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1、应用科技学院 胡机秀编,1,第3章 三相交流电路,第一节 三相电源第二节 负载的星形联结第三节 负载的三角形联结第四节 三相电路的功率,应用科技学院 胡机秀编,2,第三章 三相交流电路,本章要求：1.掌握三相四线制供电系统中的电压关系；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，3.理解三相交流电路中电压和电流的基本关系；4.掌握对称三相交流电路中电压、电流及功率的计算。5.理解三相四线制中中线的作用。（本章教学课时2学时）,应用科技学院 胡机秀编,3,图3-1 a)三相交流发电机结构示意图,第一节 三相电源,1.三相对称电动势,（1）电动势的产生工作原理：动磁生电,图3-1
2、b)三相绕组产生的电动势,U2,应用科技学院 胡机秀编,4,（2）三相电动势瞬时表示式,相量表示,:直流励磁的电磁铁,应用科技学院 胡机秀编,5,（3）对称三相电动势的瞬时值之和为 0,（4）三相交流电到达正最大值的顺序称为相序。,三个正弦交流电动势满足以下特征,应用科技学院 胡机秀编,6,二.三相四线制电源,(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,、Up 三相相电压对称,、Ul,应用科技学院 胡机秀编,7,图3-3 电源联接的电路模型,由三条相线和
3、一条中线构成的供电系统称为三相四线制供电系统。通常低压供电网均采用三相四线制。常见的只有两条导线的供电电路一般只包括三相中的一相，由一条相线和一条中线组成。,应用科技学院 胡机秀编,8,(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,应用科技学院 胡机秀编,9,提示：一般低压供电的线电压是380V,它的相电压是=220V.可根据额定电压决定负载的接法：若负载额定电压是380 V，就接在两条相线之间；若负载额定电压是220 V，就接在相线和中线之间。各种照明灯具、家用电气都采用220V，这类电气设备只需要单相电源就能工作，统称为单相负载。另一类电气设备必须接到三相电源上才
4、能正常工作，如：三相交流电动机、大功率的三相电炉等，称为三相负载。,应用科技学院 胡机秀编,10,第二节 负载的星形联结,三相负载,不对称三相负载：不满足 ZA=ZB=ZC 如由单相负载组成的三相负载,1.三相负载,分类,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。,应用科技学院 胡机秀编,11,三相负载连接原则（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。,图 3-5 负载的星型联接,应用科技学院 胡机秀编,12,图3-6 负载星形连接的三相四线制电路,应用科技学院 胡机秀编,13,负载星形连接的三相四
5、线制电路如图3-6所示，若不计中线阻抗（ZN=0），则电源中点N与负载中点N等电位。若端线阻抗可以忽略不计（Zl=0），则负载的相电压与电源的相电压相等，即;负载的线电压与电源的线电压相等，即。,应用科技学院 胡机秀编,14,负载星形连接时，电路有以下基本关系：(1)三相电路中的电流有相电流与线电流之分，每相负载中的电流 称为相电流，每条端线中的电流 称为线电流，很显然，相电流等于线电流，即 如果用Ip表示相电流，用Il表示线电流，一般可写成 Ip=Il,应用科技学院 胡机秀编,15,(2)三相四线制电路中,各相电流可分成三个单相电路分别计算,即,式中,应用科技学院 胡机秀编,16,图3-7
6、负载星形连接时的相量图(a)三相负载不对称；(b)三相负载对称,应用科技学院 胡机秀编,17,若三相负载对称，即ZU=ZV=ZW=Z=|Z|时，有,因而相电流或线电流也是对称的。显然，在三相负载对称的情况下,三相电路可归结到一相来计算。,二、三相负载对称的情况,应用科技学院 胡机秀编,18,3）负载的线电压就是电源的线电压。在对称条件下，线电压是相电压的3倍，且超前于相应的相电压30。4）中线电流等于三个线（相）电流的相量和。根据图 3-6，由基尔霍夫电流定律有,应用科技学院 胡机秀编,19,负载对称时,中性线无电流,可省掉中性线。,二、三相负载对称的情况,所以负载对称时，三相电流也对称。,负
7、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。,应用科技学院 胡机秀编,20,3.系统故障分析,解:(1)A相短路,1)中性线未断,此时A相短路电流很大，将A相熔断丝熔断，而 B相和C相未受影响，其相电压仍为220V,正常工作。,在三相照明系统中，试分析下列情况(1)A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)A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。,20,应用科技学院 胡机秀编,21,此情况下，B相和C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)A相短路,中性线断开时,此时负载
8、中性点N即为A,因此负载各相电压为,应用科技学院 胡机秀编,22,(2)A相断路,2)中性线断开,B、C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,应用科技学院 胡机秀编,23,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。,应用科技学院 胡机秀编,24,例3-1：,三相四线制电路如图所示，已知每相负载阻抗Z=(6+8j)，外加线电压
9、Ul=380V。试求 负载的相电压和相电流。,应用科技学院 胡机秀编,25,应用科技学院 胡机秀编,26,第三节 负载的三角形连接,如果将三相负载的首尾相连，再将三个连接点与三相电源端线U、V、W连接，就构成了负载三角形连接的三相三线制电路，如图3-11所示。,图3-11 负载的三角形连接,应用科技学院 胡机秀编,27,图3-11中，ZUV、ZVW、ZWU分别是三相负载的复阻抗，各电量的参考方向按习惯标出。若忽略端线阻抗（Zl=0），则电路具有以下基本关系：(1)由于各相负载都直接接在电源的线电压上，所以负载的相电压与电源的线电压相等。因此，无论负载对称与否，其相电压总是对称的，即,有效值关系
10、为,应用科技学院 胡机秀编,28,(2)各相电流可以分成三个单相电路分别计算,即,应用科技学院 胡机秀编,29,三角形连接的相量图：,图3-12 负载三角形连接时的相量图（a）负载不对称；(b)负载对称,（3）各线电流可利用基尔霍夫电流定律计算如右：,应用科技学院 胡机秀编,30,二、对称负载的情况,如果负载对称，即，则负载的相电流也是对称的，此时，相电流可归结到一相来计算,即,负载对称时可做出相量图如3-13所示，从图中可得出：,图3-13对称负载三角形连接时线电流与相电流之间的相量关系,应用科技学院 胡机秀编,31,即线电流是相电流的 倍，且滞后于相应的相电流30。,三、负载不对称的情况,
11、在三相不对称负载做三角形联接时，相电流及线电流都是不对称的，但相电压总是对称的，即等于电源线电压，若某一相负载断开，并不影响其他两相的工作，接在该两相上的单相负载仍能正常工作,应用科技学院 胡机秀编,32,例3-2 如图3-11所示的三相三线制电路，各相负载的复阻抗Z=6+j8，电源电压为380 V，试求负载的相电流和线电流。解由于是对称电路，所以可将三相电路归结到一相来计算。其相电流为,线电流为,相电压与相电流的相位角为,应用科技学院 胡机秀编,33,三相负载的联接原则,负载的额定电压=电源的线电压,负载的额定电压=电源线电压,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。
12、,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）。,应用科技学院 胡机秀编,34,3.4 三相电路的功率,无论负载为 Y 或联结，每相有功功率都应为 Pp=Up Ip cosp,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=3Up Ipcosp,所以,应用科技学院 胡机秀编,35,3.4 三相电路的功率,2.瞬时功率 由于对称三相负载的相电压和相电流是对称的，它们的瞬时功率分别为：,故对称三相负载的瞬时功率为,结论：对称三相负载的瞬时功率是不随时间变换的，在任意瞬间都等于平均功率P。所以三相电机的瞬时转矩也是常量，因而运转平稳！这是三相电机优点之一！,应用科技学院 胡机秀编,36,解：由例3-1知，阻抗Z=(6+8j)=10/53.1,星形接法线电流Il=22A,故三相总功率为:,由例3-2知，阻抗Z=(6+8j)=10/53.1,三角形接法线电流Il=65.8A,故三相总功率为:,说明：计算表明电源电压不变时，同一负载由星形改为三角形连接时功率增加到原来的3倍。,
