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1、3.2三相负载的连接,3.1三相交流电源,3.3三相电功率,第 3 章三相交流电路,由三相电源与三相负载组成的电路称为三相交流电路。,右图为三相电源星形联结电路，这种电源一般由三相交流发电机或三相变压器提供的，称为三相四线制。,将三个幅值相等、频率相同、相位互差(120)的单相交流电源 按规定方式组合而成的电源称为三相交流电源。,动画：三相交流电动势的产生,3.1三相交流电源,三相四线制供电方式,三相四线制电源提供两种电压,三个绕组末端 U2、V2、W2 连接点称中性点，记作 N；,三个绕组首端U1、V1、W1 引出的导线称为端线(或相线、火线)。,相电压：端线与中性线之间的电压 用 UP 表
2、示。,线电压：端线与端线之间的电压 用 UL 表示。,由中性点引出的导线称中性线；,1三相电源的相电压,根据三相电源定义，设U相电压初相角为零，端线与中性线之间电压为,三相电源电压矢量图,120,UU,UW,UV,120,120,uW,三相电源相电压的波形,对称三相电压的波形图,2三相电源的线电压(uUV、uVW、uWU),矢量图,UU,UW,UV,三个线电压有效值相等，都等于相电压的 倍，在相位上分别超前对应的相电压 30。各线电压的相位差亦是120。,用矢量法进行计算得：,三相四线制供电方式，相电压对称，线电压也是对称的。,例,三相四线制供电，已知相电压为 220 V，试求线电压。,由三相
3、电源供电的负载称为三相负载。,三相负载分两类：,*必须接收三相交流电源才能正常工作的负载，如三相交流电动机为对称负载；,*由单相电源供电的负载，如家用电器和电灯。应用时，将所有负载尽量平均分成三组接入三相交流电源，为不对称负载。,3.2三相负载的连接,星形联结,三角形联结,三相负载采用何种连接方式由负载的额定电压决定。,当负载额定电压等于电源线电压时采用三角形联结；,当负载额定电压等于电源相电压时采用星形联结。,将三相负载星形联结电路改画为下图,N,相电流与对应相电压之间夹角由负载性质决定。,三根端线上的电流 iU、iV、iW 称为线电流；,流经负载的电流 iUN、iVN、iWN 称为相电流；
4、,iN 称为中性线电流。,星形联结电路中相电流等于线电流，即,iU=iUN iV=iVN iW=iWN,或 iL=iP,3.2.1三相负载星形联结及中性线作用,1相电压与线电流和相电流有效值的关系,3中性线电流与线电流的关系,2各相负载电流与对应相电压的相位差,4星接三相对称负载电路分析,三相对称负载是指 ZU=ZV=ZW,由于三相电源对称，对称负载时的电流也对称。,对称负载中性线电流,uV,+,uW,+,N,W,N,U,iN=iU+iV+iW=0,中性线可省去。,5中性线的作用,若负载不对称，一定要保留中性线。否则负载上的电压不对称，会造成负载无法正常工作。,N,uW,+,iU,N,例 图中
5、电源电压对称，UP=220 V；负载为电灯组，在额定电压下电阻分别为 RU=5，RV=10，RW=20。电灯额定电压 UN=220V。求负载相电压、相电流及中线电流。,RU,RV,RW,U,V,W,解 负载不对称有中性线时，负载的相电压与电 源 的相电压相等。,用矢量图求 iN,IN=29.1 A,N=-19,对称负载 ZUV=ZVW=ZWZ=Z,相电流,线电流,相、线电流关系,3.2.2对称负载的三角形联结,解 电动机每相绕组的阻抗为,(1)当绕组采用星形联结时，每相绕组电压为相电压,例 三相交流异步电动机的定子绕组起动采用星形联结方式，工作时采用三角形联结。若电动机每相绕组的电阻为 6，感
6、抗为 8，电源线电压为 380 V，试比较两种接法下的相电流和线电流。,(2)绕组采用三角形联结时，每相绕组电压为线电压，即,相电流为,线电流为,即三角形联结的相电流是星形联结相电流的 倍。,即三角形联结的线电流是星形联结电流的 3 倍。,比较：a.,b.,三相交流电动机采用星形起动、三角形运行的工作方式，可以有效减少起动电流。,三相电路的有功功率和无功功率是三相负载每相有功功率和无功功率之和，当三相负载对称时，有,总视在功率为,三相功率与相电压、相电流的关系为,3.3三相电功率,三相功率与线电压、线电流关系,j 为每相负载的功率因数角。,例 三相对称负载，每相的电阻为 6 W，感抗为 8 W，接线电压为 380 V 的三相交流电源，试比较星形联结和三角形联结两种接法下消耗的三相电功率。,解 每相绕组的阻抗为,星形联结,三角形联结,则：,(1)星形联结时,三相总有功功率,例 三相对称负载，每相的电阻为 6 W，感抗为 8 W，接线电压为 380 V 的三相交流电源，试比较星形联结和三角形联结两种接法下消耗的三相电功率。,负载的相电流为,线电流为,负载功率因数不变，仍为,三相总有功功率,(2)若改为三角形联结,同样负载，三角形联结消耗的有功功率是星形联结时的 3 倍，无功功率和视在功率都是这种关系。,
