下一页,章目录,返回,上一页,退出,第,5,章 三相电路,5.1,三相电压,5.2,负载星形联结的三相电路,5.3,负载三角形联结的三相电路,5.4,三相功率,第5章 三相电路5.1 三相电压5.2 负载星形联结的三相,第,5,章 三相电路,本章要求：,1.搞清对称三相负载Y和,联结时相线电压、相线,电流关系;,2.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;,3.掌握对称三相电路电压、电流及功率的计算。,第5章 三相电路本章要求：,W,1,U,2,V,1,U,1,V,2,S,N,+,_,+,+,+,W,2,图5.1.1 三相交流发电机示意图,5.1,三相电压,1.三相电压的产生,工作原理：动磁生电,+,+,_,_,e,e,U,1,U,2,图5.1.2 三相绕组示意图,图5.1.3 每相电枢绕组,定子,转子,(尾端),+,e,1,e,2,e,3,U,1,(首端),+,+,U,2,V,2,V,1,W,1,W,2,W1U2V1U1V2SN+_+W2 图5.1.1 三相,三相电压瞬时表示式,相量表示,铁心,（作为导磁路经）,三相绕组,匝数相同,空间排列互差120,:直流励磁的电磁铁,定子,转子,发电机结构,三相电压瞬时表示式相量表示铁心（作为导磁路经）三相绕组匝数相,相量图,波形图,相量表示,U,2,U,1,.,.,120,120,120,U,3,.,三相电压瞬时表示式,u,O,u,1,u,2,u,3,2,120,240,360,相量图波形图相量表示U2U1.120120120,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。,最大值相等,频率相同,相位互差120,称为对称三相电动势,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 L,1,L,2,L,3,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,N,L,2,L,3,L,1,N,U,1,V,1,W,1,2.三相电源的星形联结,(1)联接方式,中性线,(零线、地线),中性点,端线,(相线、火线),在低压系统,中性点通常接地，所以也称地线。,相电压,：端线与中性线间（发电机每相绕组）的电压,线电压,：端线与端线间的电压,U,p,U,l,+,+,+,+,+,+,N L2 L3L1NU1V1W12.三相电源的星形联结(,(2),线电压与相电压的关系,根据KVL定律,由相量图可得,相量图,30,L,1,N,L,2,L,3,+,+,+,+,+,+,(2)线电压与相电压的关系根据KVL定律由相量图可得相量图,同理,3.三相电源的三角形联结,+,+,+,L,2,L,1,L,3,同理3.三相电源的三角形联结+L2L1L3,5.2,负载星形联结的三相电路,三相负载,不对称三相负载：,不满足,Z,1,=,Z,2,=,Z,3,如由单相负载组成的三相负载,对称三相负载：,Z,1,=,Z,2,=,Z,3,如,三相电动机,1.三相负载,分类,单相负载：,只需一相电源供电,照明负载、家用电器,负载,三相负载：,需三相电源同时供电,三相电动机等,三相负载的联接,三相负载也有 Y和,两种接法，至于采用哪种方法，要根据负载的额定电压和电源电压确定。,5.2 负载星形联结的三相电路三相负载不对称三相负载：不,三相负载连接原则,(1)电源提供的电压=负载的额定电压；(2)单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。,L,1,L,2,电源,L,3,保险丝,三相四线制,380/220,伏,N,额定相电压为,220伏的单相负载,额定线电压为,380伏的三相负载,三相负载连接原则 (1)电源提供的电压=负载的额定,+,N,N,+,+,Z,1,Z,2,Z,3,2.负载星形联结的三相电路,线电流：,流过端线的电流,相电流：,流过每相负载的电流,结论：,负载 Y联,结时，线电,流等于相电,流。,Y:三相三线制,Y,0,：三相四线制,(1)联结形式,N,电源中性点,N,负载中性点,+NN+Z1Z2Z3 2.负载星形联结的三相,(2),负载,Y联结三相电路的计算,1),负载端的线电压电源线电压,2),负载的相电压电源相电压,3),线电流相电流,Y,联结时：,4),中线电流,负载 Y 联结带中性线时,可将各相分别看作单相电路计算,+,N,N,+,+,Z,1,Z,2,Z,3,(2)负载Y联结三相电路的计算1)负载端的线电压电源线电,+,N,N,+,+,Z,1,Z,2,Z,3,负载对称时,中性线无电流,可省掉中性线。,(3),对称负载,Y 联结三相电路的计算,所以负载对称时，,三相电流也对称。,负载对称时，只需计算一相电流，其它两相电流可根据对称性直接写出。,+NN+Z1Z2Z3负载对称时,中性线无电流,可,例,1,：,灯组，若,R,1,=,R,2,=,R,3,=5,，求线电流及中性线电流,I,N,;,若,R,1,=5,R,2,=10,R,3,=20,求线电流及中性,一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电源线电压 。负载为电,线电流,I,N,。,N,+,+,+,N,R,1,R,2,R,3,L,1,L,2,L,3,例1：灯组，若R1=R2=R3=5，求线电流及中性,中性线电流,解：,已知：,(1)线电流,三相对称,N,+,+,+,N,R,1,R,2,R,3,L,1,L,2,L,3,中性线电流解：已知：(1)线电流 三相对称N+,(2)三相负载不对称,（,R,1,=5,、,R,2,=10,、,R,3,=20,）,分别计算各线电流,中性线电流,(2)三相负载不对称（R1=5、R2=10 、R3,例2：照明系统故障分析,解:,(,1)A相短路,1),中性线未断,此时,L,1,相短路电流很大,将,L,1,相熔断丝熔断,而,L,2,相和,L,3,相未受影响，其相电压仍为,220V,正常工作。,在上例中，试分析下列情况,(1),L,1,相短路: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。,(2),L,1,相断路: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。,R,1,R,3,R,2,L,1,L,2,N,L,3,N,例2：照明系统故障分析解:(1)A相短路1)中性线未,L,1,L,2,N,L,3,N,i,1,i,3,i,2,+,+,+,此情况下，,L,2,相和,L,3,相的电灯组由于承受电压上所加的电压都超过额定电压(220V)，这是不允许的。,2),L,1,相短路,中性线断开时,此时负载中性点,N,即为,L,1,因此负载各相电压为,L1L2NL3Ni1i3i2+,(2),L,1,相断路,2)中性线断开,L,2,、L,3,相灯仍承受,220V电压,正常工作。,1)中性线未断,变为单相电路，,如图(b),所示,由图可求得,i,L,2,L,3,u,2,u,3,+,+,(b),R,1,R,3,R,2,L,1,L,2,N,L,3,N,(2)L1相断路 2)中性线断开 L2、,结论,（1）不对称负载Y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。,（2）中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相电压对称。,（3）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。,结论,1.联结形式,5.3,负载三角形联结的三相电路,线电流:,流过端线的电流,相电流:,流过每相负载的电流,、,L,1,+,+,+,L,2,L,3,i,1,i,2,i,3,Z,31,Z,12,Z,23,1.联结形式5.3 负载三角形联结的三相电路线电流:流,线电流不等于相电流,(2)相电流,(1)负载相电压=电源线电压,即:,U,P,=,U,l,一般电源线电压对称，因此不论负载是否对称，负载相电压始终对称,即,2.分析计算,相电流：,线电流：,U,12,=,U,23,=,U,31,=,U,l,=,U,P,L,1,+,+,+,i,1,i,2,i,3,Z,31,Z,12,Z,23,L,2,L,3,线电流不等于相电流(2)相电流(1)负载相电压=电源,相量图,23,12,31,30,负载对称时,相电流对称,，即,2,3,(3)线电流,由相量图可求得,为此线电流也对称，即 。,线电流比相应的相电流,滞后30,。,23,12,31,相量图23123130负载对称时,相电流对称，即23(3,三相负载的联接原则,负载的额定电压=电源的线电压,应作,联结,负载的额定电压=,电源线电压,应作,Y,联结,应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，而与电源的联接方式无关。,三相电动机绕组可以联结成星形，也可以联结成三,角形，而照明负载一般都联结成星形(具有中性线)。,三相负载的联接原则负载的额定电压=电源的线电压应作 联,5.4,三相功率,无论负载为 Y 或,联结，每相有功功率都应为,P,p,=,U,p,I,p,cos,p,对称负载,联结时：,同理,对称负载,Y,联结时：,相电压与相,电流的相位差,当负载对称时：,P=,3,U,p,I,p,cos,p,所以,5.4 三相功率无论负载为 Y 或联结，每相有功功率都,正误判断,对称负载 Y联结,+,Z,B,Z,C,Z,A,N,N,+,+,正误判断对称负载 Y联结+ZBZCZANN+,对称负载 Y联结,正误判断,对称负载 Y联结正误判断,有一三相电动机,每相的等效电阻,R,=29,等效,感抗,X,L,=21.8,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：,(1)绕组联成星形接于,U,l,=380 V的三相电源上;,(2)绕组联成三角形接于,U,l,=220 V的三相电源上。,例1:,解:,(1),有一三相电动机,每相的等效电阻R,(2),比较(1),(2)的结果:,有的电动机有两种额定电压,如220/380 V。,当电源电压为380 V时,电动机的绕组应联结成星形；,当电源电压为220 V时,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,相电压、相电流,以及功率都未改变,，仅,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 倍,。,(2)比较(1),(2)的结果:有的电动,例2:,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，其它两相可依据对称性写出。,L,1,L,2,L,3,线电压,U,l,为380 V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,阻抗 ;另一组是星形联结的电阻性,负载，每相电阻,R,=10,如图所示。试求：,各组负载的相电流；,(2)电路线电流；,(3)三相有功功率。,设,解：,例2:各电阻负载的相电流 由于三相负载对称，所以只需,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,(2)电路线电流,一相电压与电流的相量图如图所示,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(2),一相电压与电流的相量图如图所示,(3)三相电路的有功功率,-30,o,-67,o,-46.7,o,一相电压与电流的相量图如图所示(3)三相电路的有功功率-3,三相对称负载作三角形联结，,U,l,=220V，当S,1,、,S,2,均闭合时，各电流表读数均为17.3A，三相功率,P,=4.5 kW，试求:1)每相负载的电阻和感抗；2)S,1,合、S,2,断开时,各电流表读数和有功功率,P,；3)S,1,断、S,2,闭合时,各电流表读数和有功功率,P,。,例3：,A,Z,31,A,A,S,1,S,2,Z,12,Z,23,L,3,L,1,L,2,三相对称负载作三角形联结，Ul=2,或：,P,=,I,2,R,P,=,UI,cos,tg,=X,L,/R,解：,(1)由已知条件可求得,A,Z,31,A,A,S,1,S,2,Z,12,Z,23,L,3,L,1,L,2,或：P=I 2R 解：(1)由已知条件可求得AZ31A,(2)S,1,闭合、S,2,断开时,I,1,=,I,3,=10A,I,2,=17.32 A,流过电流表,L,1,、,L,3,的电流变为相电流,I,P,，流过电流表,L,2,的电流仍