电系统提供三相对称电源采用三相四线制三相四线制，相电压为相电压为相电压为相电压为220V，线电压为，线电压为，线电压为，线电压为380380V V，负载接入电路必须，负载接入电路必须满足其电压的额定值。满足其电压的额定值。|ZA|ZB|ZC|i Ni Ai Bi Cu Au Bu CA

11、CB其电路如图所示：其电路如图所示：下面讨论下面讨论下面讨论下面讨论负载负载负载负载的的的的线电压、相电压、线电流、相电流线电压、相电压、线电流、相电流线电压、相电压、线电流、相电流线电压、相电压、线电流、相电流及及其关系。其关系。本讲稿第十三页，共三十九页1408 08 四月四月四月四月 2023 2023 负负载载的的线线线线电电电电压压压压、相相相相电电电电压压压压与与与与电电电电源源源源的的的的线线线线电电电电压压压压、相相相相电电电电压之间的关系为压之间的关系为压之间的关系为压之间的关系为：在在在在星星星星形形形形联联联联接接接接的的的的电电电电路路路路中中中中，负负负负载载载载的的

12、的的相相相相电电电电流流流流与与与与线线线线电电电电流之间的关系为：流之间的关系为：流之间的关系为：流之间的关系为：负负 载载 电电 路路 的的 星星 形形 联联 接接|ZA|ZB|ZC|i Ni Ai Bi Cu Au Bu CACB相等相等且：且：本讲稿第十四页，共三十九页1508 08 四月四月四月四月 2023 2023负负 载载 电电 路路 的的 星星 形形 联联 接接三相星形负载的电流计算三相星形负载的电流计算对于星形联接的三相电路对于星形联接的三相电路,每相负载中的电流为：每相负载中的电流为：|ZA|ZB|ZC|i Ni Ai Bi Cu Au Bu CACB本讲稿第十五页，共三

13、十九页1608 08 四月四月四月四月 2023 2023中线电流可由相量式表示如下：中线电流可由相量式表示如下：负负 载载 电电 路路 的的 星星 形形 联联 接接|ZA|ZB|ZC|i Ni Ai Bi Cu Au Bu CACB本讲稿第十六页，共三十九页1708 08 四月四月四月四月 2023 2023|ZA|ZB|ZC|i Ni Ai Bi Cu Au Bu CACB负负 载载 电电 路路 的的 星星 形形 联联 接接当负载满足以下条件时：当负载满足以下条件时：我们称负载是对称的，或称我们称负载是对称的，或称三相对称负载三相对称负载。此时，三相电流也是对称的。即大小相等，相位互此时，

14、三相电流也是对称的。即大小相等，相位互差差120o。本讲稿第十七页，共三十九页1808 08 四月四月四月四月 2023 2023此时中线电流等于零，即：此时中线电流等于零，即：|ZA|ZB|ZC|i Ni Ai Bi Cu Au Bu CACB负负 载载 电电 路路 的的 星星 形形 联联 接接在在对对星星形形联联接接三三相相对对称称电电路路进进行行计计算算时时，一一般般只只计计算算一一相相即即可可。其其它它各相可直接写出。各相可直接写出。本讲稿第十八页，共三十九页1908 08 四月四月四月四月 2023 2023|ZA|ZB|ZC|i Ai Bi Cu Au Bu CACB负负 载载 电

15、电 路路 的的 星星 形形 联联 接接 无无 中中 线线 当负载星接无中线时，如果负载对称，其计当负载星接无中线时，如果负载对称，其计当负载星接无中线时，如果负载对称，其计当负载星接无中线时，如果负载对称，其计算方法和有中线时相同；如果负载不对称，则可算方法和有中线时相同；如果负载不对称，则可算方法和有中线时相同；如果负载不对称，则可算方法和有中线时相同；如果负载不对称，则可用下面的方法计算。用下面的方法计算。用下面的方法计算。用下面的方法计算。本讲稿第十九页，共三十九页2008 08 四月四月四月四月 2023 2023|ZA|ZB|ZC|i Ai Bi Cu Au Bu CACB负负 载载

16、 电电 路路 的的 星星 形形 联联 接接 无无 中中 线线+-+-+-ZCN/NZBZA利用弥尔曼定理求解。利用弥尔曼定理求解。本讲稿第二十页，共三十九页2108 08 四月四月四月四月 2023 2023一一一一星星星星形形形形联联联联接接接接的的的的三三三三相相相相对对对对称称称称负负负负载载载载电电电电路路路路，每每每每相相相相的的的的电电电电阻阻阻阻R=6R=6，感感感感抗抗抗抗X XL L=8=8。电源电压对称，设。电源电压对称，设。电源电压对称，设。电源电压对称，设试求电流。试求电流。试求电流。试求电流。|Z|Z|Z|i Ni Ai Bi Cu Bu Au C解因因因因负负负负载

17、载载载对对对对称称称称，故故故故只只只只计计计计算算算算一一一一相相相相电电电电路路路路。由由由由题题题题意意意意，相相相相电电电电压压压压有有有有效效效效值值值值U UA A=220V=220V，其其其其相位比线电压滞后相位比线电压滞后相位比线电压滞后相位比线电压滞后3030，即，即，即，即A A相电流相电流相电流相电流例例负负 载载 电电 路路 的的 星星 形形 联联 接接本讲稿第二十一页，共三十九页2208 08 四月四月四月四月 2023 2023根据对称关系，其它两相电流为根据对称关系，其它两相电流为由几何关系可求得中线电流满足，本题与无中线情况相同。所以，得相电压相量可分别表示为相

18、电压相量可分别表示为相电流相量可分别表示为相电流相量可分别表示为返回返回本讲稿第二十二页，共三十九页2308 08 四月四月四月四月 2023 2023关于负载不对称的三相星形联接关于负载不对称的三相星形联接电路，应按两种情况分析计算。见下面例题分析。电路，应按两种情况分析计算。见下面例题分析。相电压为相电压为Up=220V的对称电源；各相负载为电灯组，在额的对称电源；各相负载为电灯组，在额定定220V电压下各相电阻分别为电压下各相电阻分别为RA=5,RB=10,RC=20。试求负载的相电压、负载电流及中线电流。试求负载的相电压、负载电流及中线电流。负 载 电 路 的 星 形 联 接解例RAR

19、BRCi Ni Ai Bi Cu Au Bu CACB虽然负载不对称，因中线的存在，负载相电压与电源的相电压相等也是对称的，有效值亦为 220V。可用复数法表示为：及及本讲稿第二十三页，共三十九页2408 08 四月四月四月四月 2023 2023用复数法计算，求中线电流比较容易。先算各相电流：用复数法计算，求中线电流比较容易。先算各相电流：用复数法计算，求中线电流比较容易。先算各相电流：用复数法计算，求中线电流比较容易。先算各相电流：进而，根据电路的电流正方向规定，中线电流为：进而，根据电路的电流正方向规定，中线电流为：进而，根据电路的电流正方向规定，中线电流为：进而，根据电路的电流正方向规

20、定，中线电流为：本讲稿第二十四页，共三十九页2508 08 四月四月四月四月 2023 2023例例线电压为线电压为380V的三相对称电源，各相电阻分的三相对称电源，各相电阻分别为别为RA=5,RB=10,RC=20，无中线。试，无中线。试求负载的相电压、负载电流。求负载的相电压、负载电流。RARBRCABCiAiBiCuaNu buc由由由由线线线线电电电电压压压压数数数数值值值值可可可可知知知知相相相相电电电电压压压压应应应应为为为为220V220V，设，设，设，设A A相电压相电压相电压相电压则则则则B B、C C相电压分别为相电压分别为相电压分别为相电压分别为欲求各想电压及电流，应用节

21、点电压法先求负载中点电位欲求各想电压及电流，应用节点电压法先求负载中点电位欲求各想电压及电流，应用节点电压法先求负载中点电位欲求各想电压及电流，应用节点电压法先求负载中点电位即即即即解解本讲稿第二十五页，共三十九页2608 08 四月四月四月四月 2023 2023借助相量图，计算中点电位借助相量图，计算中点电位分子中三项可表示为三个相量求和分子中三项可表示为三个相量求和分子中三项可表示为三个相量求和分子中三项可表示为三个相量求和从而得：从而得：从而得：从而得：进而进而进而进而各相电流为各相电流为各相电流为各相电流为本讲稿第二十六页，共三十九页2708 08 四月四月四月四月 2023 202

22、3星形联接负载对电源的要求：星形联接负载对电源的要求：三相负载的相电压必须对称三相负载的相电压必须对称。若负载不对称。若负载不对称而又没有中线时，负载的相电压就不对称。而又没有中线时，负载的相电压就不对称。偏离电源相电压的额定值，过高或过低的电偏离电源相电压的额定值，过高或过低的电源相电压对负载是有危害的。源相电压对负载是有危害的。中线的作用中线的作用就在于使不对称的星形联接负载就在于使不对称的星形联接负载得到对称的相电压得到对称的相电压。为保证这种对称性，就。为保证这种对称性，就不能让中线断开。因此，三相电源的中线内不能让中线断开。因此，三相电源的中线内不接入熔断器或闸刀开关。不接入熔断器或

23、闸刀开关。本讲稿第二十七页，共三十九页2808 08 四月四月四月四月 2023 20235-3.负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三负载三角形联接的三相电路如右图相电路如右图：图图中中各各相相负负载载都都接接在在电电源源的的线线电电压压上上，负负载载的的相相电电压压与与电电源源的的线线电电压压相相等等。ABCZAB ZBC ZCA 在在该该电电路路中中，不不论论负负载载是是否否对对称称，其其相相电电压压和和线线电电压压总总是是对对称称的的，且且两两者者相相等等，都都等等于于电电源源的的线线电电压。即压。即UAB=UBC=UCA=Ul =Up相位互差相位互差120

24、o。本讲稿第二十八页，共三十九页2908 08 四月四月四月四月 2023 20235-3.负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路ABCZAB ZBC ZCA 电流的电流的 计算：计算：相相电电流流线线电电流流本讲稿第二十九页，共三十九页3008 08 四月四月四月四月 2023 20235-3.负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路ABCZAB ZBC ZCA 对称负载的线电流与相电流的关系可根据线电流与相电流的关系作可根据线电流与相电流的关系作出出相量图相量图。显然。显然线电流也是对线电流也是对称的称的，在相位上比相应的相电流，在相位上比相应的相电流滞后滞后3030I

25、l=2 I p cos30=Ip 3 根根据据相相量量图图，线线电电流的大小为：流的大小为：由于负载对称，则各相电流也对称由于负载对称，则各相电流也对称本讲稿第三十页，共三十九页3108 08 四月四月四月四月 2023 2023 作作为为常常见见负负载载的的电电动动机机，其其三三相相绕绕组组可可以以接接成成星星形形，也也可可以以接接成成三三角角形形；而而照照明明负负载载，家家用用电电器器等等一一般般都都接接成成有有中中线线 的的星星形形。（注意：中线不能接熔断器）。（注意：中线不能接熔断器）。5-3.负载三角形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路ABCZAB ZBC ZCA 对称负载的线电

26、流与相电流的关系返回返回本讲稿第三十一页，共三十九页3208 08 四月四月四月四月 2023 20235-4.三相功率三相功率不论负载是星形联接还是三角形联接，三相电路的不论负载是星形联接还是三角形联接，三相电路的总的有功功率必定等于总的有功功率必定等于各相有功功率之和各相有功功率之和。当当负载对称负载对称时，各相的有功功率都是时，各相的有功功率都是相等相等的。的。因因此三相总功率为：此三相总功率为：注意：式中的注意：式中的、为负载的为负载的相电压相电压和和相电流相电流；为仍为为仍为相电压相电压与与相电流相电流之间的之间的相位差角相位差角。本讲稿第三十二页，共三十九页3308 08 四月四月

27、四月四月 2023 2023对于对于星形对称星形对称负载，因为：负载，因为：对于对于三角形对称三角形对称负载负载3-4.三相功率三相功率所以：所以：所以：所以：本讲稿第三十三页，共三十九页3408 08 四月四月四月四月 2023 2023三相对称负载的有功功率三相对称负载的有功功率同理可得无功功率和视在功率为同理可得无功功率和视在功率为5-4.三相功率三相功率本讲稿第三十四页，共三十九页3508 08 四月四月四月四月 2023 2023例例试求：试求：试求：试求：1.1.每相负载的电阻和感抗；每相负载的电阻和感抗；每相负载的电阻和感抗；每相负载的电阻和感抗；2.2.当当当当ABAB相断开时

28、，各安培计的读数和总功率；相断开时，各安培计的读数和总功率；相断开时，各安培计的读数和总功率；相断开时，各安培计的读数和总功率；3.3.当当当当A A线断开时，求各安培计的读数和总功率。线断开时，求各安培计的读数和总功率。线断开时，求各安培计的读数和总功率。线断开时，求各安培计的读数和总功率。ABCiAiBiCAAAABC解由题意，视在功率由题意，视在功率由题意，视在功率由题意，视在功率根据根据根据根据得得得得5-4.三相功率三相功率对称负载联成三角形，已知电源电压对称负载联成三角形，已知电源电压对称负载联成三角形，已知电源电压对称负载联成三角形，已知电源电压 U U U Ul l l l=2

29、20V,=220V,=220V,=220V,安培计读数安培计读数安培计读数安培计读数 I I I Il l l l=17.3A,=17.3A,=17.3A,=17.3A,三相功率三相功率三相功率三相功率P=4.5kWP=4.5kWP=4.5kWP=4.5kW。本讲稿第三十五页，共三十九页3608 08 四月四月四月四月 2023 2023负载相电流负载相电流负载阻抗为负载阻抗为每相电阻和感抗为每相电阻和感抗为为为1.中所求；中所求；ABCiAiBiCAAAABC5-4.三相功率三相功率本讲稿第三十六页，共三十九页3708 08 四月四月四月四月 2023 2023对对于于2.中中，AB断断开开

30、不不影影响响另另两两相相负负载载，A、B两两线线的的安安培培计计读读数数等等于于负负载载的的相相电电流流，C线线的的安安培培计计读读数数不变。即不变。即AC和和BC间间负负载载功功率率不不变变，AB间间功功率率为为0，则则总总功功率率为为5-4.三相功率三相功率本讲稿第三十七页，共三十九页3808 08 四月四月四月四月 2023 20235-4.三相功率三相功率对对于于3.中中的的A线线断断开开，其其安安培培计计读读数数为为0。此此时时电电路变成一单相电路。总阻抗路变成一单相电路。总阻抗|Z|=44/3 B和和C线上安培计的读数为线上安培计的读数为则总功率为则总功率为返回返回本讲稿第三十八页，共三十九页3908 08 四月四月四月四月 2023 2023作业：作业：1 5 71 5 7本讲稿第三十九页，共三十九页