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1、河北工业大学 电工学教研室,第 4 章 三相交流电路,三相电路,三相电源三相负载,联接方式,星（Y）形三角（）形,基 本 要 求,掌握三相四线制电路中单相及三相负载的正确联接，并了解中性线的作用；掌握相电压/电流与线电压/电流在对称三相电路中的相互关系；掌握对称三相电路电压、电流和功率的计算方法。,4.2 负载星形联接的三相电路,4.1 三相电压,4.4 三相功率,4.3 负载三角形联接的三相电路,目 录,1.三相电动势的产生,在两磁极中间，放一个线圈。,根据右手定则可知，线圈中产生感应电动势，其方向为由AX。,合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，线圈两端便可得到单相交流电动势。,4.1
2、三 相 电 压,三相交流发电机的原理图,定子中放三个线圈：,三线圈空间位置各差120o,转子装有磁极并以 的角速度旋转。三个线圈中便产生三个单相电动势。,三相交流发电机产生三相电动势,三相电动势的产生,正弦波形：,2.三相电动势,三角函数：,（1）三相电动势的表示：,（2）三相电动势的特征：,相量式：,相量图：,对称三相交流电的任意瞬时值之和恒为0。,3.发电机三相绕组的联接,发电机三相绕组通常将三个末端接在一起，该点成为中点或零点(N)。即星形(Y)接法。,三个始端A、B、C引出三根端线，加上中点引出的总线，称为三相四线制。,相线（火线）,相线,中线（零线）,相线,三相四线制供电,相电压：每
3、相绕组两端的电压，即端线与中线之间的电压。其有效值为UA、UB、UC，一般用U p表示。线电压：任意两端线之间的电压。其有效值为UAB、UBC、UCA，一般用Ul 表示。,参考方向：,相电压：火线与零线间的电压,相电压uA，uB，uC对称,三相电源星形接法的两组电压,线电压：火线间的电压,注意规定的正方向,uA,uB,uC,30,线电压和相电压的关系,同理：,-为相电压-为线电压,在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为,线电压与相电压的通用关系表达式：,思考题,Page169 4.2.4,负载有两种接法,4.2 负载星形联接的三相电路,下图即是“电灯、电动机负载的星形联接”。,星形以三
4、相四线制为主,:零线电流,星形接法特点,解题思路：,一般线电压 为已知，然后根据电压和负载求电流。,负载星形接法时的一般计算方法,Y-Y联接计算，分三种情况：,负载对称时，归一相负载不对称，有中线负载不对称，无中线,如：,则：,1.负载对称时，只需计算一相。,1.负载对称时，只需计算一相。,解:因为负载对称,只须计算一相。,A相电流,有一星形联接的三相负载,电源电压对称,每相,设,试求电流。,例4.2.1,滞后于,所以,因为电流对称，则,负载对称时,问题及讨论,答：三相完全对称时，零线可以取消。成为 三相三线制。,(1)负载不对称，有中线。,2.负载不对称时，各相需单独计算。,(2)负载不对称
5、，无中线。,(1)负载不对称，有中线。,负载相电压保持对称：UA=UB=UC=UP相电流不等：,式中：每相负载中电流的有效值分别为,每相负载电流可分别求出：,相电压为Up=220V的对称电源；各相负载为电灯组，在额定220V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。,负载电路的星形联接,例4.2.2,各相电流：,进而，根据电路的电流正方向规定，中线电流为：,（2）负载不对称，无中线,N,结点法：,负载相电压：,负载相电流：,N,中性点偏移,e.g.4.1,线电压为380V的三相对称电源，各相电阻分别为RA=5,RB=10,RC=20，无中线。试
6、求负载的相电压、负载电流。,由线电压数值可知相电压应为220V，设A相电压,则B、C相电压分别为,求各相电压及电流，应用节点电压法先求负载中点电位,即,解:,借助相量图，计算中点电位，,分子三项表示为三个相量求和，,从而得：,进而,各相电流为,求：各相电流,已知：,每盏灯的额定值为:220V、100W,e.g.4.2,用节点电位法,每盏灯为220V、100W,可求得：,Page162 例4.2.3 4.2.4,正确接法:每层楼的灯相互并联,然后分别接至各相电压上。设电源电压为：,则每盏灯上都可得到额定的工作电压220V。,应用实例-照明电路,照明电路的一般画法,讨论,照明电路能否采用三相三线制
7、供电方式？,A,C,B,.,.,.,一层楼,二层楼,三层楼,N,设线电压为380V。A相断开后，B、C 两相串联，电压UBC（380V）加在B、C负载上。如果两相负载对称，则每相负载上的电压为190V。,分析：,结果二、三楼电灯全部变暗，不能正常工作。,问题1：若一楼全部断开，二、三楼仍然接通,情况如何?,若一楼断开，二、三楼接通。但两层楼灯的数量不等（设二楼灯的数量为三层的1/4）结果如何？,结果：二楼灯泡上的电压超过额定电压，灯泡被烧毁；三楼的灯不亮。,分析,问题2：,负载不对称而又没有中线时，负载上可能得到大小不等的电压，有的超过用电设备的额定电压，有的达不到额定电压，都不能正常工作。比
8、如:照明电路中各相负载不能保证完全对称，所以绝对不能采用三相三线制供电，而且必须保证零线可靠。,中线的作用在于，使星形联接的不对称负载得到相等的相电压。为了确保零线在运行中不断开，其上不允许接熔断器、也不允许接开关。,关于零线的结论,中 线 作 用,平衡三相负载相电压,注意：中线内不能接熔断器或开关！,homework,Page168-1704.2.5 4.2.74.4.1 4.4.2 4.4.3,特点：线电压=相电压,4.3 负载三角形联接的三相电路,各电流的计算,相电流,（2）负载对称时（ZAB=ZBC=ZCA=Z），各相电流有效值相等，相位互差120。有效值为：,（1）负载不对称时，先算
9、出各相电流，然后计算线电流。,同理：,设：负载为阻性的，阻抗角为0。,A,负载对称，接法，线、相电流的关系,负载对称时三角形接法的特点,思考题,思考题,电源Ul=380V，若电动机每相绕组UN=220V，三相绕组应如何连接？若电动机每相绕组UN=380V，三相绕组又应如何连接？,三相负载的接法取决于：三相电源电压；负载额定电压。,三相总有功功率：,负载对称时：,4.4 三相功率,由负载性质决定,在三相负载对称的条件下：,e.g.4.3,对称三相负载，每相R=6，XL=8，电源Ul=380V，分别计算负载作星形和三角形联接时取用的功率。,每相R=6，XL=8，电源Ul=380V,e.g.4.3,
10、一台三相交流电动机，绕组为Y形联接，电源Ul=380V，f=50HZ。已测得Il=5.79A，总功率P=3.3KW。求绕组参数。,e.g.4.4,e.g.4.5,Ul=380V，Z1=6+j8，Z2=-j24，求，三相平均功率。,功率的测量,P418,二瓦特计法原理：,二瓦特计法,一组三角形联接,另一组星形联接。,线电压Ul为380V的三相电源上接有,两组对称三相负载:,试求:(1)各组负载的相电流;,(3)三相有功功率。,(2)电路线电流；,例4.4.2,星形联接的负载相电流,（2）先求三角形联接的负载线电流,线电流也是对称的,（3）三相电路有功功率为,300,46.70,670,一相电压与
11、电流的相量图,三相三线制,三相四线制,三相交流电路的小结-三相电源,星形负载,三角形负载,三相交流电路的小结-三相负载,三相交流电路的小结-三相电路计算,三相总功率：,负载对称时：,三相交流电路的小结-三相功率计算,homework,Page168-1704.2.5 4.2.74.4.1 4.4.2 4.4.3,结 束,第 4 章,习题 4.2.5,的日光灯一支。试求：及。,习题4.4.3,对称负载联成三角形，已知电源电压 Ul=220V,安培计读数 Il=17.3A,三相功率P=4.5kW。,试求：,每相负载的电阻和感抗；当AB相断开时，各安培计的读数和总功率；当A线断开时，求各安培计的读数和总功率。,解,由题意，视在功率,根据,得,负载相电流,负载阻抗为,每相电阻和感抗为,为1.中所求；,对于2.中，AB断开不影响另两相负载，A、B两线的安培计读数等于负载的相电流，C线的安培计读数不变。即,AC和BC间负载功率不变，AB间功率为0，则总功率为,对于3.中的A线断开，其安培计读数为0。此时电路变成一单相电路。总阻抗|Z|=44/3,B和C线上安培计的读数为,则总功率为,
